Ngoài ra, kiến trúc tháp CDV cũng tương đối phức tạp, tiết diện thay đổi theo chiều cao, có độ nghiêng, nhiều khi còn có độ cong, điều kiện thi công khó khăn, chật hẹp, yêu cầu độ chính
Trang 1Bố trí và kiểm tra vị trí tháp cầu dây văng
ThS hồ thị lan hương
Bộ môn Trắc địa Trường Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Trong cầu dây văng (CDV) tháp cầu lμ bộ phận quan trọng có tính quyết định
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật vμ độ an toμn của công trình Kiến trúc tháp CDV tương đối phức tạp, điều kiện thi công lại khó khăn, vì vậy việc xác định đúng vị trí vμ kích thước hình học của tháp cầu lμ việc hết sức quan trọng Trong bμi báo nμy tác giả khảo sát việc ứng dụng máy toμn đạc điện tử để bố trí tháp trong xây dựng CDV
Summary: In a cable-stayed brigde, the pylon is the most impotant component which
decides the construction’s eco-technical standards and safety The pylon structure is fairly complicated, the constructing condition is difficult, therefore, it is important to locate the corrrect position of and the geometrical dimensions for the pylon In this report, the writer studies the application of the electronic total station to locate the pylon in construction of cable-stayed brigdes
Đặt vấn đề
Cầu dây văng là hệ không biến dạng hình học, có độ cứng lớn vì thế có thể vượt được các nhịp rất lớn (hàng trăm đến hàng nghìn mét), hình dáng của cầu lại rất đẹp, kiến trúc phong phú
và có thể thiết kế phù hợp với tập quán, truyền thống cũng như vật liệu nơi xây dựng
CT 2
ở Việt Nam, cầu dây văng đầu tiên được xây dựng năm 1976 là cầu Đakrông (đã sập năm
1999 do đứt neo), tiếp sau đó là cầu Mỹ Thuận, Cầu Bính, cầu Kiền, cầu Bãi Cháy và đang xây dựng là cầu Rạch Miễu, cầu Cửu Long (cầu Cần Thơ)
Trong CDV tháp cầu chịu toàn bộ tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên kết cấu nhịp thông qua trụ truyền tải trọng xuống đất nền Ngoài ra, kiến trúc tháp CDV cũng tương đối phức tạp, tiết diện thay đổi theo chiều cao, có độ nghiêng, nhiều khi còn có độ cong, điều kiện thi công khó khăn, chật hẹp, yêu cầu độ chính xác lại cao, nên khi bố trí cũng như kiểm tra vị trí tháp cầu cần
áp dụng công nghệ và thiết bị đo đạc hiện đại nhất
II Nội dung
Toạ độ của tim tháp hay các điểm đặc trưng của mặt cắt tháp được tính toán chính xác khi thiết kế và trong bản vẽ tổ chức thi công, sau đó căn cứ vào lưới khống chế thi công cầu để xác
định vị trí của chúng ngoài thực địa Trong thi công CDV, sau khi xác định được vị trí tâm tháp trên bệ tháp, vị trí và hình dạng tiếp theo của tháp được xác định thông qua khung định vị Khung định vị được làm bằng thép (hình 1), thường có tiết diện hình chữ nhật, được chế tạo trên mặt đất với độ chính xác rất cao về kích thước hình học, thông qua toạ độ các góc khung tương ứng với từng độ cao của tháp cầu Độ cao của khung phụ thuộc vào chiều cao của từng lift (với
Trang 2cầu Bãi Cháy chiều cao của lift từ 2.5 đến 4.2m, cầu Cửu Long khoảng 5m), cốt thép cũng được
bố trí trên mặt đất, sau đó cả lồng thép này được cẩu lên vị trí của nó trên tháp và nối với khung
định vị của lift trước nó bằng các bu lông, lúc này vị trí của tháp cầu đã được căn chỉnh chính
xác, người ta kiểm tra vị trí này khi lắp ván khuôn trước khi đổ bê tông thông qua 4 mặt bích của
khung định vị
Hình1 Khung định vị Hình 2 Vị trí nối bu lông của khung định vị
1 Phương pháp bố trí điểm bằng máy Toàn đạc điện tử
CT 2
+ Phương pháp toạ độ cực (chương trình setting out)
Tâm bệ tháp được xác định sơ bộ khi lắp ván khuôn bằng phương pháp toạ độ cực (hình 3)
của máy TĐĐT, sau đó được kiểm tra và điều chỉnh theo toạ độ thiết kế bằng các phương pháp
khác, tâm tháp cũng có thể gắn vào với các điểm của lưới khống chế tạo thành một hệ thống
lưới cục bộ (như tim tháp cầu Rạch Miễu)
B
A
c
β
s
Hình 3 Phương pháp toạ độ cực
Vị trí của khung định vị đầu tiên này cũng được xác định thông qua các điểm của lưới
khống chế hay điểm tim tháp cầu ở phương pháp này, căn cứ vào 2 điểm của lưới khống chế A,
B để xác định vị trí điểm thiết kế C thông qua các yếu tố:
Trang 3β = αAB - αAC; S= Δ2X AC +Δ2Y AC (1) Sai số vị trí điểm bố trí của phương pháp toạ độ cực được tính theo công thức:
=
S 2 2
m S
m
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ ρ
β
(2)
+ Phương pháp giao hội góc cạnh
A
c
B
γ
Hình 4 Phương pháp giao hội góc cạnh
Có thể sử dụng phương pháp giao hội góc cạnh bằng máy TĐĐT để xác định vị trí điểm của khung định vị, hay tim tháp cầu Từ 2 điểm A,B của lưới khống chế ( hình 4), bố trí điểm thiết
kế C bằng phương pháp giao hộ góc cạnh, các yếu tố bố trí được tính theo công thức sau:
AC AB
1=α ưα
CT 2
AC 2 AC 2
BC
2 BC
2
Sai số trung phương vị trí điểm bố trí (C) được tính theo trình tự sau:
Tính sai số vị trí điểm của phương pháp giao hội góc:
2 1
sin
m '
γ ρ
±
= β (4) Tính sai số vị trí điểm của phương pháp giao hội cạnh:
2 2 S
2 1 S
sin
1 '
γ
±
= (5) Sai số vị trí điểm của phương pháp giao hội góc cạnh:
2 c c 2
c c c
' m ' m
' m ' m m
+
ì
±
2 Đo kiểm tra vị trí tháp:Vị trí tim tháp, vị trí các điểm của khung định vị hay các điểm
Trang 4đặc trưng của tiết diện sau khi bố trí, lắp đặt và đổ bê tông xong, được kiểm tra cận thận bằng
một trong các phương pháp sau:
+ Chương trình đo toạ độ của 1 điểm bằng máy TĐĐT
A,B là 2 điểm đã biết toạ độ, đặt máy TĐĐT tại B, đo góc β và cạnh S, tính được toạ độ C
theo công thức:
Xc = XB + S Cosα
CT 2
Yc = YB + S SinαB BC (7) trong đó: αBC = αBA - β
a b
c
β s
Hình 5 Tính toạ độ điểm bằng TĐĐT
Từ toạ độ điểm lưới khống chế và toạ độ thiết kế các điểm của tiết diện tháp, ta tính ra
khoảng cách ở độ cao tương ứng rồi so sánh với số liệu đo được ngoài thực tế và tính sai số
+ Phương pháp giao hội nghịch của máy toàn đạc điển tử (chương trình free station)
Chương trình đo toạ độ của điểm đặt máy bằng cách đo khoảng cách, góc bằng tới các
điểm (tối thiểu là 2 điểm)
Ví dụ: A,B,C là 3 điểm đã biết toạ độ, tính toạ độ điểm P bằng phương pháp giao hội
nghịch
Đặt máy tại P đo các góc α, β và đo các cạnh S1, S2, S3
- Kích thước hình học của mặt cắt tháp sau khi đổ bê tông có thể kiểm tra bằng chương
trình đo khoảng cách giữa 2 gương (tie distance)
- Ngoài ra, cũng có thể kiểm tra toạ độ các điểm của khung định vị hay các điểm đặc trưng
của mặt cắt sau khi đổ bê tông với phương pháp đo tĩnh bằng công nghệ đo GPS
a
c
b
p
β α
γ c1 c2 δ
1
S
2
s
3
s
Hình 6 Phương pháp giao hội nghịch
Trang 53 Kết quả thực tế kiểm tra bố trí tháp cầu
Hệ thống lưới thi công cầu Cửu Long được xây dựng bằng công nghệ GPS dọc theo tim tuyến (hình 7) và đã sử dụng các mốc WB118, WB105, WB107, WB108, WB130, WB110, WB109 để bố trí và kiểm tra 2 tháp cầu
x
y wb101
wb102 wb104 wb118 wb106
wb110
wb109
wb112
wb111
wb114
wb113
wb140
wb116
wb115 wb107
wb113a
wb130 wb108
yard - no.03
yard - no.04
CT 2
Hình 7 Lưới khống chế thi công cầu Cửu Long
y
x
up stream
Hình 8 Vị trí khung định vị
Vị trí các điểm được bố trí bằng chương trình setting out của máy toàn đạc điện tử, các lift của tháp sau khi lắp xong khung định vị và sau khi đổ bê tông đều được kiểm tra bằng toàn đạc
điện tử và GPS, kích thước của khung định vị được kiểm tra bằng thước thép và bằng toàn đạc
điện tử Kích thước của các chi tiết có sai số cho phép sau khi đổ bê tông là (-10mm ữ 20mm), một số kết quả kiểm tra được ghi ở bảng sau:
Trang 6Bảng 1 Kết quả kiểm tra vị trí 4 điểm khung định vị trước khi đổ bê tông
Điểm
đo
Sai số trung phương vị trí điểm mp = ± 9mm
Bảng 2 Kết quả kiểm tra kích thước khung định vị
CT 2
Bảng 3 Kết quả kiểm tra độ cao sau khi đổ bê tông
(m)
H TT (m)
Sai số (mm)
Trang 7up stream x y
6 2
Hình 9 Mặt cắt lift sau khi đổ bê tông
Độ cao được này được xác định để điều chỉnh về độ cao và kích thước cho lift tiếp theo sau khi đổ bê tông
Bảng 4 Kiểm tra vị trí sau khi đổ bê tông
Điểm
CT 2
Sai số trung phương vị trí điểm mp = ± 6.5mm
III Kết luận
- Trong quá trình xây dựng công trình, đặc biệt là công trình lớn, công tác xây dựng phức tạp thì nhất thiết phải ứng dụng các thiết bị hiện đại để giảm được khối lượng và thời gian đo đạc
mà vẫn đảm bảo độ chính xác yêu cầu
- Nên sử dụng phương pháp giao hội góc cạnh để bố trí tháp, mố trụ cầu, vì phương pháp này đơn giản, độ chính xác cao
- Thực tế ở cầu Cửu Long cho thấy, ứng dụng máy Toàn đạc điện tử trong thi công cầu hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu về độ chính xác cũng như điều kiện thi công phức tạp
Tài liệu tham khảo
[1] GS,TS Lê Đình Tâm (chủ biên), KS Phạm Duy Hoμ Cầu Dây Văng Nhà xuất bản khoa học và kỹ
thuật - 2001
[2] Phan Văn Hiến vμ những người khác Trắc địa công trình – Nhà xuất bản Giao thông Vận tải – 2001
[3] Technical work plan for pylon construction lift 24 to 27 ( can thơ bridge project)Ă
