Chương 2 CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG KHẢO SÁT VÀ THI CÔNG CẦU
2.6. Kiểm tra kết cấu nhịp cầu, quan trắc lún và biến dạng cầu
Các nhịp cầu tựa trên các sân gối bằng những gối tựa đặc biệt. Cấu tạo của các gối tựa này có tính đến khả năng xê dịch các đầu mút nhịp cầu do ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ. Trục của các gối tựa được bố trí từ các trục trụ với sai số trung bình khoảng 2 - 3 mm.
Công tác trắc địa khi lắp ráp nhịp cầu và đặt nó lên các trụ gồm:
- Xác định vị trí đường trục cầu và kiểm tra định kỳ việc lắp ráp các giàn chính có thẳng hay không;
- Đặt giàn đúng độ cao và kiểm tra trục tải xây dựng.
Việc lắp ráp nhịp cầu có thể tiến hành bằng một số phương pháp: hoặc là trực tiếp trên các giàn giáo trong khoảng giữa hai trụ cầu, hoặc là bằng phương pháp treo, hoặc lắp sẵn trên các bãi xây dựng sau đó chở đến vị trí lao nhịp. Tuỳ theo cách thức lắp ráp mà trình tự công tác trắc địa có thể thay đổi chút ít.
Khi lắp ráp các giàn nhịp trực tiếp trong khoảng giữa hai trụ thì trước tiên, cần xây dựng các trụ tạm thời để lắp đặt giàn giáo. Trên giàn giáo người ta đánh dấu trục dọc của cầu và cắm vị trí từng giàn. Khi lắp ráp các giàn phải làm trùng các đường trục của các dầm ngang với trục dọc (bằng máy kinh vĩ) và dùng máy thuỷ chuẩn để đặt các đầu mút vào đúng độ cao thiết kế.
Vì giàn giáo có thể có biến dạng trong quá trình lắp ráp cho nên phải tiến hành quan trắc định kỳ theo dõi chúng. Dùng máy kinh vĩ để kiểm tra trục dọc và máy thuỷ chuẩn kiểm tra độ cao. Độ lệch giới hạn cho phép của trục giàn chính so với trục cầu
không được vượt quá ±5 mm. Độ cao của các giải giàn không được sai khác với giá trị thiết kế quá ±4 mm.
Cần lưu ý dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ làm cho kết cấu của nhịp cầu bị giãn nở cho nên phải chọn thời gian quan sát thích hợp.
Khi lắp ráp các giàn nhịp bằng phương pháp treo, độ chính xác lắp ráp phụ thuộc chủ yếu vào việc đặt đúng đắn hai khoang nhịp đầu tiên. Việc đặt các khoang về mặt bằng được kiểm tra bằng máy kinh vĩ quang học, các đường trục của các khoang cần phải trùng khít với trục dọc của cầu. Các khoang tiếp sau được lắp ráp vào khoang trước đó và kiểm tra vị trí mặt bằng của chúng bằng máy kinh vĩ, kiểm tra độ cao bằng máy thuỷ chuẩn.
Khi lắp ráp nhịp cầu trên các bãi thi công có thể chủ động lắp ráp chính xác các kích thước thiết kế của nó, tính thẳng hàng của các giải giàn và các nút tải xây dựng của chúng. Chiều dài của cả giàn nhịp sau khi lắp ráp xong (khoảng cách giữa các trục của các gối tựa) được kiểm tra bằng các thước dây có vạch khắc đã được kiểm nghiệm.
Độ thẳng hàng của các giải giàn được xác định bằng máy kinh vĩ và mia đặt nằm ngang (phương pháp ngắm cạnh sườn).
Khi kết thúc lắp ráp người ta tiến hành đo vẽ hiện trạng của cầu về phương diện mặt bằng và mặt cắt, kết quả là thành lập được bình đồ nhịp cầu và mặt cắt trục tải xây dựng của các giàn.
2.6.2. Quan trắc lún và biến dạng cầu
Trong quá trình xây dựng và thời kỳ đầu khai thác sử dụng phải tiến hành quan trắc chuyển dịch và biến dạng của mố, trụ cầu. Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng mố trụ cầu là do tác động của hai nhóm yếu tố chủ yếu là yếu tố tự nhiên và yếu tố nhân tạo.
- Yếu tố tự nhiên bao gồm: khả năng lún trượt của lớp đất đá dưới móng của các mố, trụ cầu và các hiện tượng địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, sự co giãn của đất đá, thay đổi của các điều kiện thuỷ văn theo nhiệt độ, độ ẩm, mực nước ngầm và do sự chuyển động kiến tạo của vỏ trái đất.
- Yếu tố nhân tạo, liên quan đến hoạt động của con người trong quá trình xây dựng, vận hành và khai thác công trình, bao gồm: ảnh hưởng của trọng lượng bản thân công trình, sự thay đổi các tính chất cơ lý đất đá, các sai lệch trong quá trình khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, sự rung động của nền móng do tác động của các phương tiện tham gia giao thông.
Chuyển dịch mố, trụ cầu có thể phân ra làm hai loại là chuyển dịch thẳng đứng (độ lún) và chuyển dịch ngang.
Để quan trắc lún thì trên bề mặt hoặc thân trụ ở vị trí thuận tiện cho việc đặt mia người ta gắn các dấu mốc nhỏ bằng thép có đỉnh hình chỏm cầu. Tiến hành đo thuỷ chuẩn chính xác để xác định độ cao các mốc đó theo các chu kỳ. Dựa vào độ cao các mốc đo được tính được độ lún của từng mố, trụ cầu và vẽ đồ thị lún.
Độ lún được xác định theo công thức:
Δh =HCKji −HCK1i (2-7) Trong đó: HCKji - độ cao của điểm ( i ) đo được ở chu kỳ (j );
HiCK1- độ cao của điểm (i ) đo được ở chu kỳ đầu.
Độ chính xác đo lún các mố, trụ cầu được quy định như khi đo lún các công trình xây dựng trên nền đá cứng, sai số trung phương đo lún các mố, trụ là mS=±1,0 - 1,5 mm.
Chuyển dịch ngang của mố, trụ cầu thường là chuyển dịch do tác động của dòng chảy và có thể xảy ra theo hai hướng chính: dọc theo trục cầu và dọc theo hướng dòng chảy.
Việc quan trắc theo dõi xê dịch ngang của các trụ theo hướng dòng chảy được tiến hành bằng phương pháp hướng chuẩn. Hướng chuẩn được tạo bởi hai điểm có cấu tạo đặc biệt và chôn sâu ở hai bên bờ sông, các điểm kiểm tra được gắn vào thân mố, trụ cầu sao cho ở gần hướng chuẩn và thuận tiện cho việc đo ngắm. Trong mỗi chu kỳ quan trắc, bằng phương pháp bảng ngắm di động hoặc đo góc nhỏ xác định độ lệch của các điểm kiểm tra so với hướng chuẩn. Hiệu số độ lệch giữa các chu kỳ chính là giá trị chuyển dịch ngang của mố, trụ cầu.
Việc quan trắc theo dõi xê dịch ngang của các trụ theo hướng trục cầu phải định kỳ đo chính xác các khoảng cách giữa các tâm trụ hoặc giữa các dấu mốc đặc biệt gắn trên các trụ. Dựa theo hiệu số các khoảng cách giữa các lần đo, có thể xác định được trị số xê dịch ngang của các trụ trong khoảng thời gian giữa hai lần đo.
Độ chính xác xác định độ chuyển dịch mặt bằng các trụ cầu được quy định:
mxy= ±0,0004h (2-8) Trong đó: h - độ dài của trụ;
mxy - là sai số xác định độ dịch chuyển theo hướng trục x và y.
Tuy nhiên, trị số này không được vượt quá ±5 mm.
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2
1. Vị trí xây dựng cầu vượt sông phải thỏa mãn những yêu cầu gì?
2. Nội dung cần biểu thị và công dụng của bản đồ địa vật và bản đồ tỷ lệ lớn.
3. Các yêu cầu kỹ thuật khi bố trí mạng lưới khống chế phục vụ xây dựng công trình cầu.
4. Các phương pháp bố trí tâm trụ và mố cầu.
5. Phương pháp bố trí móng trụ cầu trên bè( khung vây và cọc ống).
6. Phương pháp quan trắc lún và biến dạng cầu.
7. Sử dụng các điểm I, II của mạng lưới tam giác cầu để bố trí tâm trụ cầu T bằng phương pháp giao hội góc thuận theo sơ đồ dưới đây:
Biết tọa độ của các điểm như sau:
Điểm I
=
=
m 320,125 Y
m 50,525 X
I I
Điểm II
=
=
m 815,725 Y
m 75,050 X
II II
Điểm T
=
=
m 500,000 Y
m 250,000 X
T T
Giải:
Tâm trụ cầu T là giao điểm của 3 hướng ngắm. Trong đó 2 hướng ngắm từ điểm I và II của mạng lưới tam giác cầu, 1 hướng ngắm trùng với đường trục AB của cầu.
Để bố trí được tâm trụ cầu T ta phải tính các góc β và 1 β như hình vẽ:2
A
I∆ β1
β2 II
B
Đường trục cầu
• •
∆
T
β1 =αI−II −αI−T
β2 =αII−T −αII−I
Trong đó:
αI−II : là góc định hướng của cạnh I-II
T
αI− : là góc định hướng của cạnh I-T
T
αII− : là góc định hướng của cạnh II-T
Từ tọa độ của các điểm , sử dụng bài toán nghịch trong Trắc địa ta tính được:
0 ' ''
I II
I II II
I 871001
50,525 75,050
320,125 815,725
arctg X
X Y arctg Y
α =
−
= −
−
= −
−
42 0232"
50,525 250,000
320,125 500,000
arctg X
X Y arctg Y
α 0 '
I T
I T T
I =
−
= −
−
= −
−
298 5930"
75,050 250,000
815,725 500,000
arctg X
X Y arctg Y
α 0 '
II T
II T T
II =
−
= −
−
= −
−
Từ đó ta có:
0 ' " 0 ' " 0 ' "
2
"
' 0
"
' 0
"
' 0 1
29 49 31 01 10 267 30
59 298 β
29 07 45 32 02 42 01 10 87 β
=
−
=
=
−
=
Chương 3