Đặt vấn đề “Các sông trình kết cầu thép được sử dụng rộng rãi hiện nay nhờ wu điểm vượt trội của vật liệu thép so với các vật liệu thông thường như BTCT hay gỗ. Đặc điểm néi bật của ‘vt liệu thép là tính chit eơ lý rất tt, có khả năng chịu được mọi loại ứng suất (kéo, mến, uốn, xoắn,. Chính nhờ đặc điểm nay, mặc dù trọng lượng riêng của thép là khá lớn (7850 kg/m* so với 2400-2500 kg/m? của BTCT), các công trình làm bằng thép cho phép giảm tải trọng bản thân đáng kể và qua đó có thể vượt được nhịp. Do đó, vật ligu thép rất được ua chuộng và sử dụng rộng ri rong các công trình cầu hiện nay, đặc biệt a với các sơ đồ cầu treo, cầu giàn và cầu dim, Một số vĩ dụ cầu làm bằng thép nỗi tiếng trên thé gi thể như sau, Ci treo Công Vang (Golden Gate) được xây dựng từ tháng 1/1933 đến tháng 5/1937 tại San Erancisco (Mỹ) với chiều đài nhịp chính lên đến 1280 (m) và bai tháp cao 227 (m).
‘Chu treo Akashi-Kaikyo (Pear! Bridge) được xây dựng bắc qua vịnh Akashi ớ Nhật Bản, có chiều đải nhịp chính lên đến 1991 (m) do eo biển Akashi là một tuyển đường, thủy quốc té nên cần phải có b rộng thông thuyén là 1500 (m). Cầu treo Bosphorus (Thỏ Nhĩ Kỳ) nỗi liền châu Âu và châu A có nhịp chính dài 1074 (m). Khi được xây xong vào năm 1073, cầu Bosphorus là cây cầu treo dài thứ tư thé giới còn hiện nay li cầu treo đãi thứ 22 thé giới. Cầu giàn thép Ikitsuki (Nhật Bản) được mỡ của năm 1991 eó chiểu dai nhịp chính lên đến 400 (m).
Cầu giản thép Astoria-Megler nối liên ‘Oregon và Washington (Mỹ) được khánh thinh năm 1966 có nhịp chỉnh dài 376 (m) ‘Chu vòm Chaotianmen (Trùng Khánh, Trung Quốc) khánh thành năm 2009 có nhịp chính dai đến 552 (m) và được xem là cầu vòm bằng thép có nhịp dài nhất thé giới Ngoài ra ở Trung Quốc còn có cầu Lup được xây dựng năm 2003 bằng vật liệu thép. có nhịp chính di 550 (m) nắm git vị í thứ bai thể giới Việt Nam cũng có khá nhiều cầu thép được xây dựng. Cầu Long Biên được hoàn thành năm 1903 có tổng chiều dai toàn cầu gần 3000 (m), trong đó phin giàn thép dài 1860 m) theo sơ đồ giàn hing 52. Cầu vòm Hàm Rồng ở Thanh Ha có nhịp chính đài 160 (m) theo sơ đỗ vòm ba khớp có thanh chịu kéo.
Cầu bị phủ hủy năm 1946 trong cuốc kháng chiến chống thực dân Pháp và được xây dựng lại theo sơ đỗ giản liên tục hai nhịp 80+80 (m). Sau năm 1954, hàng loạt cầu thép được xây dung như cầu Ling Nhàng (Lào Cai), cầu Việt Tủ, cầu Lên, cầu Ninh Bình, cầu Binh Triệu, cầu Si Gn, vv. Sa khi đắt nước hoàn toàn được giải phóng (1975), ching ta đã xây cưng được nhiều cầuthép mới như: cầu Thăng Long bắc qua sông Hỗng li cầu giàn thép liên tye nhịp 112 (m), cầu Long Đại là cầu giàn liên tục 2 nhịp dai 158 (m) (1976), cba Chương Dương (1885) là cỉ giàn thép nhịp 97,6 (m), vv. “rong các loại cầu thép, cầu dim thép là loại cầu được sử dụng ph biến nhất cho các nhịp nhỏ và vừa trên đường ô tô cũng như trong đô thị.
Đối với các nhịp nhỏ (< 30 m) dằm chủ thường được làm bằng thép hình | cán. Còn đối với các nhịp lớn hơn, dim chủ thường được kim bằng dầm tổ hợp được tạo thảnh từ nhiều loại thép hình khác nhau. Thông thường các dim thép tổ hợp này cổ chiều cao lớn hơn chiễu cao lớn nhất của dim thép cần, Dim thép tổ hợp thường được cấu to liên kết với bản mặt cầu bằng BTCT phía trên tạo thành tiết diện liên hợp giúp tăng khả năng chịu tải trọng và tính 4n định cho đầm. Các phương pháp thiết kế dầm thép tổ hợp được sử dụng phổ biến hiện nay vẫn là lựa chọn kích thước dim theo kinh nghiệm của người thiết kế và gợi ý tử các tải liệu tham khảo.
Từ kích thước chọn trước này, tai trọng bản thân của dim thép và sau đó là toàn bộ nội lực được tính toán, Sau đó, phương án thiết kế được kiểm. toán xem "đạt" hay "không đạt”. Khái niệm đạt ở đây được xét dưới 2 khía cạnh, một là dim bao an toàn về mat chịu lực và biến dang, chuyển vị theo quy định của tiêu. chuẩn; hai là sự dư thừa sức kháng uốn và sức kháng cất không được quả nhiều (thường chọn đưới 15%4).
Nếu thiết kế không đạt, việc lựa chọn kích thước dầm thếp phải thực hiện lại vả tinh toán lại từ đầu. Chinh vi đặc điểm nay ma các phương pháp. thiết kế dim thép truyền thống đựa trên kinh nghiệm thường không dem lại hiệu quả ‘cao nhất về mặt kinh tế kỹ thuật cũng như tôn nhiều công sức của kỹ sư thiết kể. Hiện nay, với sự phát iển mạnh mẽ của kỹ thuật in toán cũng như của phn cứng về phần mém máy tính, nhiễu thuật toán biên dai đã được để xuất nhằm hỗ trợ hiệu quả cho việc thiết kế công trình, Một trong số đồ th đến là các thuật toán tối ti chuyên được sử dung để tìm kiếm các giải pháp tối ưu trong trong thiết kế công trình, ru so với phương pháp thié é thông thường là nó có thé tối thiểu hóa chỉ phí trong khi đó các điều kiện và yêu cầu về thiết kế vẫn được đảm bảo.
Trong các bai toán tối ưu về thiết kế công trình, tổng khối lượng. hoặc tổng giá thành của kết cầu thường được chọn là hàm mục tiêu, các bin thiết kế thường là tiết diện của các phần tử của công trình, Các điều kiện rằng buộc bao gồm sắc yêu cầu khác nhau về khả năng chịu lực, vỀ sử dụng, về cấu tạo, xây đựng. Với đặc điểm này, bài toán thiết kế dim tổ hợp hoàn toàn có thể sử dụng thuật toán tối tu nhằm tìm ra phương án thể at nbd có hiệu quả cao. Cần lưu ý rằng, bài toán tối tu các kết cấu thép nói chung và dim thép tổ hợp nói riêng thường cổ tinh phi tuyển cao do các nguyên nhân sau: (1) do tinh phi tuyển của kết cấu thép liên quan đến vật liệu và tinh ôn định của công trình và (2) do tính rồi rực của các biến thiết kể thưởng được chọn từ một tập các giá tr cho trước chứ không phải là dạng liê tục.
Do vậy, các thuật toán mé-ta hort ức thường duge sử dụng do wu điểm của chúng trong việc cân bằng giữa tim kiếm các kết quả tối uu địa phương và tối ưu toàn eye. Một số thuật toán mê-ta ho-rittic có thể kể đến ở đây như là: Harmony Search [1], Giải thuật di truyền Genetic Algorithm) (GA) [2], [3], tiến hóa vi phan (Differential Evolution) (DE) [4], ww VỀ các tiêu chuẩn thiết kể công trình cầu được sử dung ở Việt Nam tr trước đến may, tiêu chuẫn thiết kế cầu đầu tiên là Quy trình thiết kế cầu cống theo trang thái giới hạn 22TCN-18.79 [5] được biên soạn dựa trên Quy trình của Liên Xô ban hành năm 1962 và 1967, có tham khảo thêm Quy trình của Trung Quốc năm 1959 theo quyết định số 166/QD ngày 22/01/1975 của bộ Giao Thông Vận Tai, Quy trình thiết kế 22TCN- 18.79 da được áp dụng một thời gian rất dai (trên 30 năm) và đã phát huy được tác dụng chi đạo và thống nhất về quản lý kỹ thuật ngành cẩu trong nước. Tuy nhiên trong suốt thời gian dai áp dụng dé do không được cập nhật nên bộ tiêu chuẩn này đã bộc lộ rõ nhiều hạn chế, thiếu sót trong tính toán thiết kế cũng như khả năng hòa nhập với thông lệ đầu tư xây đưng quốc tế yếu. Khi nước ta bắt đầu mở cửa vào đầu thập kỹ 90, dng vốn đầu tr quốc tẾ vào Việt Nam tăng mạnh buộc chúng ta phải có sự sửa đổi Hân chuẩn thiết kế cầu để phù hợp với các chỉ êu kỹ thuật do tư vấn quốc tế kiến nghỉ.
Dựa trên cơ sỡ đó, theo quyết định số 3277/2003/QĐ-BGTVT cña Bộ Giao “Thông Vận Tải cho phép tiêu chuẩn thiết kế edu 22TCN 272-01 được phép sử dụng đồng thời cùng với 22TCN-18-79 và áp dụng thử nghiệm cho đến năm 2005. Dây là tiêu chun biên soạn dựa trên tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trong và hệ kháng của AASHTO LRFD 1994 và 1998, Đến năm 2005, tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 [6] được chỉnh thức ban hành dựa trên tiều chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRED 1998, Một số tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành được áp dụng thể hiện các điều kiện thực tế của nước ta như: Tiêu chuẩn về thiết kế cầu ~ 22TCN-I§ 79; Tiêu chuẩn vé tải trong gió - TCVN 2737 ~ 1995; Tiêu chuẩn về tải trọng do nhiệt TCVN 4088 ~ 1985: chuẩn Š thiết kế chống động đắt ~ 22TCN 221 ~ 1995; “Tiêu chuẩn về giao thông đường thuỷ TCVN 5664 ~ 1992. Tuy nhiên, trong quá tinh sửa đổi vận dụng tiêu chuẩn AASHTO LRFD 1998 để xây dựng tiêu chusin 22TCN 272.05 đã làm này sinh nhiều bắt cập về tui thọ thiết kế (iều chuẩn AASHTO là 75 năm nhưng 22TCN 272-05 là 100 năm), chiều dài nhịp giới hạn của tiêu chuẩn (tinh toán hiệu ứng động đất trong tiêu chuẩn chỉ áp dụng với nhịp có khẩu độ 150m trong khi ciu nhịp > 150m khá phổ biển hiện nay), tinh toán kết cấu BTCT (chi dé cập bê tông có cường độ thông thường [` < 70 MPa trong khi hiện nay có nhiều loại bê tông có f.’ > 70 MPa như dim DUL hay cọc ly tâm BTCT DUL), tính toán kết cầu thép (chưa có nội dung quy định cho cau ống thép nhdi bê tông mà hiện nay vẫn đang. tham khảo thiết kế theo tiêu chun Trung Quốc), các quy định về khe co giãn và gối cầu (cin cập nhật lạ do có nhiều chủng loại khe co giãn và ối cầu mới), v.
Ngoài ma các tiêu chuẩn về ải trọng, đường song đều đã được sửa đổi bd sung. Thêm vào đỏ, với tốc độ sửa đổi của tiêu chuin AASHTO-LRFD trung bình 2 đến 3 năm một lần cũng đặt ra yêu cầu phải xây dựng một bộ chuẩn mới. Dựa trên các đặc điểm đó, tiêu chuẩn quốc gia về 1 ết kế đường bộ TCVN 11823:2017 [7] được ban hành theo “quyết định số 3859/QD-BKHCN ngày 29/12/2017 của bộ Khoa Học Công Nghệ và đăng trong quá trình áp dung thực ế, Tiêu chuẩn TCVN 11823:2017 có rit nhiễu điểm ửa dBi và khác so với tiêu chuẩn 22TCN 272-05, Tuy nhiên, các ải liệu tham khảo và hướng din sử dụng TCVN 11823:2017 là khả hạn chế. Các tải li được sử dung nghiên cứu trong các trường đại học cũng rt it.