Hệ thống quản lý nghiên cứu và ứng dụng hệ thống quản lý cầu của đức vào điều kiện việt nam

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 thá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - -

NGUYỄN NGỌC ĐỨC NGUYỄN NGỌC ĐỨC

HỆ THỐNG QUẢN LÝ

DỤNG HỆ THỐNG

LUẬN VĂN THẠC LUẬN VĂN THẠC SĨ SĨ SĨ

CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU, HẦM.

CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU, HẦM

TP Hồ Chí Minh , 12/200TP Hồ Chí Minh , 12/200TP Hồ Chí Minh , 12/2008888

Khóa (năm trúng tuyển) : 200620062006

2222 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : NHIỆM VỤ LUẬN VĂN :

• Nghiên cứu hệ thống quản lí cầu của Việt Nam và một số nước trên Nghiên cứu hệ thống quản lí cầu của Việt Nam và một số nước trên thế giới; phần mềm quản lí cầu SIB

thế giới; phần mềm quản lí cầu SIB Bauwerke của Đức.Bauwerke của Đức.Bauwerke của Đức

• Nghiên cứuNghiên cứuNghiên cứu và phát triển phần mềm quản lí cầu BTCT nhịp đơn giản và phát triển phần mềm quản lí cầu BTCT nhịp đơn giản phục vụ cho công tác quản lí cầu ở Việt Nam

phục vụ cho công tác quản lí cầu ở Việt Nam

3333 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

4444 NGÀY HÒAN THÀNH NHIỆM VỤ :NGÀY HÒAN THÀNH NHIỆM VỤ :NGÀY HÒAN THÀNH NHIỆM VỤ :

5555 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ THỊ BÍCH THỦYHỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ THỊ BÍCH THỦYHỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ THỊ BÍCH THỦY

Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪNCÁN BỘ HƯỚNG DẪNCÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝQUẢN LÝQUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH CHUYÊN NGÀNH CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG PHÒNG

TRƯỞNG PHÒNG ĐT ĐT ĐT –––– SĐH SĐH SĐH TRƯỞNG KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

Trước hết, tôi xin bày tỏ lời biết ơn chân thành đến cô Giáo viên hướng dẫn, TS.Lê Thị Bích Thủy, người đã giúp tôi lựa chọn ý tưởng và thực hiện đề tài này Với những lời khuyên hữu ích và chỉ dạy tận tình của cô đã giúp tôi vượt qua những trở ngại trong quá trình thực hiện Luận văn này

Tôi cũng xin cảm ơn quý thầy cô chấm phản biện và quý thầy cô trong Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn, những người đã có những nhận xét, góp ý rất chân thành

Tôi cũng xin cảm ơn toàn thể quý thầy cô giảng dạy của Bộ môn Cầu đường và các Bộ môn khác đã truyền thụ cho tôi những kiến thức bổ ích trong lĩnh vực cầu đường và cả những lĩnh vực khác trong hơn 2 năm qua

Nhân dịp này, tôi cũng xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Thư viện đã hỗ trợ cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu Luận văn này

Xin gửi lời cảm ơn đến các anh em, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi rất nhiều trong thời gian qua

Và cuối cùng, xin dành tặng những tình cảm biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân của tôi Chính họ là những nguồn lực, nguồn động viên rất lớn cho tôi, giúp tôi vượt qua những trở ngại, khó khăn để hoàn thành Luận văn và khóa học Cao học này

Xin kính chúc tất cả mọi người có thật nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành công cả trong công việc và cuộc sống!

Tp.HCM, tháng 12 năm 2008

Học viên

Nguyễn Ngọc Đức

Tranportation network plays an important role in social and economic

development, and bridges are the important part of infrastructure system as well The suitable bridge management is necessary in order to ensure that all bridges are maintained in safe conditions and the resources are used

effectively This thesis do the research on bridge management system of

Germany and other countries over the world and evaluate the bridge

management system of Viet Nam

In SIB-Bauwerke software, database takes the core part The detailed and completed database has created strong base to develop advanced modules such

as bridge condition data and assessment modules, statement and feasible work modules,

This thesis promotes one suitable bridge management software in Vietnam in order to enhance the role of management and development of transportation system in general and bridge system in Vietnam This bridge management software is developed from necessary bridge management requirements, and opened so that users could access and update the latest information fast and easily

Hệ thống giao thông đóng vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển kinh tế và xã hội, trong đó cầu là một bộ phận quan trọng trong hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông Việc quản lý các cầu một cách thích hợp rất quan trọng để đảm bảo tất cả các cầu được duy trì trong tình trạng an toàn cùng với việc sử dụng các tài nguyên hiệu quả nhất Luận văn thực hiện việc nghiên cứu hệ thống quản lý cầu của Đức và một số nước khác trên thế giới và đánh giá hệ thống quản lý cầu của Việt Nam

Trong phần mềm SIB-Bauwerke, cơ sở dữ liệu đóng vai trò trung tâm Với một

cơ sở dữ liệu kiểm tra rất chi tiết đã tạo một nền tảng mạnh mẽ để phát triển các mô hình tiên tiến như các mô hình về dự đoán - đánh giá cầu, mô hình về biểu hiện trạng thái và các công việc khả thi,

Trong Luận văn có đề xuất một phần mềm quản lý cầu để sử dụng phù hợp ở Việt Nam nhằm nâng cao vai trò của việc quản lý, khai thác hệ thống giao thông nói chung vàhệ thống cầu nói riêng ở Việt Nam Phần mềm quản lý cầu được phát triển dựa trên những tiêu chí quản lý cầu cần thiết, và được viết trên nền tảng nguồn mở để có thể truy cập và cập nhật những thông tin mới nhất dễ dàng và nhanh chóng

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 :

TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU

1.1 PHẦN MỞ ĐẦU : 4

1.1.1 Đặt vấn đề : 4

1.1.2 Sự cần thiết áp dụng phần mềm quản lý cầu : 9

1.2 TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU : 11

1.2.1 Khái niệm chung hệ thống quản lý cầu : 11

1.2.2 Tổng quan về sự phát triển hệ thống quản lý cầu trên thế giới: 11

1.2.3 Sự phát triển hệ thống quản lý cầu ở Việt Nam : 18

1.3 KẾT LUẬN : 22

CHƯƠNG 2 : HIỆN TRẠNG CẦU CỦA VIỆT NAM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA VIỆT NAM 2.1 HIỆN TRẠNG CẦU CỦA VIỆT NAM: 24

2.2 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ: 27

2.2.1 Các tiêu chuẩn: từ năm 1960 – 1990: 27

2.2.2 Vật liệu và hệ thống kết cấu: 28

2.2.3 Nền móng và trụ cầu: 29

2.2.4 Các vấn đề kỹ thuật khác: 29

2.3 ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU Ở VIỆT NAM: 29

2.3.1 Hệ Thống tổ chức, vai trò của mỗi tổ chức về mặt pháp lý: 29

2.3.2 Hệ thống kỹ thuật cho công tác quản lý và duy tu cầu [2]: 33

2.3.3 Đăng ký và lưu trữ hồ sơ cầu [5]: 34

2.3.4 Công tác kiểm tra cầu [4]: 35

2.3.5 Công tác đánh giá cầu: 40

2.3.6 Hiện trạng về chiến lược duy tu, sửa chữa cầu [4]: 41

2.3.7 Phân bổ nguồn vốn: 43

2.4 SỰ CẦN THIẾT CỦA ÁP DỤNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ CẦU : 43

CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA ĐỨC VÀ CÁC NƯỚC KHÁC 3.1 HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA ĐỨC [7]: 45

3.1.1 Sự cần thiết áp dụng phần mềm quản lý cầu : 45

3.1.2 Tổng quan về hệ thống quản lý cầu của Đức : 48

3.1.3 Phần mềm quản lí cầu SIB-Bauwerke : 50

3.2 HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA ĐAN MẠCH - DANBRO [6]: 56

3.2.1 Sự cần thiết áp dụng phần mềm quản lý cầu : 56

3.2.2 Hệ thống quản lý cầu Danbro : 57

3.2.3 Các Module trong Danbro : 60

3.3 HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA MỸ - 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 : 66

3.3.3 Tổng quan về hệ thống quản lý cầu của Mỹ [11]: 66

3.3.4 Hệ thống quản lý cầu Pontis : 69

3.4 NHẬN XÉT : 77

3.5 KẾT LUẬN : 78

CHƯƠNG 4 : MỘT SỐ NỘI DUNG PHÙ HỢP CHO HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA VIỆT NAM VÀ ĐỀ XUẤT MỘT CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ CẦU 4.1 KHÁI NIỆM VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CẦU : 80

4.2 CÁC CHỨC NĂNG CỦA CÔNG TÁC QUẢN LÝ CẦU : 80

4.2.1 Công tác kiểm tra cầu : 80

4.2.2 Công tác đánh giá tình trạng cầu : 83

4.2.3 Công tác dự đoán mức độ hư hỏng : 90

4.2.4 Phương pháp ra quyết định sửa chữa hay thay thế : 95

4.2.5 Thiết lập các ưu tiên về phân bổ nguồn vốn và tối ưu hóa công tác duy tu : 99

4.3 CĂN CỨ ĐỂ THIẾT LẬP HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU : 99

4.4 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU : 100

4.5 KẾT LUẬN : 101

4.6 MỘT SỐ NỘI DUNG CẦN THIẾT CHO HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU CỦA VIỆT NAM : 103

4.6.1 Công tác đăng ký và lưu giữ hồ sơ cầu (cơ sở dữ liệu) : 103

4.6.2 Công tác kiểm tra cầu : 104

4.6.3 Công tác đánh giá cầu : 112

4.6.4 Công tác duy tu cầu 114

4.7 ĐỀ XUẤT PHẦN MỀM QUẢN LÝ CẦU ĐỂ SỬ DỤNG PHÙ HỢP Ở VIỆT NAM : 115

4.7.1 Dữ liệu thống kê cầu : 116

4.7.2 Lập chương trình kiểm tra và lưu trữ các dữ liệu kiểm tra : 119

4.7.3 Lập kế hoạch thực hiện công tác duy tu và lưu trữ các công việc duy tu đã thực hiện : 122

4.7.4 Các tiện ích về thiết lập trình tự ưu tiên của các công việc sửa chữa : 122

4.7.5 Tiện ích về báo cáo: 123

4.7.6 Một số yêu cầu về quản lý hệ thống: 125

4.7.7 Yêu cầu về sử dụng hệ thống : 126

4.8 KẾT LUẬN 128

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN : 129

5.1.1 Hệ thống quản lý cầu của các nước trên Thế Giới : 129

5.1.2 Hệ thống quản lý cầu ở Việt Nam : 130

5.2 KIẾN NGHỊ : 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

1 Wagner, Roloff - bài giảng Asia - Structure - management System in

Germany – giới thiệu phần mềm “ SIB-Bauwerke ” (Dipl Ing Daniel Longen).

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

1.1 PHẦN MỞ ĐẦU :

1.1.1 Đặt vấn đề :

Không có điều gì tranh cãi về quan điểm rằng chất lượng cuộc sống và chất lượng kinh tế của một nền văn minh phụ thuộc hoàn toàn vào cơ sở hạ tầng của nền văn minh đó Tầm quan trọng của hệ thống vận tải nằm ở chỗ là nó phục vụ cho việc vận chuyển hàng hóa và phục vụ tốt nhất cho việc di chuyển của con người 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

Hình 1.1 – Hệ thống giao thông ở Đức

Hình 1.2 - Hình ảnh giao thông ở Chicago (Mỹ)

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 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, các phương tiện tham gia giao thông

Hình 1.3 - Tắc nghẽn giao thông ở Thượng Hải (Trung Quốc)

Hình 1.4 - Kẹt xe trong nhiều giờ liền ở Dhaka (Bangladesh)

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 hóa 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 Các công trình cầu đang có khuynh hướng “già đi” nhiều hơn, chúng đang bị bỏ quên và có nhu cầu được cải tạo lớn

Hình 1.5 – Các cầu trong các vùng khác nhau ( vùng nông thôn, khu đô thị, )

Sự ăn mòn của vật liệu Sự hư hỏng của gối đỡ.

Hình 1.6 – Một số trường hợp về sự lão hóa, hư hỏng 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 thỏa đáng là không thấp Ngoài ra, sự tắc nghẽn giao thông do việc thực hiện công tác sửa 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 hòa Nhưng nguồn vốn sẵn có được phân bổ cho việc duy tu và quản lý cầu là hạn chế với mục đích 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 sửa 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 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

Ơû 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 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 sửa 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 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 1.7 – 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 chịu 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 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 tất cả các vùng khác nhau của đất nước và thúc đẩy sự phát triển kinh tế của các vùng nghèo lớn

Lập kế hoạch duy tu cầu để giảm tối đa sự tắc 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 [3]

Để làm điều này ta phải xem xét các yếu tố như tình trạng kết cấu, khả năng chịu tải, mức độ suy thoái, ảnh hưởng giao thông, tuổi thọ sửa 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 nay:

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 hệ thống quản lý cầu :

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 sửa chữa và đại tu, module về xếp hạng cầu… Các module này chứa đựng các phương pháp, 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 tích nguồn vốn cho công tác sửa chữa và duy tu, lên kế hoạch duy tu v.v… đảm bảo sự an toàn, chức năng của cầu cũng như giảm thiểu sự tắc 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 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 nay… giúp cho 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 chịu tải của cầu và các bộ phận bị hư hại nhiều nhất

Quy mô và mức độ 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 chịu 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 tin 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 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:

Ơû 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 nứơc đều sử dụng hệ thống dựa trên nền Windows

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 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 sửa 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 và 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 Ơû 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 sửa 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 sửa 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 sửa 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 sửa 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 sửa 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 sửa 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 Ơû Pháp, quyết định này dựa trên kết quả định mức độ ưu tiên Ơû 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 trong, 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 tùy 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 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 sửa chữa :

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 nhiệm 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: Châu Âu có những nước như Đan Mạch, Đức, Liên Hiệp Vương Quốc Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Phần Lan, Thụy Điển, Thụy Sĩ, Croatia, Hungary, Na Uy, Bỉ, Slovenia…; Châu Mỹ có những nước như Mỹ, Canada, Colombia, Mexico…; Châu Á có Aûrập Saudi, Đài Loan, Thái Lan, Indonesia…

Hai phần mềm quản lý cầu mang tính thương mại nhất, được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới là POINTS của Mỹ và DANBRO của Đan Mạch {7}

Hình 1.8 – Màn hình giao diện phần mềm quản 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 khía cạnh có thể được xử lý và giải quyết một cách hiệu quả

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 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 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 sửa 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 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 người công nhân đang làm trên cầu sửa chữa ngay lập tức hay được các nhân viên duy tu cầu sửa chữa chúng trong thời gian khoảng một vài ngày Tuy nhiên, đối với những sự cố hư hỏng quan trọng thì 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 sửa 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 ra 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 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 thảo 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 sửa 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 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

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 sửa chữa đa số làm thủ công, bừa bãi và không hiệu quả Trong một vài trường hợp việc sửa chữa dường như không làm kéo dài tuổi thọ của công trình Việc chưa có các tiêu chuẩn về thiết kế sửa 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 sửa 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 9000 cầu yếu – chiếm trên 30% tổng số cầu trên Quốc lộ) nhưng công tác duy tu sửa 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 sửa chữa kết cấu dẫn đến việc lãng phí nguốn 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 sửa 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 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 lộ 1 được thiết kế theo tiêu chuẩn tải trọng nặng nhất H30 va XB80 nhưng cũng vẫn có nhiều cầu hoặc được thiết kế trước khi tiêu chuẩn tải trọng này được thông qua hoặc là 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

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 ngày sau năm

1975 lại không có một thông tin nào Các hồ sơ dữ liệu của các cầu cũ 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 nay, 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 nhất là RM và MIDAS

Ngân sách sẵn có cho các công ty con thực hiện công tác duy tu và sửa chữa 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 sửa chữa đáng kể hay đôi khi 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 sửa chữa Do bởi sự thiếu hụt nguồn vốn này mà nhiều công trình đang rơi vào tình trạng có nhu cầu sửa 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 thương 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 sửa chữa cầu là chưa hợp lý Thực tế đã có nhiều trường hợp cầu chưa cần sửa chữa tăng cường lại được đầu tư sửa chữa trước, cầu cần sửa 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

Để hệ thống cầu đường ngày một tốt hơn, góp phần thúc đẩy, phát triển kinh tế, việc nghiên cứu và áp dụng phần mềm quản lí cầu BTCT nhịp giản đơn có thể là công cụ hỗ trợ cho việc thực hiện công tác quản lí Nhiệm vụ quản lí cầu hiện nay là một yêu cầu bức thiết trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

CHƯƠNG 2 : HIỆN TRẠNG CẦU CỦA VIỆT NAM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG

QUẢN LÝ CẦU CỦA VIỆT NAM

2.1 HIỆN TRẠNG CẦU CỦA VIỆT NAM:

Việt Nam có hơn 8000 cầu chiếm xấp xỉ tổng cộng là 168km dài công trình trên hệ thống đường, trong đó có khoảng 2700 cầu trên các đường Quốc lộ Riêng đối với Quốc lộ 1 có trên 750 cầu với chiều dài tổng cộng hơn 35km

Nói chung tình trạng cầu ở Việt Nam như sau:

Mật độ cầu: từ 15m ->80m cầu/1km

Cầu có chiều dài trên 150m chiếm tỉ lệ thấp

Cầu có chiều dài trên 1000m: chỉ bắc qua sông Hồng, sông Mê Kông và gần biển,

Các cầu cũ đang tồn tại chiếm khoảng 30% có bề rộng từ 3m-6m, các cầu này chỉ thích hợp cho xe có tải trọng từ 8 tấn đến 13 tấn

Các cầu ở phía Nam đã được xây dựng trong suốt thời gian chiến tranh có kết cầu hạ tầng thép tạm thời vì vậy nó cần được thay thế

Các cầu thép:

Cầu Long Biên ( 1898 -1902 ): cây cầu thép đầu tiên bắt qua sông Hồng với chiều dài tổng cộng 2291m; chiều dài dàn thép là 1682m; chiều dài nhịp chính là 130m; cầu có một làn dành cho đường sắt và 2 làn cho đường ô tô

Cầu Thăng Long (1974-1984): chiều dài là 1668m; dàn thép dài 112m và kết cấu dầm bê tông cốt thép ứng suất trước, cầu dạng 2 tầng gồm 2 lần dành cho đường sắt và 4 làn dành cho đường ô tô,

Cầu Chương Dương ( 1985) dài: 1300m; dàn thép dài 80m-90m,

Cầu Đồ Quan ( 1996 ): cầu dầm thép; sơ đồ nhịp 42m+63m+42m, chiều cao nhịp 1.8m

Cầu Thuận Phước ( khởi công năm 2003 ): dạng kết cấu dây võng chiều dài 1856m, rộng 18m, chiều cao trụ tháp là 92m; toàn bộ nhịp treo dài 650m với kết cấu dầm hộp thép hợp kim

Hàng loạt các cầu trong hệ thống đường bộ của vùng châu thổ sông Mê Kông có dạng kết cấu dầm thép I định hình, bản một cầu bê tông

Hàng loạt các cầu đường sắt trên hệ thống đường sắt

Cầu bê tông thép và cầu bê tông ứng suất trước: nhịp từ 20m-40m, dầm đơn giản bằng bê tông cốt thép ứng suất trước

Cầu gồm các khối đúc trước dạng hẫng ( cầu đúc hẫng): Cầu Rào (

1980 ), Cầu An Dương ( 1981 ), cầu Nệm ( 1984 ) Tuy nhiên cầu Rào đã

bị sụp vào năm 1998)

Cầu đúc hẫng dầm hộp bê tông cốt thép ứng suất trước, nhịp từ 130m

65m-Cầu treo dây văng:

Cầu Mỹ Thuận (1999): Chiều dài 1535m, dầm bê tông cốt thép ứng suất trước, nhịp chính dài 350m, chiều cao cột tháp là 116.5m

Cầu Dakrong ( 1999 ): dài 190m, kết cấu dầm thép, nhịp chính dài 90m

Cầu Sông Hàn ( 2000 ): cầu có bộ phận quay và nhịp chính dài 60m

Cầu Cần Thơ: đang xây dựng, dài 2625m; rộng 23m, nhịp chính

550m

Cầu Bãi Cháy: dài 902.5m; rộng 23.5m; nhịp chính 435m, dầm bằng bê tông cốt thép ứng suất trước; cầu dây văng chỉ có 1 mặt phẳng dây và có nhịp chính dài nhất thế giới

Cầu Bính (Hải Phòng): Dài 1280 m; rộng 23m, nhịp chính dài 260m, dầm cầu bằng thép

Cầu Thị Nại : cây cầu vượt biển dài nhất VN với cầu chính dài 2477m và 5 cầu ngắn

Các loại Cầu khác:

Mặt cầu làm bằng gỗ trên các dây cáp kim loại nhịp từ 100m->200m, các cầu này đã được xây dựng nhanh chóng trong chiến tranh, độ ổn định kém,tốc độ từ 20km/h ->25km/h

Cầu treo bằng cáp mềm: dầm cứng, nhịp từ 80m->200m, các cầu này chỉ được xây dựng ở vùng nông thôn

Cầu bê tông cốt thép nhịp đơn giản từ 12m->21m

Cầu vòm đá, cầu vòm bê tông cốt thép

động của thời kỳ đổi mới

Cầu Bãi Cháy – cầu dây văng 1 mặt phẳng dây Cầu Bính (Hải Phòng)

Cầu Mỹ Thuận

Cầu sông Hàn (Đà Nẵng) Cầu Tràng Tiền (Huế)

Hình 2.1 – Một số cây cầu tiêu biểu của Việt Nam

2.2 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ:

2.2.1 Các tiêu chuẩn: từ năm 1960 – 1990:

Dựa trên tiêu chuẩn 79 Việt Nam ( được xây dựng theo tiêu chuẩn UDSSR của Liên Xô cũ )

Dựa trên địa chất, thủy văn, khí hậu Việt Nam, hiện trạng Việt Nam

Hầu hết các cầu ở Việt Nam đều được thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam

1979, đây là tiêu chuẩn thiết kế theo trạng thái giới hạn được biên soạn từ tiêu chuẩn của Liên Xô cũ UDSSR 1969-1972 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 1979 gồm 2 loại tải trọng xe được áp dụng cho tất cả các cầu tùy thuộc sự phân loại tuyến đường, đó là đoàn xe trọng thiết kế H8, H13, H18, H30 và một xe tải trọng nặng X60 hay X80

Loại H30 và XB80 được sử dụng để thiết kế các loại tuyến đường quốc tế, trong khi đó loại H10 và X60 hay H13 và X60 được sử dụng cho tuyến đường địa phương Các cầu trên tuyến Quốc lộ như đoạn từ Vinh đến Đông Hà được thiết kế theo loại tuyến đường quốc tế nên hầu hết cả các cầu trên đoạn này đều được thiết kế theo tải trọng H30 và XB 80 Tuy nhiên, việc nhiều trong số các cầu trên tuyến này được thiết kế theo các tiêu chuẩn thấp hơn và nhiều cầu yếu dần được sửa chữa hay thay thế khẩn cấp gây nên sự không đồng bộ về tải trọng tuyến

Từ năm 1990, hầu hết các cầu ở Việt Nam đều được xây dựng theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau đã được phê duyệt như tiêu chuẩn của Liên Hiệp Vương Quốc Anh, Mỹ, Nhật, Pháp, Uùc, Đức và tiêu chuẩn ISO {15}

Ngoài ra, các cầu lớn hơn gần đây được thiết kế với sự hỗ trợ của nước ngoài và sử dụng một phần hay toàn bộ các tiêu chuẩn khác như các tiêu chuẩn hiện hành của Pháp, Trung Quốc, Nga Ví dụ như cầu Cau Roon được thiết kế theo tiêu chuẩn Trung Quốc, cầu Hiền Lương do Viện Thiết kế kỹ thuật giao thông ( TEDI ) thiết kế với sự hỗ trợ kỹ thuật của Pháp và cầu bắc qua sông Gianh cũng do Viện thiết kế kỹ thuật giao thông thiết kế sự hỗ trợ kỹ thuật của Nga

Từ năm 2000 trở đi, hệ thống các tiêu chuẩn đang thay đổi được hợp nhất thành một bộ tiêu chuẩn, bộ tiêu chuẩn này hầu như dựa trên tiêu chuẩn

AASHTO – LEFD ( thiết kế hệ số sức kháng và hệ số tải trọng) Hiện nay đã ban hành và áp dụng tiêu chuẩn thiết kế cầu 272 -05 , tiêu chuẩn này cũng đang được điều chỉnh dần để phù hợp với điều kiện Việt Nam

2.2.2 Vật liệu và hệ thống kết cấu:

Bê tông cốt thép, bê tông cốt thép ứng suất trước chiếm 70 – 80%, bê tông

B30Mpa ->70Mpa ( mẫu thử dạng hình trụ tròn ), hệ thống ứng suất trước bao gồm của các hãng Freyssinet; VSL: Dywidag; OVM

Thép: gồm các sản phẩm Việt Nam và nhập khẩu

Về kết cấu: có các loại như:

+ Dầm giản đơn bằng bê tông cốt thép, bê tông cốt thép ứng suất trước, thép, dàn giản đơn bằng thép

+ Dầm liên tục bằng bê tông cốt thép ứng suất trước, bằng thép + Cáp treo

+v.v…

2.2.3 Nền móng và trụ cầu:

Móng cọc bê tông gồm các dạng cọc 35cm x 35cm, 40cm x 40cm, 45cm x45 cm; cọc ống bằng bê tông cốt thép ứng suất trước đường kính 500->1.000mm

Các cọc khoan có đường kính lên đến 2.500mm, chiều sâu lên đến 100m,

Móng giếng chìm hạ bằng khí nén, giếng chìm hở

Các loại móng cọc bằng thép

2.2.4 Các vấn đề kỹ thuật khác:

Đang sử dụng các phần mềm để phục vụ khảo sát, thiết kế, thử

nghiệm, vật liệu, quản lý

Vật liệu mới: sợi cacbon, sợi thủy tinh, bê tông polyme, bê tông chịu nén cao, vật liệu composite v.v…

2.3 ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU Ở VIỆT NAM:

2.3.1 Hệ Thống tổ chức, vai trò của mỗi tổ chức về mặt pháp lý:

- Hệ thống tổ chức của Bộ giao thông vận tải:

(Xem hình 2.5)

- Hệ thống tổ chức của Cục quản Lý đường bộ Việt Nam:

( Xem hình 2.6)

- Nhiệm vụ của cục quản lý đường bộ trong công tác quản lý cầu:

Nhận và lưu lại các dữ liệu về tình trạng cầu, thống kê cầu từ các đơn vị quản lý giao thông bên dưới của Cục và các Sở quản lý đường bộ khác,

Chịu trách nhiệm trực tiếp về sự khai thác của các cầu trên hệ thống đường bộ Quốc gia

Thông báo khả năng của các cầu mà hiện thời không đảm bảo yêu cầu chất lượng

Đưa ra các quyết định về công nghệ, chí phí cho công tác duy tu sửa chữa thường xuyên

Báo cáo với Bộ giao thông vận tải về các cầu được sửa chữa thay thế, gia cường cấp bách

Nhận và lưu lại các dữ liệu về tình trạng cầu, thống kê cầu từ các đơn vị thuê bao quản lý duy tu và đảm bảo giao thông bên dưới ( các công ty trực tiếp quản lý và khai thác cầu )

Chịu trách nhiệm trực tiếp về sự khai thác của các cầu trên Tỉnh lộ, các cầu thuộc tỉnh, thành

Thông báo khả năng của các cầu mà hiện thời không đảm bảo yêu cầu chất lượng

Đưa ra các quyết định về công nghệ, chi phí cho công tác duy tu sửa chữa thường xuyên

Báo cáo với Bộ Giao thông Vận tải về các cần được sửa chữa thay thế, gia cường cấp bách

2.3.2 Hệ thống kỹ thuật cho công tác quản lý và duy tu cầu [2]:

a Các tiêu chuẩn và các hướng dẫn:

Tiêu chuẩn kiểm định cầu 243-98 ban hành ngày 13-02-1998 bao gồm các quy định về kiểm tra hiện trạng và xác định năng lực chịu tải của cầu trên đường ô tô, đồng thời đánh giá được mức độ có thể khai thác đối với các bộ phận kết cấu đã kiểm tra nhằm đảm bảo an toàn cho xe cộ và người qua cầu

Các tiêu chuẩn về thử nghiệm cầu 22 – TCN-170.87 do Bộ Giao thông Vận tải ban hành ngày 01/01/1998

Hệ thống quản lý cầu phần mềm Bridgeman của Liên Hiệp Vương Quốc Anh ( đã được áp dụng thí điểm ở Khu quản lý đường bộ số 2 từ năm 2000 và được áp dụng cho toàn Cục quản lý đường bộ từ năm 2002.)

Các phương pháp quản lý và duy tu thường xuyên được chuẩn bị cho một số cầu đặc biệt ( ví dụ như cầu Chương Dương, Mỹ Thuận, Thăng Longv.v… ) đã được biên soạn trong các sách hướng dẫn riêng cho từng cầu và được ban hành ngay từ khi cầu được đưa vào khai thác

b Các phương tiện kiểm tra và duy tu cầu :

Các thiết bị được gắn cố định( có thể di chuyển được hay loại không

di chuyển được) và không gắn cố định vào công trình; xe tải kiểm tra cầu…

Dụng cụ thí nghiệm trong nhiều phòng thí nghiệm

2.3.3 Đăng ký và lưu trữ hồ sơ cầu [5] :

a Các khu quản lý đường bộ trực thuộc Cục quản lý đường bộ :

- Khu quản lý đường bộ 2 ở Hà Nội

- Khu quản lý đường bộ 4 ở Vinh

- Khu quản lý đường bộ 5 ở Đà Nẵng

- Khu quản lý đường bộ 7 ở Thành Phố Hồ Chí Minh

Các hồ sơ trên tất cả các cầu đều được lưu giữ ở các công ty con trực thuộc Khu và ở Khu quản lý đường bộ, việc lưu giữ hồ sơ cầu chỉ thực hiện trên từng công trình một Các hồ sơ này được cập nhật chỉ khi có một sự cố gì đó được phát hiện ra trong quá trình kiểm tra

b Các Phân khu - công ty con :

Các Khu quản lý đường bộ bao gồm một số các Phân khu thực hiện công việc duy tu, kiểm tra hằng ngày và kiểm tra định kỳ các cầu trong phạm vi mà mình quản lý Tuy nhiên có một số các cầu đặc biệt như cầu Thăng Long ở Hà Nội, cầu Bến Thủy ở Vinh…thì được thành lập riêng biệt một đơn vị con quản lý cầu này

Phân khu kiểm soát công việc của một số đơn vị duy tu Các đơn vị con chịu trách nhiệm thực hiện công tác kiểm tra cầu hằng ngày các bộ phận cầu như các gối cầu, lan can… Khi các nhân viên kiểm tra cầu phát hiện các hư hỏng, họ sẽ báo cáo các sự cố này và đề xuất công việc sửa chữa Các hư hỏng và loại công việc sửa chữa đã thực hiện sẽ được ghi chép vào sổ nhật ký Khi cầu xảy ra những sự cố hư hỏng lớn, các đơn vị duy tu phải ký hợp đồng với các đơn vị có chức năng thiết kế để lập hồ sơ báo cáo kinh tế kỹ thuật sửa chữa các

hư hỏng này Các dữ liệu ghi chép trong sổ nhật ký và các hình ảnh liên quan đến các sự cố hư hỏng được lưu trữ ở cả đơn vị con trực tiếp quản lý duy tu cầu

và ở Khu quản lý Dữ liệu duy tu cầu chỉ được bắt đầu lưu trữ trong máy vi tính bắt đầu khoảng năm 1995 ở các Phân khu

Các Phân khu cũng giữ lại các bản vẽ của các cầu đã xây dựng Một vài bản vẽ của các cầu cũ đã bị mất và được vẽ lại Dữ liệu thống kê của các cầu được lưu giữ trên một cuốn sổ Loại thông tin ghi lại cho các cầu cũng rất đơn giản, chỉ bao gồm bản vẽ, tên cầu, chiều dài cầu, công trình, vật liệu xây dựng cầu, loại công trình, số nhịp, chiều rộng và chiều dài nhịp Thống kê của một số cầu không đầy đủ chi tiết hay thậm chí đã bị lỗi thời, không được cập nhật vì các cầu đó đã được nâng cấp, sửa chữa hay được thay thế

c Nhận xét:

Công tác thu thập và lưu trữ thông tin khá thủ công và không được cập nhật liên tục, nội dung hồ sơ quản lý cầu rất sơ sài, đặc biệt là đối với các Khu quản lý và các công ty con Đối với các Phân khu quản lý các cầu đặc biệt như cầu Thăng Long, do có các sách hướng dẫn và quy định chi tiết công tác kiểm tra, duy tu cầu nên nội dung thông tin được lưu trữ được đầy đủ hơn

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 sửa chữa cầu cũ như Viện nghiên cứu khoa học và công nghệ và Công ty thiết kế giao thông vận tải cũng lưu trữ các bản sao của bản vẽ và bảng tính

2.3.4 Công tác kiểm tra cầu [4]:

a Công tác kiểm tra cầu thông thường :

Hầu hết các Phân khu, các đơn vị con trực tiếp quản lý cầu đều lưu trữ các thông tin của từng cầu mà họ đang quản lý trong một cuốn sổ Trong đó bao gồm một hay vài bản vẽ phác có ghi kích thước của một cầu cùng với các thông tin cơ bản như tên cầu, chiều dài cầu, vật liệu xây dựng cầu, loại công trình, số nhịp và chiều dài nhịp, bề rộng cầu Đôi khi trong cuốn sổ này còn có các hình ảnh về cầu

Qua công tác kiểm tra cầu hằng ngày được thực hiện bằng mắt, các sự cố xảy ra trên cầu được phát hiện và được ghi vào cuốn sổ này Cuốn sổ ghi chép này được gửi cho Khu quản lý theo định kỳ mỗi 3 tháng 1 lần để được xem xét