Bài giảng Thi công cầu: Chương 1 - GV. Phạm Hương Huyền

Bài giảng Thi công cầu: Chương 1 - GV. Phạm Hương Huyền trình bày các nội dung chính sau: Kết cấu phụ trợ và công tác đo đạc trong xây dựng cầu, công tác đo đạc trong xây dựng cầu, kết cấu phụ trợ trong thi công cầu. Mời các bạn cùng tham khảo.

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ II

PHẠM HƯƠNG HUYỀN

BÀI GIẢNG

THI CÔNG CẦU

PHẦN I

KẾT CẤU PHỤ TRỢ

VÀ CÔNG TÁC ĐO ĐẠC TRONG XÂY DỰNG CẦU

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CỦA MÔN HỌC

1.1.1 MỤC ĐÍCH

Môn học Xây dựng Cầu nhằm giới thiệu những kiến thức cơ bản về phương

pháp thi công, công nghệ xây dựng và phương pháp tính toán các thiết bị và kết cấu phụ trợ dùng trong thi công Cầu

1.1.2 YÊU CẦU

Qua môn học này, sinh viên cần nắm:

- Các phương pháp cơ bản và trình tự thi công một công trình Cầu

- Tính toán lựa chọn các kết cấu phụ trợ và thiết bị thi công Cầu

- Lập và lựa chọn phương án xây dựng cầu hợp lý

- Lập kế hoạch tổ chức thi công Cầu

1.1.3 NỘI DUNG CHỦ YẾU CỦA MÔN HỌC

Nội dung môn học bao gồm:

- Những vấn đề chung trong công tác xây dựng cầu như : Đo đạc, tổ chức thi công và quản lý xây dựng…

- Những phương pháp, công nghệ cụ thể như xây dựng mố trụ, xây dựng kết cấu nhịp cầu thép, cầu BTCT…

Môn học gồm 6 phần :

+ Phần I : Kết cấu phụ trợ và công tác đo đạc trong xây dựng cầu

+ Phần II : Xây dựng kết cấu mố trụ cầu

+ Phần III : Xây dựng kết cấu nhịp cầu BTCT

+ Phần IV : Xây dựng nhịp cầu thép và thép liên hợp bản BTCT

+ Phần V : Xây dựng cầu dây, cầu treo

+ Phần VI : Tổ chức và quản lý xây dựng cầu

Để học tốt môn học, yêu cầu sinh viên ngoài việc học tập ở trên lớp, đọc giáo trình, còn phải tham khảo thêm :

- Các quy trình về thi công và kiểm định

- Các quy định về khai thác quản lý cầu

- Các thiết kế thi công cầu

- Các báo cáo thử nghiệm cầu

- Các thiết kế sửa chữa, tăng cường cầu

Hình I.1.1 Hình ảnh

cầu dầm thời sơ khai

Hình I.1.2 Hình ảnh cầu cầu phao sơ khai (minh hoạ)

Thời kỳ trước công nguyên, cầu làm bằng vật liệu gỗ, đá là chủ yếu

Hình I.1.3 Cầu StoneBridge (Yemen) Hình I.1.4 Cầu Gard (Pháp) thế kỷ 13

TCN

Thời kỳ chiếm hữu nô lệ, cầu gỗ và đá vẫn là chủ yếu nhưng vượt nhịp lớn hơn Thời kỳ La Mã cổ đại, chủ yếu là cầu gỗ có dạng dầm, vòm Sau đó với nhiều kinh nghiệm hơn, người ta đã xây dựng các công trình bằng đá vượt nhịp lớn hơn như cung điện, đền đài, Đến thời kỳ La Mã, giao thông khá phát triển và đã có rất nhiều cầu

đá, đặc biệt là loại cầu có hình vòm bán nguyệt

Hình I.1.5 Cầu Kintaikyo (Nhật) Hình I.1.6 Cầu An Tế (Trung Quốc) năm

605

Hình I.1.7 Các cầu Florene (Italia)

Thời kỳ phong kiến, do tính chất nền kinh tế tự cung tự cấp cùng với sự cản trở tôn giáo nên ngành giao thông trong đó có công trình cầu hầu như không phát triển gì Đến giai đoạn cuối cùng của chế độ phong kiến do có sự buôn bán trao đổi hàng hoá

và chiến tranh nên công trình cầu được xây dựng nhiều Nói chung các kết cấu cầu thời kỳ này vẫn còn đặc điểm tương tự các kiểu cầu thời kỳ La Mã như nhịp ngắn, trụ lớn

Hình I.1.9 Cầu Pon neuf dạng vòm ngắn (Pháp)

Cuối thế kỷ 18, nền đại công nghiệp tư bản chủ nghĩa phát triển mạnh với các ngành luyện kim, chế tạo máy móc, khoa học kỹ thuật, các phương tiện giao thông mới ra đời như đường sắt, đường thủy Với các phương pháp thí nghiệm mới, lý luận

về sức bền vật liệu, cơ học kết cấu, nhiều hệ thống cầu mới xuất hiện với nhịp lớn hơn

và chịu tải trọng lớn hơn nhiều Ở thời kỳ này đã xuất hiện cầu kim loại, cầu vòm bằng những thanh sắt được xây dựng đầu tiên ở Anh từ năm 1776 đến 1779, đó là cầu Ironbridge Năm 1755-1799 ở Pháp đã có bản thiết kế các cầu vòm gang Cầu Neva được xây dựng từ năm 1842-1850 có 7 nhịp, mỗi nhịp dài 45-47m

Hình I.1.10 Cầu IronBridge - cầu kim loại đầu tiên 1776-1779 (Anh)

Đồng thời với sự ra đời của cầu vòm gang, cầu treo bằng thép cũng bắt đầu phát triển, nhất là ở các nước Anh, Pháp, Mỹ Một số cầu treo lớn như: cầu qua vịnh Menai (Mỹ) xây dựng năm 1826 nhịp 177m, cầu Freiburg (Pháp) năm 1834 nhịp 265m, cầu qua sông Kiev (Ukrania) năm 1847-1853 dài 710m, mỗi nhịp 134m

Hình I.1.11 Cầu qua vịnh Menai năm 1826 dài nhịp 177m (Mỹ)

Trong thời kỳ đầu cầu vòm gang, cầu treo có ý nghĩa lớn nhưng chưa giải quyết được những tồn tại lớn như: độ võng lớn, nhịp chưa dài, không chịu được tải trọng lớn

vì lý luận tính toán còn hạn chế, chất lượng không cao Do vậy đã dẫn đến nhiều đáng tiếc xảy ra

Hình I.1.12 Cầu Tacoma sụp đổ

Khi vật liệu thép ra đời, cầu dàn thép phát triển nhiều Nước Nga là nước đầu tiên

áp dụng lý thuyết vào tính toán cầu Đến nửa thế kỷ 19, đây là giai đoạn phát triển nhanh nhất của khoa học lý thuyết, đã thúc đẩy ngành xây dựng cầu phát triển Thời kỳ này đã thiên về lý luận, cầu có dạng biên cong, gãy khúc, phức tạp về mặt chế tạo cũng như thi công

Hình I.1.13 Cầu Firth of Ford nhịp 521 m

Tóm lại, trong thế kỷ 19 đã có những tiến bộ rõ rệt về mặt lý luận, cấu tạo, vật liệu cũng như phương pháp xây dựng đã tạo điều kiện cho sự phát triển vượt bậc về kỹ thuật làm cầu cho thế kỷ 20

Đến thế kỷ 20 cùng với bước tiến lớn trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, các nền công nghiệp phát triển đã làm cho ngành xây dựng cầu không ngừng phát triển và đạt những thành tựu lớn Năm 1917 đã xây dựng cầu mút thừa nhịp dài nhất thế giới 549m

ở Canada

Năm 1932 cầu Sydney Harbor (Úc) là cầu vòm thép nhịp 503m, được đặt ở vị trí nhạy cảm và đẹp nhất so với các cầu lớn khác và đã trở thành biểu tượng của nước úc

Hình I.1.14 Cầu Quebec dàn mút thừa, nhịp 549m (Canada)

Hình I.1.15 Cầu Sydney biểu tượng của Úc

Hình I.1.16 Cầu Golden Gate nhịp 1280m, xây dựng năm 1937

Hình I.1.17 Cầu Brooklyn (NewYork)

Khi kết cấu bê tông ứng suất trước ra đời tạo ra khả năng mới cho sự phát triển của cầu bê tông ở nhiều nước trên thế giới cùng với lý thuyết ngày càng hoàn chỉnh và phát triển không ngừng Do vậy, ngành xây dựng cầu đạt được những bước tiến khổng

lồ

Hình I.1.19 Cầu Gateway 1986

Hình I.1.20 Cầu Stormasunset 1998

Cùng với sự phát triển của kết cấu bê tông, kết cấu thép vẫn được sử dụng mạnh

mẽ nhờ những ưu điểm của nó

Hình I.1.21 Cầu Verezano nhịp 1289m năm 1964, lớn nhất ở Mỹ hiện nay

Hình I.1.22 Cầu dây văng Tatara, nhịp 890 m lớn nhất thế giới, năm 1998

Trong những năm gần đây, nhiều dự án rất lớn về cầu đã hoàn thành Điển hình, cầu treo lớn nhất thế giới Gefyra đang được xây dựng bắc qua vịnh Corinh sẽ nối ở tây bắc Hy Lạp với Antirion ở Pelponnesia, đây là dự án khổng lồ tưởng chừng không thể thực hiện được nhưng đã khởi công năm 1998 có tổng chi phí đầu tư là 800 triệu Euro

và hoàn thành năm 2004 Cầu Millau là cầu dây văng cao nhất thế giới với chiều dài 2.5km và tháp cao nhất là 340m cũng hoàn thành năm 2004 tại Pháp

Hình I.1.23 Cầu dây văng Gerfyra khánh thành vào Olympic Athen 2004

Hình I.1.24 Cầu dây văng Milau cao nhất thế giới

Hình I.1.25 Cầu đường sắt Tây Tạng

Ngoài ra còn có thể kể đến các dự án đã và sắp được xây dựng như cầu dài nhất thế giới khoảng 12km nối giữa Thượng Hải và Côn Minh đã được khởi công Dự án cầu treo bắc qua eo biển Gibraltar đã được xây dựng mô hình với chiều dài nhịp kỷ lục lên đến 5000m, dự án cầu Messina (Italia) có nhịp chính đến 3300m khởi công năm

2005

Hình I.1.26 Cầu nối giữa Thượng Hải và Côn Minh 1.2 tỷ USD

Hình I.1.28 Cầu Giralta nhịp chính 5000m, 15 tỷ USD, tổng chiều dài cáp >30 lần

đường kính trái đất Nhìn chung, trên thế giới ngành xây dựng cầu đã có những tiến bộ vượt bậc trên các mặt như: chương trình tính toán được hỗ trợ rất mạnh từ ngành công nghệ máy tính phục vụ cho công tác thiết kế và thiết kế thi công; công nghệ thi công, máy móc thiết bị phục vụ thi công, vật liệu tiên tiến… và đã xây dựng thành công rất nhiều cầu lớn như trên

1.2.2 TÌNH HÌNH CHUNG CỦA NGÀNH XDC TRONG NƯỚC

Thời kỳ cổ xưa, người Việt đã biết làm cầu tre, cầu gỗ, cầu đá, cầu gạch có dạng đơn giản, vòm bán nguyệt bắc qua sông suối nhỏ

Hình I.1.29 Cầu tre Việt Nam Hình I.1.30 Cầu Thê Húc cổ kính

Hình I.1.31 Cầu chùa Hội An, trụ bằng đá, mặt cầu bằng gỗ

Thời kỳ Pháp thuộc, cuộc kháng chiến chống Pháp đã hình thành hệ thống giao thông đường bộ, đường sắt trong cả nước Về cầu thép có cầu Long Biên (Hà Nội) nhịp 130m với hình dáng con rồng nối bờ sông Hồng, cầu Hàm Rồng (Thanh Hoá) kết cấu 1 vòm thép 3 khớp dài 160m, cầu Tràng Tiền (Huế)

Hình I.1.32 Cầu Long Biên, năm 1902

Hình I.1.33 Cầu Tràng Tiền ( Huế)

Thời kỳ năm 1954 đến năm 1975, miền Bắc lập lại hoà bình, ta đã khôi phục và

mở rộng hệ thống giao thông Ta đã thiết kế được cầu bê tông cốt thép thường, ứng suất trước như cầu Phù Lỗ nhịp 18m Vào những năm 1970, Việt Nam đã làm được cầu khung T bê tông ứng suất trước có nhịp đeo vượt khẩu độ 63m như cầu Rào, cầu Niệm (Hải Phòng) Tuy nhiên do công nghệ còn hạn chế nên cầu Rào bị sập đã làm cho ngành xây dựng cầu chững lại để nghiên cứu cẩn thận hơn

Thời kỳ năm 1975 đến năm 1986, ta đã tự thiết kế cầu bê tông cốt thép ứng suất trước nhịp 24m và 33m, cầu khung dầm nhịp 63m, cầu Thăng Long được xem là lớn nhất Đông Nam Á thời đó

Hình I.1.34 Cầu Thăng Long, kết cấu nhịp 2 tầng, hoàn thành năm 1985

Từ năm 1986 đến nay, trong trào lưu hội nhập kinh tế quốc tế, nhiều dự án công trình cầu lớn đã, đang và sẽ được đầu tư xây dựng Nhiều cầu lớn đã được xây dựng xong như cầu Phú Lương (Hải Dương) dài 491m với 2 nhịp chính 102m được xem là mốc đánh dấu bước đột phá công nghệ đúc hẫng

Hình I.1.35 Cầu Phú Lương, thi công theo công nghệ đúc hẫng Nhật

Hình I.1.36 Cầu Hiền Lương, thi công theo công nghệ đúc đẩy

Hình I.1.37 Cầu dây văng Mỹ Thuận nối liên 2 bờ sông Tiền

Hình I.1.38 Cầu Kiền, thi công theo công nghệ lắp hẫng

Nhiều cầu lớn đã và đang được xây dựng như cầu Thanh Trì (Hà Nội), cầu Bãi Cháy (Quảng Ninh), cầu Cần Thơ,

Hình I.1.39 Cầu Bãi Cháy, 1 mặt phẳng dây

Hình I.1.40 Cầu Cần Thơ nhịp 550m lớn nhất Việt Nam, đang xây dựng

1.2.3 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CẦU TRONG NƯỚC

* Phương pháp thi công cầu tiên tiến hiện đại là đi theo các hướng chủ yếu sau:

- Công nghiệp hóa xây dựng

- Tổ chức thi công theo phương pháp tiên tiến khoa học

- Tận dụng điều kiện tại chỗ như vật liệu địa phương, nhân lực kết hợp với biện pháp thi công tiên tiến, ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật với kinh nghiệm sẵn có

* Phương hướng phát triển của thi công cầu luôn gắn liền với sự phát triển chung của ngành cầu và ngành kết cấu và vật liệu mới:

- Nghiên cứu sử dụng vật liệu mới: bê tông chất lượng cao (HPC: High Performance Concrete), thép chất lượng cao (HPS: High Performance Steel), polymer cốt sợi (FRP: Fiber Reinforced Polymer),

- Tìm kết cấu mới, kết cấu tối ưu

- Nghiên cứu các phương pháp tính toán truyền thống để tính toán cho các kết cấu mới, các phương pháp tính toán mới,

- Áp dụng mạnh mẽ công nghệ thông tin: thiết kế tối ưu, tự động hóa thiết kế,

- Định hình hoá: dầm, mố trụ,

- Công nghiệp sản xuất và cơ giới hóa thi công

1.3 ĐIỀU KIỆN VÀ NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN TRONG XÂY DỰNG CẦU

1.3.1 ĐIỀU KIỆN THI CÔNG

1 Điều kiện địa lý, khí hậu và thủy văn

Nước ta có hình thù chữ S trải dài từ bắc đến nam, phía tây là núi, phía đông là

bờ biển nên có rất nhiều sông suối cắt ngang Các sông này có độ dốc lòng sông lớn, vận tốc, lưu lượng nước rất lớn nhất là về mua mưa lũ dâng lên rất cao và nhanh nhất là khu vực miền trung gọi là lũ quét gây rất nhiều thiệt hại cho nền kinh

tế thậm chí cả sinh mạng con người

Khí hậu gió mùa nhiệt đới ẩm gần biển nên mức độ ăn mòn và phá hoại của môi trường đến vật liệu xây dựng cầu rất nhanh và mạnh

Địa chất hết sức phức tạp, nhiều vùng có đá gốc xen kẽ đất yếu (Khu vực đồng bằng trung bộ) gây rất nhiều khó khăn khi thi công, nhiều vùng có chiều dày lớp đất yếu rất lớn nên khó có thể xây dựng hoặc phải có những loại thiết bị đặc chủng khi xây dựng công trình có quy mô lớn

2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Điều kiện xã hội nước ta hiện nay tương đối ổn định, kinh tế đang phát triển tạo điều kiện cho ngành xây dựng cầu phát triển

Nền kinh tế quốc dân phát triển, thu nhập bình quân đầu người tăng, nguồn vốn ngân sách tăng do đó nguồn vốn dùng cho xây dựng cơ bản (hạ tầng giao thông vận tải) tăng lên rất nhanh để đáp ứng nhu cầu phát triển cho trước mắt và tương lai, kèm

chúng ta chưa sản xuất được mà phải nhập từ nước ngoài như cáp DUL, neo, thì chỉ chiếm một phần nhỏ trong giá thành xây dựng

c.Về thiết bị thi công : đang gặp rất nhiều khó khăn cụ thể các thiết bị lớn,

chuyên dụng đang thiếu trầm trọng còn thiết bị nhỏ thì nhiều nhưng quá lạc hậu

1.3.2 YÊU CẦU CƠ BẢN TRONG XÂY DỰNG CẦU

1.Về mặt kỹ thuật, chất lượng: công trình cầu là công trình quan trọng, nó

liên quan đến khối lượng kinh phí rất lớn, sinh mạng nhiều người và có ảnh hưởng trực tiếp đến nền kinh tế - xã hội một cách to lớn

2.Về tiến độ: Tiến độ thi công công trình phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố chủ

quan lẫn khách quan, liên quan trực tiếp đến hiệu quả kinh tế chung cho cả xã hội

và liên quan trực tiếp đến chi phí của đơn vị thi công Do đó cần phải đưa công trình vào sử dụng sớm để thu được hiệu quả kinh tế cao nhất

3.Về mặt an toàn lao động: gồm an toàn lao động cho người, thiết bị và công

trình do đó khi xây dựng cầu cần phải có các biện pháp về an toàn lao động

4.Về mặt mỹ quan: ngoài ý nghĩa về mặt giao thông, công trình cầu còn mang

ý nghĩa về mặt xã hội, mỹ quan nhất là các công trình cầu trong thành phố và khu đông dân cư Do đó đòi hỏi khi thiết kế lẫn thi công thì yêu cầu mỹ quan đặt lên hàng đầu

5.Về mặt nhân lực: người cán bộ chỉ huy trên công trường cần phải có chuyên

môn vững vàng và kinh nghiệm thi công kết hợp với lòng yêu nghề Lực lượng công nhân cần có tay nghề cao

Chương 2 CÔNG TÁC ĐO ĐẠC TRONG XÂY DỰNG CẦU

2.1 NỘI DUNG VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÔNG TÁC ĐO ĐẠC2.1.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÔNG TÁC ĐO ĐẠC

Công tác đo đạc giữ vị trí rất quan trọng trong quá trình thi công Nó được tiến hành từ khi bắt đầu thi công đến khi nghiệm thu để bàn giao công trình đưa vào sử dụng

Trong quá trình thi công, nếu đo đạc không chính xác thì xảy ra hậu quả rất nghiêm trọng làm ảnh hưởng đến quá trình thi công, có thể kéo dài thời gian thi công, làm tăng kinh phí xây dựng, có khi phải sửa đổi lại thiết kế hoặc phá bỏ bộ phận bị đo đạc sai

Chính vì vậy, trong quá trình xây dựng cầu tất cả các công tác đo đạc đều phải được tiến hành hết sức chính xác, nghiêm túc và phải được kiểm tra lại nhiều lần, nhất

là công tác định vị tim mố, trụ và cao độ mố trụ

2.1.2 NỘI DUNG CÔNG TÁC ĐO ĐẠC

Đo đạc định vị nhằm đảm bảo chính xác về vị trí, kích thước từng bộ phận hay toàn bộ công trình và được thực hiện trong suốt quá trình thi công, cụ thể:

- Xác định, kiểm tra lại các cọc mốc, cọc đỉnh, cọc tim cầu

- Cắm thêm các cọc mốc trên thực địa để định vị tim mố, trụ cầu

- Kiểm tra đo đạc trên thực địa từng phần riêng biệt của công trình để đảm bảo thi công đúng vị trí, kích thước theo hồ sơ thiết kế

- Kiểm tra lại hình dạng, kích thước các cấu kiện đúc sẵn được vận chuyển đến công trường

- Định vị trên thực địa để thi công các công trình phụ, tạm phục vụ thi công

- Công tác đo đạc còn được tiến hành cho từng phần cầu đã thi công xong để phục

vụ công tác nghiệm thu thanh toán từng giai đoạn và trong một số trường hợp địa chất xấu cần phải quan trắc lún, biến dạng của các phần công trình đã xây dựng xong

2.2 NHỮNG TÀI LIỆU LÀM CĂN CỨ ĐO ĐẠC

Công tác đo đạc định vị trên công trường cầu được tiến hành theo hồ sơ thiết kế là các tài liệu sau:

- Bình đồ khu vực cầu ghi rõ đường tim dọc cầu và đường vào cầu, tim mố, tim trụ

và các vị trí mốc cao độ, mốc đường sườn

- Bản sơ đồ bố trí các mốc đỉnh và mốc cao độ của mạng lưới đo đạc kèm theo chú thích tỉ mỉ các đặc điểm cần thiết để vạch ra đường trục theo góc ngắm giao hội tại các tim trụ và tim các công trình khác của cầu

Các tài liệu nói trên do cơ quan thiết kế lập ra và do ban quản lý dự án giao cho đơn

vị thi công sau khi trúng thầu

Đối với cầu có chiều dài <100m thì có thể xác định khoảng cách giữa các tim

mố, trụ bằng phương pháp đo trực tiếp bằng thước thép hoặc thước cuộn kết hợp ngắm thẳng bằng máy kinh vĩ Phương pháp đo trực tiếp chiều dài cầu và định vị tim mố, trụ cầu phụ thuộc loại cầu và điều kiện địa hình khu vực thi công Phần cầu ở dòng sông thì dùng cầu tạm để đo

2.3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ

1 Đo trực tiếp định vị cầu nhỏ, cầu lớn và cầu trung khi có thể đo trực tiếp được khoảng cách

Đường tim cầu được xác định từ các cọc tim do cơ quan thiết kế lập ra theo hồ

sơ thiết kế Chiều dài cầu và khoảng cách giữa các tim mố, trụ được đo trực tiếp từ các cọc tim đó

Khi đo tiến phải tiến hành đo hai lần đi và về sau đó hiệu chỉnh kết quả đo theo nhiệt độ và độ dốc địa hình Chú ý khi đo, trên hướng đo phải được dọn dẹp sạch

sẽ các bụi cây, mô đất hoặc các chướng ngại vật khác và phải dùng dây rọi để đánh dấu vị trí kéo thước gián đoạn

Tất cả các vị trí tim mố, trụ tốt nhất nên dẫn ra từ một cọc mốc tim cầu TC1 hoặc TC2 Tại các vị trí tim mố, trụ người ta đặt dụng cụ đo góc lấy góc vuông để định vị đường tim dọc mố, trụ sau đó đóng các cọc định vị ở thượng lưu và hạ lưu nếu mố, trụ nằm trên cạn hoặc đánh dấu trên sàn đạo khi mố, trụ nằm dưới nước

Hình I.2.2 Sơ đồ định vị mố trụ cầu nhỏ

2 Định vị cầu trung và cầu lớn khi có đà giáo hay cầu tạm bên cạnh

Khi thi công cầu ở khu vực mực nước nông mà nhất là cầu được thay mới trên tuyến đường đang lưu thông thì thông thường phải làm cầu tạm phục vụ đảm bảo giao thông Khi đó, sử dụng cầu tạm này để định vị

Tại các cọc tim mốc ban đầu là A, B ta đặt máy kinh vĩ tại A, B mở một góc 90o

ngắm hướng và đóng đinh trên cầu tạm xác định hai điểm A' và B' sao cho AA' = BB' Căn cứ và A' và B' trên cầu tạm người ta dùng thước thép đo khoảng cách đánh dấu được các điểm 1', 2', 3', 4'

Trong trường hợp cầu tạm song song với tim cầu chính thì tại các điểm 1', 2', 3', 4' ta đặt máy và mở góc 90o so với hướng A'B' khi đó giao điểm hướng ngắm này

và trục dọc cầu là tim mố, trụ cầu cần tìm (các điểm 1, 2, 3, 4)

dấu các điểm 1, 2, 3, 4

Hình I.2.3 Sơ đồ định vị tim cầu bằng cầu tạm

2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP

2.4.1 PHƯƠNG ĐO CHIỀU DÀI CẦU VÀ ĐỊNH VỊ TIM MỐ TRỤ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TAM GIÁC ĐẠC

Nếu việc đo trực tiếp gặp nhiều khó khăn như sông sâu, chiều dài cầu lớn mà việc làm đà giáo, cầu tạm sẽ rất tốn kém khi đó chiều dài cầu, tim mố trụ được xác định bằng phương pháp tam giác đạc và máy kinh vĩ

Mạng lưới tam giác đạc phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

- Tùy theo điều kiện địa hình mạng lưới có thể là mạng tứ giác đạc hoặc khi có bãi nổi trên sông thì có thể dùng mạng lưới trung tâm

- Góc của các tam giác trong mạng lưới không được nhỏ hơn 25o và không được

>130o

- Mạng lưới cần phải bao gồm cả hai điểm định vị tim cầu ở hai bờ

- Các điểm của mạng lưới cần phải được đóng bằng cọc cố định mà tốt nhất là chôn bằng ụ bê tông như là mốc cao độ

Trong trường hợp chiều dài cầu <200m thì mạng lưới tam giác đạc cho phép chỉ cần lập 1 cơ tuyến, khi chiều dài cầu lớn hơn thì phải dùng 2 cơ tuyến trở lên Chiều dài cơ tuyến nên lấy >1/2 chiều dài cần xác định qua sông, độ chính xác khi đo cơ tuyến lấy gấp đôi khi đo thông thường

Khi định vị mỗi tim mố, trụ được định vị bằng phương pháp giao hội ít nhất là 3 đường ngắm từ 3 đỉnh của mạng lưới và định vị qua 2 giai đoạn:

- Định vị tạm thời: sau khi định vị ta dùng cọc tạm, bè, phao làm dấu

- Định vị chính xác: sau khi định vị thô ta đóng sàn đạo hoặc vòng vây ngăn nước

để thi công, lúc này ta tiến hành định vị và đánh dấu trên các kết cấu chắc chắn,

cố định này

Nếu gần nơi xây dựng cầu có cầu cũ hay bãi nổi thì nên tận dụng đặt cơ tuyến trên cầu cũ hoặc trên bãi giữa

Hình I.2.4 Các sơ đồ mạng lưới tam giác đạc

Ví dụ: Theo sơ đồ định vị trụ K ta có các số liệu thiết kế: chiều dài AK và các góc

1,2,1, 2; tiến hành định vị như sau: đặt hai máy kinh vĩ tại I và II ngắm về A sau đó

mở một góc 1,2, giao 2 đường ngắm này là tim trụ K Máy kinh vĩ thứ 3 đặt tại A để điều chỉnh hướng cho K luôn nằm trên tim dọc cầu Các điểm K' và K" được đóng bằng cọc gỗ tại những nơi chắc chắn hoặc đánh dấu trên sàn đạo

Hình I.2.5 Sơ đồ định vị tim trụ bằng phương pháp giao hội tia ngắm

x y

- Đường tên của cung tương ứng với nhịp cầu

Tùy theo điều kiện địa hình và quy mô cầu mà có thể chọn một trong các phương pháp sau:

- Cầu nhỏ, cầu trung mà có số nhịp <3 thì dùng phương pháp đa giác (Hình a) hay phương pháp tiếp tuyến cắm tim mố trụ tương tự cắm các điểm chi tiết trong đường cong (Hình b)

- Đối với cầu cạn nên dùng phương pháp dây cung kéo thẳng (Hình c) hay phương pháp toạ độ cực (Hình d)

- Đối với cầu lớn thì dùng phương pháp giao hội tia ngắm từ các đỉnh của mạng lưới đo đạc

Khi dùng thước thép để định vị cầu cong thì sai số không được quá  0.5cm Khi dùng phương pháp giao hội tia ngắm thì giao điểm của ba tia ngắm không được lệch quá 3cm

2.4.3 PHƯƠNG PHÁP ĐO CAO ĐỘ MỐ, TRỤ CẦU

- Ngoài đo đạc định vị được thực hiện trước và trong suốt quá trình thi công còn phải đo đạc cao độ công trình

- Công tác đo cao được thực hiện bằng máy thủy bình

- Cao độ công trình phải thống nhất được dẫn về từ một mốc cao đạc

- Để việc dẫn cao đạc chính xác, nhanh chóng thì cần lập hệ thống mốc cao đạc bổ sung phân bố thuận tiện trên công trường Hệ thống mốc cao đạc chính và phụ liên hệ thống nhất với nhau Mỗi bên mố bắt buộc phải có một mốc cao đạc phụ

- Toàn bộ hệ thống mốc cao đạc với sai số theo quy trình là  20 L(mm) (L: khoảng cách cao đạc tính bằng Km) và <  10mm

- Việc đo cao độ được tiến hành đo 2 lần bằng máy thủy bình có độ chính xác theo yêu cầu tương ứng

2.5 ĐỘ CHÍNH XÁC KHI ĐO ĐẠC ĐỊNH VỊ

Khi đo đạc có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sai số Do đó trước khi đo phải chuẩn lại các dụng cụ đo và hiệu chỉnh chiều dài đo về các điểm sau:

- Hiệu chỉnh về kết quả số đo nhiều lần

- Hiệu chỉnh chênh lệch nhiệt độ khi đo và lúc chuẩn dụng cụ

- Hiệu chỉnh về độ dốc mặt bằng của đường đo

Sai số đo dài khi lập mạng lưới tam giác đạc của cầu

Chiều dài cầu

Sai số khi đo góc mạng lưới tam giác đạc phải tuân thủ theo bảng sau:

Dạng sai số Chiều dài cầu

L<200m L=200m500m L=500m1000m L>1000m Sai số khi đo góc đơn (s)  20  7  3  1.5 Sai số khi khép góc trong

mỗi tam giác (s)  35  10  5  2

Đối với các cầu có L<100m, khi đo khoảng cách giữa các cọc mốc định vị tim cầu

và khoảng cách giữa các tim mố, trụ yêu cầu sai số không được lớn hơn 1/5000

Đối với các cầu có L>100m thì sai số l cho lấy như sau: