Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS trong xây dựng và khai thác công trình cầu ở Việt Nam

26 115 0
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS trong xây dựng và khai thác công trình cầu ở Việt Nam

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Luận án mới mục tiêu đề xuất, lựa chọn các phương pháp trắc địa được thực hiện bằng máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS phù hợp trong xây dựng và khai thác công trình cầu. Để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu mời các bạn cùng tham khảo luận án.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Hồ Thị Lan Hương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY TỒN ðẠC ðIỆN TỬ VÀ CƠNG NGHỆ GPS TRONG XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC CƠNG TRÌNH CẦU Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Xây dựng cầu hầm Mã số: 62.58.25.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010 CƠNG TRÌNH ðƯỢC HỒN THÀNH TẠI DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ TRƯỜNG ðẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Trần ðắc Sử, Hồ Thị Lan Hương, ðánh giá độ xác lưới mặt thi cơng cầu, tạp chí Giao thơng Vận tải số 10, tháng năm 2005 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS.TS Trần ðắc Sử 2: PGS.TS Trần Khánh Hồ Thị Lan Hương, Bố trí kiểm tra tháp cầu dây văng, tạp chí giao thơng vận tải số 18, tháng năm 2007 3.Trần Khánh, Hồ Thị Lan Hương, Nghiên cứu thuật tốn xử lý số liệu đo hướng chuẩn, tạp chí khoa học kỹ thuật Mỏ - ðịa chất, số 20, Phản biện 1: GS.TS Lê Văn Thưởng tháng 10 năm 2007 Phản biện 2: GS.TS Võ Chí Mỹ Hồ Thị Lan Hương, Khảo sát đánh giá số phương pháp bố trí Phản biện 3: PGS.TS Phạm Duy Hòa tâm mố, trụ cầu máy tồn đạc điện tử, tạp chí GTVT số 29, tháng năm 2010 Luận án ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm luận án cấp nhà nước họp tại: Trường ðại học Giao thông Vận tải vào hồi 30 ngày 28 tháng năm 2010 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc gia Thư viện Trường ðại học Giao thông Vận tải GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Mục đích nghiên cứu luận án: ðề xuất, lựa chọn phương pháp trắc địa thực máy tồn đạc điện tử công nghệ GPS phù hợp xây dựng khai thác cơng trình cầu Phạm vi nghiên cứu luận án: Các phương pháp trắc ñịa với ứng dụng máy TððT cơng nghệ GPS giai đoạn xây dựng khai thác cơng trình cầu Việt Nam Luận ñiểm bảo vệ: Lưới khống chế mặt thi cơng cầu có đặc điểm khác với lưới khống chế mặt thi cơng cơng trình khác (khác độ xác; khác điều kiện xây dựng; khác cách chọn mặt chiếu hệ tọa ñộ ), việc nghiên cứu phương pháp thành lập lưới phù hợp cần thiết ðề xuất phương pháp bố trí, kiểm tra cơng trình cầu đảm bảo độ xác, phù hợp với cơng nghệ thi cơng điều kiện địa hình cơng tác xây dựng cầu Phương pháp xác ñịnh trạng thái trị ño RTK – GPS có ñộ tin cậy ñộ xác cao góp phần xác định xác chuyển vị ñiểm GPS hệ thống quan trắc trực quan ðiểm luận án: ðối với phương pháp thành lập lưới mặt thi công cầu: - Xác định đồ hình hợp lý lưới mặt đất - Xây dựng quy trình phương pháp xử lý số liệu lưới thi công cầu phương pháp kết hợp GPS – TððT ðánh giá ñộ xác phương pháp bố trí, kiểm tra cơng trình từ đề xuất ứng dụng phương pháp phù hợp cơng tác bố trí, kiểm tra cơng trình cầu q trình thi cơng ðề xuất thuật toán xử lý số liệu phương pháp hướng chuẩn kiểm tra trục tim cầu ðề xuất phương pháp xác ñịnh trạng thái ″0″của ñiểm quan trắc GPS hệ SHM NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN Nội dung luận án gồm chương phần mở ñầu, kết luận – kiến nghị Chương TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÁY TỒN ðẠC ðIỆN TỬ VÀ CƠNG NGHỆ GPS TRONG XÂY DỰNG, KHAI THÁC CƠNG TRÌNH CẦU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÁY TỒN ðẠC ðIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ GPS TRONG XÂY DỰNG, KHAI THÁC CÔNG TRÌNH CẦU Trên Thế giới, năm gần đây, thiết bị tồn đạc điện tử cơng nghệ GPS ứng dụng rộng rãi thi cơng giám sát độ ổn định cơng trình Ở Việt Nam từ năm 2000, máy TððT ñã ứng dụng xây dựng cơng trình cầu cầu Cam Tuyền, cầu Long ðại, cầu Quý ðức Gia Lai.v v Các cầu lớn cầu Bính, Cầu Kiền, cầu Bãi Cháy, cầu Cần Thơ sử dụng máy TððT công nghệ GPS giai ñoạn khảo sát giai ñoạn thi cơng cầu Ngồi tình hình ứng dụng thực tế tổng qt trên, cơng trình nghiên cứu nhà khoa học nước như: - Các cơng trình khoa học đăng tạp chí quốc tế có nội dung: Phân tích đặc ñiểm cầu dây số vấn ñề quan trắc cầu dây nhịp lớn Nhật Châu Âu [45], [47] Bình luận số vấn đề xử lý số liệu kết hợp GPS trị ño mặt ñất lưới quan trắc [54];[55] Anna Nictitopoulou nnk (Hy lạp) công bố kết thử nghiệm đánh giá độ xác phương pháp RTK – GPS quan trắc biến dạng nhà cao tầng cầu dây văng [68] Hyzak M nhiều nghiên cứu tác giả khác như: Robert G (Anh) [66], [67]; WANG Yong-quan (Trung quốc) [57]; Yozo Fujino (ñại học Tokyo - Nhật) [53]; WAN AZIZ W.A, ZULKARNAINI M.A (Malaysia)[56] … có nội dung nghiên cứu ứng dụng GPS quan trắc cầu dây nước giới - Các cơng trình nghiên cứu tác giả nước: Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ GPS trắc địa cơng [24] [39] Nghiên cứu ứng dụng máy tồn đạc điện tử cơng nghệ GPS xây dựng cơng trình cơng nghiệp cơng trình xây dựng có chiều cao lớn có cơng trình khoa học [19]; [38]; [17] ðối với cơng trình Thủy lợi – Thủy điện có nghiên cứu vấn đề ứng dụng cơng nghệ đo ñạc công tác quan trắc[13] Và ñề tài nghiên cứu hoàn thiện phương pháp thành lập xử lý số liệu lưới khống chế thi công công trình xây dựng điều kiện Việt nam [18] Các cơng trình khoa học nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS máy TððT thành lập lưới cơng trình nói chung, xây dựng nhà cao tầng, thủy lợi, thủy điện nói riêng chưa có nghiên cứu ứng dụng thiết bị xây dựng cơng trình cầu Từ tình hình nghiên cứu ứng dụng Thế giới Việt nam cho thấy: Trên Thế giới: Trong năm gần đây, máy tồn đạc điện tử cơng nghệ GPS ñã ñược sử dụng rộng rãi nội dung thi cơng khai thác cơng trình cầu Tuy vậy, tính chất đa dạng loại hình cầu, ñiều kiện ñịa hình khác nhau, phương pháp tác giả có ưu nhược điểm ñiều kiện ứng dụng riêng, phạm vi nghiên cứu cịn để mở Ở Việt nam: Mặc dù cơng nghệ GPS máy TððT ứng dụng thi cơng khai thác cơng trình cầu, chưa có nghiên cứu đầy ñủ, tổng hợp với phương pháp luận logic phương pháp trắc địa ứng dụng cơng nghệ GPS máy TððT ñiều kiện cụ thể Việt Nam ðối với lưới mặt thi cơng cầu, độ xác u cầu cao lưới thi cơng đường lưới thi cơng thủy lợi Do đặc điểm cơng trình cầu xây dựng nơi địa hình phức tạp vượt sông, eo biển, thung lũng, khe núi … nên đồ hình lưới khác biệt so với lưới thi cơng cơng trình khác Trong qúa trình thi cơng cơng trình cầu, sử dụng máy TððT để bố trí kiểm tra tâm mố trụ kết cấu phần cầu, mặt lý thuyết chưa có khảo sát đánh giá phương pháp Chưa khai thác phương pháp RTK – GPS bố trí tâm mố trụ cầu (đặc biệt bố trí cầu nhiều trụ cầu ñường sắt cao hay cầu cạn) Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng GPS quan trắc cầu hệ dây hồn tồn cịn mẻ ðối với quy trình xây dựng có liên quan ñến công tác trắc ñịa xây dựng cầu: "Tiêu chuẩn kỹ thuật ño xử lý số liệu GPS trắc địa cơng trình" 364 – 2006, hồn tồn ñáp ứng ñược công tác thành lập lưới thi công cầu cơng nghệ GPS Cịn với 266 – 2000 "tiêu chuẩn nghiệm thu cầu cống" tiêu chuẩn có quy định "đo đạc định vị" thi cơng cầu, có nhiều điểm khơng phù hợp với cơng nghệ đo đạc đại ñiều (2-9) (2-11)…Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 309 – 2004 "Cơng tác trắc địa xây dựng cơng trình – u cầu chung": điều (6.9) quy định độ xác lưới mặt thi cơng xây dựng cơng trình, độ xác đo góc từ (3" ÷30"); độ xác đo cạnh từ (1/25.00 ÷1/2000) khơng đạt u cầu độ xác lưới thi cơng cầu (mp ≤ 1cm) ðiều yêu cầu cơng tác trắc địa thi cơng cơng trình nói đến nhà cao tầng, khơng đề cập đến cơng tác trắc địa xây dựng cầu độ xác bảng khơng đáp ứng u cầu độ xác bố trí cơng trình cầu (chỉ đáp ứng độ xác nhà cao tầng) Vì cần có sở khoa học để thành lập tiêu chuẩn cơng tác trắc ñịa xây dựng cầu Kết luận Từ phân tích tình hình nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ GPS TððT, luận án nghiên cứu nội dung sau: - Nghiên cứu thành lập lưới mặt thi cơng cầu máy tồn đạc điện tử cơng nghệ GPS - Nghiên cứu phương pháp bố trí kiểm tra tâm mố trụ cầu máy tồn đạc ñiện tử công nghệ GPS - Nghiên cứu ứng dụng máy tồn đạc điện tử phương pháp RTK – GPS quan trắc chuyển vị cầu dây văng Chương NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI MẶT BẰNG THI CƠNG CƠNG TRÌNH CẦU BẰNG MÁY TỒN ðẠC ðIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ GPS 2.3 THÀNH LẬP LƯỚI BẰNG MÁY TỒN ðẠC ðIỆN TỬ Cơng nghệ đo chiều dài độ xác cao máy TððT ứng dụng việc thành lập lưới nói chung lưới thi cơng cầu nói riêng phương pháp đo cạnh phương pháp đo góc - cạnh kết hợp ñược sử dụng rộng rãi phương pháp ño góc truyền thống 2.3.1 Phương pháp ño cạnh Lưới tam giác ño cạnh trước ñây phát triển mặt lý thuyết, từ có máy tồn đạc điện tử, lưới tam giác đo cạnh có điều kiện ứng dụng thực tế, nhiên với lưới thi công cầu phương pháp khơng áp dụng 2.3.2 Phương pháp đo góc - cạnh Trong lưới đo tất góc tất cạnh máy TððT, số ñại lượng ño thừa nhiều so với lưới tam giác đo góc lưới tam giác đo cạnh lưới có độ xác cao 2.3.3 Lựa chọn phương pháp bình sai lưới mặt thi cơng Lưới thi cơng cầu xây dựng theo nguyên tắc sau: Lưới thi công mạng lưới ñộc lập cục (ñể tránh ảnh hưởng sai số số liệu gốc) Tất bậc lưới thi cơng cần phải tính tọa độ (độ cao) hệ thống thống nhất, ñã ñược lựa chọn giai đoạn khảo sát cơng trình Trước ñây thành lập lưới dạng ñộc lập lưới thi cơng cầu hồn tồn thỏa mãn u cầu dù bình sai theo phương pháp Trong điều kiện ñối với lưới mặt thi cơng cầu đo cơng nghệ GPS ño nối với hệ tọa ñộ quốc gia phải lựa chọn phương pháp bình sai phù hợp để tránh sai số số liệu gốc Phân tích khả ứng dụng phương án bình sai lưới thi cơng cơng trình cầu nhận thấy: - Phương án bình sai lưới phụ thuộc bị ảnh hưởng sai số số liệu gốc kết xử lý gây biến dạng bậc lưới - Phương án bình sai với số liệu gốc tối thiểu (lưới tự bậc 0) bảo toàn ñược cấu trúc nội lưới thiếu chặt chẽ mặt ñịnh vị, quy luật lan truyền sai số dẫn đến tình trạng điểm xa điểm gốc có sai số tích luỹ lớn - Phương án bình sai lưới tự đáp ứng u cầu lưới thi cơng cầu: tránh ảnh hưởng sai số số liệu gốc, trình ñịnh vị lưới ñược thực linh hoạt, phù hợp với điều kiện thực tế.Vì nên chọn phương pháp bình sai lưới thi cơng cầu 2.3.4 Khảo sát dạng đồ hình phù hợp thành lập lưới mặt thi cơng cầu máy tồn đạc điện tử Các dạng đồ hình chọn khảo sát lưới tam giác đo góc truyền thống, lưới đo góc - cạnh sử dụng phổ biến ngồi thực tế, lưới khơng đo cạnh biên đồ hình phù hợp bờ sông không thông hướng, dạng lưới tam giác đo cạnh lưới đo với thời gian nhanh Số lượng trị ño ñược ghi bảng (2.3) Kết ước tính ghi bảng (2.4), Lưới ước tính với máy TððT có độ xác đo góc 3’’ đo cạnh (2mm+2ppm) số liệu tính tốn in phần phụ lục Bảng 2.3 So sánh số lượng trị ño phương pháp ño khối lượng cơng việc số góc đo Số cạnh đo ðo góc 16 ðo cạnh 11 ðo góc canh 16 11 Khơng đo cạnh biên Bảng 2.4 So sánh độ xác phương pháp đo Chỉ tiêu đánh giá ðo góc ðo cạnh ðo góc - canh Khơng đo cạnh biên SSTP vị trí điểm yếu (mm) 8,2 6,3 8,2 SSTP tương ñối cạnh yếu 1/132100 1/231500 1/268300 1/294800 SSTP phương vị cạnh yếu 1,46’’ 1.2’’ 0,9’’ 1,5’’ Qua kết khảo sát phân tích độ xác có nhận xét sau: - Cùng đồ hình lưới, phương pháp đo cạnh có độ xác phương pháp đo góc - cạnh 30% thời gian đo tiết kiệm khoảng 80% - Trong trường hợp bên bờ sơng khơng thơng hướng nên sử dụng đồ hình khơng ño cạnh biên ñảm bảo ñộ xác yêu cầu - Khi thành lập lưới mặt thi công cầu máy TððT phải chọn máy có độ xác tối thiểu: đo góc 3’’ đo cạnh (2mm + 2ppm) 2.5 THÀNH LẬP LƯỚI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP TððT – GPS Trong nhiều trường hợp thành lập lưới khống chế mặt thi công cầu không ño ñược phương pháp (toàn ñạc ñiện tử GPS) ño ñược nhiều thời gian áp dụng phương pháp đo kết hợp để thành lập lưới Ví dụ đồ hình lưới hình (2.13), lưới cầu Mỹ Thuận, tất ñiểm lưới ñã ñược ño công nghệ GPS, lưới ñược ño lại với mục ñích kiểm tra ñộ xác, tất điểm lưới đo ñược GPS ngoại trừ ñiểm PS04 Vì ñã lập lưới đo góc cạnh riêng biệt máy TððT CP1; PN06; PS02;PS05; PS04; CP04 Hình 2.13 Lưới kết hợp GPS – TððT Trong trường hợp vậy, ño lưới phương pháp kết hợp GPS TððT đơn giản nhanh nhiều Việc tổ chức ño thiết kế lưới kết hợp GPS – TððT giống lưới thành lập phương pháp, vấn ñề ñặt xử lý số liệu kết hợp Việt Nam chưa thành lập ñược phần mềm xử lý số liệu GPS, nên khơng sử dụng trị đo GPS để tính tốn kết nối với trị ño TððT mà phải sử dụng giá trị dẫn xuất từ phần mềm xử lý số liệu GPS có Trong phần nghiên cứu áp dụng phương pháp bình sai truy hồi để xử lý số liệu lưới kết hợp 2.5.1 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp bình sai truy hồi xử lý số liệu lưới kết hợp GPS – TððT ðối với mạng lưới kết hợp, coi vector tọa độ bình sai riêng lưới GPS (X1) trị ño phụ thuộc (với ma trận tương quan KG) lấy giá trị làm tọa ñộ gần ñúng cho tính tốn tiếp theo, viết hệ phương trình số hiệu chỉnh lưới kết hợp GPS - mặt ñất sau: δx1 = V1 với ma trận trọng số P1 (2.33) A1.δx1 + A2 δx2 + L = V2 với ma trận trọng số P2 Mặc dù phần mềm xử lý số liệu GPS ñang ñược sử dụng nước ta khơng đưa ma trận trọng số P1, lưới khống chế trắc địa cơng trình thường có kích thước nhỏ nên coi vec tơ X, Y lưới GPS hệ tọa ñộ ñịa tâm hệ tọa ñộ ñịa diện đồng dạng Kí hiệu KG ma trận tương quan vector tọa ñộ lưới GPS, xác ñịnh ñược ma trận trọng số P1: P1 = m0.KG-1 (2.34) Vì vector tọa độ GPS vector trị đo mặt ñất ñộc lập nên bình sai ñược thực ñiều kiện : V1TP1V1 + V2TP2V2 → Min (2.35) Hệ phương trình số hiệu chỉnh (2.33) dạng ma trận khối: E A    δX  V1  × = A2  δX  V2  (2.36) Từ xác định hệ phương trình chuẩn:  P1 + A1T P2 A1  T  A2 P2 A1 A1T P2 A2   δX   A1T P2 L  × =0 + A2T P2 A2  δX   A2T P2 L  (2.37) Theo cách thông thường, hệ phương trình chuẩn (2.37) sở để triển khai q trình tính tốn xử lý số liệu lưới kết hợp GPS - mặt đất Phương pháp bình sai truy hồi thích hợp trường hợp này, với bình sai truy hồi ta bắt đầu q trình tính tốn từ ma trận QG lưới GPS mà khơng cần để ý đến vector trị đo GPS, ngồi thuật tốn quy trình tính phương pháp bình sai truy hồi tương ñối ñơn giản ñảm bảo ñộ tin cậy Khác với trường hợp bình sai lưới thơng thường, ma trận Q0 chọn theo cơng thức: Q0 = 10m.E, cịn lưới kết hợp GPS - mặt ñất, ma trận Q0 có hạt nhân QG ma trận trọng số ñảo vector tọa ñộ lưới GPS, viết ma trận Q0 dạng khối sau: Q Q0 =  G  0 Q2  (2.38) Trong : Q2 = 10m.E 2.5.2 Quy trình xử lý số liệu lưới kết hợp GPS - TððT Quy trình tính thực cụ thể qua sơ đồ đưa hình (2.14) Lưới khống chế Số liệu lưới TððT (S,β) Số liệu lưới GPS Bình sai lưới GPS Kiểm tra tính khái lược Xác định tham số tính chuyển ma trận trọng số ñảo Phương pháp truy hồi Ma trận trọng số đảo GPS-TððT Bình sai lưới hỗn hợp, ñánh giá ñộ xác Tính chuyển tọa ñộ cơng trình Kết HÌnh 2.14 Sơ đồ quy trình xử lý số liệu lưới kết hợpGPS – TððT Kết luận - Thành lập lưới mặt thi công cầu phương pháp đo cạnh đảm bảo độ xác yêu cầu tiết kiệm thời gian - Áp dụng phương pháp lưới kết hợp TððT – GPS thành lập lưới mặt thi cơng cầu điều kiện ño thiết bị gặp khó khăn Ứng dụng phương pháp bình sai truy hồi xử lý số liệu kết hợp ñảm bảo ñộ tin cậy quy trình xử lý số liệu đơn giản - Khi thành lập mạng lưới thi công cầu lớn phải sử dụng máy TððT có độ xác đo góc tối thiểu 3’’ độ xác đo dài (2mm+2ppm) 10 tốn phương pháp đơn giản nhiều, nên phạm vi ứng dụng phương pháp ñược mở rộng + ðộ chênh lệch tọa ñộ thực tế tọa ñộ thiết kế ñiểm P Rx = xP - xPtk Ry = yP - yPtk (3.15) - Bố trí yếu tố hồn ngun RX, Ry theo hướng trục tọa ñộ xác ñịnh ñược ñiểm cần bố trí Po - ðộ xác phương pháp: M ngc = sin γ (m n1 + mn22 ) (3.16) Phương pháp giao hội nghịch góc – cạnh thích hợp điểm bố trí ñặt ñược máy ñã ñược xác ñịnh sơ phương pháp khác Phương pháp thuận tiện ñể nghiệm thu phần tâm mố, trụ cầu q trình thi cơng 3.2.2 Kiểm tra cơng tác bố trí phương pháp giao hội nghịch góc - cạnh kết hợp phương pháp tọa độ Kiểm tra vị trí trụ, tháp q trình thi cơng cơng tác quan trọng, yếu tố ñộ lệch ño tính tốn điều chỉnh q trình xây dựng ðối với trụ tháp cầu sai số chấp nhận với khoảng 10mm 5m chiều cao [65] 2 M i = M ngc + M tdc ðộ xác phương pháp: Từ bảng (3.1) cho thấy, ñối với khoảng cách từ ñiểm ñặt máy ñến ñiểm kiểm tra nhỏ 100m, lựa chọn máy tồn đạc điện tử có độ xác đo góc tối thiểu 3’’; cạnh (2 + 2ppm) Trường hợp khoảng cách lớn 100m phải chọn máy có độ xác cao đảm bảo độ xác u cầu i A Hình 3.5 Sơ đồ kiểm tra vị trí trụ, tháp cầu phương pháp giao hội nghịch góc – cạnh kết hợp phương pháp tọa ñộ Phương pháp kết hợp giao hội nghịch - tọa ñộ với ứng dụng máy tồn đạc điện tử cho độ xác cao cho phép kiểm tra ñược vị trí mố, trụ 11 ðiểm đặt máy ñiểm ñược chọn cho thuận tiện cơng tác bố trí khoảng cách hợp lý để đạt độ xác cao 3.2.3 Thuật tốn xử lý số liệu ño hướng chuẩn kiểm tra trục tim cầu Trong xây dựng cầu, phương pháp hướng chuẩn ñược áp dụng ñể ñiều chỉnh ñộ thẳng hàng tim mố trụ q trình thi cơng, để quan trắc chuyển dịch ngang mố, trụ cầu theo hướng dòng chảy ðể mở khả áp dụng thực tế sản xuất nhiều dạng đồ hình hướng chuẩn phức tạp tùy theo điều kiện địa hình cách tổ hợp số sơ ñồ ðể thực điều cần phải nghiên cứu xây dựng thuật tốn tổng qt đề quy trình xử lý số liệu chung cho phương pháp Cơ sở lý thuyết việc xử lý số liệu ño hướng chuẩn Trong sơ ñồ hướng chuẩn, phép ño ñộ lệch hướng liên quan ñến ñiểm: ñiểm ñặt máy k, điểm định hướng j, điểm đo i (hình 3.6)[36] i Y O k X A(0) + yk Ο Ski yi Ο j ∆i Ο Sij yj B (n+1) + Hình 3.6 Sơ đồ chung đo hướng chuẩn Có sơ ñồ hướng chuẩn ñã ñược ñề xuất, nghiên cứu kỹ ñược ứng dụng thực tế sản xuất sơ đồ tồn hướng, sơ đồ phân đoạn, sơ đồ nhích dần sơ đồ giao chéo Trong sơ ñồ ño nào, bước đo mơ tả thơng qua số {k, j , i} Có thể mơ tả nội dung đo sơ đồ nêu thơng qua bước đo sau: 1-Sơ đồ tồn hướng: ño theo chiều thuận (từ A ñến B) có bước ño {0, n+1, i}với (i=1÷n), ño theo chiều ngược lại (từ B đến A) bước đo {n+1, , i}với (i=1÷n) 2-Sơ đồ phân đoạn với t điểm trung gian có hướng chuẩn phụ At Bt: hướng At có bước ño {0, t, i} với (i=1÷t-1), hướng Bt bước ño {n+1, t , i} với (i=t+1÷n), ngồi cịn cần bước ño {0, n , t} ñể xác ñịnh ñộ lêch hướng ñiểm t 3-Sơ ñồ nhích dần: ño theo chiều thuận (từ A ñến B) buớc đo {i-1, n+1,i} với (i=1÷n), đo theo chiều ngược lại (từ B đến A) bước đo 12 {i+1, 0, i} với (i=n÷1) 4-Sơ đồ giao chéo: ño theo chiều thuận (từ A ñến B) buớc đo {i-1, i+1,i} với (i=1÷n), đo theo chiều ngược lại (từ B đến A) bước ño {i+1, i-1, i} với (i=n÷1) Xử lý số liệu ño hướng chuẩn Trong tất sơ đồ đo hướng chuẩn, mối quan hệ hình học trị ño ∆ ñộ lệch hướng y (so với hướng chuẩn gốc) biểu diễn phương trình tuyến tính [36]: yi + a k y k + a j y j − ∆ i = (3.18) ðể xác ñịnh ñộ lệch hướng n ñiểm cần ño tối thiểu n trị ño, ñược tập hợp thành hệ phương trình tuyến tính: y1 + a k1 y k1 + a j1 y j1 − ∆1 = y + ak y k + a j y j − ∆ = (3.20) y n + a kn y kn + a jn y jn − ∆ n = Khi số trị ño ñộ lệch hướng với số ẩn số cần giải hệ phương trình tuyến tính (3.20) xác ñịnh ñược vector ñộ lệch hướng y Trong trường hợp số lượng trị đo nhiều số ẩn số cần phải áp dụng phương pháp số bình phương nhỏ để giải tốn 3.2.4 Lựa chọn phương pháp, thiết bị cho bố trí hạng mục cơng trình cầu Khảo sát, đánh giá độ xác phương pháp Khảo sát độ xác phương pháp giao hội cách từ ñiểm lưới khống chế thi cơng, bố trí tâm trụ P1, P2, P3 theo phương pháp ñã ñược trình bày với khoảng cách theo phương dọc trục tim cầu thay đổi, máy TððT độ xác đo góc 3’’, độ xác đo cạnh (2+2ppm) Kết tính tốn ghi bảng (3.3) Bảng 3.3 Sai số vị trí điểm bố trí(mm) K/C (m) 100 250 Phương pháp Tọa độ cực (chương trình settingout) Giao hội cạnh Giao hội góc – cạnh Giao hội nghịch góc – cạnh từ điểm Giao hội nghịch góc – cạnh từ điểm Giao hội nghịch góc – cạnh từ điểm Giao hội nghịch góc – cạnh từ ñiểm 3,9 3,9 2,9 2,7 2,9 1,7 1,7 6,8 3,4 3,8 3,3 2,7 2,7 400 600 10,1 5,4 4,3 5,4 5,1 3,3 3,0 14,85 15,9 6,5 15,6 7,9 3,2 2,7 Từ bảng (3.3), so sánh ñộ xác phương pháp có nhận xét sau: 13 - Phương pháp tọa độ cực có ưu mặt thời gian, thao tác đơn giản, độ xác khơng cao, độ biến động lớn - Phương pháp giao hội nghịch có lợi độ xác, tốc ñộ ño so với phương pháp giao hội khác Ngồi chủ động nâng cao ñộ xác cách tăng số ñiểm ño - Nếu khoảng cách đo lớn 300m nên giao hội nghịch ñến ñiểm Nên chọn ñiểm lưới bên bờ sơng Vì vậy, cơng tác bố trí tâm mố, trụ,tháp cầu đề nghị sử dụng phương pháp tọa độ cực (chương trình setting out) để bố trí sơ bộ, xác định vị trí cọc móng, xác hóa vị trí phương pháp giao hội nghịch góc cạnh với giá trị hoàn nguyên Lựa chọn thiết bị phương pháp cho hạng mục bố trí Hiện thị trường có nhiều hãng máy tồn đạc điện tử, không nên chọn loại máy chế tạo với mạnh khảo sát (như Topcon - nhật), có ñộ nhạy cao với tín hiệu phản xạ từ gương (bắt tín hiệu khơng cần chỉnh tâm gương), mà nên chọn loại máy ñược thiết kế với mạnh cho bố trí cơng trình (như Leica - thụy sỹ; Nikon - Nhật; ) Và từ khảo sát cho thấy, để bố trí cơng trình u cầu độ xác cao cơng trình cầu, nên sử dụng loại máy có độ xác tối thiểu ño góc 3’’; ño cạnh (2mm + 2ppm) Dựa vào ngun tắc xác định độ xác bố trí cơng trình theo [15] sai số đo ñạc chiếm 35% giá trị sai số bố trí cho phép, tính sai số cho phép phương pháp bố trí, kiểm tra số hạng mục cơng trình cầu đưa bảng (3.4) Các giá trị giới hạn trích dẫn trích dẫn từ quy trình [26]; [27]; [28a], từ lựa chọn phương pháp bố trí phù hợp (ghi bảng) 14 Bảng 3.4: Sai số cho phép công tác bố trí cơng trình cầu Hạng mục Sai số cho phép (mm) SS phương pháp(mm) Phương pháp loại máy ðộ sai lệch cho phép vị trí mặt ñỉnh cọc khoan so với thiết kế (tính theo giá trị đường kính cọc) [28a] * Khi bố trí hàng cọc theo mặt cầu - Thi cơng nước ± 40 14 - Thi công cạn ± 20 setting out freestation * Khi bố trí nhiều hàng cọc theo mặt cầu - Thi công nước - Thi công cạn Sai lệch trục cốp pha trượt, cốp pha leo cốp pha di động so với trục cơng trình [27] Sai lệch tim khung CT [27] ± 10 ±5 10 15 5 Sai lệch vị trí phận CT kết cấu khối lớn (khung, khối, dàn) so với thiết kế [27] Trong mặt ± 50 17 setting out pp kết hợp freestation pp kết hợp setting out ðộ lệch mặt phẳng ñường cắt mặt phẳng so với đường thẳng đứng so với ñộ nghiêng thiết kế [26] a Trên 3m chiều cao kết cấu 15 20 15 10 3,5 b Trên toàn chiều cao kết cấu * Móng * Tường đổ cốp pha cố ñịnh cột ñổ liền với sàn * Kết cấu khung cột * Các kết cấu thi công cốp pha trượt cốp pha leo freestation pp kết hợp H/500 nhung≤100m ≤35mm setting out setting out m Trụ cầu - Sự thay đổi vị trí mặt a Móng trụ 50 17 b Phần trụ nằm lề móng 20 - Sai số theo ñường nằm ngang bề mặt cạnh sườn nằm lề móng a Trên 3m chiều cao b Trên toàn chiều cao trụ 40 14 m chiều cao 10 3,5 Toàn tháp (theo phương) 30 10 Sai số vị trí tháp cầu dây văng :[65] freestation pp kết hợp Các máy tồn đạc điện tử có độ xác tối thiểu đo góc 3’’ đo cạnh 2+2ppm 15 3.3 BỐ TRÍ TÂM MỐ TRỤ CẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP RTK - GPS 3.3.2 ðộ xác phương pháp Bảng 3.5 Sai số vị trí điểm mặt phương pháp RTK - GPS D(km) 0,2 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 mp(mm) 14 15 16 17 18 20 21 ðối với trường hợp cầu cạn cầu ñường sắt cao (Ngọc Hồi - Yên Viên 28km; Phả Lại 3,6km), ñặc ñiểm tuyến cầu ñường sắt có dạng tuyến, chiều dài cầu lớn chiều dài nhịp thường ngắn, thường nhịp giản ñơn (trừ trường hợp vượt sơng) nên số lượng trụ cầu nhiều, vị trí cầu thường chọn bám sát ñường bộ, qua ñồng ruộng ñể giảm chi phí giải phóng mặt bằng, ứng dụng phương pháp ñể bố trí tâm trụ cầu hiệu Kết luận - Trên sở phân tích, đánh giá độ xác phương pháp, lựa chọn phương pháp tọa độ cực (chương trình settingout) để bố trí sơ bộ, phương pháp giao hội nghịch (chương trình freestaion) để xác hóa tâm mố trụ cầu yếu tố hồn ngun - Kiểm tra vị trí điểm bố trí phương pháp kết hợp giao hội nghịch – tọa độ máy tồn đạc điện tử, cho ñộ xác cao khả thi với ñiều kiện cơng trường điểm kiểm tra - Phương pháp hướng chuẩn kiểm tra trục tim cầu cho độ xác cao nhờ kết hợp sơ đồ đo, xử lý sơ liệu đơn giản chương trình máy tính - Phương pháp stake out – RTK-GPS sử dụng để bố trí sơ tâm mố trụ cầu nhiều trụ (như cầu ñường sắt cao) thuận tiện, vị trí điểm phải xác hóa lại phương pháp khác - Khi thực cơng tác bố trí kiểm tra tâm, mố trụ cầu phải sử dụng máy tồn đạc điện tử có sai số trung phương đo góc tối thiểu 3’’; sai số ño cạnh 2+2ppm Chương NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CƠNG TRÌNH CẦU DÂY BẰNG MÁYTỒN ðẠC ðIỆN TỬ VÀ CƠNG NGHỆ GPS 4.2 PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG BẰNG MÁY TððT Máy tồn đạc sử dụng quan trắc chuyển dịch ngang ñiểm quan trắc trụ, tháp dầm cầu dây Tùy vào ñiều kiện địa hình, vị trí điểm quan trắc độ xác yêu cầu mà chọn phương pháp quan trắc phù hợp 4.2.1 Phương pháp xác ñịnh tọa ñộ 16 ðể tăng độ xác quan trắc, đo từ ñiểm lưới khống chế xác ñịnh tọa ñộ ñiểm quan trắc theo công thức (4.2) ' x P + x ''p ) ( y P = ( y ' P + y P'' ) xP = (4.2) Sai số trung phương ñược tính theo cơng thức:    mβ  M =   S  sin2 α + mS2 cos2 α    ρ    (4.3) Phương pháp phù hợp với ñiều kiện quan trắc tháp cầu ðể ñạt ñược yêu cầu độ xác quan trắc từ (5 – 15)mm sai số trung phương phương pháp ño phải từ 2mm đến 5mm Vì quan trắc yếu tố cầu nên xác ñịnh tọa ñộ từ ñiểm ñể ñảm bảo ñộ xác yêu cầu 4.2.2 Phương pháp giao hội nghịch góc – cạnh kết hợp Trường hợp đo xác độ chuyển dịch ngang trụ nhịp quay áp dụng phương pháp giao hội nghịch góc - cạnh kết hợp máy TððT (hình 4.3) Sau bình sai kết đo góc, ño cạnh tính ñược ñộ chuyển dịch ngang điểm quan trắc biến dạng cơng trình cầu Thành lập hệ hương trình số hiệu chỉnh: v = Aδ x − l (4.13) Ta có hệ phương trình chuẩn AT pAδx − AT pl = β2 β1 S1 S4 S5 S6 S2 S3 Hình 4.3 Sơ đồ đo giao hội nghịch góc cạnh kết hợp (4.14) ðánh giá độ xác yếu tố bình sai véctơ δx ma trận sai số tính theo cơng thức: M δ2x = µ N −1 (4.17) 4.2.3 Quy trình quan trắc chuyển dịch ngang trụ, tháp cầu dây ðo kiểm tra tọa ñộ ñiểm lưới sở với ñiểm gốc cơng nghệ GPS máy TððT độ xác cao Phân tích ổn định điểm gốc qua số liệu tính tốn; tính lại tọa độ ñiểm lưới sở, ñánh giá ñộ ổn ñịnh ñiểm lưới, Những giá trị tọa ñộ sử dụng để khởi tính điểm quan trắc cầu 17 ðo quan trắc chuyển dịch ngang trụ tháp: Sử dụng máy TððT công nghệ GPS ño từ ñiểm cở sở tới ñiểm quan trắc tháp trụ tháp Xử lý số liệu, ñánh giá ñộ dịch chuyển ngang ñiểm quan trắc Quan trắc ñiểm ñỉnh tháp cầu: từ ñiểm sở; ñiểm quan trắc trụ tháp, xác ñịnh chuyển vị đỉnh tháp cầu phương pháp Tính tốn chuyển dịch ngang tháp cầu qua chu kỳ Lưu ý rằng, chu kỳ quan trắc nên tiến hành thời ñiểm, loại thiết bị, phương pháp ño qua chu kỳ Khi sử dụng máy TððT ñể quan trắc nên ño nhiều thời ñiểm ngày (ví dụ đo lần) 4.3 PHƯƠNG PHÁP RTK – GPS TRONG HỆ THỐNG QUAN TRẮC TRỰC QUAN CƠNG TRÌNH CẦU DÂY Hệ thống quan trắc trực quan hệ thống ño ñạc liên tục, lắp sẵn cơng trình, thu nhận phân tích ứng xử cơng trình tham số mơi trường theo thời gian, nhằm mục đích cảnh báo trạng thái khơng bình thường từ sớm ñể tránh tổn thất, ñưa ñề nghị công tác nâng cấp, bảo dưỡng 4.3.1 ðặc ñiểm phương pháp RTK – GPS quan trắc trực quan 4.3.2 Hệ thống quan trắc trực quan cầu dây Vai trò hệ thống quan trắc trực quan cầu dây Các cơng trình cầu Việt Nam thường đánh giá q trình quan trắc ñịnh kỳ, nên liệu thu thập ñược không phù hợp với ñiều kiện thực tế, dự đốn cảnh báo xác biến ñộng bất thường xẩy ra, ñề xuất chưa hiệu việc tu bảo dưỡng không kiểm tra xác giả thiết thiết kế có phù hợp với điều kiện thực tế hay khơng Vì việc xây dựng cách thích hợp hệ thống quan trắc trực quan giúp giải vấn ñề cần thiết, ñặc biệt ñối với cầu dây văng kết cấu có giá trị chuyển vị lớn ảnh hưởng từ yếu tố khí, động học Ưu điểm hệ thống quan trắc trực quan (Structural Health Monitoring – SHM) đánh giá tình trạng cầu cách trực quan định lượng thơng qua mối quan hệ ứng xử kết cấu dao ñộng, chuyển vị đặc trưng Việc đánh giá khơng thơng qua số liệu liên thục theo thời gian mà cịn thơng qua liệu thống kê, ngồi cịn cung cấp liệu khí tượng để tham gia điều tiết giao thơng Cấu trúc hệ thống quan trắc trực quan Một hệ thống SHM ñiển hình gồm thành phần [30]: a Hệ thống cảm biến (sensors) b.Hệ thống thu nhận liệu (data acquisition), truyền liệu (data transmission) 18 c Hệ thống xử lý số liệu Sơ ñồ hệ thống quan trắc KÕt cÊu cÇu trực quan (hình 4.5) Nội dung quan trắc cầu dây tiêu chuẩn kỹ thuật cảm biến ño a Nội dung quan trắc: gồm nội dung Sè liƯu ®o cđa cảm biến -Quan trc tỏc ủng ca mụi trng HƯ thèng thu nhËn d÷ liƯu (DAQ) - Quan trắc phản ứng kết cấu -Theo dõi phân tích giao thụng Cơ sở liệu SHM b Tiờu chun kỹ thuật cảm biến đo Sè liƯu ðối với cầu dây, cảm biến Ph©n tÝch sè liƯu SHM phải đảm bảo tiêu chuẩn tối thiểu KÕt qu¶ ph©n tÝch (được ghi tồn văn luận án) [20]; [58]; [59]; [60];[62] Đánh giá tình trạng kết cấu Bảng 4.7 Tiêu chuẩn cảm biến đo tác động mơi trng Hình 4.5 Sơ đồ chung hệ thống SHM Bng 4.8.Tiêu chuẩn cảm biến theo dõi ñáp ứng kết cấu Bảng 4.9.Tiêu chuẩn cảm biến theo dõi phân tích giao thơng Bảng 4.10.Tiêu chuẩn kỹ thuật hệ thống GPS quan trắc cầu [58][62] 4.3.3 Nghiên cứu phương pháp xác ñịnh trạng thái "0" trị ño GPS Các trị ño GPS GPS phù hợp ñể quan trắc yếu tố đặc trưng hình học cầu, cụ thể ño chuyển vị theo phương (phương dọc cầu, phương ngang cầu phương ñứng).Tùy theo chiều dài nhịp, chiều cao trụ tháp, loại hình kết cấu mà định vị trí lăp đặt GPS Trong hệ SHM, liệu Hình 4.7 Sơ đồ bố trí ñiểm quan trắc GPS cầu Cần Thơ ño GPS có dạng: trị tức thời trị trung bình + Chuyển vị tức thời ño phương pháp RTK – GPS, kết thu ñược chuyển vị theo thời gian thực 19 + Giá trị chuyển vị ñược lấy trung bình theo thời gian ñặt sẵn (1 phút, 10 phút, giờ, ngày ) kết thường dùng ñể so sánh với kết thiết kế, làm giá trị tham khảo ñể ñối chiếu với giả thiết thiết kế, ñể theo dõi biến dạng chậm kết cấu Các giá trị chuyển vị tính theo phương (dọc cầu, vng góc với trục cầu phương đứng) Các giá trị ñộ chênh tọa ñộ so với trạng thái ″0″ lắp ñặt hệ thống GPS Trong quan trắc trực quan, hệ thống GPS ñược lắp liên tục cầu đo suốt q trình sử dụng cơng trình, trạng thái ban đầu thiết lập quan trọng, vấn ñề xác ñịnh ñể ñược giá trị xác trạng thái ″0″ Nghiên cứu xác ñịnh trạng thái ″ 0″ ñiểm quan trắc GPS Trị ño GPS thu ñược ño dao ñộng cầu dây chuỗi lịch sử thời gian giá trị chuyển vị theo phương Các giá trị chuyển vị trước tiên phụ thuộc vào tính chất lý cơng trình sau số yếu tố khác gió, nhiệt độ… Tác động tổng hợp yếu tố nêu làm thay đổi quy luật chuyển vị cơng trình theo thời gian Muốn xác ñịnh trạng thái ″0″ ñiểm GPS, trước hết phải đánh giá xem giá trị chuyển vị phụ thuộc vào yếu tố nào, sau phải tách phần chuyển vị yếu tố gây khỏi giá trị chuyển vị a ðánh giá phụ thuộc yếu tố ảnh hưởng ñến chuyển vị thơng qua tốn phân tích tương quan ðể ñánh giá mức ñộ phụ thuộc yếu tố ngẫu nhiên chuyển vị ñiểm GPS cơng trình, vấn đề đặt là: + ðánh giá mức ñộ phụ thuộc chuyển vị với nhân tố ảnh hưởng ñến ñộ chuyển dịch ñó + Xác ñịnh biểu thức hàm số mô tả mối quan hệ phụ thuộc nêu biến ngẫu nhiên Muốn giải vấn ñề trên, phải tiến hành nghiên cứu tốn phân tích tương quan ðối với chuỗi giá trị ño theo lịch sử thời gian, trước tiên phải xây dựng mơ hình thống kê tri đo, sau tìm mối quan hệ giá trị chuyển vị yếu tố ảnh hưởng muốn xét, ñánh giá ñộ tin cậy kết tìm tìm phương trình liên hệ trị đo GPS yếu tố ảnh hưởng, trình tự thực sau: - Xây dựng mơ hình thống kê: Giả sử ta có {(Xi, Yi)} i = 1, n mẫu ngẫu nhiên hai chiều thu ñược quan sát vectơ ngẫu nhiên (X, Y) hệ số tương quan mẫu rxy X Y ñược xác ñịnh sau: 20 ∑(X i − X )(Yi − Y ) (4.18) n rxy = ∑(X i − X )2 ∑ (Y i i − Y )2 i n n Hệ số tương quan tính theo cơng thức (4.18) số biểu thị tương quan ñại lượng ngẫu nhiên X Y Hệ số rxy biến thiên từ -1 đến 1, rxy |1| xác X Y xác tồn mối quan hệ tuyến tính, giá trị gần |1| đại lượng có tương quan mạnh ngược lại ðể ñánh giá ñộ tin cậy hệ số tương quan sử dụng công thức sau: 1.Khi n đủ lớn ( n ≥ 50 ) tính giá trị: 1− r σr ≈ ( 4.19) n Mối quan hệ tương quan ñại lượng X, Y coi ñược thiết lập thoả mãn ñiều kiện: r ≥ 3σ r (4.20) - Xây dựng hàm hồi quy Khi quan hệ tương quan ñại lượng X Y ñã ñược xác lập, sử dụng hàm hồi quy tuyến tính đơn để mơ tả mối quan hệ Trong trường hợp này, hàm hồi quy có dạng: Y = a X + b (4.23) Các tham số a, b hàm hồi quy (4.23) ñược xác ñịnh sở n cặp tri ño (Y, X) là: {(Yi, Xi)} = {(Y1 X1), (Y2, X2), , (Yn, Xn)} theo phương pháo số bình phương nhỏ nhất: n ∑ (Y i − a X i − b) = (4.24) i =1 Khi dẫn đến hệ phương trình tuyến tính: X .a + [X ].b − [XY ] = 0 [X ].a + n.b − [Y ] =  (4.25) Giải hệ phương trình tuyến tính (4.25) lưu ý công thức hệ số rxy, xác ñịnh ñược tham số a, b (4.25) theo công thức:  X − ( X )2  a = rxy  Y − (Y )    b = Y − a X (4.26) Ví dụ tính tốn: Áp dụng phương pháp phân tích tương quan để tính hệ số tương quan phương trình hồi quy trị đo GPS đối tượng ảnh hưởng gió Số liệu quan trắc cầu Akashi kaikyo Nhật Bản sử dụng cho tính tốn Số liệu ñược chọn 164 số liệu GPS bao gồm số liệu 20 giây ñầu tiên 10 phút quan trắc (từ 22h 15 ñến 23h23 phút) Các số liệu ñược 21 thu với tần số 20HZ, vận tốc gió biến đổi từ 33.7m/s ñến 14,3m/s; chuyển vị ngang dầm chủ biến ñổi từ 557,9mm đến 12,9mm tùy thuộc vào vận tốc gió Hệ số tương quan tính theo cơng thức (4.18) ðộ tin cậy hệ số tương quan tính theo cơng thức (4.19) Kết tính tốn: Hệ số tương quan: r = 0,66 Phương sai: σr = 0,04 ðối chiếu với ñiều kiện (4.22): r = 0,66 > 3.σr = 3.0,04 = 0,12, cho thấy kết tính tốn hoàn toàn tin cậy với số liệu quan trắc này, kết biến ñổi trị ño GPS thời ñiểm quan trắc điểm dầm cầu Akashi kaikyo mà nguyên nhân gây chuyển vị có tham gia gió ðối với yếu tố khác nhiệt ñộ ñược xác ñịnh tương quan theo cách b Tách chuyển vị thành phần Sau xác ñịnh ñược tương quan trị ño GPS với yếu tố, vào tốc ñộ gió thực tế thay đổi nhiệt độ kết cấu để tính biến thiên chuyển vị điểm GPS dựa vào cơng thức tính chuyển vị tiêu chuẩn thiết kế cầu, sử dùng đồ thị phân tích độ nhạy Hình (4.8) đến hình (4.12) ví dụ biểu đồ tính chuyển vị phân chia theo gió nhiệt độ cầu Chuyển vị ñiểm GPS phân chia theo vận tốc gió (Dọc trục cầu) 0.35 Chuyển vị (m) 0.3 0.25 GPS - NPT 0.2 GPS - SPT 0.15 GPS - DUS GPS - DDS 0.1 0.05 35m/s 30m/s 25m/s 20m/s 15m/s 10m/s VËn tèc giã (m/s) Hình 4.8 ðồ thị chuyển vị ñiểm GPS theo vận tốc gió (theo phương x) Căn vào biểu đồ chuyển vị nhiệt độ, gió hay tải trọng động tính chuyển vị yếu tố tương ứng với ñiều kiện thực tế từ tính giá trị điểm GPS, giá trị ñược thiết lập giá trị ñầu vào trạng thái ″0″, sở ñể tính chuyển vị q trình quan trắc Kết luận - Trong quan trắc chuyển dịch ngang, phương pháp tính tọa độ từ điểm lưới khống chế ñảm bảo ñộ xác, phù hợp với ñối tượng quan trắc ñiểm xa, cao so với ñiểm lưới ñiểm quan trắc cơng trình cầu 22 - Phương pháp xác định trạng thái ″0″ điểm GPS chặt chẽ, có độ tin cậy cao áp dụng để tính vị trí ban đầu điểm GPS sau loại trừ chuyển vị doa gió, nhiệt độ điều kiện khác Chương KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 5.1 LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG THI CƠNG CƠNG TRÌNH CẦU 5.1.1 Thành lập lưới cầu Phả lại máy tồn đạc ñiện tử ðo thực nghiệm lưới khống chế mặt cầu Phả Lại máy TððT Nikon DTM 552, ñộ xác đo góc 2’’, độ xác đo cạnh + 3ppmD Lưới ñược thực ño xử lý số liệu cho phương pháp (lưới ño cạnh, lưới đo góc cạnh, lưới đo kết hợp góc - cạnh, lưới khơng đo cạnh biên Với phương pháp, góc đo vịng đo tồn vịng, cạnh ño lần ñối hướng Tất số liệu ño ñược xử lý phần mềm PickNet Kết bình sai hệ VN 2000, mói 3o; §iĨm gèc: GPS 12, mt trị đo phơng vị (Lấy theo GPS sau đ chuyển lên độ cao 15m, m = 0,001”) Kết bình sai lưới tam giác đo cạnh Kết bình sai lưới tam giác đo góc - cạnh 3.Kết bình sai lưới khơng cạnh biên Kết bình sai lưới tam giác đo góc 5.1.2 Thành lập lưới cầu Phả Lại cơng nghệ GPS ðo thùc nghiƯm l−íi khèng chÕ thi c«ng cầu Phả Lại vi 03 máy thu GPS Trimble R3 tần Mỹ sản xuất, ủo bng phơng pháp định vị tơng đối tĩnh với ca đo, thời gian đo 6h (từ 11h đến 17h), thời gian đo ca 451h Tất ca đo ®Ịu thu ®−ỵc Ýt nhÊt vƯ tinh, lóc nhiỊu nhÊt lµ 11 vƯ tinh 5.1.3 Thành lập lưới cầu Phả lại công nghệ GPS kết hợp máy TððT Xử lý lưới kết hợp GPS – TððT theo phương pháp truy hồi Kết tổng hợp độ xác tất phương pháp ghi bảng (5.24) Bảng 5.24 Bảng tổng hợp độ xác cácphương pháp đo lưới cầu Phả Lại Các tiêu ñánh giá Phương pháp mp Ms/S mα số ñại lượng ño (mm) Lưới tam giác ño cạnh 1/103300 3.6” Lưới tam giác đo góc - cạnh 1/156500 1.7” 14 Lưới không cạnh biên 1/274200 1.7” Lưới tam giác đo góc 12 1/59200 2.1” 10 Lưới đo cơng nghệ GPS 1.5 1/428907 0.48’’ 13 Lưới kết hợp GPS – TððT 1/120700 1.9’’ 23 - Từ yếu tố ñánh giá bảng (5.24) cho thấy kết thực nghiệm hoàn toàn phù hợp với kết khảo sát ước tính độ xác, điều kiện 23 thực tế, đồ hình đo thực nghiệm có điểm phương pháp lưới khơng cạnh biên phương pháp lưới đo cạnh đạt độ xác u cầu - Các tiêu độ xác lưới GPS lưới kết hợp GPS – TððT ñều tốt nên tùy vào ñiều kiện cụ thể (địa hình, điều kiện thiết bị, tiến độ ) ñể chọn phương pháp ño phù hợp 5.2 KIỂM TRA THÁP CẦU CẦN THƠ 5.3 QUAN TRẮC THÁP CẦU CẦN THƠ TRONG QUÁ TRÌNH CĂNG CÁP 5.4 ðO ðỘ CHUYỂN DỊCH NGANG CƠNG TRÌNH DẠNG THÁP Kết luận - Qua số liệu thực nghiệm phương pháp thành lập lưới máy tồn đạc điện tử cho thấy sai số vị trí điểm phương pháp đo góc - cạnh mp = 6mm, phương pháp ño cạnh mp = 8mm, phương pháp khơng đo cạnh biên mp = 7mm phương pháp đo góc truyền thống mp = 12mm, hồn tồn phù hợp với khảo sát lý thuyết Vì ñiều kiện thuận lợi, nên sử dụng phương pháp ño cạnh trường hợp không thông hướng bờ áp dụng phương pháp khơng đo cạnh biên để tiết kiệm thời gian mà đảm bảo độ xác yêu cầu - Lưới ño GPS cho ñộ xác cao - Lưới kết hợp GPS - TððT cho độ xác cao, ứng dụng phương pháp truy hồi ñể xử lý kết ño lưới ñơn giản, chặt chẽ, đảm bảo độ xác u cầu - Trong qúa trình thực nghiệm đo kiểm tra bố trí ño chuyển dịch ngang cầu Cần Thơ cho thấy: việc lựa chọn phương pháp ño phù hợp với ñiều kiện xây dựng thực ñịa quan trọng, nhằm đảm bảo độ xác, tính thực tế an tồn, hiệu Có thể sử dụng phương pháp giao hội nghịch góc – cạnh GPS để ño mặt thi công rộng ñiều kiện di chuyển thuận tiện (bằng thang máy) cho độ xác cao Trong trường hợp khác sử dụng phương pháp giao hội nghịch góc – cạnh kết hợp phương pháp tọa ñộ phù hợp - Trong thực nghiệm đo chuyển dịch ngang cơng trình dạng tháp với phương pháp, cho thấy phương pháp ño tọa ñộ từ điểm đảm bảo độ xác u cầu, phù hợp với điều kiện vị trí xây dựng cầu KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết nghiên cứu ñây, khẳng ñịnh luận ñiểm ñề ñã ñược chứng minh rút số kết luận kiến nghị sau ñây: Kết luận Thành lập lưới mặt thi công cầu phương pháp ño cạnh với ứng dụng máy TððT, ñạt hiệu kinh tế độ xác Với trường hợp bên bờ sông không thông hướng, áp dụng đồ hình lưới khơng cạnh biên ðối với khu vực xây dựng cầu lớn, điều kiện địa hình phức tạp nên sử phương pháp kết hợp GPS – TððT thành lập lưới Xử lý số liệu lưới kết hợp GPS - TððT toán truy hồi hồn tồn đảm bảo độ tin cậy, quy trình tính tốn đơn giản 24 Phương pháp tọa độ cực (chương trình setting out) nên áp dụng để bố trí cọc móng, bố trí sơ tâm mố trụ cầu Phương pháp giao hội nghịch góc – cạnh (chương trình freestaion) đáp ứng u cầu độ xác hạng mục bố trí cầu Kiểm tra điểm bố trí phương pháp kết hợp giao hội nghịch góc – cạnh phương pháp tọa độ máy tồn đạc điện tử, cho độ xác cao khả thi với điều kiện q trình xây dựng khai thác cơng trình cầu Quan trắc chuyển dịch ngang phương pháp ño tọa ñộ từ ñiểm lưới khống chế, đảm bảo độ xác u cầu, phù hợp quan trắc điểm cơng trình cầu Phương pháp xác ñịnh trạng thái ″0″ ñiểm GPS chặt chẽ, có độ tin cậy cao áp dụng để xác định vị trí ban đầu điểm GPS hệ SHM mà khơng chịu ảnh hưởng gió, nhiệt độ điều kiện khác Kiến nghị 1.Trong giai ñoạn xây dựng khai thác cơng trình cầu, cơng tác trắc địa phải sử dụng máy TððT có độ xác tối thiểu đo góc 3’’và ño dài (2mm+2ppm) Trường hợp khu vực xây dựng cầu lớn địa hình phức tạp, nên thành lập lưới mặt bằng phương pháp kết hợp GPS - TððT Khi thành lập lưới máy toàn ñạc ñiện tử, ñiều kiện bình thường nên áp dụng phương pháp tam giác ño cạnh Sử dụng phương tọa ñộ cực (setting out) ñể xác ñịnh vị trí cọc móng bố trí sơ tâm mố trụ cầu, sau xác hóa phương pháp giao hội nghịch góc – cạnh Lựa chọn thiết bị phương pháp bố trí cho hạng mục bảng (3.4) Trong kiểm tra công tác bố trí, áp dụng phương pháp kết hợp giao hội nghịch góc – cạnh phương pháp tọa độ phù hợp Nên áp dụng phương pháp hướng chuẩn ñể kiểm tra tổng thể trục tim cầu Khi bố trí cầu cạn nhiều trụ, nên cân nhắc lựa chọn phương pháp RTK – GPS Khi quan trắc chuyển dịch ngang thành phần cầu nên sử dụng phương pháp tọa ñộ ñể quan trắc từ điểm lưới khống chế, cho độ xác cao, ñơn giản Việc ứng dụng phương pháp RTK – GPS quan trắc cầu dây cần thiết Phương pháp ñảm bảo ñộ tin cậy cao sử dụng trị đo để nhận dạng tình trạng cơng trình cầu Hướng nghiên cứu tiếp Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp xử lý số liệu quan trắc trực quan cầu dây phương pháp RTK – GPS ... máy toàn ñạc ñiện tử công nghệ GPS phù hợp xây dựng khai thác cơng trình cầu Phạm vi nghiên cứu luận án: Các phương pháp trắc ñịa với ứng dụng máy TððT cơng nghệ GPS giai đoạn xây dựng khai thác. .. nghiên cứu ứng dụng GPS quan trắc cầu dây nước giới - Các cơng trình nghiên cứu tác giả nước: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trắc địa cơng [24] [39] Nghiên cứu ứng dụng máy tồn đạc điện tử. .. TRONG XÂY DỰNG, KHAI THÁC CƠNG TRÌNH CẦU TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÁY TỒN ðẠC ðIỆN TỬ VÀ CƠNG NGHỆ GPS TRONG XÂY DỰNG, KHAI THÁC CƠNG TRÌNH CẦU Trên Thế giới,

Ngày đăng: 07/01/2020, 21:37

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • 1

  • 2

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan