LUẬN VĂN Đề tài: “Nghiên cứu phương pháp thiết kế thành lập lưới khống chế thi công công trỡnh giao thụng dng tuyn Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Giới thiệu chung Việt Nam quốc gia đường phát triển mạnh mẽ lên hoà nhập với cộng đồng giới Nhà nước nhân dân ta đà không ngừng xây dựng sở hạ tầng, nâng cấp cải tạo tuyến đường giao thông nhằm đáp ứng nhu cầu vận tải lưu thông hàng hoá cho phù hợp nhiệm vụ hàng đầu chiến lược chung Đảng nhà nước ta Giao thông hệ thống công trình giao thông xem mạch máu quốc gia Hệ thống giao thông có vai trò quan trọng có ý nghĩa định đến phát triển kinh tế đất nước đồng thời nhịp cầu giao lưu kinh tế, văn hóa, trị vùng, quốc gia toàn giới Giao thông đảm bảo ổn định công tác an ninh, quốc phòng quốc gia Do vấn đề xây dựng mở rộng hệ thống đường giao thông để đáp ứng kịp thời nhu cầu pháp triển đất nước nhiệm vụ hàng đầu Khi xây dựng công trình giao thông, công tác trắc địa công tác quan trọng trước bước nhằm đảm bảo cho việc thiết kế thi công công trình giao thông xác đảm bảo an toàn cho công tác xây dựng toàn tuyến việc quản lý khai thác, sửa chữa nâng cấp sau Xuất phát từ yêu cầu thực tế nói thời gian làm đồ án tốt nghiệp đà nhận đề án tốt nghiệp là: Nghiên cứu phương pháp thiết kế thành lập lưới khống chế thi công công trình giao thông dạng tuyến Nội dung đề tài thể chương: Chương 1: Đặc điểm công trình dạng tuyến Chương 2: Các phương pháp thành lập lưới khống chế thi công công trình giao thông SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Chương 3: Thiết kế lưới khống chế thi công cho tuyến đường N2 khu kinh tế Diễn Châu Nghệ An Phần cuối phần kết luận kiến nghị Với tinh thần làm việc nghiêm túc nổ lực phấn đấu thân hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Trần Viết Tuấn thầy cô giáo khoa trắc địa, đồ án đà hoàn thành thời hạn Nhưng hạn chế thời gian trình độ nên đồ án tốt nghiệp tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo khoa trắc địa bạn đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn Hà Nội ngày tháng năm2008 Sinh viên thực hiƯn : Ngun ThÕ Hïng SV: Ngun ThÕ Hïng Líp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình CHƯƠNG đặc điểm công trình giao thông dạng tuyến 1.1 kháI niệm công trình dạng tuyến Các công trình dạng tuyến công trình có dạng kéo dài, thường thành lập để xây dựng tuyến đường giao thông, xây dựng cầu xây dựng đường hầm Với mục đích phục vụ cho việc lưu thông, qua lại địa bàn( hay vùng đó) nối liền tỉnh lại với 1.1.1 Đặc điểm tuyến đường - Tuyến đường trục thiết kế công trình dạng tuyến kéo dài qua nhiều vùng, theo dải hẹp đánh dấu thực địa, đo vẽ chuyển lên đồ bình đồ ảnh hay ghi trước toạ độ vẽ lên đồ mô hình số bề mặt thực địa Nhìn chung tuyến đường đường cong không gian phức tạp Trong mặt phẳng bao gồm đoạn thẳng có hướng khác chèn chúng đường cong phẳng có bán kính cong cố định biến đổi Bình đồ dọc tuyến hình chiếu bề mặt địa hình mặt phẳng nằm ngang, mặt cắt dọc tuyến hình chiếu mặt phẳng thẳng đứng Xét phương diện mặt tuyến gồm có đoạn thẳng có phương hướng khác gồm đường cong nằm mặt phẳng nằm ngang có bán kính cong thay đổi cố định Bán kính đường cong lớn thuận lợi cho an toàn giao thông Trên mặt cắt dọc tuyến gồm đoạn thẳng có độ dốc khác nhau, cần thiết nối với đường cong tròn nằm mặt phẳng thẳng đứng Độ dốc tuyến đường thông thường không lớn để thị rõ ràng tỷ lệ đứng mặt cắt dọc thường chọn lớn 10 lần tỷ lệ ngang SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình 1.1.1.1 Các loại tuyến đường Tuỳ theo điều kiện thực địa nơi tuyến qua mà chia thành loại sau: a.Tuyến chạy dọc theo thung lũng: Được bố trí bậc thềm thung lũng, thông thường có mặt mặt cắt ổn định cắt ngang phần lớn dòng nước Như đòi hỏi phải xây dựng nhiều cầu cống tốn làm cho giá thành toàn công trình cao b Tuyến đường phân thuỷ: Được bố trí chạy dọc theo điểm cao địa hình Đây tuyến đường tương đối phức tạp khối lượng xây dựng công trình nhân tạo ít, điều kiện địa chất đảm bảo Tuy nhiên vùng đồi, núi thông thườn đường phân thuỷ hẹp ngoằn ngèo nên tuyến phức tạp c Tuyến chạy bám s­ên nói: N»m ë c¸c s­ên nói, tun cã thĨ thiết kế với độ dốc đặn phẳng phương diện mặt phức tạp Vì tuyến đường cắt ngang hầu hết suối nên đòi hỏi phải xây dựng nhiều cầu, cống tuyến nằm dườn núi nên thường bị sụt lỡ d Tuyến cắt qua thung lũng đường phân thuỷ: Tuyến chạy qua thung lũng đường phân thuỷ phương diện mặt gần đường thẳng, phương diện mặt cắt thường gặp độ dốc kéo dài, tuyến khả thi Nhưng định tuyến đồng vùng núi cần tuân thủ nguyên tắc sau: Định tuyến vùng đồng : + Giữa địa vật có đường bao nên đặt tuyến thẳng Độ lệch tuyến so với đường thẳng ( tức độ dài thêm tương dốc ) độ lớn góc chyển hướng cần phải khống chế trước + Đỉnh góc ngoặt chọn đối diện với khoảng địa vật tuyến đường vòng qua địa vật + Các góc chuyển hướng tuyến cố gắng không lớn 200-300 SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Định tuyến vùng núi: + Định tuyến theo độ dốc giới hạn có khối lượng công tác không làm giảm độ dốc ( cho độ dốc không) vùng riêng biệt, khu vực, khu vực đòi hỏi phải tuân theo quy định Các yếu tố tuyến độ cao mặt đất chọn có lưu ý đến mặt cắt thiết kế đà lập trước yêu cầu chen đoạn thẳng đường cong + Phải vào độ dốc định tuyến độ kéo dài cho phép tuyến đường mà định vị trí dỉnh góc ngoặt độ lớn chúng Cần phải loại bỏ đường cong có bán kính nhỏ nơi buộc phải làm giảm cách đáng kể độ dốc cho phép 1.1.2 Đặc điểm cầu Khi xây dựng tuyến đường giao thông mặt đất thường gặp chướng ngại sông, hồ, khe núiĐể vượt qua chướng ngại phải xây dựng cầu điều diễn phức tạp Cầu phận hệ thống vượt chướng ngại kể trên, bao gồm mố cầu, trụ cầu nhịp cầu Mố phận liên kết cầu với đoạn cầu dẫn Các trụ đặt sâu lòng sông chỗ tựa cho dàn nhịp + Mố cầu hệ thống liên kết cầu với hệ thống đường dẫn, thường xây dựng bê tông cốt thép + Trụ cầu phận để đỡ kết cấu nhịp cầu, xây dựng bê tông cốt thép Cả trụ cầu mố cầu có chiều sâu đặt móng tương đối lớn ( vài chục mét) đặt đến tầng lớp đá gốc Trên phận trụ cầu mố cầu có phận liên kết với cầu gọi gối tựa + Nhịp cầu khoảng cách tính theo trục cầu hai trục dọc hai điểm tựa hai đầu nhịp 1.1.2.1 Phân loại cầu Việc phân loại cầu dựa sở sau đây: SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Theo độ lớn( chiều dài cầu): - Cầu nhỏ L< 50 m - Cầu trung bình 50 m< L < 100 m - Cầu lín 100 m< L < 500 m - CÇu cùc lín L > 500 m Ph©n theo vËt liƯu x©y dựng bao gồm: cầu gỗ, cầu sắt, cầu bê tông côt thép Phân theo mục đích sử dụng bao gồm: cầu đường sắt, cầu đường bộ, cầu băng tải Phân loại theo thời gian sử dụng bao gồm: cầu vĩnh cửu, cầu bán vĩnh cửu, cầu tạm thời Phân theo cấu trúc hình thái khả chiệu tải bao gồm: cầu dầm, cầu vòm, câu treo, cầu kết hợp, cầu quay, cầu gấp 1.1.3 Đặc điểm công trình hầm Khi xây dựng số công trình số điều kiện, nguyên nhân lý khác mà người ta phải tiến hành xây dựng lòng đất, nước Các công trình xây dựng đất, nước gọi công trình hầm Công trình hầm sử dụng giao thông vận tải như: Đường hầm tuyến giao thông , đường sắt, đường Là dạng công trình hầm Một ví dụ điển hình công trình hầm giao thông công trình hầm Hải Vân Công trình xây dựng đà đáp ứng nhu cầu giao thông lại, bước ngoặt lớn trình phát triển kinh tế đất nước SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình 1.2 Nội dung công tác trắc địa xây dựng công trình giao thông Công tác trắc địa xây dựng công trình có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, góp phần quan trọng vào tiến độ thành công trình Nội dung công tác trắc địa xây dựng công trình giao thông tiến hành qua ba giai đoạn là: Giai đoạn khảo sát thiết kế, giai đoạn thi công, giai đoạn vào khai thác sử dụng 1.2.1 Giai đoạn khảo sát thiết kế Giai đoạn khảo sát thiết kế nhiệm vụ công tác trắc địa, tiến hành qua nhiều giai đoạn bao gồm: Thiết kế tiền kh¶ thi, thiÕt kÕ kh¶ thi, thiÕt kÕ kü thuËt lập vẽ thi công a.Giai đoạn thiết kế tiền khả thi Khi xây dựng tuyến đường cần phải thu thập tài liệu liên quan đến tuyến đường để sơ đánh giá cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình giao thông thuận lợi, khó khăn sơ xác định vị trí, quy mô công trình, ước tính tổng mức đầu tư, chọn hình thức đầu tư đánh giá hiệu mặt kinh tế, xà hội dự án Công tác trắc địa chủ yếu giai đoạn là: + Tìm hiểu lực lượng lao động khu vực khảo sát, rõ khu vực trọng tâm tuyến, nơi thực chuyển lưu giao thông sang tuyến đường thiết kế + Xác định đồ tỷ lệ nhỏ điểm khống chế, vạch phương án có đồ tỷ lệ 1/25000 1/10000 Từ sơ đánh giá khái quát ưu, khuyết điểm phương án + Khảo sát tuyến: Nhiệm vụ giai đoạn thu thập tài liệu điều kiện tự nhiên vùng công trình giao thông qua( địa hình, địa chất, thuỷ văn, nguồn cung cấp vật liệu xây dựng ), đồng thời điều tra thu thập tài liệu khảo sát đà thực ( nÕu cã) vµ lµm viƯc víi SV: Ngun ThÕ Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình quan hữu quan lợi ích (và khó khăn ) xây dựng khai thái công trình Kết khảo sát sơ đề xuất hướng tuyến, ước định quy mô giai pháp kinh tế kỹ thuật công trình + Khảo sát thủy văn: Khảo sát thuỷ văn tuyến đường thu thập tài liệu sẵn có điều tra bổ sung(nếu chưa có sẵn )về địa hình, địa chất, khí tượng, thuỷ văn, tình hình ngập lụt, chế độ dòng chảy sông, suối dòng thiết kế đường Làm việc với địa phương quan hữu quan công trình đê đập thuỷ lợi, thuỷ điện sử dụng theo quy hoạch tương lai Sự ảnh hưởng công trình tới chế độ thuỷ văn dọc tuyến đường công trình thoát nước đường, yêu cầu thuỷ lợi việc xây dựng cầu đường Trên đồ có sẵn vạch đường danh giới lưu vực tụ nước, vùng bị ngập (nếu có), tổ chức thị sát thực địa để đánh giá, đối chiếu với số liệu thu thập qua tài liệu lưu trữ địa phương quan chức cung cấp b Giai đoạn thiết kế khả thi Giai đoạn thực sở luận chứng kinh tế kỹ thuật đà chủ đầu tư phê duyệt xác định phạm vi đầu tư xây dựng công trình Công việc bước thiết kế khả thi bao gồm : + Tiến hành đo vẽ bình đồ, bình đồ ảnh ty lệ 1/10000 1/5000, khoảng cách điểm từ 5m + Khảo sát tuyến đường: Quá trình khảo sát phải nghiên cứu điều kiện tự nhiên vùng (địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, nguồn vật liệu xây dựng ) Ngoài cần ý đến tài liệu khảo sát đà tiến hành năm trước có Kết khả sát phải đề xuất hướng tuyến giải pháp thiết kế cho phương án tốt nhất, đề xuất giải pháp thi công đồng thời phải thoả thuận với quyền địa phương quan chức hướng tuyến giải pháp thiết kế chủ yếu SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình + Khảo sát thủy văn: Yêu cầu khảo sát thuỷ văn dọc tuyến đường nghiên cứu hồ sơ thuỷ văn, địa hình, địa chất dọc tuyến đà thu thập được, đánh giá mức độ xác mức độ tỉ mỉ số liệu, tài liệu so với yêu cầu khảo sát bước nghiên cứu tiền khả thi để lập kế hoạch bổ xung tài liệu thiếu theo nhiệm vụ nội dung đặt bước tiền khả thi c Giai đoạn thiết kế kỹ thuật: Sau phương án khả thi đựoc trình duyệt lên quan chủ quản xem xét phê chuẩn, đơn vị thiết kế tiến hành đưa thông số cụ thể công trình (số xe, cấp đường, tốc độ xe chạy, kết cấu mặt đường ) Đề phương án thi công giải phóng mặt bằng, phương án thi công giải pháp kỷ thuật Như giai đoạn thiết kế kỹ thuật phục vụ cho công trình chi tiết cụ thể với mục tiêu đưa phương pháp công nghệ nhằm thi công xây dựng công trình Do nội dung công tác trắc địa giai đoạn bao gồm nội dung sau: - Thành lập lưới khống chế sở mặt độ cao dọc tuyến - Thành lập đồ địa hình tỷ lệ lớn khu vực xây dựng - Chuyển phương án tối ưu đà chọn thực địa - Đo vẽ mặt cắt dọc, mặt cắt ngang cọc lý trình - Cắm mốc giải phóng mặt d.Giai đoạn lập vẽ thi công Giai đoạn lập vẽ thi công trình chi tiết hóa giai đoạn thiết kế kỷ thuật phương pháp vẽ thi công, để cung cấp chi tiết số liệu vẽ cho đơn vị thi công thực địa Vì giai đoạn phải xác hóa về khảo sát địa hình, địa chất thủy văn để xác định yếu tố địa hình Như nội dung công tác trắc địa giai đoạn bao gồm nội dung sau: SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình 2.3.2.1 Lưới GPS hạng IV Việc thiết kế lưới GPS thực dựa đồ tỷ lệ đà vạch phương án tuyến ảnh hưởng hàng không tỷ lệ 1/10.000 1/25.000 Hiện công nghệ GPS ứng dụng rộng rÃi việc thành lập lưới không chế công trình giao thông, vấn đề đặt là phải sử dụng công nghệ GPS cách hợp lý đạt hiệu cao Vì thiÕt kÕ l­íi GPS cÇn thùc hiƯn mét sè c«ng viƯc sau: -ThiÕt kÕ l­íi Khi thiÕt kÕ l­íi GPS phải xác định rõ kết qủa đo GPS đà dùng thuộc hệ toạ độ nào, tức phẩi thiết kế lưới GPS Lưới bao gồm vị trí gốc, phương vị gốc kích thước gốc Thông thường người ta chọn phương vị gốc phương vị khởi tính đà cho phương vị véc tơ đường đáy, kích thước gốc cạnh đo máy đo dài, khoảng cách điểm khởi tính lấy chiều dài véc tơ đường đáy Vị trí gốc lưới GPS thường xác định từ toạ độ điểm khëi tÝnh ®· cho Do ®ã thiÕt kÕ l­íi GPS chủ yếu xác định vị trí gốc lưới Trong xây dựng công trình dạng tuyến công trình có phạm vi lớn điểm GPS thường nằm cách khoảng cách kha xa chí nằm hai hay nhiều múi khác nhau, trị đo chiếu xuống mặt phẳng hiệu chỉnh giá trị chênh cao Số hiệu chỉnh đo chiếu mặt phẳng Gauss Do toạ độ khoảng cách điểm không khoảng cách thực tế, dùng giá trị toạ độ khoảng cách để lập lưới khống chế bố trí công trình không đảm bảo với thiết kế Vì cần thiết phải chuyển toạ độ khống chế công trình từ hệ toạ SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình độ WGS-84 ( hệ toạ độ quốc tế) vế hệ toạ độ thi công công trình thông qua toán tính chuyển - Các điều kiện đặc trưng lưới GPS Số ca tÝnh theo c«ng thøc : C= n.m N (I.37) Trong ®ã : C: sè ca ®o n: sè ®iÓm ®o lưới m: số lần đặt máy trung bình điểm Trong lưới có : - Tổng số đường đáy jT = C.N (n-1)/2 - Tổng đường đáy cần thiết jct = n-1 - Số đường đáy độc lập jdl = c(n-1) - Số đường đáy dư jd = c(n-1)- (n-1) Theo công thức xác định yếu tố đặc trưng chủ yếu kết cấu đồ hình lưới GPS Thiết kế lưới GPS trước tiên phải đề phương án thành lập lưới đồ hình lưới, phương thức liên kết chủ yếu, khoảng cách lưới, phân bố ví trí điểm sau lập kế hoạch đo ngoại nghiệp ước tính độ chÝnh x¸c cđa l­íi thiÕt kÕ - Trong thiÕt kÕ đồ hình lưới GPS đo đồng GPS không cần phải nhhìn thông hướng nên thiết kế đồ hình lưới GPS phải có tính linh hoạt cao Thiết kế đồ hình lưới GPS chủ yếu tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng, kinh phí, thời gian, nhân lực, loại hình, số lượng máy thu điều kiện đảm bảo hậu cần Căn vào mục đích sử dụng, thông thường có phương thức thành lập lưới là: Liên kết điểm, liên kết cạnh, liên kết lưới SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình liên kết hỗn hợp cạnh - điểm Ngoài có liên kết hình sao, liên kết đường chuyền phù hợp liên kết chuỗi tam giác Lựa chọn phương thức tùy thuộc vào yêu cầu độ xác công trình, điều kiện già ngoại số lượng máy thu GPS Chúng ta tìm hiểu qua phương thức liên kết lưới trình bay trên: a Phương thức liên kết điểm Liên kết điểm dạng liên kết có đồ hình đồng kề điểm chung, cường độ đồ hình liên kết điểm yếu điều kiện khép hình không đồng Dạng liên kết điểm thường không sử dụng đơn độc Đồ hình dạng liên kết điểm b Phương thức liên kết cạnh Liên kết cạnh dạng liên kết đồ hình đồng cạnh chung Lưới thành lập theo dạng có cường độ đồ hình tương đối cao có nhiều cạnh đo lặp điều kiện khép đồ hình không đồng Với số lượng máy thu nhau, số thời đoạn đo sễ tăng lên nhiều so với phương thức liên kết điểm SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Đồ hình dạng liên kết cạnh c Phương thức liên kết lưới Liên kết lưới dạng liên kết đồ hình đồng hai điểm chung trở lên Trong phương thức cần phải có máy thu trở lên Hiển nhiên lưới thành lập theo phương thức có cường độ đồ hình độ tin cậy cao tốn kinh phí thời gian nhiều hơn, thường thích hợp với lưới khống chế yêu cầu độ xác cao d Phương thức liên kết cạnh điểm Liên kết cạnh - điểm dạng kết hợp phương thức liên kết cạnh phương thức liên kết điểm để thành lập lưới GPS Phương thức bảo đảm cường độ đồ hình, nâng cao tin cậy lưới, vừa giảm khối lượng công tác ngoại nghiệp, hạ giá thành Đây phương thức tương đối lý tưởng để thành lập lưới e Phương thức liên kết chuỗi tam giác( đa giác) Chuỗi tam giác dạng liên kết liên tiếp điểm cạnh chuỗi tam giác đo toàn Thành lập lưới GPS theo phương thức thích hợp cho khu đo hẹp kéo dài khảo sát tuyến ®­êng bé, ®­êng s¾t SV: Ngun ThÕ Hïng Líp tr¾c địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Đồ hình liên kết dạng chuỗi tam giác f Phương thức liên kết lưới đường chuyền Lưới GPS tạo thành liên kết có đồ hình đồng dạng kéo dài đường chuyền, cạnh độc lập nên tạo thành dạng khép kín ®Ĩ kiĨm tra ®é chÝnh x¸c cđa ®iĨm GPS L­íi GPS dạng ứng dụng thích hợp yêu cầu độ xác thấp Phương thức kết hợp với phương thức liên kết điểm g Phương thức liên kết lưới dạng hình Dạng hình học hình đơn giản, cạnh đo trực tiếp không tạo thành đồ hình khép kín Do khả kiểm tra phát sai số thô phương thức liên kết điểm Nhưng thành lập lưới theo phương thức cần máy thu Nếu có máy thu máy đặt trạm giữa, hai máy khác đo lưu mà không bị hạn chế điều kiện đo đồng Tọa độ điểm đo đựơc tọa độ hệ WGS- 84, tọa độ điểm cần phải sử dụng tham số chuyển đổi để tiến hành chuyển đổi 2.3.2.2 Lưới đa giác chêm dầy bậc Việc thiết kế lưới dựa đồ tỷ lệ trung bình 1/5000 1/10000 (nếu có) thiết kế trực tiếp thực địa, tiến hành thiết kế lưới đa giác cần phẩi l­u ý c¸c tham sè SV: Ngun ThÕ Hïng Líp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình - Chiều dài cạnh trung bình từ 200 500m tuỳ theo đặc điểm địa hình - Số lượng cạnh không 15 cạnh - Góc không nhỏ 300 2.3.2.3 Lưới đường chuyền kinh vĩ Được thiết kế chủ yếu thực địa, thiết kế lưới đường chuyền kinh vĩ cần phải ý tham sè kû tht cho phÐp lµ: - ChiỊu dµi giới hạn đường chuyền (km) + khu vực không xây dựng :1.2 km + Sai số trung phương tương đối đo cạnh :1/2000 + Sai số trung phương đo gãc :  30” + Sai sè khÐp gãc cho phép : 45 n ( n số đo góc) 2.3.3 Phương pháp ước tính độ xác lưới khống chế thi công tuyến đường Đối với lưới GPS Có hai phương pháp để ước tính độ xác lưới phương pháp ước tính gần phương pháp ước tính chặt chẽ Phương pháp ước tính gần có tính trực quan rõ rệt, phương pháp lại có nhược điểm chủ yếu khó tự động hoá trình tính toán Ngày lĩnh vực sản suất phương pháp bình sai gián tiếp sử dụng nhiều cho độ xác cao, phương pháp người ta dễ dàng lập hệ phương trình số hiệu chỉnh, trị đo cần lập phương trình Do việc sử dụng phương pháp ước tính chặt chẽ để đánh giá vị trí điểm mạng lưới GPS có lợi, chọn phương án ước tính chặt chẽ sở bình sai gián tiếp để thành lập chương trình ước tính độ xác lưới GPS a Chọn ẩn số thiết lập công thức tính độ xác SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Căn vào sơ đồ thiết kế, ta có số lượng trị đo độc lập dự kiến sai số trung phương Từ sơ đồ thiết kế ta tính số trị đo cần thiết bình sai gián tiếp có trị đo cần thiết có nhiêu ẩn số Trong lưới mặt ẩn số chọn toạ độ X,Y điểm cần xác định Nếu mạng lưới tiến hành đo n trị độc L1;L2 Ln ,với sai số trung phương tương ứng m1,m2mn để xác định t ẩn số X1 X2Xn ta xác lập n quan hệ hàm số biểu diễn giá trị bình sai đại lượng đo với t giá trị ẩn số cần xác định nói Chúng ta biểu diễn giá trị qua hµm sau: L1= F (X1,X2,…Xn ) ( víi i= 1.2,…,n ) ( I.38) ẩn số Xi thường toạ độ điểm cần xác định, biểu diễn trị bình sai Li tổng tự Li số hiÖu chØnh Vi L i = L ’I + V i ( I.39) C¸c Èn sè Xj (j= 1.2,…,t) cã thể biểu diễn qua giá trị gần ẩn sè vµ sè hiƯu chØnh cđa Èn sè: Xj = X oj + Xj Kết hợp đẳng thức từ phương trình (I.39) ta có phương trình số hiƯu chØnh d¹ng sau: Vi =ai1   x1 + ai2   x2 +…….ai1   x1 +l1 (I.40 ) Trong ®ã Sij =  fi  xi (i=1,2,…,n;i=1,2, ,t ) Phương trình số hiệu chỉnh dạng ma trận có dạng V=AX+L (I.41) Trong đó: SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình A: Là ma trận hệ sè  a11 a :  21   a n1 a12 a 22 an2 a1t  a 2t     a nt (I.42) V : Là véc tơ số hiệu chỉnh, L véc tơ số hạng tự do, X véc tơ ẩn số V1 V V=       Vn   L1  L  L=        Ln  ; :  X1  X  X=       X n  (I.43) Víi sai số đo dự kiến ta lập ma trận trọng sè cã d¹ng  p1 0 P=    0  p2      p n   víi pi = C mi2 Tõ ph­¬ng trình số hiệu chỉnh ma trận trọng số P ta lập phương trình chuẩn dạng : (ATPA)X + ATPL=0 (I.44) Từ ta lập ma trận nghịch đảo ma trận hệ phương trình chuẩn Q = (ATPA)-1 (I.45) Ma trËn Q cã d¹ng sau: Q  Q11 Q =  21   Q n1 Q12 Q22 Qn Q1t  Q2t     Qnt  (I.46) Để tính trọng số đảo hàm, trước hết ta phải lập hàm trọng số cho yếu tố cần đánh giá độ xác Hàm trọng số hàm trị bình sai số có dạng tổng quát sau : FT =(f1,f2,fi) (I.47) Từ tính trọng số đảo hàm theo công thức sau: SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình T QF =F QF PF (I.48) Trong đó:Q ma trận Từ trọng số đảo hàm , ta tính sai số trung phương hàm theo công thức sau : MF=  Trong ®ã :  PF MF= QF (I.49) sai số trọng số đơn vị chọn theo dự kiến đo Sau tính toán song ta tiến hành tính toán độ xác yếu tố mạng lưới đo với sai số trung phương ẩn số tính theo c«ng thøc : mxi= myi =  Q xi xi Q yiyi từ tính sai số trung phương vị trí điểm: 2 mpi= m xi m yi =  Q xi  Q yi Trong Qj phần tử thứ j đường chéo ma trận nghịch đảo ma trận hệ số phương trình chuẩn b.Lập phương trình số hiệu chỉnh chiều dài cạnh -Phương trình số hiệu chỉnh : Trong lưới GPS trị đo chủ yếu hệ toạ độ điểm cần xét ta phải lập phương trình số hiệu chỉnh cho chiều dài cạnh Giả sử điểm I k, xét chiều dài Sik hai diểm i k mạng lưới , ta gọi I điểm đầu k điểm cuối (hoặc ngược lại) Nếu ta kí hiệu xi,yi,xk,yk toạ độ bình sai chiều dài cạnh viết sau : Sik= ( xk  xi )  ( y k  yi ) SV: Nguyễn Thế Hùng (I.50) Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Theo cách kí hiệu hệ toạ độ gần số hiệu chỉnh viết phương trình (2.28) d­íi d¹ng sau: S’ik+Vsik= X k     k  X k0   i   Y k     k  Yi   i  (I.51) Trong ®ã : Xi0, Yi0, Xk0, Yk0, toạ độ gần hai điểm cần xác định i, k, k, k, i, i số hiệu chỉnh toạ độ gần Với số hiệu chỉnh k, k, i, i có giá trị nhỏ, ta triển khai vế phải phương trình dạng tuyến tính Vsik cos  ik  i  sin  ik i  cos  ik  k  sin  ik i  l sik (I.52) - LËp hµm träng sè chiỊu dài cạnh: Để đánh giá độ xác chiều dài cạnh để làm sở cho đánh giá vị trí điểm tương hỗ điểm ta lập hàm trọng số cho chiều dài cạnh sau: Giữa hai điểm i,k lưới toạ độ bình sai Xi ,Yi, Xk , Yk ta đà lập phương trình chiều dài cạnh Từ phương trình ta xác định hệ số hàm trọng số fi đạo hàm riêng có giá trị sau: sik    = -cos  ik   xk    sik    = cos  ik   xi    sik   yk  = -sin  ik     sik   yi  = sin  ik  0 (I.53) Nh­ vËy vÐc t¬ n»m số chiều dài cạnh tương ứng với ẩn số Xi ,Yi, Xk , Yk  cos  ik    sin   ik  Fsik =   cos  ik     sin  ik (I.54) Từ véc tơ hàm trọng số ta tính trọng số đảo chiều dài cạnh i, k theo c«ng thøc FSik = FSTqFS SV: Ngun Thế Hùng (I.55) Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Trong q lµ ma trËn (4  4) chøa hƯ sè Qij điểm i,k ma trận Q=(ATPA) Sai số trung phương chiều dài cạnh : mS ik = m Psik (I.56) Trong m sai số trung phương trọng số đơn vị - Lập phương trình số hiệu chỉnh góc phương vị : Tương ứng với cặp đo hai điểm i,k lưới GPS ta có trị đo phương vị, ta lập phương trình số hiệu chỉnh góc phương vị d¹ng: (I.57) V ik  aik  i  bik i  aik  k  bik i  l ik Trong aik, bik tính theo công thức sau:             aik =  ik  ,bik =  ik  , -aik =  ik  , bik =  ik           x k   y k   x k   y k  (I.58) Từ hàm số ta lập hàm trọng số phương vị để đánh giá độ xác phương vị cạnh hai điểm i,k có dạng sau : ik   ik  aik  i  bik i  aik  k  bik k (I.59) Ta cã véc tơ hàm trọng số phương vị cạnh tương ứng víi c¸c Èn sè Xi ,Yi, Xk , Yk  aik   b  F  =  ik    aik      bik (I.60) Từ F ta tính trọng số đảo phương vị cạnh sau : F T q F P (I.61) Trọng số đảo phương vị cạnh tính m = SV: Nguyễn Thế Hùng p (I.62) Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Trọng số trị đo lưới GPS :Sai số trung phương chiều dài cạnh sai số trung phương phương vị cạnh lưới GPS thường tính theo công thức có dạng tổng quát sau: m s  a  (b.s) (mm) m = a0 b     s  hc ms = a+ bs (mm) (” ) hc m =  " ms s (”) Trong ®ã : s: khoảng cách hai điểm GPS tính km, hiểu độ xác lần ®o ( mét vßng ®o ®ång bé ) a: số cố định b: hệ số tỷ lệ Từ ta tính sai số trung phương trị đo trọng số tương ứng trị đo tính theo công thức tổng quát : Pi = C si m +Trong số trị đo c¹nh : Psi  C si m víi msi = ' m si n Trong : n số lần đo cạnh ( m 'si )  a  b s i ( km ) sai số trung phương đo cạnh + Trọng số trị đo phương vị : P i = C m víi m  i = ' m si n Trong : n số lần đo cạnh m (m i ) =  si   " lµ sai số trung phương đo phương vị si 2 Lưới đa giác Có thể thực hai cách ước tính sau : a.ước tính phương pháp chặt chẽ SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Phương pháp sử dụng chương trình máy tính lập sẵn để xác định yếu tố cần thiết đánh giá cho lưới đường chuyền bao gồm : - Sai số trung phương vị trí ®iĨm u nhÊt : myn - Sai sè trung ph­¬ng tương đối xác định cạnh yếu ( ms )yn - Sai số trung phương cạnh yếu : m yn Ngoài tham số đo dược chương trình lập sẵn ta tính thêm đại lượng T thực tế mà đường truyền đạy , so sánh hạn sai cho phép đà tính phần * Phương pháp tính Đối với máy toàn đạc điện tử thông thường theo lý lịch máy th× : ms = a + b 10-6 ,D Trong : D chiều dài cạnh đo ms sai số trung phương đo cạnh Dựa vào tham số a,b máy toàn đạc điện tử Ta tính giá trị ms cho trường hợp cạnh trung bình tuyến đường chuyền theo lý lịch máy hoặc( theo kết kiểm nghiệm) xác định sai số trung phương đo góc m thiết bị ,từ ®©y chóng ta tÝnh sai sè ®iĨm ci ®­êng chun so với điểm đầu đường chuyền theo công thức :   m2 M = n.ms + Do,i 2 Trong : D0,i khoảng cách từ điểm thứ i đến điểm trọng tâm tuyến n số cạnh đường chuyền D0,i  2Xi ,TT  2 ,TT Yi  Xi,TT = Xi – XTT SV: Ngun ThÕ Hïng Líp tr¾c địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình Yi,TT =Yi YTT Trong XTT : toạ độ trọng tâm tuyến XTT = xi  ni YTT = yi  ni Víi ni số điểm tuyến đường chuyền Sau tÝnh sai sè khÐp cđa tun ®­êng chun Fs = 2M Sai số trung phương tương đối tuyến đường chun tÝnh theo c«ng thøc T  fs s Trong : S tổng chiều dài cạnh tuyến đường chuyền T Được dùng để so sánh với kết tính toán hạn sai cho phép b Tuyến đường chuyền kinh vĩ sử dụng phương pháp ước tính Từ giá trị mkv tính theo công thức sử dụng công thức ta tính M=2 mkv sử dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng ta cã : ms n  m " D   M 2 ,i (I.63) Ta cã thÓ tính giá trị ms, m cần thiết để đo đặc tuyến dường chuyền kinh vĩ giá trị : T = fs s Trên sở để ước tính độ xác lưới khống chế thi công công trình, từ sở độ xác lựa chọn máy móc, phương pháp đo, hạn sai số đo đạc cần thiết để thành lập mạng lưới khống chế thi công đủ độ xác phụ thuộc công tác khảo sát thiết kế thi công tuyến đường SV: Nguyễn Thế Hùng Lớp trắc địa B_K48 Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn Thế Hùng Bộ môn trắc địa công trình Lớp trắc địa B_K48 ... nói thời gian làm đồ án tốt nghiệp đà nhận đề án tốt nghiệp là: Nghiên cứu phương pháp thi? ??t kế thành lập lưới khống chế thi công công trình giao thông dạng tuyến Nội dung đề tài thể chương:... trình thi? ??t kế thi công công trình 2.1.1 Một số đặc điểm lưới thi công công trình Quy trình thi? ??t kế xây dựng số công trình phải trải qua giai đoạn sau đây: - Khảo sát thi? ??t kế công trình - Thi. .. B_K48 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn trắc địa công trình chương phương pháp thành lập lưới khống chế thi công công trình giao thông 2.1 vai trò lưới khống chế thi công dạng l­íi khèng chÕ thi c«ng L­íi