Tải Trọng Thiết Kế Xe là yếu tố quan trọng trong việc thiết kế cầu đường. Tuy nhiên, nhiều người hiểu sai về khái niệm này, dẫn đến việc áp dụng sai quy định hạn chế tải trọng, gây khó khăn cho vận tải và làm tăng chi phí xây dựng cầu không cần thiết. Bài viết này sẽ làm rõ bản chất của tải trọng thiết kế xe và mối quan hệ của nó với tải trọng khai thác thực tế.
Bản Chất của Tải Trọng Thiết Kế Xe
Tải trọng thiết kế xe không phải là tải trọng tối đa cho phép của xe lưu thông trên cầu. Nó là tải trọng lý thuyết, được xác định dựa trên phân tích thống kê ảnh hưởng của dòng xe thực tế lên kết cấu cầu. Mục đích là tạo ra một tải trọng danh nghĩa, mang tính chất lý thuyết, sao cho hiệu ứng gây ra trên kết cấu tương đương với hiệu ứng do xe thực tế tạo ra.
Quá trình xác định tải trọng thiết kế xe bắt đầu từ việc phân tích tải trọng và cách bố trí của các xe đơn chiếc hoặc đoàn xe lưu thông trên đường. Các xe này vận hành ngẫu nhiên, tạo ra các hiệu ứng khác nhau lên kết cấu cầu như nội lực, biến dạng, chuyển vị, dao động… Dữ liệu về các hiệu ứng này được xử lý thống kê để tìm ra đường bao, tức là tập hợp các giá trị lớn nhất của các hiệu ứng.
Từ đường bao này, các kỹ sư sẽ tìm ra cách bố trí tải trọng và trị số tải trọng sao cho hiệu ứng của chúng gây ra trong kết cấu cầu tương đương (thực tế là lớn hơn nhiều do hệ số an toàn và dự phòng phát triển tải trọng trong tương lai) với đường bao đã tính toán. Sự bố trí và trị số tải trọng tìm được chính là tải trọng thiết kế xe, hay hoạt tải thiết kế.
Tải Trọng Thiết Kế Xe trong Tiêu Chuẩn Thiết Kế Cầu
Các tiêu chuẩn thiết kế cầu khác nhau sẽ quy định tải trọng thiết kế xe khác nhau. Có thể là dãy lực tập trung hoặc phân bố đều như trong tiêu chuẩn 22TCN 272-05 của Việt Nam, AASHTO của Mỹ, CHnII 84 của Nga… Cũng có thể là xe đơn chiếc và đoàn xe giả định như trong tiêu chuẩn 22TCN 18-79 của Việt Nam, DIN 1072 của Đức, AUSTROADS 1992 của Úc…
Ví dụ, tiêu chuẩn 22TCN 18-79 của Việt Nam quy định hoạt tải thẳng đứng tiêu chuẩn bằng tải trọng H30 và XB80 cho các tuyến đường quốc tế, đường trục chính quan trọng… và tải trọng H10, H13 và X60 cho các đường địa phương, đường giao thông công nghiệp… Tải trọng H30 được mô tả là đoàn xe tiêu chuẩn gồm 2 loại xe 3 trục có tổng tải trọng mỗi xe là 30 tấn, xếp xen kẽ với cự ly nhất định.
Sai Lầm Thường Gặp và Hậu Quả
Một sai lầm phổ biến là lấy trị số tải trọng trong tên gọi của tải trọng thiết kế (ví dụ H30) để làm tải trọng khai thác tối đa và cắm biển hạn chế tải trọng tương ứng (ví dụ 30 tấn). Điều này là không chính xác và gây ra nhiều hậu quả tiêu cực:
- Hạn chế hoạt động vận tải: Xe có tải trọng thực tế nhỏ hơn 30 tấn nhưng vẫn bị cấm lưu thông trên cầu thiết kế theo H30.
- Tăng chi phí xây dựng: Việc hiểu sai dẫn đến việc tăng tải trọng thiết kế không cần thiết, làm tăng quy mô và giá thành xây dựng cầu.
Việc áp dụng sai quy định tải trọng cũng xảy ra với các tải trọng thiết kế khác như H10, H13… Cần lưu ý rằng các xe được phép lưu hành trên đường quốc gia thì cũng phải được phép lưu hành trên đường tỉnh, trừ trường hợp xe có kích thước không phù hợp với bán kính cong hạn chế của đường.
Kết Luận
Tải trọng thiết kế xe là một khái niệm lý thuyết, phục vụ cho việc tính toán thiết kế cầu. Không nên nhầm lẫn tải trọng thiết kế xe với tải trọng khai thác tối đa cho phép. Việc hiểu đúng bản chất của tải trọng thiết kế xe là rất quan trọng để áp dụng đúng quy định hạn chế tải trọng, đảm bảo hoạt động vận tải hiệu quả và tiết kiệm chi phí xây dựng cầu đường. Cần chấm dứt việc lấy trị số tải trọng thiết kế để quy định tải trọng khai thác và cắm biển hạn chế tải trọng.
