Quy trình đánh giá tải trọng khai thác công trình cầu theo phương pháp LRFR

Chào anh, Ban biên tập xin giải đáp như sau:

1. Về cơ sở đánh giá tải trọng công trình cầu theo phương pháp LRFR

Theo quy định tại TCVN 12882:2020 thì cơ sở đánh giá tải trọng công trình cầu theo phương pháp LRFR như sau:

- Phương pháp LRFR là phương pháp xử lý hệ số an toàn dưới dạng hệ số tải trọng và sức kháng dựa trên xác suất của tải trọng và sức kháng, hệ số đánh giá xác định theo công thức:

- Đối với TTGH (trạng thái giới hạn) cường độ: C = ФФCФSRn

Trong đó các mức giới hạn thấp hơn sau đây được áp dụng: ФCФS ≥0,85

- Đối với TTGH sử dụng: C = fR

Trong đó:

+ RF là hệ số đánh giá; C là khả năng của kết cấu; Rn là sức kháng danh định của kết cấu;

+ fR là ứng suất cho phép, được xác định theo tiêu chuẩn LRFD;

+ DC, DW, P, LL - tương ứng là tải trọng bản thân của các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ trợ phi kết cấu, tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng, tải trọng thường xuyên khác ngoài tĩnh tải, hoạt tải;

+ IM - là hệ số động lực (lực xung kích của hoạt tải);

+ γDC, γDW, γP, γLL - tương ứng là các hệ số tải trọng tĩnh cho các bộ phận kết cấu, cho lớp phủ và tiện ích, cho tải trọng thường xuyên khác tĩnh tải, cho hoạt tải;

+ ФC, ФS, Ф - tương ứng là các hệ số điều kiện, hệ số hệ thống, hệ số sức kháng.

Các mức đánh giá cầu

- Đánh giá tải trọng khai thác công trình cầu được thực hiện để xác định tải trọng khai thác (hoạt tải) mà kết cấu có thể chịu được một cách an toàn.

- Cầu đường bộ được đánh giá theo 3 mức ứng suất khác nhau, đó là mức thiết kế, mức khai thác và mức lắp đặt biển.

- Khả năng chịu tải của cầu và tải trọng khai thác được sử dụng để phân tích các bộ phận kết cấu nhằm xác định đánh giá tải trọng thích hợp. Điều này có thể dẫn đến các quyết định hạn chế tải trọng khai thác trên cầu hoặc nhận biết được các bộ phận kết cấu nào của cầu cần được nâng cấp hoặc sửa chữa để tránh việc phải hạn chế tải trọng.

2. Quy trình đánh giá tải trọng khai thác công trình cầu theo phương pháp LRFR

Theo TCVN 12882:2020 quy định quy trình đánh giá tải trọng khai thác công trình cầu theo phương pháp LRFR như sau:

- Để đánh giá khả năng chịu tải của cầu, cần tiến hành kiểm tra chi tiết cầu. Kết quả kiểm tra chi tiết giúp lập mô hình làm việc thực tế của cầu (có xét đến các hư hỏng, khuyết tật của công trình, tác động của môi trường xung quanh, các giá trị đo đạc, thí nghiệm về cường độ vật liệu).

- Hệ số đánh giá của cầu được xác định trên cơ sở tình trạng hiện tại của kết cấu, các đặc trưng vật liệu, tải trọng, giao thông,...

- Phân tích kết cấu: các phương pháp phân tích gần đúng về phân bố tải trọng theo TCVN 11823:2017 có thể được áp dụng, cầu có thể được đánh giá bằng thử nghiệm hiện trường (thử tải) nếu thấy rằng đánh giá lý thuyết không đại diện chính xác ứng xử của kết cấu và sự phân bố tải trọng trên các bộ phận cầu.

- Các bộ phận kết cấu được đánh giá riêng gồm: bản mặt cầu, các bộ phận kết cấu khác.

- Phương pháp LRFR đánh giá cầu tại 3 trạng thái giới hạn: trạng thái giới hạn cường độ, trạng thái giới hạn sử dụng và trạng thái giới hạn mỏi. Trạng thái giới hạn cường độ là cơ bản cho vấn đề an toàn công cộng và là yếu tố xác định nội dung lắp đặt biển trên cầu, cấm thông xe qua cầu và sửa chữa cầu. Trạng thái giới hạn sử dụng và trạng thái giới hạn mỏi được áp dụng chọn lọc cho từng cầu.

- Theo phương pháp LRFR, cầu được đánh giá theo một quy trình gồm 03 bước cho từng trạng thái giới hạn:

- Đánh giá theo tải trọng thiết kế (HL-93);

- Đánh giá theo tải trọng hợp pháp (xe hợp pháp);

- Đánh giá theo tải trọng cấp phép.

Cụ thể quy trình đánh giá theo 03 bước cho từng trạng thái giới hạn như sau:

+ Đánh giá theo tải trọng thiết kế (đánh giá cấp 1)

Đánh giá theo tải trọng thiết kế là đánh giá cầu ở mức đầu tiên, trên cơ sở tải trọng thiết kế HL93 theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 11823:2017, sử dụng các kích thước và đặc tính của cầu căn cứ từ kết quả kiểm tra cầu thực tế. Trước tiên là đánh giá theo TTGH cường độ, sau đó đánh giá theo TTGH sử dụng. Khi cầu được đánh giá có hệ số đánh giá mức thiết kế RF≥1, thì kết luận là cầu này sẽ thỏa mãn mức tải cho tất cả các tải trọng hợp pháp.

+ Đánh giá theo tải trọng hợp pháp (đánh giá cấp 2)

Đánh giá ở cấp 2 cung cấp khả năng chịu tải an toàn đơn chiếc (cho cấu hình loại xe tải đã cho). Các hệ số tải trọng được lựa chọn theo điều kiện thực tế ở hiện trường. Cường độ là TTGH thứ nhất để đánh giá tải trọng. TTGH sử dụng được áp dụng một cách có lựa chọn. Kết quả của đánh giá tải trọng hợp pháp là cơ sở để quyết định lắp đặt biển tải trọng hoặc tăng cường cầu.

+ Đánh giá theo tải trọng cấp phép (đánh giá cấp 3)

Đánh giá theo tải trọng cấp phép dùng để kiểm tra tính an toàn và tính phục vụ khi soát lại việc cấp phép qua cầu cho loại xe cộ vượt trên giới hạn trọng lượng hợp pháp đã xác lập. Đây là đánh giá ở mức 3 chỉ áp dụng cho cầu có đủ khả năng chịu tải trọng hợp pháp. Hệ số tải trọng xác định bằng loại và trạng thái xe cộ cho phép tại chỗ được dùng để kiểm tra hiệu ứng tải trọng do xe quá tải (vượt trọng lượng quy định) gây ra.

Như vậy, quy trình đánh giá tải trọng khai thác công trình cầu theo phương pháp LRFR được thực hiện bao gồm 03 bước và phân thành 03 cấp độ như sau:

(1) Đánh giá theo tải trọng thiết kế - cấp 1;

(2) Đánh giá theo tải trọng hợp pháp - cấp 2;

(3) Đánh giá theo tải trọng cấp phép - cấp 3.

Xem nội dung chi tiết tại TCVN 12882:2020.