PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ TRÊN QUỐC LỘ 49A, THÀNH PHỐ HUẾ 70695d66

1. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN TÍN NGHĨA
PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ
VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ TRÊN
QUỐC LỘ 49A, THÀNH PHỐ HUẾ
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
Đà Nẵng - Năm 2019

2. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN TÍN NGHĨA
PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ
VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ TRÊN
QUỐC LỘ 49A, THÀNH PHỐ HUẾ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Mã số: 85.80.205
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN DUY THẢO
Đà Nẵng, -Năm 2019

3. i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn
Trần Tín Nghĩa

4. ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i
MỤC LỤC...................................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .......................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG.........................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH.........................................................................................vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài....................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................1
3. Phạm vi nghiên cứu ..........................................................................................1
4. Phƣơng pháp nghiên cứu..................................................................................2
5. Bố cục đề tài .....................................................................................................2
CHƢƠNG 1. CÔNG TRÌNH CẦU VĨ DẠ, THÀNH PHỐ HUẾ, TỈNH THỪA
THIÊN HUẾ ..............................................................................................................3
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG CÔNG TRÌNH CẦU VĨ DẠ ..........................................3
1.1.1. Vị trí xây dựng công trình ..........................................................................3
1.1.2. Tải trọng thiết kế và qui mô công trình ......................................................3
1.2. HIỆN TRẠNG CỦA CẦU VĨ DẠ.......................................................................4
1.2.1. Bố trí chung cầu..........................................................................................4
1.2.2. Kết cấu phần trên........................................................................................4
1.2.3. Kết cấu phần dƣới.......................................................................................4
1.2.4. Các hạng mục khác.....................................................................................5
1.3. NHU CẦU TẠO CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỂ QUẢN LÝ CÁC CẦU TRÊN ĐỊA
BÀN TỈNH THỪA THIÊN HUẾ HIỆN NAY............................................................6
1.4. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC
TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ .......................................................7
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU
CÔNG TRÌNH...........................................................................................................9
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNH .................9
2.1.1. Tổng quan về lý thuyết độ tin cậy của kết cấu công trình..........................9
2.1.2. Quá trình phát triển mô hình đánh giá độ tin cậy theo phƣơng pháp lý
thuyết xác suất và thống kê toán học ..........................................................................9
2.2. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU
CÔNG TRÌNH ..........................................................................................................11
2.2.1. Chỉ số độ tin cậy β....................................................................................12

5. iii
2.2.2. Phƣơng pháp tuyến tính hóa xác định chỉ số độ tin cậy ........................15
Kết luận Chƣơng 2 ....................................................................................................20
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN
CẬY CẦU VĨ DẠ ....................................................................................................21
3.1. PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CẦU VĨ DẠ.........................................21
3.1.1. Khảo sát hiện trạng cầu Vĩ Dạ..................................................................21
3.1.2. Đo đạc cƣờng độ bê tông các kết cấu chính cầu Vĩ Dạ............................25
3.1.3. Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dƣới tác dụng của hoạt tải thử
nghiệm.......................................................................................................................28
3.1.4. Phân tích khả năng chịu tải của kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ ..........................35
3.2. ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU NHỊP CẦU VĨ DẠ...............................38
3.2.1. Độ tin cậy mục tiêu của cầu Vĩ Dạ...........................................................38
3.2.2. Xác định độ tin cậy kết cấu nhịp của cầu Vĩ Dạ ......................................39
KẾT LUẬN ..............................................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

6. iv
PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA
CẦU VĨ DẠ TRÊN QUỐC LỘ 49A, THÀNH PHỐ HUẾ
Học viên: Trần Tín Nghĩa Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao
thông
Mã số: 860580205 Khóa: K36 Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt: Nội dung nghiên cứu của Luận văn tập trung vào việc phân tích khả
năng chịu tải thực tế kết cấu nhịp công trình Cầu Vĩ Dạ trên Quốc lộ 49A, TP
Huế dựa trên các số liệu kết quả đo đạc thực tế: ứng suất, độ võng. Kết quả
nghiên cứu cho thấy kết cấu dầm cầu đảm bảo yêu cầu hoạt tải thiết kế mở rộng
HL93. Luận văn cũng tiến hành đánh giá độ tin cậy của kết cấu nhịp dựa trên cơ
sở lý thuyết độ tin cậy theo điều kiện sức kháng uốn. Kết quả nghiên cứu thể
hiện rằng: khi độ lệch của tải trọng và độ lệch sức khng của dầm tăng lên, độ tin
cậy của dầm sẽ suy giảm khá đáng kể. Từ đó, có thể đƣa ra giải pháp hạn chế độ
lệch chuẩn của tải trọng dựa trên độ lệch chuẩn của sức kháng nhằm đảm bảo chỉ
số độ tin cậy mục tiêu của cầu. Các kết quả đạt đƣợc của đề tài có thể đƣợc sử
dụng nhƣ cơ sỡ dữ liệu nhằm cải thiện công tác quản lý cầu trong quá trình khai
thác sử dụng.
Từ khóa – Độ tin cậy; độ tin cậy mục tiêu; tuổi thọ; sức kháng uốn; độ lệch
chuẩn.
ANALYSIS OF THE REALITY OF LOADING, AND ASSESSMENT OF
RELIABILITY OF VI DA BRIDGE IN NATIONAL 49A, HUE CITY
Abstract - The dissertation's content focuses on analyzing the actual load
bearing capacity of Vi Da Bridge structure span on Highway 49A, Hue City
based on the actual measurement results: stress, degree hammock. The research
results show that the girder structure ensures the extended design load HL93.
The thesis also conducts the reliability of the span structure based on the
reliability theory based on bending resistance conditions. The study results show
that: when the deviation of the load and the deflection resistance of the beam
increases, the reliability of the beam will decline significantly. From there, it is
possible to propose solutions to limit the standard deviation of the load based on
the standard deviation of resistance to ensure the target reliability index of the
demand. The results of this project can be used as a database to improve the
demand management in the process of exploitation and use.
Key words - Reliability; Target reliability; longevity; bending resistance;
standard deviation.

7. v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
CÁC KÝ HIỆU:
 Chỉ số độ tin cậy
[] Chỉ số độ tin cậy mục tiêu
PS Xác suất an toàn
Pf Xác suất phá hoại
 Ứng suất
CÁC CHỮ VIẾT TẮT:
ĐTC Độ tin cậy
HTKT Hạ tầng kỹ thuật
KCCT Kết cấu công trình
KCN Kết cấu nhịp
MC Mặt cắt
XS Xác suất
XSTK Xác suất thống kê

8. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu Tên bảng Trang
Bảng 2.1. Bảng tra hàm F(b) 14
Bảng 3.1. Tổng hợp khối lượng kiểm tra - đo đạc tổng thể cầu 22
Bảng 3.2. Tổng hợp khối lượng kiểm tra đo đạc cường độ bê tông 25
Bảng 3.3. Tổng hợp kết quả kiểm tra cường độ bê tông 27
Bảng 3.4. Tổng hợp khối lượng thử tải tĩnh cầu 29
Bảng 3.5. Tổng hợp khối lượng thử tải động 30
Bảng 3.6. Tổng hợp kết quả ứng suất trong kết cấu nhịp dầm T
(L=33m)
34
Bảng 3.7. Tổng hợp kết quả chuyển vị trong kết cấu nhịp dầm T
(L=33m)
35
Bảng 3.8. Tổng hợp kết quả kiểm tra ứng suất trong kết cấu nhịp dầm
T (L=33m)
36
Bảng 3.9. Tổng hợp kết quả kiểm tra chuyển vị trong kết cấu nhịp
dầm T (L=33m)
37
Bảng 3.10. Kỳ vọng về hiệu ứng do tổng tải trọng tác dụng bên ngoài
lên kết cấu nhịp.
40
Bảng 3.11. Độ lệch chuẩn của sức kháng uốn. 40
Bảng 3.12. Độ lệch chuẩn của tải trọng hoạt tải. 41

9. vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu Tên hình Trang
Hình 1.1. Bản đồ thể hiện vị trí của cầu Vĩ Dạ 3
Hình 1.2. Vị trí xây dựng cầu Vỹ Dạ, Thừa Thiên Huế 3
Hình 1.3. Sơ đồ nhịp cầu Vĩ Dạ 4
Hình 1.4. Hình ảnh kết cấu nhịp cầu Vỹ Dạ 4
Hình 1.5. Mố cầu Vỹ Dạ 5
Hình 1.6. Các hạng mục khác cầu Vỹ Dạ 5
Hình 1.7. Toàn cảnh cầu Vỹ Dạ 7
Hình 2.1. Các trạng thái của kết cấu 13
Hình 2.2. Mô hình giao thoa thể hiện xác suất không an toàn 14
Hình 2.3. Ý nghĩa hình học của PS và Pf 14
Hình 2.4. Mô hình tuyến tính hóa hàm phi tuyến 15
Hình 2.5. Sơ đồ phƣơng pháp tính độ tin cậy theo lý thuyết SXTK 19
Hình 3.1. Cầu Vỹ Dạ, TP Huế 23
Hình 3.2. Cát lấp đầy khe co giãn (khe dạng hở) 24
Hình 3.3. Gối cao su bị lệch, trƣợt tại đáy dầm 24
Hình 3.4. Nƣớc chảy tự do xuống xà mũ trụ cầu 25
Hình 3.5. Kiểm tra cƣờng độ của bê tông mố và trụ cầu 26
Hình 3.6. Kiểm tra cƣờng độ của bê tông dầm chủ 26
Hình 3.7. Vị trí đo ứng suất tĩnh và chuyển vị (võng) dầm chủ 29
Hình 3.8. Vị trí đo gia tốc dao động, chuyển vị động (hoặc biến dạng
động) trong dầm chủ
30
Hình 3.9. Bố trí đoàn xe thử tải 31
Hình 3.10. Hệ thống đo động - tĩnh SDA 830C (TML-Japan) 32
Hình 3.11. Hệ thống kiểm định kết cấu cầu STS –Wifi (BDI Hoa Kỳ) 32
Hình 3.12. Hệ thống thu thập dữ liệu thử tải tại hiện trƣờng công trình 33
Hình 3.13. Lắp đặt cảm biến đo dƣới đáy dầm cầu tại ½ nhịp 33
Hình 3.14. Điều xe thử tải vào vị trí theo các sơ đồ kiểm định cầu 34
Hình 3.15. Biểu đồ quan hệ chỉ số độ tim cậy β và độ lệch chuẩn tải
trọng hoạt tải của dầm chủ 01.
42
Hình 3.16. Biểu đồ quan hệ chỉ số độ tim cậy β và độ lệch chuẩn tải
trọng hoạt tải của dầm chủ 02.
43

10. viii
Hình 3.17. Biểu đồ quan hệ chỉ số độ tim cậy β và độ lệch chuẩn tải
trọng hoạt tải của dầm chủ 03.
44
Hình 3.18. Biểu đồ quan hệ chỉ số độ tim cậy β và độ lệch chuẩn tải
trọng hoạt tải của dầm chủ 04.
45
Hình 3.19. Biểu đồ quan hệ chỉ số độ tim cậy β và độ lệch chuẩn tải
trọng hoạt tải của dầm chủ 05.
46
Hình 3.20. Biểu đồ quan hệ chỉ số độ tim cậy β và độ lệch chuẩn tải
trọng của dầm chủ 06.
47
Hình 3.21. Biểu đồ quan hệ chỉ số độ tim cậy β và độ lệch chuẩn tải
trọng hoạt tải của 6 dầm chủ nhịp số 5 trƣờng hợp độ lệch
chuẩn sức kháng 14%
49
Hình 3.22. Biểu đồ quan hệ chỉ số độ tim cậy β và độ lệch chuẩn tải
trọng hoạt tải của 6 dầm chủ nhịp số 5 trƣờng hợp độ lệch
chuẩn sức kháng 15%
50
Hình 3.23. Biểu đồ quan hệ chỉ số độ tim cậy β và độ lệch chuẩn tải
trọng của 6 dầm chủ nhịp số 5 trƣờng hợp độ lệch chuẩn sức
kháng 16%
51

11. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
- Hiện trạng hệ thống giao thông đƣờng bộ trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế
bao gồm 4.734,208 km/2.608 tuyến đƣờng, với 476 cầu có chiều dài tổng cộng
18.052m trên các tuyến đƣờng huyện, thị xã, đƣờng tỉnh, đƣờng đô thị, đƣờng vành
đai, đƣờng quốc lộ. Các cây cầu hầu nhƣ đƣợc xây dựng từ lâu trong điều kiện áp
dụng các tiêu chuẩn trƣớc đây không còn hiệu lực. Mặt khác, những năm gần đây
mật độ giao thông trên toàn Tỉnh ngày một gia tăng, ảnh hƣởng trực tiếp đến tuổi
thọ công trình, tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn giao thông cho ngƣời và phƣơng
tiện cũng nhƣ khả năng phục vụ công trình cầu khi phƣơng tiện lƣu thông qua cầu.
- Trong số đó có cầu Vĩ Dạ nằm trên Quốc lộc 49A, bắc qua sông Nhƣ Ý
nối đƣờng Bà Triệu và đƣờng Phạm Văn Đồng, thuộc địa phận thành phố Huế, tỉnh
Thừa Thiên Huế. Cầu đƣợc thiết kế theo quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái
giới hạn 22TCN 18-79, với qui mô vĩnh cửu bằng BTCT và BTCTDƢL, gồm 5
nhịp dầm giản đơn chữ T bằng BTCT DUL dài 33m, mặt cắt ngang gồm 6 phiến
dầm, với tổng chiều dài cầu L=169,5m. Khổ cầu: B = 2,5 + 8 + 2,5. Tổng bề rộng
cầu 14,0m.
- Trải qua một thời gian khai thác (từ tháng 5 năm 1998), hiện trạng cầu
đang khai thác và sử dụng tốt. Tuy nhiên, đứng trƣớc áp lực lƣu lƣợng và tải trọng
giao thông ngày càng tăng, và tải trọng tính toán theo quy trình thiết kế đã không
còn hiệu lực. Nên cần phải có đánh giá lại khả năng phục vụ của cầu Vĩ Dạ theo yêu
cầu tải trọng mới, đồng thời phân tích độ tin cậy của kết cấu cầu để bổ sung các
thông tin cho cơ quan quản lý khai thác là hết sức cần thiết.
Việc phân tích độ tin cậy của công trình cầu hiện nay chƣa đƣợc quan tâm
đúng mức. Một phƣơng pháp nghiên cứu khả năng chịu tải thông qua chỉ số độ tin
cậy là lý thuyết độ tin cậy.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài là thông qua các số liệu khảo sát, đo đạc thử
tải cầu hiện trạng và phân tích khả năng chịu lực của kết cấu nhịp cầu và đánh giá
độ tin cậy theo chỉ số độ tin cậy.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Đánh giá khả năng chịu tải của cầu Vĩ Dạ theo yêu cầu của hoạt tải thiết kế
mở rộng, là cơ sở để phục vụ việc thiết kế gia cố, tăng cƣờng (nếu cần thiết).
- Đánh giá độ tin cậy cầu Vĩ Dạ nhằm bổ sung các thông tin cho đơn vị khai
thác và quản lý cầu.
- Các kết quả nghiên cứu chỉ thực hiện trên kết cấu nhịp (dầm chủ BTCT DƢL)
cầu Vỹ Dạ.

12. 2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của luận văn đƣợc giải quyết thông qua các phƣơng pháp
nghiên cứu kết hợp giữa nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu lý thuyết:
- Nghiên cứu thực nghiệm: tiến hành đo đạc hiện trạng cầu, đo đạc ứng xử
kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dƣới tác dụng của hoạt tải thí nghiệm.
- Nghiên cứu lý thuyết: áp dụng lý thuyết tính toán độ tin cậy để tính toán chỉ
số độ tin cậy kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ.
5. Bố cục đề tài
Ngoài phần mở đầu, kết luận, các danh mục và phụ lục, luận văn đƣợc trình
bày thành 3 chƣơng:
Chƣơng 1 : Công trình cầu Vĩ Dạ, thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế.
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết đánh giá độ tin cậy của kết cấu công trình.
Chƣơng 3: Phân tích khả năng chịu tải và đánh giá độ tin cậy Cầu Vĩ Dạ.

13. 3
CHƢƠNG 1
CÔNG TRÌNH CẦU VĨ DẠ, THÀNH PHỐ HUẾ,
TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG CÔNG TRÌNH CẦU VĨ DẠ
1.1.1. Vị trí xây dựng công trình
Hình 1.1. Bản đồ thể hiện vị trí của cầu Vĩ Dạ
Cầu Vỹ Dạ bắc qua sông Nhƣ Ý, thành phố Huế
- Địa điểm xây dựng: Phƣờng Xuân Phú và phƣờng Vĩ Dạ Thành phố Huế, tỉnh
Thừa Thiên Huế.
Hình 1.2. Vị trí xây dựng cầu Vỹ Dạ, Thừa Thiên Huế
1.1.2. Tải trọng thiết kế và qui mô công trình
- Cầu Vỹ Dạ đƣợc thiết kế với qui mô vĩnh cửu bằng BTCT và BTCTDƢL.
+Tải trọng thiết kế: Đoàn xe H30-XB80; ngƣời đi bộ 300 kg/m2
.

14. 4
- Cầu đƣợc thiết kế theo quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn
22TCN 18-79. Đƣờng hai đầu cầu theo tiêu chuẩn đƣờng cấp III, có xét đƣờng đô
thị loại 2.
1.2. HIỆN TRẠNG CỦA CẦU VĨ DẠ
1.2.1. Bố trí chung cầu
Hình 1.3: Sơ đồ nhịp cầu Vĩ Dạ
1.2.2. Kết cấu phần trên
Hình 1.4. Hình ảnh kết cấu nhịp cầu Vỹ Dạ
-Toàn cầu gồm 5 nhịp dầm giản đơn. Kết cấu nhịp dầm BTCTDƢL chữ T lắp
ghép. Chiều cao dầm chủ 1,7m; mối nối dọc và dầm ngang đổ bê tông tại chổ;
-Mặt cắt ngang cầu gồm 6 phiến dầm cách nhau 2,3m.
-Lớp phủ mặt cầu bằng BTN đƣợc tạo dốc ngang 1,5% để thoát nƣớc;
1.2.3. Kết cấu phần dƣới
- Hai mố cầu M1 và M2: dạng mố nặng dạng vùi bằng BTCT đổ tại chỗ. Mỗi
mố tựa trên móng cọc đóng gồm 22 cọc BTCT tiết diện 40x40cm. Tứ nón, chân
khay và taluy đƣờng sau mố kè đá hộc xây vữa. Bệ mố, thân mố, xà mũ mố bằng bê
tông cốt thép M300.

15. 5
Hình 1.5: Mố cầu Vỹ Dạ
- Kết cấu trụ T1, T2, T3 và T4: dạng kết cấu có kiến trúc chữ “V” bằng BTCT
đổ tại chổ. Mỗi trụ cầu tựa trên móng cọc đóng từ (24-26) cọc BTCT tiết diện
40x40cm. Bệ trụ, thân trụ, xà mũ trụ bằng BTCT M300.
1.2.4. Các hạng mục khác
Gờ chắn bánh xe bằng BTCT M300. Trên cầu có bố trí đèn cao áp chiếu sáng.
Ống thoát nƣớc Ф=15cm, trên mỗi nhịp đặt 6 ống thoát nƣớc. Phía dƣới mặt cầu có
bố trí hệ thống cấp nƣớc thành phố Ф=40cm.
Hình 1.6. Các hạng mục khác cầu Vỹ Dạ

16. 6
1.3. NHU CẦU TẠO CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỂ QUẢN LÝ CÁC CẦU TRÊN ĐỊA
BÀN TỈNH THỪA THIÊN HUẾ HIỆN NAY
Thu thập dữ liệu đƣờng bộ là một công việc mang tính kỹ thuật đƣợc tiến hành
thƣờng xuyên để kiểm tra mức độ xuống cấp và hƣ hại của cầu đƣờng bộ nhằm đảm
bảo sự an toàn, tính liên tục và êm thuận của giao thông đƣờng bộ.
Hạ tầng giao thông đƣờng bộ đƣợc sử dụng và tiếp xúc với các tác động tự
nhiên và tải trọng xe, vì vậy tình trạng hƣ hỏng xảy ra theo thời gian do cơ sở hạ
tầng lão hóa, tải trọng giao thông và sự xuống cấp do tiếp xúc tự nhiên. Đó là thách
thức cho tất cả các cấp cơ quan đƣờng bộ từ trung ƣơng tới địa phƣơng để bảo tồn
tính năng của hệ thống giao thông hiện có đồng thời mở rộng kinh phí cho mạng
lƣới giao thông để đối phó với nhu cầu ngày càng tăng. Để phù hợp với cách tiếp
cận đầu tƣ cân bằng, phƣơng pháp tiếp cận có hệ thống là cần thiết để tối ƣu hóa các
nguồn lực. Hệ thống quản lý cầu đƣờng bộ có thể giữ một vai trò quan trọng trong
việc hỗ trợ những cán bộ ra quyết định đƣa ra những quyết định đúng đắn. Quản lý
cầu đƣờng bộ là một quy trình có hệ thống để bảo trì, nâng cấp và vận hành cầu
đƣờng bộ hiệu quả, kết hợp các nguyên tắc kỹ thuật với thực tế kinh doanh và việc
phân tích kinh tế, và cung cấp các công cụ để tạo điều kiện tiếp cận linh hoạt và có
tổ chức hơn nhằm đƣa ra các quyết định cần thiết để đạt đƣợc hiệu quả mong muốn.
Toàn tỉnh Thừa Thiên Huế có 476 cầu có chiều dài tổng cộng 18.052m trên
các tuyến đƣờng huyện, thị xã, đƣờng tỉnh, đƣờng đô thị, đƣờng vành đai, đƣờng
quốc lộ. Các cây cầu hầu nhƣ đƣợc xây dựng từ lâu (có những cây cầu xây dựng
trƣớc năm 1975) nên tại thời điểm hiện tại, với hệ thống quản lý chất lƣợng cũng
nhƣ hệ thống quản lý khai thác vận hành khác hơn nhiều so với thời điểm xây dựng.
Mặt khác, những năm gần đây mật độ giao thông trên toàn Đất nƣớc ngày một gia
tăng, và việc Nƣớc ta hội nhập Quốc tế nên hệ thống vận tải cũng phải đáp ứng với
nhu cầu mới, dẫn đến việc các cây cầu phải gồng mình trƣớc các loại tải trọng mới,
lớn hơn các tải trọng tính toán, gây ảnh hƣởng rất lớn đến khả năng chịu lực của các
kết cấu cầu và trực tiếp ảnh hƣởng đến tuổi thọ công trình cầu, tiềm ẩn nhiều nguy
cơ mất an toàn giao thông cho ngƣời và phƣơng tiện cũng nhƣ khả năng phục vụ
công trình cầu khi phƣơng tiện lƣu thông qua cầu.
Thực trạng công tác tổ chức khai thác cầu hiện nay dẫn đến công tác quản lý
lõng lẽo, nguồn vốn duy tu sửa chữa hàng năm hạng hẹp, không đủ dữ liệu để quản
lý và khai thác nên công trình nhanh chóng giảm khả năng chịu lực theo thời gian,
dẫn đến các bộ phận của cầu suy giảm khả năng chịu lực nên tuổi thọ của công trình
không cao.
Đứng trƣớc các thách thức đặt ra rất lớn cho ngành giao thông vận tải là làm
sao vẫn giữ nguyên những cây cầu hiện trạng nhƣng vẫn đáp ứng đƣợc khả năng
khai thác hoặc tối thiểu là đáp ứng một loại tải trọng nào đó. Hiện nay, các Sở

17. 7
chuyên ngành chỉ quản lý với các dữ liệu mang tính hiện trạng công trình nhƣ: kích
thƣớc hình học của các cấu kiện, sơ đồ nhịp, tải trọng thiết kế, loại dầm; mố; trụ,….
Với các dữ liệu quản lý rất sơ sài nhƣ vậy, việc xác định các khả năng khai thác, khả
năng chịu tải đối với các cây cầu là không thể, nếu đƣợc hay chăng đi nữa chỉ mang
tính chủ quan, không mang tính khoa học và rất là bất cập, dẫn đến những hậu quả
đáng tiết, không mong muốn.
Vì vậy, nhu cầu tạo cơ sở dữ liệu cho việc quản lý trở nên rất cần thiết và cấp
bách. Việc tạo cơ sở dữ liệu giúp cải thiện công việc quản lý nhƣ: cung cấp đầy đủ
số liệu phục vụ chuẩn đoán sức khỏe công trình cầu, tăng độ chính xác, giảm thời
gian và công việc khi thiết kế cải tạo hay nâng cấp, khắc phục đƣợc tƣ duy quản lý
trƣớc đây nhƣ “hƣ đâu sửa đó”, giúp cho nhà quản lý lập kế hoạch duy tu, bảo
dƣỡng.
1.4. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI
THỰC TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CẦU VĨ DẠ
Hình 1.7. Toàn cảnh cầu Vỹ Dạ
Trong tất cả các đƣờng tuyến đƣờng thuộc thành phố Huế, chỉ có hai tuyến
đƣờng quốc lộ đi qua thành phố. Tuyến quốc lộ 1 là tuyến cửa ngõ thành phố theo
hƣớng Bắc Nam, tuyến quốc lộ 49A là tuyến hƣớng từ Đông sang Tây, là tuyến

18. 8
huyết mạch để giao thông đi lại từ miền biển lên miền núi trong tỉnh, các cầu trên
tuyến hầu nhƣ đã đƣợc xây dựng mới hoặc đã đƣợc nâng cấp theo đúng tải trọng
HL93, nhƣng trên tuyến chỉ có cầu Vĩ Dạ bắc qua sông Nhƣ Ý nối đƣờng Bà Triệu
và đƣờng Phạm Văn Đồng, thuộc địa phận thành phố Huế đƣợc xây dựng từ năm
1998 cho đến nay vẫn chƣa đƣợc sửa chữa và nâng cấp. Cầu đƣợc thiết kế theo quy
trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79, với qui mô vĩnh cửu
bằng BTCT và BTCTDƢL, gồm 5 nhịp dầm giản đơn chữ T bằng BTCT DUL dài
33m, mặt cắt ngang gồm 6 phiến dầm, với tổng chiều dài cầu L=169,5m. Khổ cầu:
B = 2,5 + 8 + 2,5. Tổng bề rộng cầu 14,0m.
- Trải qua một thời gian khai thác (từ tháng 5 năm 1998), hiện trạng cầu đang
khai thác và sử dụng tốt. Tuy nhiên, đứng trƣớc áp lực lƣu lƣợng và tải trọng giao
thông ngày càng tăng, và tải trọng tính toán theo quy trình thiết kế đã không còn
hiệu lực. Nên cần phải có đánh giá lại khả năng phục vụ của cầu Vĩ Dạ theo yêu cầu
tải trọng mới, thời kỳ mới, hƣớng đến khả năng phục vụ tốt cho nhu cầu cần thiết
của xã hội.
- Căn cứ theo các Quyết đinh :
+ Quyết định 392/QĐ-TTg ngày 10/3/2016 của Thủ tƣớng Chính phủ về việc
phê duyệt danh mục dự án Chƣơng trình phát triển các đô thị loại II (các đô thị xanh)
vay vốn ngân hàng phát triển Châu Á.
+ Quyết định số 894/QĐ-UBND ngày 29/04/2016 của UBND tỉnh Thừa
Thiên Huế về việc phê duyệt dự án đầu tƣ xây dựng Chƣơng trình phát triển các Đô
thị loại II (các đô thị xanh) - tiểu dự án Thừa Thiên Huế.
- Theo chƣơng trình phát triển các đô thị loại II (các đô thị xanh)-Tiểu dự án
Thừa Thiên Huế, cầu Vỹ Dạ đƣợc đầu tƣ nâng cấp, mở rộng thành 4 làn xe cơ giới và
02 làn xe thô sơ với yêu cầu hoạt tải thiết kế mới là HL93 (theo tiêu chuẩn 22TCN
272:05). Quá trình thiết kế mở rộng do hạn chế ảnh hƣởng đến chi phí bồi thƣởng giải
phóng mặt bằng nên việc mở rộng về cả hai phía thƣợng hạ lƣu cầu cũ. Việc tận dụng
lại cầu cũ còn tốt và xây mới mở rộng để tăng khả năng thông hành là đều tất yếu.
Tuy nhiên, cầu cũ đƣợc thiết kế theo tiêu chuẩn cũ 22TCN 18-79 cần phải đánh giá
lại khả năng chịu lực của cầu cũ.
- Một trong những khó khăn, thách thức lớn cho việc thiết kế mở rộng là
thiếu thông tin, dữ liệu về khả năng chịu lực của các bộ phân của cầu ở giai đoạn
khi đƣa cầu vào khai thác sử dụng, ảnh hƣởng rất lớn đến tính an toàn và ổn định
cho việc thiết kế nâng cấp cầu cũ, Do vậy việc phân tích khả năng chịu tải thực tế
và đánh giá độ tin cậy của cầu Vĩ Dạ là rất cần thiết và cấp bách, vừa đánh giá khả
năng chịu tải thực tế, vừa tạo cơ sở dữ liệu để tiện cho công tác quản lý sau này.

19. 9
CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY
CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
2.1.1. Tổng quan về lý thuyết độ tin cậy của kết cấu công trình
Khả năng làm việc an toàn của các sản phẩm kỹ thuật nói chung và của kết cấu
công trình xây dựng nói riêng luôn là mục tiêu cơ bản cần phải đáp ứng, là thƣớc đo
quan trọng để đánh giá chất lƣợng công trình và đƣợc xét đến trong tất cả các giai
đoạn: thiết kế, thi công, quản lý và khai thác.
Để đánh giá độ tin cậy cho một bộ phận kết cấu hay hệ kết cấu công trình
trƣớc hết phải thực hiện mô hình hóa, nghĩa là chọn sơ đồ tính toán của kết cấu, có
thể đơn giản nhƣng phải phản ánh đủ các tính chất cơ bản của hệ thực.
Trong mô hình hóa, ta thƣờng quan tâm đến ba yếu tố cơ bản là tải trọng, tính
chất vật liệu và kích thƣớc hình học. Từ trƣớc đến nay ngƣời ta thƣờng xem các yếu
tố đó là tiền định nhƣng thực tế không đúng nhƣ vậy. Các tính chất đặc trƣng về vật
liệu, tải trọng, kích thƣớc hình học của cấu kiện… phụ thuộc vào quá trình làm việc
của con ngƣời và nhiều nhân tố ảnh hƣởng khác, các thông tin thu thập không đầy
đủ, không chính xác và không tuân theo 1 quy luật nào. Do vậy, chúng tiềm ẩn tính
ngẫu nhiên và không chắc chắn. Ngoài ra, các yếu tố nhƣ tải trọng gió, tải trọng
động đất, sự ăn mòn… là những tác động tự nhiên hoàn toàn mang tính ngẫu nhiên,
các thông tin về chúng cũng không thể chính xác và chắc chắn. Mặt khác trong quá
trình thi công thực tế và khai thác không thể tránh khỏi những sai lệch so với hồ sơ
thiết kế.
Từ những phân tích mang tính thực tiễn trên, theo tiến trình phát triển của môn
cơ học công trình, các mô hình đánh giá sự an toàn hay hƣ hỏng của kết cấu hình
thành các quan điểm tính toán nhƣ sau:
- Tính toán sự an toàn của kết cấu theo ứng suất cho phép.
- Tính toán sự an toàn của kết cấu theo trạng thái giới hạn.
- Tính toán sự an toàn của kết cấu theo lý thuyết độ tin cậy.
Trong 3 quan điểm tính toán trên, tính toán sự an toàn của kết cấu theo lý
thuyết độ tin cậy sát với thực tế hơn cả vì nó có xét đến các sai lệch ngẫu nhiên của
các tham số tính toán có trong thực tế.
2.1.2. Quá trình phát triển mô hình đánh giá độ tin cậy theo phƣơng
pháp lý thuyết xác suất và thống kê toán học
Từ những năm đầu thế kỷ 20, việc tính toán đánh giá an toàn cho kết cấu đƣợc
mô hình hóa ở dạng ứng suất cho phép và một hệ số an toàn, sau đó tính toán và
kiểm tra theo trạng thái giới hạn.

20. 10
Ở các phƣơng pháp thiết kế thông thƣờng, ngƣời ta thƣờng đƣa ra các hệ số an
toàn, hệ số vƣợt tải, hệ số vật liệu… thực chất đó là giải pháp kỹ thuật để bù đắp lại
những sai số ngẫu nhiên mà trong quá trình tính toán chƣa xét đến hoặc không biết
đến.
Để bổ khuyết cho cách tính tiền định trên, khi xét đến sai số ngẫu nhiên của
các đại lƣợng tính toán, phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy của kết cấu dựa trên lý
thuyết xác suất - thống kê và quá trình ngẫu nhiên ra đời đã mang lại những hiệu
quả nhất định.
Một số điểm mốc quan trọng trong quá trình phát triển nhƣ sau: Những công
trình đầu tiên về độ tin cậy trong cơ học kết cấu đƣợc công bố bởi Mayer và
Khôialốp. Thực tế, những ứng dụng của phƣơng pháp thống kê vào cơ học kết cấu
đã đƣợc bắt đầu từ 1935 bởi Xtrelexki H.C
Năm 1981 B.V.Gnhedenco, B.V.Beliav, Iu.K.Xoloviev đã trình bày “Những
phƣơng pháp toán học trong lý thuyết độ tin cậy” một cách có hệ thống về quan
niệm thiết kế theo độ tin cậy.
Việc nghiên cứu về độ tin cậy đã đƣợc tiếp tục thực hiện sau đó bởi các nhà
khoa học thuộc Liên Xô cũ và phƣơng Tây. Trong những thập niên cuối thế kỷ 20,
các nghiên cứu và ứng dụng độ tin cậy đã tăng lên cả về số lƣợng và chất lƣợng,
ngƣời ta đã mở rộng phạm vi nghiên cứu sự biến thiên ngẫu nhiên của tải trọng và
đặc trựng cơ lý của vật liệu theo thời gian, nghĩa là xét đến các quá trình ngẫu nhiên.
Theo xu hƣớng phát triển của khoa học kỹ thuật, độ tin cậy dần đƣợc đƣa vào
hệ thống tiêu chuẩn thiết kế, tài liệu tính toán. Các quan niệm tính toán theo ứng
suất cho phép hay trạng thái giới hạn đều mang tƣ tƣởng của lý thuyết độ tin cậy. Lý
thuyết độ tin cậy đƣợc sử dụng làm cơ sở của quá trình cải tiến của các tiêu chuẩn
thiết kế. Hiện nay việc tính toán kết cấu theo chỉ số độ tin cậy đã đƣợc đƣa vào tiêu
chuẩn một số nƣớc nhƣ Trung Quốc, các nƣớc châu Âu và tổ chức tiêu chuẩn quốc
tế nhƣ Tiêu chuẩn ISO 2394-1998: Nguyên lý chung về độ tin cậy của kết cấu công
trình…
Những khái niệm về độ tin cậy công trình
Độ tin cậy là khái niệm liên quan chặt chẽ với tuổi thọ công trình. Để làm cơ
sở cho việc tính toán định lƣợng ĐTC ta có định nghĩa sau:
Định nghĩa 1: Hệ thống và các phần của nó là khái niệm tổng quát hoá để
mô phỏng các công trình XDCB cụ thể do con ngƣời thiết kế, xây dựng và khai
thác nhằm mục đích xác định phục vụ nhu cầu đời sống vật chất và tinh thần.
Hệ thống gồm nhiều phần tử, bộ phận cấu tạo theo qui tắc nhất định và có mối
quan hệ tƣơng tác.
Định nghĩa 2: Chất lƣợng của hệ thống là phẩm chất của hệ thống đƣợc biểu thị
qua các chỉ tiêu định lƣợng, bảo đảm cho hệ thống hoạt động bình thƣờng nhƣ mục

21. 11
đích thiết kế ban đầu, trong suốt thời gian khai thác hệ thống.
Định nghĩa 3: Các tác động lên hệ thống là các yếu tố gây ảnh hƣởng đến chất
lƣợng hệ thống trong quá trình tạo lập và khai thác. Trong nhiều KCCT việc mô
phỏng tập các tác động một cách đúng là một vấn đề rất khó. Do bản chất ngẫu
nhiên nên ngƣời ta chủ yếu sử dụng mô hình thống kê kết hợp với LTXS.
Đối với các tác động không mang bản chất số học ngƣời ta quan tâm đến việc
mô phỏng dựa trên lý thuyết “tập mờ”.
Định nghĩa 4: Sự làm việc an toàn và sự cố.
An toàn là trạng thái làm việc bình thƣờng ổn định của hệ thống, đảm bảo các
chỉ tiêu chất lƣợng qui định dƣới tác động của các nguyên nhân bên trong và bên
ngoài hệ thống.
Sự cố là trạng thái hoạt động không bình thƣờng ở các mức khác nhau từ nhỏ
đến lớn, từ cục bộ dến tổng thể.
Định nghĩa 5: Độ tin cậy của HTKT (hệ thống kỹ thuật) là khái niệm đƣợc
định lƣợng hoá (đo theo xác suất) phản ánh khả năng làm việc an toàn của hệ thống
dựa trên kết quả xử lý các phản ứng của hệ thống dƣới tác động của tập nguyên
nhân mang bản chất NN gây ra.
Biểu diễn đánh giá ĐTC theo mô hình lý thuyết điều khiển:
Định nghĩa 6: Từ chối là khái niệm “bù” đối với ĐTC
Định nghĩa 7: Tuổi thọ là toàn bộ thời gian khai thác an toàn của hệ thống,
bảo đảm ĐTC đã qui định. Tuổi thọ T (trong đó P(T)=P0) là đại lƣợng ngẫu nhiên
đƣợc xác định bởi các đặc trƣng của nó.
Việc xác định độ tin cậy của công trình là vấn đề rất cần thiết, vì nó liên
quan đến tuổi thọ của công trình, giúp các nhà quản lý đƣa ra các quyết định
tiếp tục khai thác, sửa chữa hay phá bỏ. Đặc biệt là các công trình ở vùng chịu
nhiều rủi ro nhƣ gió bão, động đất, lũ lụt, va đập...
2.2. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT CẤU
CÔNG TRÌNH
Tính độ tin cậy là tính xác suất an toàn, vì vậy về mặt toán học tính độ tin cậy
là tìm xác suất thỏa mãn đồng thời các điều kiện đƣợc xét đến. Nhƣng nếu thuần túy
dựa vào công cụ toán học thì bài toán thƣờng trở nên phức tạp bởi thuật toán để giải
và lƣợng thông tin đòi hỏi rất lớn.
Do đó, khi tính độ tin cậy của công trình, ngƣời ta dựa vào các yêu cầu kỹ
Độ từ chối = 1 - ĐTC
HTK
T
Xử
lý
Đánh giá ĐTC
của HTKT
Tác động
NN
phản ứng
NN

22. 12
thuật và lý thuyết cơ học công trình để đơn giản giải quyết vấn đề một cách hợp lý
mà sai số có thể chấp nhận đƣợc. Đó là phƣơng pháp tuyến tính hóa và phƣơng
pháp lặp cho trƣờng hợp phi tuyến, những phần diễn giải toán học phức tạp đƣợc
đơn giản hóa.
2.2.1. Chỉ số độ tin cậy β
Để thuận lợi cho việc tính toán, trong ứng dụng ngƣời ta thƣờng dùng chỉ số
độ tin cậy , nó tƣơng ứng với xác suất tin cậy Ps (hay là xác suất từ chối Pf). Hiện
nay ở một số nƣớc, trong các tiêu chuẩn hiện hành ngƣời ta quy định thiết kế công
trình theo chỉ số  [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10].
Bƣớc đầu tiên trong tính toán độ tin cậy hoặc xác suất hƣ hỏng của 1 kết cấu là
chọn tiêu chuẩn an toàn, các tham số tải trọng, kích thƣớc hình học và sức chịu của
vật liệu đƣợc chọn là các biến cơ bản Xi.
Hàm biểu diễn cho mối quan hệ này dƣới dạng
M=g(X1, X2, ..., Xn) (2.1)
trong đó X1, X2, ..., Xn là các đại lƣợng ngẫu nhiên cơ bản ảnh hƣởng trực tiếp đến
trạng thái của kết cấu.
Mặt hƣ hỏng hay mặt trạng thái giới hạn của kết cấu đƣợc xác định khi M=0.
Đây là ranh giới giữa miền an toàn và không an toàn trong không gian tham số tính
toán.
Phƣơng trình trạng thái giới hạn đóng một vai trò quan trọng trong việc triển
khai các phƣơng pháp phân tích độ tin cậy.
Từ phƣơng trình (2.1), ta thấy sự hƣ hỏng xảy ra khi M<0 và an toàn khi M>0.
Vì vậy xác suất hƣ hỏng Pf đƣợc biểu diễn tổng quát:
 


0
(.)
g
n
2
1
n
2
1
f dx
...
dx
dx
)
x
,...,
x
,
x
(
fx
...
P (2.2)
Trong đó: )
x
,...,
x
,
x
(
fx n
2
1 là hàm mật độ xác suất đồng thời cho các
biến cơ bản X1, X2, ..., Xn và phép tích phân đƣợc thực hiện trên miền không an
toàn, nghĩa là g(.)<0. Nếu các biến ngẫu nhiên là độc lập thống kê, lúc đó hàm mật
độ xác suất động thời có thể đƣợc thay thế bởi tích của các hàm mật độ xác suất của
mỗi biến.
Việc sử dụng phƣơng trình (2.2) để tính Pf đƣợc gọi là phép xấp xỉ phân phối
toàn phần và có thể xem là phƣơng trình cơ bản để phân tích độ tin cậy. Nói chung,
hàm mật độ xác suất đồng thời của các biến ngẫu nhiên thực tế rất khó xác định,
cho dù có thể sử dụng đầy đủ thông tin, việc xác định tích phân theo (2.2) vẫn là
khó khăn. Vì vậy sử dụng các phép gần đúng cho tích phân này nhằm đơn giản hóa
tính toán.
Từ phƣơng trình (2.1), ta xét trƣờng hợp đơn giản gồm hai biến ngẫu nhiên cơ
bản độc lập thống kê và có phân phối chuẩn: S là hiệu ứng tải trọng tác dụng lên kết

23. 13
cấu (ứng suất, biến dạng, chuyển vị...) có giá trị trung bình là s và độ lệch chuẩn s;
và R là khả năng chịu lực của vật liệu (giới hạn tỉ lệ, giới hạn bền), có giá trị trung
bình là R và độ lệch chuẩn là R ; các đặc trƣng thống kê của chúng đƣợc thành lập
trên cơ sở số liệu thí nghiệm, quan sát và đo đạc.
Đặt M = R - S (2.3)
đƣợc gọi là miền an toàn hay quãng an toàn.
Điều kiện an toàn đƣợc xác định đối với kết cấu khi M = g(R,S) > 0 và xảy ra
phá hoại khi M = g(R,S) < 0 (hình 7)
Hình 2.1. Các trạng thái của kết cấu
Xác suất an toàn có dạng
Ps = P(R>S) = P(M> 0) (2.4)
Xác suất không an toàn hay xác suất phá hoại đƣợc xác định :
Pf = 1 - Ps = P(R < S) = P(M<0) (2.5)
Ta đã giả thiết R và S là các biến ngẫu nhiên có phân phối chuẩn, do đó M
cũng là một biến ngẫu nhiên có phân phối chuẩn, nghĩa là có kỳ vọng toán (giá trị
trung bình) M = R - S (2.6)
và độ lệch chuẩn của M: 2
S
2
R
M 



 (2.7)
Đặt tỉ số
M
M



 (2.8a)
thì giá trị  cho biết trị trung bình của khoảng an toàn (z) nằm cách xa ranh giới an
toàn/phá hoại bao nhiêu lần độ lệch chuẩn của nó (M). Giá trị  càng lớn cho thấy
độ tin cậy càng cao hay xác suất phá hủy càng thấp.  đƣợc gọi là chỉ số độ tin cậy
hay chỉ số bêta.
Hay
2
S
2
R
S
R







 (2.8b)
g(R,S) < 0
Miền không an toàn
Sức bền
R
Tải
trọng
S
Phƣơng trình trạng thái giới hạn
g(R,S)=0
g(R,S) > 0
Miền an toàn

24. 14
Xác suất phá hoại đƣợc xác định nhƣ sau:
)
(
Pf 


 (2.9)
Xác suất an toàn:
)
(
)]
(
1
[
1
)
(
1
P
1
P f
S 













 (2.10)
Sử dụng bảng tra hàm  ta có một số cặp giá trị của  và Pf theo (2.9) và
suy ra PS theo (2.10), kết quả cho trên bảng 2.1.
Bảng 2.1: Bảng tra hàm 
 2,25 3,25 3,75 4,25 4,75 5,25
Pf 10-2
10-3
10-4
10-5
10-6
10-7
PS 0,99 0,999 0,9999 0,99999 0,999999 0,9999999
Nếu gọi fS(s) và fR(r) lần lƣợt là hàm mật độ xác suất của biến ngẫu nhiên S
và R, ta có thể lý giải nguyên nhân gây phá hoại, trên đồ thị thể hiện ở phần giao
thoa của hai đƣờng cong nhƣ trên (hình 2.2) và ý nghĩa hình học của xác suất
phá hoại và xác suất an toàn thể hiện qua hai phần diện tích âm và dƣơng của
đƣờng cong đồ thị hàm mật độ khoảng an toàn g(m) (hình 2.3)
Hình 2.2.Mô hình giao thoa thể hiện xác suất không an toàn
Hình 2.3. Ý nghĩa hình học của PS và Pf
Theo TCVN 11823-3:2017: Chỉ số độ tin cậy (Reliability Index) - Sự đánh
giá định lượng về mặt an toàn được tính bằng tỷ số của hiệu của sức kháng bình
PS =1-
Pf = 
g(m)
m
M
M
0

25. 15
quân và ứng lực bình quân với độ lệch tiêu chuẩn tổ hợp của sức kháng và ứng lực.
2.2.2. Phƣơng pháp tuyến tính hóa xác định chỉ số độ tin cậy 
Phƣơng pháp tuyến tính hóa trong bài toán độ tin cậy là thay thế hàm phá hoại
với các biến ngẫu nhiên phi tuyến bởi một hàm tuyến tính bằng cách khai triển
Taylor tại "điểm" ứng với giá trị trung bình của các biến ngẫu nhiên và giữ lại các
số hạng bậc nhất. Khi thực hiện tuyến tính hóa ta coi độ biến thiên các tham số ngẫu
nhiên là bé quanh giá trị trung bình (kỳ vọng). Nhờ tuyến tính hóa việc tính toán độ
tin cậy trở nên đơn giản.
a. Tuyến tính hóa hàm có các biến ngẫu nhiên
Nhƣ ta đã biết đặc trƣng bằng số rất quan trọng của một đại lƣợng ngẫu nhiên
là kỳ vọng và phƣơng sai.
Trong thực tế tính toán ĐTC thƣờng gặp những hàm số có các biến ngẫu nhiên.
Cách xác định kỳ vọng và phƣơng sai của hàm ngẫu nhiên theo kỳ vọng và phƣơng
sai của các biến ngẫu nhiên nhƣ sau.
b. Hàm một biến ngẫu nhiên
Ta xét đại lƣợng ngẫu nhiên X có kỳ vọng mx và phƣơng sai Dx
Giả sử giá trị có thể của X nằm trong khoảng (x1, x2) nghĩa là
P( x1< X < x2 ) 1
Xét hàm một biến ngẫu nhiên có dạng
Y = (X) (2.11)
Hàm (X) có dạng phi tuyến đối với X trong đoạn [x1, x2] nhƣng khi 2
1
x
x  đủ
nhỏ ta thể coi gần đúng Y là hàm tuyến tính đối với X trong đoạn [x1, x2]
Hình 2.4. Mô hình tuyến tính hóa hàm phi tuyến
Để tìm kỳ vọng và phƣơng sai của Y. Khai triển Taylor hàm Y tại điểm X=x
và giữ lại hai số hạng đầu tiên ta có
Y = (x) +'(x)(X-x) (2.12)

26. 16
hay Y = (x) +'(x)X -'(x) x (2.13)
Hàm tuyến tính (2.13) có kỳ vọng, phƣơng sai y = (x) (2.14)
Dy = ['(x)2
]Dx (2.15)
Và độ lệch quân phƣơng x
x
y 


 )
(
'
 (2.16)
c. Hàm nhiều biến ngẫu nhiên
Xét một hệ có n đại lƣợng ngẫu nhiên (X1, X2,...,Xn) có kỳ vọng tƣơng ứng là
1, 2,..., n và ma trận các hệ số tƣơng quan
nn
2
n
1
n
n
2
22
21
n
1
12
11
y
K
...
K
K
........
..........
K
...
K
K
K
...
K
K
K 
Hàm ngẫu nhiên Y của các biến X1, X2,...,Xn
Y =  (X1, X2,...,Xn) (2.17)
Để tìm y và Dy của Y, khai triển Taylor (2.17) tại điểm trung bình (1, 2,...,
n) và chỉ giữ lại các số hạng bậc nhất
)
X
(
X
)
,...
,
(
(
Y i
i
n
1
i i
n
2
1
i













 (2.18)
Hàm tuyến tính (2.18) có kỳ vọng, phƣơng sai
My = (1, 2,..., n) (2.19)
ij
j
n
j
i i
xi
n
1
i i
y K
X
X
2
D
X
D
j
i
i 






































 
 (2.20)
và bình phƣơng độ lệch quân phƣơng :
j
i
ij
j
n
j
i i
2
i
n
1
i i
2
y .
.
r
X
X
2
X
j
i
i













































 (2.21)
trong đó ij
r và i, j lần lƣợt là hệ số tƣơng quan và độ lệch quân phƣơng của các
đại lƣọng Xi, Xj. Trƣờng hợp các đại lƣợng Xi, Xj,...,Xn không tƣơng quan nghĩa là
rịj = 0 với i  j ta có:
2
i
n
1
i i
2
y
i
X

















d. Nâng cao mức chính xác của kết quả tuyến tính hóa
Khi miền biến thiên quanh giá trị trung bình không đủ bé, để nâng cao mức độ
chính xác ta cần nâng cao bậc xấp xỉ. Qua đó ta có thể đánh giá đƣợc độ chính xác.
Để đơn giản cách trình bày, trƣớc hết xét hàm một biến ngẫu nhiên, sau khi

27. 17
khai triển Taylor, giữ lại ba số hạng, có:
2
x
x
x
x
x )
x
).(
(
'
'
2
1
)
x
).(
(
'
)
(
)
x
(
Y 













 (2.22)
Để cho gọn ta đặt x
~
X
X 

 ,(2.22) có dạng
2
~
x
~
x
x X
).
(
'
'
2
1
X
).
(
'
)
(
Y 







 (2.23)
Kỳ vọng và phƣơng sai của Y nhƣ sau:
x
x
x
2
~
x
y D
).
(
'
'
2
1
)
(
X
M
'
)
( 


















 (2.24)
    






















2
~
~
x
x
2
~
x
2
x
x
2
x
y X
,
X
K
).
(
'
'
)
(
'
X
D
.
)
(
'
'
2
1
D
)
(
'
D (2.25)
trong đó :
  2
x
4
2
2
~
4
~
2
~
x D
X
m
X
M
X
M
X
D 


























 (2.26)
 
X
m
X
.
M
X
X
M
X
,
X
K 3
2
~
2
~
~
2
~
~





























: (2.27)
mômen tƣơng quan của các đại lƣợng
2
~
~
X
,
X
Biểu thức (2.25) có thể đƣợc viết ở dạng
       
X
m
).
(
'
'
)
(
'
D
X
m
.
)
(
'
'
4
1
D
)
(
'
D 3
x
x
2
x
4
2
x
x
2
x
y 










 (2.28)
Công thức (2.28) cho ta giá trị của phƣơng sai chính xác hơn so với giá trị
phƣơng sai trong trƣờng hợp tuyến tính hóa
Trong thực tế, ta thƣờng gặp các đại lƣợng ngẫu nhiên chuẩn hay gần nhƣ
chuẩn. Trong trƣờng hợp chuẩn ta có:
m3[X] = 0 ; m4[X] = 3x
4
= 3Dx
2
(2.29)
do đó:     2
x
2
x
x
2
x
y D
.
)
(
'
'
2
1
D
)
(
'
D 




 (2.30)
Hoàn toàn tƣợng tự đối với hàm số có một số biến ngẫu nhiên:
Y =  (Xi, Xj,...,Xn)
Khai triển Talor hàm (2.30) tại điểm (1, 2,..., n) và lấy đến các số hạng bậc
hai.

28. 18
~
j
~
i
j
i
2
2
i
i
n
1
i
2
i
2
i
i
n
1
i i
n
2
1
X
X
.
X
X
)
X
(
X
2
1
)
X
(
X
)
,...,
,
(
Y
j
i
i
i
























































(2.31)
Từ đó ta tìm đƣợc kỳ vọng của y
ij
j
i j
i
2
x
n
1
i
2
i
2
n
2
1
y K
X
X
D
X
2
1
)
,...,
,
(
j
i
i
i 





 





























 (2.32)
trong đó Kij là mômen tƣơng quan của Xi, , Xj
Trƣờng hợp khi các biến Xi, Xj,...,Xn không tƣơng quan, kỳ vọng My có dạng
i
i
x
n
1
i
2
i
2
n
2
1
y D
X
2
1
)
,...,
,
(


 
















 (2.33)
Số hạng thứ hai trong(2.33) xuất hiện do kể đến thành phần phi tuyến bậc hai.
Bây giờ ta xác định phƣơng sai của Y.
Trong trƣờng hợp đơn giản nhất, khi các Xi không tƣơng quan. Từ (2.32) suy
ra:
 
 
 
i
3
2
2
i
2
n
1
i i
x
x
j
i j
i
2
2
x
4
n
1
i
2
2
i
2
x
n
1
i i
y
X
m
X
X
D
D
X
X
D
X
m
X
4
1
D
X
D
j
i
ij
i
j
i
i
i
i
i
i












































































(2.34)
Nếu các đại lƣợng Xi là chuẩn (hay gần với chuẩn) ta có:
ij
i
j
i
i
i
i
i
x
x
j
i j
i
2
2
x
n
1
i
2
2
i
2
x
n
1
i i
y D
D
X
X
D
X
2
1
D
X
D









 



































 (2.35)
Số hạng thứ 2 và thứ 3 của (2.35) là kết quả của việc lấy thêm số hạng bậc 2.
Các hệ thức trên giúp ta nâng cao mức độ chính xác của xấp xỉ tuyến tính đến
bậc 2.

29. 19
e. Sơ đồ khối biểu diễn các bước thực hiện tính toán độ tin cậy
Hình 2.5. Sơ đồ phương pháp tính độ tin cậy theo lý thuyết SXTK
Số liệu thống kê
về tải trọng
Tính toán hiệu
ứng tải trọng
Phân phối xác
suất hiệu ứng
tải trọng
Số liệu thống kê
về độ bền
Tính toán độ bền
Phân phối
xác suất
của độ bền
Ảnh hƣởng
của các biến
ngẫu nhiên
Tính toán
độ tin cậy
Hàm mật độ hiệu
ứng tải trọng fQ(s)
0
Q, R
f(.)
Q R
Hàm mật độ
sức bền fR(r)

30. 20
Kết luận Chƣơng 2
Qua phân tích trên, ta dùng một số phƣơng pháp để đánh giá độ tin cậy của kết
cấu công trình theo 2 cách tiếp cận:
+ Theo Bolotin.
+ Theo định nghĩa và tiêu chí về chỉ số  mục tiêu. Cách này khá đơn giản và
gắn với tiêu chuẩn.
Vì vậy trong luận văn này, học viên áp dụng lý thuyết độ tin cậy để đánh giá
độ tin cậy của các kết cấu cầu Vĩ Dạ trên cơ sở phân tích chỉ số  có xét đến mức độ
biến động của tải trọng và sức kháng uốn của kết cấu dầm cầu.

31. 21
CHƢƠNG 3
PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY
CẦU VĨ DẠ
Trong hai chƣơng trƣớc đã giới thiệu chung về công trình cầu Vỹ Dạ và cơ sở
lý thuyết phân tích độ tin cậy kết cấu công trình.
Nhiệm vụ tính toán trong chƣơng này gồm 2 phần:
+ Nội dung 1: Phân tích khả năng chịu tải thực tế cầu Vĩ Dạ.
+ Nội dung 2: Đánh giá độ tin cậy kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ.
3.1. PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CẦU VĨ DẠ
*Các tiêu chuẩn kỹ thuật, qui trình kiểm định thử tải
-Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22TCN 272-05; 22TCN 18-79;
- Quy trình kiểm định cầu trên đƣờng ô tô 22TCN 243-98.
- Quy trình thử nghiệm cầu 22TCN 170-87.
- Tiêu chuẩn tham khảo: AASHTO, PCI, ASTM.
- TCXD 239:2006 - Bê tông nặng - Chỉ dẫn đánh giá cƣờng độ bê tông trên
kết cấu công trình.
- TCXDVN 9334:2012 - Bê tông nặng - Phƣơng pháp xác định cƣờng độ nén
bằng súng bật nẩy.
3.1.1. Khảo sát hiện trạng cầu Vĩ Dạ
a. Phương pháp đo đạc kiểm tra đánh giá hiện trạng tổng thể của cầu
Trƣớc khi tiến hành kiểm tra đo đạc tổng thể và kiểm định thử tải, đơn vị tƣ
vấn đã thu thập các tài liệu nhƣ hồ sơ thiết kế, hồ sơ thi công công trình cầu và các
tài liệu có liên quan. Nghiên cứu hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công và các tài liệu điều
chỉnh thiết kế trong quá trình thi công. Phân tích dự báo yêu cầu đảm bảo giao
thông trên bộ và dƣới nƣớc, lựa chọn biện pháp đảm bảo giao thông trên bộ và dƣới
nƣớc phù hợp.
Tiến hành kiểm tra đo đạc tổng thể cầu
- Đo trắc dọc và trắc ngang cầu ở trạng thái không có hoạt tải. Theo phƣơng
dọc cầu khoảng cách giữa các điểm đo 10m/điểm. Theo phƣơng ngang cầu đo tại ba
vị trí: tại vạch sơn ngăn cách giữa lề bộ hành thƣợng lƣu và phần xe chạy; tại tim
cầu và tại vạch sơn ngăn cách giữa lề bộ hành hạ lƣu và phần xe chạy. Khối lƣợng
đo cụ thể nhƣ sau: đối với cầu cũ đo 5 nhịp x 33mx 3 vị trí đo theo phƣơng ngang =
495 m.
- Khảo sát, thị sát tổng thể công trình, xác định các yếu tố bất thƣờng nếu có
- Khảo sát đánh giá mặt cầu, khe co giãn, gối cầu .

32. 22
Bảng 3.1. Tổng hợp khối lượng kiểm tra - đo đạc tổng thể cầu
TT Hạng mục kiểm tra chi tiết
Đơn vị
tính
Khối
lƣợng
Ghi chú
1 Đo vẽ trắc dọc cầu m/điểm 495/49 10m/ 1 điểm đo
b. Thiết bị phục vụ công tác khảo sát hiện trạng:
- Thƣớc thép
- Kính soi vết nứt và thiết bị đo độ mở rộng vết nứt (Kính lúp có vạch chia 0.
02 mm)
- Súng bật nẩy Schmid xác định cƣờng độ bê tông.
- Máy toàn đạc điện tử + mia
- Bộ đàm nội bộ tầm ngắn
- Camera + máy ảnh
- Ca nô
- Dàn giáo
c. Kết quả đo đạc kiểm tra đánh giá hiện trạng tổng thể của cầu:
Sau khi nghiên cứu hồ sơ thiết kế, đơn vị tƣ vấn đã tiến hành công tác quan
trắc, thị sát và kiểm tra tổng thể kết cấu cầu. Đo đạc kiểm tra kích thƣớc tổng thể,
kích thƣớc của các bộ phận kết cấu chính và đo cao độ mặt cầu. Kết quả kiểm tra
kích thƣớc tổng thể, kích thƣớc của các bộ phận kết cấu chính và cao độ mặt cầu
phù hợp với hồ sơ thiết kế bản vẽ thiết kế thi công. Các thông số về kích thƣớc của
các kết cấu chính trong thực tế so với thiết kế cơ bản đảm bảo theo Tiêu chuẩn thi
công cầu đƣờng bộ - AASHTO LRFD, TCCS 02-2010/TCĐBVN.
- Sơ đồ kết cấu nhịp 5x33m. Tổng chiều dài cầu L=169,5m.
- Khổ cầu thiết kế: B = 2,5 + 8,0 + 2,5. Độ dốc ngang cầu thiết kế i = 1,5%.
Cầu nằm trên đƣờng cong đứng bán kính R=2482m.

33. 23
Hình 3.1. Cầu Vỹ Dạ, TP Huế
- Tổng thể kết cấu nhịp và mố trụ cầu hài hòa, cân xứng, đảm bảo tính mỹ
thuật và kỹ thuật.
- Mặt cầu bằng bê tông tƣơng đối bằng phẳng. Khe co giãn dạng hở (mép
đƣợc gia cố bằng thép góc) đƣợc lắp đặt đồng bộ. Tuy nhiên, qua quá trình khai thác
cát đã lấp đầy khe biến dạng. Do vậy, cần vệ sinh sạch sẽ khe co giản để đảm bảo
kết cấu đƣợc biến dạng tự do, tránh bị cƣỡng bức do đất cát (hoặc các vật liệu khác)
chèn vào khe co giãn.

34. 24
Hình 3.2.. Cát lấp đầy khe co giãn (khe dạng hở)
- Gối cầu dạng gối cao su, sau thời gian khai thác lâu dài gối cầu có dấu hiệu
bị lệch và trƣợt trên đáy dầm chứng tỏ cao su gối cầu bị lão hóa và không đảm bảo
tính đàn hồi.
Hình 3.3. Gối cao su bị lệch, trượt tại đáy dầm
- Hệ thống thoát nƣớc trên cầu bị hƣ hỏng, nƣớc trên mặt cầu theo độ dốc dọc
tập trung về khe co giản và chảy tự do xuống xà mũ trụ cầu và ảnh hƣởng đến hệ
thống gối cầu.
Gối cầu bị lệch,
trƣợt

35. 25
Hình 3.4. Nước chảy tự do xuống xà mũ trụ cầu
Đánh giá chung:
- Hiện trạng kết cấu nhịp và trụ cầu còn tốt, tính mỹ thuật và kỹ thuật cơ bản
đạt yêu cầu.
- Các khe co giãn bị cát lấp đầy, cần tiến hành vệ sinh sạch sẽ khe co giãn để
đảm bảo kết cấu nhịp được biến dạng tự do, tránh bị cưỡng bức.
- Hệ thống thoát nước bị hư hỏng. Nước tập trung về khe co giãn và chảy
xuống xà mũ trụ cầu làm ảnh hưởng đến hệ thống gối cầu.
- Gối cầu bằng cao su đã bị biến cứng và trượt về phía đầu dầm khá nhiều
(4~6cm) cần kiểm tra thường xuyên để có biện pháp khắc phục kịp thời.
3.1.2. Đo đạc cƣờng độ bê tông các kết cấu chính cầu Vĩ Dạ
a. Phương pháp đo đạc cường độ bê tông các kết cấu chính của cầu
- Kiểm tra cƣờng độ của bê tông dầm cầu, trụ cầu bằng phƣơng pháp sử dụng
súng bật nẩy:
+Khối lƣợng kiểm tra cƣờng độ bê tông đối với cầu cũ (giai đoạn 1):
Bê tông trụ cầu: 4 trụ cầu x 2 vị trí = 8 vị trí
Bê tông mố cầu: 2 mố cầu x 2 vị trí = 4 vị trí
2 nhịp x 6 dầm x 1 vị trí = 12 vị trí
Bảng 3.2. Tổng hợp khối lượng kiểm tra đo đạc cường độ bê tông
TT Hạng mục kiểm tra chi tiết
Đơn vị
tính
Khối
lƣợng
Ghi chú
1
Kiểm tra cƣờng độ bê tông mố
trụ cầu bằng súng bật nẩy
Vị trí 12
2
Kiểm tra cƣờng độ bê tông dầm
cầu bằng súng bật nẩy
Vị trí 12
Nƣớc chảy tự do
xuống xà mũ trụ

36. 26
b. Thiết bị phục vụ công tác đo đạc cường độ bê tông cầu Vĩ Dạ:
- Thƣớc thép
- Súng bật nẩy Schmid xác định cƣờng độ bê tông.
- Máy toàn đạc điện tử + mia
- Bộ đàm nội bộ tầm ngắn
- Camera + máy ảnh
- Ca nô
- Dàn giáo
c. Kết quả đo đạc cường độ bê tông các kết cấu chính cầu Vĩ Dạ:
- Kiểm tra cƣờng độ của bê tông trụ cầu, mố cầu bằng phƣơng pháp sử dụng
súng bật nẩy:
Hình 3.5. Kiểm tra cường độ của bê tông mố và trụ cầu
Hình 3.6. Kiểm tra cường độ của bê tông dầm chủ
+Bê tông trụ cầu: 4 trụ cầu x 2 vị trí = 8 vị trí

37. 27
+Bê tông mố cấu: 2 mố cầu x 2 vị trí = 4 vị trí
- Kiểm tra cƣờng độ của bê tông dầm chủ bằng phƣơng pháp sử dụng súng bật
nẩy:
+Bê tông dầm chủ : 2 nhịp x 6 dầm = 12 vị trí
Bảng 3.3. Tổng hợp kết quả kiểm tra cường độ bê tông
ST
T
Kết cấu/
Bộ phận
Vị trí
kiểm
tra
Cƣờng độ
bê tông
TB
(Mpa)
Giá trị
Thiết
kế
(Mpa)
Ghi chú
1
Nhịp 1
Dầm 1 45.6 40 Trung bình của 4 vùng đo
2 Dầm 2 42.8 40 Trung bình của 4 vùng đo
3 Dầm 3 43.3 40 Trung bình của 4 vùng đo
4 Dầm 4 42.9 40 Trung bình của 4 vùng đo
5 Dầm 5 43.9 40 Trung bình của 4 vùng đo
6 Dầm 6 44.3 40 Trung bình của 4 vùng đo
7
Nhịp 5
Dầm 1 43.9 40 Trung bình của 4 vùng đo
8 Dầm 2 43.6 40 Trung bình của 4 vùng đo
9 Dầm 3 43.3 40 Trung bình của 4 vùng đo
10 Dầm 4 43.8 40 Trung bình của 4 vùng đo
11 Dầm 5 42.7 40 Trung bình của 4 vùng đo
12 Dầm 6 44.0 40 Trung bình của 4 vùng đo
13
Mố M1
M1-1 30.1 30 Trung bình của 4 vùng đo
14 M1-2 32.5 30 Trung bình của 4 vùng đo
15
Mố M2
M2-1 32.0 30 Trung bình của 4 vùng đo
16 M2-2 31.8 30 Trung bình của 4 vùng đo
17
Trụ T1
T1-1 33.8 30 Trung bình của 4 vùng đo
18 T1-2 34.1 30 Trung bình của 4 vùng đo
19
Trụ T2
T2-1 34.9 30 Trung bình của 4 vùng đo
20 T2-2 33.1 30 Trung bình của 4 vùng đo
21
Trụ T3
T3-1 34.0 30 Trung bình của 4 vùng đo
22 T3-2 32.4 30 Trung bình của 4 vùng đo
23
Trụ T4
T2-1 34.2 30 Trung bình của 4 vùng đo
24 T2-2 33.3 30 Trung bình của 4 vùng đo

38. 28
*Đánh giá chung:
- Bê tông của các dầm trên nhịp 1 và 5 đảm bảo cường độ thiết kế và tương
đối đồng nhất.
- Bê tông của mố M1, mố M2, thân trụ T1, T2,T3 và T4 đảm bảo cường độ
thiết kế và tương đối đồng nhất.
3.1.3. Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dƣới tác dụng của hoạt tải
thử nghiệm
3.1.3.1. Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dưới tác dụng của tải
trọng tĩnh
Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dƣới tác dụng của tải trọng tĩnh
nhằm thu thập kết quả các hiệu ứng cơ học nhƣ ứng suất, độ võng, chuyển vị theo
phƣơng dọc cầu và ngang cầu của các bộ phận kết cấu cầu do tác dụng của tải trọng
xe xếp tĩnh trên cầu.
Kết quả thí nghiệm tĩnh sẽ đƣợc đối chiếu với kết quả tính toán tƣơng ứng
theo lý thuyết kết hợp với kết quả đo dao động để phân tích đánh giá năng lực chịu
tải thực tế của cầu.
a. Các phương án thử tải trọng tĩnh
Phƣơng án thử tải trọng tĩnh đƣợc thực hiện nhƣ sau:
Đối với cầu cũ: Việc thử tải tĩnh cần đƣợc thực hiện trên 02 nhịp.
Qua khảo sát thực tế hiện trạng, tiến hành thử tải tĩnh đối với nhịp 1 và
nhịp 5.
Tiến hành đo đạc lấy kết quả đo thực tế kết hợp với kết quả phân tích bằng số
dựa trên các tham số của cầu ở giai đoạn hoàn thành để phân tích dự báo khả năng
làm việc của hệ.
Quá trình thử, tải trọng thử đƣợc điều vào ví trí theo thứ tự từng xe một và
luôn luôn theo dõi diễn biến của các tham số đo trực tiếp, không phát hiện thấy hiệu
ứng bất thƣờng nên đã điều tải theo phƣơng án đƣợc phê duyệt.
Quá trình thử tải, cầu đƣợc cấm lƣu thông hoàn toàn để lấy dữ liệu đo nên
kết quả đảm bảo độ chính xác cao.
b. Đo ứng suất và chuyển vị dầm chủ của nhịp 1 và 5
*Phương pháp đo, bố trí điểm đo trên mặt cắt
Ứng suất đƣợc xác định thông qua kết quả đo biến dạng của thiết bị đo. Mỗi
mặt cắt ngang bố trí 6 điểm đo, đƣợc bố trí nhƣ hình 3.7
Chuyển vị đƣợc đo bằng võng kế. Mỗi mặt cắt ngang bố trí 6 điểm đo, đƣợc
bố trí nhƣ hình 3.7

39. 29
Hình 3.7. Vị trí đo ứng suất tĩnh và chuyển vị (võng) dầm chủ
*Sơ đồ xếp hoạt tải tĩnh:
Khi đo ứng suất trên mặt cắt phải xếp đoàn hoạt tải căn cứ vào đƣờng ảnh
hƣởng để tạo ra nội lực trong khoảng từ (80-90)% so với nội lực do hoạt tải thiết kế
tiêu chuẩn không xét xung kích tại mặt cắt cần đo.
Mỗi sơ đồ tải dọc nêu trên lại đƣợc đặt theo 3 vị trí khác nhau theo phƣơng
ngang cầu theo 3 thế tải nhƣ sau:
SĐ1: 2 làn xe đặt lệch hạ lƣu - gây ra hiệu ứng uốn xoắn lớn nhất cho mặt cắt
cần đo (đo lặp 3 lần)
SĐ2: 2 làn xe đặt lệch thƣợng lƣu - gây ra hiệu ứng uốn xoắn lớn nhất cho
mặt cắt cần đo (đo lặp 3 lần)
SĐ3: 2 làn xe đặt đúng tâm - gây ra hiệu ứng uốn lớn nhất cho mặt cắt cần
đo (đo lặp 3 lần).
c. Tổng hợp khối lượng thử tải tĩnh
Bảng 3.4. Tổng hợp khối lượng thử tải tĩnh cầu
TT Hạng mục thử tải tĩnh
Số lƣợng
điểm đo
Ghi chú
I Dầm chủ
1 Đo ứng suất dầm chủ 2x6 Vị trí đo tại ½ nhịp (3 thế tải)
2 Đo độ võng dầm chủ 2x6 Vị trí đo tại ½ nhịp (3 thế tải)
3.1.3.2. Đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dưới tác dụng của tải
trọng động
Việc thử nghiệm cầu dƣới tác dụng của hoạt tải di động đƣợc quy định trong
“Quy trình kiểm định cầu trên đƣờng ô tô 22 TCN 243-98” với mục đích xác định
các hiệu ứng động lực nhƣ ứng suất động lực, độ võng động, tần số dao động của
các bộ phận kết cấu nhịp, hệ số xung kích do tác động của hoạt tải xe di động trên
cầu. Kết quả thử nghiệm đƣợc so sánh với kết quả tính toán lý thuyết để đánh giá
năng lực chịu tải thực tế của cầu.
a. Phương pháp đo đạc phản ứng kết cấu nhịp của cầu Vĩ Dạ
Đo gia tốc dao động theo phƣơng đứng và ngang để xác định tần số dao động

40. 30
riêng của dầm chủ. Đo chuyển vị (hoặc biến dạng động) nhằm xác định hệ số xung
kích thực tế của cầu. Mỗi mặt cắt ngang của cầu bố trí 01 điểm đo chuyển vị động
(hoặc biến dạng động) nhƣ Hình 3.8
Các mặt cắt cần đo:
-Mặt cắt giữa nhịp 1
-Mặt cắt giữa nhịp 2
Hình 3.8. Vị trí đo gia tốc dao động, chuyển vị động (hoặc biến dạng động) trong
dầm chủ
*Sơ đồ xếp hoạt tải động:
SĐ1: 1 xe chạy đúng tâm - gây hiệu ứng uốn động lực lớn nhất, vận tốc
20,30,40 Km/h.
b. Khối lượng đo đạc phản ứng kết cấu nhịp dưới tác dụng tải trọng động:
Bảng 3.5. Tổng hợp khối lượng thử tải động
TT Hạng mục thử tải động
Số lƣợng
điểm đo
Ghi chú
1
Đo chuyển vị (hoặc biến dạng
động) kết cấu nhịp
2
Đo 2 nhịp
(nhip1 và 5)
2 Đo gia tốc kết cấu nhịp cầu 2 vị trí
Đo 2 nhịp
(nhip1 và 5)
c.Tải trọng thử dùng để đo đạc phản ứng kết cấu nhịp:
Do việc tập hợp các tải trọng để đủ số lƣợng xe thử tải theo đúng đoàn tải
trọng thiết kế HL93 trong nhiều ngày thử tải là rất khó khăn, trong khi đó loại xe 3
trục rất phổ biến trên thị trƣờng có thể huy động để thử tải một cách thuận lợi. Kiến
nghị tải trọng thử là loại xe Kamaz (hoặc các xe tƣơng đƣơng) chất tải bằng đá dăm
hoặc đất cát đảm bảo trọng tải mỗi xe ≈30T, để khi xếp xe trên cầu đạt hiệu ứng
khoảng (80-90)% so với tải trọng thiết kế mà không gây phá hoại cục bộ trong quá
trình thử tải.
Dùng 4 xe tải trọng 30T làm tải trọng thử tĩnh cầu cũ trong 2 ngày; 4 xe 30T
làm tải trọng thử tĩnh cầu mới trong 1 ngày.
- Tải trọng trục xe 30T: Trục 1:6T; Trục 2: 12T; Trục 3: 12T

41. 31
- Khoảng cách trục xe: Khoảng cách từ trục 1 đến trục 2 là ≈4.0m; khoảng
cách từ trục 2 đến trục 3 là ≈1.35m.
Sơ đồ xếp xe thử tải, với khoảng cách các trục nhƣ sau:
Hình 3.9. Bố trí đoàn xe thử tải
- Mỗi xe đặt trục bánh sau cách trục bánh trƣớc của xe đứng sau nó một
khoảng 6m (khoảng cách này có thể thay đổi tùy thuộc vào sơ đồ xếp tải). Đoàn xe
xếp thành các tổ hợp 1-2 làn theo đúng làn thiết kế.
- Đoàn tải trọng đặt lên các nhịp theo những sơ đồ chất tải khác nhau để đạt
đƣợc những hiệu ứng tải bất lợi nhất đối với mỗi mặt cắt cần đo.
-Trong mỗi sơ đồ tải các làn xe xếp trên mặt cầu theo 3 phƣơng án:
a- Lệch tâm về phía thượng lưu.
b- Đúng tâm.
c- Lệch tâm về phía hạ lưu
- Yêu cầu tải trọng thử:
+ Tất cả các xe phải đƣợc cân kiểm tra tải trọng (có phiếu cân xe hợp lệ
hoặc có biên bản kiểm tra khi cân trực tiếp tại hiện trƣờng).
+ Các xe thử tải xếp trên cầu theo các sơ đồ khác nhau phù hợp với các
hiệu ứng cần đo.
d. Thiết bị phục vụ công tác đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ
- Máy đo biến dạng động - tĩnh SDA-830 C:
Nƣớc sản xuất: Nhật Bản, số điểm đo tối đa: 08 (8 ch)
Các tham số kỹ thuật
+ Gia tốc
+ Vận tốc
+ Chuyển vị (động và tĩnh)
+ Biểu đồ biến dạng động
+ Biểu đồ độ võng động
+ Sử dụng kèm bộ đầu đo gia tốc 1,0g đến 10g
- Thiết bị đo võng:
Đồng hồ đo: Độ chính xác: 0,001 mm
Nƣớc sản xuất: Nhật Bản, Trung Quốc
Thang đo (0 - 15) cm
- Máy đo biến dạng-ứng suất điện tử:
Mã hiệu: TDS 303
4.0m 4.0m
1.35 1.35
6m

42. 32
Nƣớc sản xuất: Nhật Bản
Số điểm đo tối đa: 50 (50 ch)
Độ chính xác: 1 = 10-6

-Hệ thống kiểm định kết cấu cầu (Wireless structural testing system)
Mã hiệu: STS-BDI
Nƣớc sản xuất: Hoa kỳ
Số điểm đo tối đa: 24
Các tham số kỹ thuật:
+ Gia tốc (dải tần DC- 100 Hz)
+ Biến dạng (dải tần 0-2000)
+ Chuyển vị (dải tần 0- 5cm)
-Máy toàn đạc điện tử TopCom 235 và bộ gƣơng.
-Phần mềm xử lý kèm theo máy
-Bộ đàm nội bộ tầm ngắn
-Camera + máy ảnh
Một số hình ảnh về các thiết bị kiểm định chính
Hình 3.10. Hệ thống đo động - tĩnh SDA 830C (TML-Japan)
Hình 3.11. Hệ thống kiểm định kết cấu cầu STS –Wifi (BDI Hoa Kỳ)

43. 33
Hình 3.12. Hệ thống thu thập dữ liệu thử tải tại hiện trường công trình
Hình 3.13. Lắp đặt cảm biến đo dưới đáy dầm cầu tại ½ nhịp

44. 34
Hình 3.14. Điều xe thử tải vào vị trí theo các sơ đồ kiểm định cầu
d. Kết quả đo đạc phản ứng kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ dưới tác dụng của hoạt
tải thử nghiệm
Kết quả đo ứng suất và chuyển vị kết cấu nhịp dƣới tác dụng của tải trọng
tĩnh [3]:
Ứng suất và chuyển vị đƣợc xác định thông qua kết quả đo biến dạng và
chuyển vị của thiết bị đo. Mỗi mặt cắt ngang bố trí 6 điểm đo, đƣợc bố trí nhƣ hình
3.7
Bảng 3.6. Tổng hợp kết quả ứng suất trong kết cấu nhịp dầm T (L=33m)
Kết cấu
Ứng suất trong bê tông kết cấu nhịp (tại L/2) do hoạt tải
(MPa)
Đúng tâm
Lệch tâm
thƣợng lƣu
Lệch tâm hạ
lƣu
Dầm 1-Nhịp 1 1.46 3.03 1.37
Dầm 2-Nhịp 1 1.93 3.23 1.51
Dầm 3-Nhịp 1 2.54 2.59 2.35
Dầm 4-Nhịp 1 2.17 2.04 2.23
Dầm 5-Nhịp 1 1.58 1.56 3.15
Dầm 6-Nhịp 1 1.48 1.27 2.97
Dầm 1-Nhịp 5 1.53 2.47 1.29

45. 35
Dầm 2-Nhịp 5 1.88 2.48 1.60
Dầm 3-Nhịp 5 2.27 2.43 2.07
Dầm 4-Nhịp 5 2.65 2.48 2.76
Dầm 5-Nhịp 5 2.35 1.88 3.14
Dầm 6-Nhịp 5 1.61 1.41 2.85
Ghi chú: Dầm 1 phía thượng lưu, dầm 6 phía hạ lưu; Ứng suất có dấu (+) là ứng
suất kéo ở thớ dưới dầm, ứng suất có dấu (-) là ứng suất nén ở thớ trên dầm.
Bảng 3.7. Tổng hợp kết quả chuyển vị trong kết cấu nhịp dầm T (L=33m)
Kết cấu
Độ võng kết cấu nhịp (tại L/2) do hoạt tải (mm)
Đúng tâm
Lệch tâm
thƣợng lƣu
Lệch tâm hạ lƣu
Dầm 1-Nhịp 1 4.50 5.86 3.50
Dầm 2-Nhịp 1 6.03 7.13 4.84
Dầm 3-Nhịp 1 7.18 7.51 6.68
Dầm 4-Nhịp 1 6.77 6.19 7.08
Dầm 5-Nhịp 1 5.91 4.53 6.98
Dầm 6-Nhịp 1 4.47 3.59 5.87
Dầm 1-Nhịp 5 5.41 6.38 3.29
Dầm 2-Nhịp 5 5.92 7.12 4.90
Dầm 3-Nhịp 5 7.15 6.58 6.69
Dầm 4-Nhịp 5 6.98 6.62 7.33
Dầm 5-Nhịp 5 6.02 4.80 6.98
Dầm 6-Nhịp 5 5.26 3.25 6.47
Ghi chú: Dầm 1 phía thượng lưu, dầm 6 phía hạ lưu.
3.1.4. Phân tích khả năng chịu tải của kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ
3.1.4.1. Tính toán ứng suất trong bê tông kết cấu nhịp 1 và nhịp 5 (tại L/2)
do đoàn xe thử tải gây ra
Ứng suất tính toán trong bê tông kết cấu nhịp (tại L/2) do đoàn xe thử tải gây
ra theo 22TCN272-05:
- Hệ số phân bố ngang cho moment là: 0.717 (Phụ lục 02).
- Moment tính toán trong bê tông kết cấu nhịp (tại L/2) do đoàn xe thử tải gây
ra: M= i
i
M y
P
g .
. =2948935445.22 (N.mm) (Phụ lục 01).
- Moment kháng uốn của dầm: W=278707.39 (cm3) (Phụ lục 03).
- Ứng suất tính toán trong bê tông kết cấu nhịp (tại L/2) do đoàn xe thử tải gây
ra theo kết quả đo: σ=M/W=+7.29 (MPa).

46. 36
Bảng 3.8. Tổng hợp kết quả kiểm tra ứng suất trong kết cấu nhịp dầm T (L=33m)
Kết cấu
Ứng suất trong bê tông kết cấu nhịp (tại L/2) do hoạt tải (MPa)
Đúng tâm Lệch tâm thƣợng lƣu Lệch tâm hạ lƣu
Đo
đạc
Lý
thuyết
Đ.đạc/
L.thuyết
(%)
Đo
đạc
Lý
thuyết
Đ.đạc/
L.thuyết
(%)
Đo đạc
Lý
thuyết
Đ.đạc/
L.thuyết
(%)
Dầm 1-
Nhịp 1
1.46 7.29 20.03 3.03 7.29 41.56 1.37 7.29 18.79
Dầm 2-
Nhịp 1
1.93 7.29 26.47 3.23 7.29 44.31 1.51 7.29 20.71
Dầm 3-
Nhịp 1
2.54 7.29 34.84 2.59 7.29 35.53 2.35 7.29 32.24
Dầm 4-
Nhịp 1
2.17 7.29 29.77 2.04 7.29 27.98 2.23 7.29 30.59
Dầm 5-
Nhịp 1
1.58 7.29 21.67 1.56 7.29 21.40 3.15 7.29 43.21
Dầm 6-
Nhịp 1
1.48 7.29 20.30 1.27 7.29 17.42 2.97 7.29 40.74
Dầm 1-
Nhịp 5
1.53 7.29 20.99 2.47 7.29 33.88 1.29 7.29 17.70
Dầm 2-
Nhịp 5
1.88 7.29 25.79 2.48 7.29 34.02 1.60 7.29 21.95
Dầm 3-
Nhịp 5
2.27 7.29 31.14 2.43 7.29 33.33 2.07 7.29 28.40
Dầm 4-
Nhịp 5
2.65 7.29 36.35 2.48 7.29 34.02 2.76 7.29 37.86
Dầm 5-
Nhịp 5
2.35 7.29 32.24 1.88 7.29 25.79 3.14 7.29 43.07
Dầm 6-
Nhịp 5
1.61 7.29 22.09 1.41 7.29 19.34 2.85 7.29 39.09
Nhận xét:
- Kết quả đo đạc ứng suất trong dầm chủ do tải trọng thử tĩnh gây ra đều
nhỏ lớn hơn so với giá trị tính toán lý thuyết. Giá trị đo ứng suất trong các dầm
theo ba thế tải đạt từ (17.42 ÷ 44.31)% so với giá trị ứng suất tính toán lý thuyết.
- Ứng suất có dấu (+) là ứng suất kéo ở thớ dưới dầm, ứng suất có dấu (-)
là ứng suất nén ở thớ trên dầm.

47. 37
3.1.4.2. Tính toán chuyển vị của kết cấu nhịp 1 và nhịp 5 (tại L/2) do đoàn
xe thử tải gây ra:
- Độ võng do xe thử tải gây ra tại 1/2 nhịp: dpv =
)
.
.
48
(
)
4
3
.(
.
. 2
2
J
E
c
l
c
P
gM 
=16.04
(mm)
Trong đó:
+ M
g : Hệ số phân bố ngang đối với mô men của dầm, M
g =0.717 (theo Phụ
lục 02).
+ P: tải trọng trục xe thử tải lấy theo sơ đồ xếp xe (KN). (P1=12T; P2=12T;
P3=6T).
+ c: Khoảng cách từ trục xe đến gối gần nhất (mm).
(c1=14.8m; c2=16.1m; c3=12.1m).
+ l: Chiều dài tính toán của nhịp (mm), l=32.2 (m).
+ E - mô đuyn đàn hồi của dầm: E=31799 (MPa).
+ J - mô men quán tính của dầm: J= 28174371 (cm4
).
Bảng 3.9. Tổng hợp kết quả kiểm tra chuyển vị trong kết cấu nhịp dầm T (L=33m)
Kết cấu
Độ võng kết cấu nhịp (tại L/2) do hoạt tải (mm)
Đúng tâm
Lệch tâm thƣợng
lƣu
Lệch tâm hạ lƣu
Đo
đạc
Lý
thuyết
Đ.đạc
/
L.thu
yết
(%)
Đo
đạc
Lý
thuyết
Đ.đạc
/
L.thu
yết
(%)
Đo
đạc
Lý
thuyết
Đ.đạc
/
L.thu
yết
(%)
Dầm 1-
Nhịp 1
4.50 16.04 28.05 5.86 16.04 36.53 3.50 16.04 21.82
Dầm 2-
Nhịp 1
6.03 16.04 37.59 7.13 16.04 44.45 4.84 16.04 30.17
Dầm 3-
Nhịp 1
7.18 16.04 44.76 7.51 16.04 46.82 6.68 16.04 41.65
Dầm 4-
Nhịp 1
6.77 16.04 42.21 6.19 16.04 38.59 7.08 16.04 44.14
Dầm 5-
Nhịp 1
5.91 16.04 36.85 4.53 16.04 28.24 6.98 16.04 43.52
Dầm 6-
Nhịp 1
4.47 16.04 27.87 3.59 16.04 22.38 5.87 16.04 36.60
Dầm 1-
Nhịp 5
5.41 16.04 33.73 6.38 16.04 39.78 3.29 16.04 20.51

48. 38
Kết cấu
Độ võng kết cấu nhịp (tại L/2) do hoạt tải (mm)
Đúng tâm
Lệch tâm thƣợng
lƣu
Lệch tâm hạ lƣu
Đo
đạc
Lý
thuyết
Đ.đạc
/
L.thu
yết
(%)
Đo
đạc
Lý
thuyết
Đ.đạc
/
L.thu
yết
(%)
Đo
đạc
Lý
thuyết
Đ.đạc
/
L.thu
yết
(%)
Dầm 2-
Nhịp 5
5.92 16.04 36.91 7.12 16.04 44.39 4.90 16.04 30.55
Dầm 3-
Nhịp 5
7.15 16.04 44.58 6.58 16.04 41.02 6.69 16.04 41.71
Dầm 4-
Nhịp 5
6.98 16.04 43.52 6.62 16.04 41.27 7.33 16.04 45.70
Dầm 5-
Nhịp 5
6.02 16.04 37.53 4.80 16.04 29.93 6.98 16.04 43.52
Dầm 6-
Nhịp 5
5.26 16.04 32.79 3.25 16.04 20.26 6.47 16.04 40.34
Nhận xét:
- Giá trị độ võng lớn nhất trong dầm chủ đo đƣợc trong ba thế tải là 7.51 mm,
nhỏ hơn độ võng cho phép là 32.2 mm (Theo 22TCN 272:05).
*Kết luận:
-Kết quả đo đạc kiểm định ứng suất trong kết cấu nhịp cầu (nhịp 1 và 5) dƣới
tác dụng của tải trọng tĩnh đều nhỏ hơn kết quả phân tích lý thuyết.
-Kết quả đo đạc độ võng trong kết cấu nhịp cầu (nhịp 1 và 5) dƣới tác dụng
của tải trọng tĩnh đều nhỏ hơn kết quả phân tích lý thuyết.
-Kết quả đo đạt có nhiều sự sai khác so với kết quả lý thuyết do quy trình
thiết kế thiên về an toàn có kết quả tính toán hệ số phân bố ngang lớn hơn nhiều so
với giá trị hệ số phân bố ngang khi thử tải dƣới hoạt tải thử nghiệm.
Dựa vào đo đạc thử tải và kết quả phân tích lý thuyết cho thấy: Kết cấu nhịp
cầu Vĩ Dạ đảm bảo khả năng chịu lực an toàn với hoạt tải HL93.
3.2. ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY KẾT CẤU NHỊP CẦU VĨ DẠ
3.2.1. Độ tin cậy mục tiêu của cầu Vĩ Dạ
Cầu Vĩ Dạ đƣợc xây dựng từ năm 1998 với kết cấu nhịp gồm 5 nhịp dầm
giản đơn chữ T bằng BTCT DƢL dài 33m, trải qua gần 21 năm khai thác và sử
dụng, khả năng chịu tải kết cấu nhịp cũng suy giảm dần theo thời gian do các điều
kiện nhƣ ảnh hƣởng của khí hậu, thời tiết, môi trƣờng xung quanh, từ biến trong bê
tông dầm, sự suy giảm ứng suất ở cốt thép DƢL, do sai lệch giữa thiết kế và thi
công,… do đó chỉ số độ tin cậy của kết cấu nhịp cầu đã giảm xuống, nên cần đƣợc
Tải bản FULL (96 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

49. 39
đánh giá lại về khả năng khai thác của kết cấu nhịp.
Mặt khác do nhu cầu về xã hội ngày càng phát triển, lƣu lƣợng xe ngày càng
tăng cao, chủng loại xe giam gia giao thông khác nhiều so với thời điểm cầu mới
đƣa vào khai thác, xe vận tải chở hàng vƣợt tải khá phổ biến, đã gây nhiều sự cố
cho các công trình cầu đƣờng bộ. Điều đó cho thấy sự biến đổi tải trọng thiết kế cầu
cũng là yếu tố ngẫu nhiên cần đƣợc xem xét.
Vì vậy, để đánh giá độ tin cậy của kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ hiện nay phải đƣợc
xem xét cả 2 vấn đề là biến động tải trọng hoạt tải và sự suy giảm khả năng chịu lực
của kết cấu nhịp. Độ tin cậy kết cấu nhịp cầu Vĩ Dạ đƣợc đánh giá thông qua độ tin
cậy mục tiêu.
Chỉ số độ tin cậy mục tiêu [β] đƣợc chọn lựa có xét đến mức độ ảnh hƣởng
đến con ngƣời - kinh tế - xã hội khi công trình bị hƣ hỏng và hiệu quả kinh tế. Chỉ
số độ tin cậy mục tiêu [β] là khác nhau cho kết cấu xây mới và kết cấu sửa chữa
tăng cƣờng. Lý do chính cho sự khác biệt này bao gồm:
• Tuổi thọ: Tuổi thọ cầu thiết kế mới và tuổi thọ cầu cũ (tính từ khi sửa chữa
tăng cƣờng) là khác nhau. Cầu mới thƣờng có tuổi thọ thiết kế 80-100 năm, trong
khi cầu cũ có tuổi thọ sau sửa chữa tăng cƣờng thƣờng 5-10 năm. Điều này dẫn tới
mô hình tính toán chỉ số độ tin cậy là khác nhau.
• Tầm quan trọng của các bộ phận: nếu bộ phận bị hƣ hỏng dẫn đến sập đổ
kết cấu thì chỉ số độ tin cậy mục tiêu [β] cao hơn so với bộ phận bị hƣ hỏng mà
không làm phá hoại kết cấu.
Trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu ASSHTO LRFD quy định chỉ số độ tin cậy
mục tiêu [β] nhƣ sau:
• [β] = 3.5: kết cấu phần trên.
• [β] = 2.5: kết cấu móng.
Đối với cầu Vĩ Dạ, việc phân tích tính toán độ tin cậy đƣợc thực hiện đối với kết
cấu nhịp (dầm chủ). Do vậy, trong luận án chọn độ tin cậy mục tiêu [β] = 3.5
3.2.2. Xác định độ tin cậy kết cấu nhịp của cầu Vĩ Dạ
Thực hiện đánh giá độ tin cậy β của kết cấu nhịp số 5 gồm 6 dầm chủ của
cầu Vĩ Dạ khi xem xét theo điều kiện sức kháng uốn.
Giả thuyết quy luật phân bố của tải trọng và sức kháng uốn của dầm tuân
theo quy luật phân bố chuẩn.
Để khảo sát, đánh giá độ tin cậy của dầm chủ cầu Vĩ Dạ. Trong luận án này
học viên tiến hành thay đổi độ lệch sức kháng uốn tăng lần lƣợt là 14%, 15%, 16%.
Thay đổi độ lệch chuẩn của hoạt tải theo các cấp tăng tải đang xét tƣơng ứng lần
lƣợt là 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%,
70%, 75%.
Tải bản FULL (96 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

50. 40
Công thức xác định độ tin cậy: 2
S
2
R
S
R
β

 

 (3.1)
Trong đó:
+R : kỳ vọng về khả năng nội tại của kết cấu nhịp, ở đây là sức kháng uốn tính
toán của dầm.
R = 1,273.1010
N.mm (Xem Phụ lục 03).
+S : kỳ vọng về hiệu ứng do tổng tải trọng tác dụng bên ngoài lên kết cấu
nhịp. (S là giá trị moment tính toán tại L/2 do tĩnh tải và hoạt tải HL93 tác dụng lên
kết cấu nhịp- Xem Phụ lục 03).
Ta có trị số S cho từng dầm của nhịp số 05 nhƣ sau:
Bảng 3.10: Kỳ vọng về hiệu ứng do tổng tải trọng tác dụng bên ngoài
lên kết cấu nhịp.
Dầm số 01 5,69.109
(N.mm)
Dầm số 02 5,84.109
(N.mm)
Dầm số 03 5,77.109
(N.mm)
Dầm số 04 5,85.109
(N.mm)
Dầm số 05 5,78.109
(N.mm)
Dầm số 06 5,68.109
(N.mm)
+ σR : là độ lệch chuẩn của sức kháng uốn tính toán của dầm xét phụ thuộc
vào sự suy giảm khả năng chịu lực của kết cấu nhịp, giả thiết lần lƣợt là 14%, 15%,
16%, ta có bảng sau:
Bảng 3.11. Độ lệch chuẩn của sức kháng uốn.
σR Độ lệch chuẩn của sức kháng uốn (N.mm)
14% 15% 16%
Dầm số 01 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09
Dầm số 02 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09
Dầm số 03 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09
Dầm số 04 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09
Dầm số 05 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09
Dầm số 06 1.78E+09 1.91E+09 2.04E+09
+ σS : độ lệch chuẩn của hoạt tải theo các cấp tăng tải đang xét tƣơng ứng lần
lƣợt là 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%,
70%, 75%, ta có bảng sau:
70695d66