Trong nhiều bộ phim khoa học viễn tưởng và thảm họa nổi tiếng, cầu cổng vàng luôn thoát khỏi sự tàn phá. Phải chăng vì cây cầu mong manh? Hoàn toàn ngược lại.
Các nhà làm phim cố tình phá hủy cây cầu để nhấn mạnh mức độ nghiêm trọng của thảm họa. Vậy, làm thế nào mà cây cầu treo này vẫn đứng vững trong gần 86 năm kể từ khi được xây dựng?
Cầu Golden Gate nối thành phố San Francisco với California, bắc qua Kênh Golden Gate, rộng 2,7 ki-lô-mét và thường hứng chịu gió giật lên tới 96 ki-lô-mét trên giờ. Những cây cầu truyền thống với nhiều trụ cầu sẽ cản trở tàu bè qua lại ở hạ lưu và làm tăng chi phí dự án do eo biển có độ sâu 90 mét.
Để vượt qua những thách thức này, các kỹ sư đã khám phá các thiết kế thay thế như cầu vòm. Tuy nhiên, nhu cầu duy trì khoảng trống cho tàu đòi hỏi vòm ở giữa cực cao, điều này không khả thi với công nghệ hiện có vào thời điểm đó.
Sau đó, các kỹ sư chuyển sang ý tưởng về một cây cầu treo, cần ít trụ hơn và kết cấu đơn giản hơn. Ý tưởng là kết nối những sợi cáp thép lớn đến mỗi đầu cầu, với một sợi cáp thứ cấp hỗ trợ mặt cầu.
Mặc dù ý tưởng này đầy hứa hẹn nhưng việc đảm bảo sự ổn định lâu dài của cầu treo lại là một thách thức đáng kể. Các kỹ sư đã nghĩ ra giải pháp bằng cách xây dựng hai tòa tháp cao ở hai đầu eo biển và nối chúng bằng cáp chính hình parabol. Cáp phụ được sử dụng để liên kết cáp chính và mặt cầu bê tông.
Tuy nhiên, phương pháp xây dựng này đã bộc lộ một sai sót nghiêm trọng: sự sụp đổ từ bên trong của tòa tháp đã kết thúc trong tình trạng căng thẳng. Vấn đề này đã được giải quyết bằng cách tác dụng lực căng theo hướng ngược lại, cố định cáp chính vào mặt đất thông qua hệ thống neo.
Dây cáp chính của Cầu Cổng Vàng bao gồm 27.572 sợi dây thép, trải dài tổng cộng 129.000 ki-lô-mét. Nhìn từ xa, nó trông như một cột thép khổng lồ - một minh chứng cho sự khéo léo của các kỹ sư. Để giảm chi phí, các kỹ sư đã giảm khoảng cách giữa hai tòa tháp xuống còn 1,2 ki-lô-mét, từ đó giảm áp lực lên tuyến cáp chính. Đường kính của cáp cũng giảm xuống còn 0,92 mét, giúp giảm đáng kể chi phí xây dựng.
Tuy nhiên, chỉ những biện pháp này thôi là chưa đủ để đảm bảo sự ổn định của cầu cổng vàng. Việc kết nối giữa các dây cáp phụ và bê tông có nguy cơ tiềm ẩn gây hư hỏng và sập mặt cầu. Để khắc phục điều này, các kỹ sư đã thay thế phần thân chính của mặt cầu bằng kết cấu thép, nối với các dây cáp phụ.
Tuy nhiên, một thách thức mới lại nảy sinh—sự giãn nở nhiệt. Bê tông nở ra khi nhiệt độ tăng cao, gây ra các vết nứt trên mặt cầu và dẫn đến sự giãn nở của các tòa tháp. Để giải quyết vấn đề này, mặt cầu được chia thành bảy phần riêng biệt, được kết nối bằng các kênh thép trong kết cấu mở rộng.
Các máng thép giãn nở và co lại với khoảng cách hơn 1 mét, giúp mặt cầu chịu được sự giãn nở nhiệt mà không bị sập. Ngoài ra, các cấu trúc mở rộng thu nhỏ được tích hợp vào mặt cầu cứ sau 15 mét, đảm bảo sự ổn định bất kể vào mùa nào.
Cầu cổng vàng là minh chứng cho kỹ thuật xây dựng dân dụng, vượt qua môi trường xây dựng đầy thách thức và giải quyết các vấn đề kỹ thuật để trở thành biểu tượng không thể phá hủy của San Francisco. Cây cầu kỳ diệu này chắc chắn khiến chúng ta phải kinh ngạc vì những thành tựu đáng nể của nó.
