Báo cáo khoa học: "quan trắc chuyển dịch ngang mố trụ cầu bằng ph-ơng pháp hướng chuẩn" potx

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