Chương I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÔN HỌC 1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Kiểm định cầu nghiên cứu cả cầu cũ đang khai thác và cầu mới xây dựng. Đối với cầu cũ, kiểm định cầu bao gồm khảo sát, đo đạc, tính toán để xác định khả năng chịu lực của cầu, xác định các hư hỏng, nguyên nhân hư hỏng và ảnh hưởng của nó đến khả năng chịu lực của cầu, trên cơ sở đó đề ra các giải pháp sửa chữa hoặc tăng cường nếu cần. Đối với cầu mới,hoạt động kiểm định nhằm để đánh giá khả năng khai thác so với thiết kế, phát hiện các thiếu sót trong thiết kế, thi công (nếu có) và để thiết lập trạng thái ban đầu làm cơ sở cho công tác quản lý và kiểm định sau này.
Trong kiểm định cầu, khi tính toán đánh giá phải dựa vào các đặc trưng hình học và đặc trưng cơ học thực tế ở thời điểm kiểm định, đó là các đặc trưng có được từ kết quả thu thập hồ sơ hoặc đo đạc, thí nghiệm tại hiện trường khi không có hồ sơ. NỘI DUNG MÔN HỌC Kiểm định cầu gồm ba phần: - Quản lý và khai thác cầu. - Kiểm định và đánh giá cầu. - Sửa chữa và tăng cường cầu.
Quản lý và khai thác cầu Quản lý và khai thác cầu giúp cập nhật hệ thống quản lý cầu đường bộ, cầu đường sắt hiện nay ở nước ta. Phương pháp và nội dung quản lý bao gồm quản lý hồ sơ, quản lý tình trạng kỹ thuật và tình trạng khai thác. Để quản lý cầu cần có các quy định về chế độ kiểm tra, nội dung công tác kiểm tra, báo cáo kết quả kiểm tra để có kế hoạch duy tu, bảo dưỡng hoặc sửa chữa, tăng cường cầu nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế trong khai thác cũng như đảm bảo tuổi thọ của cầu. Người làm công tác quản lý và kiểm tra cầu cần có những kiến thức cần thiết trong lĩnh vực này như cần nắm vững các hư hỏng thường có trong kết cấu nhịp, mố, trụ để có thể phát hiện ra các hư hỏng và ảnh hưởng của nó đến khả năng chịu lực cũng như tuổi thọ của cầu.
Kiểm định, đánh giá cầu Kiểm định, đánh giá cầu là nội dung chủ yếu của môn học, ở đây có hai phần chính là thử tải cầu và tính toán đánh giá cầu. Trong thử tải cầu người ta đo ứng suất, chuyển vị, dao động của cầu và các bộ phận cầu dưới tác dụng của tải trọng tĩnh hoặc động. Khi đo với tải trọng tĩnh (hoạt tải thử xếp tĩnh trên cầu) gọi là thử tải tĩnh còn khi đo với hoạt tải di chuyển trên cầu gọi là thử tải động. Khi thử tải người ta xác định được một cách trực tiếp khả năng chịu lực của cầu.
Thử tải thường được dùng khi thiếu số liệu hoặc số liệu không đủ tin cậy để tính toán đánh giá, cũng có thể tiến hành thử tải khi cầu có những hư hỏng ẩn giấu khó đánh giá chính xác, trong trường hợp này thử tải sẽ giúp cho người kiểm tra đánh giá được ảnh hưởng của các hư hỏng đến khả năng chịu lực của cầu. Đánh giá cầu bao gồm công tác thu thập hồ sơ, khảo sát cầu, nếu cần thiết phải làm thêm thí nghiệm vật liệu để tính toán, đánh giá khả năng chịu tải của cầu. Trong trường hợp cần thiết phải tiến hành thử tải để điều chỉnh kết quả tính toán. Thông thường chỉ khi tính toán đánh giá có khó khăn, không đủ tin cậy thì người ta mới tiến KT & KĐC * 5 hành thử tải cầu.
Ở nước ta hiện nay triết lý thiết kế cho cầu đường sắt và đường bộ có những điểm khác nhau nên tính toán đánh giá cũng khác nhau.Do vậy cần nghiên cứu tính toán cho cầu đường bộ và cầu đường sắt riêng, tuy nhiên hai phương pháp đánh giá cũng có nhiều điểm chung trừ phần tính khả năng chịu lực của các bộ phận cầu. Sửa chữa và tăng cường cầu Sửa chữa cầu là công việc tiến hành thường xuyên trong quá trình khai thác khi trên cầu xuất hiện các hư hỏng để đưa cầu trở lại làm việc như thiết kế mà không làm thay đổi sự làm việc chung của toàn bộ công trình. Sửa chữa cầu có thể là những công việc rất nhỏ như trám vá chỗ bê tông bị sứt, vỡ, bơm keo hoặc vữa vào vết nứt, sơn lại đầu dầm thép liên hợp bị gỉ,… cũng có thể là sửa chữa lớn như thay thế một thanh giàn, nút giàn, thay thế khe co giãn, gối cầu. Chính vì lý do này người ta thường chia các bộ phận cầu thành các bộ phận chịu lực chính như mố, trụ, kết cấu nhịp và các bộ phận phụ trợ như lan can, hệ thống thoát nước, thiết bị điện trên cầu.
Các bộ phận phụ trợ thường có tuổi thọ thấp hơn so với bộ phận kết cấu chịu lực chính nên thường xuyên phải sửa chữa, thay thế để đảm bảo các điều kiện sử dụng đặt ra. Các sửa chữa xét đến ở phần này là những sửa chữa thông thường có thể sửa chữa ở công trường do đơn vị quản lý thực hiện, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp. Những sửa chữa đòi hỏi trình độ chuyên môn cao như nắn cong vênh bằng gia công nhiệt, căng lại cáp dự ứng lực ngoài bị đứt,… không được đề cập trong giáo trình này. Tăng cường cầu không phải chỉ là sửa chữa các hư hỏng mà là những công việc được thực hiện để nâng cao khả năng chịu tải của cầu so với hiện tại hoặc so với thiết kế ban đầu.
Tăng cường cầu có thể không hoặc có làm thay đổi sơ đồ làm việc của cầu. Ví dụ một giàn thép giản đơn khi chỉ thêm vật liệu cho các thanh giàn thì sau tăng cường giàn vẫn là giản đơn nhưng nếu thêm một hoặc hai thanh thì sau khi tăng cường giàn trở thành siêu tĩnh trong bậc một hoặc hai. Nếu giàn đó được tăng cường thêm một gối đỡ trung gian thì tùy theo cách đặt gối trên trụ mới mà giàn trở thành siêu tĩnh ngoài khi chịu hoạt tải hay khi chịu cả hoạt tải và tĩnh tải. Hiện nay do nhu cầu vận tải đường bộ ngày càng lớn nên một số cầu trong đô thị, trên hệ thống quốc lộ,… cần phải được mở rộng để đáp ứng.
Việc mở rộng cầu có thể được thực hiện bằng cách mở rộng kết cấu phần dưới và bổ sung thêm dầm hoặc làm các đơn nguyên cầu mới bên cạnh và liên kết phi kết cấu với cầu cũ bằng khe co giãn dọc cầu để đảm bảo êm thuận và an toàn khai thác cho các phương tiện trên cầu. Phần tăng cường cũng chỉ đề cập đến các phương pháp tăng cường thông thường, những phương pháp đòi hỏi thiết bị hoặc vật liệu đặc biệt không được đề cập trong nội dung cuốn sách này. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Kiểm định cầu là môn học có tính chất thực nghiệm, ngoài việc nghiên cứu lý thuyết thông qua bài giảng hoặc thảo luận trên lớp, sinh viên cần được tham gia thực hành trong phòng thí nghiệm để biết cách sử dụng các thiết bị đo, biết đọc và xử lý số liệu đo, tốt nhất là phải được tham gia thử nghiệm tại hiện trường, ở đó sinh viên sẽ học được cách bố trí điểm đo, cách tổ chức thực hiện, phương pháp đảm bảo giao thông, an toàn lao động,… mà không một bài giảng nào có thể thay thế được. Cần lưu ý rằng kiểm định cầu thực chất là “khám bệnh, khám sức khỏe” cho cầu nên trước khi học kiểm định cầu người học phải nắm được những kiến thức cơ bản về thiết kế và thi công cầu.
6 * KT & KĐC Chương II QUẢN LÝ CẦU 2. HỆ THỐNG QUẢN LÝ CẦU Ở nước ta sau nhiều lần thay đổi đến nay hiện có ba hệ thống quản lý cầu đường: - Hệ thống quản lý các quốc lộ; - Hệ thống quản lý các đường địa phương; - Hệ thống quản lý cầu đường sắt. Các hệ thống quản lý trên thuộc Bộ Giao thông vận tải, trực tiếp hay gián tiếp thực hiện chức năng quản lý nhà nước về giao thông vận tải. Hệ thống quản lý các quốc lộ Ở hệ thống này cơ quan cao nhất là Tổng cục Đường bộ Việt Nam, dưới Tổng cục Đường bộ Việt Nam có bốn Cục Quản lý đường bộ (trước năm 2014 được gọi là các Khu Quản lý đường bộ): - Cục Quản lý đường bộ I có trụ sở đặt tại TP.
Hà Nội, phạm vi quản lý là quốc lộ ở các tỉnh miền Bắc cho đến hết tỉnh Ninh Bình, điểm ranh giới với Cục Quản lý đường bộ II là Dốc Xây (tỉnh Thanh Hóa); - Cục Quản lý đường bộ II có trụ sở đặt tại TP. Vinh, tỉnh Nghệ An. Phạm vi quản lý từ tỉnh Thanh Hóa với điểm bắt đầu từ Dốc Xây đến hết tỉnh Thừa Thiên Huế (điểm ranh giới là đỉnh đèo Hải Vân); - Cục Quản lý đường bộ III có trụ sở đặt tại TP. Phạm vi quản lý từ thành phố Đà Nẵng với điểm đầu là đỉnh đèo Hải Vân đến hết tỉnh Khánh Hòa (điểm ranh giới là cầu Cây Đa); - Cục Quản lý đường bộ IV có trụ sở đặt tại TP.
Hồ Chí Minh. Phạm vi quản lý từ tỉnh Ninh Thuận với điểm bắt đầu là cầu Cây Đa đến hết miền Nam. Về nguyên tắc tất cả các Quốc lộ trong phạm vi quản lý đều thuộc các Cục QLĐB, tuy vậy một số đoạn quốc lộ được Tổng cục Đường bộ Việt Nam ủy thác cho các sở Giao thông Vận tải các tỉnh quản lý. Ví dụ như Quốc lộ 5 từ Hà Nội đi Hải Phòng: Đoạn từ Hà Nội đến Hải Dương do Cục Quản lý đường bộ I quản lý, đoạn còn lại được ủy thác cho Sở GTVT Hải Phòng quản lý.
Dưới Cục quản lý đường bộ có các Chi cục quản lý đường bộ, mỗi Chi cục quản lý một hoặc một số đoạn quốc lộ. Các Chi cục không trực tiếp tham gia vào công tác quản lý, duy tu, bảo trì các công trình cầu đường mà chỉ thực hiện chức năng quản lý nhà nước trên địa bàn được giao. Dưới đây là ví dụ cơ cấu tổ chức của Cục Quản lý đường bộ I: KT & KĐC * 7 - Có các phòng Tổ chức - Hành chính; Kế hoạch - Kỹ thuật; Tài chính; Quản lý, bảo trì đường bộ; An toàn giao thông và 08 Chi cục. Trong những năm gần đây Tổng cục Đường bộ Việt Nam đã tổ chức đấu thầu công tác quản lý, bảo dưỡng thường xuyên toàn bộ hệ thống các quốc lộ.
Các công ty Quản lý sửa chữa đường bộ (trước đây thuộc các Khu quản lý đường bộ) hoặc các công ty khác đều có thể tham gia công tác này.