Sử dụng tải trọng thực tế để kiểm tra khả năng khai thác của cầu ứng dụng vào công tác quản lý cầu (tập 1)

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống quản lý cầu và cách kiểm tra, thử tải cầu của một số nước có nền khoa học kỹ thuật phát triển trong việc đánh giá khả năng khai

o0o

PHẠM QUỐC QUỐC

SỬ DỤNG TẢI TRỌNG THỰC TẾ ĐỂ KIỂM TRA KHẢ NĂNG KHAI THÁC CỦA CẦU; ỨNG DỤNG VÀO CÔNG TÁC QUẢN LÝ CẦU

(TẬP I)

Chuyên ngành: Xây dựng cầu, hầm

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Thị Bích Thủy

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Lê Bá Khánh

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Đặng Đăng Tùng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 02 tháng 10 năm 2010

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Tp Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 7 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Khoá (Năm trúng tuyển): 2007

I- TÊN ĐỀ TÀI: Sử dụng tải trọng thực tế để kiểm tra khả năng khai thác của cầu;

Ứng dụng vào công tác quản ly cầu

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống quản lý cầu và cách kiểm tra, thử tải cầu của một số nước có nền khoa học kỹ thuật phát triển trong việc đánh giá khả năng khai thác của công trình cầu và công tác kiểm định cầu ở Việt Nam

- Nghiên cứu sử dụng tải trọng thực tế để kiểm tra khả năng khai thác của công trình cầu

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

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn cô PGS TS Lê Thị Bích Thủy, người đã hướng dẫn, giúp tôi lựa chọn ý tưởng cũng như thực hiện luận văn và tận tình chỉ dẫn giúp tôi vượt qua những trở ngại trong quá trình thực hiện luận văn này

Tôi cũng xin cảm ơn cô GS TS Ngô Kiều Nhi tại phòng thí nghiệm Cơ học ứng dụng đã chỉ dẫn, giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn

Tôi xin cảm ơn toàn thể quý thầy cô giảng dạy lớp cao học khóa 2007, chuyên ngành xây dựng cầu, hầm đã truyền thụ cho tôi những kiến thức bổ ích trong thời gian tham gia khóa học

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình tôi và các anh, chị, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong thời gian qua để tôi hoàn thành chương trình học cũng như hoàn thành luận văn này

Xin kính chúc quý thầy cô có thật nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành công!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 7 năm 2010

Học viên

Phạm Quốc Quốc

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tên đề tài: Sử dụng tải trọng thực tế để kiểm tra khả năng khai thác của cầu;

Ứng dụng vào công tác quản lý cầu

Tóm tắt luận văn:

Do sự tăng nhanh của lưu lượng và tải trọng các phương tiện giao thông đường bộ cũng như việc sử dụng, khai thác các công trình cầu một cách an toàn và hiệu quả thì việc kiểm tra khả năng khai thác, phát hiện kịp thời những hư hỏng tìm ẩn có thể gây ảnh hưởng cho kết cấu công trình, từ đó có biện pháp duy tu, sửa chữa hoặc có giải pháp điều tiết giao thông hợp lý là vấn đề quan trọng Do đó, mục đích của luận văn là nghiên cứu sử dụng tải trọng thực tế để kiểm tra khả năng khai thác của công trình cầu là cần thiết

Luận văn trình bày tổng quan về công tác quản lý cầu và các quy trình kiểm định cầu của Việt Nam và một số nước phát triển trên thế giới cũng như

sự cần thiết, mục đích của đề tài; Phần chính của luận văn gồm các nghiên cứu đề xuất phương pháp, công thức tính lý thuyết sử dụng tải trọng thực tế

để kiểm tra khả năng khai thác của công trình cầu và ứng dụng vào việc kiểm tra khả năng khai thác của công trình cầu Sài Gòn bằng tải trọng thực tế Từ các kết quả nghiên cứu sẽ nêu ra các nhận xét và kiến nghị, đề xuất nhằm giúp cho công tác quản lý cầu một cách hiệu quả và an toàn

This dissertation presents generally about bridge management and inspection procedures of Vietnam and some other developed countries; The necessity and aim of the topic Main part of the thesis includes studies to propose some methods, theoretical formula in using actual load safetily and to check bridge’s usage capacity and to apply it in inspecting of Saigon bridge usage capacity by real load Based on the results of this research, some assessments, evaluations and recommendations will be are proposed up in

order to enhance bridge management effectively and safely

MỤC LỤC

Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ

Lời cảm ơn

Tóm tắt luận văn thạc sĩ

Mục lục Trang

Chương 1: Tổng quan vấn đề quản lý cầu trên thế giới 1

1.1 Phần mở đầu 1

1.1.1 Tình trạng giao thông đường bộ 1

1.1.2 Sự cần thiết và mục đích của đề tài 3

1.2 Hệ thống quản lý cầu của các nước 4

1.2.1 Hệ thống quản lý cầu của Đức 4

1.2.2 Hệ thống quản lý cầu của Mỹ 13

1.3 Hiện trạng công tác quản lý cầu ở Việt Nam 21

1.3.1 Hệ thống tổ chức 21

1.3.2 Hệ thống kỹ thuật cho công tác quản lý và duy tu cầu 24

1.3.3 Đăng ký và lưu trữ hồ sơ cầu 25

1.3.4 Công tác đánh giá cầu 26

1.3.5 Hiện trạng về công tác duy tu, sửa chữa cầu 27

1.3.6 Phân bổ nguồn vốn 29

Chương 2: Các phương pháp kiểm định cầu trên thế giới và trong nước .31

2.1 Các quy định đối với công tác kiểm định cầu ở Mỹ (NBIS) 31

2.1.1 Hồ sơ quản lý cầu 31

2.1.2 Công tác kiểm tra cầu 32

2.1.3 Phương pháp đánh giá cầu 36

2.1.4 Thử tải cầu 44

2.1.5 Ví dụ kiểm định cầu A6130 – Missouri 44

2.1.6 Các công trình nghiên cứu cảnh báo sự cố cầu trên thế giới 48

2.2.1 Trách nhiệm quản lý cầu, đường 50

2.2.2 Các loại kiểm tra 50

2.2.3 Kiểm tra chính 50

2.2.4 An toàn lao động và an toàn giao thông khi kiểm tra 53

2.2.5 Tài liệu kiểm tra cầu 54

2.2.6 Trách nhiệm của người kiểm tra cầu 55

2.2.7 Các quy định về kỹ thuật 55

2.2.8 Đánh giá công trình sau khi kiểm tra 55

2.2.9 Ví dụ kiểm định cầu Kohlband - Hamburg, Đức 60

2.3 Các quy định đối với công tác kiểm định cầu ở Australia (AUSTROADS 92 – RATING CODE) 61

2.3.1 Mục đích của công tác kiểm tra, đánh giá cầu 62

2.3.2 Nguyên tắc đánh giá 62

2.3.3 Yêu cầu đối với công tác kiểm tra cầu 62

2.3.4 Tính toán sức kháng của kết cấu 63

2.3.5 Tính toán tải trọng thực tế tác động lên công trình 63

2.3.6 Tính mỏi 65

2.4 Quy định đối với công tác kiểm định cầu ở Việt Nam (22TCN 243-98) 66

2.4.1 Thời hạn kiểm tra, thử tải cầu 66

2.4.2 Quy định chung 67

2.4.3 Kiểm tra cầu đang khai thác 68

2.4.4 Thử nghiệm cầu 69

2.4.5 Đánh giá công trình theo các số liệu kiểm tra và thử nghiệm 71

Chương 3: Nghiên cứu sử dụng tải trọng thực tế để kiểm tra khả năng khai thác của công trình cầu 75

3.1 Tìm hiểu tính hiệu dao động trong điều kiện lưu thông thực tế 75

3.1.1 Quá trình khảo sát thực nghiệm 75

3.1.2 Khử nhiễu 79

3.1.3 Phương pháp tính toán, thống kê phục vụ công tác chẩn đoán 81

3.1.4 Quan hệ giữa đặc điểm lưu thông và phổ công suất của tín hiệu 91

3.2 Tính tích lũy mỏi của công trình cầu bằng số liệu thực tế đo 93

3.2.1 Phân tích quá trình tải trọng đo được 96

3.2.2 Phương pháp phân tích quá trình diễn biến tải trọng 96

3.2.3 Tính toán tích lũy hư hại cho kết cấu 17

3.2.4 Xây dựng giải thuật đánh giá độ bền mỏi 99

3.2.5 Giới thiệu cửa sổ làm việc và các thao tác sử dụng cơ bản của chương trình xử lý tín hiệu biến dạng đánh giá độ bền mỏi 109

Chương 4: Ứng dụng sử dụng tải trọng thực tế để kiểm tra khả năng khai thác của công trình cầu 118

4.1 Yêu cầu đặt ra khi sử dụng cầu 118

4.2 Phần mềm và thiết bị thu thập và xử lý số liệu đo phục vụ công tác kiểm tra khả năng khai thác của cầu bằng tải trọng thực tế 118

4.2.1 Phần mềm và thiết bị thu thập và xử lý số liệu đo 118

4.2.2 Thiết bị thu nhận và xử lý tín hiệu khác có thể dùng trong công tác kiểm tra khả năng khai thác của công trình cầu 131

4.2.3 Ứng dụng kiểm tra khả năng khai thác của công trình cầu Sài Gòn 137

4.2.4 Ứng dụng phương pháp đo dao động bằng tải trọng thực tế để đánh giá công trình cầu 144

Chương 5: Kết luận, kiến nghị 149

5.1 Kết luận 149

5.2 Kiến nghị .149

Tài liệu tham khảo 151

Lý lịch khoa học 153 Phụ lục đính kèm

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ QUẢN LÝ CẦU TRÊN THẾ GIỚI

Chương này trình bày khái quát tình trạng giao thông đường bộ và sự cần thiết của đề tài; Giới thiệu tổng quan về hệ thống quản lý cầu và các phần mềm dùng trong công tác quản lý cầu của ở một số nước trên thế giới và ở Việt Nam (trong nội dung của đề tài sẽ trình bày phần mềm quản lý cầu SIB-Bauwerke của Đức, phần mềm Pontis của Mỹ và hệ thống quản lý cầu của Việt Nam)

1.1 Phần mở đầu:

1.1.1 Tình trạng giao thông đường bộ:

Hệ thống giao thông vận tải đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia Để hoàn thiện hệ thống hạ tầng giao thông đường bộ, ngoài việc tập trung đầu tư vào các công trình mới hiện đại thì công tác quản lý, khai thác tốt các công trình hiện hữu cũng là một nhiệm vụ hết sức quan trọng, góp phần đảm bảo khai thác an toàn và nâng cao năng lực vận tải của toàn hệ thống hạ tầng giao thông

Theo số liệu thống kê hệ thống giao thông của một số quốc gia trên thế giới, ở

Mỹ có khoảng 578.000 cầu, chỉ riêng Bang California đã có khoảng 13.000 cầu, trong đó số lượng cầu có tuổi thọ > 20 năm chiếm khoảng 80% [16]

Hình 1.1: Hiện trạng cầu ở Bang California – Hoa Kỳ

Tuổi thọ

Ở Hà Lan có khoảng 4.000 cầu các loại, các cầu này chủ yếu được xây dựng từ năm 1966 đến năm 1975 [16]

Ở Đài Loan hiện nay có khoảng 22.000 cây cầu các loại, trong đó số lượng cầu

có tuổi thọ > 20 năm chiếm khoảng 40% [16]

Số lượng cầu ở Đức theo thống kê đến hết năm 2004 có khoảng 36.000 cầu Tương tự như Hà Lan, một số lượng lớn các cầu ở Đức đã được xây dựng từ năm

1965 đến năm 1979 [16]

Hình 1.2: Hiện trạng cầu ở Đức

Theo số liệu thống kê gần đây nước ta có khoảng 35.000 cây cầu (riêng ở thành phố Hồ Chí Minh có khoảng 900 cây cầu) Đại bộ phận các cầu trên được xây dựng vào khoảng từ đầu thế kỉ 20 trở lại đây

Như vậy, sau một thời gian khai thác các công trình hạ tầng giao thông đặt biệt

là công trình cầu, do nhiều nguyên nhân như: sự tăng nhanh của lưu lượng xe qua cầu, lượng xe quá tải qua cầu ngày càng nhiều, sự tác động của thời tiết (nhiệt độ, mưa, gió, lũ lụt…), làm cho công trình xuất hiện các biến dạng, hư hỏng, làm giảm khả năng khai thác của công trình Để duy trì khả năng khai thác và đảm bảo an toàn cho công trình cầu, cần phải đầu tư, nghiên cứu tìm ra những phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng công trình nhanh chóng, chính xác, sau đó có kế hoạch duy tu, bảo dưỡng, thực hiện việc sửa chữa và nâng cấp kịp thời Đây là một nhiệm

Triệu

m 2

Năm XD

vụ quan trọng trong công tác quản lý cầu hiện nay ở Việt Nam cũng như các nước khác trên thế giới

Trong thời gian gần đây ở Việt Nam liên tục xảy ra các sự cố sập cầu như sập cầu Bưng Sen ngày 26/12/2006 trên Quốc lộ 53 thuộc tỉnh Trà Vinh, sập cầu Rạch Sỏi ngày 26/4/2007 ở Kiên Giang, làm 8 người bị rơi xuống sông… Ở các nước khác, thỉnh thoảng cũng xảy ra các sự cố sập cầu gây thiệt hại rất lớn về người, tài sản và làm ách tắc giao thông một thời gian dài Ví dụ như sự cố sập cầu cao tốc 35W ngày 01/8/2007, bắc qua sông Mississippi ở miền trung Minneapolis (Mỹ) làm

ít nhất 50 chiếc xe bị rơi xuống sông, trong lúc đó có một tàu hỏa chở hàng băng ngang qua cầu cũng lập tức bị cắt làm đôi; sự cố sập cầu qua Quốc lộ 19 vào tháng 10/2006 ở Canada vừa qua cũng đã làm 5 người chết và nhiều người bị thương Thử tải thường được tiến hành với tải trọng thử dự kiến riêng cho từng cầu theo tiêu chuẩn thiết kế, thực tế thử tải có nhiều nhược điểm như: chi phí thử tải khá tốn kém, thời gian kéo dài và phải huy động một lực lượng nhân công lớn để tham gia thử tải Mặt khác, khi thử tải phải cấm các xe lưu thông qua cầu nên gây ảnh hưởng đến vấn đề lưu thông trên cầu, nhất là đối với những cầu có lưu lượng xe lưu thông lớn Do đó, ở nhiều nước (Anh, Pháp, Mỹ…) không chú trọng việc thử tải với tải trọng thử mà chú trọng việc kiểm tra chi tiết và đo đạc các tham số làm việc của công trình trong suốt thời gian dài (vài tháng) dưới tác dụng của tải trọng khai thác thường xuyên, sau đó thống kê kết quả đo để phân tích và kết luận về chất lượng công trình này [8]

1.1.2 Sự cần thiết và mục đích của đề tài:

Để sử dụng, khai thác an toàn các công trình cầu hiện hữu phải biết được tình trạng làm việc của các cầu theo những dạng tải trọng khác nhau, để có giải pháp điều tiết giao thông qua cầu một cách khoa học, khai thác cầu một cách hợp lý nhằm tăng tuổi thọ công trình

Nắm được quy luật thay đổi hệ số an toàn của cầu theo thời gian, để vạch ra kế hoạch, tiến trình khai thác, bảo trì và sửa chữa

Phải dự báo trước tuổi thọ của công trình, đảm bảo an toàn cho người và các phương tiện lưu thông qua cầu; chủ động ngưng khai thác cầu để xây cầu mới,… nhưng không làm ảnh hưởng xấu đến tình hình giao thông chung

Đề tài sẽ trình bày tổng quan về hệ thống quản lý cầu và công tác kiểm định, thử tải cầu ở một số nước trên thế giới và ở Việt Nam; Nghiên cứu sử dụng tải trọng thực tế để kiểm tra khả năng khai thác của công trình cầu, áp dụng cho các cầu trọng điểm ở Việt Nam, tạo một cái nhìn tổng quan mới về công tác kiểm tra, đánh giá khả năng khai thác cho các công trình cầu ở Việt Nam

1.2 Hệ thống quản lý cầu của các nước:

Phần này giới thiệu tổng quan công tác quản lý cầu của các nước Đức, Mỹ và trình bày tóm tắt các phần mềm quản lý cầu SIB-Bauwerke và Pontis Chú trọng các

mô hình dự đoán, đánh giá công trình cầu, mô hình tối ưu hóa công tác duy tu, sửa chữa, từ đó đánh giá và rút ra kinh nghiệm trong việc sử dụng phần mềm

1.2.1 Hệ thống quản lý cầu của Đức:

1.2.1.1 Tình trạng giao thông ở Đức: [19]

Trong hệ thống giao thông đường bộ của Đức có một số lượng lớn các công trình cầu, mà các chương trình duy tu nhằm mục đích quản lý khai thác tốt hệ thống cầu này yêu cầu một ngân sách lớn

Ngoài ra, do việc mở cửa biên giới về hướng Đông, nên đã dự kiến sẽ có sự gia tăng thêm số lượng giao thông và các loại chuyên chở nặng Những dự đoán gần đây về giao thông đường bộ cho thấy đến năm 2015, tỷ lệ về chuyên chở đường bộ tăng gần 70% Thành phần tải nặng trên đường cao tốc chiếm tỷ lệ từ 15% đến 20% Đặc biệt số lượng xe quá tải gần biên giới tăng lên đến 30% đã gây ra những mối quan tâm lớn cho công tác quản lý cầu

Hình 1.3: Biểu đồ thể hiện sự gia tăng của các loại xe chuyên chở nặng trên đường

bộ ước tính cho năm 2015

Hình 1.4: Biểu đồ thể hiện tổng tải trọng và tải trọng trục được chấp nhận ở

Sự mở rộng quy mô của mạng lưới đường bộ, cùng với sự gia tăng thêm nữa của giao thông thì việc bảo tồn và duy trì các công trình đang tồn tại là một nhiệm

vụ hết sức quan trọng

Do nguồn vốn phân bổ ngày càng được siết chặt hơn, nên các chi phí duy tu phải được chi tiêu theo cách làm sao để đạt được lợi ích cao nhất có thể được Nhiệm vụ này sẽ được hỗ trợ bằng việc áp dụng hệ thống quản lý cầu

Do đó, yêu cầu cấp thiết đặt ra là công tác quản lý cầu là cần có một hệ thống đồng bộ từ đánh giá hư hỏng đến việc duy tu sửa chữa đạt hiệu quả kinh tế cho các biện pháp khả thi để bảo đảm an toàn khai thác công trình cầu rồi đến các chương trình bảo đảm an toàn cho toàn bộ hệ thống cầu

1.2.1.2 Tổng quan về hệ thống quản lý cầu của Đức: [19]

Các dữ liệu kiểm kê cầu được đăng ký và lưu trữ bằng chương trình phần mềm SIB-Structures (cơ sở dữ liệu thông tin đường bộ) phù hợp với chỉ dẫn ASB (các chỉ dẫn cơ sở dữ liệu đường bộ) phiên bản 1998 SIB-Structures cũng được dùng để đăng ký và lưu trữ dữ liệu liên quan kết quả kiểm tra hư hỏng từ những kỹ sư kinh nghiệm, các phương pháp duy tu cũng như chi phí duy tu

Ngoài ra, SIB-Bauwerke chứa đựng một công cụ phân tích dữ liệu ở cấp độ hệ thống và tạo ra các số liệu thống kê

Để cải thiện tình trạng thông tin ở cấp độ Liên bang, hiện đang phát triển một

cơ sở dữ liệu gọi là BISStra (hệ thống thông tin đường bộ Liên bang) và một công

cụ phân tích gọi là ISBW (hệ thống thông tin về kết cấu) để chứa đựng và để phân tích dữ liệu cấp độ bang tuân theo chỉ dẫn của ASB BISStra có thể kết nối dữ liệu liên quan đến tai nạn giao thông và hệ thống thông tin tòan cầu (GIS)

Hình 1.5: Cơ sở của SIB-Bauwerke là ‘ASB-ING’ và ‘RI-EBW-PRUF’

Công tác kiểm định cầu được thực hiện theo tiêu chuẩn DIN1076 (dùng cho kết cấu xây dựng giao thông) và “hướng dẫn đăng ký được tiêu chuẩn hóa, xử lý và phân tích kết quả kiểm định phù hợp với tiêu chuẩn DIN 1076” RIEBW-PRUF

2004, hướng dẫn này gồm các quy định đối với bản ghi kết quả kiểm tra cầu đơn giản Các bước được tiêu chuẩn hóa trong hướng dẫn RI-EBWPRUF 2004 cho phép xếp lọai các tình trạng kết cấu phù hợp với tiêu chuẩn khác nhau và kết quả kiểm tra được kết nối với các dữ liệu liên quan công trình phù hợp với ASB (dữ liệu về kết cấu)

Đánh giá riêng biệt các hư hỏng và ảnh hưởng của nó đến độ ổn định, an toàn giao thông và độ bền của công trình, được ghi lại bởi SIBBauwerke Việc đánh giá

hư hỏng này được sử dụng như là một cơ sở để tính toán tự động cấp hạng tình trạng cho tòan kết cấu Quy mô hư hỏng và số lượng các sự cố hư hỏng riêng lẻ cũng được xem xét trong quá trình này

Mục tiêu trong tương lai là phát triển một hệ thống quản lý đầy đủ hơn phục

vụ việc duy tu kết cấu Hệ thống này sẽ cung cấp tổng quan về tình trạng kết cấu hiện tại ở cấp độ hệ thống, ước tính nhu cầu về chi phí tương lai và phát triển các chiến lược để đạt được mục tiêu dài hạn và thực hiện công tác duy tu thường xuyên Ngòai ra, nó sẽ cung cấp cho các cơ quan có thẩm quyền về chương trình duy tu sửa chữa được yêu cầu để công trình có được những cải thịên có thể chấp nhận được về trạng thái ở cấp độ dự án và đáp ứng các chiến lược cấp độ hệ thống, các mục đích dài hạn và các giới hạn về ngân sách Các chương trình máy tính để phân tích lợi ích hay chi phí ở cấp độ dự án và tối ưu hóa duy tu ở cấp độ toàn mạng đã được thực hiện

Hình 1.6: Sơ đồ làm việc trong hệ thống quản lý cầu

Xác định mục tiêu duy tu

Dự đoán nhu cầu duy tu

Tài liệu thống kê Ghi lại những đánh giá về trạng thái cầu

giá

Thiết lập các chương trình và ngân sách

Kế hoạch và công tác duy

1.2.1.3 Phần mềm quản lý cầu SIB-Bauwerke: [21]

Hình: 1.7: Chức năng của phần mềm SIB-Bauwerke

Hệ thống quản lý công trình bao gồm 7 module, mỗi module được dùng với mục đích khác nhau:

Hệ thống cơ sở dữ liệu gồm:

- Các chỉ dẫn về cơ sở dữ liệu đường bộ (ASB)

- Hệ thống thông tin đường bộ Liên bang (BISStra)

- Hệ thống thông tin (ISBW) được sử dụng như là một công cụ phan tích

b Module 2:

Trình bày các loại tình trạng từ kết quả kiểm định cầu và đánh giá hư hỏng

Trong module 2, tất cả các dữ liệu về trạng thái cầu và dữ liệu phân tích hư hỏng được xử lý và kết nối với dữ liệu chi phí

Kết quả xuất ra là một danh sách ưu tiên liên quan mạng lưới đường bộ dựa trên các loại tình trạng, thông tin ban đầu và nguồn vồn tương ứng để sửa chữa các

hư hỏng

Công tác kiểm định cầu dựa trên tiêu chuẩn DIN 1076 và “Hướng dẫn đăng ký được tiêu chuẩn hóa, xử lý và phân tích kết quả kiểm định phù hợp với tiêu chuẩn DIN 1076” RI-EBW-PRUF 2004

d Module 4:

Bao gồm các liệt kê chi tiết công tác duy tu

Trình tự xem xét các công tác duy tu được lựa chọn, chi phí duy tu và kết quả duy tu được thực hiện trong phần mềm SIB-Bauwerke

Đối với mỗi lọai hư hỏng, phần mềm SIB-Bauwerke đưa ra một số phương pháp duy tu (ví dụ như sửa chữa hay xây mới,…) và các kết quả đánh giá tình trạng

hư hỏng đối với từng phương pháp Điều này nhằm tránh việc các cơ quan có thẩm quyền ở địa phương có thể lựa phương pháp duy tu dựa trên kinh nghiệm cá nhân

Hình 1.8: Liệt kê chi tiết các công tác duy tu

e Module 5:

Thực hiện việc đánh giá các phương pháp duy tu có xem xét đến các vấn đề kinh tế nói chung

Việc đánh giá này căn cứ trên các mô hình về chi phí tuổi thọ và tính toán tỷ

số chi phí/lợi ích Ngoài ra, ảnh hưởng của các chiến lược duy tu khác cũng có thể được mô phỏng và phân tích

Kết quả xúât ra của module 5 là một danh sách ưu tiên cho giải pháp duy tu Danh sách này sẽ phục vụ việc nhập dữ liệu cho các module về chương trình duy tu chi tiết và kế hoạch ngân sách

Module này tập trung vào việc lập kế hoạch và trình bày các biện pháp duy tu

Module này bao gồm:

- Thiết lập chương trình duy tu

- Kế hoạch tài chính

- Xác định ngân sách

- Mọi công tác chuẩn bị (hợp đồng, trình duyệt, đấu thầu, đánh giá thầu, …)

g Module 7:

Là công cụ kiểm tra quá trình quản lý, bao gồm các nội dung sau:

- Trình bày công việc tiếp theo của các giải pháp duy tu

- So sánh giữa dự kiến và thực tế

- Giám sát việc thực hiện các công việc trong mạng lưới đường bộ

- Xem xét về mặt kinh tế

Nhận xét: Hệ thống quản lý cầu SIB-Bauwerke của Đức tuy mới được phát

triển và áp dụng chương trình phần mềm phục vụ cho công tác quản lý nhưng hệ thống SIB-Bauwerke của Đức đã được xây dựng trên nền tảng ý tưởng và phương pháp tiên tiến như sử dụng kết hợp với phương pháp kiểm tra bằng mắt và các thí nghiệm không phá hủy trong việc đánh giá trạng thái của kết cấu cầu; hay trong thời gian gần đây đã phát triển phương pháp dùng tỷ số lợi nhuận/chi phí trong việc phân tích lựa chọn giải pháp duy tu sửa chữa tối ưu Ngoài ra, hệ thống cũng có module về cơ sở dữ liệu rất mạnh, vì vậy mà nó có khả năng đáng kể trong việc mô phỏng mức độ hư hỏng của kết cấu, đề xuất các giải pháp sửa chữa có thể và tính

toán chi phí thực hiện, thiết lập mức độ ưu tiên của các công tác sửa chữa,…

1.2.2 Hệ thống quản lý cầu của Mỹ:

1.2.2.1 Tình trạng giao thông ở Mỹ:

Hệ thống giao thông đường bộ hiện có trên 580,000 cầu đường bộ với nhiều loại kết cấu đa dạng, hiện đại khác nhau Hơn một nửa số cầu này được xây dựng trước năm 1935, trong đó có một số lượng lớn các cầu cần được đại tu hay thay thế Xấp xỉ 40% (khoảng trên 223,000 cầu) số lượng cầu được xây dựng từ năm 1956-

Những đánh giá này dựa trên dữ liệu kiểm tra hư hỏng cầu và sự xếp loại trong hệ thống kiểm kê cầu Quốc gia

Nguốn vốn phân bổ đối với cầu để thực hiện công tác sửa chữa lớn và thay thế các cầu nói trên ban đầu được ước tính khoảng trên 50 tỷ đô-la, vượt xa so với nguồn vốn thực tế được phân bổ hằng năm là từ 2 đến 3 tỷ đô-la thông qua chương trình thực hiện công tác thay thế và đại tu cầu đường bộ, do đó mà chỉ có vài ngàn cầu được sửa chữa hay thay thế mỗi năm Vì vậy, cần phải có một sự quản lý sáng suốt các bộ phận cầu để đảm bảo việc sử dụng nguồn vốn eo hẹp là tốt nhất

1.2.2.2 Tổng quan về hệ thống quản lý cầu của Mỹ: [14]

Công tác đảm bảo khai thác an toàn và nâng cấp hệ thống cầu tuy phức tạp và đắt tiền nhưng nó là một nhiệm vụ quan trọng mang tính sống còn Để đáp ứng các yêu cầu cũng như giải quyết các tồn tại nêu trên cần có một tập hợp các công cụ để:

- Hỗ trợ xem xét tất cả các yếu tố như nguồn vốn bị giới hạn, độ an toàn, sự đầu tư, cũng như các yếu tố khác như sự thay đổi về thiết kế và vật liệu, mức

độ hư hỏng khác nhau, sự phụ thuộc giữa các thành phần cầu với nhau (ví dụ dầm hư hỏng là do hở liên kết)

- Đánh giá các tình trạng hiện tại và tương lai, đánh giá các nhu cầu, hỗ trợ xác định khi nào và chỗ nào thì việc chi tiêu nguồn vốn là tốt nhất

Hình 1.9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tình trạng cầu,

chi phí và khoảng thời gian bảo dưỡng cầu

Về cơ bản, một hệ thống quản lý cầu tốt có một cơ sở dữ liệu đầy đủ về cầu,

tiên tiến để thu thập dữ liệu Cần có một công cụ phân tích để nhận dữ liệu và phân tích dữ liệu ở cấp độ toàn hệ thống cầu và tối ưu hóa dữ liệu cầu nhờ vào một quy trình hệ thống Nó đề xuất các công việc sửa chữa cần thiết nhất cho từng cầu, xác định các chiến lược duy tu, tối ưu hóa chương trình duy tu sửa chữa trong một thời gian quy định với một nguồn vốn giới hạn, tạo ra các báo cáo tuân theo quy định trong luật pháp của tiểu bang của họ

Hiện nay ở Mỹ có 2 hệ thống quản lý cầu nổi bật mang tầm quốc gia là Pontis

và Bridgit Các bang khác cũng đã phát triển và đang ứng dụng phần mềm quản lý cầu của riêng họ hay đang đánh giá các phần mềm đang tồn tại để ứng dụng trong công tác quản lý cầu Pontis được sử dụng phổ biến hơn và là chương trình hoàn thiện hơn, nó được dùng để quản lý đa số cầu lớn và phức tạp Trong khi đó Bridgit chỉ được dùng ở các cơ quan quản lý cầu nhỏ hơn Hiện nay phần mềm Pontis do Hiệp hội các viên chức đường bộ và vận tải (AASHTO – American Association of State Highway and Transportation Officials) sở hữu

1.2.2.3 Hệ thống quản lý cầu Pontis: [18]

Pontis là một thành phần trong bộ phần mềm cầu của AASHTO (gồm quản lý, thiết kế, sửa chữa cầu) Phần mềm này có nhiều module, mỗi module bao gồm các

mô hình và phương pháp để hỗ trợ nhiệm vụ quản lý cầu của các cơ quan quản lý, cho phép người sử dụng nhập dữ liệu trong mọi chức năng của công tác quản lý cầu Đối với mỗi bộ phận cầu, Pontis có các mô hình để mô phỏng bộ phận đó bị lão hóa như thế nào theo thời gian (sự lão hóa này có thể thay đổi do môi trường khai thác) và các hậu quả có thể xảy ra, mô phỏng các công việc bảo toàn nào có thể thực hiện được để kìm hãm quá trình suy thoái, đặc biệt là trình bày “điều gì sẽ xảy

ra nếu” thực hiện những chiến lược duy tu sửa chữa khác nhau và mô phỏng phí tổn

để thực hiện các công việc đó Phần mềm Pontis lưu trữ các dữ liệu kiểm tra và kiểm kê cầu, hỗ trợ các kiểm tra cấp độ phần tử cầu Khi dữ liệu kiểm tra được nhập vào (bằng đơn vị m hay đơn vị Anh) hệ thống Pontis có thể được dùng để theo dõi công tác duy tu và báo cáo cho Liên bang, có khả năng cho phép các cơ quan quản

trình hay các phần tử tùy theo yêu cầu của người sử dụng chương trình, hỗ trợ lập chương trình kiểm tra và các cơ quan có thể thiết lập các quy định xét duyệt dữ liệu riêng cho mình

Phần mềm Pontis hỗ trợ thực hiện các chính sách và các quy định cụ thể của

cơ quan quản lý cầu Ngoài ra, nó cung cấp một phương pháp phân định các nguồn vốn mang tính hệ thống đối với công tác bảo đảm an toàn và nâng cấp các cầu trong

hệ thống Pontis thực hiện được điều này bằng cách xem xét cả lợi nhuận lẫn chi phí của các chính sách duy tu so với các đầu tư cho việc nâng cấp hay thay thế

Nói chung, các cá nhân và cơ quan chức năng khác nhau đều có thể sử dụng Pontis để thực hiện những mục đích riêng của họ Các kỹ sư duy tu cầu thì sử dụng Pontis để phục vụ công tác kiểm tra cầu, phân tích hay thiết kế; những nhân viên kế hoạch thì dùng Pontis để lập kế hoạch dài hạn, quy hoạch hành lang giao thông còn các quan chức cao cấp thì sử dụng nó để ra quyết định về nguồn vốn cần thiết và đưa ra các dự đoán Hệ thống Pontis có thể tạo ra một số lượng lớn các báo cáo bằng giao diện đồ họa và bảng biểu và có thể được tùy chọn bằng bất kỳ phần mềm truy vấn SQL nào

- Đáp ứng và duy tu các tiêu chuẩn cao nhất về sự an toàn cho người đi lại

- Sửa chữa các hư hỏng khuyết tật trong thời gian hợp lý

- Phân định nguồn vốn hợp lý cho từng công việc quản lý sửa chữa cầu

- Cải thiện sự thuận tiện và thoải mái khi lái xe cho mọi người

- Bảo tồn cho việc đầu tư lớn vào các công trình

- Đề xuất lộ trình hiệu quả trong việc phục vụ trường hợp khẩn cấp

- Giảm tối đa tình trạng kẹt xe và chi phí cho người sử dụng

- Tránh những công tác sửa chữa tốn kém bằng việc thực hiện công tác duy

tu sửa chữa thường xuyên và hợp lý

- Đề xuất lộ trình có lợi về kinh tế trong việc vận chuyển hàng hóa công

- Sử dụng các cán bộ kỹ thuật và các công nhân duy tu sửa chữa cầu một cách hiệu quả

- Sử dụng nguồn vốn một cách hiệu quả

- Giảm tối đa chi phí dự trù dài hạn

Các hoạt động trong hệ thống quản lý:

- Thu thập thông tin

Hình 1.10: Giao diện phần mềm quản lý cầu Pontis

Sơ đồ thể hiện các thành phần chính của Pontis và mối liên quan giữa các

cho thấy các mô hình tối ưu hóa có những ảnh hưởng nhất định đối với dữ liệu và

sự tổ chức của các mô hình con khác trong hệ thống

Trong Pontis, mỗi cầu được chia thành các bộ phận cấu thành nó Đối với mỗi

bộ phận, chương trình xác định các tình trạng mà mỗi đơn vị phần tử có thể rơi vào

Hệ thống xác định các phần tử và các đơn vị phần tử của chúng, các dấu hiệu biểu hiện tình trạng và các công việc khả thi ứng với dấu hiệu biểu hiện trạng thái đó và

mô hình thể hiện các công việc khả thi Để kể đến tác động của môi trường, mô hình này đặt mỗi phần tử của mỗi cầu vào một trong các loại môi trường như tốt, khá tốt, bình thường và khắc nghiệt

Các mô hình dự đoán ước tính mức độ hư hỏng của từng bộ phận và xác định các hoài nghi trong các dự đoán đó Các mô hình dự đoán có khả năng nắm bắt những kinh nghiệm thực tế và cập nhật một cách tự động những chức năng dự đoán khi có nhiều dữ liệu đã trở thành “lạc hậu” qua thời gian

Mô hình về tối ưu hóa công tác duy tu sửa chữa và đại tu lấy dữ liệu xuất ra từ

3 mô hình khác là mô hình dự đoán, mô hình về chi phí duy tu sửa chữa đại tu và

mô hình về dấu hiệu biểu hiện trạng thái và công việc khả thi Dữ liệu xuất ra của

mô hình về tối ưu hóa công tác duy tu sửa chữa và đại tu bao gồm các chính sách duy tu sửa chữa và đại tu tốt nhất cho từng bộ phận cầu và từng trạng thái, các tình trạng dài hạn của hệ thống, kế hoạch công việc duy tu sửa chữa và đại tu và danh sách các cầu cần lập kế hoạch duy tu sửa chữa và đại tu trong trường hợp nguồn vốn sẵn có là giới hạn

Mô hình lập dự án và kết hợp hình thành các dự án phù hợp với ngân sách giới hạn Mô hình này không chỉ kết hợp các kết hợp các kết quả của các mô hình về tối

ưu hóa công tác duy tu sửa chữa và đại tu với mô hình về tối ưu hóa công tác nâng cấp cầu mà còn là một công cụ rất tốt để tiên đoán những tình trạng của hệ thống trong tương lai, nhu cầu nguồn vốn trong tương lai, sự phát triển giao thông và

những thay đổi về mức độ của tiêu chuẩn khai thác và mục tiêu khai thác Hình 1.12

cho thấy cấu trúc module của phần mềm Pontis cần phải có một cơ sở dữ liệu đóng vai trò trung tâm trong phần mềm Cơ sở dữ liệu cho phép lưu trữ mọi thông tin cần thiết để chạy các mô hình cũng như cập nhật các thông tin mới khi thông tin cũ đã lỗi thời và sau cùng là nó lưu trữ các kết quả và các dữ liệu xuất ra từ các mô hình khác

Hình 1.12: Cấu trúc module của hệ thống Pontis

Mô hình tối ưu hóa

công tác duy tu sửa

chữa và đại tu

Giao diện với người sử dụng

hiện công việc

Mô hình tối ưu hóa về công tác thay mới và nâng cấp cầu

Các mô hình về

dự toán

Các mô hình về chi phí:

- Duy tu sửa chữa và đại tu

- Nâng cấp cầu

- Thay mới kết cấu

- Các chi phí của người sử dung.Dấu hiệu biểu hiện

trạng thái vá các

công việc khả thi

khả thi liên quan đến các tình trạng đó Từ tất cả những dữ liệu này, chương trình tạo ra một danh sách được xếp theo trình tự ưu tiên về các nhu cầu của cầu để sử dụng nguồn vốn eo hẹp có được hiệu quả nhất Ngoài ra, cơ sở dữ liệu còn lưu trữ các câu trả lời về các câu hỏi liên quan đến mức độ lão hóa, đây là cơ sở để thiết lập mức độ lão hóa trong mô hình

Các nguyên tắc chi phối những đặc trưng cơ sở dữ liệu của phần mềm là: tính linh hoạt, tính di chuyển được, khả năng trả lời các câu hỏi ‘cái gì – nếu’, tốc độ và dung lượng

Nhận xét: Nhìn chung hệ thống quản lý cầu của các nước này đều có các

module cơ bản như cơ sở dữ liệu, module kiểm tra, module đánh giá, module về chi phí, module về xếp thứ tự ưu tiên công tác duy tu, mỗi phần mềm quản lý của các nước có khả năng hỗ trợ thực hiện công tác quản lý cầu ở những cấp độ khác nhau

và được xây dựng trên những ý tưởng khác nhau để đạt được mục tiêu của họ

Hệ thống quản lý cầu Pontis có một cơ sở dữ liệu rất đầy đủ và chi tiết, các dữ liệu về kiểm kê và dữ liệu về trạng thái được lưu giữ đối với từng bộ phận cầu Các phân tích, đánh giá và đề xuất giải pháp xử lý được thực hiện đối với từng dấu hiệu biểu hiện trạng thái trên bộ phận Việc sử dụng những phương pháp hiện đại trong các module và việc xây dựng cơ sở dữ liệu chi tiết cùng với sự tổ chức các module một cách hệ thống làm cho Pontis có nhiều khả năng đáng kể trong việc hỗ trợ công tác quản lý cầu như đánh giá mức độ hư hỏng hiện tại, dự đoán mức độ lão hóa tương lai, cung cấp chiến lược duy tu ngắn hạn và dài hạn tối ưu, dự trù và lên kế hoạch phân bổ nguồn vốn, Ngoài ra, Pontis còn có khả năng tạo ra các loại báo cáo khác nhau, nên Pontis hiện đang là phần mềm quản lý cầu tiên tiến và được sử

dụng phổ biến nhiều trên thê giới

1.3 Hiện trạng công tác quản lý cầu ở Việt Nam:

1.3.1 Hệ thống tổ chức:

Hệ thống tổ chức của Bộ giao thông vận tải: (hình 1.13)

Hệ thống tổ chức của Cục quản Lý đường bộ Việt Nam: (hình 1.14)

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

Nhiệm vụ của Sở Giao thông ở các Tỉnh trong công tác quản lý cầu:

- 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

Hình 1.14: Hệ thống tổ chức của Cục quản Lý đường bộ Việt Nam

1.3.2 Hệ thống kỹ thuật cho công tác quản lý và duy tu cầu:

1.3.2.1 Quy trình, tiêu chuẩn và các hướng dẫn áp dụng:

Quy trình kiểm định cầu 22TCN 243-98 ngày 13/02/1998 của Bộ Giao thông vận tải bao gồm các quy định về kiểm tra hiện trạng công trình cầu, thử tải và xác

Quy trình thử nghiệm cầu 22TCN 170-87 ngày 13/02/1987 do Bộ Giao thông vận tải ban hành

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 Long v.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

1.3.2.2 Các phương tiện kiểm tra và duy tu cầu: [12]

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

1.3.3 Đăng ký và lưu trữ hồ sơ cầu: [7]

1.3.3.1 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

1.3.3.2 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

1.3.4 Công tác đánh giá cầu:

Các hồ sơ dữ liệu của các cầu cũ đã bị thất lạc, 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 vì vậy việc đánh giá khả năng chịu tải của cầu gặp nhiều 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 của Việt Nam đều căn cứ trên công tác thử nghiệm cầu hơn là bằng tính toán

Ơ Việt Nam, công tác thử nghiệm cầu được sử dụng để đánh giá tải trọng cầu

cũ và kiểm chứng cầu mới Mục đích thực hiện việc thử nghiệm đối với cầu mới đưa vào khai thác là để cho người thiết kế ký xác nhận bảo hành khả năng chịu tải của cầu và đồng thời bên đơn vị nhận quả lý duy tu cầu có thể chấp thuận kết quả thử nghiệm như là một bằng chứng về khả năng chịu tải của cầu

Các công tác thử nghiệm cầu ở Việt Nam được thực hiện để phục vụ cho việc kiểm tra các cầu đang tồn tại khó khăn vì công tác ghi chép dữ liệu về cầu rất sơ sài Việc thử nghiệm cầu đã được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam theo “Quy trình kiểm định cầu 22TCN 243-98” và đã trở thành một công cụ chính cho cả việc đánh giá tải trọng các công trình đang tồn tại, đề ra các phương án sửa chữa lớn, gia cường (cải tạo) công trình

Việc cần thiết phải tiến hành thử nghiệm cầu là do cơ quan quản lý cầu đề xuất

và được cấp có thẩm quyền quyết định

1.3.5 Hiện trạng về công tác duy tu, sửa chữa cầu:

Công tác duy tu hệ thống đường bộ được chia thành 3 nhóm:

- Duy tu thường xuyên

- Sửa chữa vừa

- Sửa chữa lớn

Công tác duy tu thường xuyên: bao gồm các công việc như lau chùi, vệ sinh nói chung, bôi mỡ gối cầu… và cũng bao gồm công tác tuần tra cầu, dặm vá sửa chữa các hư hỏng, bong bể bê tông nhỏ, dặm vá sơn…

Công tác sửa chữa vừa (trung tu): bao gồm các hạng mục công việc sửa chữa

có dự toán trên 100.000.000 đồng như sửa chữa hạ độ dốc đường vào cầu, xây đá hộc mái ta luy đường vào cầu…

Công tác sửa chữa lớn (đại tu): bao gồm các kế hoạch để cải tạo cầu, có thể là các hạng mục như:

- Sơn lại công trình đã hoàn tất

- Thay thế toàn bộ các khe co giãn hay các gối cầu, v.v…

Các công trình sửa chữa đa số được làm thủ công, bừa bãi và không hiệu quả, đặc biệt là duy tu thường xuyên Trong một vài trường hợp việc sửa chữa dường như không làm kéo dài tuổi thọ của công trình

Chiến lược duy tu hay nâng cấp cầu mà Việt Nam đang dùng phổ biến nhất hiện nay là chiến lược thay thế kết cấu

Công việc duy tu cầu thường thực hiện ở thời điểm không phải là tốt nhất vì các lý do sau:

- Ngân sách eo hẹp

- Hoàn tất toàn bộ các công việc duy tu cần thiết trên một cầu để hoàn thiện cầu, tránh việc quay trở lại thực hiện công tác duy tu trên cầu đó trong một thời gian dài

- Cho phép thực hiện công tác duy tu các cầu trên cùng một tuyến cùng một lúc để giới hạn kẹt xe

Hiện nay Việt Nam đã và đang sử dụng các phương pháp sửa chữa, khôi phục

và tăng cường cầu đường bộ sau:

Đối với cầu bê tông:

- Tạo lớp bảo vệ: Xử lý bề mặt, tạo lớp bảo vệ bề mặt, gắn lấp các vết nứt;

- Khôi phục bê tông;

- Tăng cường;

- Phương pháp lấp vữa;

- Phương pháp vá sửa, thay thế từng phần hoặc toàn bộ bê tông bị hư hỏng;

- Phương pháp phun vữa, phun bê tông;

- Công tác sửa chữa thay thế bê tông;

- Tăng cường khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt thép như phương pháp dán thêm bản thép hoặc tăng cường dầm cầu bằng phương pháp dự ứng lực

- Sửa chữa, thay thế gối cầu;

- Sửa chữa và tăng cường mố trụ cầu

Đối với cầu thép:

- Sửa chữa mặt cầu thép;

- Thay đinh tán, bu lông;

- Sửa vết nứt;

- Sửa chữa cong vênh, móp méo;

- Tăng cường mặt cắt ngang cho dầm chủ;

- Tăng cường bằng phương pháp dán thêm bản thép;

- Cạo rỉ, sơn sửa các bộ phận

1.3.6 Phân bổ nguồn vốn:

Ngân sách sẵn có không đủ so với nhu cầu sửa chữa (chiếm khoảng 15% trong tổng ngân sách dành cho lĩnh vực giao thông) và đôi khi còn không hợp lý, nhiều công trình đang rơi vào tình trạng có nhu cầu sửa chữa dài hạn rất lớn

Cục quản lý đường bộ là cơ quan quyết định cuối cùng các công tác sửa chữa cần thiết hay đối khi ngay cả Bộ Giao thông vận tải là cơ quan quyết định cuối cùng Việc phân bổ nguồn vốn cho các Khu quản lý do Cục quản lý đường bộ thực hiện sau khi các Khu quản lý công trình cho Cục quản lý đường bộ các kế hoạch sửa chữa duy tu mà họ định thực hiện

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 Tuy nhiên, đối với các cầu được xây dựng gần đây hơn thì đang được ghi chép nhiều hơn 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 kiểm tra chung ở các đơn vị quản lý cầu trực thuộc Khu quản lý đường bộ cũng như công tác kiểm tra hằng ngày ở các đơn vị quản lý cầu trực thuộc

Sở giao thông công chánh (hay Sở giao thông vận tải ở các Tỉnh/Thành) đều được thực hiện bằng mắt Do những hạn chế của việc kiểm tra bằng mắt và hạn chế về trình độ chuyên môn của nhân viên tuần tra kiểm tra cầu nên không thể phát hiện sớm các hư hỏng xảy ra trên cầu đặc biệt là các khuyết tật tiềm ẩn Hiện nay, công tác kiểm tra thông thường phần nào bị hạn chế do việc thiếu hay không sử dụng các thiết bị cơ bản Ngoài sự đánh giá bằng mắt, đa số các công tác đánh giá chi tiết hơn đều được thực hiện thông qua công tác thử nghiệm cầu mà công tác này chỉ được tiến hành khi các công ty quản lý cầu trực tiếp đề xuất một cách chủ quan

Trong giới hạn của đề tài, các quy trình kiểm định cầu được tìm hiểu nghiên cứu bao gồm quy trình của Mỹ, Đức, Úc Trong đó tập trung vào nghiên cứu cách đánh giá khả năng chịu tải của cầu theo AASHTO LRFR (Tiêu chuẩn đánh giá cầu của AASHTO), do đây là Tiêu chuẩn đánh giá đi kèm với Tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng (AASHTO LRFD) đã được nghiên cứu, chính thức áp dụng trong thiết kế cầu ở Việt Nam từ năm 2005

2.1 Các quy định đối với công tác kiểm định cầu ở Mỹ (NBIS):

Từ năm 1968, tiêu chuẩn quốc gia về kiểm tra cầu đầu tiên ở Hoa Kỳ đã được ban hành (viết tắt NBIS – National Brigde Inspection Standard) Đi kèm với tiêu chuẩn này là 3 bộ hướng dẫn; Hướng dẫn đào tạo nhân viên kiểm tra cầu của FHWA, Hướng dẫn kiểm tra, bảo dưỡng cầu của AASHTO và Hướng dẫn kiểm tra, đánh giá cầu của FHWA Sau đó, tiêu chuẩn này liên tục được bổ sung, chỉnh sửa Đến đầu năm 2001, AASHTO đã ban hành bộ Hướng dẫn đánh giá cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng (LRFR) nhằm phù hợp với Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFR (được bắt buộc áp dụng trong thiết kế cầu trên toàn nước Mỹ vào tháng 10/2007)

Phần này giới thiệu các vấn đề về công tác kiểm tra, đánh giá cầu ở Mỹ theo các tiêu chuẩn NBIS và AASHTO LRFR

2.1.1 Hồ sơ quản lý cầu: [14]

Mỗi công trình cầu đều phải lập hồ sơ quản lý, bao gồm các nội dung: Mô tả