Tin Chất Lượng Công Trình

Xác định tải trọng khai thác của cầu đường bộ

Thứ hai, 30 Tháng chín 2013 10:18 PDF.  Array In Array  Email

   Hiện nay, nhiều cơ quan đơn vị thường lấy trị số tải trọng của xe thiết kế hay của xe nặng nhất trong đoàn xe thiết kế được qui định trong các tiêu chuẩn thiết kế để qui định hoặc cắm biển hạn chế tải trọng khai thác đối với công trình cầu đường bộ. Ví dụ: cầu được thiết kế với tải trọng thiết kế H30, H13 hay H10 (theo 22TCN 18-79) thì tải trọng tối đa của xe được phép đi qua cầu tương ứng là xe hay đoàn xe 30 tấn, 13 tấn hoặc 10 tấn.Điều này là không đúng với bản chất của việc tính toán thiết kế công trình.


   Việc xác định tải trọng xe hay đoàn xe thiết kế cầu được thực hiện theo nguyên tắc như sau: Các xe hay đoàn xe lưu hành trên đường bộ có tải trọng khác nhau, sẽ gây ra các hiệu ứng khác nhau trong kết cấu cầu về nội lực, biến dạng, chuyển vị, dao động, suy giảm độ bền của kết cấu theo lưu lượng và cường độ vận tải, theo thời gian khai thác ... . Qua xử lý thống kê các hiệu ứng này sẽ tìm được đường bao, tức là tập hợp các giá trị lớn nhất của các hiệu ứng đó. Tiêu chuẩn thiết kế cầu đề xuất cách bố trí các tải trọng với những trị số tải trọng được chọn sao cho hiệu ứng của chúng gây ra trong kết cấu cầu là tương đương với các hiệu ứng có được qua tính toán xử lý thống kê nêu trên. Sơ đồ bố trí và các trị số tải trọng tìm được chính là tải trọng của xe hoặc đoàn xe thiết kế (hoạt tải thiết kế).


   Theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 18 - 79. Điều 2.12 qui định: “Hoạt tải thẳng đứng tiêu chuẩn (có xét tới phát triển tương lai) lấy như sau: Dùng tải trọng H30 và XB80 cho các tuyến đường liên lạc quốc tế, đường trục chính yếu có ý nghĩa quan trọng về kinh tế, chính trị văn hóa, quốc phòng phục vụ cho toàn quốc, có cường độ vận tải trong tương lai rất lớn, cũng như các đường vận chuyển nối liền các khu công nghiệp quan trọng với các thành phố lớn và đường trục chính quốc gia thuộc đường ô tô từ cấp IV trở lên...Dùng tải trọng H10 và X60 hay H13 và X60 cho các đường địa phương trong tỉnh, đường giao thông công nghiệp và các đường kinh tế trong tỉnh thuộc hệ thống đường cấp IV trở xuống”. Qui định trên đây được soạn thảo trên cơ sở qui định của tiêu chuẩn thiết kế cầu CHnII 200-62 của Liên xô trước đây và có nội dung hoàn toàn giống như qui định của CHnII 200-62.


   Hiện nay không có loại xe tải 3 trục nào được sản xuất trên thế giới có tải trọng trục (khi chở đúng tải trọng thiết kế của xe) và cự li giữa các trục giống như hai loại xe tải tiêu chuẩn hay xe bánh XB80 hoặc xe xích X60. Nếu có những phương tiện vận tải được chế tạo có bề rộng đến 2,9m và 2,7m như các xe tiêu chuẩn H30 và H10, H13 hoặc cự ly theo phương ngang giữa các trục bánh đến 2,7m và 2,6m (tức là bề ngang chiếm dụng lòng đường lên đến 3,5m hoặc 3,3m) như XB80 và X60 thì những phương tiện này cũng không thể được phép lưu hành một cách bình thường trên mạng đường bộ theo luật giao thông đường bộ của Việt Nam cũng như của bất cứ nước nào trên thế giới.


   Như vậy, các đoàn xe tiêu chuẩn, xe bánh, xe xích dùng để tính toán thiết kế này chỉ mang tính chất qui ước, giả định. Nếu bỏ qua thuật ngữ “đoàn xe thiết kế H30” thì ngoại lực tính toán cho trường hợp này thực chất sẽ chỉ là 2 dãy các lực tập trung có số lượng không hạn chế đặt cách nhau theo phương ngang cầu là 1,9m. Dãy lực tập trung này có các trị số 6 tấn, 12 tấn đặt cách nhau theo phương dọc cầu lần lượt là 4m; 6m; 1,6m. Các trường hợp tính toán nội lực do xe bánh XB80, H10, H13 hay X60 gây ra cũng có bản chất như vậy. Nhiệm vụ của người thiết kế là xếp các sơ đồ tải trọng này nhằm tìm ra nội lực lớn nhất do chúng gây ra ở tất cả các mặt cắt của kết cấu cầu để tiến hành tổ hợp với các trị số nội lực tương ứng do các tải trọng và tác động khác gây ra như trọng lượng bản thân kết cấu, tải trọng gió, tác động của động đất, biến thiên nhiệt độ, gối lún, co ngót, từ biến v. v. để phục vụ cho việc thiết kế cầu.


   Theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 có qui đổi tải trọng H10 tương đương 50%HL93; H13 tương đương 65%HL93. Điều này có nghĩa là mật độ lưu thông cho những đường này ít nên ít nên độ mỏi kết cấu cũng ít đi, chứ không có nghĩa là chỉ cho xe 50% hay 65% HL93 mới được qua cầu.


   Thực tế, ở Nga không hề có các biển hạn chế tải trọng 30 Tấn, 13 Tấn hay 10 Tấn được cắm ở đầu các cây cầu tương ứng được thiết kế theo H30, H13 hay H10. Trên mạng đường bộ của nước Mỹ cũng không hề có chuyện người ta cắm các biển hạn chế tải trọng 25 Tấn, 20 Tấn hoặc 15 Tấn tương ứng với các cầu được thiết kế theo các cấp tải trọng HS25 - 44, HS 20 - 44 hoặc HS15 - 44. Và cũng không hề có một nước phát triển nào trên thế giới làm việc này mặc dầu tải trọng thiết kế được qui định trong các tiêu chuẩn thiết kế cầu của họ cũng có các cấp khác nhau. Để thỏa mãn tuổi thọ qui định của thiết kế đối với cây cầu như nhau thì các cây cầu có lưu lượng xe ít hơn, cường độ vận tải thấp hơn sẽ được tính toán với tải trọng thiết kế nhỏ hơn. Nếu như trong quá trình khai thác mà lưu lượng xe trên các tuyến đường này tăng lên nhiều, khác với dự báo ban đầu, thì sẽ phải căn cứ vào lưu lượng tăng lên này để xác định lại tuổi thọ còn lại của cây cầu đã bị giảm đi so với dự kiến ban đầu nhằm đưa ra lộ trình bảo trì chứ không phải là để cắm biển hạn chế tải trọng.


   Tóm lại, các cây cầu được thiết kế và xây dựng phải đáp ứng yêu cầu lưu hành bình thường cho tất cả các phương tiện giao thông được chế tạo để làm nhiệm vụ vận tải đường bộ. Việc lấy nguyên xi các trị số tải trọng xe 30 tấn, 25 tấn, 20 tấn, 13 tấn hoặc 10 tấn được qui định trong các tiêu chuẩn thiết kế cầu để qui định tải trọng khai thác và cắm biển hạn chế tải trọng đối với các cầu vừa được xây dựng và đưa vào khai thác là không đúng và cần được chấm dứt.


Mai Khanh


CÁC BÀI VIẾT KHÁC:

Video clip