Luận án thạc sĩ ngành xây dựng công trình giao thông đánh giá kết cấu nhịp cầu dầm BTCT đang khai thác trên đường ô tô theo một số tiêu chuẩn hiện hành

bộ giáo dục và đào tạo
tr ờng đại học giao thông vận tải
e ừ f




Phan tiến hoàng



đánh giá kết cấu nhịp cầu dầm BTCT
đang khai thác trên đ ờng ô tô theo
một số tiêu chuẩn hiện hành




luận văn thạc sỹ kỹ thuật

hà nội -2005
bộ giáo dục và đào tạo
tr ờng đại học giao thông vận tải
e ừ f



Phan tiến hoàng


đánh giá kết cấu nhịp cầu dầm BTCT đang
khai thác trên đ ờng ô tô theo một số
tiêu chuẩn hiện hành



luận văn thạc sỹ kỹ thuật



chuyên ngành: xây dựng công trình giao Thông
khoá học: 2002-2005
giáo viên h;ớng dẫn :pgs.ts: trần đức nhiệm

hà nội -2005
iii

Mục lục

Mục lục
Mở đầu
Các thuật ngữ viết tắt

Ch#ơng 1: Tổng quan về công tác kiểm tra và đánh giá
cầu BTCT
1.1. Tổng quan về công tác kiểm tra đánh giá cầu BTCT trên thế giới
1.1.1. Tình hình nghiên cứu các ph ơng pháp kiểm tra kết cấu nhịp cầu BTCT
1.1.2. Tình hình nghiên cứu đánh giá kết cấu nhịp cầu BTCT trên thế giới
1.1.2.1. Giới thiệu chung . . .
1.1.2.2. Xác định mô hình thực trạng vật liệu dựa trên Cơ sở dữ liệu của cầu .
1.1.2.3. Tổng quan về các ph ơng pháp đánh giá KCN cầu BTCT
1.2. Hiện trạng hệ thống cầu trên mạng l ới GTĐB Việt Nam
1.3. Hiện trạng công tác kiểm tra, đánh giá cầu ở Việt Nam
1.3.1. Giới thiệu chung . . .
1.3.2. Phân loại công tác kiểm tra . . .
1.3.3. Ph ơng pháp đánh giá . . .

1.4. Tóm tắt một số dấu hiệu h hỏng và nguyên nhân gây ra các h hỏng
trong các cầu BTCT và BTCT DUL ở Việt Nam . .
1.4.1. Vỡ . . . . .
1.4.2. Nứt . . . . .
1.4.3. Gỉ cốt thép th ờng . . .
1.4.4. Tình trạng của các cáp dự ứng lực . . .
1.4.5. Mài mòn . . . . .
1.4.6. H hỏng bê tông và cốt thép do các xâm thực hoá học và điện hoá
1.4.7. Thạch nhũ và sản phẩm h hỏng trên bề mặt bê tông .
1.4.8. Chuyển vị và biến dạng lớn . . .
1.4.9. Những sai sót trong thiết kế . . .

1
4



5
5
6
6
7
7
9
12
12
13
14

15

15
16
16
17
17
17
17
18
18

iv
1.4.10. Những sai sót trong thi công . . .
1.5. Kết luận ch ơng . . . .

Ch#ơng 2: Những nội dung chủ yếu đánh giá kết cấu
nhịp cầu BTCT theo một số tiêu chuẩn hiện hành
2.1. Khái quát chung . . .
2.1.1. Cơ sở lý thuyết chung . . . . .
2.1.2. Tải trọng dùng để đánh giá . . .
2.2. Quy trình xác định sức chịu tải của kết cấu nhịp cầu dầm BTCT cầu
đ ờng bộ Liên bang Nga BCH 32-78 . .
2.2.1. Những quy định . . . .
2.2.1.1. Các bài toán đ ợc giải quyết trong phạm vi quy trình: . .
2.2.1.2. Nội dung chính và trình tự các b ớc đánh giá khả năng chịu tải của kết
cấu nhịp . . . .
2.2.2. Kiểm tra thu thập số liệu hiện trạng cầu . .
2.2.3. Xác định nội lực cho phép do hoạt tải gây ra trong các tiết diện của các
cấu kiện trong kết cấu nhịp . . . .
2.2.4. Xác định mômen uốn và lực cắt trong tiết diện các cấu kiện của kết cấu
nhịp . . . . .

2.2.5. Xác định nội lực trong các cấu kiện chịu lực của kết cấu nhịp do hoạt tải
thẳng đứng tiêu chuẩn và xe nặng . . .
2.2.6. Thử nghiệm cầu . . . .
2.2.7. Nhận xét . . . .
2.3. Quy trình kiểm định cầu trên đ ờng ô tô 22TCN 243-98
2.3.1. Tổng quan . . . .
2.3.1.1. Giới thiệu chung . . .
2.3.1.2. Các b ớc kiểm tra đánh giá cầu . . .
2.3.2. Đánh giá kết cấu nhịp dầm BTCT th ờng . .
2.3.2.1. Quy định chung . . . .
2.3.2.2. Xác định nội lực cho phép do hoạt tải gây ra .
2.3.3. Đánh giá kết cấu nhịp dầm BTCT dự ứng lực .
19
19




20
20
20

21
21
21

22
23

24

28

29
32
33

34
34
34
35
35
36
38
v

2.3.3.1. Quy định chung . . . .
2.3.3.2. Các đặc tr ng vật liệu bêtông, cốt thép . .
2.3.3.3. Kiểm toán xác định năng lực chịu tải . .
2.3.4. Nhận xét . . . . . .
2.4. Đánh giá cầu dầm BTCT theo tiêu chuẩn Anh DB 21-93
2.4.1. Kiểm tra phục vụ đánh giá . . .
2.4.1.1. Giới thiệu chung . . .
2.4.1.2. Kiểm tra để xác định tải trọng . .
2.4.1.3. Kiểm tra để xác định sức kháng . . .
2.4.2. Mục tiêu và ph ơng pháp . . . .
2.4.2.1. Giới thiệu chung . . .
2.4.2.2. Trạng thái giới hạn . . .
2.4.2.3. Đánh giá giá trị tải trọng . . .
2.4.2.4. Đánh giá hiệu ứng tải . . .

2.4.2.5. Đánh giá sức kháng . . .
2.4.2.6. Kiểm tra sự phù hợp của kết cấu . .
2.4.2.7. Đánh giá mỏi . . . .
2.4.2.8. Thử tải . . . .
2.4.3. Tính chất của vật liệu . . .
2.4.3.1. Cốt thép . . . .
2.4.3.2. Cốt thép dự ứng lực . . .
2.4.3.3. Bê tông . . . .
2.4.4. Tải trọng . . . .
2.4.4.1. Tổng quát . . . .
2.4.4.2. Làn xe và việc áp dụng hoạt tải . .
2.4.4.3. Hoạt tải đánh giá danh định . . .
2.4.4.4. Hệ số chiết giảm cho UDL và KEL . .
2.4.4.5. Tải trọng đơn trục và đơn bánh . .
2.4.4.6. Hiệu ứng ly tâm . . . .
2.4.5. Phân tích kết cấu . . . .
2.4.5.1. Ph ơng pháp phân phối . . . .
2.4.5.2. Các giả thiết chấp nhận .
38
38
40
43

44
44
44
44
45
45
45

45
46
46
47
47
48
48
48
48
49
49
49
49
50
52
53
55
56
56
56

vi
2.4.5.3. Chiều dài nhịp tính toán . . . .
2.4.6. Nhận xét .
2.5. Đánh giá cầu BTCT theo AASHTO . . .
2.5.1. Giới thiệu chung . . .
2.5.1.1. Triết lý các ph ơng pháp đánh giá cầu theo AASHTO .
2.5.1.2. Các mức đánh giá . . .
2.5.1.3. Chỉ số độ tin cậy đánh giá . . . .
2.5.2. Các ph ơng pháp đánh giá . . .

2.5.2.1. Đánh giá theo ứng suất cho phép (;SCP) . .
2.5.2.2. Đánh giá theo hệ số tải trọng (HSTT) . . .
2.5.3. Ph ơng trình đánh giá . . .
2.5.3.1. Khái quát . . . .
2.5.3.2. Đánh giá theo ph ơng pháp ứng suất cho phép (ASR) .
2.5.3.3. Đánh giá cầu theo ph ơng pháp hệ số tải trọng (LFR) .
2.5.4. Tình trạng của các bộ phận cầu . . .
2.5.5. Các tải trọng . . . .
2.5.5.1. Tĩnh tải (D) . . . .
2.5.5.2. Hoạt tải đánh giá . . .
2.5.5.3. Tải trọng bánh xe (Mặt cầu) . . .
2.5.5.4. Tải trọng xe tải . . . .
2.5.5.5. Tải trọng làn xe . . . .
2.5.5.6. Tải trọng đ ờng bộ hành . . .
2.5.5.7. Phân bố tải trọng . . .
2.5.5.8. Xung kích (I) . . . .
2.5.5.9. Độ võng . . . .
2.5.5.10. Tải trọng dọc cầu . . . .
2.5.5.11. Tải trọng môi tr ờng . . .
2.5.5.12. Gió . . . .
2.5.5.13. Động đất . . . . .
2.5.5.14. Tác dụng của nhiệt độ . . . .
2.5.5.15. Tác dụng của dòng chảy . . . .
2.5.6. Đánh giá cầu theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng (LRFR)
56
56

58
58
59

59
61
61
61
61
61
62
62
63
63
63
64
64
64
65
65
66
66
66
66
67
67
67
67
67
67

vii
2.5.6.1. Công thức đánh giá tải trọng tổng quát
2.5.6.2. Hệ thống đánh giá theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng .

2.5.6.3.Tiêu chuẩn an toàn cho đánh giá theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng
2.5.7. So sánh LRFR và LFR . .
2.5.8. Nhận xét . . . .
2.6. Kết luận ch ơng . . . .

Ch'ơng 3. đánh giá kcn cầu btct thực tế theo 22TCN
243-98 và h'ớng dẫn của aashto (LRFR)
3.1. Khái quát . . . .
3.2. Giới thiệu về kết cấu nhịp đánh giá . .
3.2.1. Giới thiệu chung . . . .
3.2.2. Kết cấu nhịp . . .
3.2.2.1. Mắt cắt dọc, ngang nhịp N2 . .
3.2.2.2. Các đặc tr ng hình học đo đạc đ ợc của mắt cắt ngang dầm chủ
3.2.2.3. Bố trí cáp DUL (lấy theo hồ sơ thiết kế) . .
3.2.3. Vật liệu . . . .
3.2.3.1. Bê tông . . . .
3.2.3.2. Cốt thép th ờng . . . .
3.2.3.3. Thép DUL . . . .
3.3. Đánh giá theo các h ớng dẫn của AASHTO . .
3.3.1. Tính toán nội lực do tĩnh tải . .
3.3.1.1. Giá trị nội lực do tĩnh tải . . .
3.3.1.2. Nội lực do tĩnh tải
3.3.2. Tính toán nội lực do hoạt tải . . .
3.3.2.1. Xác định các hệ số . . . .
3.3.2.2. Tính toán nội lực do hoạt tải . . .
3.3.3. Tính toán sức kháng của tiết diện . . .
3.3.4. Kết quả đánh giá . . .
3.4. Đánh giá theo tiêu chuẩn 22TCN 243-98 . .
3.4.1. Tính toán nội lực do tĩnh tải . . . .
68

70
71
72
76
76




78
79
79
79
79
80
81
81
81
82
82
83
83
83
83
84
84
85
86
87
88

88

viii
3.4.2. Tính toán nội lực do hoạt tải . . .
3.4.2.1. Hệ số phân bố ngang
3.4.2.2. Hệ số xung kích
3.4.2.3. Tải trọng t ơng đ ơng .
3.4.2.4. Nội lực do hoạt tải
3.4.3. Tính toán khả năng chịu lực của mặt cắt . .
3.4.3.1. Đặc tr ng hình học của dầm
3.4.3.2. Khả năng chịu mômen giữa nhịp .
3.4.3.3. Khả năng chịu lực cắt tại gối . . . .
3.4.4. Kết quả đánh giá . . .
3.4.4.1. Mômen cho phép do đoàn xe H30 gây ra tại giữa nhịp .
3.4.4.2. Mômen cho phép do xe HK80 gây ra tại giữa nhịp .
3.4.4.3. Lực cắt cho phép do đoàn xe H30 gây ra tái gối . .
3.4.4.4. Lực cắt cho phép do xe HK80 gây ra tại gối .

Kết luận . . . .
Các tài liệu tham khảo . . . .

89
89
89
90
90
91
91
91
92

93
93
93
93
93

95
98














Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
1
Mở đầu
Trên hệ thống cầu đ ờng bộ Việt Nam hiện nay có nhiều loại cầu đ ợc
xây dựng qua nhiều thời kỳ với các giai đoạn lịch sử khác nhau. Chúng đ ợc
thiết kế và thi công theo các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm khác nhau. Có

thể phân loại cầu theo thời kỳ thiết kế và thi công nh sau:
- Tr ớc năm 1954 : theo quy phạm của cộng hoà Pháp
- Từ năm 1955 - 1974 :
+ Tại miền Bắc theo quy phạm của Liên Xô (cũ), Trung Quốc và Việt Nam
+ Tại miền Nam theo quy phạm của Mỹ (AASHO)
- Từ năm 1979 đến nay trong cả n ớc th ờng thiết kế theo quy trình thiết kế
cầu cống theo trang thái giới hạn (22TCN 18-79), trên các Quốc lộ th ờng
đ ợc thiết kế với tiêu chuẩn 22TCN18-79, tải trọng H30, XB80, các Tỉnh
lộ và đ ờng nông thôn thiết theo các tải trọng H18 đến H10.
- Thời gian gần đây nhiều cầu của n ớc ta đã đ ợc xây dựng trên cơ sở các
quy trình của n ớc ngoài nh tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO (các dự án
cầu trên QL 2, QL 1A ), của Nhật (cầu Kiền, cầu Bính ), của Australia
(cầu Mỹ Thuận ), Từ thực trạng này mà công tác quản lý, khai thác, đánh
giá và sửa chữa càng thêm phức tạp. Do sự phát triển kinh tế của đất n ớc,
hiện nay các cầu trên phải đảm đ ơng một khối l ợng vận tải lớn, nhiều
khi lâm vào trạng thái quá tải. Ngoài ra những cầu của n ớc ta cũng chịu
ảnh h ởng rất lớn của môi tr ờng. Những điều trên dẫn đến việc h hỏng
trên các cầu cũ rất nhiều và rất đa dạng, ảnh h ởng và đe doạ đến sự an
toàn của kết cấu công trình và các ph ơng tiện vận tải. Khối l ợng cầu hiện
có là một tài sản rất lớn của quốc gia, việc đầu t cho công tác kiểm tra,
quản lý, đánh giá và duy tu sửa chữa rất cần đ ợc quan tâm.
Để tăng tuổi thọ của công trình cầu cũng nh để khai thác một cách an
toàn các công trình cầu cũ việc th ờng xuyên phải kiểm tra, đánh giá lại khả
năng chịu tải của cầu là rất quan trọng và cần thiết. Mục tiêu của việc kiểm tra
và đánh giá cầu là nhằm phát hiện các h hỏng, đề ra giải pháp xử lý và xác
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
2
định chế độ tải trọng cho phép khai thác trên cầu (tải trọng, tốc độ, khoảng

cách xe , ) đảm bảo an toàn cho ng ời, ph ơng tiện.
Cho đến nay công tác kiểm tra, đánh giá và quản lý chất l ợng cầu đã
và đang nhận đ ợc quan tâm ngày càng nhiều từ các cơ quan quản lý. Bộ Giao
thông Vận tải đã ban hành quy trình thử nghiệm cầu 22TCN-170-87, tiêu
chuẩn Kiểm định cầu trên đ ờng ôtô 22TCN-243-98, tiêu chuẩn bảo d ỡng
sửa chữa th ờng xuyên đ ờng bộ, Hiên nay công tác kiểm tra và đánh giá
cầu ở n ớc ta chủ yếu dựa trên cơ sở các quy trình, tiêu chuẩn nêu trên, ngoài
ra còn có các quy trình kiểm tra, đánh giá cầu khai thác khác đang đ ợc tham
khảo và sử dụng ở n ớc ta nh : Quy trình xác định sức chịu tải của kết cấu
nhịp dầm BTCT cầu đ ờng bộ BCH 32-78 (Liên xô cũ). Đánh giá cầu đ ờng
bộ và kết cấu BD 21/93 (V ơng quốc Anh), đánh giá cầu theo tiêu chuẩn
AASHTO (Mỹ) Do công trình cầu ở n ớc ta đ ợc thiết kế theo nhiều tiêu
chuẩn khác nhau nên việc áp dụng tiêu chuẩn đánh giá cầu này để đánh giá
cầu đ ợc xây dựng theo hệ thống tiêu chuẩn khác sẽ gặp khó khăn nh các
quan điểm tính toán khác nhau, lựa chọn các hệ số tính toán, tải trọng đánh
giá, mà nếu không đ ợc xem xét cẩn thận có thể dẫn tới các kết quả khác
nhau đáng kể.
Để góp phần khắc phục tình trạng trên, đề tài nghiên cứu Đánh giá
kết cấu nhịp cầu dầm BTCT đang khai thác trên đ ờng ôtô theo một số
tiêu chuẩn hiện hành đ ợc đặt ra nhằm mục tiêu sau:
Tìm hiểu và nghiên cứu một số tiêu chuẩn đánh giá kết cấu nhịp cầu
rầm BTCT cũ trên đ ờng ôtô của Việt Nam và một số n ớc trên thế giới. Đánh
giá một công trình cầu theo hai tiêu chuẩn, so sánh kết quả đánnh giá và rút ra
kết luận và kiến nghị.
Trên cơ sở mục tiêu nghiên cứu trên nhiệm vụ nghiên cứu chính của đề tài là:
1. Tìm hiểu một số tiêu chuẩn đánh giá kết cấu nhịp cầu rầm BTCT trên
đ ờng ôtô của một số n ớc trên thế giới (Mỹ, Anh, Nga, Việt Nam).
2. Tiến hành đánh giá một công trình cầu theo hai tiêu chuẩn khác nhau (22
TCN 243-98 của Việt Nam và AASHTO của Mỹ), từ đó so sánh và rút ra
kết luận của đề tài.

Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
3
Nội dung của đề tài
Phần Mở đầu: Nêu hiện trạng vấn đề và xác lập mục tiêu và nội dung
nghiên cứu.
Ch;ơng I . Tổng quan về công tác kiểm tra và đánh giá
kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép trên đ;ờng ôtô
Trình bày về hiện trạng và công tác kiểm tra, đánh giá cầu BTCT ở Việt
Nam, tình hình nghiên cứu đánh giá kết cấu nhịp cầu BTCT trên thế giới và
các vấn đề sẽ đ ợc giải quyết trong luấn án
Ch;ơng II. tổng quan về một số ph;ơng pháp đánh giá
cầu
Trình bày ph ơng pháp đánh giá kết cấu nhịp cầu dầm BTCT theo tiêu
chuẩn Việt Nam (22TCN 243-98), ph ơng pháp đánh giá chất l ợng kết cấu
nhịp cầu dầm BTCT theo tiêu chuẩn Liên xô cũ (BCH 32 - 78), ph ơng pháp
đánh giá chất l ợng kết cấu nhịp cầu dầm BTCT theo tiêu chuẩn của V ơng
quốc Anh (BD 21/93) và ph ơng pháp đánh giá chất l ợng kết cấu nhịp cầu
dầm BTCT theo các h ớng dẫn của AASHTO (Mỹ) t ơng ứng với các thế hệ
tiêu chuẩn thiết kế khác nhau
ch;ơng III Tính toán đánh giá cho công trình cầu theo
các tiêu chuẩn hiện hành
Lựa chọn một công trình thực tế để đánh giá kết cấu nhịp cầu dầm BTCT
theo tiêu chuẩn Việt Nam (22TCN 243-98) và theo các h ớng dẫn của
AASHTO. Trên cơ sở đố so sánh cách đánh giá theo hai ph ơng pháp
Kết luận và kiến nghị
Dựa trên kết quả của luận án sẽ đ a ra những kết luận chính, đồng thời kiến
nghị và ph ơng h ớng nghiên cứu tiếp theo của đề tài
Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy trong Bộ môn Cầu

Tr ờng Đại học GTVT, các đồng nghiệp Viện Khoa học Công nghệ GTVT.
Tác giả đặc biệt cảm ơn thầy h ớng dẫn PGS. TS. Trần Đức Nhiệm đã hết
lòng động viên, h ớng dẫn trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án.
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
4
các thuật ngữ viết tắt
NDT


TCN
TCVN
TTGH
BTCT
BTCT DƯL
QL
ADTT
TTGH
USCP
HSTT
LFR
LRFR

AASHTO

BS
:

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

:

:
(Non Destructive Tiêu chuẩn Việt Nam Testing) : Kiểm
tra không phá huỷ
Tiêu chuẩn ngành
Tiêu chuẩn Việt Nam
Trạng thái giới hạn
Bê tông cốt thép
Bê tông cốt thép dự ứng lực
Quốc lộ
Tải trọng ngày đêm
Trạng thái giới hạn
ứng suất cho phép
Hệ số tải trọng
Load Factor Rating (Ph ơng pháp đánh giá hệ số tải trọng)

Load Resistance Factor Rating (Ph ơng pháp đánh giá theo hệ
số tải trọng và sức kháng)
American Association of State Highway and Transportation
Officials (Hiệp hội các viên chức đ ờng bộ và vận tải Mỹ)
Bristish Standard (Tiêu chuẩn Anh)Officials (Hiệp hội các
viên chức đ ờng bộ và vận tải Mỹ)











Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
5
Ch ơng 1
tổng quan về công tác kiểm tra và đánh giá
cầu Bê Tông Cốt Thép

1.1 Tổng quan về kiểm tra, đánh giá các cầu BTCT trên thế giới
1.1.1 Tình hình nghiên cứu các ph ơng pháp kiểm tra kết cấu nhịp cầu
BTCT:
Cùng với sự ra đời của công trình xây dựng nói chung và kết cấu nhịp cầu
BTCT, BTCT DƯL nói riêng, ng ời ta đã quan tâm đến việc kiểm tra đánh giá

nó nhằm duy trì điều kiện khai thác an toàn và thuận lợi. Các công trình
nghiên cứu và các quy trình kiểm tra đánh giá ra đời và liên tục đ ợc cập nhật
cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, sự tích luỹ kiến thức thực tiễn
và yêu cầu ngày càng cao của công tác quản lý. Hiện nay khó có thể liệt kê
hết các th mục tóm tắt các công trình nghiên cứu trên thế giới về đánh giá, xử
lý h hỏng của kết cấu BTCT và BTCT DƯL, ở đây chỉ đề cập đến một số quy
trình sẽ đ ợc xem xét trong luận án.
Tại Mỹ và các n ớc phát triển vấn đề đánh giá khả năng chịu tải của cầu
đang khai thác đã đ ợc quan tâm và thực hiện rất bài bản, các nghiên cứu và
quy trình do các tổ chức nh Cục Đ ờng bộ Liên bang Mỹ [16, 17], AASHTO
[9, 10, 11, 12] đều đặn đ ợc cập nhật, xuất bản và đ ợc nhiều n ớc trên thế
giới (trong đó cóViệt Nam) áp dụng. Các quy trình và các kết quả nghiên cứu
của Anh [13, 14, 15] cũng là những quy trình đ ợc chấp nhận và áp dụng ở
nhiều n ớc.
Kiểm tra và đánh giá cầu ở các n ớc nh Liên bang Nga [1], Đức [18],,
cũng rất đ ợc coi trọng. Các quy trình của LB Nga trong đó có quy trình kiểm
tra cầu là một trong những cơ sở để xây dựng quy trình kiểm tra và đánh giá
cầu ở Việt Nam. Trong quy trình của LB Nga việc đánh giá kết cấu nhịp cầu
BTCT và BTCT DƯL dựa trên việc khảo sát, đánh giá h hỏng tại từng bộ
phận của công trình để xây dựng mô hình thực trạng của cầu, mô hình này
đ ợc điều chỉnh để có sự phù hợp với các kết quả thử nghịêm (tĩnh, động).
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
6
Trên cơ sở mô hình thực trạng sẽ tiến hành tính toán để xác định tải trọng khai
thác thực tế cho cầu.
Qua các tài liệu đã công bố, có thể phân loại tóm tắt những yếu tố gây h
hỏng công trình BTCT và BTCT DƯL thành 4 nhóm chính là chất l ợng bê
tông, môi tr ờng, thời tiết và các tác động cơ học.

Trong đó ảnh h ởng của môi tr ờng, đặc biệt là của các tác nhân hóa học
nh sunfat, clo và cacbonat đ ợc đặc biệt quan tâm. Đã có nhiều công trình
nghiên cứu về quá trình xâm thực, cơ chế phá hoại bê tông và gỉ cốt thép,
ng ỡng ăn mòn cốt thép của các tác nhân trên đã đ ợc công bố.
Từ những kết quả nghiên cứu về nguyên nhân bản chất và hậu quả của các
h hỏng khuyết tật th ờng gặp trong vật liệu cũng nh trong kết cấu, các
nghiên cứu tập trung tìm cách phát hiện xác định các h hỏng khuyết tật đó.
Qua các nghiên cứu đã công bố có thể phân loại các số liệu cần thu thập và xử
lý trong chẩn đoán và đánh giá cầu BTCT thành 3 nhóm chính : các số liệu về
bê tông, các số liệu về cốt thép và các số liệu về kết cấu. Để thu thập và xử lý
đ ợc những số liệu đó phải sử dụng rất nhiều các ph ơng pháp kỹ thuật khác
nhau, kể từ những ph ơng pháp đơn giản nhất là tiếp cận và đo đạc kiểm tra
bằng các thiết bị đơn giản nh th ớc, kính lúp đến những ph ơng pháp và kỹ
thuật NDT với những trang thiết bị hiện đại. Những ph ơng pháp và kỹ thuật
thông dụng có tính hiệu quả cao th ờng thấy trong các tài liệu đ ợc lập thành
Tiêu chuẩn nh các Tiêu chuẩn thí nghiệm của AASHTO [10, 11, 12] và
ASTM (Mỹ).
1.1.2 Tình hình nghiên cứu đánh giá kết cấu nhịp cầu BTCT trên thế giới
1.1.2.1 Giới thiệu chung
Tr ớc khi tiến hành đánh giá kết cấu nhịp cầu (cầu BTCT nói riêng) cần
phải xây dựng mô hình thực trạng của nó. Mô hình thực trạng là sơ đồ kết cấu
và tiết diện có tính đến những h hỏng suy thoái của vật liệu và các suy giảm
kết cấu của chúng. Các h hỏng suy thoái của vật liệu bao gồm các h hỏng
khuyết tật bề mặt có thể phát hiện khi kiểm tra trực tiếp tại hiện tr ờng. Các
h hỏng bên trong kết cấu hoặc suy thoái các đặc tr ng vật liệu có thể phát
hiện bằng các ph ơng pháp NDT. Các suy thoái kết cấu có thể đ ợc nhận biết
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
7

qua đánh giá các trạng thái cơ học nhận đ ợc khi thử tải ở hiện tr ờng.
Nhiệm vụ của đánh giá kết cấu nhịp cầu BTCT là từ các số liệu trong Hồ sơ
công trình (nếu có), các số liệu đo đạc kiểm tra, thử tải ở hiện tr ờng để xây
dựng và điều chỉnh mô hình thực trạng của nó, cuối cùng từ mô hình thực
trạng đó tiến hành các tính toán đánh giá ở mức độ cao hơn nh xác định khả
năng chịu lực, độ tin cậy, tuổi thọ
1.1.2.2 Xác định mô hình thực trạng vật liệu dựa trên Cơ sở dữ liệu của cầu
Cơ sở dữ liệu của một công trình cụ thể th ờng gồm hai phần :
v Phần thứ nhất : Gồm tập hợp các Hồ sơ thiết kế, thi công, hoàn công của
công trình, hồ sơ trạng thái của công trình tr ớc khi đ a vào khai thác sử
dụng (trạng thái 0), hồ sơ các đợt kiểm tra hàng năm, kiểm tra chi tiết,
kiểm tra đặc biệt dựa vào đó có thể biết đ ợc những thông tin cơ bản
của cầu về quá trình thiết kế, thi công và khai thác.
v Phần thứ hai : Gồm các ph ơng pháp, thuật toán trong lĩnh vực chẩn đoán
công trình. Đó là các tri thức về h hỏng vật liệu, về h hỏng kết cấu, về
tác động môi tr ờng, về ảnh h ởng của các h hỏng khuyết tật đến sự
làm việc của công trình mà con ng ời đã biết chính xác hoặc ch a chính
xác Có những tri thức đã đ ợc đ a vào các Tiêu chuẩn, Quy trình đánh
giá công trình, nh ng cũng có các tri thức chỉ là các kinh nghiệm của các
chuyên gia Tùy theo từng loại công trình (loại vật liệu, loại kết cấu )
mà vận dụng cho phù hợp. Một h hỏng có thể do nhiều nguyên nhân
khác nhau gây ra và nó cũng có thể gây ra nhiều hậu quả khác nhau đối
với cầu.
1.1.2.3 Tổng quan về các ph ơng pháp đánh giá KCN cầu BTCT
Hiện nay các ph ơng pháp đánh giá kết cấu nhịp cầu BTCT phần lớn vẫn
dựa trên triết lý thiết kế theo ph ơng pháp trạng thái giới hạn (TTGH), Triết lý
này dựa trên các khái niệm về TTGH là:
- TTGH về phá huỷ do bộ phận công trình đạt tới giới hạn về c ờng độ, về mỏi
hay mất ổn định khiến công trình không sử dụng đ ợc nữa. Ph ơng trình cơ
bản của TTGH biểu diễn d ới dạng:

Q R (1.1)
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
8
Trong đó Q là hiệu ứng tải lớn nhất lên bộ phận công trình do tác động của tải
trọng ngoài ở tổ hợp bất lợi nhất. R đặc tr ng cho khả năng chịu tải tối đa (sức
kháng) của bộ phận công trình ở trạng thái hiện tại của nó (các tính chất cơ lý
hiện có).
- TTGT mất an toàn cho việc sử dung bình th ờng nh biến dạng, dịch chuyển
quá lớn, kết cấu BTCT bị nứt khiến công trình phải hạn chế mức độ khai thác
hay phải sửa chữa.
Về nguyên tắc điều kiện (1,1) đ ợc áp dụng trong đánh giá cho mọi kết cấu
và mọi tr ờng hợp kiểm toán, tuy nhiên trong các tiêu chuẩn kiểm tra và đánh
giá cầu ng ời ta phát triển và cụ thể hoá để thuận lợi hơn trong áp dụng.
Đánh giá trên cơ sở hiệu ứng của hoạt tải xe:
Gọi Q = Q
D
+ Q
L

Trong đó Q
D
là hiệu ứng tải trên kết cấu do tải trọng tĩnh gây ra, Q
L
là hiệu
ứng do hoạt tải xe dùng để đánh giá gây ra.
T ơng tự biểu diễn R = R
D
+ R

L

Với R
D
=Q
D
khi đó R
L
sẽ là phần năng lực chịu tải mà bộ phận kết cấu có
thể tiếp nhận đ ợc tác động của hoạt tải một cách an toàn. Rõ ràng điều kiện
kiểm toán sẽ là
Q
L
R
L
(1.2)
Tiêu chuẩn đánh giá cầu của Liên Xô (cũ) với dẫn xuất là hiệu ứng của tải
trọng chuẩn đơn vị, các đại l ợng Q
L
và R
L
đ ợc biến đổi t ơng ứng thành cấp
của tải trọng K
L
(theo tác động) và cấp của bộ phân kết cấu K
R
(theo khả năng
chịu tải). Nh vậy điều kiện đánh giá sẽ là:
K
L

R
R
(1.3)
Tại Mỹ, song hành với các tiêu chuẩn thiết kế cầu, Hiệp hội đ ờng bộ Hoa
kỳ (AASHTO) đã ban hành đồng bộ các tài liệu kỹ thuật và h ớng dẫn đánh
giá năng lực chịu tải của cầu cũ (th ờng gọi là đánh giá tải trọng - Load
rating). Thực chất của nguyên lý đánh giá tải trọng cầu theo AASHTO cũng
dựa trên điều kiện đánh giá (1.2), thay cho so sánh trực tiếp hiệu ứng của hoạt
tải xe với năng lực còn lại của kết cấu, ng ời ta đ a ra chỉ tiêu là hệ số đánh
giá tải trọng RF (Rating Factor)
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
9
RF = R
L
/ Q
L
(1.4)
Từ ý nghĩa của R
L
và Q
L
ta có thể biểu diễn
RF = (C-A
1
.D)/(A
2
L(1+I) (1.5)
Với RF hệ số đánh giá tải trọng cho bộ phận kết cấu đang xét.

C - khả năng chịu tải (sức kháng) của bộ phận kết cấu ứng với từng
tr ờng hợp chịu tải và hiện trạng công trình.
D Hiệu ứng lực gây ra do tác động của tĩnh tải
L Hiệu ứng lực gây ra do tác động của hoạt tải xe (là hoạt tải sử dụng
để đánh giá)
A
1
, A
2
là các hệ số tải trọng ứng với từng ph ơng pháp đánh giá (ASR,
LFR hay LRFR) hay từng điều kiện đánh giá
I hiệu ứng động lực của đoàn xe
Nh vậy giá trị RF luôn biểu thị khả năng chịu tải, mức độ dự trữ hay
thiếu hụt khả năng chịu tải của bộ phận kết cấu. RF càng lớn hơn 1 thì bộ
phận kết cấu có độ dự trữ càng lớn và ng ợc lại, ngoài ra theo thời gian tốc độ
thay đổi của RF cũng cho phép đ a ra nhận định về sự an toàn khai thác của
kết cấu.
Từ năm 2001 đến nay chúng ta hiện đang dùng tiêu chuẩn thiết kế cầu
22TCN 272-01 song hành 2 năm cùng với tiêu chuẩn 22TCN 18-79. Tháng 6
năm 2005 Bộ GTVT đã có quyết định đ a vào sử dụng tiêu chuẩn 22TCN
272-05, tr ớc đây có giai đoạn chúng ta đã sử dụng AASHTO spec. Xuất phát
từ yêu cầu thống nhất hoá tiêu chuẩn ngành và để phù hợp với thông lệ quốc tế
hiện nay việc tìm hiểu để áp dụng các chỉ dẫn đánh giá theo AASHTO là cần
thiết.
1.2 Hiện trạng hệ thống cầu trên mạng l ới GTĐB Việt Nam
Hệ thống cầu đ ờng bộ n ớc ta rất phong phú, đến nay mới chỉ thống kê
đ ợc số cầu trên hệ thống quốc lộ (QL) và tỉnh lộ (TL). Tình trạng của hệ
thống cầu còn nhiều yếu tố kỹ thuật ảnh h ởng đến công tác quản lý và khai
thác. Việc phân loại cầu còn đang trong giai đoạn nghiên cứu xây dựng tiêu
chí đánh giá. Trong bảng 1.1 trình bày phân loại cầu theo thời gian khai thác

khi thiết kế đ ợc trình bày
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
10

Bảng 1.1 : Phân loại cầu trên hệ thống đ ờng QL và TL

Tên
hệ
thống
Tổng cộng Phân loại theo tỷ lệ % so với tổng chiều dài

Số
cầu
Chiều dài
(m)
Vĩnh cửu Bán vĩnh cửu

Tạm
Số cầu

(%)

Số cầu

(%)

Số cầu

(%)

QL 4239

144539

3097

73,1

998

23,5

144

3,4

TL 3640

79279

1879

51,6

1117

30,7

644

17,7

Tổng cộng

7879

223828

4976

63,2

2115

26,8

788

10,0

Qua số liệu trên bảng 1.1, có thể nhận thấy số l ợng cầu đ ợc phân loại là
vĩnh cửu chỉ chiếm 73,10% số l ợng cầu trên hệ thống QL; loại bán vĩnh cửu
chiếm tới 23,5% và loại cầu tạm chiếm 3,40%. Số l ợng cầu vĩnh cửu trên
tỉnh lộ còn thấp hơn nữa chỉ chiếm 51,60%; còn lại là cầu bán vĩnh cửu và cầu
tạm.
Để có một cái nhìn chi tiết về hiện trạng cầu hiện có trên hệ thống QL,
trong hình 1.1 và hình 1.2 đã trình bày thống kê chi tiết về các loại cầu hiện
có trên các tuyến QL. Cầu đ ợc phân thành 5 loại chính theo vật liệu sử dụng

trong kết cấu nhịp, bao gồm cầu bê tông cốt thép (BTCT) th ờng; BTCT dự
ứng lực (BTCT DƯL), thép-BTCT liên hợp; cầu dầm dàn thép; còn lại là các
loại khác. Có thể nhận thấy cầu BTCT DƯL chiếm tới 13% về số l ợng và
31% về chiều dài.
Hình 1.1 :
Phân loại cầu trên QL theo số l ợng
.
BTCT th ờng
62%
BTCT DƯL
13%
Thép-BTCT
liên hợp
17%
Các loại khác
3%
Dàn thép
5%

Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
11

Hình 1.2
:
Phân loại cầu trên QL theo chiều dài
.
BTCT th ờng
39%

BTCT DƯL
31%
Các loại khác
3%
Dàn thép
7%
Thép-BTCT
liên hợp
20%

Một số đặc điểm của hệ thống cầu ở Việt Nam :
Các đặc điểm chung của hệ thống cầu ở Việt Nam đ ợc trình bày khá tỉ mỉ
trong một số công trình đã công bố. Trong phần này chỉ trình bày một số đặc
điểm cơ bản cho hệ thống cầu ở Việt Nam nh sau:
v Có số l ợng và chiều dài t ơng đối lớn.
v Đa dạng về chủng loại : Cầu cống Việt Nam đ ợc xây dựng từ nhiều loại
vật liệu khác nhau nh bê tông (BT), bê tông cốt thép (BTCT), bê tông cốt
thép dự ứng lực (BTCT DUL), thép, thép-BTCT liên hợp, gạch, đá Có
nhiều dạng kết cấu nhịp đã đ ợc xây dựng : kết cấu nhịp dạng giản đơn, kết
cấu nhịp dạng liên tục, kết cấu nhịp dạng khung hẫng chốt giữa, kết cấu
nhịp dạng khung T-dầm treo, kết cấu nhịp dạng dàn, kết cấu nhịp dạng
vòm, kết cấu nhịp cầu treo dây võng
v Có thời gian xây dựng khác nhau, theo nhiều cấp độ tải trọng khác nhau.
Đặc điểm này không chỉ mang tính phổ biến trong phạm vi toàn lãnh thổ
mà còn trong phạm vi miền vùng, thậm chí ngay cả trên cùng một tuyến.
v Đ ợc thi công và thiết kế theo các Tiêu chuẩn và Quy trình khác nhau
(Pháp, Mỹ, Trung quốc, Liên xô (cũ), Việt Nam ).
v Nhiều cầu đã tồn tại qua hai cuộc chiến tranh, là mục tiêu đầu tiên bị đánh
phá trong chiến tranh.
v Hiện nay rất nhiều cầu đang bị xuống cấp trầm trọng do nhiều nguyên

nhân.
1.3 Hiện trạng công tác kiểm tra, đánh giá cầu ở Việt Nam
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
12

1.3.1 Giới thiệu chung :
Trong những năm của hai cuộc chiến tranh giải phóng dân tộc, chúng ta
hầu nh không có điều kiện để quản lý khai thác và bảo d ỡng hệ thống cầu
theo quan điểm tuổi thọ. Mục tiêu của quản lý khai thác thời kỳ này là đảm
bảo giao thông, giữ vững sự thông suốt các tuyến đ ờng bị đánh phá ác liệt để
đảm bảo cung cấp sức ng ời và sức của cho tiền tuyến.
Trong khoảng thời gian từ khi đất n ớc hoàn toàn thống nhất (1975) cho
đến đầu những năm 90, do điều kiện khách quan, việc quản lý khai thác và
bảo d ỡng hệ thống cầu ở Việt Nam cũng vẫn ch a đ ợc quan tâm đúng mức.
Sau chiến tranh, với một cơ sở hạ tầng bị h hỏng nghiêm trọng, việc xây
dựng và khai thác các công trình mới đ ợc quan tâm hơn. Ngoài một số các
Tiêu chuẩn ngành về thử tải cầu Quy trình thử nghiệm cầu 22TCN 1703-
87 , hầu nh ch a có một nghiên cứu nào đ ợc tiến hành. Đã có hàng loạt
các sự cố về h hỏng của cầu đã xảy ra nh sự cố sập cầu Rào (Hải Phòng),
cầu Phong Quang (QL 46), cầu Diên Khánh (QL 1A)
Cho đến đầu những năm 90, nhận thấy tầm quan trọng và hiệu quả của
công tác quản lý khai thác các công trình cầu, các nghiên cứu về lĩnh vực này
mới đ ợc triển khai. Một trong những kết quả đáng chú ý là kết quả nghiên
cứu của đề tài KC-10-11 Lựa chọn công nghệ thích hợp kiểm định các
công trình GTVT thuộc ch ơng trình khoa học công nghệ KC 10 trong thời
kỳ 1991-1995. Đề tài đ ợc thực hiện tại Viện Khoa học và Công nghệ GTVT.
Các kết quả của đề tài đã đ ợc áp dụng trong công tác kiểm tra và đánh giá
cầu thiết thực phục vụ công tác quản lý khai thác, nâng cấp cải tạo các công

trình cầu.
Năm 1995, dự án ODA Kiểm tra và đánh giá cầu ở Việt Nam do V ơng
Quốc Anh tài trợ đ ợc thực hiện tại Viện Khoa học và Công nghệ GTVT. Kết
quả thực hiện Dự án là sự chuyển giao công nghệ kiểm định cầu của V ơng
quốc Anh (có sửa đổi bổ sung cho phù hợp với điều kiện cụ thể của Việt
Nam). Đồng thời một số trang thiết bị trong kiểm định cầu cũng đ ợc trang bị
cho đơn vị kiểm tra và đánh giá cầu trong Viện Khoa học và Công nghệ
GTVT - BTAU (Bridge Testing and Assessement Unit).
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
13

Trong ch ơng trình giảng dạy của các Tr ờng Đại học cho các chuyên
ngành Cầu - Hầm, Cầu - Đ ờng đã đ a môn học Kiểm định và tăng c ờng cầu
vào dạy cho sinh viên. Môn học này thực sự đã trang bị những kiến thức cần
thiết giúp sinh viên có nhận thức về công tác quản lý, kiểm tra và đánh giá
cầu. Nhiều giáo trình, tài liệu cũng đã đ ợc biên soạn [8].
Ngoài ra việc nghiên cứu kiểm tra và đánh giá cầu cũng còn đ ợc tiến hành
ở một số Viện nghiên cứu và Tr ờng Đại học nh Viện Cơ học (Viện Khoa
học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia), Đại học GTVT, Đại học Xây dựng, Đại
học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh
Các cơ quan quản lý cũng đã quan tâm đến việc ứng dụng các kết quả
nghiên cứu quản lý khai thác, bảo d ỡng và sửa chữa cầu vào thực tế nhằm
đảm bảo hoạt động và ngăn chặn sự xuống cấp của hệ thống cầu. Một loạt các
Tiêu chuẩn, Quy trình, Quy định trong quản lý, khai thác đ ợc ban hành nh
Quy trình kiểm định cầu trên đ ờng ôtô 22TCN 243-98. Cục Đ ờng bộ Việt
Nam là cơ quan quản lý đ ờng bộ cao nhất cả n ớc. Từ 1993 Cục đã thành
lập Trung tâm kỹ thuật đ ờng bộ thuộc Cục và sau đó là các Trung tâm kỹ
thuật đ ờng bộ thuộc các Khu quản lý đ ờng bộ. Các Trung tâm kỹ thuật

đ ờng bộ và các cơ quan làm công tác kiểm định khác (nh Viện KHCN
GTVT, Tr ờng Đại học GTVT, Tr ờng Đại học Xây dựng, ) này đã đảm
đ ơng một khối l ợng công việc kiểm tra và đánh giá cầu rất lớn, cho đến nay
về cơ bản đã đáp ứng đ ợc yêu cầu của công tác quản lý khai thác cầu.
1.3.2 Phân loại công tác kiểm tra :
Theo Tiêu chuẩn kỹ thuật bảo d ỡng đ ờng bộ [5] trong kiểm tra cầu hiện
nay có 5 mức độ kiểm tra :
v Kiểm tra th ờng xuyên : Tiến hành bằng cách tiếp cận, quan sát và ghi
nhận tình trạng của những bộ phận công trình chính, cấp kiểm tra là cấp
hạt. Tuỳ theo tình trạng cầu có thể tiến hành kiểm tra theo tuần, tháng hoặc
th ờng xuyên hơn, số liệu kiểm tra đ ợc ghi chép và l u trữ ở cấp Hạt Khi
kiểm tra nếu có gì bất th ờng thì phải báo cáo lên cấp quản lý cao hơn
v Kiểm tra định kỳ : là hình thức kiểm tra toàn diện công trình cầu do cấp
Công ty hoặc cấp Khu/ Sở GTVT thực hiện hai lần trong năm (tr ớc và sau
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
14

mùa lũ) Kiểm tra bằng thị sát và sử dụng các thiết bị kiểm tra đơn giản
nh th ớc, búa,, cho tất cả các bộ phận của cầu đặc biệt chú trọng kiểm tra
các bộ phận cầu có thể bị ảnh h ởng do m a lũ. Số liệu kiểm tra đ ợc báo
cáo lên cơ quan quản lý cấp trên
v Kiểm tra đột xuất: tiến hành khi có sự cố, h hỏng xảy ra với cầu do cấp
Công ty kết hợp với Khu QLĐB/ Sở GTVT hoặc Cục Đ ờng bộ thực hiện
tuỳ theo mức độ sự cố. Mục tiêu của kiểm tra là đánh giá tình trạng h
hỏng, xác định nguyên nhân và đề ra giải pháp xử lý.
v Kiểm tra đặc biệt : do cấp Khu/ Sở hoặc Cục Đ ờng bộ thực hiện khi các
kiểm tra nêu trên phát hiện có sự cố kỹ thuật phức tạp.
v Kiểm định: là hình thức kiểm tra rất kỹ l ỡng đối với tất cả các bộ phận

công trình cầu để có thể phân tích đ ợc mức độ suy thoái của chúng theo
hai ph ơng diện kết cấu và vật liệu. Kiểm định do T vấn thực hiện theo đề
c ơng do cấp có thẩm quyền phê duyệt. Kiểm định có các nội dung sau :
Kiểm tra chi tiết lần đầu tiên (lập trạng thái 0 -trạng thái zêro ) :
Đối với công trình mới xây dựng, các công trình mới đ ợc nâng cấp,
khôi phục thì kiểm tra chi tiết lần đầu tiên để xác lập trạng thái ban đầu
của cầu đ ợc tiến hành cùng lúc nghiệm thu bàn giao cho đơn vị quản
lý.
Kiểm định: đ ợc tiến hành theo chu kỳ 5-7 năm hoặc 10 năm một lần
đối với cầu đang khai thác hoặc đã có những dấu hiệu h hỏng nghiêm
trọng. Các t vấn kiểm định cầu phải thu thập số liệu về tình trạng của
cầu, thử tải (tĩnh và động) và tiến hành tính toán lại kết cấu nhằm đánh
giá hiện trạng và xác định năng lực chịu tải của cầu, trên cơ sở đó quy
định điều kiện khai thác. Kết quả kiểm định đ ợc l u trữ Khu/ Sở và
Cục Đ ờng bộ.
1.3.3 Ph ơng pháp đánh giá :
Việc đánh giá khả năng chịu lực của cầu dựa trên những kết quả của công
tác kiểm tra - kiểm định. Cụ thể là các vấn đề sau:
v Số liệu về vị trí, mức độ h hỏng của các bộ phận kết cấu cầu thu thập
đ ợc qua đo đạc khảo sát trên cầu.
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
15

v Sự dịch chuyển, biến dạng của công trình ở trạng thái không tải và trạng
thái có tải.
v Những đặc tr ng về dao động.
Việc đánh giá tính toán lại kết cấu để xác định khả năng chịu tải của cầu
chủ yếu dựa theo một số Tiêu chuẩn đánh giá của Liên Xô (cũ) nh Quy

trình xác định sức chịu tải của kết cấu nhịp dầm BTCT cầu đ ờng bộ BCH 32-
78 và các Tiêu chuẩn ngành của Việt Nam Quy trình thiết kế cầu cống theo
trạng thái giới hạn 22TCN 18-1979, Quy trình kiểm định cầu trên đ ờng ôtô
22TCN 243-98. Về thực chất là kiểm toán lại các trạng thái giới hạn có kể
đến các khuyết tật phát hiện trong quá trình kiểm tra. Các Tiêu chuẩn đánh giá
của Liên Xô (cũ) và Tiêu chuẩn ngành của Việt Nam đều dựa trên Quy trình
thiết kế cầu của Liên Xô (cũ) ban hành năm 1967. Việc tính toán phân tích kết
cấu cầu có thể sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu thông dụng nh SAP,
STAAD III hoặc các ch ơng trình khác.
1.4 Tóm tắt một số dấu hiệu h hỏng và nguyên nhân gây ra các h hỏng
trong các cầu BTCT và BTCT DƯL ở Việt Nam :
Dựa trên các kết quả nghiên cứu và kiểm tra cầu BTCT và BTCT DƯL ở
Việt Nam, đã cho những đánh giá ban đầu về dấu hiệu h hỏng và nguyên
nhân gây h hỏng, có thể tóm tắt nh sau :
1.4.1 Vỡ :
Hiện t ợng này xảy ra khi các phần bê tông bị tách lớp ra khỏi khối bê
tông chính có thể do bị tác động quá mạnh hoặc do cốt thép bị gỉ.
Có nhiều nguyên nhân gây vỡ, ví dụ nh :
v Gỉ của cốt thép trong bê tông.
v Các xâm thực hóa học.
v Chất l ợng bê tông kém.
v Hàm l ợng cốt thép bị thiếu.
v V ợt tải.
v Các va chạm cơ học lớn.
v Một số bộ phận của kết cấu không làm việc theo chức năng (kẹt gối, khe co
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
16

dãn không làm việc đúng chức năng ).
1.4.2 Nứt :
Các vết nứt nhỏ th ờng đ ợc gọi là các vết nứt phi cấu trúc (non
structural crack) có thể thấy ở hầu hết các bề mặt bê tông đã đông cứng. Các
vết nứt này hình thành trong quá trình đông cứng bê tông, th ờng có bề rộng
vết nứt d ới 0.05 mm và phân bố không theo quy luật. Đây là một đặc điểm
thuộc về bản chất của bê tông do hàng loạt các phản ứng trong quá trình đông
cứng bê tông.
Một loại vết nứt khác là các vết nứt có cấu trúc (structural crack). Các vết
nứt này th ờng có thể nhận biết bằng mắt th ờng và có bề rộng từ 0.10 mm
trở lên. Các vết nứt này kéo dài và phân bố theo một quy luật nào đó.
Vết nứt đ ợc đặc tr ng bởi 3 thông số chính : chiều dài, bề rộng và độ sâu
vết nứt. Kiểu và dạng vết nứt sẽ cung cấp những thông tin giải thích về nguyên
nhân. Các vết nứt có thể là vết nứt vuông góc với trục dầm, các vết nứt xiên
góc tại khu vực gần gối, các vết nứt dọc theo vị trí thanh cốt thép. Vết nứt là
một cửa ngõ để các tác nhân gây xâm thực phá hoại cốt thép và bê tông.
Các vết nứt có thể đ ợc phân loại theo nhiều cách :
v Các vết nứt hình thành khi đổ bê tông.
v Các vết nứt do nhiệt.
v Các vết nứt do co ngót.
v Các vết nứt do tác động của môi tr ờng.
v Các vết nứt do các nguyên nhân khác nh hỏa hoạn, v ợt tải, chênh lún, va
chạm, các tải động phụ của cốt thép dự ứng lực
Hậu quả có thể của các vết nứt cần đ ợc xem xét một cách tổng quát dựa
trên các đặc điểm nh nguyên nhân, vị trí, số l ợng, điều kiện môi tr ờng và
điều kiện khai thác của cầu. Đặc biệt các vết nứt có cấu trúc trong kết cấu
BTCT DƯL cho thấy đã có những vấn đề nghiêm trọng về khả năng chịu lực
của cầu.
1.4.3 Gỉ cốt thép th ờng :
Gỉ cốt thép là hiện t ợng th ờng gặp trong kết cấu BTCT nói chung và kết

cấu BTCT DƯL nói riêng. Một trong những nguyên nhân chính là các tác
Phan Tiến Hoàng Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật

Ngành xây dựng Cầu đ ờng Khoá học 2002-2005
17

nhân xâm thực làm thay đổi tính chất của bê tông trong vùng chứa cốt thép. ở
giai đoạn đầu rất khó phát hiện ra gỉ, song dần dần sẽ xuất hiện những vết ố
trên bề mặt bê tông và đôi khi xuất hiện những vết rạn nứt dọc theo cốt thép
do chịu lực của khối l ợng thép gỉ ngày càng tăng lên làm tr ơng nở thể tích
bê tông. Cuối cùng những vết nứt nh vậy sẽ làm cho bê tông bị vỡ và làm cho
cốt thép bị lộ ra, tốc độ gỉ tăng nhanh hơn và làm vỡ vật liệu kết cấu. Trong
một số tr ờng hợp những vết ố do gỉ có thể bắt nguồn từ những thanh cốt thép
cấu tạo bị ăn mòn. Trong một số cầu mới, cốt thép bị gỉ vì đã bị phơi lộ quá
lâu tr ớc khi đổ bê tông.
1.4.4 Tình trạng của các cáp dự ứng lực :
Th ờng thì không thể kiểm tra bằng mắt các cốt thép DƯL, bởi vì các cốt
thép DƯL nằm trong bê tông hoặc là chúng đ ợc lồng vào những ống đặt
trong bê tông. Các cốt thép DƯL có thể bị gỉ, đứt và ảnh h ởng đến khả năng
khai thác của cầu. Sự suy giảm tiết diện cốt thép DƯL, sự mất mát DƯL trong
cốt thép DƯL là nguyên nhân gây ra các sự cố nghiêm trọng đối với các cầu
BTCT DƯL. Hiện nay đây vẫn là một vấn đề lớn trong đánh giá cầu BTCT
DƯL.
1.4.5 Mài mòn :
Các tác động cơ học gây ra bởi con ng ời, thời tiết hoặc dòng n ớc gây ra
mài mòn bề mặt kết cấu BTCT, gây h hỏng trên bề mặt. Đây là hiện t ợng
lớp vữa bề mặt hoặc cấp phối bị bong dần từng lớp một.
1.4.6 H hỏng bê tông và cốt thép do các xâm thực hóa học và điện hóa :
Có một số dạng xâm thực chính có thể gây h hỏng bê tông :
v Xâm thực d ới dạng hoà tan một số thành phần của bê tông.

v Xâm thực d ới dạng tr ơng nở do một số thành phần của bê tông.
v Xâm thực hóa học có thể gây ra bởi axít, sulphates, alkalis, phản ứng
alkali-silica, n ớc mềm, clo và cacbonnat.
v Xâm thực điện hóa gây gỉ cốt thép và h hỏng bê tông.
1.4.7 Thạch nhũ và sản phẩm h hỏng trên bề mặt bê tông :
Hiện t ợng này th ờng xảy ra tại các khe co giãn, ở phần bê tông mặt cầu
nơi không có hệ thống chống thấm hoặc hệ thống chống thấm bị hỏng. N ớc