Part 4: ARCH BRIDGE (cầu vòm)
Thêm một dạng kết cấu có tính thẩm mỹ cao, đó là kết cấu vòm, cũng là một trong số các loại kết cấu kinh điển. Khác với cầu dầm giản đơn, vòm có thể được làm bằng đá. Từ xa xưa, đã có rất nhiều cầu vòm được làm bằng đá và vẫn tồn tại cho đến tận bây giờ. Kết cấu vòm là sự lựa chọn thích hợp cho những cầu bắc ngang qua thung lũng hay những cầu không đòi hỏi phần móng trụ ở giữa nhịp.
Các khung vòm trong cầu vòm phải chịu lực uốn rất lớn. Không đơn giản như cầu dầm và cầu khung (cầu dàn), hai đầu của vòm cung phải được ấn định trước trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là nó không được phép dịch chuyển theo phương ngang). Như vậy, khi có tải trọng tác động lên cầu (ví dụ như khi xe chạy băng qua cầu), ngay lập tức lực ngang sẽ sinh ra trong vòm. Đây là lực ngang duy nhất sinh ra trong vòm -> kết cấu vòm chỉ có thể sử dụng ở những nơi đất nền ổn định hay phải được đặt trên những mũ trụ có cấu tạo cứng (vững chải).
Cũng giống như cầu giàn, trong cầu vòm cũng có loại xe chạy trên hoặc xe chạy dưới. Thông thường cầu vòm được chia làm 4 loại: vòm thường, vòm 2 khớp, vòm 3 khớp và vòm dạng vì kèo.
Cấu tạo của loại vòm này là không có khớp, vì thế không xoay được ở vị trí mố-trụ. Kết quả là dưới tác động của tĩnh tải làm phát sinh các nội lực mố-trụ (đứng, ngang, và xoắn). Do vậy, cấu tạo loại vòm này chỉ thích hợp đối với nền đất thật vững chắc. Tuy nhiên, đây là một kết cấu vòm "cứng" nên khả năng chịu lực của nó sẽ không bằng các kết cấu vòm khác.
Khi cho phép chuyển vị xoay, người ta sử dụng cấu tạo vòm 2 khớp. Trong loại kết cấu này, chỉ có nội lực phát sinh theo phương đứng và ngang mà thôi. Vật liệu thường được sử dụng đối với vòm 2 khớp là thép và đây là một kết cấu thông dụng, đem lại hiểu và về mặt kinh tế cũng như thẩm mỹ.
Vòm 3 khớp được cấu tạo bằng cách: 1 khớp được thêm vào tại vị trí đỉnh của vòm 2 khớp. Đối với sự chuyển vị tại mố-trụ (do động đất, lún, v.v...) sẽ gây ra nột lực rất bé trong vòm 3 khớp. Tuy nhiên, việc tính toán độ võng trong vòm 3 khớp thật sự là bài toán khá "nan giải" đối với người kỹ sư. Có lẽ vì thế, loại kết cấu này ít được nhìn thấy hơn so với các loại vòm khác.
Vòm loại này có cấu tạo thay đổi dần trên suốt chiều dài vòm dưới dự bố trí đều đặn của các thanh đứng. Sự phối hợp giữa các thanh đứng và vòm tạo nên hình dáng giống như "giàn vì kèo" nên người ta gọi chúng là vòm vì kèo.
* Vài nét đặc trưng của Arch Bridge:[list][*]Chiều dài kết cấu nhịp điển hình (Typical Span Lengths):
40m - 150m[*]Arch Bridge dài nhất thế giới:
New River Gorge Bridge, U.S.A[*]Arch Bridge ở Nhật (ví dụ):
Meiwa Bridge[/list]
MEIWA BRIDGE（明和橋）
[list][*]Cấu tạo: Braced rib arch[*]Chiều dài: 137m, sử dụng hết 784T thép.[*]Hoàn thành: 1992[*]Vị trí: 東京都江戸川区[/list]
Bắc ngang qua sông Edokawa, Meiwa Bridge thật sự là sự kết hợp hài hòa giữa cấu tạo và kiến trúc, nghệ thuật. Không những thế, vào ban đêm, vẻ đẹp của nó kiến không gian giữa con người và sông nước như xích lại gần nhau hơn.
