Tải trọng khai thác cầu đường bộ không được xác định đơn giản bằng tải trọng của xe thiết kế nặng nhất hoặc tải trọng đoàn xe thiết kế. Bài viết này sẽ làm rõ quan niệm sai lầm này và phân tích bản chất của tải trọng thiết kế cầu, đặc biệt liên quan đến Xe Tải đơn Chiếc.
Việc xác định tải trọng cho phép của xe tải đơn chiếc khi lưu thông qua cầu không thể dựa trên tải trọng xe thiết kế. Nhiều người lầm tưởng rằng cầu được thiết kế với tải trọng xe thiết kế bao nhiêu thì tải trọng khai thác tối đa là bấy nhiêu. Ví dụ, nếu cầu thiết kế với tải trọng H30, H13 hoặc H10 theo tiêu chuẩn 22TCN 18-79 thì tải trọng tối đa của xe được phép qua cầu tương ứng là 30 tấn, 13 tấn hoặc 10 tấn. Quan niệm này hoàn toàn sai lầm.
Tiêu chuẩn thiết kế cầu của Úc (Austroads: Bridge Design Code 1992) định nghĩa hoạt tải là tải trọng của dòng xe (xe tải đơn chiếc hoặc đoàn xe) hoặc của người đi bộ. Trị số và cách bố trí tải trọng theo danh nghĩa, mang tính chất lý thuyết được quy định trong tiêu chuẩn sẽ tạo nên các hiệu ứng trong kết cấu tương đương với các hiệu ứng do các xe tải đơn chiếc hoặc đoàn xe trong thực tế tạo ra.
Tải trọng xe hoặc đoàn xe thiết kế cầu được xác định dựa trên nguyên tắc sau: Các xe tải đơn chiếc hay đoàn xe lưu hành trên hệ thống đường bộ có tải trọng rất khác nhau. Việc vận hành ngẫu nhiên của chúng sẽ gây ra các hiệu ứng khác nhau trong kết cấu cầu như nội lực, biến dạng, chuyển vị, dao động… 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. Nhiệm vụ của người nghiên cứu và biên soạn tiêu chuẩn thiết kế cầu là tìm ra 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 (thực chất còn lớn hơn nhiều vì còn xét đến hệ số tải trọng để đảm bảo an toàn và sự phát triển tải trọng trong tương lai) so với các hiệu ứng có được qua tính toán xử lý thống kê nêu trên.
Các tiêu chuẩn như CHnII 84 của Nga, AASHTO 1994 hay 1998 của Mỹ, 22TCN 272-05 của Việt Nam hiện nay quy định tải trọng thiết kế là các dãy lực tập trung hay phân bố đều. Cũng có tiêu chuẩn quy định tải trọng thiết kế là những xe tải đơn chiếc và đoàn xe giả định như 22TCN 18-79 của Việt Nam, CHnII 200-62 của Liên Xô trước đây, AASHTO 1992 của Mỹ, DIN 1072 của Cộng hòa Liên bang Đức, AUSTROADS 1992 của Úc.
Tóm lại, tải trọng xe tải đơn chiếc và đoàn xe thiết kế trong các tiêu chuẩn mang tính chất lý thuyết và giả định để đơn giản hóa việc tính toán thiết kế. Việc lấy trị số tải trọng trong tiêu chuẩn để quy định tải trọng khai thác và cấm biển hạn chế tải trọng là không đúng. Cần chấm dứt việc áp dụng máy móc các con số tải trọng từ tiêu chuẩn thiết kế vào thực tế khai thác cầu đường.
