Cầu vòm bê tông Tian'e Longtan tại Khu tự trị dân tộc Choang Quảng Tây, Trung Quốc, có nhịp chính 600m, hiện là cầu vòm bê tông có nhịp lớn nhất thế giới. Công trình vượt kỷ lục 445m của cầu vòm bê tông trên sông Beipan, đồng thời áp dụng giải pháp tối ưu kết cấu nhằm giảm lượng bê tông sử dụng và chi phí trong vòng đời dự kiến 100 năm.

Cầu Tian'e Longtan bắc qua hồ chứa Longtan trên sông Hongshui, thuộc huyện Tian'e, thành phố Hechi, Trung Quốc. Công trình có tổng mức đầu tư được phê duyệt khoảng 1,28 tỷ NDT, trong khi chi phí quyết toán sau khi hoàn thành là 1,23 tỷ NDT (hơn 4.760 tỷ đồng). Cầu dài 2.488,55m, tương đương chiều dài cầu Long Biên ở Hà Nội, có mặt cầu rộng 4 làn xe và chính thức đưa vào khai thác từ năm 2024.

Đối với cầu vòm có nhịp lớn, trọng lượng bản thân là một trong những vấn đề cần được kiểm soát. Khi chiều dài nhịp tăng, tải trọng tác động lên vòm cũng tăng. Việc tiếp tục mở rộng kích thước kết cấu để nâng khả năng chịu lực đồng nghĩa với gia tăng lượng vật liệu và tạo thêm tải trọng cho chính công trình.

Tại Tian'e Longtan, các kỹ sư tập trung tối ưu hình dạng và tiết diện vòm thay vì chỉ tăng kích thước kết cấu. Cầu sử dụng khung cứng bằng thép làm bộ phận chịu lực ban đầu, sau đó được bọc bê tông. Hai sườn vòm chính được thiết kế theo dạng sườn đôi, đồng thời loại bỏ những phần tiết diện có mức đóng góp thấp hơn vào khả năng chịu lực.

Giải pháp này giúp chiều rộng vòm giảm từ 23m xuống 13m, trong khi lượng bê tông bọc kết cấu vòm giảm từ 40.000m³ xuống khoảng 28.000m³. Theo các nghiên cứu kỹ thuật, khi so sánh với những cầu vòm bê tông có nhịp khoảng 400m, thiết kế của Tian'e Longtan giúp giảm khoảng 22% lượng bê tông sử dụng trên mỗi mét cầu mà vẫn đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực.

Bên cạnh việc giảm trọng lượng, quá trình thi công vòm dài 600m cũng đặt ra yêu cầu kiểm soát ứng suất và biến dạng khi khối lượng lớn bê tông được bổ sung liên tục vào khung thép.

Phần bê tông bọc sườn vòm được chia thành các lớp để thi công tuần tự. Theo tài liệu kỹ thuật, mỗi đợt đổ khoảng 800m³, kéo dài 7-10 giờ. Tổng cộng 36 đợt đổ được thực hiện trong khoảng 184 ngày để hoàn thành phần bê tông bọc sườn vòm.

Trong quá trình này, lớp bê tông đã đông cứng cùng khung cứng tham gia chịu tải cho lớp tiếp theo, qua đó kiểm soát sự thay đổi ứng suất khi trọng lượng bê tông liên tục được bổ sung vào vòm. Nhóm kỹ sư cũng thực hiện thử nghiệm mô hình tỷ lệ 1:10 để mô phỏng toàn bộ quá trình thi công, với hệ thống đo gồm 401 điểm ứng suất và 28 điểm chuyển vị.

Các nghiên cứu về bê tông của Tian'e Longtan tập trung vào hiện tượng co ngót và nguy cơ hình thành vết nứt trong bê tông nằm bên trong ống thép. Một nghiên cứu sử dụng cảm biến biến dạng và sợi quang phân bố để theo dõi quá trình co ngót, từ đó xác định những khu vực có nguy cơ phát sinh nứt khi bê tông phát triển cường độ.

Trong thi công thực tế, phần bê tông bọc sườn vòm được chia thành 3 vòng gồm bản đáy, bản bụng và bản đỉnh, với tổng khối lượng thiết kế khoảng 27.994m³. Công tác đổ bê tông kéo dài 221 ngày, đồng thời phải kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, nguy cơ co ngót, nứt và tình trạng không đồng nhất trong khối bê tông.

Phương án cầu vòm bê tông cũng được lựa chọn trên cơ sở so sánh hiệu quả kinh tế với phương án cầu dây văng. Theo thông tin từ Guangxi University, phương án Tian'e Longtan có chi phí xây dựng thấp hơn khoảng 110 triệu nhân dân tệ so với phương án cầu dây văng tại cùng vị trí.

Với tuổi thọ dự kiến 100 năm, chi phí bảo trì trong vòng đời công trình được ước tính thấp hơn khoảng 470 triệu nhân dân tệ so với phương án đối chứng. Tổng 2 khoản chênh lệch này vào khoảng 580 triệu nhân dân tệ, tương đương 80 triệu USD theo tỷ giá quy đổi được sử dụng trong các nguồn công bố.

Trong quá trình thi công năm 2023, Hiệp hội Quốc tế về Cầu và Kỹ thuật Kết cấu (IABSE) đã đánh giá công nghệ của cây cầu là "đẳng cấp thế giới".

Ngày 24/8/2026, công nghệ xây dựng cầu vòm bê tông nhịp 600m được trao Giải Đặc biệt về Tiến bộ Khoa học và Công nghệ Quảng Tây. Giải thưởng ghi nhận các giải pháp kỹ thuật được phát triển và áp dụng trong quá trình xây dựng Tian'e Longtan.