Bè trÝ vµ kiÓm tra vÞ trÝ th¸p cÇu d©y v¨ng
ThS. hå thÞ lan h−¬ng
Bé m«n Tr¾c ®Þa
Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i
Tãm t¾t: Trong cÇu d©y v¨ng (CDV) th¸p cÇu lμ bé phËn quan träng cã tÝnh quyÕt ®Þnh
c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt vμ ®é an toμn cña c«ng tr×nh. KiÕn tróc th¸p CDV t−¬ng ®èi phøc
t¹p, ®iÒu kiÖn thi c«ng l¹i khã kh¨n, v× vËy viÖc x¸c ®Þnh ®óng vÞ trÝ vμ kÝch th−íc h×nh häc cña
th¸p cÇu lμ viÖc hÕt søc quan träng. Trong bμi b¸o nμy t¸c gi¶ kh¶o s¸t viÖc øng dông m¸y
toμn ®¹c ®iÖn tö ®Ó bè trÝ th¸p trong x©y dùng CDV.
Summary: In a cable-stayed brigde, the pylon is the most impotant component which
decides the construction’s eco-technical standards and safety. The pylon structure is fairly
complicated, the constructing condition is difficult, therefore, it is important to locate the corrrect
position of and the geometrical dimensions for the pylon. In this report, the writer studies the
application of the electronic total station to locate the pylon in construction of cable-stayed
brigdes.
. §Æt vÊn ®Ò
CÇu d©y v¨ng lµ hÖ kh«ng biÕn d¹ng h×nh häc, cã ®é cøng lín v× thÕ cã thÓ v−ît ®−îc c¸c
nhÞp rÊt lín (hµng tr¨m ®Õn hµng ngh×n mÐt), h×nh d¸ng cña cÇu l¹i rÊt ®Ñp, kiÕn tróc phong phó
vµ cã thÓ thiÕt kÕ phï hîp víi tËp qu¸n, truyÒn thèng còng nh− vËt liÖu n¬i x©y dùng.
CT 2
ë ViÖt Nam, cÇu d©y v¨ng ®Çu tiªn ®−îc x©y dùng n¨m 1976 lµ cÇu §akr«ng (®· sËp n¨m
1999 do ®øt neo), tiÕp sau ®ã lµ cÇu Mü ThuËn, CÇu BÝnh, cÇu KiÒn, cÇu B·i Ch¸y vµ ®ang x©y
dùng lµ cÇu R¹ch MiÔu, cÇu Cöu Long (cÇu CÇn Th¬)...
Trong CDV th¸p cÇu chÞu toµn bé tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i t¸c dông lªn kÕt cÊu nhÞp th«ng qua
trô truyÒn t¶i träng xuèng ®Êt nÒn. Ngoµi ra, kiÕn tróc th¸p CDV còng t−¬ng ®èi phøc t¹p, tiÕt
diÖn thay ®æi theo chiÒu cao, cã ®é nghiªng, nhiÒu khi cßn cã ®é cong, ®iÒu kiÖn thi c«ng khã
kh¨n, chËt hÑp, yªu cÇu ®é chÝnh x¸c l¹i cao, nªn khi bè trÝ còng nh− kiÓm tra vÞ trÝ th¸p cÇu cÇn
¸p dông c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ ®o ®¹c hiÖn ®¹i nhÊt.
II. Néi dung
To¹ ®é cña tim th¸p hay c¸c ®iÓm ®Æc tr−ng cña mÆt c¾t th¸p ®−îc tÝnh to¸n chÝnh x¸c khi
thiÕt kÕ vµ trong b¶n vÏ tæ chøc thi c«ng, sau ®ã c¨n cø vµo l−íi khèng chÕ thi c«ng cÇu ®Ó x¸c
®Þnh vÞ trÝ cña chóng ngoµi thùc ®Þa. Trong thi c«ng CDV, sau khi x¸c ®Þnh ®−îc vÞ trÝ t©m th¸p
trªn bÖ th¸p, vÞ trÝ vµ h×nh d¹ng tiÕp theo cña th¸p ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua khung ®Þnh vÞ.
Khung ®Þnh vÞ ®−îc lµm b»ng thÐp (h×nh 1), th−êng cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt, ®−îc chÕ t¹o trªn
mÆt ®Êt víi ®é chÝnh x¸c rÊt cao vÒ kÝch th−íc h×nh häc, th«ng qua to¹ ®é c¸c gãc khung t−¬ng
øng víi tõng ®é cao cña th¸p cÇu. §é cao cña khung phô thuéc vµo chiÒu cao cña tõng lift (víi
cÇu B·i Ch¸y chiÒu cao cña lift tõ 2.5 ®Õn 4.2m, cÇu Cöu Long kho¶ng 5m), cèt thÐp còng ®−îc
bè trÝ trªn mÆt ®Êt, sau ®ã c¶ lång thÐp nµy ®−îc cÈu lªn vÞ trÝ cña nã trªn th¸p vµ nèi víi khung
®Þnh vÞ cña lift tr−íc nã b»ng c¸c bu l«ng, lóc nµy vÞ trÝ cña th¸p cÇu ®· ®−îc c¨n chØnh chÝnh
x¸c, ng−êi ta kiÓm tra vÞ trÝ nµy khi l¾p v¸n khu«n tr−íc khi ®æ bª t«ng th«ng qua 4 mÆt bÝch cña
khung ®Þnh vÞ.
H×nh1. Khung ®Þnh vÞ H×nh 2. VÞ trÝ nèi bu l«ng cña khung ®Þnh vÞ
1. Ph−¬ng ph¸p bè trÝ ®iÓm b»ng m¸y Toµn ®¹c ®iÖn tö
CT 2
+ Ph−¬ng ph¸p to¹ ®é cùc (ch−¬ng tr×nh setting out)
T©m bÖ th¸p ®−îc x¸c ®Þnh s¬ bé khi l¾p v¸n khu«n b»ng ph−¬ng ph¸p to¹ ®é cùc (h×nh 3)
cña m¸y T§§T, sau ®ã ®−îc kiÓm tra vµ ®iÒu chØnh theo to¹ ®é thiÕt kÕ b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p
kh¸c, t©m th¸p còng cã thÓ g¾n vµo víi c¸c ®iÓm cña l−íi khèng chÕ t¹o thµnh mét hÖ thèng
l−íi côc bé (nh− tim th¸p cÇu R¹ch MiÔu).
B
A
c
β
s
α
Α
C
α
ΑΒ
H×nh 3. Ph−¬ng ph¸p to¹ ®é cùc
VÞ trÝ cña khung ®Þnh vÞ ®Çu tiªn nµy còng ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua c¸c ®iÓm cña l−íi
khèng chÕ hay ®iÓm tim th¸p cÇu. ë ph−¬ng ph¸p nµy, c¨n cø vµo 2 ®iÓm cña l−íi khèng chÕ A,
B ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®iÓm thiÕt kÕ C th«ng qua c¸c yÕu tè:
β = αAB - αAC; AC
2
AC
2YXS Δ+Δ= (1)
Sai sè vÞ trÝ ®iÓm bè trÝ cña ph−¬ng ph¸p to¹ ®é cùc ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
=
m±2
S
2
2
mS
m+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ρ
β (2)
+ Ph−¬ng ph¸p giao héi gãc c¹nh
s
1
A
β
1
c
B
s
2
β
2
γ
H×nh 4. Ph−¬ng ph¸p giao héi gãc c¹nh
Cã thÓ sö dông ph−¬ng ph¸p giao héi gãc c¹nh b»ng m¸y T§§T ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®iÓm
cña khung ®Þnh vÞ, hay tim th¸p cÇu. Tõ 2 ®iÓm A,B cña l−íi khèng chÕ ( h×nh 4), bè trÝ ®iÓm thiÕt
kÕ C b»ng ph−¬ng ph¸p giao hé gãc c¹nh, c¸c yÕu tè bè trÝ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau:
ACAB1
α
−
α
=
β; BABC2
α
−
α
=
β
CT 2
AC
2
AC
2
1YXS Δ+Δ= (3)
BC
2
BC
2
2YXS Δ+Δ=
Sai sè trung ph−¬ng vÞ trÝ ®iÓm bè trÝ (C) ®−îc tÝnh theo tr×nh tù sau:
TÝnh sai sè vÞ trÝ ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p giao héi gãc:
2
2
1
2
CSS
sin
m
'm +
γρ
±= β (4)
TÝnh sai sè vÞ trÝ ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p giao héi c¹nh:
2
2S
2
1SC mm
sin
1
''m +
γ
±= (5)
Sai sè vÞ trÝ ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p giao héi gãc c¹nh:
2
c
c
2
cc
c''m'm
''m'm
m
+
×
±= (6)
2. §o kiÓm tra vÞ trÝ th¸p: VÞ trÝ tim th¸p, vÞ trÝ c¸c ®iÓm cña khung ®Þnh vÞ hay c¸c ®iÓm
®Æc tr−ng cña tiÕt diÖn sau khi bè trÝ, l¾p ®Æt vµ ®æ bª t«ng xong, ®−îc kiÓm tra cËn thËn b»ng
mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p sau:
+ Ch−¬ng tr×nh ®o to¹ ®é cña 1 ®iÓm b»ng m¸y T§§T
A,B lµ 2 ®iÓm ®· biÕt to¹ ®é, ®Æt m¸y T§§T t¹i B, ®o gãc β vµ c¹nh S, tÝnh ®−îc to¹ ®é C
theo c«ng thøc:
Xc = XB + S Cosα
CT 2
BBC
Yc = YB + S SinαBBC (7)
trong ®ã: αBC = αBA - β
a
b
c
β
s
H×nh 5. TÝnh to¹ ®é ®iÓm b»ng T§§T
Tõ to¹ ®é ®iÓm l−íi khèng chÕ vµ to¹ ®é thiÕt kÕ c¸c ®iÓm cña tiÕt diÖn th¸p, ta tÝnh ra
kho¶ng c¸ch ë ®é cao t−¬ng øng råi so s¸nh víi sè liÖu ®o ®−îc ngoµi thùc tÕ vµ tÝnh sai sè.
+ Ph−¬ng ph¸p giao héi nghÞch cña m¸y toµn ®¹c ®iÓn tö (ch−¬ng tr×nh free station).
Ch−¬ng tr×nh ®o to¹ ®é cña ®iÓm ®Æt m¸y b»ng c¸ch ®o kho¶ng c¸ch, gãc b»ng tíi c¸c
®iÓm (tèi thiÓu lµ 2 ®iÓm).
VÝ dô: A,B,C lµ 3 ®iÓm ®· biÕt to¹ ®é, tÝnh to¹ ®é ®iÓm P b»ng ph−¬ng ph¸p giao héi
nghÞch.
§Æt m¸y t¹i P ®o c¸c gãc α, β vµ ®o c¸c c¹nh S1, S2, S3.
- KÝch th−íc h×nh häc cña mÆt c¾t th¸p sau khi ®æ bª t«ng cã thÓ kiÓm tra b»ng ch−¬ng
tr×nh ®o kho¶ng c¸ch gi÷a 2 g−¬ng (tie distance).
- Ngoµi ra, còng cã thÓ kiÓm tra to¹ ®é c¸c ®iÓm cña khung ®Þnh vÞ hay c¸c ®iÓm ®Æc tr−ng
cña mÆt c¾t sau khi ®æ bª t«ng víi ph−¬ng ph¸p ®o tÜnh b»ng c«ng nghÖ ®o GPS.
a
c
b
p
β
α
γδ
cc
1
2
a
b
1
S
2
s
3
s
H×nh 6. Ph−¬ng ph¸p giao héi nghÞch
3. KÕt qu¶ thùc tÕ kiÓm tra bè trÝ th¸p cÇu
HÖ thèng l−íi thi c«ng cÇu Cöu Long ®−îc x©y dùng b»ng c«ng nghÖ GPS däc theo tim
tuyÕn (h×nh 7) vµ ®· sö dông c¸c mèc WB118, WB105, WB107, WB108, WB130, WB110,
WB109 ®Ó bè trÝ vµ kiÓm tra 2 th¸p cÇu.
x
y
wb101
wb102 wb104 wb118 wb106
wb103 wb105
wb110
wb109
wb112
wb111
wb114
wb113
wb140
wb116
wb115
wb107
wb113a
wb130 wb108
yard - no.03
north - pylon south - pylon
hau - river
hau - river
a1 - st.4+910.00
a2 - st.7+660.00
sub - stream
pier - 24
yard - no.04
CT 2
H×nh 7. L−íi khèng chÕ thi c«ng cÇu Cöu Long
y
x
up stream
c
enterline of
b
ridge
abutment 2
43
21
H×nh 8. VÞ trÝ khung ®Þnh vÞ
VÞ trÝ c¸c ®iÓm ®−îc bè trÝ b»ng ch−¬ng tr×nh setting out cña m¸y toµn ®¹c ®iÖn tö, c¸c lift
cña th¸p sau khi l¾p xong khung ®Þnh vÞ vµ sau khi ®æ bª t«ng ®Òu ®−îc kiÓm tra b»ng toµn ®¹c
®iÖn tö vµ GPS, kÝch th−íc cña khung ®Þnh vÞ ®−îc kiÓm tra b»ng th−íc thÐp vµ b»ng toµn ®¹c
®iÖn tö. KÝch th−íc cña c¸c chi tiÕt cã sai sè cho phÐp sau khi ®æ bª t«ng lµ (-10mm ÷ 20mm),
mét sè kÕt qu¶ kiÓm tra ®−îc ghi ë b¶ng sau:
