Hỏa hoạn là một mối đe dọa đáng kể đối với các công trình cầu, đặc biệt là cầu bê tông dự ứng lực (BT DƯL). Trên thế giới, đã có hàng trăm vụ sụp đổ cầu do cháy phương tiện, điển hình là sự cố sụp đổ cầu I-85 ở Atlanta vào tháng 4/2017. Để ứng phó, nhiều nghiên cứu và tiêu chuẩn quốc tế như ACI 216, PCI 1989, ASCE/SEI/SFPE 29-05 và Eurocode 2 đã được phát triển để thiết kế chống cháy và đánh giá khả năng chịu lực sau cháy. Tại Việt Nam, dù số sự cố cháy cầu chưa nhiều, nhưng nguy cơ tiềm ẩn rất cao do các hoạt động sinh hoạt, đỗ xe trái phép dưới gầm cầu và tai nạn giao thông có thể gây cháy. Các vụ cháy nghiêm trọng như cháy xe chở dầu dưới cầu Ngòi Thủ (11/2018) và cháy tàu dưới cầu Bình Đông (8/2019) đã gây hư hỏng đáng kể cho kết cấu cầu. Các sự cố cháy xe trên các cầu lớn khác cũng là lời cảnh báo về mức độ rủi ro.

 

Hiện tại, Việt Nam vẫn còn thiếu các nghiên cứu đồng bộ về thiết kế chịu cháy và đánh giá công trình cầu BT DƯL sau cháy. Mặc dù Viện Khoa học và Công nghệ GTVT đã kiểm định cầu Ngòi Thủ sau cháy dựa trên tài liệu nước ngoài, nhưng do điều kiện cấp bách và hạn chế kinh phí, nhiều khía cạnh chuyên sâu như mô phỏng đám cháy, suy giảm cường độ cáp DƯL và đánh giá nhiệt độ trong bê tông vẫn chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Điều này cho thấy sự cần thiết của các nghiên cứu chuyên sâu hơn về vấn đề này tại Việt Nam.

Trước thực trạng này, năm 2020, ThS. Nguyễn Thái Khanh cùng các cộng sự tại Viện Khoa học và Công nghệ GTVT đã thực hiện đề tài: "Nghiên cứu các phương pháp đánh giá ảnh hưởng của cháy đến khả năng chịu lực của công trình cầu bê tông dự ứng lực ở Việt Nam".

Đề tài được đánh giá là một công trình nghiên cứu cấp thiết và có tính ứng dụng cao. Mục đích chính của công trình này là nghiên cứu và đề xuất các phương pháp đánh giá mức độ ảnh hưởng của hỏa hoạn đến khả năng chịu lực của cầu bê tông dự ứng lực (BT DƯL). Từ đó, đề tài sẽ cung cấp những chỉ dẫn cụ thể cho việc khảo sát và đánh giá khả năng chịu lực của các cây cầu BT DƯL đang hoạt động bị ảnh hưởng bởi cháy. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá khả năng chịu lực còn lại của dầm BT DƯL cũng như các bộ phận bê tông cốt thép (BTCT) khác của công trình cầu sau khi xảy ra hỏa hoạn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng đề tài này chỉ áp dụng cho trường hợp cáp cường độ cao (CĐC) nằm trong dầm bê tông, không bao gồm các trường hợp cáp dự ứng lực ngoài (DƯL-N), cáp văng của cầu dây văng, hay cáp treo của cầu dây võng.

Đề tài đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu và sản phẩm đề ra, mang lại những đóng góp quan trọng trong lĩnh vực đánh giá khả năng chịu lực của cầu bê tông cốt thép dự ứng lực (BT DƯL) sau hỏa hoạn. Các đóng góp chính bao gồm:

1. Nghiên cứu tổng quan và định hướng

- Nghiên cứu tổng quan về cháy cầu và ảnh hưởng của cháy đến công trình cầu trên thế giới.

- Xác định các nội dung cần tiếp tục nghiên cứu, tập trung vào ứng xử vật liệu, sự suy giảm của vật liệu và khả năng chịu lực của cầu BT DƯL sau cháy.

2. Phát triển phương pháp và quy trình đánh giá

- Nghiên cứu các phương pháp kiểm tra, thí nghiệm và mô phỏng để đánh giá khả năng chịu lực của cầu BT DƯL sau cháy.

- Đề xuất quy trình thực hiện công tác khảo sát, kiểm tra phục vụ đánh giá khả năng chịu lực của cầu BT DƯL sau khi bị cháy.

3. Thí nghiệm kiểm chứng và xác nhận kết quả

- Tiến hành thí nghiệm trong phòng với các mẫu dầm BT DƯL để đánh giá sự suy giảm cường độ vật liệu và khả năng chịu lực sau cháy.

- Kết quả thí nghiệm cho thấy sự tương đối phù hợp với mô phỏng lý thuyết và các nghiên cứu tiêu chuẩn quốc tế.

4. Áp dụng thực tế và kiểm chứng quy trình

- Áp dụng quy trình nghiên cứu vào khảo sát và đánh giá thực tế tại cầu Ngòi Thủ và cầu Trà Bồng.

- Kết quả thực tế khẳng định quy trình là hợp lý và có tính khả thi, đồng thời các kết quả thí nghiệm kiểm chứng phù hợp với mô phỏng lý thuyết và ước tính.

5. Xây dựng dự thảo chỉ dẫn chuyên ngành

- Dựa trên các kết quả nghiên cứu, đề tài đã xây dựng dự thảo chỉ dẫn "Kiểm tra và đánh giá khả năng chịu lực của cầu BT DƯL sau khi bị cháy".

- Dự thảo này trình bày đầy đủ các nội dung công tác kiểm tra, khảo sát, yêu cầu đánh giá và đề xuất giải pháp xử lý đối với cầu BT DƯL sau hỏa hoạn.

Đề tài đã đưa ra các kiến nghị quan trọng nhằm nâng cao an toàn và quản lý hiệu quả cầu bê tông dự ứng lực (BT DƯL). Đặc biệt trong bối cảnh nguy cơ cháy nổ, việc xây dựng quy trình xử lý sự cố cháy và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn cháy nổ là cực kỳ cần thiết.

Để hoàn thiện quy trình đánh giá an toàn, quản lý, vận hành, khai thác và bảo trì công trình cầu, đề tài đề xuất các hướng nghiên cứu chuyên sâu sau:

- Thiết kế chống cháy cho cầu đặc biệt: Nghiên cứu quy định và giải pháp thiết kế chống cháy dựa trên đánh giá rủi ro và kịch bản sự cố, nhằm bảo vệ an toàn và giảm thiểu thiệt hại.

- Độ bền lâu và sửa chữa sau cháy: Tập trung vào độ bền của cầu BT DƯL sau cháy và đề xuất các giải pháp sửa chữa, gia cường đảm bảo cả cường độ và độ bền lâu.

- Ứng xử khi cháy của cầu hệ dây: Nghiên cứu sâu về ứng xử của các loại cầu dây (dây văng, dây võng) khi cháy, đặc biệt là ảnh hưởng của nhiệt độ cao lên cáp.

- Ứng xử khi cháy của cầu thép: Nghiên cứu về ứng xử khi cháy của cầu thép, đặc biệt đối với cầu vòm thép và cầu dàn thép.

Những kiến nghị này không chỉ góp phần nâng cao hiệu quả quản lý mà còn mở ra những hướng nghiên cứu quan trọng cho tương lai trong lĩnh vực an toàn cầu.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21527/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)