Đánh giá mức độ quan trọng của các nhân tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của công trình cầu trong giai đoạn quản lý, khai thác sử dụng bằng phương pháp AHP (analytic hierarchy process)

Tuy nhiên, trong quá trình QLKT do ảnh hưởng của môi trường, do lão hóa của vật liệu, do khai thác liên tục trong thời gian dài, do bảo dưỡng, bảo trì không đúng qui định, khai thác sử d

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ÀNG N N

Đ N G C Đ N TRỌNG C C C N N T

ẢN ƯỞNG ĐẾN T T Ọ C C NG TR N C

TR NG G Đ ẠN ẢN T C NG ẰNG Ư NG Hierarchy Process)

LUẬN N T ẠC Ĩ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ÀNG N N

Đ N G C Đ N TRỌNG C C C N N T

ẢN ƯỞNG ĐẾN T T Ọ C C NG TR N C

TR NG G Đ ẠN ẢN T C NG ẰNG Ư NG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông

T6i xin bdy to long bi€t crn ch6n thdnh d6n PGS.TS Hoang Phuong Hoa, TS.

Nguy6n VIn Chdu - cttc ThAy dd tfln tdm, t4n tinh hucrng d6n, giup dO t6i hodn thdnh

Lupn vdn ndy.

T6i xin chdn thdnh c6m crn Phdng Ddo t4o & Khoa Xdy dUng CAu ducrng, BQ

mdn CAu hAm - Trubng Dai hgc B6ch khoa - Dai hgc Ed Ning d5 giup dO t6i r6t nhi6u il6 hoan thdnh c6c thri tpc theo qui clinh trong qu6 trinh hgc tap vd thpc hiQn lupn v6n.T6i xin chdn thdnh c6m on c6c ThAy, c6c Cd trong Khoa Xdy dUng CAu dudng,

BQ m6n CAu hAm - Trulng Dai hgc B6ch khoa - Eai hgc Ea NEng dd truy6n dpt nhirng

kiiSn thuc quf b6u s6u rQng ve linh vpc chuy6n ngdnh, c6 nhirng ebp ! v0 mflt hgc thupt giup t6i hoan thdnh nQi dung Lu4n vdn.

TOi xin chdn thdnh c6m crn c6c Nha khoa hgc, anh chi, b?n bd, d6ng nghiQp

dang c6ng tirc b cdc b0n li6n quan trong linh vgc ngdnh giao th6ng, nhu: c6c co so ddo

tqo; cttc Cht dAu tu/ Ban quin ly dU in; circ don vf thi cOng; c6c dcrn vi tu v6n kh6o s6t thit5t k6; c6c dcrn vi tu v6rn giirm s6t & tu v6n qu6n ly dg 6n da c6 nhirng y ki6n, Bop

y, dinh gi6 vd ph6n biQn quy b6u ve linh vgc nghiCn cuu cta t0i, gitip tOi thpc hiQn nQi

dung cria Lufln 6n.

Cu6i cirng t6i xin c6m crn gia dinh t6i, vg con t6i, c6c d6ng nghiQp cta t6i da

giup dd, chia s6, dQng vi0n t6i trong su6t qu6 trinh hgc tAp.

Trlc gin Lufn vln

Hoirng VIn Khrflnh

I

LOI CAM DOAN

T6i xin cam doan LuQn vdn ndy ld c6ng trinh nghi0n criu cta ri0ng tdi Nhirng

nQi dung, sO liqu dugc tham kh6o ttr c6c nghi0n cfu tru6c 6 trong nu6c vd trOn thti gi6idugc trich d6n ngu6n r6t rO rdng Cdc sO liQu, c6c k6t qud dugc nghi€n ctu ri6ng va

C C

LỜI CẢ N i

M C L C iii

DANH M C CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

M C L C CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ viii

M C L C CÁC BẢNG BIỂU viii

MỞ Đ U 1

1 Lý do chọn đề tài nghiên cứu 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Những đóng góp của nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ TUỔI THỌ CẦU VÀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ, KHAI THÁC CẦU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 4

1.1 Một số khái niệm 4

1.1.1 Khái niệm về tuổi thọ công trình 4

1.1.2 Những nguyên nhân tác động làm giảm tuổi thọ cầu 6

1.1.3 Bảo trì CTXD và lợi ích của công tác bảo trì 7

1.2 Tổng quan những nghiên cứu về tuổi thọ cầu và công tác QLKT cầu trên thế giới và ở Việt Nam 8

1.2.1 Những nghiên cứu về tuổi thọ cầu và công tác QLKT cầu trên thế giới 8

1.2.2 Những nghiên cứu về tuổi thọ cầu và công tác QLKT cầu ở Việt Nam 16

1.3 Kết luận chương 18

C Ư NG 2 NHẬN DẠNG Đ N G XẾP HẠNG VÀ PHÂN NHÓM CÁC NHÂN T ẢN ƯỞNG ĐẾN TU I THỌ C TR NG G Đ ẠN QLKT S D NG 19

2.1 Nhận dạng các nhân tố ảnh hưởng 19

2.1.1 Nhận dạng các NT ảnh hưởng tiềm năng từ những nghiên cứu trước 19

2.1.2 Xác định danh sách sơ bộ các NT ban đầu thông qua khảo sát chuyên gia20 2.1.3 Xây dựng BCH thử nghiệm 21

2.1.4 Kết quả khảo sát thử nghiệm 22

2.2 Thu thập dữ liệu 24

2.2.1 Xây dựng BCH chính thức 24

2.2.2 Xác định kích thước mẫu 24

2.2.3 PP thu thập dữ liệu 26

2.3 Phân t ch dữ liệu 26

2.3.1 Chọn lọc dữ liệu 26

2.3.2 Đánh giá độ tin cậy của BCH 26

2.3.3 Đặc điểm những người đánh giá BCH 27

2.3.4 Xếp hạng các NT ảnh hưởng 27

2.4 Kết quả ghiên cứu 30

2.4.1 Số lượng các NT được xác định 30

2.4.2 Mức độ quan trọng của các NT 30

2.5 Phân nhóm các nhân tố ảnh hưởng 37

2.6 Sự cần thiết của việc nhận dạng và đánh giá MĐQT của các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu 38

2.7 Quan điểm của chuyên gia về công tác QLKT cầu hiện nay ở nước ta 39

2.8 Kết luận chương 40

C Ư NG 3 Đ ƯỜNG M C Đ QUAN TRỌNG C A CÁC NHÂN T ẢN ƯỞNG ĐẾN TU I THỌ C TR NG G Đ ẠN KHAI THÁC BẰNG Ư NG N T C ER RC R CE 42

3.1 Cơ sở lý thuyết của PP AHP 42

3.1.1 Giới thiệu PP AHP 42

3.1.2 Các nguyên tắc của PP AHP 44

3.1.3 Phân tích và thiết lập cấu trúc thứ bậc 45

3.1.4 Thiết lập độ ưu tiên 46

3.1.5 Tính toán trọng số (tổng hợp) 49

3.1.6 Kiểm tra tính nhất quán 49

3.2 Ví dụ về tính toán trọng số và kiểm tra tính nhất quán 50

3.3 Quy trình thực hiện PP AHP 52

3.4 Ưu điểm của PP AHP 52

3.5 Đo lường MĐQT của các NT và các nhóm NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu 54

3.5.1 Xây dựng cấu trúc thứ bậc 54

3.5.2 Xây dựng BCH so sánh cặp 55

3.5.3 Thiết lập các ma trận so sánh cặp 56

3.5.4 Lựa chọn nhóm chuyên gia 56

3.5.5 Lấy ý kiến đánh giá của các chuyên gia (thu thập dữ liệu) 57

3.5.6 Kiểm tra tính nhất quán kết quả đánh giá của từng chuyên gia 58

3.5.7 Tổng hợp ý kiến của các chuyên gia 59

3.5.8 Kiểm tra hệ số nhất quán tổng hợp 60

3.5.9 Tính toán trọng số 61

3.6 Mô hình đánh giá MĐAH đến tuổi thọ cầu bởi tác động của các NT 66

3.6.1 Lựa chọn thang đo đánh giá MĐAH để xác định cấp dự báo 66

3.6.2 Công thức xác định chỉ số ILI để đưa ra cấp dự báo 66

3.7 Áp dụng công thức đề xuất để dự báo MĐAH đến tuổi thọ của một số công trình cầu thực tế đang khai thác 67

3.8 Kết luận chương 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

1 Kết luận 71

2 Kiếnnghị 71

3 Hướng nghiên cứu tiếp theo của Luận văn 71

DANH M C CÁC BÀI BÁO KHOA HỌC a TÀI LIỆU THAM KHẢO b

PH L C

QUYẾT ĐỊN G ĐỀ TÀI LUẬN N ản sao)

DANH M C CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AHP Analytic Hierachy Process Qui trình phân tích cấu trúc thứ bậc FAHP Fuzzy Analytic Hierachy

Process

Qui trình phân tích cấu trúc thứ bậc

mờ ANOVA Analysis of variance Phân tích sự khác biệt

JICA The Japan International

Cooperation Agency Cơ quan hợp tác quốc tế Nật Bản ADB Asian Development Bank Ngân hàng phát triển Châu á

ODA Official Development

Assistannce Hỗ trợ phát triển chính thức

CI Consistency Index Chỉ số nhất quán

CR Consistency Ratio Hệ số nhất quán

ILI Impact Level Index Chỉ số mức độ ảnh hưởng

ILS Important Level Score Đểm số mức độ quan trọng

HRBS Hierachicy Risk Breakdown

SHM Structural Health Monitoring Kiểm tra sức khỏe kết cấu

ANN Artificial Neural Network Hệ thần kinh nhân tạo

FHWA Federal Highway Administration Cục quản lý liên bang đường cao

tốc BMS Bridge Management System Hệ thống quản lý cầu

RMS Remote Monitoring System Hệ thống giám sát từ xa

SHMS Smart Health Monitoring System Hệ thống kiểm tra sức khỏe thông

minh VBMS Viet Nam Bridge Management

TCTC Tổ chức thi công CTGT Công trình giao thông

XDCT Xây dựng công trình QLNN Quản lý nhà nước

CTXD Công trình xây dựng TCXD Thi công xây dựng

CTXD Công trình xây dựng TVGS Tư vấn giám sát

KSTK Khảo sát thiết kế NSNN Ngân sách nhà nước

ĐBVN Đường bộ Việt Nam HĐND Hội đồng nhân dân KBNN Kho bạc nhà nước TNGT Tai nạn giao thông ATGT An toàn giao thông KTTTX Kiểm tra tải trọng xe TCĐB Tổng cục đường bộ TTGT Trật tự giao thông KSTTX Kiểm soát tải trọng xe CSGT Cảnh sát giao thông KHCN Khoa học công nghệ

2.3 Kết quả xếp hạng tất cả các NT ảnh hưởng theo tổng thể và theo

quan điểm của các bên liên quan

28

2.3 Kết quả xếp hạng tất cả các NT ảnh hưởng theo tổng thể và theo

quan điểm của các bên liên quan (tiếp theo)

29

2.5 Nhận thức của chuyên gia về việc xác định và đánh giá MĐQT

của các NT

39

2.6 Đánh giá của chuyên gia về công tác QLKT cầu hiện nay ở nước ta 39 3.1 Thang đo đánh giá mức độ so sánh cặp dẫn theo 50 3.2 Bảng xác định giá trị của chỉ số ngẫu nhiên (RI) 50

3.3 Bảng tính toán trọng số các tiêu ch (Bước 1) 51 3.4 Bảng tính toán trọng số các tiêu ch (Bước 2) 51

3.5 Thang đo so sánh cặp về MĐQT giữa hai nhân tố A và B 56

2.5 Thang đo sử dụng đánh giá MĐQT của các NT 22

3.1 Thang đo đánh giá mức độ so sánh cặp dẫn theo 48

3.4 Sơ đồ cấu trúc thứ bậc được xây dựng cho nghiên cứu 54 3.5 Chi tiết cấu trúc thứ bậc áp dụng cho nghiên cứu 55

3.11 Biểu đồ trọng số tổng hợp của các NT liên quan đến con người

trong giai đoạn QLKT

65

3.12 Thang đo đánh giá MĐAH của các NT đến tuổi thọ cầu 66

MỞ Đ U

1 Lý do chọ đề tài nghiên cứu

Hệ thống HTGT là một trong những hệ thống rất quan trọng của nền kinh tế quốc gia Trong mối quan hệ tổng hòa với nền kinh tế, hệ thống HTGT được v như mạch máu trong cơ thể sống Các CTGT tại Việt Nam đang được xây dựng với số lượng lớn, mạng lưới giao thông không ngừng được xây dựng mở rộng từ thành thị đến nông thôn và vùng sâu, vùng xa… nhằm đáp ứng kịp thời với nhịp độ phát triển của nền kinh tế

Trên các tuyến đường giao thông có rất nhiều công trình cầu được xây dựng, đó

là các cầu thép, cầu thép - bê tông liên hợp, cầu treo dây võng, cầu BTCT, cầu dây văng… Trong đó công trình cầu là điểm trọng yếu trên tuyến đường giao thông Nếu

vì lý do nào đó, về mặt khách quan lẫn chủ quan tác động đến công trình cầu làm giảm tuổi thọ của cầu, dẫn đến nhiều sự cố đối với cầu gây ra những thảm họa, mất mát về vật chất, của cải và cả sinh mạng của con người

Những năm qua do sự quan tâm và chỉ đạo của Ch nh phủ giao Bộ GTVT đã đầu tư xây dựng mới, nâng cấp mở rộng một số công trình cầu trên cả nước, đặc biệt là trên tuyến đường QL1 đã đạt được một số thành tựu nhất định, nguồn lực đầu tư dành cho XDCT cầu được tăng cao Mỗi năm NSNN đã đầu tư, nâng cấp duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa hàng trăm công trình cầu và đưa vào khai thác sử dụng hàng ngàn Km đường

bộ, hàng trăm công trình cầu đường bộ, đường sắt Các CTXD đưa vào sử dụng đã phần nào đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế xã hội trong thời kỳ đổi mới, nhìn chung chất lượng công trình đưa vào sử dụng đã đáp ứng được yêu cầu kỹ, mỹ thuật

Tuy nhiên, trong quá trình QLKT do ảnh hưởng của môi trường, do lão hóa của vật liệu, do khai thác liên tục trong thời gian dài, do bảo dưỡng, bảo trì không đúng qui định, khai thác sử dụng không đúng với tiêu chuẩn thiết kế, do t nh toán thiết kế có nhiều sai sót, do thi công không đảm bảo chất lượng… Bên cạnh những dấu hiệu t ch cực, vẫn còn những tồn tại, hạn chế, bất cập, không t công trình cầu khi vừa mới đưa vào sử dụng đã xuất hiện một số khuyết tật, hư hỏng ở những mức độ khác nhau hoặc sập đổ, kể cả trong khi đang TCXD Vì vậy, việc nhận dạng các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu trong giai đoạn KSTK, TCXD và QLKT là đặc biệt cần thiết, nhằm giúp cho các bên liên quan trong mỗi giai đoạn có PP đánh giá, kiểm soát, ứng phó… tốt với các NT này, tránh những tác động xấu không mong muốn Đặc biệt là đơn vị QLKT có PP duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa và tăng cường cầu nhằm đảm bảo, duy trì hoặc có thể tăng thêm tuổi thọ của cầu là vấn đề rất quan trọng và cần thiết

Nhận thấy việc nghiên cứu đánh giá MĐQT của các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu

là một vấn đề khoa học, mang t nh thực tiễn, có t nh thời sự nhằm nâng cao hiệu quả thực hiện trong công tác KSTK, TCXD và QLKT cầu Đặc biệt, nó mang lại lợi ích kinh tế, lợi ch xã hội cho các nhà QLKT, giúp họ sớm nhận biết những NT ảnh hưởng

đến tuổi thọ cầu trong quá trình khai thác sử dụng, để có giải pháp khắc phục sửa chữa, tăng cường trước khi cầu bị sụp đổ, tránh thiệt hại t nh mạng con người và của cải vật cất, làm cơ sở để các nhà quản lý có thể đưa ra các quyết định kịp thời Vì vậy, việc nguyên cứu các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu là một vấn hết sức cần thiết và đem lại lợi ch rất lớn, nên tác giả lựa chọn đề tài: Đánh giá mức độ quan trọng của các nhân tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của công trình cầu trong giai đoạn quản lý, khai thác sử dụng bằng phương pháp AHP” làm đề tài nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu

Luận văn sẽ hướng đến thực hiện một số mục tiêu như sau:

- Tổng quan những nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về vấn đề tuổi thọ cầu

- Áp dụng mô hình đề xuất để đánh giá MĐAH từ đó đưa ra cấp dự báo về MĐAH đến tuổi thọ của các cầu thực tế đang khai thác (Mục tiêu 4);

3 Đố ượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các công trình cầu đường bộ đang trong giai đoạn TCXD và QLKT:

- Theo quy mô công trình: tất các công trình cầu đường bộ ở tất cả các quy mô khác nhau và các kết cấu khác nhau;

Phạm vi nghiên cứu của luận văn là:

- Tất cả các công trình cầu đường bộ đang trong giai đoạn TCXD và QLKT ở Việt Nam do các cơ quan TW hoặc địa phương làm CĐT/ Đại diện CĐT, hoặc do các

cơ quan TW hoặc địa phương QLKT;

- Đối tượng khảo sát là những người có kinh nghiệm đang hoạt động trong lĩnh vực cầu đường bộ ở tất cả các bên có liên quan gồm: CĐT/ Ban QLDA; Tư vấn KSTK; Tư vấn QLDA; NTTC; đơn vị QLKT; các Nhà nghiên cứu/ Giảng dạy

4 ươ g p áp nghiên cứu

Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và điều tra thực tế, sử dụng PP chuyên gia,

áp dụng lý thuyết xác suất thống kê để phân t ch dữ liệu Phần mềm được sử dụng để phân tích số liệu là: Microsoft Excel và SPSS Nghiên cứu, khảo sát nhận dạng các NT

ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu bằng cách sử dụng BCH để lấy ý kiến đánh giá của các chuyên gia

Đánh giá MĐQT của các NT, các nhóm NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu thông qua điểm số ILS (Important Level Score); và đề xuất mô hình dự báo cấp độ ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu đang khai thác bởi các NT trong giai đoạn QLKT thông qua chỉ số ILI (Impact Level Index) bằng PP AHP

5 Nhữ g đó g góp ủa nghiên cứu

5.1 Nhữ g đó g góp về mặt thực tiễn

- Giúp cho các bên liên quan (CĐT/ Ban QLDA; Tư vấn KSTK; Tư vấn QLDA; NTTC; đơn vị QLKT; các Nhà nghiên cứu; giảng dạy) nhận dạng một cách nhanh chóng các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu mà mình đang tham gia, đặc biệt là đơn vị QLKT Hiểu được rõ các NT sẽ tác động đến tuổi thọ cầu mà mình tham gia, các bên sẽ có những giải pháp ứng phó hợp lý theo trách nhiệm của mình để nâng cao hiệu quả QLKT cầu

- T nh toán xác định được chỉ số MĐAH (ILI) để đưa ra cấp dự báo về MĐAH đến tuổi thọ cầu trong giai đoạn QLKT, giúp cho đơn vị QLKT biết được tình trạng thực tế của công trình cầu mà họ đang QLKT Giúp họ biết được là họ phải tập trung nguồn lực vào những công trình cầu nào và tập trung vào những NT gì

- Nghiên cứu cũng chỉ ra công tác QLKT và bảo trì cầu hiện nay ở nước ta không tốt, còn nhiều khó khăn và hạn chế

- Nghiên cứu đã đánh giá MĐQT của các nhóm NT, các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu thông qua chỉ số ILS; và đề xuất mô hình dự báo cấp độ ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu đang khai thác bởi các NT trong giai đoạn QLKT thông qua chỉ số ILI

C Ư NG 1

T NG QUAN NHỮNG NGHIÊN C U VỀ TU I THỌ C U VÀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ, KHAI THÁC C U TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

1.1 Một số khái niệm

1.1.1 Khái niệm về tuổi thọ công trình

Nghiên cứu, tìm hiểu về tuổi thọ CTXD nói chung và tuổi thọ công trình cầu nói riêng sẽ rất bổ ích trong việc phát huy công năng sử dụng, giúp cho công tác QLKT các công trình đang khai thác đạt kết quả tốt nhất

Tuổi thọ CTXD: trước đây khi XDCT các nhà thiết kế chưa quan tâm nhiều đến tuổi thọ công trình, nghĩa là t quan tâm đến vấn đề làm thế nào để nâng cao tuổi thọ công trình, mà chúng ta thường quan tâm về mặt mỹ thuật, nghĩa là làm sao cho công trình cầu có mô hình đẹp mang một biểu tượng đặc trưng, mà chưa chú ý nhiều đến sự bền vững của nó Ngày nay, việc xây dựng một công trình cầu phải đảm bảo tất cả các yếu tố kỹ thuật, mỹ thuật và tuổi thọ, mà đặc biệt là các công trình cầu trong đô thị lớn

Đề cập đến tuổi thọ công trình là chúng ta đề cập đến thời gian công trình tồn tại và đáp ứng yêu cầu khai thác theo các điều kiện đã chỉ ra trong thiết kế Như vậy tuổi thọ CTXD được thể hiện bằng số năm, mỗi loại công trình khác nhau thì tuổi thọ của chúng sẽ khác nhau

Khi bàn về tuổi thọ công trình, có một số khái niệm về tuổi thọ công trình như sau:

 Nguyễn Văn Hùng (2006) [13] đã có một số định nghĩa về tuổi thọ công trình theo độ tin cậy như sau:

Tuổi thọ công trình” là danh từ được hiểu theo các nghĩa khác nhau, như: thời gian tồn tại của công trình, thời gian khai thác trước khi xảy ra sự cố đầu tiên, thời gian khai thác an toàn Nếu với một cách hiểu chung như vậy thì không thể đưa ra một PP định lượng để xác định tuổi thọ và tuổi thọ còn lại của công trình

Dưới đây là một số định nghĩa về tuổi thọ công trình theo độ tin cậy:

Định nghĩa thứ nhất: Tuổi thọ công trình là thời gian sử dụng bình thường của

công trình trong các điều kiện về tải trọng và tác động nhất định đã quy định trước

Theo định nghĩa này thì có hai điểm đáng chú ý là, (1) Thế nào là sử dụng bình thường? Sử dụng bình thường là bảo đảm công năng của công trình ghi trong nhiệm

vụ thiết kế, đó ch nh là các điều kiện trạng thái giới hạn; (2) Thế nào là tải trọng và tác động đã quy định? Khi thiết kế, nhà thiết kế đã chọn các tham số đầu vào về tải trọng tác động, về nhiệt độ, độ ẩm, mức độ sai lệch so với quy định đều được ghi rõ Nghĩa

là công trình được sử dụng trong điều kiện bình thường về tải trọng, gió bão, lũ lụt … nếu các điều kiện này xảy ra bất thường vượt quá quy định do nhà thiết kế đưa ra là bất thường, và công trình sẽ xảy ra mất an toàn Vì thế mà phát sinh vấn đề xác định lại chất lượng công trình sau khi bị sự cố Sau đây là một định nghĩa khác

Định nghĩa thứ hai: Tuổi thọ công trình là thời gian khai thác bình thường với

mức độ an toàn quy định

Trong định nghĩa này cũng có hai điểm đáng chú ý là: (1) Thế nào là khai thác bình thường? Điều kiện khai thác thỏa mãn các điều kiện trạng thái giới hạn đã quy định khi thiết kế; (2) Thế nào là mức an toàn quy định? Độ tin cậy là chỉ tiêu an toàn tổng quát nhất, do đó mức độ an toàn quy định là đề cập đến một độ tin cậy nhất định Do độ tin cậy thường giảm dần theo thời gian sử dụng (nếu không gia cố, sửa chữa), nên khi nó giảm

đến mức nào đó thì coi là công trình hết tuổi thọ (dẫu chưa xảy ra sự cố)

 Theo Bách khoa toàn thư mở Wikipedia [3]

Tuổi thọ công trình là khái niệm chỉ thời gian công trình kiến trúc ở trong tình trạng chất lượng bảo đảm về công năng sử dụng, về sự bền vững và những yêu cầu về

an toàn Tuổi thọ CTXD thường được tính từ thời điểm công trình được đưa vào khai thác (sau khi hoàn tất việc xây dựng hay sau một sửa đổi lớn) cho tới khi chuyển sang trạng thái giới hạn Tuổi thọ một công trình thường phụ thuộc vào các yếu tố như vật

liệu xây dựng, thiết kế, kỹ thuật thi công

 Theo Luật [14] và Nghị định [15]

Khoản 4 - Điều 80 và Điểm b - Khoản 2 - Điều 85 của Luật Xây dựng; và Khoản 15 - Điều 3 của Nghị định số 46/2015/NĐ-CP ngày 12/5/2015 của Chính phủ

về quản lý chất lượng và bảo trì CTXD quy định tuổi thọ công trình do CĐT quyết

định sau khi đã xác định nhiệm vụ thiết kế XDCT

 Theo Nghị định 46 [15] có nêu rõ một số định nghĩa về tuổi thọ công trình

- Thời hạn sử dụng theo thiết kế của công trình (tuổi thọ thiết kế) là khoảng thời gian công trình được dự kiến sử dụng, đảm bảo yêu cầu về an toàn và công năng Thời hạn sử dụng theo thiết kế của công trình được quy định trong quy chuẩn kỹ thuật, tiêu chuẩn áp dụng có liên quan, nhiệm vụ thiết kế XDCT

- Thời hạn sử dụng thực tế của công trình (tuổi thọ thực tế) là khoảng thời gian công trình được sử dụng thực tế, đảm bảo các yêu cầu về an toàn và công năng

Như vậy trong nghiên cứu này, tuổi thọ cầu được xác định là tuổi thọ thiết kế,

các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu là các NT làm giảm thời hạn khai thác sử dụng cầu theo thiết kế được quy định trong quy chuẩn kỹ thuật, tiêu chuẩn áp dụng có liên quan, nhiệm vụ thiết kế xây dựng cầu

1.1.2 Những nguyên nhân tác động làm giảm tuổi thọ cầu

Hiện nay, các CTGT tại Việt Nam đang được xây dựng với số lượng lớn nhằm đáp ứng kịp thời với nhịp độ phát triển của nền kinh tế Do đo, chất lượng khai thác của công trình cũng phải được xem xét một cách thỏa đáng Với nhu cầu thực tế hiện nay, các CTXD nói chung và công trình cầu nói riêng cần phải được theo dõi, đánh giá một cách liên tục Sự theo dõi, quan sát kết cấu một cách liên tục và tự động có thể chỉ

ra sự cần thiết phải sửa chữa, tăng cường hoặc thay thế tùy thuộc vào tình trạng sức khỏe của chúng

Mỗi kết cấu cầu trong thực tế thường có sự khác biệt rất lớn so với dự đoán trong giai đoạn thiết kế Nó phụ thuộc vào rất nhiều NT bất định, kể cả NT nội tại và tác động bên ngoài Một số NT phát sinh ngay trong quá trình TCXD làm cho các ứng

xử về kết cấu khác với các ứng xử dự kiến hoặc được mô hình hóa trong bước thiết kế Khi được đưa vào sử dụng, các kết cấu cầu còn chịu sự tác động trực tiếp của tải trọng

xe cộ và các tác động khác của môi trường thiên nhiên như gió bão, lũ lụt, sự thay đổi thời tiết, biến đổi kh hậu, sự xâm thực của môi trường không kh , nước… thông thường các tác động này khá khác biệt và trong rất nhiều trường hợp không thể biết được nguyên nhân xuất hiện và cường độ của chúng

Trong suốt quá trình QLKT, một công trình cầu phải chịu nhiều NT tác động trực tiếp và gián tiếp, xuất phát từ nguyên nhân chủ quan và khách quan làm giảm tuổi thọ của cầu hoặc làm cho cầu có thể bị sụp đổ bất ngờ Các NT này có liên quan đến nhiều giai đoạn trong vòng đời của một công trình cầu như: Giai đoạn KSTK; Giai đoạn TCXD & Giai đoạn QLKT Các NT này có nguồn gốc từ nguyên nhân chủ quan

do con người gây ra và/ hoặc có nguồn gốc từ tự nhiên

Có nhiều NT tác động làm giảm tuổi thọ cầu, một số NT ch nh như sau:

 Nhóm các NT liên quan trong giai đoạn KSTK

- Sai sót trong công tác khảo sát và cung cấp số liệu (địa hình, địa chất, địa chất

- thủy văn ) cho thiết kế

- Các quy định về tải trọng chưa phù hợp, thống kê, t nh toán & dự đoán sai lưu lượng giao thông qua cầu

- Các quy định về vật liệu và lựa chọn vật liệu chưa phù hợp khi thiết kế cầu

- Lựa chọn tiêu chuẩn & điều kiện thiết kế chưa phù hợp

- Sai sót trong thiết kế: sai sót trong t nh toán số liệu khảo sát, số liệu thiết kế,

sơ đồ kết cấu (chọn sai sơ đồ làm việc, t nh thiếu, t nh sai ), bản vẽ thiết kế sai sót

 Nhóm các NT liên quan trong giai đoạn TCXD

- Thi công không đảm bảo theo yêu cầu thiết kế (công tác bảo dưỡng bê tông kém, sử dụng vật liệu kém chất lượng hoặc không đúng quy định, công nghệ lạc hậu, thi công sai quy trình )

- Giám sát và kiểm soát chất lượng thi công của các bên liên quan không tốt

- Đạo đức nghề nghiệp của các bên liên quan kém

- Các bên liên quan tham gia: thiếu trình độ chuyên môn và kinh nghiệm

 Nhóm các NT có liên quan trong giai đoạn QLKT

 Các NT liên quan đến tự nhiên

- Động đất, sóng thần

- Gió bão, lốc xoáy

- Lũ lụt, sự va đạp của đá rơi, cây trôi, lở đất

- Xói lở do sự bào mòn theo thời gian, thay đổi dòng chảy

- Địa chất – Nền móng (sự thay đổi địa chất theo thời gian)

- Điều kiện môi trường (trong thời gian khai thác, tuổi thọ của cầu sẽ giảm do chịu tác động của các yếu tố môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm, nước, không kh )

- Sự xuất hiện của băng, tuyết

 Các NT liên quan đến con người

- Sự va đập của các phương tiện giao thông (đường bộ, đường thủy )

- Sử dụng vượt tải trọng cho phép, lưu lượng qua cầu vượt khả năng thiết kế

- Xuống cấp (do hạn chế về kinh ph để duy tu bảo dưỡng, sửa chữa hoặc do công tác duy tu bảo dưỡng kém)

- Cháy, nổ (hỏa hoạn)

- Khủng bố (hành động có chủ ý phá hoại công trình)

1.1.3 Bảo trì CTXD và lợi ích của công tác bảo trì

Bảo trì CTXD là tập hợp các hoạt động nhằm đảm bảo và duy trì sự làm việc bình thường, an toàn của công trình theo quy định của thiết kế trong quá trình khai thác sử dụng Nội dung bảo trì CTXD có thể bao gồm một, một số hoặc toàn bộ các hoạt động như: kiểm tra, quan trắc, kiểm định chất lượng, bảo dưỡng và sửa chữa công trình nhưng không bao gồm các hoạt động làm thay đổi công năng, quy mô công trình [15]

Công tác bảo trì, đặc biệt là bảo trì phòng ngừa sẽ đem lại lợi ch rất lớn [7]

- Đảm bảo sự vận hành an toàn do việc phát hiện sớm các dấu hiệu của sự cố do

sự hư hỏng của một chi tiết nào đó Qua các đợt đánh giá hiện trạng của chúng, ta có

cơ hội nhìn nhận lại toàn bộ hệ thống trong môi trường làm việc thực để từ đó có thể

bổ sung những chi tiết có độ tin cậy cao hơn;

- Tăng cường hiệu quả vận hành vì các tham số liên quan tới vận hành thường xuyên được tham chiếu và phân t ch ảnh hưởng đồng thời có biện pháp khắc phục, loại

bỏ các chi tiết nhờ đó loại bỏ được các sự cố không đáng có;

- Hiệu quả bảo trì cao hơn do chọn được các dịch vụ bảo trì tốt hơn với đội ngũ chuyên gia có nghề nghiệp đồng thời tạo được sự năng động của mỗi người chủ tài

sản Thực hiện công tác bảo trì là đã góp phần quan trọng thực hiện chiến lược bảo tồn bất động sản đồng thời tạo ra loại hình dịch vụ mới có tính chuyên nghiệp cao, t nh chuyên môn hóa cao

1.2 Tổng quan những nghiên cứu về tuổi thọ cầu và công tác QLKT cầu trên thế giới và ở Việt Nam

Trong nhiều thập k qua, trên toàn thế giới số lượng các loại thảm họa xảy ra ngày càng tăng và MĐAH của chúng ngày càng khốc liệt Những tác động của thảm họa đối với cộng đồng đã thu hút sự quan tâm đặc biệt của chính quyền và các đơn vị chức năng có liên quan, cần thiết phải có các giải pháp hiệu quả để ứng phó thảm họa Vấn đề đảm an toàn công trình cầu trong thời gian khai thác là vấn đề cấp thiết, rất quan trọng và mang tính thời sự, vì các công trình cầu là một bộ phận quan trọng trong

hệ thống HTGT Vì vậy trên thế giới và ở Việt Nam ngày càng có nhiều công trình cứu về tuổi thọ cầu và công tác QLKT cầu

1.2.1 Những nghiên cứu về tuổi thọ cầu và công tác QLKT cầu trên thế giới

1.2.1.1 Những nghiên cứu về tuổi thọ cầu trên thế giới

Cầu có vai trò rất quan trọng trong hệ thống HTGT Trong hệ thống HTGT, công trình cầu là hệ thống dễ bị ảnh hưởng nhất bởi các nguy cơ theo Liu và Frangopol (2006) [34] Trong suốt chu trình sống hay nói cách khác là trong suốt thời gian khai thác, một công trình cầu chịu tác động bởi nhiều nguy cơ khác nhau Đối với một công trình cầu, khi thảm họa xảy ra có thể sẽ gây ra rất nhiều thiệt hại và/ hoặc sụp đổ cầu, dẫn đến khả năng thông hành của cầu sẽ bị giảm hoặc làm gián đoạn lưu thông là chắc chắn Những tổn thất này bao gồm: (1) chi phí cho quá trình xây dựng lại hoặc khôi phục và (2) chi phí do sự gián đoạn lưu thông Vì vậy, vấn đề đảm bảo an toàn cho công trình cầu trong suốt thời gian khai thác là vấn đề được ưu tiên đối với tất

cả mọi người tham gia giao thông

Trong suốt vòng đời của công trình cầu, chúng chịu tác động bởi nhiều rủi ro khác nhau theo Dawen và Wenda (2009) [26] Trong giai đoạn lập DAXD, các rủi ro phát sinh từ sự không chắc chắn của sơ đồ thiết kế cơ sở cầu, lựa chọn vị trí xây dụng cầu, vấn đề tính toán khẩu độ và tĩnh không của cầu Trong giai đoạn thiết kế, các rủi

ro phát sinh từ việc thực hiện lý thuyết tính toán thiết kế, lựa chọn các mô hình tính toán, trình độ năng lực chuyên môn khi thực hiện tính toán và phân tích có liên quan Trong giai đoạn TCXD, các rủi ro phát sinh từ kỹ thuật xây dựng, những tai nạn bất ngờ, thiên tai và các NT do con người gây ra Cuối cùng, trong giai đoạn QLKT, các rủi ro phát sinh từ những tai nạn bất ngờ, thiên tai và các hành động do con người tạo ra

Khi xảy ra thảm họa đối với một công trình cầu, thì chắc chắn tồn tại NT ảnh hưởng đến chúng theo Du và Lin (2012) [28] Harik vcs (1990) [31] đã thống kê khoảng 100 công trình cầu bị sập đổ ở Mỹ từ năm 1951 đến năm 1988 bởi 10 nguyên nhân, cụ thể: Sự va đập của các phương tiện giao thông; Vượt tải trọng; Lũ lụt; Xói mòn; Hỏa hoạn; Bão/ Lốc xoáy; Nền móng; Băng tuyết; Sự va đập của vật rơi (đá rơi,

lở đất ); và Động đất Trong 10 nguyên nhân này thì sự va đập của các phương tiện giao thông là nguyên nhân cao nhất (Hình 1.1)

Hình 1.1 Các cầu bị sập ở Mỹ trong giai đoạn 1951-1988 theo Harik vcs (1990) [31]

Tương tự, Wardhana và Hadipriono (2003) [39] đã thống kê khoảng 496 công trình cầu bị sập đổ ở Mỹ từ năm 1989 đến năm 2000 bởi 14 nguyên nhân, cụ thể: Lũ lụt; Xói mòn; Sự va đập của các phương tiện giao thông; Vượt tải trọng; Xuống cấp; Động đất; Sự va đập của vật rơi (đá rơi, lở đất); Hỏa hoạn; Chất lượng xây dựng; Băng tuyết; Nền móng; Chất lượng thiết kế; Bão/ Lốc xoáy; Sự va đập của vật trôi (cây trôi ) Trong 14 nguyên nhân này thì lũ lụt là nguyên cao nhất (Hình 1.2)

Hình 1.2 Các cầu bị sập ở Mỹ trong giai đoạn 1989-2000 [39]

Diaz vcs (2009) [27] đã nghiên cứu 62 công trình cầu ở Columbia đã bị sập trong giai đoạn từ năm 1996 đến năm 2001 bởi 6 nguyên nhân Sáu nguyên nhân này là: Tấn công khủng bố; Lũ lụt; Xói mòn; Chất lượng thiết kế; Chất lượng xây dựng; và Vượt tải trọng, trong đó tấn công khủng bố là nguyên nhân cao nhất (Hình 1.3)

Sự va đập của phương tiện lưu thông

Vượt tải trọng

Lũ lụt Xói mòn Hỏa hoạn Bão/ lốc xoáy Nền móng Băng tuyết

Sự va đập của vật rơi (đá rơi, lở mái dốc )

Động đất

Thống kê các cầu bị sập ở Mỹ trong giai đoạn từ 1951 đến 1988

Lũ lụt Xói mòn

Sự va đập của phương tiện lưu thông

Vượt tải trọng Xuống cấp Động đất

Sự va đập của vật rơi

Hỏa hoạn Chất lượng xây dựng

Băng tuyết Nền móng Chất lượng thiết kế Bão/ lốc xoáy

Sự va đập của vật trôi

Hình 1.3 Các cầu bị sập tại Columbia trong giai đoạn 1986-2001 theo Diaz vcs (2009) [27]

Một nghiên cứu khác của Fu vcs (2013) [30] ở Trung Quốc, có khoảng 152 công trình cầu đã bị sập trong giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2012 bởi 7 nguyên nhân Bảy nguyên nhân này là: Lũ lụt; Tham nhũng trong xây dựng; Vượt tải trọng; Sự

va đập của phương tiện giao thông; Chất lượng thiết kế; Chất lượng xây dựng; Sự va đập của vật rơi, trong đó lũ lụt là nguyên nhân cao nhất (Hình 1.4)

Hình 1.4 Các cầu bị sập ở Trung Quốc trong giai đoạn 2000-2012 theo Fu vcs (2013) [30]

Từ các nghiên cứu trên, căn cứ vào các nguyên gây ra sập đổ cầu, Jelena M Andríc và Da-Gag Lu (2016) [33] đã phân các NT ảnh hưởng thành các nhóm như sau:

- Nhóm các NT liên quan đến địa chất gồm: động đất, sóng thần, hiện tượng hóa lỏng (kiến tạo địa chất), nền đất yếu hoặc caster, sạt lở đất;

- Nhóm các NT liên quan đến gió bão gồm: bão lốc, lốc xoáy, bão lớn;

- Nhóm các NT liên quan đến thủy lực gồm: lũ lụt, va đập của vật rơi (đá rơi, lở đất ), xói mòn, cây/ vật trôi;

- Nhóm các NT liên quan đến giao thông gồm: va đập của tàu thuyền, va đập của xe cộ, vượt tải trọng;

- Nhóm các NT liên quan đến kết cấu công trình gồm: chất lượng thiết kế, chất lượng xây dựng, sự xuống cấp;

- Nhóm các NT liên quan đến con người gồm: cháy nổ, tấn công khủng bố Một trường hợp nghiên cứu đối với công trình cầu ở Thiên Tân, Trung Quốc được thực hiện bởi Jelena M Andríc và Da-Gag Lu (2016) [33] Các tác giả đã liệt kê

15 NT có thể gây ra sự cố sụp đổ cầu, và các NT này được phân thành 2 nhóm chính,

đó là: nhóm các NT liên quan đến tự nhiên và nhóm các NT liên quan đến con người Nhóm các NT liên quan đến tự nhiên gồm 9 NT con là: Động đất; Sóng thần; Bão lốc;

Lũ lụt; Sự va đập của vật rơi (đá rơi, lớ đất ); Xói lở; Băng tuyết; Nền móng; và Thời

Tấn công khủng bố

Lũ lụt Xói mòn Chất lượng thiết kế

Chất lượng xây dựng

Vượt tải trọng Thống kê các cầu bị sập ở Colombia

trong giai đoạn từ 1996 đến 2001

Lũ lụt Tham nhũng trong xây dựng

Vượt tải trọng

Sự va đập của phương tiện lưu thông

Chất lượng thiết kế Chất lượng xây dựng

Sự va đập của vật rơi (đá rơi, lở mái dốc ) Thống kê các cầu bị sập ở Trung Quốc

trong giai đoạn từ 2000 đến 2012

gian khai thác cầu (tuổi của cầu) Nhóm các NT liên quan đến con người gồm 6 NT con là: Sự va đập của các phương tiện giao thông; Vượt tải trọng; Xuống cấp (chất lượng duy tu bảo dưỡng kém); Chất lượng xây dựng và thiết kế; Cháy nổ; và Tấn công khủng bố Nghiên cứu được thực hiện theo PP FAHP với một cấu trúc phân chia rủi ro theo thứ bậc (HRBS – Hierachic Risk Breakdown Structure) được xây dựng Nghiên cứu đã đánh giá MĐQT của các NT đối với công trình cầu và đánh giá mức độ rủi ro của thảm họa đối với công trình cầu, cụ thể:

- Để đánh giá MĐQT của các NT đối với công trình cầu, nghiên cứu đã tập hợp các ý kiến đánh giá của 1 nhóm gồm 3 chuyên gia có nhiều kinh nghiệm và kiến thức trong lĩnh vực cầu Kết quả, NT động đất có ảnh hưởng lớn nhất, tiếp đến là các NT: thiết kế và xây dựng, tuổi của cầu (tời gian khai thác cầu), vượt tải trọng, và NT có ảnh hưởng thấp nhất đó là bão/ lốc xoáy

- Để đánh giá mức độ rủi ro của thảm họa đối với công trình cầu, nghiên cứu này đã tập hợp ý kiến đánh giá của 1 nhóm gồm 5 chuyên gia có nhiều kinh nghiệm và kiến thức trong lĩnh vực cầu Nhóm chuyên gia được yêu cầu đánh giá trên bộ dữ liệu gồm: khả năng xảy ra, mức độ tác động/ mức độ thiệt hại, và hậu quả của thảm họa Kết quả, mức độ rủi ro của công trình cầu được các chuyên gia đánh giá ở mức độ trung bình

Một nghiên cứu điển hình ở Mỹ, Sharma và Mohan (2011) [36] đã thống kê 1.814 cầu (gồm: cầu đường bộ, cầu đường sắt và cầu đi bộ) bị hư hỏng trong giai đoạn

từ năm 1800 đến năm 2009, trong đó cầu đường bộ chiếm 62% với 1.132 cầu bị hư hỏng Top 5 loại cầu bị hư hỏng theo thứ tự từ cao đến thấp nhất là: cầu dầm, cầu giàn, cầu bản, cầu khung và cầu vòm Khi phân chia cầu theo loại kết cấu và loại vật liệu, thì top 5 loại cầu xảy ra hư hỏng là: cầu dầm thép, cầu giàn thép, cầu dầm bê tông, cầu bản bê tông và cầu dầm gỗ

Có nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra hư hỏng cầu Sharma và Mohan (2011) [36] đã thống kê các nguyên nhân gây ra hư hỏng cầu được thể hiện ở Bảng 1.1

Bảng 1.1 Các nguyên nhân gây hư hỏng cầu ở Mỹ theo Sharma và Mohan (2011) [36]

Nguyên nhân gây hư hỏng T lệ %

Một nghiên cứu cụ thể của Sharma và Mohan (2011) [36] đối với cầu dầm hộp BTCT DƯL, 21 cầu bị sụp đổ trong thời gian từ năm 1800 đến năm 2009 ở Mỹ Nguyên nhân dẫn đến sụp đổ của các cầu này là: thủy lực (54%), va chạm (14%), quá tải (12%) và sự xuống cấp (5%) Đối với các cầu dầm hộp BTCT DƯL thì sự xuống cấp là nguyên nhân chinh gây ra sự sụp đổ, đặc biệt là các cầu ở các vùng đông bắc nước Mỹ Một cuộc khảo sát trong Chương trình hợp tác nghiên cứu đường bộ Quốc gia (NCHRP) đã tổng hợp 393 cầu dầm hộp BTCT DƯL đã chỉ ra: độ nghiêng của cầu, lớp phủ mặt cầu, chất lượng của màng chống thấm và công tác bảo trì là 4 NT chính ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng cầu lâu dài Kết quả khảo sát cũng cho thấy các vết nứt dọc theo mối nối vữa xi măng giữa các dầm, và rò rỉ nước và chloride thông qua các khớp nối là hai vấn đề phổ biến nhất thấy được khi quan sát

1.2.1.2 Công tác QLKT cầu trên thế giới

Theo Caitlyn E Davis-McDaniel (2011) [25], Một khi công trình cầu đang sử dụng mà xảy ra sự cố, chúng sẽ ảnh hưởng lớn đến kinh tế và phúc lợi xã hội, do vậy đòi hỏi phải cải tiến công tác QLKT cầu; tuy nhiên, việc cắt giảm ngân sách đã khiến công tác duy tu, bảo dưỡng và sửa chữa cầu trở nên khó khăn Điều này chứng tỏ rằng cần phải có một công cụ phân tích rủi ro để xếp hạng các công trình cầu theo yếu tố rủi

ro đối với chúng, điều này sẽ giúp các nhà quản lý cầu quyết định tập trung nguồn vốn

và nỗ lực của họ vào những công trình cầu có nguy cơ rủi ro cao Với PP chuyên nghiệp và có hệ thống để đánh giá rủi ro cầu, hệ thống quản lý cầu sẽ mang lại hiệu quả hơn và giảm được số lượng cầu sụp đổ trong tương lai

Có nhiều PP quản lý và công cụ phân tích rủi ro cầu đang được áp dụng trên thế giới, gồm: kiểm tra đánh giá cầu bằng quan sát; sử dụng cảm biến kiểm tra sức khỏe kết cấu (Structural Health Monitoring – SHM); mô phỏng trên máy vi tính; và các hệ thống dựa vào kiến thức của máy tính Mục đ ch của kiểm tra đánh giá cầu bằng quan sát là tìm các dấu hiệu và nguy cơ gây ra hư hỏng có thể dẫn đến sụp đổ cầu Mục đ ch của các công cụ giám sát sức khoẻ kết cấu là sử dụng các cảm biến gắn trên cầu được kết nối với mạng máy tính để phát hiện các triệu chứng gây ra hư hỏng Các mô hình

và mô phỏng trên máy t nh được lập trình để dự đoán trước sự cố dựa vào các khuynh hướng và dữ liệu lịch sử Hai mô hình mô phỏng trên máy t nh được phát triển là

Pontis và mạng thần kinh nhân tạo (Artificial Neural Network - ANN) Ngoài các khuynh hướng và dữ liệu lịch sử, các hệ thống dựa vào kiến thức của máy tính tập hợp

và cập nhật các ý kiến chuyên gia và các kết quả từ các PP khác (ví dụ kiểm tra bằng trực giác) BRIDGIT là một hệ thống dựa vào kiến thức gồm hai phần [25]

Các PP trên được trình bày cụ thể dưới đây [25]:

- PP kiểm tra bằng quan sát

Kiểm tra cầu bằng quan sát thường được thực hiện hai năm một lần, trừ khi một

số cầu đòi hỏi phải kiểm tra thường xuyên hơn do lo ngại về vấn đề an toàn Trong quá trình kiểm tra, mỗi một bộ phận của cầu được chỉ định một điều kiện đánh giá theo hướng dẫn National Bridge Inventory (NBI) (FHWA, 1995), cụ thể theo Bảng 1.2

Bảng 1.2 Hướng dẫn quốc gia về đánh giá điều kiện tồn tại của cầu (FHWA, 1995)

Đánh giá Mô tả bản mặt cầu, kết cấu thượng bộ và kết cấu hạ bộ

9 Cực kỳ tốt

8 Rất tốt: Không có vấn đề gì

7 Tốt: Có một vài vấn đề nhỏ

6 Đạt yêu cầu: Một vài chi tiết kết cấu hư hỏng nhỏ

5 Khá: Các chi tiết kết cấu chính có hiện tượng hư hỏng như có thể bị vỡ, nứt,

bong tróc hoặc xói mòn

4 Xấu: Xuất hiện hư hỏng, nứt, vỡ hoặc xói mòn

3

Nghiêm trọng: Mất bộ phận, hư hỏng, vỡ hoặc xói mòn đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến các bộ phận của kết cấu chính; các hư hỏng cục bộ có thể xảy ra; vết nứt do mỏi trong thép hoặc các vết nứt trong bê tông

2

Rất nghiêm trọng: Xuất hiện sự suy giảm của các bộ phận kết cấu chính; vết nứt do mỏi trong thép hoặc các vết nứt cắt trong bê tông; xói mòn đã phá hủy kết cấu bảo vệ móng; có thể cần thiết phải đóng cầu để thực hiện các hoạt động sửa chữa

1

Có thể xảy ra sự cố: sự suy giảm hoặc hư hỏng lớn ở các bộ phận kết cấu quan trọng; mất ổn định theo phương dọc hoặc ngang rất rõ ràng ảnh hưởng đến sự ổn định của kết cấu; đóng cầu không cho lưu thông; thực hiện các hoạt động sửa chữa

0 Không thể sử dụng được: Không thể thực hiện các hoạt động khắc phục sửa

chữa; đóng cầu ngừng phục vụ

Hệ thống đánh giá NBI được sử dụng trên khắp nước Mỹ để chuẩn hóa đánh giá tình trạng các cầu Nhược điểm của PP này là một số điều kiện rất khó hoặc không thể đánh giá bằng quan sát như: Sự ăn mòn cốt thép trong bê tông; Sự suy giảm vữa trong các chốt neo và trong các ống ghen luồng cáp; Mất lực trong cáp ứng suất trước; Hư hỏng epoxy trong các khớp nối; Bê tông không được lấp đầy hoặc không được bảo vệ đầy đủ

- Mô hình Pontis

Pontis là một phần mềm quản lý cầu được phát triển bởi Cambridge Systematics Inc cho Cục Quản lý Liên bang Đường cao tốc (Federal Highway Administration - FHWA) vào những năm 1990 ở Mỹ Mô hình Pontis, dựa vào mô phỏng sự xuống cấp của kết cấu, mô tả công trình cầu như một tập hợp các bộ phận Nói cách khác, mỗi bộ phận của cầu (dầm, bản, gối ) được mô hình hóa riêng biệt và được kết hợp với nhau để tạo thành toàn bộ hệ thống cầu Một số dữ liệu đầu vào sử dụng để thực hiện mô phỏng là: dữ liệu kiểm tra, chính sách bảo trì, ngân sách, t lệ

hư hỏng, chi phí hoạt động của cơ quan và chi ph sử dụng T lệ hư hỏng và chi phí được cập nhập đối với mỗi bộ phận của cầu Khi nhập các dữ liệu đầu vào, mô hình sẽ

mô phỏng tình trạng cầu, xây dựng chính sách bảo trì, và thực hiện các yêu cầu bảo trì và/ hoặc sửa chữa đối với từng bộ phận cầu Các kết quả đánh giá tình trạng cầu từ Mô hình Pontis được đưa ra dưới dạng: (1) Đề xuất yêu cầu sửa chữa ngay lập tức và các hoạt động bảo trì trong tương lai; (2) Tình trạng các bộ phận của cầu; (3) Chỉ số sức khoẻ; và (4) Lập bản đồ để đánh giá tình trạng NBI Với mục đ ch thông tin rủi ro tới công chúng, mỗi một cầu được đánh giá tổng thể, kết cấu bị yếu hoặc chức năng khai thác đã bị suy giảm Các đánh giá tình trạng bao gồm: các bộ phận của cầu, các hệ thống của cầu và mạng lưới cầu Mô hình bảo trì được xây dựng bằng cách sử dụng các dữ liệu kiểm tra lịch sử và ý kiến chuyên gia, sau đó tối ưu hoá chi phí đầu vào bằng cách sử dụng mô hình Markovian Khuyến nghị bảo trì và/ hoặc sửa chữa đưa ra bởi Mô hình Pontis thường tập hợp và so sánh với các khuyến nghị của những người kiểm tra trước khi một kế hoạch cho cầu được lựa chọn

- Mô hình mạng thần kinh nhân tạo (Artificial Neural Network – ANN)

Mô hình ANN là mô hình dự báo tương tự mạng nơ-ron sinh học bằng cách thích ứng và thay đổi khi thông tin mới được cập nhập vào hệ thống Mô hình này đưa vào tính toán nhiều tham số được xác định trước đó thông qua nghiên cứu và các nghiên cứu điển hình Các thông số đầu vào của mô hình được thu thập thông qua các báo cáo kiểm tra, dữ liệu Pontis và dữ liệu kiểm kê Hai nhược điểm của mô hình ANN là nó phụ thuộc vào hồ sơ bảo trì tốt và không có khả năng để mô hình hóa mối quan hệ giữa các bộ phận khác nhau

BRIDGIT bao gồm hai mô-đun: BRIDGE-1 và BRIDGE-2 BRIDGE-1 được

sử dụng tại hiện trường trong quá trình kiểm tra để ghi dữ liệu kiểm tra và giúp các thành viên kiểm tra đưa ra khuyến nghị bảo trì Hệ thống này dựa vào kiến thức chẩn đoán vấn đề, xác định nguyên nhân của vấn đề đó, và đề nghị kỹ thuật sửa chữa Dữ liệu từ môđun BRIDGE-1 được nhập vào mô-đun BRIDGE-2, BRIDGE-2 xếp các vấn

đề được xác định dựa vào sự an toàn của cầu và chính sách bảo trì Các chỉ số giống với độ tin cậy và phân tích kinh tế được sử dụng để xác định các chiến lược bảo trì Quá trình sử dụng mô-đun BRIDGE-2 dựa theo mô hình Markovian

- Cảm biến kiểm tra sức khỏe kết cấu (Structural Health Monotoring – SHM)

Bộ cảm biến SHM liên tục theo dõi hệ thống cầu theo thời gian thực tế Các cảm biến được đặt tại nhiều vị trí của cầu, những vị trí mà sự xuống cấp, hư hỏng có thể xảy ra nhưng kỹ thuật kiểm tra thông thường không thể xác định được, các cảm biến sẽ phát hiện những hư hỏng cục bộ trong cầu Các cảm biến phát hiện hư hỏng dựa vào những thay đổi về hình học hoặc tính chất vật liệu của các bộ phận cầu Dữ liệu đầu ra của cảm biến được thu thập theo định kỳ để so sánh với dữ liệu lịch sử của cầu, giúp đánh giá tình trạng cầu

Trong khi bộ cảm biến SHM cho phép dự đoán tình trạng hệ thống cầu và các

bộ phận riêng biệt, sự phụ thuộc vào các đặc trưng kết cấu trước đây có thể gây khó khăn cho việc dự đoán trong những năm đầu khai thác cầu Điều này cũng là một thách thức để xác định các đặc trưng kết cấu liên quan đến hư hỏng, để hư hỏng có thể được định lượng đúng Việc áp dụng cảm biến SHM đối với các cầu hiện đang khai thác có thể khó khăn hoặc không thể thực hiện, vì nhiều bộ cảm biến phải được đặt bên trong các bộ phận của cầu Những loại cảm biến này chỉ có thể được áp dụng đối với các cầu đang khai thác trong quá trình thay thế hoặc lắp thêm các bộ phận của cầu

Jelena M Andríc và Da-Gag Lu (2016) [33] cũng đưa ra các biện pháp quản lý

an toàn cầu dựa vào đánh giá mức độ rủi ro Cụ thể:

- Hệ thống quản lý cầu (Bridge Management System - BMS)

BMS được sử dụng trong trường hợp mức độ rủi ro cầu là trung bình BMS tích hợp bốn mô đun cơ bản: bảng thống kê; điều kiện kỹ thuật và an toàn; khả năng phục

vụ và vận hành; kế hoạch và ngân sách Khi các điều kiện ngoại cảnh tác động đến cầu được xác định bằng cách phân t ch thông tin đa chiều trong BMS, các nhà quản lý cầu

có thể đóng một số hoặc tất cả các làn lưu thông trên cầu để ngăn chặn sự sụp đổ và thiệt hại cầu

- Hệ thống giám sát từ xa (Remote Monotoring Systems - RMS)

RMS được áp dụng đối với các cầu có mức độ rủi ro cao Các cảm biến (cảm biến sợi quang, máy đo độ nghiêng ) được lắp đặt khắp các bộ phận của cầu để cung cấp thông tin về việc giám sát sức khoẻ của kết cấu, hệ thống này có nhiệm vụ cảnh báo những phát hiện bất thường Hơn nữa, SHMS được kết nối với mạng cảm biến không dây (WSN – Wireless sensor network) cho phép các thiết bị kết nối với nhau và

đo lường hiệu quả hơn một kết cấu nhằm tăng độ phân giải không gian, tăng khả năng phục hồi mạng và phân tích ngay tại chỗ

- Hệ thống thông minh kiểm tra sức khỏe của kết cấu (SSHMS – Smart Structural Health Monitoring Systems)

SSHMS là công cụ rất hiệu quả để quản lý an toàn đối với các cầu có mức độ rủi ro rất cao, bởi vì chúng có thể thu thập dữ liệu thực tế theo thời gian và được phân tích trực tiếp Hệ thống này liên tục theo dõi cầu để đưa ra cảnh báo ngay lập tức về sự

cố sắp xảy ra Ví dụ, thông tin về những thay đổi đáng kể xảy ra đối với kết cấu cầu như biến dạng vượt giới hạn cho phép hoặc vượt tải tối đa được phát hiện ngay và cảnh báo được đưa ra ngay lập tức

1.2.2 Những nghiên cứu về tuổi thọ cầu và công tác QLKT cầu ở Việt Nam

1.2.2.1 Những nghiên cứu về tuổi thọ cầu và QLKT cầu ở Việt Nam

Ở Việt Nam cho đến nay có nhiều nghiên cứu quan tâm đến vấn đề tuổi thọ cầu

và QLKT cầu, cụ thể có thể kể đến một số tác giả sau:

Nguyễn Viết Trung (2007) [22] đã biên soạn giáo trình Khai thác, kiểm định, sửa chữa, tăng cường cầu Giáo trình này nhằm cung cấp kiến thức và sự hiểu biết để kiểm tra, khắc phục những hư hỏng, khuyết tật của CTGT Giáo trình cũng trình bày các PP đo đạc, thử nghiệm để đánh giá năng lực chịu tải cũng như đánh giá năng lực công trình; trình bày những PP sửa chữa, cải tạo, tăng cường nhằm khôi phục những

hư hại và nâng cao năng lực chịu tải

Nguyễn Viết Trung (2011) [21] cũng đã biên soạn giáo trình Cở sở quan trắc công trình cầu trong thi công và khai thác Theo tác giả, vấn đề quan trắc cầu là vấn đề mới ở Việt Nam, lĩnh vực nghiên cứu hệ thống quan trắc kết cấu cầu rất rộng và mang khái niệm khá mới Nội dung của giáo trình là thảo luận về nguyên lý quan trắc cầu nói chung và những áp dụng cụ thể cho loại kết cấu nhịp cầu thép, chủ yếu dựa trên các thông số đặc trưng quan trắc được như sự thay đổi về tần số tự nhiên, ứng suất

Nguyễn Xuân Toản (2017) [19] đã nghiên cứu xác định hệ số động lực trong CDV do hoạt tải gây ra bằng PP số và đo đạc thực nghiệm áp dụng cho các công trình cầu ở thành phố Đà Nẵng Nghiên cứu đã xây dựng các mô đun phần mềm KC05 phân

t ch dao động và xác định hệ số động lực trong CDV do hoạt tải di động gây ra bằng

PP PTHH và phương pháp số; Đã ứng dụng phần mềm vào phân t ch dao động và xác định hệ số động lực trong các CDV đang khai thác ở Đà Nẵng do hoạt tải gây ra; Đã triển khai đo đạc thực nghiệm tại các CDV đang khai thác ở Đà Nẵng; Đã phân t ch lựa chọn mô hình tải trọng phù hợp với các CDV đang khai thác ở Đà Nẵng và xác định hệ số điều chỉnh β dựa trên kết quả phân tích lý thuyết kết hợp với đo đạc thực nghiệm

Hoàng Phương Hoa (2017) [11] đã nghiên cứu áp dụng giải pháp cách chấn CTXD chịu tác động của động đất Nghiên cứu đã xây dựng mô hình tính toán kết cấu cách chấn bằng các dạng gối trượt ma sát một, mặt và ba mặt; Đã đánh giá được hiệu quả giảm chấn của các dạng gối trượt ma sát một mặt, hai mặt và ba mặt sử dụng trong công trình chịu động đất; Đã thiết kế cấu tạo tối ưu k ch thước gối không những nhằm đảm bảo yếu tố mỹ quan cho công trình mà còn mang lại hiệu quả về mặt kinh tế

Nguyễn Văn Hùng (2006) [13] đã đưa ra PP xác định tuổi thọ và tuổi thọ còn lại của công trình, chi tiết các bước thực hiện cũng được tác giả đưa ra cụ thể Theo tác giả, việc xác định tuổi thọ còn lại của công trình là vấn đề rất cần thiết, vì nó liên quan đến việc quuết định tiếp tục khai thác, sửa chữa hay phá bỏ Đặc biệt là các công trình

ở vùng thường chịu nhiều rủi ro như gió bão, động đất, lũ lụt, va đập

Chu Quang Chung (2003) [20] đã nghiên cứu một vài nghiên nhân gây hư hỏng dầm cầu BTCT trong quá trình khai tác và giải pháp khắc phục Theo tác giả, vấn đề

sửa chữa và tăng cường các cầu BTCT bị hư hại xuống cấp sau một thời gian sử dụng

là nhiệm vụ quan trọng đối với ngành GTVT hiện nay Tác giả đã xác định một số nguyên nhân hư hỏng và phương pháp thu thập thông tin đối với cầu BTCT đang khai thác; PP xác định sự suy giảm và đánh giá chất lượng cầu BTCT đang khai thác; Thống kê các nguyên nhân gây hư hỏng và trình bày các PP thu thập thông tin về cầu BTCT đang khai thác; Nêu các PP đánh giá cầu BTCT và các ví dụ thực tế; Giới thiệu một số biện pháp sửa chữa cầu BTCT và ví dụ thực tế Tác giả cũng đưa ra một số kiến nghị như: Việc sửa chữa kết cấu BTCT muốn có hiệu quả phải theo trình tự thực hiện từng bước, phải xác định đúng bệnh, từ đó đề ra các biện pháp sửa chữa cần thiết

1.2.1.2 Công tác QLKT cầu ở Việt Nam

Hiện nay ở nước ta vấn đề bảo trì CTXD nói chung, và công trình cầu nói riêng chưa được quan tâm đúng mức Chúng ta chưa coi trọng vấn đề bảo trì” trong thực tế, chúng ta mới chỉ coi trọng việc xây dựng hoàn thành, tổ chức bàn giao đưa công trình vào khai thác sử dụng, còn trong quá trình QLKT thì không được chăm sóc tốt Sự xuống cấp nhanh của các công trình cầu đường hiện nay là một minh chứng cho công tác QLKT của các cơ quan chức năng

Mỗi một bộ phận của cầu đều có một chức năng riêng, nếu một bộ phận cầu không đảm bảo công năng của nó sẽ ảnh hưởng đến sự khai thác bình thường của cả cầu Vì vậy việc nhận dạng rõ và chính xác các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ của từng

bộ phận của cầu làm cho nó không thể thực hiện được công năng của mình là đặc biệt cần thiết Công tác thống kê tất cả các loại sự cố và tất cả các nguyên nhân có thể gây

ra sự cố đối với từng công trình cầu trong thời gian khai thác sử dụng cũng đặc biệt quan trọng Đối với từng sự cố và từng NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu, phải được thống kê và phân tích rõ ảnh hưởng của chúng để xếp hạng và có giải pháp ứng phó hợp lý

Theo [10] thì ngân sách chi cho công tác bảo trì được tăng hằng năm do số km

QL tăng và nhu cầu ngày càng cao Hiện nay, kinh phí quản lý bảo trì đường bộ được cấp từ nguồn NSNN và quỹ bảo trì đường bộ TW Tổng hợp kinh phí bảo trì đường bộ giai đoạn 2006 – 2016 được thể hiện ở Bảng 1.3 Biểu đồ tăng trưởng kinh phí bảo trì đường bộ giai đoạn 2006 – 2016 được thể hện ở Hình 1.5

Hiện nay, hệ thống quản lý tài sản đường bộ của nước ta đang được xây dựng bởi sự giúp đỡ của các tổ chức quốc tế gồm WB, ADB, JICA và một số nhà tài trợ quốc tế khác Hiện nay Tổng Cục ĐBVN đang nghiên cứu áp dụng Hệ thống quản lý cầu Việt Nam (VBMS) Dự án tín dụng JICA ngành GTVT đã xây dựng VBMS Việc xây dựng VBMS và thu thập dữ liệu cầu và nhập liệu đã được tiến hành trong khuôn khổ dự án tín dụng ngành GTVT Hiện nay dự án tín dụng thứ hai ngành GTVT (Hợp phần B) đang nâng cấp và áp dụng VBMS để lập kế hoạch bảo trì cầu [10]

Bảng 1.3 Tổng hợp kinh phí bảo trì đường bộ giai đoạn 2006 – 2016 [10]

TT Năm

Dự toán giao (gồm cả số năm trước chuyển sang Gồm: NSNN giao, Nguồn

ph , Lệ ph của NSNN được để lại chi theo chế độ; Vay nợ, nguồn khác)

Số tiền (t đồng) T lệ (%) năm sau so với năm trước

Dự toán giao (gồm cả số năm trước chuyển sang Gồm: NSNN giao, Nguồn

ph , Lệ ph của NSNN được để lại chi theo chế độ; Vay nợ, nguồn khác)

Số tiền (t đồng) T lệ (%) năm sau so với năm trước

và ở Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu quan tâm đến vấn đề tuổi thọ cầu và công tác QLKT cầu Vì điều kiện của mỗi quốc gia khác nhau là khác nhau, do đó vấn đề nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu trong điều kiện ở nước ta là cần thiết

C Ư NG 2 NHẬN DẠNG Đ N G XẾP HẠNG VÀ PHÂN NHÓM CÁC NHÂN T

ẢN ƯỞNG ĐẾN TU I THỌ C TR NG G Đ ẠN QLKT S D NG

2.1 Nhận dạng các nhân tố ả ưởng

Qui trình thu thập dữ liệu được thực bằng bảng câu hỏi (BCH) như thể hiện ở

Hình 2.1 Các bước cụ thể trong qui trình gồm: (1) Nhận dạng các NT tiềm năng; (2) Xác định danh sách sơ bộ các NT ban đầu thông qua Khảo sát chuyên gia; (3) Thiết kế BCH thử nghiệm với danh sách sơ bộ các NT ban đầu; (4) Khảo sát thử nghiệm BCH; (5) Đánh giá dữ liệu khảo sát với BCH thử nghiệm; (6) Thiết kế BCH chính thức; (7) Khảo sát đại trà; (8) Thu thập và phân tích dữ liệu

Hình 2.1 Quy trình thu thập dữ liệu bằng BCH chỉnh sửa theo Nguyễn Văn Châu (2016) [5]

2.1.1 Nhận dạng các NT ảnh hưởng tiềm năng từ những nghiên cứu trước

Công tác nhận dạng các NT ảnh hưởng là một công việc hết sức quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả đầu ra của nghiên cứu Do vậy, công tác thu thập và tổng hợp các NT ảnh hưởng từ các nghiên cứu trước đã được tiến hành rất chi tiết nhằm xây dựng một bảng danh sách các NT ảnh hưởng có sự thuyết phục về mặt lý thuyết Các NT ảnh hưởng tiềm năng được thu thập từ những nghiên cứu tương tự trên thế giới và trong nước, từ các nguồn tài liệu sách báo, tạp ch , hội thảo , và từ kiến

Thiết kế BCH chính thức

Đạt yêu cầu

Không đạt yêu cầu

Điều chỉnh

Thu thập và phân tích dữ liệu thu được

Các nghiên cứu trước trong nước và trên thế giới;

Thông tin từ báo chí, hội nghị, hội thảo; Kiến thức

thức của Học viên Từ đó danh sách ban đầu gồm 21 NT ảnh hưởng được thể hiện trong Phụ lục 1

2.1.2 Xác định danh sách sơ bộ các NT ban đầu thông qua khảo sát chuyên gia

Mặc dù các NT ảnh hưởng thu thập được ở bước đầu tiên đều có ý nghĩa về mặt khoa học, nhưng các nghiên cứu này được thực hiện tại các nước có điều kiện tự nhiên, văn hóa, kinh tế - xã hội khác xa so với Việt Nam Để chúng thật sự có ý nghĩa trong điều kiện Việt Nam, mà cụ thể hơn là trong các công trình cầu đường bộ thì cần phải qua một giai đoạn sàng lọc, đánh giá chặt chẽ từ kiến thức của các chuyên gia có kinh nghiệm lâu năm trong cùng lĩnh vực nghiên cứu Để thực hiện điều đó, Học viên

đã tiến hành xây dựng Phiếu khảo sát chuyên gia được thể hiện ở Phụ lục 2

Phiếu khảo sát chuyên gia được gửi đến 50 chuyên gia có kinh nghiệm từ 10 năm trở lên và có trình độ từ đại học trở lên trong cùng lĩnh vực ở các bên liên quan gồm: CĐT/ Ban QLDA; Tư vấn KSTK; Tư vấn QLDA; TVGS; NTTC; Đơn vị QLKT; Các nhà nghiên cứu/ giảng dạy Sau thời gian 20 ngày, kết quả thu lại được 42 phiếu hợp lệ để đánh giá kết quả Thông tin chuyên gia được thể hiện ở Hình 2.2, 2.3 và 2.4

Hình 2.2 Số năm kinh nghiệm của chuyên gia Hình 2.3 Vai trò trong tổ chức của

chuyên gia

Hình 2.4 Vai trò trong dự án của chuyên gia

Một số chuyên gia đã nhiệt tình góp ý về nội dung câu chữ như: nên thể hiện đầy đủ để hiểu rõ được bản chất của từng NT ảnh hưởng Một số chuyên gia khác thì nêu rõ một số NT có ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu nhưng mức độ quan trọng không lớn

Về tầm quan trọng của các NT sẽ được thực hiện ở khảo sát sau

Kết quả các chuyên gia đánh giá không đồng ý” đối với các NT như sau: 56% đối với NT Băng tuyết”, 45% đối với NT Khủng bố”, 42% đối với NT Cháy nổ”, 37% đối với NT Gió bão, lốc xoáy”, và 18% đối với NT Địa chất - Nền móng” Các

NT còn lại đều đạt tỉ lệ đánh giá đồng ý” trên 85% Không có NT mới nào được bổ sung thêm từ kết quả khảo sát chuyên gia

Tại sao NT Băng tuyết” có t lệ các chuyên gia đánh giá không đồng ý” rất cao? Với đặc điểm lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới nhưng kh hậu Việt Nam phân bố thành 3 vùng kh hậu riêng biệt theo phân loại kh hậu Köppen với miền Bắc và Bắc Trung Bộ là kh hậu cận nhiệt đới ẩm, miền Trung và Nam Trung bộ

là kh hậu nhiệt đới gió mùa, miền cực Nam Trung Bộ và Nam Bộ mang đặc điểm nhiệt đới xavan Đồng thời, do nằm ở rìa ph a Đông Nam của phần châu Á lục địa, giáp với biển Đông (một phần của Thái Bình Dương), nên chịu ảnh hưởng trực tiếp của kiểu kh hậu gió mùa mậu dịch, thường thổi ở các vùng vĩ độ thấp Do đặc điểm

kh hậu như vậy nên ở Việt Nam hầu như không xảy ra hiện tượng Băng tuyết” nghiêm trọng Hiện tượng tuyết rơi nhẹ chỉ xảy ra ở khu vực vùng núi ph a Bắc Như vậy NT Băng tuyết” mặc dù có ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ cầu đối với các nước như Mỹ, Trung, Nga nhưng với điều kiện cụ thể của Việt Nam thì NT này không thực tế

Tại sao hai NT Khủng bố” và Cháy nổ” có t lệ các chuyên gia đánh giá không đồng ý” cũng rất cao? Một số chuyên gia góp ý rằng, mặc dù 2 NT này có xảy

ra ở các nước trên thế giới, nhưng ở Việt Nam thì cho đến nay không được tìm thấy/ hoặc thậm ch là rất hiếm xảy ra ở bất kỳ công trình cầu nào Nhưng t lệ các chuyên gia đánh giá không đồng ý” cho hai NT này vẫn thấp hơn mức 51%, vì vậy tác giả vẫn giữ lại hai NT này để thực hiện ở bước khảo sát thử nghiệm

Như vậy, kết quả khảo sát chuyên gia đã loại bỏ 1 NT ảnh hưởng là Băng tuyết” từ bảng tổng hợp danh sách các NT tiềm năng ban đầu Do đó 20 NT còn lại được sử dụng để thiết kế BCH thử nghiệm phục vụ cho quá trìn khảo sát thử nghiệm BCH

2.1.3 Xây dựng BCH thử nghiệm

Sử dụng BCH để thu thập dữ liệu từ kinh nghiệm của nhiều chuyên gia là công

cụ rất hữu ch và hay được nhiều nghiên cứu sử dụng Nó có nhiều ưu điểm là đơn giản, tiện lợi, thu thập dữ liệu nhanh chóng và kinh tế

Mục đ ch của BCH trong nghiên cứu này là xác định MĐQT của các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu MĐQT của một NT được hiểu là MĐAH của khả năng xuất hiện của NT” và Tác động của NT” đối với tuổi thọ cầu

Cần sử dụng một thang đo để đánh giá MĐQT của các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu Có nhiều nghiên cứu đề xuất các thang đo ngôn ngữ khác nhau để đo lường MĐQT bằng đánh giá ngôn ngữ Các nghiên cứu thường sử dụng các biến ngôn ngữ

để thể hiện sở th ch của sự lựa chọn của các chuyên gia [33] Trong nghiên cứu này sử dụng thang đo ngôn ngữ 5 mức độ (Likert 5) để đánh giá MĐQT của các NT ảnh hưởng đến tuổi thọ cầu được thể hiện ở Hình 2.5 MĐQT của từng NT được đánh giá bằng ngôn ngữ tương ứng với 1 = Rất t quan trọng”; 2 = Ít quan trọng”; 3 = Quan

trọng”; 4 = Rất quan trọng”, và 5 = Cực kỳ quan trọng” Thang đo Likert 5 mức độ quen thuộc có ưu điểm là đơn giản và dễ trả lời

Hình 2.5 Thang đo sử dụng đánh giá MĐQT của các NT

BCH được gửi đến người trả lời bằng 3 hình thức: phỏng vấn trực tiếp (Face to face); gửi trực tiếp bằng bản cứng và gửi qua email, tùy thuộc vào điều kiện của từng người Những người trả lời được giải th ch cụ thể về nội dung nghiên cứu và cách thức

thực hiện đánh giá BCH Cụ thể, người trả lời được hướng dẫn: (i) Trả lời đầy đủ các câu hỏi trong BCH; (ii) Nhận xét, đánh giá BCH về các khía cạnh như cấu trúc, ngôn

từ sử dụng, mức độ dễ hiểu, bổ sung thêm các NT khác (nếu có) Sau đó, Học viên sẽ

thu thập các BCH trở lại và ghi nhận góp ý đánh giá nhận xét của từng người Nội dung BCH thử nghiệm được thể hiện ở Phụ lục 3

Theo Fellows & Liu (2008) [29] dẫn theo Nguyễn Văn Châu (2016) [5], trước khi thực hiện khảo sát đại trà nên tiến hành khảo sát thử nghiệm BCH Mục đ ch của việc khảo sát thử nghiệm nhằm kiểm tra xem nội dung BCH có rõ ràng, dễ hiểu, dễ trả lời hay không thông qua ý kiến của những người trả lời Thông qua ý kiến của những người trả lời, Học vên sẽ có thêm thông tin để chỉnh sửa, bổ sung, khắc phục những khiếm khuyết của BCH

2.1.4 Kết quả khảo sát thử nghiệm

Học viên đã gửi BCH thử nghiệm đến các chuyên gia đang hoạt động trong lĩnh vực cầu đường bộ với kinh nghiệm t nhất là 10 năm và trình độ học vấn từ đại học trở lên Học viên đã gửi đi 70 phiếu theo hình thức E-mail và gửi trực tiếp bằng bản cứng Nhằm tránh các ý kiến đánh giá trùng lắp, vì vậy các chuyên gia đã được lấy ý kiến ở bước đánh giá trước sẽ không được gửi BCH khảo sát cho bước thử nghiệm này Sau 3 tuần Học viên thu hồi được 52 phiếu hợp lệ để phân t ch kết quả

- Tổng hợp thông tin của các chuyên gia đánh giá BCH thử nghiệm

Hình 2.6 Số năm kinh nghiệm của chuyên gia Hình 2.7 Vai trò trong tổ chức của

chuyên gia

Hình 2.8 Vị trí trong dự án của chuyên gia

- Nội dung đánh giá BCH thử nghiệm của các chuyên gia

Rất nhiều chuyên gia có ý kiến đóng góp rất t ch cực về phần hình thức và nội dung BCH thử nghiệm Các chuyên gia nêu ý kiến cần bổ sung thêm một số nội dung

và giải th ch để làm rõ t nh chất của các NT như: các sai sót trong quá trình chuyển số liệu khảo sát sang thiết kế; các sai sót trong quá trình t nh toán thủy văn, thủy lực, xác định khẩu độ, cao độ thiết kế; thống kê, t nh toán sai lưu lượng xe thực tế lưu thông qua cầu; sự tác động của con người làm thay đổi tự nhiên (làm thay đổi dòng chảy, hút cát làm xói lở lòng sông, xả lũ bất thường của các thủy điện…) Tất cả các nhận xét của chuyên gia đều được Học viên cân nhắc kỹ để chỉnh sửa, bổ sung nội dung các NT trước khi hoàn chỉnh BCH ch nh thức để đưa ra khảo sát đại trà

Về số lượng các NT, thật bất ngờ là hầu hết các chuyên gia cũng nêu ý kiến là nên loại bỏ hai NT Cháy nổ” và Khủng bố” vì chúng không thực tế trong điều kiện Việt Nam, do đó rất khó đánh giá về MĐQT của chúng Xác suất xảy ra của hai NT này ở Việt Nam là Hầu như không xảy ra”, mặc dù nếu chúng xảy ra thì MĐAH rất lớn Do vậy nên rất nhiều chuyên gia không đánh giá MĐQT của hai NT này và nêu lý

do tương tự Do vậy Học viên đã loại bỏ hai NT này theo kết quả khảo sát thử nghiệm

Sử dụng PP t nh điểm trung bình từ n đối tượng trả lời để có một điểm trung

bình cho mỗi NT và điểm trung bình này được gọi là Đ ểm số Đ T (ILS –

Important Level Score) và được dùng để xếp hạng các NT

(∑ ) Trong đó: là điểm số MĐQT của NT i được đánh giá bởi n chuyên gia;

là điểm số MĐQT của NT i được đánh giá bởi chuyên gia j

Điểm số MĐQT (ILS) của các NT theo kết quả khảo sát thử nghiệm được thể hiện trong Phụ lục 4 Kết quả, tất cả các NT đều có giá trị ILS>2.5 (thang đo 1-5) Vì vậy tất cả 18 NT này được lựa chọn để thực hiện bước khảo sát đại trà Quá trình khảo sát thử nghiệm kết thúc và tiến hành hoàn thiện BCH để thực hiện khảo sát đại trà để thu thập số liệu

cỡ mẫu phải được xác định trước để làm cơ sở cho công tác thu thập số liệu sau này

Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu đưa ra rất nhiều công thức để xác định cớ mẫu, cụ thể như:

Hình 2.9 Qui trình xây dựng BCH chính thức

- Theo Fellows và Liu (2008) [29] dẫn theo Nguyễn Văn Châu (2016) [5] có thể

t nh toán số lượng mẫu cần thiết dựa vào công thức toán học:

Trong đó: n là k ch thước mẫu; s là độ lệch chuẩn của mẫu; z là giá trị đại diện cho độ tin cậy yêu cầu, với độ tin cậy 95% hay 99% thì giá trị tương ứng của z là 1.96 hay 2.58; là một nửa bề rộng của độ tin cậy yêu cầu

- Theo Chan và Au (2009) dẫn theo Đặng Ngọc Châu (2011) [4]:

Loại bỏ 2 NT

(2.2)

' 1 '

Với: n là k ch thước mẫu; N là k ch thước quần thể; n' = 2

2

V

S

với S là độ lệch chuẩn lớn nhất của quần thể S2

= (P)(1-P) = (0,5)(0,5) = 0,25; V là sai số chuẩn của phân phối mẫu

Tuy nhiên trong thực tế thì không thể xác định được giá trị của độ lệch chuẩn s

khi mà chưa tiến hành thu thập dữ liệu, cũng như việc xác định ch nh xác k ch thước của mỗi quần thể là rất khó nên không thể ước lượng ch nh xác số lượng mẫu cần thu thập Theo Trọng và Ngọc (2008) [24] cỡ mẫu cũng có thể được lấy bằng từ 4 đến 5 lần số lượng biến được sử dụng trong các phân t ch của nghiên cứu, đặc biệt là phân tích NT, nhưng t lệ này sẽ khó đạt được nếu như số lượng biến quá lớn Có một PP khác thường dùng đó là dựa vào kinh nghiệm của các nghiên cứu trước T lệ số lượng mẫu so với số lượng biến trong một vài nghiên cứu trước được thống kê ở Bảng 2.1

Bảng 2.1 Số mẫu và biến trong một vài nghiên cứu trước bổ sung theo [4]

Nghiên cứu trước đây Số lượng biến Số mẫu T lệ

mẫu/biến Chan và Tam (2000) Tổng cộng: 77 biến

Phân t ch nhân tố: 77 biến 110 mẫu 1,43 Chan vcs (2001) Tổng cộng: 31 yếu tố

Phân t ch nhân tố: 31 yếu tố 46-53 mẫu 1,48 - 1,71 Lam vcs (2008) Tổng cộng: 42 yếu tố

Phân t ch nhân tố: 42 yếu tố 92 mẫu 2,19 Nguyen vcs (2004) Tổng cộng: 20 yếu tố

Phân t ch nhân tố: 15 yếu tố 109 mẫu 7,27 Le-Hoai vcs (2008) Tổng cộng: 21 biến

Phân t ch nhân tố: 21 biến 87 mẫu 4,14 Le-Hoai vcs (2010) Tổng cộng: 20 biến

Phân t ch nhân tố: 20 biến 79 mẫu 3,95 Đặng Ngọc Châu (2011) Tổng cộng: 47 biến

Phân t ch nhân tố: 47 biến 133 mẫu 2,83 Nguyễn Thành An (2012) Tổng cộng: 36 biến

Phân t ch nhân tố: 36 biến 316 mẫu 8,78 Nguyễn Văn Châu (2016) Tổng cộng: 51 biến

Phân t ch nhân tố: 51 biến 405 mẫu 7,94 Theo Bảng 2.1 t lệ mẫu/ biến thấp nhất là 1,43 và cao nhất là 8,78 Vậy t lệ mẫu/ biến trung bình là 5,1 Như vậy, trong nghiên cứu này với số lượng biến là 18 thì

số lượng BCH hợp lệ thu về tối thiểu phải lớn hơn 90 phiếu và được xem là tốt với cỡ mẫu lớn hơn 144 phiếu

(2.3)

2.2.3 PP thu thập dữ liệu

Cách gửi BCH đến với người trả lời là công việc rất quan trọng BCH phải được gửi đến những người đang làm việc trong lĩnh vực giao thông, đặc biệt là có liên quan trực tiếp đến công trình cầu trong các bên ch nh có liên quan gồm: CĐT/ Ban QLDA; Tư vấn KSTK; Tư vấn QLDA; TVGS; NTTC; QLKT; Nghiên cứu/ Giảng dạy

Người trả lời thể hiện quan điểm của họ về MĐQT đối với từng NT trong BCH theo thang đo Likert 5 mức độ như ở phần khảo sát thử nghiệm

Trong nghiên cứu này, Học viên thực hiện 3 PP để thu thập số liệu, gồm: Gửi BCH trực tiếp và sẽ thu hồi lại sau một thời gian nhất định; Phỏng vấn trực tiếp (face

to face); và Gửi BCH đến người trả lời thông qua email

Vậy sau khi thực hiện chọn lọc thì số lượng phiếu còn lại là 150 phiếu Đây là

dữ liệu dùng để phân tích

2.3.2 Đánh giá độ tin cậy của BCH

Dữ liệu sau khi được chọn lọc, nghiên cứu tiến hành thực hiện phân tích kiểm tra hệ số Cronbach’s Alpha Hệ số Cronbach’s Alpha là một phép kiểm định thống kê

về mức độ chặt chẽ mà các mục hỏi trong thang đo tương quan với nhau [24]

Công xác định hệ số Cronbach’s Alpha: 1 N 1

N





 (2.4) Trong đó: ρ là hệ số tương quan trung bình giữa các mục hỏi; N là số mục hỏi,

số NT trong nghiên cứu

Hệ số Cronbach’s Alpha thay đổi từ 0 đến 1, hệ số này càng lớn thể hiện sự tương quan càng chặt chẽ của các câu hỏi trong thang đo Theo Zhang (2005) [38] thì chất lượng của BCH được cho là chấp nhận được, tốt và rất tốt nếu như hệ số Cronbach’s Alpha đạt được tương ứng lớn hơn 0.7, 0.8 và 0.9 Còn theo Hoàng Trọng

và Chu Nguyễn Mộng Ngọc [24] thì mức giá trị hệ số Cronbach’s Alpha từ 0.8 đến gần bằng 1 chứng tỏ thang đo lường rất tốt, từ 0.7 đến gần 0.8 chứng tỏ thang đo lường tốt, và từ 0.6 trở lên chứng tỏ thang đo lường đủ điều kiện

Bảng 2.2 thể hiện kết quả kiểm tra hệ số Cronbach’s Alpha Kết quả kiểm định cho thấy các biến quan sát đều có hệ số tương quan tổng biến phù hợp (≥0.3), và không có trường hợp loại bỏ biến quan sát (không có hệ số Cronbach’s Alpha nếu loại

bỏ biến nào lớn hơn hệ số Cronbach’s Alpha hiện tại), kết quả chi tiết thể hiện ở Phụ lục 6 Hệ số Cronbach’s Alpha theo đánh giá tổng thể là 0.841, và theo đánh giá của CĐT/ Ban QLDA, Tư vấn, NTTC và QLKT tương ứng là 0.874, 0.830, 0.781 và 0.825 Vậy chứng tỏ thang đo lường rất tốt theo [24] và tốt theo [38] Vì vậy tất cả các biến quan sát đều được chấp thuận và sử dụng cho các phân t ch tiếp theo

Bảng 2.2 Kết quả kiểm định hệ số Cronbach’s Alpha

Bên liên quan Cronbach's Alpha Tổng số NT

2.3.3 Đặc điểm những người đánh giá BCH

- Tổng hợp thông tin của những người đánh giá BCH

Hình 2.10 Số năm kinh nghiệm Hình 2.11 Vai trò trong trong dự án

Hình 2.12 Vai trò trong tổ chức Hình 2.13 Trình độ học vấn

2.3.4 Xếp hạng các NT ảnh hưởng

Căn cứ vào điểm chỉ số MĐQT (ILS) được xác định theo công thức (2.1) để xếp hạng các NT ảnh hưởng NT nào có giá trị điểm chỉ số ILS càng cao thì NT đó càng quan trọng, MĐAH của chúng càng lớn NT ảnh hưởng nào có giá trị ILS tổng thể cao nhất sẽ được xếp hạng ở vị tr thứ 1 và lần lượt cho đến các NT có ILS thấp hơn

Ngoài ra, để xem xét quan điểm của các bên liên quan đối với các NT ảnh hưởng, điểm chỉ số ILS còn được phân loại theo 4 nhóm đối tượng: nhóm CĐT/ Ban QLDA; nhóm Tư vấn (gồm Tư vấn KSTK, Tư vấn QLDA, TVGS, và các Nhà nghiên cứu/ giảng dạy); và nhóm NTTC; nhóm QLKT Kết quả xếp hạng các NT ảnh hưởng được thể hiện cụ thể ở Bảng 2.3