Đang tải... (xem toàn văn)
Biến dạng công trình là hiện tượng, quá trình động lực phức tạp mang tính chất xác suất. Độ biến dạng công trình phụ thuộc vào sự thay đổi tính chất vững chắc của nền móng theo thời gian, sự thay đổi mực nước ngầm. Nhằm giúp các bạn hiểu hơn về vấn đề này, mời các bạn cùng tham khảo bài viết Nghiên cứu lựa chọn hệ tọa độ trong công tác quan trắc biến dạng công trình thủy lợi, thủy điện.
Nghiên cứu lựa chọn hệ toạ độ công tác quan trắc Biến dạng công trình thủy lợi- thủy điện Th.s Hoàng xuân thành Bộ môn Trắc địa- Đại học Thủy lợi Biến dạng công trình- tượng nhiều yếu tố gây nên trình động lực học phức tạp mang tính chất xác suất Độ biến dạng công trình phụ thuộc vào thay đổi tính chất vững móng theo thời gian, thay đổi mực nước ngầm, độ biến dạng vật liệu xây dựng kết cấu, tác động bên lên móng tác động nước, tác động hoạt động khai thác mỏ, chấn động lòng đất, thay đổi tỷ trọng móng xây dựng thêm công trình khu vực thay thiết bị có tải trọng lớn hơn, sai sót công tác khảo sát địa chất thiết kế móng dẫn đến sức chụi tải móng xác định cao thực tế.v.v Theo thời gian, biến dạng công trình biểu diễn dạng như: móng bị lún, công trình chuyển dịch theo mặt bằng, công trình bị nghiêng, vặn, xoắn, nứtvà trầm trọng gây hư hỏng dẫn đến đổ vỡ công trình Để phân tích quy luật làm việc công trình xác định thời gian, khối lượng cho công tác sữa chữa, bảo dưỡng công trình cần có số liệu đo đạc, quan trắc thực tế, tiến hành theo dõi loại biến dạng công trình theo chu kỳ thời gian dài: kể từ đặt móng công trình, trình xây dựng kéo dài suốt thời gian đưa công trình vào vận hành sử dụng công trình có độ biến dạng giới hạn cho phép Công tác phân tích kết quan trắc nhằm mục đích tìm sai số mối tương quan kết đo tác động bên Cũng từ kết phân tích lập hàm tương quan độ dịch chuyển biến dạng công trình với tác động bên Mục đích công việc đánh giá đưa nguyên nhân dị thường trạng thái công trình cụ thể vùng xung yếu công trình có Mặt khác số liệu quan trắc cho biết thông tin quy luật làm việc công trình điều kiện khác nhau, từ kiến thức quy luật làm sở cho việc thiết kế công trình hoàn thiện kiến thức nhiệm vụ công tác quan trắc biến dạng Trong công tác quan trắc biến dạng công trình thủy lợi- thủy điện vấn đề quan trọng chọn hệ toạ độ để biểu diễn đại lượng biến dạng công trình Hệ toạ độ chọn để đạt hai mục đích: thứ thành phần đo phản ánh xác đặc tính làm việc kết cấu công trình thứ hai xác định độ dịch chuyển tất điểm kiểm tra công trình, móng phần chắn sóng hệ toạ độ Hiện vấn đề chọn hệ trục toạ độ quan trắc quy trình đánh giá độ biến dạng công trình đập, hồ chứa chưa đưa vào quy phạm Nếu xem xét hệ toạ độ vuông góc hai điểm kiểm tra có độ dịch chuyển (hình 1) biểu thị mặt cắt khác đập bỡi giá trị khác nhau, không phản ánh toàn trạng thái biến dạng đập Ngoài việc khó khăn việc xác định thành phần biến dạng gây bỡi tác động khác Việc chọn hệ toạ độ phụ thuộc vào hình dạng công trình, đặc tính phản lực đập chống lại tác động bên nhiệm vụ việc phân tích số liệu quan trắc Thí dụ nhiệm vụ quan trắc đập bê tông trọng lực kiểm tra độ dịch chuyển theo móng phần tiếp giáp độ nghiêng theo hướng tải trọng công trình Do công trình đập trọng lực dạng thẳng hợp lý chọn hệ toạ độ vuông góc phẳng có trục trùng với hướng tác động tải trọng (hình 2) Khi nghiên cứu biến dạng công trình có dạng hình vòm hình trụ nên sử dụng hệ toạ độ cực mà tâm hệ trùng với tâm ®é cong cđa ®Ëp (h×nh 1) Chóng ta xÐt ®é dịch chuyển điểm kiểm tra hai hệ toạ độ vuông góc phẳng toạ độ cực với giả thiết độ dịch chuyển áp lực nước hồ chứa độ dịch chuyển chân vòm theo hướng vuông góc với tiếp tuyến vòm (hình 1) Trên hình vẽ ta thấy thành phần véc tơ dịch chuyển K hệ toạ độ cực biểu thị cách xác đầy đủ đặc tính làm việc đập, lúc véc tơ K hệ toạ độ vuông góc phẳng không khái niệm rõ ràng biến dạng công trình T Y X X X R K Hồ chøa Y1 T1 R1 X1 K1 Y 1 S«ng Chảy O Y Hình Hình Nếu biết trước phương trình bề mặt đường cong tiêu biểu công trình tham số tốt ta chuyển từ hệ toạ độ vuông góc áp dụng số loại hệ toạ độ cong, mà phương trình bề mặt công trình biễu diễn hàm số tuyến tính toạ độ tham số Việc chọn hệ trục toạ độ quan trắc đập thủy lợi- thủy điện tiến hành theo nguyên tắc chung sau: Với yêu cầu phản ánh độ biến dạng công trình rõ hệ toạ độ công trình đẳng vị biểu diễn xấp xỉ mặt phẳng đường thẳng Trên sở toán học chứng minh rằng: phù hợp với nguyên tắc hệ toạ độ cong trực giao có độ cong xác định hình dạng công trình (hình 3) Đối với dạng vuông vắn trở thành hệ toạ độ vuông góc, dạng hình vòng- hệ toạ độ vòng, hệ toạ độ hình trụ hệ toạ độ cực Khi quan trắc biến dạng đập vòm trục hệ toạ độ cong trực giao trùng với hướng vuông góc hướng dịch chuyển vòm, đặc tính làm việc công trình phản ánh cách xác Hình dạng đập vòm phức tạp đa dạng, thông thường không biểu phương trình đơn giản nhiều chưa biết Trong trường hợp xác định theo phương pháp thực nghiệm dựa vào kết đo đạc, liên hệ trực tiếp kết đo thân công trình Nhưng trường hợp này, xuất phát từ toạ độ điểm kiểm tra đến độ dịch chuyển chúng đưa số hiệu chỉnh biến dạng khối bê tông (hoặc bỏ qua bé) xác định hệ toạ độ cong trực giao kết chu kỳ đo thứ Trong trường hợp trục hệ toạ độ có hướng vuông góc với bề mặt công trình điểm, giá trị biến dạng tính gần mặt phẳng biễu diễn theo hình Như toạ độ điểm K chu kỳ thứ i xác định tổng độ dịch chuyển chu kỳ, độ dịch chuyển chu kỳ thứ vµ chu kú thø i T2 R2 X R3 R1 T1 T1 Z O R1 T3 T2 T3 R3 R2 O' O O'' Y H×nh H×nh Tất hệ toạ độ dùng quan trắc biến dạng công trình, nguyên lý định vị theo hướng đường dây dọi, hình chiếu độ dịch chuyển xác định mặt thẳng đứng theo hướng dây dọi hay vuông góc với Trên (hình 5) ta thấy hình chiếu X h cách đầy đủ độ dịch chuyển điểm kiểm tra đập không cho phép giải thích tất quy luật tác động lẫn công trình móng công trình định luật phân bố độ biến dạng theo hướng mặt cắt đứng Để tính độ dịch chuyển A C cần biết góc nghiêng công trình thời gian thực quan trắc chu kỳ đầu thay đổi thời gian thực chu kỳ quan trắc Góc nghiêng xác định giá trị theo thiết kế phương pháp đo trực tiếp trình xây dựng công trình Độ dịch chuyển A C tính theo công thức: K x h ; A K sin ; C K cos ; Trong đó: K- Véc tơ dịch chuyển mặt phẳng thẳng đứng X, h - Dịch chuyển hệ toạ độ thẳng đứng A, C - Dịch chuyển hệ toạ độ nghiêng - Góc nghiêng công trình chu kỳ i + - Góc nghiêng công trình chu kỳ i+1 A X h K C Hình Hình chiếu độ dịch chuyển mặt thẳng đứng Để thuận tiện, việc đo độ dịch chuyển mặt thường xác định hệ toạ độ vuông góc, trường hợp cần chuyển sang hệ toạ độ cong trực giao đập Để lập hệ toạ độ cong trực giao phải dựa vào thiết kế đập vẽ hoàn công để xác định hướng mặt cắt xuyên tâm điểm kiểm tra công trình tương mặt cắt trùng với trục đối xứng công trình Độ dịch chuyển R, T (hình 4) tính theo công thức: R= K.cos(-); T= K.sin(-); Trong đó: K= A2+Y2 = ch k = arctg(Y/A); đây: K- Véc tơ dịch chuyển điểm kiểm tra mặt phẳng nằm ngang ch - Góc lệch hướng xuyên tâm mặt cắt hướng mặt cắt xuyên tâm qua điểm kiểm tra - Góc hướng dịch chuyển trục hệ toạ độ vuông góc A, X - Độ dịch chuyển hệ toạ độ vuông góc R, T - Độ dịch chuyển hệ toạ độ cực Trong trường hợp tổng quát quy trình tính toán xác định độ dịch chuyển điểm kiểm tra đập hệ toạ độ cong trực giao theo bước sau: Xác định độ dịch chuyển X, Y, h hệ toạ độ vuông góc Xác định góc , , (góc ơlle) quay hệ toạ độ điểm kiểm tra Tính toán độ dịch chuyển điểm kiểm tra tương vị trí chu kỳ đầu hệ toạ độ cong trực giao C Tài liệu tham khảo: - Các phương pháp đo biến dạng công trình (tiếng Nga) A K Zaiseb NXB Nhedra Matxcơva, 1991 - Quy trình đo biến dạng công trình (tiếng Nga) M E Pickunop NXB Nhedra Matxcơva, 1980 - Trắc địa công trình (tiếng Nga) G.F Glôtôp NXB Nhedra Matxcơva, 1972 - Công tác trắc địa nghiên cứu biến dạng công trình (tiếng Nga) Đ.S Mikhelep NXB Nhedra Matxcơva, 1977 - Mierelo J van (1978): A Testing Procedure for Analism Geodetic Deformation Measurements New York Summary Geodetic Deformation Measurement is very necessary for various projects, especially for hydraulics and hydro-electricity ones, both from the beginning of construction and through the process of managing and using them One important question of this mission is choosing which coordinate system to represent deformed quantities of projects, with the highest fidelity The article delved into investigation and analyses depending on mathematical theory and the shape of hydraulics and hydro-electricity projects to put forward various systems of coordinates, which can be applied to different shaped projects Simultaneously, the author also advanced the process of calculation and transfer among systems of coordinates ... tắc hệ toạ độ cong trực giao có độ cong xác định hình dạng công trình (hình 3) Đối với dạng vuông vắn trở thành hệ toạ độ vuông góc, dạng hình vòng- hệ toạ độ vòng, hệ toạ độ hình trụ hệ toạ độ. .. số Việc chọn hệ trục toạ độ quan trắc đập thủy lợi- thủy điện tiến hành theo nguyên tắc chung sau: Với yêu cầu phản ánh độ biến dạng công trình rõ hệ toạ độ công trình đẳng vị biểu diễn xấp xỉ... công trình tham số tốt ta chuyển từ hệ toạ độ vuông góc áp dụng số loại hệ toạ độ cong, mà phương trình bề mặt công trình biễu diễn hàm số tuyến tính toạ độ tham số Việc chọn hệ trục toạ độ quan