Nghiên cứu sự phát triển hệ thống quản lý cầu của một số nước trên thế giới và kiến nghị các nội dung phù hợp cho việt nam

Cần có một phương pháp hệ thống để xác định được tình trạng thực của cầu, dự đoán trạng thái tương lai của chúng, từ đó thiết lập các chiến lược duy tu tối ưu và đưa ra quyết định về thự

PHAN VĂN BẢO QUỐC

NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ KIẾN NGHỊ CÁC NỘI DUNG PHÙ HỢP CHO VIỆT NAM

Chuyên ngành : Xây dựng đường ô tô và đường thành phố

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2007

tài này Với những lời khuyên quý báu và sự tận tình hướng dẫn của cô đã giúp tôi vượt qua những khó khăn trở ngại trong quá trình thực hiện luận văn Việc hoàn thành luận văn này đã đánh dấu một bước ngoặc lớn trong sự nghiệp nghiên cứu khoa học của tôi

Xin cho tôi gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô chấm phản biện và các thầy cô trong hội đồng chấm bảo vệ luận văn, những người đã có những nhận xét hết sức chân thành

Tôi cũng xin cảm ơn toàn thể quý thầy cô giảng dạy của Bộ môn Cầu đường cùng các thầy cô ở các Bộ môn khác đã truyền thụ cho tôi những kiến thức chuyên sâu hết sức bổ ích trong lĩnh vực xây dựng cầu đường cũng như các lĩnh vực khác trong suốt 2 năm qua

Nhân dịp này, tôi cũng xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, phòng quản lý sau đại học, thư viện sau đại học đã hỗ trợ cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Đồng thời, tôi xin cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp đã đồng hành với tôi trong thời gian qua, đặc biệt là quý lãnh đạo của Công ty quản lý công trình cầu phà Thành Phố, nơi tôi đang công tác, đã tạo điều kiện cho tôi theo học lớp đào tạo thạc sĩ này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân Xin tỏ lòng biết ơn đến ba mẹ tôi, những người thân sinh ra tôi và luôn sát cánh bên tôi trên bước đường đời Họ là nguồn động lực rất lớn và là nguồn hỗ trợ tinh thần mạnh mẽ nhất cho tôi, luôn chia sẽ và động viên tôi, giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn tất luận văn này

Xin kính chúc quý thầy cô, các bạn bè và đồng nghiệp của tôi có thật nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành công!

Tp HCM, tháng 07 năm 2007

Học viên Phan Văn Bảo Quốc

Cán bộ hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ………tháng năm………

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : Phan Văn Bảo Quốc Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 24/08/1977 Nơi sinh : Thành Phố Đà Nẵng

Chuyên ngành : Xây dựng đường ô tô và đường thành phố

1-TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ KIẾN NGHỊ CÁC NỘI DUNG PHÙ HỢP CHO VIỆT NAM

2-NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : nội dung được trình bày trong 5 chương

3-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/02/2007

4-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 05/07/2007

5-HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị) :

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

1/CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU

2/CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC MODULE TRONG PHẦN MỀM QUẢN LÝ CẦU

3/CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA MỘT SỐ NƯỚC 4/CHƯƠNG 4 : KIẾN NGHỊ MỘT SỐ NỘI DUNG PHÙ HỢP CHO HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA VIỆT NAM

5/CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

cầu một cách tối ưu là một vấn đề quan trọng đối với các cơ quan quản lý cầu và là một vấn đề thường gặp đối với tất cả các nhà quản lý cầu trên Thế Giới Chính vì vậy mà việc bảo tồn và duy trì các công trình đang tồn tại đã trở thành một nhiệm vụ trọng tâm

Nhiều cầu có tuổi cao đã dẫn đến nhiều câu hỏi được đặt ra gây khó trả lời cho các cơ quan quản lý cầu như :

+ Nhu cầu đặt ra đối với các cầu bị hư hỏng là gì?

+ Nên thực hiện loại công việc nào (sữa chữa hay thay thế…)?

+ Tác động của việc trì hoãn những công việc đó ?

+ Nên thực hiện công tác thay thế đối với những cầu nào trước ?

Để các cầu hoạt động hiệu quả, chúng phải được quản lý với một chiến lược và triết lý rõ ràng Cần có một phương pháp hệ thống để xác định được tình trạng thực của cầu, dự đoán trạng thái tương lai của chúng, từ đó thiết lập các chiến lược duy tu tối ưu và đưa ra quyết định về thực hiện chiến lược duy tu lựa chọn dựa trên toàn bộ hệ thống hơn là dựa trên nền tảng từng dự án một, cũng như dự đoán nhu cầu mở rộng hệ thống cầu và tính toán dự trù ngân sách quản lý cầu đối với các cơ quan quản lý cầu, chính phủ và các cơ quan cấp vốn khác Hệ thống quản lý cầu có thể đáp ứng tốt tất cả các yêu cầu này

Hệ thống quản lý cầu (BMS) là một hệ thống sử dụng máy vi tính để quản lý các dữ liệu thống kê cầu Nhìn chung, nó bao gồm cơ sở dữ liệu cầu và tập hợp các chương trình vi tính mà thực hiện và phân tích dữ liệu để tạo ra các báo cáo khác nhau dùng để hỗ trợ trong việc ra quyết định về sữa chữa Một hệ thống BMS thường được bổ sung một tập hợp trình tự các bước tiêu chuẩn đối với công tác kiểm tra cầu, thu thập dữ liệu, lên kế hoạch duy tu sữa chữa và lập chương trình thực hiện, thiết kế, thi công và duy tu cầu

Hệ thống quản lý cầu có thể hỗ trợ cho các cơ quan có thẩm quyền về quản lý cầu quản lý dữ liệu thống kê cầu theo một cơ cấu chính sách chung, theo mục tiêu và theo các tiêu chuẩn đồng bộ căn cứ trên các nguyên tắc hợp lý và kinh tế

Việt Nam nên phát triển một hệ thống quản lý cầu để quản lý một hệ thống cầu lâu năm cần được thay thế hay cải tạo cũng như các cầu mới yêu cầu phải được kiểm tra và duy tu thường xuyên trong tương lai

low budgets for rehabilitation and strengthening of older bridges Finding the optimum balance between cost and bridge safety is an important issue for the bridge management companies and a common problem throughout the world for all bridge managers So, the preservation and maintenance of the existing building substance is

a central task

As the bridge network becomes older, the questions become more difficult :

+ What are the needs?

+ What type of work should be performed?

+ What is the impact of deferring work?

+ Which bridges should be replaced first?

In order to function effectively, they must be managed with a clear strategy and philosophy, a systematic approach is required to know actual conditions of bridges and to predict their future state, then to define optimal maintenance strategies It is likely to make dicision based on the entire network rather on a project – by – project basis, to focast network-wide needs and to provide substantiated estimates of a budget requirement for bridge management agencies, government and funding agencies such as the World Bank, etc A bridge management system can satisfy all of these requirements well

A bridge management system (BMS) is a computerized system for managing

an authority’s bridge inventory, and generally consist of a bridge database and a set

of computer programs which manipulate and analyse the data to produce various reports which are used to assist decision- making A BMS is usually complemented

by a set of standard procedures for bridge inspection, data recording, planning and programming, design, construction and maintenance

A BMS utilising computerized methods enables a bridge authority to manage its bridges inventory according to an overall policy framework and to objective and uniform standards, based on sound, economic principles

Vietnam should develop a BMS to aid in managing its stock of ageing bridges which require replacement or rehabilitation, and its new bridges which require regular inspection and maintenance in the future

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

TẬP 1 :

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN

LÝ CẦU Trang

1.1/PHẦN MỞ ĐẦU 01

1.1.1/Đặt vấn đề 01

1.1.2/Sự cần thiết áp dụng phần mềm quản lý cầu 05

1.2/TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU 06

1.2.1/Khái niệm chung về hệ thống quản lý cầu 06

1.2.2/Tổng quan về sự phát triển hệ thống quản lý cầu trên Thế Giới 07

1.2.3/Sự phát triển hệ thống quản lý cầu ở Việt Nam 13

1.3/KẾT LUẬN 17

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC MODULE TRONG PHẦN MỀM QUẢN LÝ CẦU 18

2.1/KHÁI NIỆM VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CẦU 18

2.2/CÁC CHỨC NĂNG CỦA CÔNG TÁC QUẢN LÝ CẦU 18

2.2.1/Công tác kiểm tra cầu 18

2.2.1.1/Công tác kiểm tra, thu thập dữ liệu kiểm kê cầu 18

2.2.1.2/Công tác kiểm tra hư hỏng cầu 19

2.2.1.3/Kết luận 20

2.2.2/Công tác đánh giá tình trạng cầu 21

2.2.2.1/Một số định nghĩa về đánh giá cầu 21

2.2.2.2/Mục đích 21

2.2.2.3/Nội dung báo cáo của công tác đánh giá 24

2.2.2.4/ Các phương pháp đánh giá trạng thái của kết cấu 24

2.2.2.5/ Đánh giá trạng thái của bộ phận cầu bằng các thí nghiệm đo lường vật lý/ hóa học 25

2.2.2.6/Các phương pháp đánh giá trạng thái của cầu bằng các thí nghiệm đo lường vật lý/ hóa học 26

2.2.2.7/Kết luận 28

2.2.3/Công tác dự đoán mức độ hư hỏng 29

2.2.3.1/Sự cần thiết của việc dự đoán mức độ hư hỏng 29

2.2.4/Phương pháp ra quyết định sữa chữa hay thay thế 37

2.2.4.1/ Giới thiệu phương pháp 37

2.2.4.2/ Nội dung phương pháp 39

2.2.4.3/Kết luận 47

2.2.5/Thiết lập các ưu tiên về phân bổ nguồn vốn và tối ưu hóa công tác duy tu 48

2.3/CĂN CỨ ĐỂ THIẾT LẬP HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU 49

2.4/CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU 50

2.5/KẾT LUẬN 50

CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA MỘT SỐ NƯỚC 53

3.1/ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA ĐỨC 53

3.1.1/Sự cần thiết áp dụng phần mềm quản lý cầu 53

3.1.2/Tổng quan về hệ thống quản lý cầu của Đức 54

3.1.3/ Phần mềm quản lý cầu SIB-Bauwerke 56

3.1.3.1/Module 1 56

3.1.3.2/Module 2 57

3.1.3.3/Module 3 57

3.1.3.4/Module 4 57

3.1.3.5/Module 5 58

3.1.3.6/Module 6 58

3.1.3.7/Module 7 59

3.2/HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA ĐAN MẠCH 59

3.2.1/Sự cần thiết áp dụng phần mềm quản lý cầu 59

3.2.2/Tổng quan về hệ thống quản lý cầu Danbro 59

3.2.3/Hệ thống quản lý cầu DANBRO 60

3.2.3.1/Mục đích 60

3.2.3.2/Các module trong Danbro 61

3.3/HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU PONTIS 64

3.3.1/Sự cần thiết áp dụng phần mềm quản lý cầu 64

3.3.2/ Các yêu cầu đặt ra đối với hệ thống quản lý cầu 65

3.3.3/Tổng quan về hệ thống quản lý cầu ở Mỹ 65

3.3.4.1/Mục đích chính của Pontis 78

3.3.4.2/Một số ý tưởng cơ bản để xây dựng phương pháp phát triển phần mềm Pontis 79

3.3.4.3/Phương thức nhận dạng kết cấu của phần mềm quản lý cầu Pontis 80

3.3.4.4/Sự tổ chức trong phần mềm quản lý cầu Pontis 84

3.3.4.5/Các mô hình và các chương trình trong hệ thống quản lý cầu Pontis 87

3.3.5/Sự cần thiết của tài liệu tóm tắt hướng dẫn sử dụng phần mềm Pontis 105

3.4/NHẬN XÉT 105

3.5/KẾT LUẬN 107

CHƯƠNG 4 : KIẾN NGHỊ MỘT SỐ NỘI DUNG PHÙ HỢP CHO HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA VIỆT NAM……… 109

4.1/TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG CẦU CỦA VIỆT NAM 109

4.2/TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ 113

4.2.1/Các tiêu chuẩn 113

4.2.2/Vật liệu và hệ thống kết cấu 114

4.2.3/Nền móng và trụ cầu 114

4.2.4/Các vấn đề kỹ thuật khác 114

4.3/TỔNG QUAN VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU Ở VIỆT NAM 114

4.3.1/Hệ thống tổ chức, vai trò của mỗi tổ chức về mặt pháp lý 114

4.3.2/Hệ thống kỹ thuật cho công tác quản lý và duy tu cầu 117

4.3.2.1/Các tiêu chuẩn và các hướng dẫn 117

4.3.2.2/Các phương tiện kiểm tra và duy tu cầu 118

4.3.3/Đăng ký và lưu giữ hồ sơ cầu 118

4.3.3.1/Các Khu quản lý đường bộ trực thuộc Cục quản lý đường bộ 118

4.3.3.2/Các Phân khu-công ty con 118

4.3.3.3/Phân khu quản lý cầu Thăng Long 119

4.3.3.4/Phân khu quản lý đường bộ Vinh 119

4.3.3.5/Nhận xét 120

4.3.4/Công tác kiểm tra cầu 121

4.3.4.1/Công tác kiểm tra cầu thông thường 121

công tác kiểm tra đặc biệt và thí nghiệm vật liệu 124

4.3.5/Công tác đánh giá cầu 125

4.3.6/Hiện trạng về chiến lược duy tu, sữa chữa cầu 125

4.3.7/Phân bổ nguồn vốn 127

4.4/SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC ỨNG DỤNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ CẦU 127 4.5/MỘT SỐ NỘI DUNG CẦN THIẾT CHO HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA VIỆT NAM 128

4.5.1/Công tác đăng ký và lưu giữ hồ sơ cầu (cơ sở dữ liệu) 128

4.5.2/ Công tác kiểm tra cầu 129

4.5.2.1/ Những vấn đề chung 129

4.5.2.2/ Công tác kiểm tra chung 133

4.5.2.3/ Công tác kiểm tra chính 133

4.5.2.4/ Công tác kiểm tra đặc biệt 134

4.5.2.5/ Các thiết bị thực hiện công tác kiểm tra 134

4.5.3/Công tác đánh giá cầu 135

4.5.4/Công tác duy tu cầu 136

4.6/CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CẦN THIẾT ĐỐI VỚI PHẦN MỀM QUẢN LÝ CẦU ĐỂ SỬ DỤNG PHÙ HỢP Ở VIỆT NAM 137

4.6.1/ Dữ liệu thống kê cầu 137

4.6.2/Lập chương trình kiểm tra và ghi chép các kiểm tra 138

4.6.3/Lập kế hoạch thực hiện công tác duy tu và ghi chép các công việc duy tu đã thực hiện 139

4.6.4/Các tiện ích về thiết lập trình tự ưu tiên của các công việc sữa chữa 140

4.6.5/Tiện ích về báo cáo 140

4.6.6/Một số yêu cầu về quản lý hệ thống 140

4.6.7/Yêu cầu về sử dụng hệ thống 141

4.7/PHƯƠNG PHÁP ĐỂ ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN PHẦN MỀM 141

4.8/KẾT LUẬN 142

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………

5.1/KẾT LUẬN 143

5.1.1/Hệ thống quản lý cầu của các nước trên Thế Giới 143

PHỤ LỤC 1 : THÔNG TIN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA MỘT SỐ

NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI

PHỤ LỤC 2 : VÍ DỤ ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP RA QUYẾT ĐỊNH

PHỤ LỤC 3 : LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU

PONTIS

PHỤ LỤC 4 : PHIẾU KIỂM TRA THỐNG KÊ CẦU

PHỤ LỤC 5A : BIỂU MẪU KIỂM TRA CHUNG

PHỤ LỤC 5B : BIỂU MẪU KIỂM TRA CHI TIẾT HAY KIỂM TRA ĐẶC BIỆT

PHỤ LỤC 6 : CÁC THIẾT BỊ KIỂM TRA CẦU

PHỤ LỤC 7 : GIỚI THIỆU MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ THIẾT BỊ KIỂM TRA

CẦU

Hình 1.3 : Một số trường hợp về sự lão hóa của vật liệu 03

Hình 1.4 : Một số dạng kết cấu cầu cũ 05

Hình 1.5 : Màn hình giao diện phần mềm qủan lý cầu của một số nước trên Thế Giới 12

Hình 1.6 : Màn hình giao diện phần mềm qủan lý cầu Bridgeman của Liên Hiệp Vương Quốc Anh 15

Hình 2.1 : Sơ đồ thể hiện sự sử dụng dữ liệu để đánh giá trạng thái 23

Hình 2.2 : Xếp hạng ưu tiên sữa chữa kết cấu cầu căn cứ vào sự đánh giá giá trạng thái 26

Hình 2.3 28

Hình 2.4 : Sơ đồ chuỗi MarKov 34

Hình 2.5 : Chi phí trì hoãn giao thông do thiếu vốn 35

Hình 2.6 : Trạng thái của hệ thống cầu được biểu hiện bằng diện tích bên dưới đường biểu diễn trạng thái trung bình theo tuổi cầu 51

Hình 3.1 : Biểu đồ thể hiện sự gia tăng của các loại chuyên chở nặng trên đường bộ ước tính cho năm 2015 53

Hình 3.2 : Biểu đồ thể hiện tổng tải trọng và tải trọng trục được chấp nhận ở các năm khác nhau 54

Hình 3.3 56

Hình 3.4 58

Hình 3.5 71

Hình 3.6 :Màn hình để thực hiện chính sách bảo tồn cầu 72

Hình 3.7 : Giao diện để lên các chương trình về duy tu, nâng cấp cầu 73

Hình 3.8 73

Hình 3.9 : Biểu đồ quan hệ giữa chỉ số HI trung bình và chi phí bảo tồn hằng năm 77

Hình 3.10 : Minh họa một ngân sách dựa trên đồ thị biểu diễn sự biến thiến của chỉ số sức khỏe theo thời gian để mà so sánh 2 chiến lược đầu tư khác nhau 78

Hình 3.11 : Các thành phần chính của hệ thống Pontis 85

Hình 3.12 : Cấu trúc module của hệ thống Pontis 86

Hình 3.13 : Cấu trúc bên trong của cơ sở dữ liệu 104

Hình 4.5 : Hệ thống tổ chức của Bộ giao thông vận tải 115 Hình 4.6 : Sơ đồ tổ chức của Cục quản lý đường bộ Việt Nam 116 Hình 4.7 120

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU

Mục đích : trình bày khái quát những nguyên do dẫn đến nhu cầu về sự phát

triển hệ thống quản lý cầu và tình hình phát triển của nó ở một số nước trên thế

giới và ở Việt Nam

1.1/PHẦN MỞ ĐẦU

1.1.1/Đặt vấn đề :

Hệ thống giao thông đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển kinh

tế và xã hội cũng như đối với đời sống hằng ngày của người dân, trong đó cầu là

một bộ phận quan trọng trong hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông và được đầu tư

với kinh phí rất lớn

Trong hơn 50 năm qua, hệ thống đường bộ được phát triển trên khắp Thế

Giới và nhiều cầu đã được xây dựng trong thời gian này Sự gia tăng này đã đạt

đến đỉnh điểm vào khoảng thập kỷ 70 của thế kỷ 20 ở nhiều nước Tuy nhiên,

nhiều trong số các cầu đã được xây dựng đang cho thấy những dấu hiệu của sự

suy thoái chỉ sau một vài thập niên đưa vào khai thác vì sự gia tăng số lượng

giao thông và gia tăng trọng lượng của các xe cơ giới cá nhân(xem hình 1.1)

Một loại tải trọng khác thường ở Anh Giao thông bị tắt nghẽn ở Anh

Xe tải nặng chở hàng ở Đức Giao thông nặng trên cầu Aquitaine

của Pháp

Hình 1.1 : Một số trường hợp về tải trọng nặng và các cầu bị kẹt xe nhiều

Ngoài ra vì các cầu chịu tác động của môi trường khí hậu khắc nghiệt nên

vật liệu xây dựng cầu của nhiều công trình hiện đại đang có chiều hướng thoái

biến về mặt hoá học nằm ngoài dự đoán của họ làm cho sự suy thoái trở nên

nghiêm trọng hơn, có thể làm giảm khả năng chịu tải của cầu (xem hình 1.2 và

hình 1.3) Các công trình cầu đang có khuynh hướng “già đi” nhiều hơn, chúng

đang bị bỏ quên và đang có nhu cầu được cải tạo lớn

Hình 1.2 : Các cầu trong các môi trường khác nhau (khu đô thị, khu công nghiệp,

vùng nông thôn, vùng núi đồi)

Gối cầu bằng thép, dạng con lăn bị lệch khỏi vị trí và bị ăn mịn

Hiện tượng cốt thép dự ứng lực bị rỉ Bêâ tông cốt thép bị ăn mòn

Ăn mòn bê tông do phản ứng silic

đioxit với kiềm trong xi măng Sự ăn mòn của dầm thép

Hình 1.3 : Một số trường hợp về sự lão hóa của vật liệu

Sự đầu tư vốn trong hệ thống đường bộ là rất lớn, chi phí trực tiếp của các

hạng mục kỹ thuật cần thiết để duy trì một hệ thống đường bộ thoả đáng là

không thấp Ngoài ra, sự tắc nghẽn giao thông do việc thực hiện công tác sữa

chữa đưa đến những tình thế bất lợi nghiêm trọng về kinh tế, cụ thể trên một số

đường nơi mà lưu lượng giao thông đang đạt đến độ bão hoà Nhưng nguồn vốn

sẵn có được phân bổ cho việc duy tu và quản lý cầu là hạn chế với mục đích là

để kéo dài tuổi thọ của kết cấu với một chi phí thấp nhất có thể nên cần phải

phân tích kỹ lưỡng tình trạng của các cầu đang tồn tại để dự báo các hư hỏng và

lên kế hoạch sữa chữa không chỉ đối với các cầu đang tồn tại mà còn đối với các

cầu được xây dựng mới

Hiện nay, hầu hết các nước đều đang ít chú trọng đến đầu tư xây dựng các

công trình mới mà chuyển qua quan tâm đến công tác duy tu các cầu đang tồn

tại nhằm đảm bảo sự đầu tư và hiệu quả đầu tư Mặc dù chi phí duy tu cho các

cầu cũ hơn (đặc biệt nếu nó được xây dựng vào thập kỷ 50 và 60 của thế kỷ 20)

đang tăng dần nhưng các yêu cầu đối với việc xây dựng mới vẫn bị hạn chế

Ở Việt Nam sẽ có sự gia tăng nhanh chóng về số lượng xe cộ và một sự

gia tăng tương ứng về tốc độ xe, tạo ra các tải trọng lớn hơn nhiều so với các tải

trọng thiết kế của nhiều cầu cũ Hiện nay, hệ thống cầu của Việt Nam có hơn

8000 cầu chiếm xấp xỉ tổng cộng trên 168km chiều dài công trình trong hệ thống

đường, trong đó có khoảng 2700 cầu trên các đường Quốc Lộ Nhiều trong số

các cầu đó sẽ có yêu cầu về đánh giá và sữa chữa hay nâng cấp theo sự gia tăng

số lượng xe chạy và tải trọng xe [1]

Việc duy trì các cầu trong một tình trạng đảm bảo yêu cầu khai thác được

với chi phí thấp nhất có thể là không đơn giản bởi sự đa dạng của các loại kết

cấu khác nhau (xem hình 1.4) Mỗi loại kết cấu ứng xử khác nhau, chịu những cơ

chế và mức độ suy thoái khác nhau vì chúng được đặt trong điều kiện khí hậu

khác nhau Ngoài ra các cầu được thi công tương tự nhau có thể khác nhau về

tuổi thọ, bố cục kết cấu, các vật liệu xây dựng cầu, thành phần giao thông, sự

hiện diện của các khuyết tật tiềm ẩn Tất cả các yếu tố đó có thể ảnh hưởng

đáng kể đến tỷ lệ suy thoái và do đó các cầu cũng có nhu cầu duy tu khác nhau

Tất cả các vấn đề này làm tăng thêm những khó khăn trong việc đảm bảo rằng

các cầu được duy tu hợp lý

Hình 1.4 : Một số dạng kết cấu cầu cũ

1.1.2/Sự cần thiết áp dụng phần mềm quản lý cầu :

Việc quản lý cầu không tốt có thể dẫn đến các hậu quả không mong

muốn sau :

• Tổn hại khả năng khai thác

• Tổn hại khả năng mang tải

• Giảm độ an toàn

• Gia tăng sự nghiêm cấm giao thông

• Mất giá trị mỹ quan

Vì vậy việc quản lý các cầu một cách thích hợp trở nên rất quan trọng để

đảm bảo rằng tất cả các cầu được duy trì trong tình trạng an toàn cùng với việc

sử dụng các tài nguyên hiệu quả nhất

Ngoài ra việc quản lý hợp lý sẽ góp phần đem lại nhiều lợi ích thiết thực

như :

• Việc đảm bảo công việc duy tu được thực hiện ở thời điểm tốt nhất sẽ giữ

cho chi phí không tăng lên, mặt khác sẽ tránh được sự ùn tắc giao thông

do thực hiện duy tu

• Khuyến khích thương mại giữa các nước

• Hỗ trợ thông tin liên lạc giữa tất cả các vùng khác nhau của đất nước và

thúc đẩy sự phát triển kinh tế của các vùng nghèo hơn

• Lập kế hoạch duy tu cầu để giảm tối đa sự tắt nghẽn giao thông, kết quả

là tình trạng ô nhiễm do kẹt xe cũng được giải quyết phần nào

• Việc lưu trữ các thông tin giao thông có thể được dùng để cung cấp những

thông tin phản hồi cho bên thiết kế, hỗ trợ họ đưa vào các phương pháp

thiết kế mới để có thể tối ưu hóa loại kết cấu và sự lựa chọn vật liệu để

giảm tối đa tổng chi phí kết cấu

Để các cầu hoạt động hiệu quả, chúng phải được quản lý với một chiến

lược và triết lý rõ ràng, cần có một phương pháp hệ thống để xác định được tình

trạng thực của cầu, dự đoán trạng thái tương lai của chúng từ đó thiết lập các

chiến lược duy tu và đưa ra quyết định thực hiện chiến lược duy tu nào dựa trên

toàn bộ hệ thống hơn là dựa trên nền tảng từng dự án một, cũng như dự đoán

nhu cầu mở rộng hệ thống cầu và tính toán dự trù ngân sách quản lý cầu ở hiện

tại và trong tương lai

Để làm điều này ta phải xem xét các yếu tố như tình trạng kết cấu, khả

năng mang tải, mức độ suy thoái, ảnh hưởng giao thông, tuổi sữa chữa, tuổi thọ

còn lại của công trình…Ngoài ra còn phải quan tâm xem xét các tác động về mặt

kinh tế xã hội

Hệ thống quản lý cầu sẽ đáp ứng tốt các nhiệm vụ quản lý cầu nói trên

Nó bao gồm một tập hợp trình tự các bước được dự định để đảm bảo công tác

duy tu của tất cả các công trình được thực hiện đầy đủ nhằm đạt được các mục

đích chính yếu sau đây :

• Bảo đảm sự an toàn cho người sử dụng;

• Bảo đảm mức độ khai thác đã định;

• Bảo đảm dài lâu cho việc bảo tồn di sản

1.2/TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU

1.2.1/Khái niệm chung về hệ thống quản lý cầu : [11], [12]

Hệ thống quản lý cầu là một hệ thống được sử dụng dưới dạng phần mềm

để hỗ trợ thực hiện các chức năng quản lý cầu Phần mềm này bao gồm các

module, mỗi module là một chức năng riêng về quản lý cầu như module kiểm

tra cầu, module duy tu cầu… hay có thể là module con để hỗ trợ thực hiện một

phần nội dung của một chức năng quản lý cầu như mô hình con về chi phí duy tu

sữa chữa và đại tu, module về xếp hạng cầu… Các module này chứa đựng các

phương pháp, các mô hình phân tích, các công cụ xử lý dữ liệu, cách thức tổ

chức và các cơ sở dữ liệu cần thiết để áp dụng phần mềm quản lý cầu

Các cơ quan quản lý cầu sử dụng phần mềm quản lý cầu để hỗ trợ thực

hiện các công việc như :

+ Ra quyết định lựa chọn các giải pháp tối ưu đối với hệ thống cầu phù hợp với chính sách của các cơ quan, các mục tiêu dài hạn và các giới

hạn về ngân sách;

+ Thu thập dữ liệu kiểm kê cầu, các dữ liệu kiểm tra, đánh giá các công trình bị hư hỏng, xác định cơ chế suy thoái và mức độ suy thoái,

quản lý giao thông nặng, phân định nguồn vốn cho công tác sữa chữa và

duy tu, lên kế hoạch duy tu v.v… để đảm bảo sự an toàn, chức năng của

cầu cũng như giảm thiểu sự tắt nghẽn giao thông, đảm bảo tính hiệu quả

và chất lượng khai thác của cầu

Một hệ thống quản lý cầu hoàn chỉnh không chỉ là một chương trình vi

tính mà nó còn là :

- một tập hợp các hoạt động có quan hệ với nhau để quản lý cầu;

- một tập hợp các tiêu chuẩn và các hướng dẫn cho các hoạt động

này;

- một tổ chức để quản lý và thực hiện các hoạt động này

1.2.2/Tổng quan về sự phát triển hệ thống quản lý cầu trên Thế Giới :

Một số các hệ thống quản lý đã được phát triển khắp Châu Âu (xem bảng

1, 2 – phụ lục 1) đễ hỗ trợ các kỹ sư trong việc quyết định công việc duy tu nào

là cần thiết thực hiện và nên được thực hiện khi nào Các hệ thống đơn giản nhất

bao gồm một cơ sở dữ liệu mà lưu giữ toàn bộ các thông tin liên quan đến từng

công trình, ví dụ thông tin về các chi tiết kết cấu, các ghi nhận về kiểm tra cầu,

lịch sử duy tu trước đây… giúp cho người kỹ sư đi đến quyết định cuối cùng Các

hệ thống phức tạp hơn chứa đựng các giải thuật xử lý dữ liệu để tạo ra các chiến

lược duy tu tối ưu ở cả cấp độ dự án và cấp độ hệ thống trong đó có xem xét đến

các giới hạn như nguồn vốn không đủ

Nói chung thì hệ thống quản lý có thể hoạt động trên 2 cấp độ là dự án và

hệ thống cầu Cấp độ dự án chủ yếu liên quan đến việc quản lý kỹ thuật của các

công trình riêng lẻ còn cấp độ hệ thống chủ yếu liên quan đến việc quản lý một

tập hợp nhiều cầu và có tầm quan trọng cao hơn về mặt quản lý kinh tế và quản

lý chính trị Giữa 2 cấp độ quản lý này tồn tại một mối liên hệ tác động qua lại

mạnh mẽ

Các loại thông tin cấp độ dự án được xuất ra bao gồm :

• Các số liệu về tình trạng của từng bộ phận cầu và của toàn cầu

• Khả năng mang tải của cầu và các bộ phận bị hư hại nhiều nhất

• Quy mô và mức độä hư hỏng hiện tại của các bộ phận cầu giúp cho việc dự

đoán tình trạng tương lai của cầu

• Các dự đoán chẳng hạn như khi nào một cầu sẽ trở nên không đạt yêu cầu

về khả năng mang tải

• Xác định các yêu cầu về duy tu cầu

• Những hướng dẫn về các chiến lược và các phương pháp duy tu hiệu quả

• Các chương trình về công việc duy tu cho biết thời điểm thực hiện các

phương pháp duy tu được lựa chọn để giảm tối đa tổng chi phí của cầu

Các loại thông tin cấp độ hệ thống được xuất ra bao gồm :

• Các chương trình thiết lập mức độ ưu tiên của công tác duy tu khi sự tối ưu

hóa của chương trình bị giới hạn bởi các yếu tố như ngân sách duy tu

không đủ để cho phép tất cả các công việc trong chương trình tối ưu được

thực hiện

• Các giá trị của các thông số theo chỉ tiêu chính sách như số lượng các cầu

mà có sự giới hạn về tải trọng ở một mốc thời gian đã định, số lượng thay

thế cầu mỗi năm và tình trạng trung bình của các cầu trong hệ thống cầu

ở mốc thời gian đã định

• Mức độ thích hợp của các thông số theo chỉ tiêu chính sách được đo lường

bằng một tập hợp các giá trị làm chuẩn

• Quy mô ngân sách cần thiết để đạt được mức độ thích hợp đã định

Hầu hết các hệ thống đều được phát triển cho một số các các cầu cụ thể

nào đó hay để đáp ứng các yêu cầu của một cơ quan chủ quản cầu nào đó và

được phát triển thêm nữa để đáp ứng yêu cầu của thị trường rộng lớn hơn Hiện

Châu Âu đang phát triển một phần mềm quản lý cầu mà có thể áp dụng chung

cho các nước thuộc thành viên Châu Âu

- Tài liệu :

Ở hầu hết các nước, trình tự sử dụng hệ thống quản lý cầu được trình bày

trong các tài liệu khác nhau như các hướng dẫn duy tu, các chỉ dẫn quản lý và

các sách hướng dẫn cho người sử dụng…

- Thông tin ngôn ngữ của cơ sở dữ liệu :

Tất cả các nước đều sử dụng phần mềm cơ sở dữ liệu thương mại ngoại

trừ Liên Hiệp Vương Quốc Anh và Slovenia, phổ biến nhất là ORACLE, ngoài

ra còn có ACCESS, DELPHI, POWER BUILDER và SQL Hầu hết các nước

đều sử dụng hệ thống dựa trên nền Window

Mỗi nước có một dung lượng cơ sở dữ liệu khác nhau và đa số các nước

đều sử dụng cơ sở dữ liệu của chương trình để quản lý cả các công trình riêng lẻ

và toàn bộ hệ thống cầu Riêng ở Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha thì cơ sở dữ liệu

chủ yếu được dùng để quản lý toàn bộ hệ thống cầu

Hệ thống quản lý cầu được sử dụng ở nhiều cấp độ khác nhau : cấp Quốc

Gia, cấp Khu vực, cấp Tỉnh và các cơ quan duy tu…chúng cũng được các bên tư

vấn sử dụng

Thông tin của cơ sở dữ liệu được cập nhật ở các khoảng thời gian định kỳ

khác nhau phụ thuộc vào loại dữ liệu và hệ thống quản lý cầu Một số thông tin

được cập nhật hằng ngày, một số thông tin thì thỉnh thoảng mới được cập nhật,

một số khác được cập nhật hằng năm hay 2 năm 1 lần

- Tình trạng cầu :

Có 3 hay 4 cấp độ kiểm tra :

- Kiểm tra thường xuyên;

- Kiểm tra chung;

- Kiểm tra chi tiết;

- Kiểm tra đặc biệt

Nói chung thì hệ thống quản lý cầu lưu trữ tình trạng của các bộ phận cầu

và cho cả cầu Nhưng một số nước như Đức, Ailen thì hệ thống quản lý cầu chỉ

lưu trữ tình trạng của cả cầu và ở Liên Hiệp Vương Quốc Anh thì hệ thống quản

lý cầu chỉ lưu trữ tình trạng của các bộ phận cầu

Tình trạng cầu hầu như được căn cứ trên tỷ lệ xếp loại theo điểm từ 3 đến

5

- Thông tin khác được lưu trữ trên phần mềm :

• Ngày thực hiện duy tu;

• Loại công việc duy tu;

• Chi phí duy tu;

• Địa điểm thực hiện duy tu;

- Dự đoán tình trạng cầu :

Hầu hết các nước không sử dụng dữ liệu tình trạng quá khứ hay mô hình

suy thoái để dự đoán tình trạng tương lai

- Chi phí :

Hầu hết các nước đều lưu trữ chi phí duy tu sữa chữa và trong một vài

trường hợp thì lưu trữ cả chi phí kiểm tra cầu trên phần mềm ngoại trừ Bỉ, Đức,

Ailen và Slovenia

Các hệ thống quản lý cầu được sử dụng ở các nước đều không tính toán

các hậu quả về tài chính gây ra do sự đứt quãng giao thông khi thực hiện công

tác duy tu và quản lý giao thông liên quan trừ Liên Hiệp Vương Quốc Anh và

Thụy Điển Ở Liên Hiệp Vương Quốc Anh, các chi phí trì hoãn được tính toán

bằng cách sử dụng chương trình vi tính QUADRO hay các bảng tra của chương

trình Ailen cũng sử dụng chương trình QUADRO

- Các quyết định về duy tu và sữa chữa :

Hầu hết các nước đều không sử dụng công cụ BMS(hệ thống quản lý cầu)

để quyết định công tác duy tu và sữa chữa cầu ngoại trừ Đan Mạch, Mỹ, Phần

Lan Đan mạch sử dụng chương trình định độ ưu tiên, còn Phần Lan sử dụng chỉ

số sữa chữa Đối với Pháp, các quyết định đều do con người đưa ra với một số

cấp độ kiểm soát về mặt tài chính và kỹ thuật Tương tự như vậy, đối với Đức và

Tây Ban Nha cũng sử dụng các đánh giá kỹ thuật của con người để đưa ra quyết

định về duy tu và sữa chữa Liên Hiệp Vương Quốc Anh sử dụng sự phân tích lợi

ích về chi phí, các nhu cầu tương lai và các đánh giá kỹ thuật để đưa ra quyết

định về sữa chữa và duy tu Na Uy thì căn cứ trên sự mô tả hư hỏng và đánh giá

tình trạng cầu (thông qua công tác kiểm tra cầu) Thông qua các mô tả công việc

hay quy trình thực hiện, người ta đưa ra các đề xuất sữa chữa hư hỏng, ước lượng

các chi phí để thực hiện các công tác được đề xuất và cho biết các công tác này

sẽ được thực hiện vào năm nào

Hầu hết các nước đều dựa trên công tác kiểm tra cầu và sự đánh giá kỹ

thuật để quyết định công tác duy tu nào là cần thiết và thời điểm tốt nhất để thực

hiện Ở Pháp, quyết định này dựa trên kết quả định mức độ ưu tiên Ở Slovenia,

họ quyết định dựa trên nền tảng của sự đánh giá tình trạng cầu trong lúc kiểm

tra và phân loại cầu; các giới hạn về tải trọng, số lượng giao thông gia tăng và

tầm quan trọng của cầu đối với vùng Mỹ ra quyết định dựa trên nền tảng các

nhu cầu về an toàn và lợi ích kinh tế Đan Mạch ra quyết định trong lúc kiểm tra

thường xuyên, còn Phần Lan thì quyết định thông qua các báo cáo hư hỏng từ cơ

sở dữ liệu

Hầu hết các nước đều dựa trên nền tảng đánh giá kỹ thuật để quyết định

lựa chọn duy tu nào là tốt nhất Liên Hiệp Vương Quốc Anh quyết định vấn đề

này tuỳ thuộc vào giải pháp đã có, chi phí của chúng, quản lý giao thông và sự

tắc nghẽn giao thông; toàn bộ chi phí tuổi thọ cũng được sử dụng cho các kế

hoạch lớn và sẽ sử dụng cho các kế hoạch trong tương lai Họ cũng có một

chương trình máy tính gọi là QUADRO, chương trình này cung cấp một phương

pháp đánh giá tổng chi phí của các công việc duy tu đường bộ lớn

- Xếp hạng ưu tiên các cầu cần sữa chữa (xem bảng 3 - phụ lục 1) :

Trong hệ thống quản lý cầu (BMS) của hầu hết các nước đều không có

module để tạo ra một chiến lược duy tu tối ưu và chiến lược duy tu được ưu tiên

thực hiện

Mỗi nước sử dụng tiêu chuẩn về việc xếp thứ tự ưu tiên khác nhau Trong

hầu hết các nước, trách niệm về việc định mức độ ưu tiên của công việc duy tu

cầu đều là ở cấp độ Quốc Gia ngoại trừ Na Uy, Phần Lan và Thụy Điển

- Kiểm soát chất lượng :

Hầu hết các nước đều không có bất kỳ sự kiểm soát chất lượng nào trong

duy tu cầu ngoại trừ Phần Lan và Thụy Điển

Hiện trên Thế Giới đã có nhiều nước ứng dụng phần mềm quản lý cầu

(xem hình1.5) : Châu Aâu có những nước như Đan Mạch, Đức, Liên Hiệp Vương

Quốc Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Phần Lan, Thụy Điển, Thuỵ Sĩ,

Croatia, Hungary, NaUy, Bỉ, Slovenia…; Châu Mỹ có những nước như Mỹ,

Canađa, Colombia, Mexico…; Châu Á có Aûrập Sauđi, Đài Loan, Thái Lan,

Inđonêsia…

Hai phần mềm quản lý cầu mang tính thương mại nhất, được sử dụng phổ

biến ở nhiều nước trên thế giới là PONTIS của Mỹ và DANBRO của Đan Mạch

[11], [12], [14]

Màn hình giao diện phần mềm quản

lý cầu của Đan Mạch Màn hình giao diện phần mềm quản lý cầu Pontis của Mỹ

Màn hình giao diện phần mềm quản

lý cầu BatMan của Thụy Điển Màn hình giao diện phần mềm qủan lý cầu Geocisa của Tây Ban Nha

Màn hình giao diện phần mềm quản

lý cầu của Đức

Màn hình giao diện phần mềm quản

lý cầu của Đài Loan

Hình 1.5 : Màn hình giao diện phần mềm qủan lý cầu của một số nước trên Thế

Giới

Trong những năm gần đây có sự gia tăng đáng kể về sự phát triển và áp

dụng các “hệ thống thông minh” đối với các vấn đề về kỹ thuật xây dựng

Chúng được dùng để xử lý các dữ liệu từ công tác kiểm tra và các thí nghiệm đo

lường trong phòng và ngoài hiện trường Quản lý cầu là một lĩnh vực rộng lớn và

phức tạp, một vài khía cạnh có thể được xử lý và giải quyết một cách hiệu quả

bằng công cụ toán học cổ điển Tuy nhiên, có một vài khía cạnh hết sức phức

tạp như sự giảm khả năng chịu tải của kết cấu bê tông và các quyết định xử lý

thường dựa trên sự đánh giá kỹ thuật của các chuyên gia Dựa vào khả năng của

máy tính trong việc xử lý một số lượng dữ liệu lớn, người ta đã phát triển các

phương pháp khác nhau để quản lý dữ liệu Việc phát triển các mô hình có thể

sử dụng để thay thế hay bổ sung kiến thức của các chuyên gia là một nhiệm vụ

cực kỳ khó khăn Vì vậy, trong các thập niên qua, người ta đã sử dụng các hệ

thống thông minh như hệ thống chuyên gia, hệ thống “thần kinh” với mục đích

đưa ra các phương pháp đầy hứa hẹn trong việc xây dựng các mô hình kết hợp

một số lượng lớn những kiến thức của các chuyên gia với các dữ liệu được đo từ

các thí nghiệm hiện trường và ở trong phòng để áp dụng trong công tác quản lý

cầu như mô hình “ước tính trung bình có điều kiện CAE” Việc sử dụng những

mô hình này tương đối đơn giản và cho thấy những khả năng phát triển xa hơn

nữa Đây là lý thuyết nền tảng để xây dựng module về suy thoái, module về dự

đoán - đánh giá trạng thái của kết cấu, để từ đó có thể phát triển module về tối

ưu hóa Ba module này được xem là những mô hình hết sức tiên tiến và đang

được phát triển trên Thế Giới

Hiện nay, một số nhà nghiên cứu đang khảo sát các chiến lược có thể và

phát triển các phương pháp căn cứ trên sự rủi ro để xem xét đến vấn đề động đất

trong chức năng “xếp hạng ưu tiên” của hệ thống quản lý cầu Người ta sử dụng

phương pháp giá trị để làm giảm những tác động nguy hiểm của động đất

1.2.3/Sự phát triển hệ thống quản lý cầu ở Việt Nam :

Thực tế, hệ thống quản lý cầu đường bộ ở nước ta còn lạc hậu so với các

nước trong khu vực và trên Thế Giới Công tác quản lý cầu của các Khu quản lý

đường bộ thuộc Cục quản lý đường bộ Việt Nam cũng như các Sở giao thông ở

các Tỉnh, đặc biệt là ở thời điểm từ trước năm 2002, được thực hiện rất thủ công

Sơ đồ cấu trúc tổ chức của Bộ Giao Thông Vận Tải hiện đang chịu các

thay đổi vì đường sắt Quốc Gia Việt Nam sẽ chuyển qua một Bộ khác trong thời

gian tới trong khi các đơn vị quản lý dự án (PMU) sẽ bị loại bỏ dần do sự giảm

sút về mặt chức năng của nó Sự phân cấp quản lý hiện nay giữa Trung Ương và

địa phương chưa cụ thể, cần được xem xét Bộ máy quản lý duy tu sữa chữa cầu

đường bộ cũng chưa có sự đồng nhất về tổ chức Ở Trung Ương đã chuyển thành

doanh nghiệp nhà nước hoạt động công ích, nhưng địa phương vẫn là đơn vị sự

nghiệp.Các công ty như công ty xây dựng cầu Thăng Long, Công ty thiết kế xây

dựng giao thông vận tải (TEDI),….trở thành các công ty kinh doanh hạch toán

độc lập

Hiện nay các đơn vị quản lý cầu ở Tỉnh cũng như các công ty con trực

thuộc các Khu quản lý đường bộ đều thực hiện việc kiểm tra bằng mắt tất cả các

cầu thuộc phạm vi quản lý của mình và được ghi vào sổ nhật ký hằng ngày hoặc

báo cáo sự việc ngay và sau đó ghi vào mẫu báo cáo sự cố hằng ngày khi phát

hiện sự cố Trong trường hợp cầu xảy ra những hư hỏng có chi phí thấp, chúng

được những công nhân đang làm trên cầu sữa chữa ngay lập tức hay được các

nhân viên duy tu cầu sữa chữa chúng trong thời gian khoảng một vài ngày Tuy

nhiên, đối với những sự cố hư hỏng quan trọng phải được các kỹ sư của Khu

kiểm tra trong chương trình làm việc hằng quý giữa Khu và các đơn vị con trước

khi triển khai sữa chữa

Các loại công tác kiểm tra cầu ở Việt Nam chưa được quy định cụ thể về

chu kỳ kiểm tra, nội dung kiểm tra cũng như các quy định về báo cáo kết quả

kiểm tra Công tác kiểm tra thông thường phần nào bị hạn chế do việc thiếu hay

không sử dụng các thiết bị cơ bản Các thiết bị này có thể được phân thành các

loại như thiết bị bảo hộ, các thiết bị dùng để tiếp cận kết cấu, các dụng cụ hỗ trợ

thí nghiệm Hiện tại không có bất kỳ một phương pháp hệ thống nào về việc lập

kế hoạch và quản lý công tác kiểm tra đặc biệt,bản chất của công tác kiểm tra

đặc biệt chỉ tập trung vào 2 khía cạnh là kiểm tra cường độ vật liệu và thử tải,

theo dõi độ võng và biến dạng

Hệ thống cầu rất đa dạng, đa chủng loại kết cấu và bao gồm nhiều loại

cầu phức tạp, hiện đại xuất hiện trong thời gian gần đây đã gây một số khó khăn

trong việc liên kết các thông tin trong cùng một mẫu báo cáo thích hợp Hơn nữa

các thông tin thu thập được là không chính xác 100% do hồ sơ cầu cũ bị thất lạc

Các hồ sơ trên tất cả các cầu đều được lưu giữ ở cả các Công ty con và ở

Khu quản lý đường bộ Trong một vài trường hợp, các thông tin này chỉ bao gồm

các bản vẽ phác về sự bố trí cầu và vài tấm hình cùng với sổ nhật ký ghi lại

những vấn đề phát hiện trong kiểm tra thường xuyên hằng ngày, hằng quý Các

hồ sơ cơ sở được các công ty con lưu giữ là giống nhau nhưng các phương pháp

lưu trữ hồ sơ là hơi khác nhau Một vài công ty đã cố gắng lưu trữ, cập nhật các

dữ liệu duy tu và kiểm tra trong máy tính nhưng chỉ dừng lại ở mức thử nghiệm

dẫn đến sự quản lý cũng như đề xuất sữa chữa hay xây mới là không đầy đủ

Việc lưu giữ hồ sơ chỉ thực hiện trên từng công trình một Các hồ sơ này được

cập nhật chỉ khi có một vấn đề gì đó được phát hiện ra trong quá trình kiểm tra

Hằng quý, các công ty con gửi các hồ sơ này đến Khu quản lý đường bộ trực tiếp

của họ để các kỹ sư của Khu kiểm tra trước khi họ xuống kiểm tra hệ thống cầu

do công ty con đang quản lý

Tuy nhiên, đối với các cầu được xây dựng gần đây hơn thì đang được ghi

chép nhiều hơn Ngoài ra, các đơn vị thiết kế các cầu mới và cả các công trình

cầu sữa chữa cũ như Viện nghiên cứu khoa học và công nghệ và Công ty thiết

kế giao thông vận tải cũng lưu giữ các bản sao của bản vẽ và bảng tính Hơn

nữa, hệ thống quản lý cầu-phần mềm Bridgeman của Liên Hiệp Vương Quốc

Anh đã được áp dụng thí điểm đầu tiên ở Khu quản lý đường bộ số 2 từ năm

2000 và được áp dụng thử nghiệm cho toàn Cục quản lý đường bộ từ năm 2002

Hình 1.6 : Màn hình giao diện phần mềm qủan lý cầu Bridgeman của Liên Hiệp

Vương Quốc Anh

Công tác lên kế hoạch duy tu thiếu cơ sở và không chặt chẽ, còn nhiều

tồn tại bất hợp lý Các công trình duy tu sữa chữa đa số làm thủ công, bừa bãi và

không hiệu quả Trong một vài trường hợp việc sữa chữa dường như là không

làm kéo dài tuổi thọ của công trình Việc chưa có các tiêu chuẩn về thiết kế sữa

chữa, thi công, nghiệm thu công tác duy tu cầu đã dẫn đến nhiều khối lượng duy

tu cầu không đạt chất lượng Mặc dù nguồn vốn phân bổ hằng năm không đủ so

với nhu cầu sữa chữa (chẳng hạn như theo thống kê của Cục quản lý đường bộ

Việt Nam vào năm 1999 thì riêng tuyến Quốc lộ đã có trên 900 cầu yếu – chiếm

trên 30% tổng số cầu trên Quốc lộ) nhưng công tác duy tu sữa chữa của chúng ta

chưa hợp lý, đa số là công tác thay thế kết cấu hay sơn phết mà ít chú trọng đến

công tác sữa chữa kết cấu dẫn đến việc lãng phí nguồn vốn hay đầu tư không

đúng mức (Ví dụ như cầu Sài Gòn ở Thành Phố Hồ Chí Minh Do công tác quản

lý, duy tu không hợp lý mà chỉ trong vòng 10 năm trở lại đây đã phải 3 lần sữa

chữa mặt cầu gây tốn kém nhiều chi phí )

Các tiêu chuẩn thiết kế được sử dụng để thiết kế cho cầu ở Việt Nam hầu

như giống hệt tiêu chuẩn thiết kế của liên xô cũ 1969-1972 Hầu hết các cầu ở

Việt Nam đều được xây dựng theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau như tiêu chuẩn

của Pháp, Mỹ…Ngoài ra, các cầu lớn hơn gần đây được thiết kế với sự hỗ trợ của

nước ngoài và sử dụng hoặc một phần nếu không thì toàn bộ các tiêu chuẩn khác

như các tiêu chuẩn hiện hành của Pháp, Trung Quốc, Nga Mặc dù tất cả các cầu

mới trên các tuyến chính yếu như Quốc Lộ1 được thiết kế theo tiêu chuẩn tải

trọng nặng nhất H30 và XB80 nhưng cũng vẫn có nhiều cầu hoặc được thiết kế

trước khi tiêu chuẩn tải trọng này được thông qua hoặc là được xem như những

công trình tạm thời và vì vậy được thiết kế cho tải trọng thấp hơn nhiều Hiện

nay tiêu chuẩn thiết kế của nước ta đang được cập nhật và ban hành tiêu chuẩn

thiết kế cầu 272-05 dựa trên tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO của Mỹ, tiêu

chuẩn này cũng đang được điều chỉnh dần để phù hợp với điều kiện Việt Nam

nhưng vẫn chưa có tiêu chuẩn kiểm định cầu mới theo tiêu chuẩn 272-05

Không may mắn thay, đối với các thiết kế của các công trình được xây

dựng trước năm 1975 thì không nắm bắt được nhiều thông tin Một số cầu được

xây dựng ngay sau năm 1975 lại không có một thông tin nào Các hồ sơ dữ liệu

của các cầu cũ đã bị thất lạc, vì vậy việc đánh giá khả năng mang tải của cầu là

rất khó khăn, đặc biệt là kết cấu hạ tầng ( bị ẩn khuất ) Hiện tại Việt Nam chưa

có một tiêu chuẩn riêng biệt nào về đánh giá cầu mà sử dụng tiêu chuẩn thiết kế

để đánh giá cầu Hầu hết việc đánh giá cầu của Việt Nam đều căn cứ trên công

tác thử nghiệm cầu hơn là bằng tính toán

Thử tải cầu đã được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam và đã trở thành một

công cụ chính cho cả việc đánh giá tải trọng các công trình đang tồn tại và làm

bằng chứng cho việc thử nghiệm cầu mới Hầu hết việc thử nghiệm cầu đều

được thực hiện bởi phòng kiểm soát chất lượng và giám sát công trình giao thông

ở Viện nghiên cứu khoa học công nghệ hay được thực hiện bởi các Trường Đại

học hay các công ty có tư cách pháp nhân khác

Để thiết kế các công trình cầu mới cũng như xác định khả năng mang tải

của các cầu đang khai thác, hầu hết các đơn vị thiết kế đều sử dụng phương pháp

tính toán bằng tay Tuy nhiên có một số cơ quan như Viện khoa học công nghệ

giao thông vận tải, Viện thiết kế xây dựng giao thông (TEDI) đã phát triển một

vài chương trình phân tích chuyên ngành cho riêng họ, ngoài ra họ cũng đang

dùng những phần mềm dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn như

MICROFEAP, STADD III, SAP và gần đây là RM và MIDAS

Ngân sách sẵn có cho các công ty con thực hiện công tác duy tu và sữa

chữa là rất thấp và ngân sách cho Khu quản lý đường bộ cũng rất thấp Cục quản

lý đường bộ là cơ quan quyết định cuối cùng các công tác sữa chữa đáng kể hay

đôi khi ngay cả Bộ Giao Thông Vận Tải là cơ quan quyết định cuối cùng và là

cơ quan cao nhất thực hiện sự phân bổ nguồn vốn cho công tác duy tu sữa chữa

Do bởi sự thiếu hụt nguồn vốn này mà nhiều công trình đang rơi vào tình trạng

có nhu cầu sữa chữa dài hạn rất lớn Đối với các công trình khó xử lý thường

được các nhân viên của Khu quản lý đường bộ kiểm tra đặc biệt thường xuyên

để theo dõi mức độ hư hỏng của cầu Trong các trường hợp phức tạp thì Viện

nghiên cứu khoa học và công nghệ sẽ đảm đương nhiệm vụ này

Việc phân bổ nguồn vốn cho việc thử nghiệm đánh giá chi tiết và sữa

chữa cầu là chưa hợp lý Thực tế đã có nhiều trường hợp cầu chưa cần sữa chữa

tăng cường lại được đầu tư sữa chữa trước, cầu cần sữa chữa thì chưa được đầu tư

để xuống cấp trầm trọng hơn Trải qua một thời gian khai thác lâu dài, những

biện pháp duy tu bảo dưỡng thường xuyên tuy có nhưng chưa được quan tâm

đúng mức do nguồn vốn eo hẹp

1.3/KẾT LUẬN :

Tóm lại, hệ thống quản lý cầu đã được phát triển ở nhiều nước trên Thế

Giới vì một số nguyên do đã được trình bày ở trên Tuy nhiên, mức độ áp dụng

và khả năng hỗ trợ thực hiện công tác quản lý cầu của nó ở các nước là khác

nhau

Riêng hệ thống quản lý cầu của Việt Nam đã cho thấy còn rất non kém

và lạc hậu so với các nước trong khu vực và trên Thế Giới, công tác quản lý cầu

được thực hiện hết sức thủ công và thiếu cơ sở khoa học

Từ sự nhận thức được tầm quan trọng của hệ thống giao thông nói chung

và hệ thống cầu nói riêng cũng như vai trò của việc quản lý, khai thác tốt hệ

thống cầu đối với sự phát triển kinh tế đã nêu bật nhu cầu về việc nghiên cứu và

áp dụng phần mềm quản lý cầu có quy mô tương xứng ở Việt Nam

Nhưng trước tiên, cần phải trang bị một số kiến thức cơ bản cần thiết về

một số vấn đề thường gặp trong công tác quản lý cầu

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC MODULE TRONG PHẦN MỀM

QUẢN LÝ CẦU

Mục đích : phần mềm quản lý cầu được xây dựng dựa trên một số phương pháp

nhất định Để có được những kiến thức nền tảng ban đầu giúp hiểu thấu đáo

các phần mềm quản lý cầu, trong chương này sẽ trình bày cơ sở các vấn đề về

mô hình hóa và các phương pháp được sử dụng trong các module của phần

mềm quản lý cầu Đồng thời trong phần này cũng trình bày vắn tắt các căn cứ

để thiết lập và cấu trúc thông thường của một hệ thống quản lý cầu

2.1/KHÁI NIỆM VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CẦU : [12], [13]

Công tác quản lý cầu bao gồm các quy trình cần thiết và tất cả các chức

năng liên quan đến tuổi thọ của cầu từ thiết kế, thi công, khai thác đến các giai

đoạn duy tu, theo dõi, giám sát và cuối cùng là thay thế các bộ phận, cấu kiện

hay thay cầu cũ bằng cầu mới

Các công việc chính trong quản lý cầu bao gồm thu thập dữ liệu kiểm kê

cầu, kiểm tra, đánh giá các công trình bị hư hỏng, thiết lập trình tự ưu tiên về

phân bổ nguồn vốn cho công tác sữa chữa và duy tu, lên kế hoạch duy tu sữa

chữa, gia cố hay thay thế v.v… ngoài ra còn bao gồm các công việc như xác định

cơ chế suy thoái và mức độ suy thoái, quản lý giao thông nặng… với mục đích để

đảm bảo sự an toàn, chức năng của cầu cũng như giảm thiểu sự tắt nghẽn giao

thông, đảm bảo tính hiệu quả và chất lượng khai thác của cầu

2.2/CÁC CHỨC NĂNG CỦA CÔNG TÁC QUẢN LÝ CẦU :

2.2.1/Công tác kiểm tra cầu :

2.2.1.1/Công tác kiểm tra, thu thập dữ liệu kiểm kê cầu : [18]

Công tác này để đăng ký các cầu, ghi lại vị trí của cầu và các dữ liệu

quản lý khác như dữ liệu hình học, vật liệu của công trình và dữ liệu tình trạng

chung

Các công tác kiểm kê cầu điển hình chứa vài trăm trường dữ liệu trong đó

bao gồm các mặt như :

• Các dữ liệu nhận dạng cầu - ví dụ như tên, số thứ tự…

• Vị trí cầu - ví dụ như bản đồ vị trí, tên đường, số thứ tự cuả tuyến, trụ

(mố)nằm trên mặt đất tự nhiên/trên sông…

• Các thành phần và các bộ phận của cầu

• Các dữ liệu về kích thước của cầu

• Các loại vật liệu làm cầu

• Các dạng thi công

• Năm xây dựng và tuổi thọ yêu cầu

• Dữ liệu giao thông

• Lịch sử đánh giá tải trọng

• Lịch sử công tác kiểm tra cầu

• Lịch sử thử nghiệm cầu

• Lịch sử công tác duy tu cầu

• Cơ quan chủ quản cầu, đơn vị quản lý trực tiếp, vùng, các công việc bảo

dưỡng

Bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu thông thường có thể đưa ra các câu chất

vấn cùng với các báo cáo có liên quan đến dữ liệu này Có thể đưa ra nhiều loại

câu hỏi hầu như không bị giới hạn bằng cách dùng các tiêu chuẩn và những nhân

viên khai thác hợp lý các trường dữ liệu được chọn

2.2.1.2/Kiểm tra hư hỏng của cầu : [11]

2.2.1.2.1/ Mục đích : thu thập các dữ kiệu về tình trạng cầu dùng để :

• Đánh giá tình trạng cầu

• Xác định cầu nào cần được sữa chữa

• Đưa ra quyết định theo dõi một cầu trong một thời điểm cụ thể nào đó

(thường xuyên hay định kỳ), ghi lại các thông tin hay tình trạng hay ngoại

hình cầu Mục đích là để dò tìm và theo dõi các hư hỏng ban đầu, diễn

tiến hư hỏng nếu có hư hỏng xảy ra

2.2.1.2.2/Các mức độ kiểm tra cầu :

- Kiểm tra bề mặt : được thực hiện thường xuyên bởi các nhân viên của cơ

quan quản lý đã quen thuộc với các phương pháp làm việc an toàn trên đường bộ

nhưng không có kiến thức chuyên môn về bệnh học công trình

+ Mục đích : quan sát các khuyết tật lớn trên cầu và bên dưới cầu và ghi

lại các hư hỏng đã quan sát thấy bao gồm ngày kiểm tra, mô tả chi tiết các hư

hỏng

+Tần suất kiểm tra : hằng ngày

- Kiểm tra chung : đây là dạng khảo sát bằng mắt tất cả các bộ phận của

công trình có thể tiếp cận được mà không dùng thiết bị tiếp cận nào đặc biệt hay

khi người kiểm tra đứng từ mặt đất Thông thường, kiểm tra này do các nhân

viên kỹ thuật đã qua các khóa đào tạo về kiểm tra cầu Các đội kiểm tra có trình

độ chuyên môn cao hơn sẽ thực hiện công tác kiểm tra các cầu phức tạp hơn

Trong báo cáo kiểm tra nên có các đề xuất cho các công tác kiểm tra chi tiết

hơn.

+Mục đích : dò tìm các hư hỏng có thể nhìn thấy được và đánh giá tình

trạng công trình

+Tần suất kiểm tra : công tác kiểm tra này được yêu cầu thực hiện trong

khoảng thời gian từ 1 đến 3 năm

- Kiểm tra chính (chi tiết) : đây là dạng khảo sát chi tiết trong khoảng cách

gần sát tất cả các bộ phận của công trình và trực tiếp đo đạc các bộ phận

của kết cấu Cần có các thiết bị, phương tiện phù hợp khi tiến hành loại

hình kiểm tra này Công tác này thường do các kỹ sư có trình độ chuyên

môn thực hiện Trong một vài năm gần đây thì các công tác thử nghiệm

có giới hạn cũng được thực hiện trong công tác kiểm tra này

+Tần suất kiểm tra : tối thiểu là từ 5 đến 10 năm (tuỳ thuộc vào tình trạng

và khả năng mang tải của công trình)

Ngoài ra còn có các loại kiểm tra chính khác như kiểm tra phê duyệt,

kiểm tra bảo hành Ở một số nước, loại kiểm tra phê duyệt này được thực hiện

trước khi cho thông xe cầu, còn công tác kiểm tra bảo hành được thực hiện trước

khi kết thúc thời gian bảo hành Công tác kiểm tra chi tiết cũng thực hiện sau khi

hoàn tất các hạng mục chính trên một cầu

+ Mục đích : để đánh giá (bằng mắt) chi tiết tình trạng của các bộ phận

riêng lẻ, từng cấu kiện của cầu và ghi lại loại khuyết tật hiện hành Tình trạng

của các cầu và các bộ phận của cầu thường được xếp loại bằng giá trị số giữa 0

(như tình trạng mới) và 5(không thể bảo dưỡng được)

- Kiểm tra kỹ lưỡng : được thực hiện đối với các cầu đang sữa chữa,

thường được thực hiện trên các cầu phức tạp và có thể kiểm tra cho toàn bộ công

trình hoặc chỉ kiểm tra đối với các cấu kiện hay những bộ phận mà có thể bị các

ảnh hưởng của công tác sữa chữa

Công tác kiểm tra này bao gồm các đo đạc quy mô cả ở hiện trường và ở

phòng thí nghiệm để xác định nguyên nhân và phạm vi hư hỏng hay suy thoái và

cung cấp những dữ liệu đảm bảo cho việc sữa chữa được hiệu quả

- Kiểm tra đặc biệt : đây là dạng khảo sát gần sát các khu vực có các

khuyết tật cụ thể mà gây ra mối quan tâm

Công tác này có thể được yêu cầu khi có những vấn đề bất thường được

phát hiện trong quá trình kiểm tra chi tiết hay kiểm tra chung cần phải được điều

tra thêm Ngoài ra, nó cũng có thể được yêu cầu trong các tình huống mà người

kiểm tra không có thiết bị cần thiết hay không đủ khả năng để hoàn tất việc

kiểm tra

Việc kiểm tra đặc biệt cũng cần tiến hành sau các trận lũ lụt, động đất,

sau những tai nạn va đập mạnh hay sau khi có một sự vượt tải đặc biệt Công tác

này bao gồm việc khảo sát chi tiết thiết yếu về các khuyết tật và các tính chất

vật liệu của các bộ phận cụ thể, các thử nghiệm bê tông nòng cốt

2.2.1.3/Kết luận :

Công tác kiểm tra cầu bao gồm việc thu thập dữ liệu thống kê cầu và dữ

liệu về trạng thái cầu Đây là công tác nền tảng để thực hiện các công tác khác

như đánh giá cầu, dự đoán mức độ hư hỏng của cầu, đề xuất giải pháp duy tu sữa

chữa và tính toán chi phí thực hiện…

Có năm mức độ kiểm tra hư hỏng là kiểm tra bề mặt, kiểm tra chung,

kiểm tra chính (chi tiết), kiểm tra kỹ lưỡng và kiểm tra đặc biệt Mỗi loại có nội

dung kiểm tra, tần suất kiểm tra, yêu cầu về phương pháp kiểm tra (thiết bị và

mức độ kiểm tra), mục đích kiểm tra, kế hoạch kiểm tra và báo cáo kiểm tra

khác nhau Dữ liệu kiểm tra cầu càng chính xác càng làm cho công tác quản lý

duy tu cầu đạt hiệu quả cao

2.2.2/Công tác đánh giá tình trạng cầu :

2.2.2.1/Một số định nghĩa về đánh giá cầu : [13]

Đánh giá cầu được định nghĩa một cách lỏng lẽo là sự ước lượng tình

trạng cầu, có thể được thực hiện dựa trên sự quan sát bằng mắt Trong trường

hợp này không yêu cầu phải tính toán phức tạp

Hay đánh giá cầu là kết quả của sự giám sát thường xuyên hay định kỳ

bằng các thử nghiệm tại hiện trường

Sau cùng đánh giá cầu có thể là sự xác định khả năng mang tải liên quan

đến tải trọng cụ thể:

• Khi tải trọng bị thay đổi so với tải trọng thiết kế ban đầu;

• Khi hình học của cầu bị thay đổi do một số làn được mở rộng;

• Khi kết cấu bị phá hoại;

• Khi sữa chữa hay thay thế các cấu kiện hay bộ phận cầu mà làm thay đổi

ngoại hình kết cấu;

• Khi xuất hiện tải trọng ngoại lệ;

2.2.2.2/Mục đích :

• Theo dõi quy mô và tính nghiêm trọng của bất kỳ khuyết tật hay sự suy

thoái nào xuất hiện và xác định thời gian tối thiểu để can thiệp kịp thời

Nghĩa là xác định thời gian hợp lý để thực hiện bất kỳ công việc sữa chữa

hay duy tu nào được yêu cầu để bảo tồn tình trạng kết cấu trong phạm vi

giới hạn có thể chấp nhận được

• Đánh giá hiệu quả của các kỹ thuật sữa chữa khác nhau, sự thích hợp của

các vật liệu khác nhau được dùng trong công việc sữa chữa cầu Kết quả

của công tác kiểm tra cũng có thể được dùng để xác minh các kỹ thuật đo

lường khác nhau ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm Ví dụ như đo

hàm lượng clo bằng cách sử dụng các kỹ thuật khác nhau để lấy các mẫu

bột (chẳng hạn như khoan liên tục, lấy các mẫu từ một số hố khoan,

khoan lấy lõi) và các phương pháp đo khác nhau (phép đo sáng, chuẩn độ

dung dịch)

• Đánh giá dữ liệu kiểm tra để phân loại tình trạng cầu và xác định cầu nào

bị suy thoái nhiều nhất, cần được sữa chữa, xếp thứ tự ưu tiên sơ bộ các

công tác sữa chữa cần thực hiện Đây là việc sử dụng quan trọng nhất các

thông tin về trạng thái của một số lượng lớn các cầu trong hệ thống

Đánh giá trạng thái

Kiểm tra kỹ lưỡng

Công tác duy

tu phòng ngừa

Các công việc cần

thực hiện khẩn cấp

Công tác theo dõi

Giới hạn tạm thời tải trọng khai thác

Gia cố chống đỡ tạm thời

Công tác sữa chữa, đại tu

Đánh giá khả năng mang tải

Kiểm tra cầu

Kiểm tra kỹ lưỡng

Ngưng khai thác tạm thời

Thay mới kết cấu

Nâng cấp, sữa chữa kết cấu

Chống đỡ

Giới hạn tải trọng khai thác

Ngưng khai thác

Thay mới kết cấu

Hình 2.1 : Sơ đồ thể hiện sự sử dụng dữ liệu để đánh giá trạng thái

2.2.2.3/Nội dung báo cáo của công tác đánh giá :

Phải bao gồm tất cả những dư õliệu để xác định được một điều là có phải

thực hiện công tác duy tu ngăn ngừa hay công việc sữa chữa nào hay không Báo

cáo bao gồm các nội dung sau :

• Vị trí cầu

• Tình trạng của tất cả các bộ phận cầu

• Loại hư hỏng được quan sát

• Tính nghiêm trọng của hư hỏng

• Quy mô hư hỏng (chiều dài, diện tích, thể tích hư hỏng chẳng hạn như

khối lượng đất nền bị cuốn trôi hay khối lượng bê tông nền móng… bị hư

hỏng hay bị ăn mòn; số lượng hư hỏng chẳng hạn như số lượng gối, khe co

giãn, trụ đèn… bị hư hỏng)

• Tính cấp thiết của công tác sữa chữa (khẩn cấp, rất khẩn cấp)

• Vị trí hư hỏng (vì không thể mô tả chính xác vị trí hư hỏng nên trình bày

dấu hiệu gần đúng, ví dụ như các hư hỏng được quan sát từ mặt đất trong

quá trình kiểm tra chung các cầu dài và cao hay những nơi mà có thể xác

định được các khu vực bị hư hỏng lớn nhất)

• Nhu cầu về việc thực hiện các công tác kiểm tra chi tiết hơn nữa, các

công tác kiểm tra dưới nước…

• Nhu cầu về giới hạn tải trọng, chống đỡ hay cấm lưu thông tạm thời

• Các hình ảnh của các vị trí hư hỏng nghiêm trọng nhất trên cầu

• Có đang thực hiện công tác duy tu được đề xuất sau kiểm tra lần trước hay

không?

• Đã thực hiện xong công tác duy tu được đề xuất trong kiểm tra lần trước

hay chưa?

2.2.2.4/Các phương pháp đánh giá trạng thái của kết cấu :

Sự đánh giá trạng thái nên được thực hiện dựa trên phương pháp cho điểm

đơn giản đối với các bộ phận cầu hay cho điểm đối với cầu

Để sử dụng trạng thái của kết cấu vào việc theo dõi sự lão hóa của một

cầu trong toàn bộ thời gian khai thác của nó cần phải đưa ra các định nghĩa chính

xác và nghiêm ngặt hơn, đặc biệt là phải xác định số lượng trạng thái Có hai

phương pháp để xác định số lượng trạng thái :

• Phương pháp 1 : Quan sát bằng mắt và thực hiện những thí nghiệm đơn

giản để đánh giá trạng thái của một vùng có quy mô tuỳ ý, ví dụ từ 1

(trạng thái tốt) đến 5 (trạng thái rất kém)

• Phương pháp 2 : Đo lường các thông số vật lý/hóa học như cường độ bê

tông, độ lớn của phần tiết diện thép, suất điện trở của bê tông và hàm

lượng của clo bằng cách sử dụng các thí nghiệm phức tạp hơn

Các phần tiếp theo dưới đây sẽ trình bày cách sử dụng phương pháp 2 để

đánh giá trạng thái của phần tử và trạng thái của cầu

2.2.2.5/ Đánh giá trạng thái của bộ phận cầu bằng các thí nghiệm đo lường

vật lý/ hóa học :

Có nhiều nguyên nhân gây ra sự hư hỏng của vật liệu xây dựng cầu và

các cấu kiện của cầu Mỗi nguyên nhân yêu cầu những thí nghiệm khác nhau để

tìm ra quy mô hư hỏng, xác định mức độ phát triển của hư hỏng và đánh giá hậu

quả của nó Để theo dõi trạng thái trong toàn bộ thời gian khai thác của cầu cần

phải thực hiện các thí nghiệm cần thiết

Nếu các công tác đo lường này được lặp đi lặp lại theo định kỳ trong suốt

thời gian khai thác của một cầu bị ăn mòn bê tông cốt thép thì có thể theo dõi

triệt để trạng thái của nó mặc dù việc thể hiện trạng thái bằng hình thức định

lượng có những khó khăn Để thu thập thông tin về cầu đạt yêu cầu cần phải

thực hiện công tác đo lường ở một số vị trí Sự khác biệt lớn về kết quả của một

số kỹ thuật đo lường hàm ý rằng vẫn đang tồn tại những hoài nghi về việc các

mẫu vật liệu ở các vị trí đo lường thể hiện trạng thái của một bộ phận cầu hay

của một cầu tốt đến mức nào Sự khác biệt về giá trị thực của các công tác đo

lường ở các vị trí khác nhau trên cầu đã gây thêm sự hoang mang về việc xác

định trạng thái của kết cấu Việc các số liệu đo được ở các vị trí khác nhau là

không giống nhau (tức là có trạng thái khác nhau) đã đưa đến những tranh cãi về

việc làm thế nào để xác định trạng thái của kết cấu Có những cách để thể hiện

trạng thái như sau :

• Tính trung bình hay lấy giá trị trung bình trong các giá trị đo được hay lấy

một giá trị đo nào đó trong số các số liệu đo được ở các vị trí khác nhau

trên bộ phận cầu

• Chọn trường hợp xấu nhất để thể hiện trạng thái của bộ phận cầu

Trường hợp thứ nhất thích hợp khi yêu cầu sự đánh giá tổng quan về trạng thái

của bộ phận cầu hay khi các số liệu đo được ở các vị trí khác nhau có sự khác

biệt không nhiều Tuy nhiên, thông thường thì việc phát hiện sớm và đánh giá

các sự cố hư hỏng thường được yêu cầu hơn, trong trường hợp này thì phương

pháp chọn giá trị kém nhất để thể hiện trạng thái sẽ phù hợp hơn Một điều cần

phải chú ý rằng giá trị trung bình về trạng thái hiển nhiên là rất phù hợp với mục

đích quản lý cầu ở cấp độ hệ thống Tuy nhiên, nó không còn đúng để thể hiện

trạng thái ở cấp độ dự án nữa Bởi vì có một vài số đo trên một phần của bộ

phận cầu cho thấy sự xuất hiện của các khuyết tật trong khi giá trị trung bình của

số liệu đo không cho thấy bất kỳ một khuyết tật nào đang hiện diện trên cầu,

điều này xảy ra khi có sự khác biệt lớn giữa các số liệu đo ở các vị trí khác nhau