NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN, HỖ TRỢ ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG TRÌNH CẦU DẦM NHỊP GIẢN ĐƠN ĐANG SỬ DỤNG

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Nguyễn Công Chức

NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG PHẦN MỀM
TÍNH TOÁN, HỖ TRỢ ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG
TRÌNH
CẦU DẦM NHỊP GIẢN ĐƠN ĐANG SỬ DỤNG
PHỤ LỤC

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 2

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 3

Hà Nội 2011

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 4

MỤC LỤC
HÀ NỘI 2011

3

MỤC LỤC

4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

5

DANH MỤC BẢNG BIỂU

6

DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ

8

MỞ ĐẦU

11

CHƯƠNG 1: CÔNG TÁC KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CẦU BTCT

13

1.1. Sơ lược về các công trình cầu ở Việt Nam.....................................................13
1.2. Hiện trạng hệ thống cầu trên mạng lưới giao thông đường bộ Việt Nam...14
1.3. Tình hình nghiên cứu các phương pháp tính toán kiểm tra kết cấu cầu
BTCT.............................................................................................................19
1.4. Phân loại công tác kiểm tra............................................................................22
1.5. Phương pháp đánh giá...................................................................................24
1.6. Các dấu hiệu hư hỏng và nguyên nhân gây ra các hư hỏng trong các cầu
BTCT.............................................................................................................32
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LẠI CÁC THÔNG SỐ CỦA KẾT CẤU NHỊP
CẦU QUA CÁC SỐ LIỆU ĐO ĐẠC
37

2.1. Một số phương pháp phân tích kết cấu nhịp cầu.........................................37
2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn......................................................................41
2.3. Phương pháp tính toán lại các thông số của cầu qua các số liệu đo đạc.....55
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH

64

3.1. Công cụ lập trình............................................................................................64
3.2. Xây dựng nội dung chương trình..................................................................68
3.3. Nội dung chương trình...................................................................................69
3.4. Xây dựng cấu trúc thuật toán chương trình.................................................71
3.5. Xây dựng cơ sở dữ liệu chương trình............................................................78
3.6. Phạm vi ứng dụng chương trình....................................................................85
3.7. Tổng kết xây dựng chương trình...................................................................87
CHƯƠNG 4: VÍ DỤ TÍNH TOÁN

88

4.1. Cầu Phụng Hiệp..............................................................................................88
4.2. Cầu Cái Dầy..................................................................................................105
4.3. Nhận xét qua 2 ví dụ.....................................................................................123
KẾT LUẬN & KHUYẾN NGHỊ

125

TÀI LIỆU THAM KHẢO

127

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Danh mục các chữ viết tắt:
BT
BTCT
CSDL
CT
DƯL
PPTT
PTHH
QL
QLĐB
TL

:

:
:
:
:
:
:
:
:
:

Bê tông
Bê tông cốt thép
Cơ sở dữ liệu
Cốt thép
Dự ứng lực
Phân phối tải trọng
Phần tử hữu hạn
Quốc lộ
Quản lý đường bộ
Tỉnh lộ

Danh mục các ký hiệu:
E
I
My
Qy
Tx

:
:

:
:
:

Mô đun đàn hồi của vật liệu
Mô men kháng uốn của tiết diện
Mô men uốn trong mặt phẳng thẳng đứng
Lực cắt trong mặt phẳng thẳng đứng
Mô men xoắn của thanh

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU
BẢNG 1.1: PHÂN LOẠI CẦU TRÊN HỆ THỐNG ĐƯỜNG QUỐC LỘ VÀ TỈNH LỘ

14

BẢNG 3.2: CSDL VỀ SƠ ĐỒ CẦU

78

BẢNG 3.3: CSDL VỀ VẬT LIỆU

79

BẢNG 3.4: CSDL VỀ BẢN MẶT CẦU

79

BẢNG 3.5: CSDL VỀ TIẾT DIỆN CHỮ I

80

BẢNG 3.6: CSDL VỀ TIẾT DIỆN CHỮ T

80

BẢNG 3.7: CSDL VỀ TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT

81

BẢNG 3.8: CSDL VỀ ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TIẾT DIỆN

82

BẢNG 3.9: CSDL VỀ XE KIỂM TOÁN

82

BẢNG 3.10: CSDL CÁC MẪU XE CÓ SẴN

83

BẢNG 3.11: CSDL VỀ THẾ TẢI

84

BẢNG 3.12: CSDL VỀ ĐỘ VÕNG ĐO ĐƯỢC TẠI 1 ĐIỂM ĐO

84

BẢNG 3.13: CSDL VỀ ĐỘ VÕNG ĐO ĐƯỢC TẠI 1 ĐIỂM ĐO

85

BẢNG 3.14: PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH

86

BẢNG 4.15: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG CẦU PHỤNG HIỆP

90

BẢNG 4.16: : KẾT QUẢ ĐO ĐỘ VÕNG NHỊP N1 CẦU PHỤNG HIỆP

93

BẢNG 4.17: E, I TÍNH TOÁN - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU PHỤNG HIỆP LẦN 1

94

BẢNG 4.18: ĐỘ VÕNG TÍNH TOÁN - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU PHỤNG HIỆP LẦN 1

94

BẢNG 4.19: E, I TÍNH TOÁN - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU PHỤNG HIỆP LẦN 2

95

BẢNG 4.20: ĐỘ VÕNG TÍNH TOÁN - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU PHỤNG HIỆP LẦN 2

96

BẢNG 4.21: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT ĐỘ VÕNG DẦM CHỦ CẦU PHỤNG HIỆP

101

BẢNG 4.22: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT HỆ SỐ PPTT CẦU PHỤNG HIỆP

102

BẢNG 4.23: SO SÁNH ĐỘ VÕNG TÍNH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH VỚI ĐỘ VÕNG KIỂM TOÁN TRONG
HỒ SƠ KIỂM ĐỊNH CẦU PHỤNG HIỆP
103
BẢNG 4.24: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG CẦU CÁI DẦY

108

BẢNG 4.25: KẾT QUẢ ĐO ĐỘ VÕNG CẦU CÁI DẦY

110

BẢNG 4.26: E, I TÍNH TOÁN - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU CÁI DẦY LẦN 1

111

BẢNG 4.27: ĐỘ VÕNG TÍNH TOÁN - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SƠ BỘ CẦU CÁI DẦY LẦN 1

112

BẢNG 4.28: E, I TÍNH TOÁN - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU CÁI DẦY LẦN 2

113

BẢNG 4.29: ĐỘ VÕNG TÍNH TOÁN - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU CÁI DẦY LẦN 2

114

BẢNG 4.30: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT ĐỘ VÕNG DẦM CHỦ CẦU CÁI DẦY

119

BẢNG 4.31: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT HỆ SỐ PPTT CẦU CÁI DẦY

120

BẢNG 4.32: SO SÁNH ĐỘ VÕNG TÍNH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH VỚI ĐỘ VÕNG KIỂM TOÁN TRONG
HỒ SƠ KIỂM ĐỊNH CẦU CÁI DẦY
121

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 7

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009

Trang 8

DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ
HÌNH 1.1: PHÂN LOẠI CẦU TRÊN QUỐC LỘ THEO SỐ LƯỢNG

15

HÌNH 1.2: PHÂN LOẠI CẦU TRÊN QUỐC LỘ THEO CHIỀU DÀI

15

HÌNH 1.3: VÍ DỤ VỀ MẶT CẮT NGANG CẦU DẦM BTCT

16

HÌNH 1.4: MỘT SỐ DẠNG TIẾT DIỆN DẦM BTCT

17

HÌNH 1.5: VÍ DỤ MẶT CẮT NGANG CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP VỚI BẢN BTCT

18

HÌNH 1.6: MỘT SỐ DẠNG TIẾT DIỆN DẦM THÉP

18

HÌNH 1.7: MỘT SỐ DẠNG TIẾT DIỆN DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT

18

HÌNH 1.8: MINH HỌA CÁC KẾT QUẢ ĐO VÕNG

29

HÌNH 2.9: ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG ÁP LỰC LÊN DẦM CHỦ THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÒN BẨY

37

HÌNH 2.10: ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG ÁP LỰC LÊN DẦM CHỦ THEO PHƯƠNG PHÁP NÉN LỆCH TÂM 38
HÌNH 2.11: ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG ÁP LỰC LÊN DẦM CHỦ THEO PHƯƠNG PHÁP DẦM LIÊN TỤC
TRÊN GỐI TỰA ĐÀN HỒI
39
HÌNH 2.12: MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU CẦU ĐỂ PHÂN TÍCH THEO PHƯƠNG PHÁP PTHH

41

HÌNH 2.13: CÁC LOẠI PHẦN TỬ MỘT CHIỀU

42

HÌNH 2.14: CÁC LOẠI PHẦN TỬ HAI CHIỀU

42

HÌNH 2.15: CÁC LOẠI PHẦN TỬ TỨ DIỆN

43

HÌNH 2.16: CÁC LOẠI PHẦN TỬ LĂNG TRỤ

43

HÌNH 2.17: PHẦN MỀM SAP2000 VERSION 14

51

HÌNH 2.18: PHẦN MỀM MIDAS/CIVIL2006

53

HÌNH 2.19: PHẦN MỀM STAAD.PRO2006

54

HÌNH 2.20: TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN LẠI THÔNG SỐ CỦA CẦU QUA CÁC SỐ LIỆU ĐO ĐẠC
57
HÌNH 2.21: MINH HỌA PHƯƠNG PHÁP CHIA KHOẢNG CÁC GIÁ TRỊ NGHI NGỜ ĐỂ THỬ

58

HÌNH 2.22: MINH HỌA PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI GIÁ TRỊ NGHI NGỜ ĐỂ KẾT QUẢ HỘI TỤ

59

HÌNH 2.23: SƠ ĐỒ CÁC GIÁ TRỊ ĐỘ VÕNG (DẠNG CÂY)

61

HÌNH 2.24: SƠ ĐỒ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU THEO MÔ HÌNH MẠNG DẦM

63

HÌNH 3.25: VỊ TRÍ CỦA .NET FRAMEWORK TRONG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

65

HÌNH 3.26: CÁC THÀNH PHẦN CỦA .NET FRAMEWORK

67

HÌNH 3.27: SƠ ĐỒ TƯƠNG TÁC NGƯỜI DÙNG

69

HÌNH 3.28: THUẬT TOÁN TỔNG QUAN CỦA CHƯƠNG TRÌNH

72

HÌNH 3.29: THUẬT TOÁN NHẬP, XỬ LÝ SỐ LIỆU SƠ ĐỒ CẦU, ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC PHẦN TỬ 73
HÌNH 3.30: THUẬT TOÁN NHẬP, XỬ LÝ SỐ LIỆU NHÓM NGHI NGỜ, THẾ TẢI VÀ ĐỘ VÕNG

74

HÌNH 3.31: THUẬT TOÁN DUYỆT CÁC BỘ SỐ LIỆU

75

HÌNH 3.32: THUẬT TOÁN PHÂN TÍCH PTHH

76

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 9

HÌNH 3.33: THUẬT TOÁN ĐỐI CHIẾU CÁC BỘ SỐ LIỆU ĐO VÕNG

77

HÌNH 3.34: THUẬT TOÁN XUẤT KẾT QUẢ

78

HÌNH 3.35: CÁC KÍCH THƯỚC KHAI BÁO SƠ ĐỒ CẦU

79

HÌNH 3.36: CÁC KÍCH THƯỚC KHAI BÁO TIẾT DIỆN CHỮ I

80

HÌNH 3.37: CÁC KÍCH THƯỚC KHAI BÁO TIẾT DIỆN CHỮ T

81

HÌNH 3.38: CÁC KÍCH THƯỚC KHAI BÁO TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT

82

HÌNH 3.39: CÁC THÔNG SỐ KHAI BÁO VỀ XE KIỂM TOÁN

83

HÌNH 3.40: CÁC THÔNG SỐ KHAI BÁO THẾ TẢI

84

HÌNH 4.41: SƠ ĐỒ CÁC NHỊP CẦU PHỤNG HIỆP

88

HÌNH 4.42: MẶT CẮT NGANG CẦU PHỤNG HIỆP

89

HÌNH 4.43: XẾP XE THEO PHƯƠNG DỌC CẦU PHỤNG HIỆP ĐỂ THỬ TẢI

91

HÌNH 4.44: XẾP XE THEO PHƯƠNG NGANG CẦU PHỤNG HIỆP - THẾ TẢI ĐÚNG TÂM

91

HÌNH 4.45: XẾP XE THEO PHƯƠNG NGANG CẦU PHỤNG HIỆP - THẾ TẢI LỆCH TÂM

92

HÌNH 4.46: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ĐIỂM ĐO VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐỘ VÕNG CẦU PHỤNG HIỆP

92

HÌNH 4.47: BIỂU ĐỒ ĐỘ VÕNG - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU PHỤNG HIỆP LẦN 1

97

HÌNH 4.48: BIỂU ĐỒ HỆ SỐ PPTT - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU PHỤNG HIỆP LẦN 1

98

HÌNH 4.49: BIỂU ĐỒ ĐỘ VÕNG - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU PHỤNG HIỆP LẦN 2

99

HÌNH 4.50: BIỂU ĐỒ HỆ SỐ PPTT - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU PHỤNG HIỆP LẦN 2

100

HÌNH 4.51: BIỂU ĐỒ HỆ SỐ PPTT TRÊN PHƯƠNG NGANG THEO HỒ SƠ KIỂM ĐỊNH CẦU PHỤNG
HIỆP
102
HÌNH 4.52: BIỂU ĐỒ SO SÁNH ĐỘ VÕNG TÍNH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH VỚI ĐỘ VÕNG KIỂM TOÁN
TRONG HỒ SƠ KIỂM ĐỊNH CẦU PHỤNG HIỆP - THẾ TẢI ĐÚNG TÂM
104
HÌNH 4.53: BIỂU ĐỒ SO SÁNH ĐỘ VÕNG TÍNH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH VỚI ĐỘ VÕNG KIỂM TOÁN
TRONG HỒ SƠ KIỂM ĐỊNH CẦU PHỤNG HIỆP - THẾ TẢI LỆCH TÂM
104
HÌNH 4.54: SƠ ĐỒ CÁC NHỊP CẦU CÁI DẦY

105

HÌNH 4.55: MẶT CẮT NGANG CẦU CÁI DẦY

106

HÌNH 4.56: XẾP XE THEO PHƯƠNG DỌC CẦU CÁI DẦY ĐỂ THỬ TẢI

108

HÌNH 4.57: XẾP XE THEO PHƯƠNG NGANG CẦU CÁI DẦY - THẾ TẢI ĐÚNG TÂM

109

HÌNH 4.58: XẾP XE THEO PHƯƠNG NGANG CẦU CÁI DẦY - THẾ TẢI LỆCH TÂM

109

HÌNH 4.59: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ĐIỂM ĐO VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐỘ VÕNG CẦU CÁI DẦY

109

HÌNH 4.60: BIỂU ĐỒ ĐỘ VÕNG - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU CÁI DẦY LẦN 1

115

HÌNH 4.61: BIỂU ĐỒ HỆ SỐ PPTT - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU CÁI DẦY LẦN 1

116

HÌNH 4.62: BIỂU ĐỒ ĐỘ VÕNG - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU CÁI DẦY LẦN 2

117

HÌNH 4.63: BIỂU ĐỒ HỆ SỐ PPTT - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẦU CÁI DẦY LẦN 2

118

HÌNH 4.64: BIỂU ĐỒ PHÂN PHỐI TẢI TRỌNG TRÊN PHƯƠNG NGANG THEO HỒ SƠ KIỂM ĐỊNH CẦU
CÁI DẦY
120

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 10

HÌNH 4.65: BIỂU ĐỒ SO SÁNH ĐỘ VÕNG TÍNH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH VỚI ĐỘ VÕNG KIỂM TOÁN
TRONG HỒ SƠ KIỂM ĐỊNH CẦU CÁI DẦY - THẾ TẢI ĐÚNG TÂM
122
HÌNH 4.66: BIỂU ĐỒ SO SÁNH ĐỘ VÕNG TÍNH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH VỚI ĐỘ VÕNG KIỂM TOÁN
TRONG HỒ SƠ KIỂM ĐỊNH CẦU CÁI DẦY - THẾ TẢI LỆCH TÂM
122

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 11

MỞ ĐẦU
Ở nước ta đang tồn tại một số lượng lớn các công trình cầu đã xuống cấp
nhưng vẫn đang được khai thác, trong đó có nhiều cầu chưa được cắm lại biển tải
trọng. Có nhiều nguyên nhân gây nên sự xuống cấp như: môi trường, thời gian tác
dụng của tĩnh tải, hoạt tải... Các nguyên nhân này làm thay đổi về hình dáng bên
ngoài, tính chất cơ lý của vật liệu, dẫn đến những sai lệch so với thiết kế. Việc xác
định lại khả năng chịu tải thực của cầu là một vấn đề rất cần thiết, vì nó sẽ góp phần
nâng cao tuổi thọ của cầu, chất lượng khai thác và đảm bảo an toàn khi qua cầu.
Do có những hư hỏng, độ cứng của một số bộ phận kết cấu cầu đã thay đổi,
làm cho việc tính toán phân phối tải trọng lên các dầm chủ gặp khó khăn khi sử
dụng các phương pháp, công cụ phân tích kết cấu thông thường. Như vậy việc xây
dựng phương pháp xác định lại độ cứng của các bộ phận kết cấu dựa trên kết quả đo
đạc thử tải là rất quan trọng trong công tác đánh giá khả năng chịu tải thực của cầu.
Công tác tính toán lại độ cứng của các bộ phận kết cấu đòi hỏi phải phân tích
kết cấu chính xác. Các phương pháp phân tích kết cấu gần đúng (đòn bẩy, nén lệch
tâm, dầm trên nền đàn hồi, AASHTO...) có nhược điểm là không mang tính tổng
quát, mỗi phương pháp chỉ sử dụng tốt đối với một số loại kết cấu nhất định hoặc
đòi hỏi biết trước độ cứng của các dầm để tính các hệ số. Vì vậy cần sử dụng các
phương pháp phân tích kết cấu có độ chính xác cao hơn như phương pháp PTHH để
tính toán lại khả năng chịu lực của công trình.
Một trong những đặc điểm của phương pháp PTHH là khối lượng tính toán
rất lớn, đòi hỏi phải lập trình hóa để tận dụng sự tính toán của máy tính. Hiện nay,
trên thị trường đã xuất hiện nhiều phần mềm phân tích kết cấu sử dụng phương
pháp PTHH như SAP, MIDAS, STAAD... Tuy nhiên vẫn chưa có phần mềm nào có
khả năng phân tích số liệu đầu vào thành các bộ số liệu nghi ngờ trước khi phân tích
kết cấu dựa trên các số liệu đó, các kỹ sư muốn tính toán lại khả năng chịu lực của
cầu phải tự thực hiện các công việc trên với khối lượng công việc rất lớn. Vì vậy
nhu cầu xây dựng một phần mềm chuyên biệt hỗ trợ đánh giá năng lực chịu tải của
công trình cầu là rất cần thiết và có tính thời sự.

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 12

Luận văn sẽ đi sâu vào việc nghiên cứu thuật toán xác định lại độ cứng của
các dầm theo độ võng đo được khi thử tải. Từ đó xây dựng phần mềm tính toán, hỗ
trợ đánh giá khả năng chịu tải của cầu. Để làm được điều đó cần nghiên cứu thuật
toán duyệt các bộ số liệu, thuật toán so sánh các bộ số liệu độ võng với nhau.
Phương pháp phân tích kết cấu được sử dụng là phương pháp PTHH mô hình
chuyển vị.
Trong khuôn khổ thời gian làm luận văn thạc sỹ, nghiên cứu chỉ giới hạn
trong các công trình cầu dầm nhịp giản đơn với một số kiểu mặt cắt ngang thông
dụng.
Sau khi luận văn được hoàn thành, phần mềm - sản phẩm của đề tài sẽ là
công cụ hữu hiệu để các kỹ sư giảm được đáng kể thời gian và công sức tính toán
đồng thời tránh được các sai sót trong quá trình đánh giá.
Mục tiêu của luận văn:
Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu thuật toán xác định lại độ cứng của các
bộ phận kết cấu cầu dầm nhịp giản đơn trên cơ sở kết quả đo đạc độ võng khi thử tải
để phục vụ công tác đánh giá lại khả năng chịu tải của cầu. Từ đó nghiên cứu
phương pháp xây dựng phần mềm tính toán, hỗ trợ công tác đánh giá cầu đang sử
dụng.
Luận văn cũng sẽ áp dụng kết quả các nghiên cứu này để phân tích một số
công trình cầu thực tế đã được kiểm định, rút ra một số nhận xét về mức độ sai khác
có thể chấp nhận được về kết quả đo và kết quả tính độ võng các dầm chủ của kết
cấu nhịp cầu dầm giản đơn; đánh giá khả năng hội tụ khi giải bài toán lặp.
Cấu trúc của luận văn gồm Phần mở đầu, 4 chương và phần Kết luận và kiến
nghị.

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 13

CHƯƠNG 1:
CÔNG TÁC KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CẦU BTCT
1.1. Sơ lược về các công trình cầu ở Việt Nam
Cầu là loại công trình vượt qua phía trên chướng ngại vật trên đường như
sông suối, khe núi, thung lũng sâu, các tuyến đường khác hoặc các khu vực phải
duy trì bình thường các hoạt động xã hội như sản xuất, giao thông, thương mại …
Cầu là công trình nhân tạo vì vậy sự phát triển của nó gắn liền với sự phát triển của
xã hội. Các công trình cầu đã tồn tại lâu đời và ngày một phát triển mạnh mẽ, phong
phú về mọi phương diện. Từ các cây cầu làm từ thời kì sơ khai như các cây cầu gỗ,
bằng đá cho đến các cây cầu bằng bêtông cốt thép, các cây cầu bằng kim loại được
xây dựng với các sơ đồ khác nhau, có chiều dài đạt hàng nghìn mét…
Ở Việt Nam vào thời kì trước cách mạng tháng 8 có rất nhiều cầu thuộc hệ
thống nhịp bản, dầm giản đơn, dầm hẫng, vòm BTCT thường với nhịp 2 đến 20m
được xây dựng trên các tuyến đường sắt và đường bộ. Ví dụ như chỉ trên tuyến
đường sắt Bắc Nam có khoảng 600 cây cầu BTCT nhịp từ 8 đến 11m xây dựng từ
1927-1932 đến nay vẫn còn tận dụng được sau khi gia cố sửa chữa nhiều đợt.
Vào thời kì từ năm 1954 đến 1975 ở nước ta bắt đầu có sự phát triển về công
nghệ xây dựng và thiết kế cầu BTCT. Ở miền Bắc từ năm 1954 nhiều cầu BTCT
thường thuộc hệ bản, dầm giản đơn, dầm hẫng đúc bêtông tại chỗ đã được xây
dựng. Các đề tài ứng dụng cầu BTCT dự ứng lực trong xây dựng cầu lần đầu tiên đã
được tiến hành. Một số cầu giản đơn BTCT dự ứng lực đã được xây dựng như cầu
Phủ Lỗ, cầu Cửa Tiền, cầu Trang Thưa, cầu Bía theo đồ án Việt Nam. Trong khi đó
do hoàn cảnh lịch sử hầu hết các cầu BTCT được xây dựng ở miền Trung và miền
Nam kể từ Huế trở vào đều sử dụng loại dầm T dự ứng lực kéo trước theo đồ án
điển hình của Hoa Kì và được thiết kế theo tiêu chuẩn Mỹ AASHTO đã được sản

xuất và lắp ghép rộng rãi trên các tuyến đường bộ trục chính khẩu độ dầm xấp xỉ
12-18-25m. Đến nay, có các trung tâm chế tạo các dầm dự ứng lực nhịp đến 33m
tại Hà Nội và Bình Dương.

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 14

Song song với việc thi công các cầu bê tông cốt thép thì cầu thép cũng được
sử dụng rộng rãi do tính chất ưu việt của vật liệu thép. ở nước ta cầu thép được xây
dựng từ thời thực dân pháp xâm chiếm. Trong đó cầu dầm,cầu dàn được sử dụng
rộng rãi, phổ biến nhất từ trước đến nay vì chỉ truyền áp lực thẳng đứng (dưới tải
trọng thẳng đứng) nên kích thước mố trụ tương đối nhỏ, cấu tạo đơn giản dễ tiêu
chuẩn hoá, định hình hoá, thi công đơn giản, có thể làm dầm giản đơn, dầm liên tục.
Về mặt qui trình, tiêu chuẩn cho thiết kế và nghiệm thu thì hiện nay ở nước
ta đang sử dụng tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Đây là tiêu chuẩn hiện đại,
dựa trên nội dung cơ bản là tiêu chuẩn AASHTO năm 1998, vì vậy sẽ góp phần thúc
đẩy nhanh quá trình hội nhập và phát triển của Việt Nam.

1.2. Hiện trạng hệ thống cầu trên mạng lưới giao thông đường bộ Việt
Nam
1.2.1. Tổng quan về hệ thống cầu trên mạng lưới giao thông đường bộ Việt
Nam
Hệ thống cầu đường bộ nước ta rất phong phú, đến nay mới chỉ thống kê
được 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 hưởng 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.
Bảng 1.1: Phân loại cầu trên hệ thống đường Quốc lộ và tỉnh lộ

Tên
hệ
thống

Tổng cộng

Phân loại theo tỷ lệ % so với tổng chiều dài

Số
cầu

Chiều dài
(m)

Vĩnh cửu
Số cầu

QL

4239

144539

TL

3640

Tổng cộng

7879

Bán vĩnh cửu

Tạm

(%)

Số cầu

(%)

Số cầu

(%)

3097

73,1

998

23,5

144

3,4

79279

1879

51,6

1117

30,7

644

17,7

223828

4976

63,2

2115

26,8

788

10,0

(Nguồn: Bộ Giao thông vận tải)
Qua số liệu trên bảng 1.1, có thể nhận thấy số lượng cầu được phân loại là

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009

Trang 15

vĩnh cửu chỉ chiếm 73,10% số lượng cầu trên hệ thống Quốc lộ; loại bán vĩnh cửu
chiếm tới 23,5% và loại cầu tạm chiếm 3,40%. Số lượng 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 Quốc lộ,
trong hình 1.1 và hình 1.2 đã trình bày thống kê chi tiết về các loại cầu hiện có trên
các tuyến Quốc lộ. Cầu được phân thành 5 loại chính theo vật liệu sử dụng trong kết
cấu nhịp, bao gồm cầu bê tông cốt thép (BTCT) thường; 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 lượng và 31% về chiều dài.

Hình 1.1: Phân loại cầu trên Quốc lộ theo số lượng

Hình 1.2: Phân loại cầu trên Quốc lộ theo chiều dài
Các đặc điểm chung của hệ thống cầu ở Việt Nam được trình bày khá tỉ mỉ
trong một số công trình đã công bố. Trong phần này chỉ trình bày một số đặc điểm

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 16

cơ bản cho hệ thống cầu ở Việt Nam như sau:
- Có số lượng và chiều dài tương đối lớn.
- Đa dạng về chủng loại : Cầu cống Việt Nam được xây dựng từ nhiều loại vật
liệu khác nhau như 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 được 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...
- 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.
- Được thi công và thiết kế theo các Tiêu chuẩn và Quy trình khác nhau
(Pháp, Mỹ, Trung quốc, Liên xô (cũ), Việt Nam...).
- Nhiều cầu đã tồn tại qua hai cuộc chiến tranh, là mục tiêu đầu tiên bị đánh phá
trong chiến tranh.
- Hiện nay rất nhiều cầu đang bị xuống cấp trầm trọng do nhiều nguyên nhân.
1.2.2. Một số đặc trưng tiết diện cầu ở Việt Nam
1.2.2.1. Cầu BTCT

Hình 1.3: Ví dụ về mặt cắt ngang cầu dầm BTCT

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 17

Hình 1.4: Một số dạng tiết diện dầm BTCT
a: Dầm BTCT thường;

b: Dầm BTCT DƯL

c: Dầm BTCT DƯL liên hợp với bản BTCT
Dạng mặt cắt chữ T có dầm ngang là phổ biến nhất. Nếu mối nối chỉ thực
hiện ở các dầm ngang thì bản mặt cầu sẽ chịu lực giống như bản hẫng. Chiều dày
bản sẽ giảm dần từ chỗ sát nách dầm ra đến đầu mút hẫng. Nách dầm có thể có vút
hoặc không. Bản thường dày từ 8-12 cm, sườn dầm khoảng 20cm, khoảng cách

giữa các dầm có thể từ 90 đến 170 cm.
Dạng mặt cắt chữ T không có dầm ngang được dùng phổ biến ở Liên Xô cũ,
cũng được tham khảo áp dụng nhiều ở các tỉnh phía Bắc nước ta trong nhiều năm.
Loại mặt cắt này làm cho kết cấunhịp có độ cứng ngang kém so với loại cầu có dầm
ngang và khi xe qua cầu có cảm giác rung rõ rệt, tuy nhiên vẫn đảm bảo khả năng
khai thác bình thường của cầu. Khoảng cách giữa các dầm chủ thường là 210 cm,
trong đó phần bản rộng 180 cm và mối nối 30 cm. Chiều rộng sườn dầm lấy trong
khoảng 15 – 20 cm.
Dạng mặt cắt nhịp gồm các dầm chữ I lắp ghép trước, sau đó tiếp tục lắp
ghép hoặc đúc bêtông tại chỗ phần bản mặt cầu để tạo kết cấu liên hợp nửa lắp
ghép.
Hình dạng mặt cắt không có chỗ gãy góc hay thay đổi kích thước đột ngột để

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 18

tránh hiện tượng ứng suất tập trung quá lớn.
1.2.2.2. Cầu dầm thép:

Hình 1.5: Ví dụ mặt cắt ngang cầu dầm thép liên hợp với bản BTCT

Hình 1.6: Một số dạng tiết diện dầm thép
a. Dầm hàn

b. Dầm tán đinh

Hình 1.7: Một số dạng tiết diện dầm thép liên hợp bản BTCT
a. Dầm thép I định hình

b: Dầm thép I định hình có thêm bản thép táp vào biên dưới (gọi là bản táp đáy)
c. Dầm I tán ghép có biên dưới lớn hơn biên trên
d. Dầm I tán ghép có biên dưới lớn hơn biên trên và có phần BTCT hình chữ T
- Cầu dầm thép nhịp giản đơn không liên hợp với bản BTCT mặt cầu

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 19

Tiết diện kiểu chữ I đối xứng, tán ghép hoặc hàn được sử dụng phổ biến nhất.
- Cầu dầm thép nhịp giản đơn liên hợp với bản BTCT mặt cầu
Tiết diện dầm thép I định hình hoặc I định hình có thêm bản thép táp vào biên dưới
(thường gọi là bản táp đáy).
Dầm I tán ghép hoặc hàn ghép có biên dưới lớn hơn biên trên.

1.3. Tình hình nghiên cứu các phương pháp tính toán kiểm tra kết cấu
cầu BTCT
1.3.1. Tổng quan về kiểm tra, đánh giá các cầu BTCT trên thế giới
Hiện nay khó có thể liệt kê hết các thư mục tóm tắt các công trình nghiên
cứu trên thế giới về hư hỏng của BTCT và BTCT DƯL. Tất cả các công trình
nghiên cứu đã công bố đều cố gắng phát hiện, tìm hiểu các nguyên nhân, hậu quả
của các trạng thái bệnh lý của vật liệu BTCT.
Ở Mỹ, ngay từ những năm đầu của thập kỷ 60, Champion S., Sidney M. đã
giới thiệu những công trình nghiên cứu của mình về hư hỏng của kết cấu BTCT. Từ
những năm 1980 trở lại có các công trình nghiên cứu của các tác giả như Fisher J.
W., Slockbower R. E., Hope B. B. .Ngoài ra còn hàng loạt các công trình được công
bố bởi các tổ chức như ACI, ASCE, ASTM, AASHTO về vấn đề này.
Ở Anh, vào năm 1959, Hammond đã giới thiệu các nghiên cứu của mình về
hư hỏng của các KCXD, trong đó có kết cấu BTCT. Từ đó đến nay các công trình

nghiên cứu của Chana P. S., Clark L. A., Dawe P. H... đã được công bố. Các Viện
nghiên cứu và các trường Đại học ở Anh cũng công bố nhiều công trình liên quan
đến hư hỏng vật liệu.
Kiểm tra và đánh giá cầu ở các nước như Liên bang Nga, Đức, Ấn Độ, ..
cũng rất được 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 cầu BTCT, BTCT DƯL dựa trên
việc khảo sát, đánh giá hư hỏng tại từng bộ phận của công trình để xây dựng mô
hình thực trạng của cầu, mô hình này được điều chỉnh để có sự phù hợp với các kết

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 20

quả thử nghịêm (tĩnh, động). 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 hư
hỏng công trình BTCT và BTCT DƯL thành 4 nhóm chính là chất lượng bê tông,
môi trường, thời tiết và các tác động cơ học.
Trong đó ảnh hưởng của môi trường, đặc biệt là của các tác nhân hóa học
như sunfat, clo và cacbonat được 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, ngưỡng ăn mòn
cốt thép của các tác nhân trên đã được công bố.
Từ những kết quả nghiên cứu về nguyên nhân bản chất và hậu quả của các
hư hỏng khuyết tật thường gặp trong vật liệu cũng như trong kết cấu, các nghiên
cứu tập trung tìm cách phát hiện xác định các hư 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 được những số liệu đó

phải sử dụng rất nhiều các phương pháp kỹ thuật khác nhau, kể từ những phương
pháp đơn giản nhất là tiếp cận và đo đạc kiểm tra bằng các thiết bị đơn giản như
thước, kính lúp đến những phương pháp và kỹ thuật mới với những trang thiết bị
hiện đại. Những phương pháp và kỹ thuật thông dụng có tính hiệu quả cao thường
thấy trong các tài liệu được lập thành Tiêu chuẩn như các Tiêu chuẩn thí nghiệm của
AASHTO và ASTM (Mỹ), của BSI (Anh).
1.3.2. Hiện trạng công tác kiểm tra, đánh giá cầu ở Việt Nam
Trong những năm của hai cuộc chiến tranh giải phóng dân tộc, chúng ta hầu
như không có điều kiện để quản lý khai thác và bảo dưỡng 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 đường bị đánh phá ác liệt để đảm bảo cung cấp
sức người và sức của cho tiền tuyến.
Trong khoảng thời gian từ khi đất nước hoàn toàn thống nhất (1975) cho đến
đầu những năm 90, do điều kiện khách quan, việc quản lý khai thác và bảo dưỡng

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 21

hệ thống cầu ở Việt Nam cũng vẫn chưa được quan tâm đúng mức. Sau hai cuộc
chiến tranh giải phóng dân tộc, với một cơ sở hạ tầng bị hư hỏng nghiêm trọng, việc
xây dựng các công trình mới được quan tâm hơn. Ngoài một số các Tiêu chuẩn
ngành về thử tải cầu “Quy trình thử nghiệm cầu 22TCN 1703-87”, hầu như chưa có
một nghiên cứu nào được tiến hành. Đã có hàng loạt các sự cố về hư hỏng của cầu
đã xảy ra như 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 được
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 chương trình khoa học công nghệ KC 10 trong thời kỳ 1991-1995. Đề tài
được thực hiện tại Viện Khoa học và Công nghệ GTVT. Các kết quả của đề tài đã
được 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 Vương
Quốc Anh tài trợ được 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 Vương 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 được 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).
Hiện nay nhiều trường đại học kỹ thuật ở nước ta đã đưa công tác kiểm tra và
đánh giá cầu vào chương trình giảng dạy. Trường Đại học Xây dựng có môn học
Khai thác và kiểm định cầu. Trường Đại học Giao thông Vận tải cũng đã đưa môn
học Kiểm tra và tăng cường 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 được biên soạn.
Ngoài ra việc nghiên cứu kiểm tra và đánn giá cầu cũng còn được tiến hành ở

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 22

một số Viện nghiên cứu và Trường Đại học như Viện Cơ học (Viện Khoa học tự
nhiên và Công nghệ Quốc gia), Đại học Giao thông vận tải, 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 dưỡng 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 được ban hành như “Quy trình kiểm định
cầu trên đường ôtô 22TCN 243-98. Cục Đường bộ Việt Nam là cơ quan quản lý
đường bộ cao nhất cả nước. Từ 1993 Cục đã thành lập Trung tâm kỹ thuật đường bộ
thuộc Cục và sau đó là các Trung tâm kỹ thuật đường bộ thuộc các Khu quản lý
đường bộ. Các Trung tâm kỹ thuật đường bộ và các cơ quan làm công tác kiểm định
khác (như Viện Khoa học công nghiệp GTVT, Trường Đại học GTVT, Trường Đại
học Xây dựng,..) này đã đảm đương một khối lượng công việc kiểm tra và đánh giá
cầu rất lớn, cho đến nay về cơ bản đã đáp ứng được yêu cầu của công tác quản lý
khai thác cầu.

1.4. Phân loại công tác kiểm tra
Theo Tiêu chuẩn kỹ thuật bảo dưỡng đường bộ trong kiểm tra cầu hiện nay
có 5 mức độ kiểm tra:
1.4.1. Kiểm tra thường 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 thường xuyên hơn, số liệu kiểm tra được ghi
chép và lưu trữ ở cấp Hạt Khi kiểm tra nếu có gì bất thường thì phải báo cáo lên cấp
quản lý cao hơn
1.4.2. 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 (trước và sau mùa lũ) Kiểm tra bằng thị sát
và sử dụng các thiết bị kiểm tra đơn giản như thước, búa,, cho tất cả các bộ phận

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 23

của cầu đặc biệt chú trọng kiểm tra các bộ phận cầu có thể bị ảnh hưởng do mưa lũ.
Số liệu kiểm tra được báo cáo lên cơ quan quản lý cấp trên
1.4.3. Kiểm tra đột xuất
Tiến hành khi có sự cố, hư hỏng xảy ra với cầu do cấp Công ty kết hợp với
Khu QLĐB/ Sở GTVT hoặc Cục Đường bộ thực hiện tuỳ theo mức độ sự cố. Mục
tiêu của kiểm tra là đánh giá tình trạng hư hỏng, xác định nguyên nhân và đề ra giải
pháp xử lý.
1.4.4. Kiểm tra đặc biệt
Do cấp Khu/ Sở hoặc Cục Đường bộ thực hiện khi các kiểm tra nêu trên phát
hiện có sự cố kỹ thuật phức tạp.
1.4.5. Kiểm định
Là hình thức kiểm tra rất kỹ lưỡng đối với tất cả các bộ phận công trình cầu
để có thể phân tích được mức độ suy thoái của chúng theo hai phương diện kết cấu
và vật liệu. Kiểm định do Tư vấn thực hiện theo đề cương 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 được nâng cấp, khôi phục thì kiểm
tra chi tiết lần đầu tiên để xác lập trạng thái ban đầu của cầu được tiến hành cùng
lúc nghiệm thu bàn giao cho đơn vị quản lý.
- Kiểm định: được 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 hư hỏng nghiêm trọng. Các tư
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 được
lưu trữ Khu/ Sở và Cục Đường bộ.

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 24

1.5. Phương pháp đánh giá
1.5.1. Cơ sở để đánh giá
Cơ sở để đánh giá của một công trình cụ thể thường gồm hai phần :
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 trước khi đưa 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 được những thông tin cơ bản của cầu về quá trình thiết kế, thi
công và khai thác.
Phần thứ hai : Gồm các phương pháp, thuật toán trong lĩnh vực chẩn đoán công
trình. Đó là các tri thức về hư hỏng vật liệu, về hư hỏng kết cấu, về tác động môi
trường, về ảnh hưởng của các hư hỏng khuyết tật đến sự làm việc của công trình mà
con người đã biết chính xác hoặc chưa chính xác…Có những tri thức đã được đưa
vào các Tiêu chuẩn, Quy trình đánh giá công trình, nhưng 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 hư 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.
1.5.2. Mô hình thực trạng
Trước 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 hư hỏng suy thoái của vật liệu và các suy giảm kết cấu của
chúng. Các hư hỏng suy thoái của vật liệu bao gồm các hư hỏng khuyết tật bề mặt
có thể phát hiện khi kiểm tra trực tiếp tại hiện trường. Các hư hỏng bên trong kết
cấu hoặc suy thoái các đặc trưng vật liệu có thể phát hiện bằng các phương pháp
NDT. Các suy thoái kết cấu có thể được nhận biết qua đánh giá các trạng thái cơ
học nhận được khi thử tải ở hiện trường.
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 trường để xây dựng

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009


Trang 25

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 như xác định khả năng chịu lực, độ
tin cậy, tuổi thọ…
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:
- Số liệu về vị trí, mức độ hư hỏng của các bộ phận kết cấu cầu thu thập được
qua đo đạc khảo sát trên cầu.
- Sự dịch chuyển, biến dạng của công trình ở trạng thái không tải và trạng
thái có tải.
- Những đặc trưng về dao động.
1.5.3. Phương pháp đánh giá
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) như “Quy trình xác định
sức chịu tải cầu kết cấu nhịp dầm BTCT cầu đường 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 đường 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 như SAP, STAAD III...hoặc các chương trình khác.
1.5.4. Yêu cầu của công tác khảo sát hiện trường
- Đo đạc thật chi tiết các kích thước hình học của các phân tố kết cấu và các bộ phận
công trình
- Khảo sát kĩ lưỡng tình trạng các bộ phận công trình, đặc biệt lưu ý xác định mức

độ hư hỏng, khuyết tật có ảnh hưởng tới khả năng chịu lực. Khi cần thiết có thể phải
lấy mẫu vật liệu để thí nghiệm các đặc trưng cơ lí cũng như phân tích các thành
phần hoá học. Song như vậy tương đối phức tạp và tốn kém vì đồng thời sau đó

Nguyễn Công Chức - Lớp Cao học Cầu hầm khóa T2/2009