1. Với địa hình bằng phẳng a tính yếu tố bố trí
2.5.2 Các phương pháp thành lập lướ
Tuỳ thuộc vào dáng đất và địa vật chỗ vượt dòng, tuỳ thuộc vào phương pháp bố trí tâm trụ cầu cũng như trang thiết bị đo đạc trong lưới (máy kinh vĩ, thước thép, invar, máy toàn đạc điện tử…) mà lưới cầu có thể xây dựng các phương án sau:
+ Lưới tam giác đo góc: đo tất cả các góc và 2 cạnh đáy ở 2 đầu
+ Phương pháp lưới tam giác đo góc- cạnh: đo tất cả các góc và các cạnh bằng máy kinh vĩ chính xác hoặc máy tồn đạc điện tử.
Hình 2.4 Lưới tam giác cầu
+ Phương pháp lập lưới đường chuyền: ứng dụng với các cầu nhỏ, trung bình.
Các sơ đồ điển hình của lưới tam giác được trình bày theo hình (2.4)
Khi thiết kế lưới cần chú ý: một cạnh của lưới trùng với trục cầu; Các cạnh đáy vng góc với trục cầu và gối đầu lên điểm xuất phát chỗ vượt dòng; Cạnh trên bờ tốt nhất bằng một nửa cạnh vượt dòng.
Lưới tam giác cầu được thiết kế trên bản đồ vượt dòng sau khi đã nghiên cứu cẩn thận bản thiế kế cơng trình cầu, các tài liệu đo vẽ địa chất cơng trình và kế hoạch tổ chức cơng tác thi cơng lắp ráp cơng trình. Các điểm lưới tam giác được bố trí tại các vị trí khơng ngập nước, nơi có điều kiện địa chất ổn định, tầm khống chế tốt để thuận tiện cho việc bố trí các tâm trụ cầu trong suốt q trình thi cơng với độ chính xác cao nhất.
Trong mạng lưới người ta thiết kế 2 đường đáy trên hai bờ sông. Để làm đáy, thông thường người ta đo các cạnh của lưới nằm gần vng góc với trục cầu. Các điểm khởi đầu đánh dấu chiều dài vượt A và B mà thông thường cũng là các điểm mút của các đường đáy được đưa vào lưới tam giác cầu. Trong trường hợp hãn hữu người ta nối chúng với các đáy bằng các đồ hình bổ sung (hình 2.4.e).
Thơng thường, giữa các điểm lưới tam giác cầu cần bảo đảm tầm nhìn thơng suốt từ mặt đất. Trong trường hợp cần thiết có thể xây dựng các cột tiêu dưới dạng hình tháp nhỏ có độ cao 4- 6m. Mốc được xây bằng bê tông cốt sắt chôn sâu 2m. Khi chôn mốc cố gắng sao cho lượng quy tâm bằng không. Dấu mốc nên làm thành những cột bằng bê tơng hoặc hình ống cao hơn mặt đất chừng 1,2m, mặt trên của dấu mốc có kết cấu định tâm bắt buộc cho máy và bảng ngắm.
Khi xây dựng cầu vượt qua sông lớn (hoặc hồ, vịnh...), các điểm tam giác cầu cần xây dựng khơng những trên bờ mà cả trên dịng nước để tạo ra một cơ sở khống chế thuận lợi cho việc bố trí các trụ cầu. Trong trường hợp này, lưới tam giác cầu cần được bố trí dưới dạng các hệ thống trung tâm với các đáy nằm trên các bờ đối diện cịn các điểm nằm dưới nước thì được xây dựng trên các cọc đóng chắc chắn (hình 2.4.f).
Việc lập lưới tam giác cầu theo phương pháp đo góc kết hợp với đo cạnh đáy như đã nói ở trên thường được áp dụng trong những năm trước đây, khi các thiết bị đo dài chưa được phổ biến. Ngày nay, hàng loạt thế hệ máy đo dài điện quang độ chính xác cao ra đời đã cho phép thành lập lưới tam giác cầu theo phương pháp lưới đo góc cạnh kết hợp, vừa giảm nhẹ được công việc đo trực tiếp các cạnh đáy trên các bờ sơng, lại vừa nâng cao được độ chính xác cho mạng lưới.
1. Yêu cầu đối với vị trí các điểm lưới
- Các điểm lưới tam giác cầu phải được đặt ngoài vùng ngập nước và những nơi có địa chất ổn định.
- Giữa các điểm phải ngắm thơng suốt nhau một cách lâu dài. - Có thể đặt được máy đo trực tiếp từ mặt đất.
- Do các điểm của lưới tam giác cầu phải sử dụng lâu dài, nhiều lần với yêu cầu độ chính xác cao vì vậy tại đây xây dựng các bệ bê tông để đặt máy, trên bệ gắn các thiết bị định tâm bắt buộc.
Trong trường hợp không ngắm trực tiếp được đầu mốc thì phía trên đặt các giá sắt trên đó gắn tiêu ngắm. Khi đặt các tiêu ngắm cần phải đưa các yếu tố quy tâm về nhỏ nhất (tốt nhất là bằng không).
2. Hệ toạ độ xây dựng lưới
Lưới tam giác cầu được xây dựng trong một hệ độc lập với các điểm: + Điểm gốc trùng với một trong hai điểm xuất phát của cầu.
+ Trục X của hệ toạ độ trùng với trục cầu.
+ Chọn phương vị của cạnh trùng với trục cầu làm phương vị gốc;
'' ' 00 ' 0 00 0 =
3. Yêu cầu độ chính xác xây dựng lưới
Nhiệm vụ quan trọng nhất của lưới tam giác cầu dùng để bố trí, khơi phục định kì trục và tâm cầu, vì vậy sai số vị trí các điểm của tam giác cầu cần đảm bảo sao cho: sai số trung phương bố trí tâm trụ cầu va sai số trung phương độ dài nhịp cầu không vượt quá sai số lắp ráp các kết cấu nhịp (cỡ 15- 20mm). Từ đó, sai số trung phương vị trí các điểm của lưới tam giác cầu với tư cách là điểm khống chế cần có sai số nhỏ hơn hoặc bằng 1,5-2 lần, tức là vào khoảng 10mm, vậy
mm 7 2 10 m mX = Y = =
Việc đánh giá độ chính xác bản thiết kế lưới tam giác cầu cần được tiến hành theo phương pháp chặt chẽ. Đầu tiên, căn cứ vào sơ đồ lưới đã thiết kế (kết cấu đồ hình và các mối quan hệ trị đo), tiến hành lập hệ phương trình sai số và hệ phương trình chuẩn với các số liệu đồ giải lấy từ bản vẽ. Sau khi nghịch đảo hệ phương trình chuẩn, sẽ tính được trọng số đảo của các hàm cần đánh giá theo công thức:
1 T
F
f Qf
P = (2.6) Trong đó: Q: ma trận hệ số trọng số
f: vector hệ số của hàm cần đánh giá
Khi đó, sai số trung phương của hàm cần đánh giá sẽ được tính theo cơng thức:
1/
F F
m = P (2.7) trong đó là sai số trung phương trọng số đơn vị
Kết quả tính được theo công thức (2.7) cần phải so sánh với các yêu cầu kỹ thuật của việc thiết kế lưới
Độ chính xác đo góc trong lưới:
KN N
mđo = (2.8) Trong đó N là số lượng trị đo, K là số trị đo cần thiết
Ta có sai số trung phương đo góc của máy mt dùng đo góc của một lần đo, ta ước tính được số vịng đo góc:
22 2 đo t m m n= (2.9) 4. Xây dựng lưới
Khi khảo sát thực địa người ta để chính xác hố thêm điều kiện địa chất tại các vị trí cột tiêu và tầm nhìn thơng suốt giữa chúng để đảm bảo độ cao tia ngắm vượt lên trên chướng ngại vật ít nhất là 3m. Đặc biệt chú ý đến khả năng thông hướng thường xuyên từ các điểm của lưới tam giác cầu đến tâm trụ cầu trong quá trình thi cơng. Kiểm tra các bãi đường đáy, bố trí chúng ở chỗ thích hợp đẻ tiến hành đo cạnh chính xác.
Các cạnh đáy được đo bằng thước dây invar hoặc các máy đo dài điện quang chính xác. Trên những cầu lớn, sai số tương đối đo đáy trung bình khoảng mb/b=1/200000-1/300000
Vì lưới tam giác cầu là lưới dùng trong bố trí cơng trình nên người ta khơng cần đưa vào chiều dài cạnh đáy hoặc chiều dài các cạnh đo trực tiếp các số cải chính của phép chiếu. Tuy nhiên cần phải tính các số hiệu chỉnh do kiểm nghiệm thước, do nhiệt độ, do chênh cao các đầu đoạn đo (khi đo cạnh bằng thước dây invar hoặc số cải chính do các yếu tố khí tượng (khi đo cạnh bằng máy tồn đạc điện tử). Trong trường hợp chênh cao giữa các đầu cạnh đáy hoặc các cạnh đo trực tiếp quá lớn so với độ cao của mặt cầu thì sẽ đưa vào chiều dài cạnh số hiệu chỉnh độ do chiếu mạng lưới lên bề mặt trung bình của khu xây dựng (thơng thường là mặt cầu). Đối với cơng trình cầu lấy độ cao mặt trên trụ cầu thì lượng hiệu chỉnh đó được tính theo cơng thức:
R/ / SH SH = m
(2.10) Trong đó: S: Chiều dài cạnh đo trực tiếp
Hm: Độ cao trung bình của cạnh so với mặt cầu và trụ cầu
R: Bán kính trung bình của Trái Đất (trong tính tốn lấy R= 6370km)
Các góc đo bằng máy kinh vĩ quang học chính xác kiểu T1 hoặc T2. Sai số trung phương đo góc là: mβ=1’’- 2’’. Độ chính xác trên phụ thuộc vào quy mô lưới (chiều dài chỗ vượt mặt cầu). Việc đo góc phải được tiến hành trong điều kiện định
Hình 2.5. Phương pháp thủy chuẩn hình học kép p R 2 R 1 p 1 J J 2 S d' d'' S d'' T T d'
cầu đặc biệt chú ý tới các điều kiện không thuận lợi trong đo góc như các cạnh ngắn không đều nhau, tia ngắm đi qua các vùng có mật độ khơng khí khác nhau dẫn đến môi trường chiết quang ngang không đồng nhất. một phần chiết quang đi trên mặt đất, một phần chiết quang đi trên mặt nước do đó các građien nhiệt độ có hướng khác nhau. Để giảm ảnh hưởng của chiết quang ngang, người ta cố gắng nâng cao độ cao tia ngắm trên mặt nước và trên mặt đất, thay đổi thời gian đo thích hợp vào lúc buổi sáng, lúc buổi chiều, đôi khi cả về ban đêm và nên đo vào lúc trời râm mát, gió nhẹ.