Mặc dù cầu vẫn là một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng giao thông, việc xây dựng chúng thường tiêu tốn chi phí khổng lồ và chi phí bảo trì liên tục. Trong thời đại đô thị hóa và tắc nghẽn giao thông, các dự án cầu truyền thống ngày càng bị coi là không đủ để giải quyết những thách thức hiện đại. Do đó, các chuyên gia đang chuyển hướng sang các công nghệ hiện đại, chẳng hạn như hệ thống đường ray dây uST, một giải pháp thay thế tiết kiệm và hiệu quả hơn.
Các loại cầu chính
Cầu là một trong những ví dụ lâu đời nhất về kỹ thuật xây dựng hiệu quả, với một số cây cầu còn sót lại có niên đại hơn 3.000 năm, ban đầu được người La Mã cổ đại xây dựng. Người ta biết rằng cầu thậm chí còn được sử dụng sớm hơn.
Về mặt thiết kế, cầu hiện đại có thể được phân loại thành cầu tĩnh và cầu động. Cầu tĩnh bao gồm cầu dầm, cầu giằng và cầu composite, trong khi cầu động, mặc dù hiếm hơn, được sử dụng trong những trường hợp mà các giải pháp kỹ thuật khác không khả thi.
Tất cả các loại cầu đều có chung các yếu tố: kết cấu nhịp bao gồm dầm và giàn, và các trụ đỡ bao gồm trụ đỡ bờ (mố cầu) và trụ đỡ (trụ cầu). Đáng chú ý, cầu trục có nhịp có thể dịch chuyển so với trụ đỡ để phù hợp với tàu thuyền qua lại, điều chỉnh theo trục x , y hoặc z .
Chi phí cao và dễ bị tổn thương
Mặc dù có tầm quan trọng về mặt hậu cần, việc xây dựng cầu hiện nay thường không khả thi về mặt kinh tế. Chi phí xây dựng một cây cầu hiện đại rất lớn, với 1 km cầu vượt một làn xe có chi phí cao gấp năm lần so với một đoạn đường tương tự. Các yếu tố góp phần vào chi phí này bao gồm nhu cầu đánh giá địa chất toàn diện, sự phức tạp của việc xây dựng móng trên nền đất yếu và trong nước, điều kiện khí hậu bất lợi, thách thức về hậu cần và cường độ vật liệu cao.
Bên cạnh những thách thức chung này, còn có những vấn đề cụ thể tại địa phương, chẳng hạn như sự kém phát triển kinh tế của một số khu vực, gây khó khăn cho khâu hậu cần do đường vòng dài và mạng lưới đường bộ đô thị hóa. Các mạng lưới này thường đi qua các khu vực đông dân cư, làm tăng chi phí dự án do chi phí giải phóng mặt bằng và di dời các tiện ích hiện có.
Việc bảo trì thường xuyên cũng tạo ra gánh nặng tài chính đáng kể, thường chiếm khoảng 2-4% tổng chi phí xây dựng. Tại Hoa Kỳ, chi phí hàng năm cho các hoạt động kiểm tra, sửa chữa mặt đường, bảo trì cáp và mối nối, sơn kết cấu bê tông cốt thép và an ninh cơ sở có thể lên tới khoảng 14,4 tỷ đô la Mỹ.
Đặc biệt, cầu trục là một trong những loại cầu trục tốn kém nhất để xây dựng và bảo trì. Chúng đòi hỏi ba loại truyền động (điện, dự phòng và khẩn cấp), cơ cấu phanh và phòng kỹ thuật. Hơn nữa, chúng dễ bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, và việc vận hành trở nên bất khả thi khi tốc độ gió vượt quá 30 m/giây.
Chi phí xây dựng và bảo trì cầu hàng năm
| Loại cầu / Dự án | Chi phí xây dựng | Bảo trì hàng năm (2–4%) | Ví dụ |
| Cầu đô thị nhỏ (50–200 m) | 10–50 triệu đô la | 0,2–2 triệu đô la | Các giao lộ đô thị điển hình |
| Cầu đường bộ trung bình (tối đa 1 km) | 100–500 triệu đô la | 2–20 triệu đô la | Cầu bắc qua các con sông lớn |
| Cầu lớn (1–3 km, vịnh, eo biển) | 1–3 tỷ đô la | 20–120 triệu đô la | Cầu Russky (Vladivostok, Nga) |
| Dự án Megaproject mang tính biểu tượng (5–20+ km) | 5–20 tỷ đô la | 100–800 triệu đô la | Cầu Crimea, cầu Hồng Kông–Ma Cao |
| Cầu kéo (cơ học phức tạp) | 100–200 triệu euro | 2–8 triệu euro + bảo trì ổ đĩa | Cầu Jacques Chaban-Delmas (Bordeaux, Pháp) |
Một con đường khác
Ngược lại, các tổ hợp đường sắt dây uST có thể giải quyết những thách thức hậu cần tương tự một cách hiệu quả và tiết kiệm hơn. Ví dụ, việc xây dựng một cầu vượt sông không nhất thiết đòi hỏi thiết kế cầu kéo phức tạp, như đã được chứng minh qua lệnh xây dựng cầu dành cho người đi bộ có thể thu gọn của chính quyền thành phố London vào năm 2005. Những dự án như vậy thường trở thành những công trình mang tính biểu tượng, chỉ mang chức năng giao thông trên danh nghĩa.
Điều đáng chú ý là việc xây dựng 1 km cầu vượt đường sắt dây thép rẻ hơn nhiều lần so với việc xây dựng 1 km cầu giao thông. Ví dụ, cầu Jacques Chaban-Delmas, một trong những cầu vượt tốn kém nhất, có chi phí 183 triệu đô la Mỹ. Ngược lại, các kết cấu neo và tháp đỡ của khu phức hợp uST có trọng lượng nhẹ và có thể nâng cao tính thẩm mỹ đô thị, không chỉ mang lại giải pháp giao thông thuận tiện mà còn là một điểm đến du lịch hấp dẫn.
Ngoài ra, cơ sở hạ tầng giao thông vẫn có thể hoạt động. Hệ thống “cấp độ thứ hai”, với kết cấu đường ray được nâng lên 10 mét, cho phép cả mạng lưới vận tải hành khách trên mặt đất và đường thủy hoạt động đồng thời mà không bị cản trở. Tính linh hoạt này hoàn toàn trái ngược với cầu kéo, vốn dừng toàn bộ giao thông mặt đất trong vài giờ khi các đoạn di động của cầu được nâng lên để tàu thuyền đi qua.
Hơn nữa, trong khi cầu trục dễ bị ảnh hưởng bởi thời tiết xấu, khiến chúng không thể hoạt động khi có gió giật mạnh thì phương tiện vận tải uST được thiết kế để chịu được những điều kiện khắc nghiệt hơn, đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn.
Giải pháp mới
Ngày nay, cầu vẫn là một giải pháp phổ biến để thiết lập các tuyến đường logistics. Với những tiến bộ công nghệ, cầu có thể đạt được chiều dài ấn tượng và độ tinh vi về mặt kỹ thuật. Tuy nhiên, việc xây dựng cầu rất tốn kém và việc vận hành chúng cũng đi kèm với những nhược điểm cố hữu. Trong bối cảnh này, các tổ hợp cơ sở hạ tầng giao thông vận tải của Mỹ (UST) mang đến một giải pháp thay thế khả thi, vừa có thể thay thế vừa bổ sung cho các giải pháp kỹ thuật truyền thống, nâng cao sự tiện lợi và hiệu quả của hệ thống giao thông.
Nguồn:
https://ust.inc/news/transport-bridges-and-ust-string-rail-complexes-as-alternatives
