TRần quang học Bộ môn Trắc địa – Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bμi báo có nội dung nghiên cứu phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang mố, trụ cầu bằng phươ
Trang 1quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu
bằng phương pháp hướng chuẩn
TS Trần đắc sử
KS TRần quang học
Bộ môn Trắc địa – Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Bμi báo có nội dung nghiên cứu phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang
mố, trụ cầu bằng phương pháp hướng chuẩn Kết quả nghiên cứu cho phép 4lựa chọn được phương án đo phù hợp với điều kiện đo vμ đảm bảo độ chính xác yêu cầu
Summary: The aim of this paper is to research heaving of abutent and bridge
buttresses by a method of directional correction The result allows for the selection of a method suitable with measuring conditions and the accuracy requested is ensured
I Đặt vấn đề
Trong quá trình khai thác các công trình cầu phải thường xuyên theo dõi sự ổn định của chúng Kết quả đo được giúp cho các nhà quản lý biết được tình trạng của cầu và dự báo trong tương lai Một trong số những hạng mục quan trọng cần phải theo dõi đó chính là phải xác định
độ ổn định của các mố trụ cầu, nơi chịu tải trọng của cầu và các phương tiện tham gia giao thông trên cầu Đối với các nước phát triển trên thế giới thì đây là công tác bắt buộc, còn đối với nước ta công tác này lâu nay ít được chú trọng Vì vậy bài báo này tác giả phân tích và áp dụng
phương pháp hướng chuẩn để quan trắc chuyển dịch ngang mố và trụ cầu
CT 2
II Nội dung
1 Hướng chuẩn vμ phương pháp đo độ lệch hướng chuẩn
+ Hướng chuẩn qua 2 điểm là mặt phẳng thẳng đứng đi qua 2 điểm đó Độ lệch hướng của
điểm (i) so với hướng chuẩn là khoảng cách từ điểm (i) đến hướng chuẩn (mặt phẳng thẳng
đứng) Do vậy thực chất của đo hướng chuẩn chính là đi xác định độ lệch hướng của các điểm
quan trắc so với mặt phẳng thẳng đứng đi qua 2 điểm cơ sở
+
-P
1
δ2
B
A
Hình 1 Khái niệm về hướng chuẩn
Trang 2Trong trắc địa hướng chuẩn thường được dùng đó là hướng chuẩn quang học, hướng chuẩn
tạo bởi tia ngắm từ điểm đặt máy đến điểm đặt tiêu (bẳng ngắm)
Trong các phương pháp đo độ lệch hướng có: Phương pháp dùng bẳng ngắm di động và
phương pháp đo góc nhỏ, nhưng phương pháp đo góc nhỏ hiện nay là được sử dụng nhiều
hơn cả vì nó dễ dàng thành lập, và nó cũng phù hợp với điều kiện quan trắc công trình cầu
β
S
i δ
Hình 2 Phướng pháp đo độ lệch hướng
Để đo độ lệch hướng của điểm i so với hướng chuẩn AB, đặt máy kinh vĩ tại A, đặt bảng
ngắm tại B và điểm quan trắc i Tiến hành đo góc β và khoảng cách ngang S
Độ lệch hướng của điểm i được tính theo công thức:
β
=
Sai số trung phương của độ lệch hướng:
ρ
δ
m S
2 Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn
Phương pháp hướng chuẩn thường lấy trục hoành trùng với hướng chuẩn và trục tung
vuông góc với nó Chuyển dịch ngang của một điểm là sự thay đổi tung độ của điểm đó trong
các chu kỳ quan trắc khác nhau
CT 2
B A
i 1
2
i Q Q Q
x y 1
o X
Y
Hình 3 Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn
Trên hình vẽ: i là điểm quan trắc ở chu kỳ 1 có vị trí i1 với độ lệch hướng δ1 và ở chu kỳ 2 có
vị trí i2 với độ lệch hướng δ2
Chuyển dịch của điểm i theo hướng vuông góc với hướng chuẩn gốc AB được tính theo
công thức:
1 2 X
Phương pháp hướng chuẩn có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện và cho phép xác định độ
chuyển dịch với độ chính xác cao Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là chỉ xác định
được chuyển dịch theo một hướng (hướng vuông góc với hướng chuẩn), không xác định được
chuyển dịch theo hướng song song với trục X
Trang 3Để khắc phục nhược điểm này tiến hành đo bổ sung chiều dài cạnh từ điểm khống chế đến
điểm quan trắc bằng các trị đo cạnh
X
Y
A
B
P
β 2
β 1 1
y
Hình 4 Đo cạnh trong hướng chuẩn
Từ hai điểm khống chế A, B đo cạnh AP = S1 và BP = S2 tới điểm quan trắc P
Khi đó hoành độ của điểm P được xác định theo công thức:
1 1 A
Chuyển dịch của điểm P theo hướng song song với trục X:
(5) 1
P
2 P
trong đó X1
P là hoành độ của điểm P được xác định ở chu kỳ 1 và 2
Độ chính xác vị trí điểm P theo hướng trục hoành (XP) được xác định theo nguyên tắc trung bình cộng và tính theo công thức:
2 2 S 2 1 S
2 S 1 S P
m m
m m m
+
CT 2
trong đó mS1 và mS2 là độ chính xác đo 2 cạnh S1 và S2
Ví dụ: Để ước tính độ chính xác vị trí các điểm theo hướng trục hoành với đồ hình 5 mốc
quan trắc nằm trên một hướng chuẩn, khoảng cách giữa các mốc là 100m, dùng máy toàn đạc
điện tử TC-1700 có độ chính xác mS =2+1ppm đặt tại 2 mốc khống chế cơ sở A, B thực hiện
đo cạnh tới mốc quan trắc Kết quả ước tính được như sau:
3
A1 = 200
A2 = 400
A3 = 600
A4 = 800
A5 = 1000
Trang 4Để đạt được độ chính xác theo yêu cầu đề ra phải lựa chọn sơ đồ đo sao vừa thoả mãn yêu
cầu độ chính xác đồng thời phải dễ thực hiện và phù hợp với điều kiện địa hình Trong điều kiện
địa hình đo là cầu vượt qua sông thì trong các sơ đồ đo hướng chuẩn có sơ đồ đo toàn hướng là
phù hợp hơn cả
B A
1
2
n
δ1
δ2
δn
S1
S2
Sn
Hình 5 Sơ đồ đo toμn hướng
* Phương pháp đo của sơ đồ đo toàn hướng: Hai điểm A, B là 2 điểm khống chế cơ sở tạo
thành hướng chuẩn AB Các điểm cần đo độ lệch hướng là 1, 2, n Đặt máy tại A ngắm B lần
lượt đo các điểm (1, 2, n) được độ lệch hướng của các điểm là δ1’, δ2’, δn’ Để kiểm tra và
nâng cao độ chính xác chuyển máy về B ngắm lại A đo các điểm (n, n-1, 1) được độ lệch
hướng là: δn’, δn-1’, δ1’
* Độ lệch hướng trung bình và sai số của nó được xác định như sau:
Gọi là sai số trung phương của độ lệch hướng δm'δi i’
Gọi mδ''i là sai số trung phương của độ lệch hướng δi”
CT 2
Trọng số độ lệch hướng của δi’ và δi” là:
2 ' i
' i
m
c P
δ
2 '' i
'' i
m
c P
δ
Độ lệch hướng trung bình:
"
i ' i
"
i
"
i ' i ' i i
P P
P P +
δ + δ
=
Sai số trung phương của độ lệch hướng trung bình:
i
c
mư = δ
(9)
trong đó: Pi=Pi'+Pi"
Nếu độ lệch hướng được đo bằng phương pháp đo góc nhỏ, sai số trung phương độ lệch
hướng theo mỗi chiều được tính theo công thức:
ρ
i
' i
m S
ρ
i
'' i
m S
Trang 5Khi đó sai số trung phương độ lệch hướng trung bình:
2
"
i 2 ' i
"
i ' i
S S
m m
+ ρ
ư δ
Ví dụ: Ước tính độ chính xác sai số trung phương xác định độ lệch hướng của các điểm
theo sơ đồ đo sau, độ lệch hướng được đo theo phương pháp góc nhỏ bằng máy TC2003 có độ chính xác đo góc m =β 1"
3
A
1
B 7
cặp cạnh (m)
A1 = 100
1
B1 = 700
0.48 A2 = 200
2
B2 = 600
0.92 A3 = 300
3
B3 = 500
1.25 A4 = 400
4
B4 = 400
1.37 A5 = 500
5
B5 = 300
1.25 A5 = 600
6
B5 = 200
0.92 A5 = 700
7
B5 = 100
0.48
CT 2
III Kết luận
- Bài báo đã đưa ra được phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu bằng phương pháp hướng chuẩn phù hợp với điều kiện quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu qua sông
- Bằng các kết quả ước tính chặt chẽ chứng tỏ độ chính xác xác định chuyển dịch ngang theo hướng vuông góc với hướng chuẩn và theo hướng song song với hướng chuẩn có độ chính xác cao đáp ứng yêu cầu của công tác quan trắc chuyển dịch ngang
Tài liệu tham khảo
[1] Phan Văn Hiến (chủ biên) Trắc địa Công trình, Trường ĐH Mỏ Địa Chất
[2] TS Trần khánh Quan trắc và Phân tích chuyển dịch biến dạng công trình, Trường ĐH Mỏ Địa ChấtĂ
