Huy động hơn 28.000 m³ bê tông xây cầu vòm phá kỷ lục thế giới: Dài gần bằng cầu Long Biên, tiết kiệm hơn 80 triệu USD

Cầu vòm bê tông Tian'e Longtan tại Quảng Tây, Trung Quốc, có nhịp chính dài 600 m, vượt kỷ lục trước đó 155 m. Công trình sử dụng thiết kế kết cấu mới, giúp giảm 22% lượng bê tông trên mỗi mét cầu và tiết kiệm ước tính hơn 80 triệu USD trong vòng đời 100 năm.

Cụ thể, cầu vòm bê tông Tian'e Longtan bắc qua sông Hongshui, thuộc huyện Tian'e, thành phố Hechi, Khu tự trị dân tộc Choang Quảng Tây, Trung Quốc. Với nhịp chính dài 600 m, công trình vượt qua kỷ lục 445 m trước đó, trở thành cầu vòm bê tông có nhịp lớn nhất thế giới theo các thông tin được công bố.

Cây cầu có tổng chiều dài 2.488,55 m, gồm bốn làn xe phục vụ giao thông hai chiều và được đưa vào khai thác năm 2024. Công trình cũng được chú ý nhờ giải pháp thiết kế giúp giảm khối lượng kết cấu, tiết kiệm vật liệu và chi phí bảo trì trong dài hạn.

Thách thức lớn đối với những cây cầu vòm bê tông có nhịp dài là trọng lượng bản thân của kết cấu. Khi nhịp cầu tăng lên, vòm phải chịu tải trọng lớn hơn, trong khi việc bổ sung vật liệu để gia cố lại khiến công trình nặng hơn, tạo thêm áp lực lên chính kết cấu chịu lực.

Theo thông tin được công bố, tải trọng tĩnh chiếm hơn 90% tổng ứng suất tác động lên cầu. Trong đó, bê tông bao quanh kết cấu thép chiếm phần đáng kể trong khối lượng công trình.

Để giải quyết bài toán này, các kỹ sư đã điều chỉnh hình dạng và tiết diện vòm cầu thay vì chỉ tăng kích thước theo thiết kế truyền thống. Vòm chính được chia thành hai phần sườn, đồng thời loại bỏ những phần tiết diện ít đóng góp vào khả năng chịu lực.

Nhờ đó, chiều rộng vòm giảm từ 23 m xuống còn 13 m. Lượng bê tông sử dụng cũng giảm từ khoảng 40.000 m³ xuống 28.000 m³.

Khi so sánh mức tiêu thụ bê tông trên mỗi mét cầu với các công trình có nhịp khoảng 400 m, thiết kế của Tian'e Longtan sử dụng ít hơn 22% vật liệu, trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu về khả năng chịu lực theo thông tin được công bố.

Bên cạnh việc tối ưu hóa kết cấu, các kỹ sư còn phải xử lý nguy cơ nứt bê tông trong quá trình thi công và bảo dưỡng. Với những vòm cầu có kích thước lớn, sự thay đổi nhiệt độ và ứng suất bên trong vật liệu có thể gây ra vết nứt, ảnh hưởng đến độ bền của công trình.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển các phương pháp đổ bê tông nhằm kiểm soát những hiện tượng này. Đây là một phần trong giải pháp kỹ thuật được áp dụng để xây dựng vòm cầu có nhịp lên tới 600 m.

Trước Tian'e Longtan, nhịp 445 m được xem là kỷ lục đối với cầu vòm bê tông. Việc tăng chiều dài nhịp thêm 155 m đưa công trình vượt qua giới hạn mà loại kết cấu này từng gặp phải trong nhiều thập kỷ.

Ngày 24/8/2026, dự án được trao giải thưởng cao nhất tại lễ trao giải khoa học và công nghệ cấp tỉnh Quảng Tây, ghi nhận những giải pháp kỹ thuật được áp dụng trong quá trình xây dựng. Trước đó, vào năm 2023, công trình cũng được thảo luận tại một hội nghị quốc tế về cầu và kết cấu tổ chức ở Nam Ninh.

Ngoài kỷ lục về chiều dài nhịp, Tian'e Longtan còn được đánh giá về hiệu quả kinh tế khi so sánh với phương án cầu dây văng.

Theo số liệu được công bố, lựa chọn kết cấu cầu vòm bê tông giúp giảm chi phí xây dựng khoảng 110 triệu nhân dân tệ, tương đương 16,37 triệu USD, so với phương án cầu dây văng.

Công trình được thiết kế với tuổi thọ dự kiến 100 năm. Trong khoảng thời gian này, chi phí bảo trì ước tính thấp hơn 470 triệu nhân dân tệ, tương đương khoảng 65,9 triệu USD, so với phương án đối chứng.

Cộng cả khoản tiết kiệm trong giai đoạn xây dựng và chi phí bảo trì, tổng lợi thế kinh tế ước tính vượt 80 triệu USD trong vòng đời dự án.

Các con số trên cho thấy hiệu quả của công trình không chỉ nằm ở việc thiết lập kỷ lục về nhịp cầu. Việc giảm lượng vật liệu, tối ưu hóa kết cấu và kiểm soát chi phí bảo trì cũng là những yếu tố quan trọng khi đánh giá hiệu quả đầu tư của các dự án hạ tầng quy mô lớn.

Với Tian'e Longtan, Trung Quốc đã đưa cầu vòm bê tông lên một quy mô mới, đồng thời cho thấy tiềm năng kết hợp giữa khả năng vượt nhịp lớn và tối ưu chi phí trong quá trình xây dựng, vận hành.