quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu bằng phơng pháp hớng chuẩn TS. Trần đắc sử KS. TRần quang học Bộ môn Trắc địa Khoa Công trình Trờng Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bi báo có nội dung nghiên cứu phơng pháp quan trắc chuyển dịch ngang mố, trụ cầu bằng phơng pháp hớng chuẩn. Kết quả nghiên cứu cho phép 4lựa chọn đợc phơng án đo phù hợp với điều kiện đo v 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 thờng xuyên theo dõi sự ổn định của chúng. Kết quả đo đợc giúp cho các nhà quản lý biết đợc tình trạng của cầu và dự báo trong tơng 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 phơng tiện tham gia giao thông trên cầu. Đối với các nớc phát triển trên thế giới thì đây là công tác bắt buộc, còn đối với nớc ta công tác này lâu nay ít đợc chú trọng. Vì vậy bài báo này tác giả phân tích và áp dụng phơng pháp hớng chuẩn để quan trắc chuyển dịch ngang mố và trụ cầu. CT 2 II. Nội dung 1. Hớng chuẩn v phơng pháp đo độ lệch hớng chuẩn + Hớng chuẩn qua 2 điểm là mặt phẳng thẳng đứng đi qua 2 điểm đó. Độ lệch hớng của điểm (i) so với hớng chuẩn là khoảng cách từ điểm (i) đến hớng chuẩn (mặt phẳng thẳng đứng). Do vậy thực chất của đo hớng chuẩn chính là đi xác định độ lệch hớng của các điểm quan trắc so với mặt phẳng thẳng đứng đi qua 2 điểm cơ sở. + - P 1 2 1 2 B A Hình 1. Khái niệm về hớng chuẩn Trong trắc địa hớng chuẩn thờng đợc dùng đó là hớng chuẩn quang học, hớng chuẩn tạo bởi tia ngắm từ điểm đặt máy đến điểm đặt tiêu (bẳng ngắm). Trong các phơng pháp đo độ lệch hớng có: Phơng pháp dùng bẳng ngắm di động và phơng pháp đo góc nhỏ, nhng phơng pháp đo góc nhỏ hiện nay là đợc sử dụng nhiều hơn cả vì nó dễ dàng thành lập, và nó cũng phù hợp với điều kiện quan trắc công trình cầu. A B S i Hình 2. Phớng pháp đo độ lệch hớng Để đo độ lệch hớng của điểm i so với hớng chuẩn AB, đặt máy kinh vĩ tại A, đặt bảng ngắm tại B và điểm quan trắc i. Tiến hành đo góc và khoảng cách ngang S. Độ lệch hớng của điểm i đợc tính theo công thức: = Sin.S (1) Sai số trung phơng của độ lệch hớng: = m .Sm (2) 2. Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phơng pháp hớng chuẩn Phơng pháp hớng chuẩn thờng lấy trục hoành trùng với hớng 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 2 o X Y Hình 3. Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phơng pháp hớng chuẩn Trên hình vẽ: i là điểm quan trắc ở chu kỳ 1 có vị trí i 1 với độ lệch hớng 1 và ở chu kỳ 2 có vị trí i 2 với độ lệch hớng 2 . Chuyển dịch của điểm i theo hớng vuông góc với hớng chuẩn gốc AB đợc tính theo công thức: 12X Q = (3) Phơng pháp hớng chuẩn có u điểm là đơn giản, dễ thực hiện và cho phép xác định độ chuyển dịch với độ chính xác cao. Tuy nhiên nhợc điểm của phơng pháp này là chỉ xác định đợc chuyển dịch theo một hớng (hớng vuông góc với hớng chuẩn), không xác định đợc chuyển dịch theo hớng song song với trục X. Để khắc phục nhợc 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 2 1 1 S 2 S y Hình 4. Đo cạnh trong hớng chuẩn Từ hai điểm khống chế A, B đo cạnh AP = S 1 và BP = S 2 tới điểm quan trắc P. Khi đó hoành độ của điểm P đợc xác định theo công thức: 11AP cosSXX += hoặc 22BP cosSXX = (4) Chuyển dịch của điểm P theo hớng song song với trục X: (5) 1 P 2 P Y XXQ = trong đó X 1 P , X 2 P là hoành độ của điểm P đợc xác định ở chu kỳ 1 và 2. Độ chính xác vị trí điểm P theo hớng trục hoành (X P ) đợc xác định theo nguyên tắc trung bình cộng và tính theo công thức: 2 2 S 2 1 S 2 S 1 S P X mm m.m m + = (6) CT 2 trong đó m S1 và m S2 là độ chính xác đo 2 cạnh S 1 và S 2 . Ví dụ: Để ớc tính độ chính xác vị trí các điểm theo hớng trục hoành với đồ hình 5 mốc quan trắc nằm trên một hớng chuẩn, khoảng cách giữa các mốc là 100m, dùng máy toàn đạc điện tử TC-1700 có độ chính xác ppm12m S + = đặt tại 2 mốc khống chế cơ sở A, B thực hiện đo cạnh tới mốc quan trắc. Kết quả ớc tính đợc nh sau: 3A2 1 54 B T.Điểm Chiều dài cặp cạnh (m) Sai số (mm) Ghi chú A1 = 200 1 B1 = 1000 1.77 A2 = 400 2 B2 = 800 1.82 A3 = 600 3 B3 = 600 1.84 A4 = 800 4 B4 = 400 1.82 A5 = 1000 5 B5 = 200 1.77 Để đạt đợc 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 vợt qua sông thì trong các sơ đồ đo hớng chuẩn có sơ đồ đo toàn hớng là phù hợp hơn cả. B A 1 2 n 1 2 n S 1 S 2 S n Hình 5. Sơ đồ đo ton hớng * Phơng pháp đo của sơ đồ đo toàn hớng: Hai điểm A, B là 2 điểm khống chế cơ sở tạo thành hớng chuẩn AB. Các điểm cần đo độ lệch hớng là 1, 2, n. Đặt máy tại A ngắm B lần lợt đo các điểm (1, 2, n) đợc độ lệch hớng của các điểm là 1 , 2 , n . Để kiểm tra và nâng cao độ chính xác chuyển máy về B ngắm lại A đo các điểm (n, n-1, 1) đợc độ lệch hớng là: n , n-1 , 1 . * Độ lệch hớng trung bình và sai số của nó đợc xác định nh sau: Gọi là sai số trung phơng của độ lệch hớng ' i m i . Gọi là sai số trung phơng của độ lệch hớng '' i m i . CT 2 Trọng số độ lệch hớng của i và i là: 2 ' i ' i m c P = ; 2 '' i '' i m c P = (7) Độ lệch hớng trung bình: " i ' i " i " i ' i ' i i PP PP + + = (8) Sai số trung phơng của độ lệch hớng trung bình: i i P c m = (9) trong đó: " i ' ii PPP += Nếu độ lệch hớng đợc đo bằng phơng pháp đo góc nhỏ, sai số trung phơng độ lệch hớng theo mỗi chiều đợc tính theo công thức: = i ' i ' i m Sm và = i '' i '' i m Sm (10) Khi đó sai số trung phơng độ lệch hớng trung bình: 2 " i 2 ' i " i ' i i SS S.S . m m + = (11) Ví dụ: Ước tính độ chính xác sai số trung phơng xác định độ lệch hớng của các điểm theo sơ đồ đo sau, độ lệch hớng đợc đo theo phơng pháp góc nhỏ bằng máy TC2003 có độ chính xác đo góc "1m = . 3 2 4 5 6 A 1 B 7 T.Điểm Chiều dài cặp cạnh (m) Sai số (mm) Ghi chú 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 đa ra đợc phơng pháp quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu bằng phơng pháp hớng chuẩn phù hợp với điều kiện quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu qua sông. - Bằng các kết quả ớc tính chặt chẽ chứng tỏ độ chính xác xác định chuyển dịch ngang theo hớng vuông góc với hớng chuẩn và theo hớng song song với hớng 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, Trờng ĐH Mỏ Địa Chất. [2]. TS. Trần khánh. Quan trắc và Phân tích chuyển dịch biến dạng công trình, Trờng ĐH Mỏ Địa Chất Ă . luận - Bài báo đã đa ra đợc phơng pháp quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu bằng phơng pháp hớng chuẩn phù hợp với điều kiện quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu qua sông. - Bằng các kết. quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu bằng phơng pháp hớng chuẩn TS. Trần đắc sử KS. TRần quang học Bộ môn Trắc địa Khoa Công trình Trờng Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bi báo. phơng pháp quan trắc chuyển dịch ngang mố, trụ cầu bằng phơng pháp hớng chuẩn. Kết quả nghiên cứu cho phép 4lựa chọn đợc phơng án đo phù hợp với điều kiện đo v đảm bảo độ chính xác yêu cầu.