Tài liệu Khảo sát và đánh giá một số phương pháp bố trí tâm mố trụ cầu bằng máy toàn đạc điện tử

KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ TÂM MỐ, TRỤ CẦU BẰNG MÁY TĐĐT ThS. NCS. HỒ THỊ LAN HƯƠNG Bộ môn Trắc địa Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bằng phương pháp ước tính độ chính xác chặt chẽ theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất, bài báo khảo sát và đánh giá độ chính xác của các phương pháp giao hội trong bố trí mố, trụ công trình cầu, từ đó đưa ra các kết luận về độ chính xác cũng như phạm vi áp dụng của từng phương pháp. Summary: By the method of fine estimated accuracy in accordance with the principles of least squares, the paper survey and evaluate the accuracy of method in synodic in setting out abutment, piers of bridges, from which make conclusions about the accuracy and the applicability of each method. I. ĐẶT VẤN ĐỀ CT 2 Bố trí tâm mố, trụ cầu là công việc rất quan trọng trong công tác xây dựng công trình cầu. Độ chính xác tâm mố trụ cầu liên quan đến độ chính xác và ổn định tổng thể của công trình cầu. Do vị trí đặc biệt của mố, trụ cầu mà khi sử dụng máy toàn đạc điện tử (TĐĐT) để bố trí, chỉ thực hiện được bằng các phương pháp giao hội. Trong phạm vi bài báo này sẽ khảo sát và đánh giá độ chính xác, nêu phạm vi ứng dụng của các phương pháp giao hội trong bố trí tâm mố trụ cầu. II. NỘI DUNG 1. Các phương pháp giao hội trong bố trí tâm mố tru cầu a. Phương pháp giao hội góc thuận Tâm mố trụ cầu P được xác định từ hai điểm 1, 2 của lưới khống chế bằng cách đặt 2 góc bằng β1; β2 (hình 1). Độ chính xác của phương pháp bố trí P phụ thuộc độ chính xác bố trí góc bằng β1 và góc bằng β2. 2 ⎛m ⎞ 1 ⎛ 2 2⎞ ⎜ β⎟ M = ⎜ S +S ⎟ ⎟ 2 ⎜ ght ⎜ p ⎟ sin γ ⎝ 1 2 ⎠ ⎝ ⎠ (1) Hình 1. Sơ đồ phương pháp giao hội góc thuận b. Phương pháp giao hội cạnh Từ hai điểm 1, 2 của lưới khống chế bố trí khoảng cách S1, S2 bằng máy TĐĐT, giao của 2 khoảng cách này chính là điểm P cần tìm (hình 1). Độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào độ chính xác bố trí khoảng cách ngang S1 và S2 và được tính theo các công thức: ⎛ 2 2 M 2 = ⎜ mS + mS ghc ⎝ 1 2 ⎞ 1 ⎟. 2 ⎠ sin γ (2) c. Phương pháp giao hội góc - cạnh Đây là phương pháp ngoài thực tế thường được áp dụng khi bố trí tâm mố trụ cầu bằng máy TĐĐT, 2 máy đặt đồng thời tại 2 điểm của lưới khống chế, bố trí đồng thời góc β1; β2 và cạnh S1; S2, giao của 2 hướng bố trí chính là điểm P cần tìm. Độ chính xác bố trí góc tính theo công thức (1), độ chính xác bố trí cạnh tính theo công thức (2), độ chính xác của phương pháp: (3) m xm ght ghc m = gc m 2 + m 2 ght ghc d. Phương pháp giao hội nghịch góc - cạnh Phương pháp giao hội nghịch là một trong những phương pháp xác định điểm giao hội cho độ chính xác tương đối cao. Tuy nhiên trước đây chỉ được sử dụng để tăng dầy lưới khống chế mặt bằng thoả mãn cho yêu cầu đo vẽ chi tiết bản đồ địa hình vì việc tính toán khá phức tạp. Nhưng hiện nay ứng dụng chương trình giao hội nghịch của máy toàn đạc điện tử đã cải tiến triệt để vấn đề tính toán của phương pháp này vì thế phạm vi ứng dụng của phương pháp được mở rộng. - Đặt máy TĐĐT tại điểm P (hình 2) ngắm đến điểm của lưới khống chế 1, 2 (tối thiểu 2 điểm, tối đa 5 điểm), đo góc β và cạnh S1, S2. Sau khi nhập vào đủ các dữ liệu yêu cầu (chiều cao máy, chiều cao gương, tọa độ 1, 2) máy sẽ tính ra tọa độ điểm P. Rx Ry Hình 2. Sơ đồ phương pháp giao hội nghịch góc - cạnh CT 2 - Các yếu tố cần tính là: + Độ chênh lệch giữa tọa độ thực tế và tọa độ thiết kế của điểm P. Rx = xP - xPtk Ry = yP - yPtk - Đặt đoạn RX, Ry theo hướng trục tọa độ sẽ xác định được điểm cần bố trí Po. - Độ chính xác của phương pháp: ( ) 1 M2 = m n2 + m n2 . ghngc 1 2 sin 2 γ (4) Trong đó: mn1 = ms; m S .S β 1 2 mn = . 2 ρ S1.2 Để có điều kiện kiểm tra và nâng cao độ chính xác của phương pháp, nên đo đến nhiều điểm. 2. Khảo sát độ chính xác các phương pháp giao hội trong bố trí và kiểm tra tâm mố trụ cầu CT 2 Ước tính độ chính xác bố trí các trụ P1, P2, P3 từ các điểm khống chế 1, 2, 3 ... trên bờ sông bằng máy TĐĐT độ chính xác đo góc 3’’; độ chính xác đo cạnh 2+2ppm; kết quả ghi ở bảng 2. Khảo sát độ chính xác của các phương pháp giao hội bằng cách từ 3 điểm của lưới khống chế thi công 1, 2, 3 bố trí các trụ P1, P2, P3 lần lượt theo các phương pháp trên với khoảng cách theo phương dọc cầu thay đổi (100m; 250m; 400m), tọa độ các điểm ghi trong bảng 1. 1 2 P1 P2 3 Hình 3. Sơ đồ bố trí tâm mố trụ cầu bằng các phương pháp giao P3 Bảng 1. Tọa độ điểm lưới và tọa tâm mố trụ cầu (điểm thiết kế) Tên điểm Tọa độ điểm khống chế X(m) Y(m) 495.9706 336.5750 300.6865 379.7504 100.9370 369.7421 1 2 3 Tên điểm P1 P2 P3 Tọa độ điểm thiết kế X(m) Y(m) 300.6865 479.7504 300.6865 629.7504 300.6865 779.7504 Bảng 2. Sai số vị trí điểm bố trí bằng các PP giao hội từ 2 và 3 điểm LKC Tên điểm P1 P2 P3 Giao hội từ 2 điểm của LKC GHG GHC GHG-C GHN 5.3 3.9 2.9 2.7 7.4 4.0 3.4 3.8 12.7 5.4 4.3 5.4 Giao hội từ 3 điểm của LKC GHG GHC GHG-C GHN 3.0 2.8 1.8 1.9 6.4 3.7 2.5 3.3 11.9 5.2 3.2 5.1 Ghi chú: GHG - Giao hội góc; GHC - Giao hội cạnh; GHG-C - Giao hội góc cạnh; GHN - Giao hội nghịch; LKC - Lưới khống chế Dự kiến bố trí bằng máy TĐĐT có độ chính xác đo góc bằng 3’’; độ chính xác đo cạnh 2+2ppmD. Sai số vị trí điểm được thống kê ở bảng 2. 14 12 10 P1 8 P2 6 P3 4 2 0 GHG GHC GHG-C GHN GIAO HỘI TỪ 2 ĐIỂM CỦA LƯỚI KHỐNG CHẾ GHG GHC GHG-C GHN GIAO HỘI TỪ 2 ĐIỂM CỦA LƯỚI KHỐNG CHẾ Hình 4. Đồ thị sai số vị trí điểm bố trí bằng phương pháp giao hội từ 2 và 3 điểm Từ kết quả khảo sát trên có thể rút ra những nhận xét sau: - Với khoảng cách lớn, khi bố trí bằng 3 điểm độ chính xác không tăng lên nhiều so với bố trí từ 2 điểm (tăng khoảng 30% ÷ 40% với khoảng cánh 100m; đến 400m chỉ tăng nhỏ hơn 10% trừ bố trí bằng phương pháp góc cạnh). - Phương pháp giao hội góc cho độ chính xác kém nhất, khoảng các càng xa độ chính xác càng kém và độ biến động lớn. - Phương pháp giao hội góc - cạnh cho độ chính xác cao nhất; CT 2 - Phương pháp giao hội nghịch thích hợp khi các điểm trên mố trụ đặt được máy hoặc điểm bố trí đã được xác định sơ bộ bằng các phương pháp khác, hoặc dùng để kiểm tra, nghiệm thu từng phần toạ độ tim mố trụ cầu. III. KẾT LUẬN Khi bố trí tâm mố, trụ cầu bằng máy TĐĐT nên bố trí sơ bộ bằng máy có độ chính xác từ đo góc từ 3’’ trở lên. Nếu có 2 máy thì bố trí bằng phương pháp giao hội góc - cạnh. Trong trường hợp chỉ có 1 máy thì bố trí sơ bộ bằng phương pháp tọa độ cực và bố trí chính xác bằng phương pháp giao hội nghịch có tính các yếu tố hoàn nguyên. Tài liệu tham khảo [1]. Cầu và cống (2000), tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu, 22TCN266. [2]. Trần Đắc Sử và nnk (2004), Nghiên cứu khai thác Toàn đạc Điện tử phục vụ khảo sát thiết kế và xây dựng công trình giao thông. Đề tài cấp bộ mã số B2002-35-30♦ CT 2