Sao Phần Trên Của Cầu Có Nơi Thì Phẳng Có Nơi Thì Lại Cong?

cầu sông hàn

Đi bộ, đi xe đạp hoặc lái ô tô từ nơi thấp lên nơi cao so với lúc đi trên đường bằng phẳng tốn sức hơn, lên dốc cao có độ dốc lớn so với lên dốc có độ dốc nhỏ lại càng tốn sức. Có phương pháp nào để khi leo dốc không thấy quá tốn sức không?

Câu trả lời là có. Điều then chốt là làm thế nào làm cho các dốc có độ đốc lớn trở thành có độ dốc nhỏ hơn, vì tỷ số giữa độ dài với độ cao của dốc chính là hệ số tiết kiệm sức. Chỉ cần độ dốc giảm nhỏ thì dù là đi bộ, đi xe đạp hay lái ô tô đi lên đều cảm thấy đỡ tốn sức. Đối với một độ cao nhất định mà nói thì làm thế nào mới giảm nhỏ được độ dốc? Đó là cách làm cho mặt nghiêng dài hơn ra, ví dụ làm mặt nghiêng theo hình xoáy trôn ốc thì có thể làm cho độ đốc giảm nhỏ.

Hình dạng phần trên vì cầu là đo hình dạng chiếc cầu quyết định; mà hình dạng cầu lại quyết định bởi phụ tải trên cầu, vật liệu làm cầu, độ cao cần thiết cho tàu thuyền qua lại dưới cầu.

Nói chung, vì cầu không lớn thì thân cầu sẽ là một loại kết cấu trên dưới bằng phẳng do đó phần trên của vì cầu là bằng phẳng. Đó là vì trên cầu có mặt đường, để thuận tiện cho người và xe qua lại nó phải bằng phẳng. Nếu phần trên của cầu và phần dưới của cầu song song với nhau thì kết cấu thuộc loại đơn giản nhất, những cầu nhỏ bình thường đều có hình dạng này. Loại cầu này gọi là cầu dầm.Trong tình huống vì cầu đặc biệt lớn thì phần trên hoặc phần dưới cầu, hoặc là cả hai phần trên dưới đều làm theo đường cong vì làm như vậy tăng thêm được sức chịu lực của cầu. Nếu cầu cong lên phía trên thì tàu thuyền qua lại cũng rất thuận tiện.

Loại cầu mà hai phần trên dưới đều uốn cong lên trên gọi là cầu vòm. Mặt đường xe cộ qua lại của loại cầu này có khi được đặt trên mặt cong của cầu vì vậy giữa mặt đường và cầu vòm phải dùng vật liệu lấp đầy hoặc đỡ bằng các trụ. Có khi lại để mặt đường đi qua phần dưới của vòm tức là nối vào hai chân vòm.

Cầu vòm đá có lịch sử lâu đời, như cầu Triệu Châu (Trung Quốc) được xây dựng cách đây hơn 1.300 năm là một ví dụ. Vì sao cầu đá phải làm thành dạng cầu vòm? Thuận tiện cho việc tàu thuyền qua lại dưới cầu là một nguyên nhân, vì vậy phần trên vòm cầu đá được làm thành nửa hình tròn. Nhưng nguyên nhân quan trọng nhất chính là để tăng thêm sức chịu lực và khẩu độ của cầu. Nếu dùng một tấm đá làm cầu, khẩu độ cầu cũng chính là độ dài vì cầu nhất định sẽ rất nhỏ bởi vì độ dài và độ dày của tấm đá có giới hạn. Còn nếu dùng nhiều tảng đá xếp thành cầu thì cầu này nhất định phải cong lên trên để cho giữa các tảng đá với nhau đều có sức ép, tảng nọ chèn chặt tảng kia không di động được, do vậy mới thành hình vòm. Có thể dùng tảng đá xếp thành vòm nhỏ thì cũng có thể xếp thành vòm lớn, vì vậy có thể tăng thêm khẩu độ cầu. Trụ của cầu vòm đá nhất định phải xây bằng đá vì như vậy cầu và trụ hình thành một chính thể tăng thêm sức chịu lực và tính ổn định cầu.

 

Viết một bình luận