Huy động 77 khối bê tông khổng lồ để xây cầu nổi dài hơn 2km mà không cần trụ, vốn đầu tư 22.000 tỷ đồng

Cầu Evergreen Point trên tuyến SR 520 bắc qua hồ Washington ở Mỹ có phần cầu nổi dài khoảng 2,35km, được nâng đỡ bởi 77 khối bê tông.

Dự án có tổng vốn đầu tư vào khoảng 849 triệu USD (tương đương 22.000 tỷ đồng).

Thay vì dựng hàng loạt trụ sâu xuống đáy hồ, công trình tận dụng lực nổi của nước kết hợp hệ thống neo chìm để giữ tuyến đường ổn định trên mặt hồ.

Giải pháp này xuất phát từ đặc điểm tự nhiên của hồ Washington. Độ sâu của hồ khiến phương án xây dựng cầu truyền thống với các trụ cắm xuống đáy trở nên không phù hợp.

Trên phần cầu nổi, mặt đường được đặt trên những khối bê tông kín nước có kích thước lớn. Các phao này hoạt động tương tự thân tàu: khi chìm một phần trong nước, chúng chiếm chỗ của một lượng nước đủ lớn để tạo ra lực nổi nâng đỡ toàn bộ kết cấu bên trên.

Dù làm bằng bê tông và có trọng lượng lớn, các phao vẫn có thể nổi nhờ bên trong chứa những khoang kín rỗng có thể tích lớn.

Nguyên lý này dựa trên mối quan hệ giữa trọng lượng và lượng nước bị chiếm chỗ. Nghĩa là, nếu lượng nước bị dịch chuyển tạo ra lực nổi đủ lớn, một kết cấu nặng vẫn có thể nổi trên mặt nước.

77 khối bê tông tạo thành nền móng cho tuyến đường

Cầu Evergreen Point sử dụng 77 khối bê tông được liên kết với nhau, giúp phân bổ tải trọng của mặt cầu và phương tiện trên toàn bộ chiều dài công trình thay vì dồn lên một số điểm cố định dưới đáy hồ.

Các phao vừa tạo lực nổi, vừa phân tán trọng lượng của mặt đường và xe cộ, qua đó hình thành một nền đỡ liên tục cho phần kết cấu phía trên.

Về nguyên lý, trọng lượng của cầu và phương tiện tác động theo hướng xuống dưới, trong khi lực nổi do lượng nước bị các khối bê tông chiếm chỗ tạo ra tác động theo hướng ngược lại. Sự cân bằng này giữ toàn bộ nền cầu trên mặt nước.

Nhờ đó, phần cầu dài hàng kilomet được nâng đỡ chủ yếu bởi lực nổi của các khối bê tông, thay vì phụ thuộc vào hệ thống trụ được xây dựng trực tiếp trên đáy hồ.

Các phao được cố định bằng hệ thống neo chìm, với dây neo nối tới những điểm ổn định dưới đáy hồ. Hệ thống này hạn chế chuyển động theo phương ngang và giữ cầu trong phạm vi thiết kế.

Hệ thống neo giúp ngăn cầu dịch chuyển quá mức do tác động của môi trường. Một số cấu kiện neo có khối lượng lên tới hàng trăm tấn, cho thấy một công trình có thể vừa nổi trên nước vừa sử dụng những bộ phận cực nặng để kiểm soát vị trí.