Công trình cầu sau một thời gian khai thác chịu rất nhiều những tác động bất lợi khác nhau (như do quá tải trọng, tai nạn xảy ra với công trình và sự suy giảm của cường độ vật liệu theo thời gian) do đó không tránh được các hiện tượng xuống cấp của công trình, khi một hệ thống công trình giao thông bị xuống cấp sẽ cần một nguồn vốn rất lớn để nâng cấp hệ thống này. Nếu hệ thống giao thông nhỏ thì nguồn vốn cần huy động không lớn khi đó ít có sự quan tâm đến việc phân loại mức độ ưu tiên trước sau đối với các công trình, nhưng khi mạng lưới giao thông lớn thì rất cần có những đánh giá để tìm ra được sự ưu tiên trước sau cho từng công trình để thuận tiện cho công tác quản lý và làm căn cứ huy động vốn. Mong muốn đánh giá xếp hạng tải trọng chính xác hơn với các công trình có và không có hồ sơ thiết kế là một việc rất cần thiết, công việc này mang lại hiệu quả kinh tế cho nhà quản lý và cho xã hội.

Do đó, rất cần có những nghiên cứu mang tính tổng quát và đồng bộ để đánh giá xếp hạng tải trọng của kết cấu nhịp cầu gần với sự làm việc thực tế của công trình hơn nữa. Từ thực tế trên, PGS. TS. Nguyễn Hữu Hưng đã phối hợp với nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ giao thông vận tải thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong đánh giá tải trọng (Load rating) của công trình cầu thép đang khai thác trên cơ sở số liệu quan trắc (kiểm định thử tải cầu)” trong thời gian từ năm 2021 đến năm 2022.

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu cơ sở lý thuyết, xây dựng cơ sở dữ liệu và chương trình ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong đánh giá (xếp hạng) tải trọng qua đó đánh giá khả năng chịu tải của công trình cầu thép đang khai khác (không yêu cầu dừng khai thác khi thu thập số liệu).

Đề tài đã tiến hành xây dựng và tối ưu mạng nơ ron nhân tạo và ứng dụng trong việc đánh giá xếp hạng tải trọng cho kết cấu nhịp cầu dầm thép. Kết quả thu được bằng phương pháp đề xuất được so sánh với phương pháp truyền thống, phương pháp ứng dụng mạng nơ ron nhân tạo của tác giả khác đã cho kết quả có độ tin cậy cao.

Thông qua việc tính toán hệ số xếp hạng tải trọng cho kết cấu nhịp cầu dầm I và dầm I liên hợp cho thấy thuật toán mang tính tổng quát không chỉ áp dụng riêng cho dạng dầm I và dầm I liên hợp mà có thể áp dụng cho cả các dạng kết cấu nhịp khác như dầm hộp và cầu giàn nếu có được các bộ số liệu đủ tin cậy. Trong trường hợp có kết quả đo đạc từ thực tế, báo cáo đã tiến hành cập nhật tham số thực tế cho kết cấu.

Thông qua việc tính toán tham số độ cứng chuyển vị dọc và chuyển vị xoay ở đầu dầm cầu dầm hộp cũng mang tính tổng quát không mang tính cá biệt có nghĩa là không phụ thuộc vào tham số lựa chọn cũng như dạng kết cấu đưa vào. Từ đó cho thấy nếu có được bộ số liệu đủ lớn và đủ tin cậy thì có thể xác định tham số thực tế của công trình cầu khi có kết quả đo ngoài thực tế. Từ các tham số kết cấu của cầu được cập nhật có thể dễ dàng áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để xác định được hệ số xếp hạng tải trọng cho công trình cũng như xác định khả năng chịu lực của cầu.

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự cần phải thiết xây dựng bộ dữ liệu có độ tin cậy cao và tiềm năng ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong việc giải quyết các bài toán về giao thông nói chung.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20585/2022) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)