Đang tải... (xem toàn văn)
Giới thiệu kiến thức chung về công tác trắc địaGiới thiệu máy kinh vĩ và phương pháp đo gócGiới thiệu Phương pháp Đo khoảng cáchGiới thiệu Phương pháp Đo cao hình họcGiới thiệu Phương pháp Đo vẽ bản đồ địa hìnhGiới thiệu Đo đạc thực tế công trình
TRNG CAO NG GIAO THễNG VN TI PHN HIU CAO NG GIAO THễNG VN TI MIN NI -& & & Ks Lờ Hựng B I G I N G TRC A I CNG THI NGUY GUYấN , 2009 009 Chng I : Kin thc chung v trc CHChng NG I :I K IN TH CvCH : Kin thc chung trcUNG V TRC A Vai trũ , nhim v ca mụn hc Trc a (trc lng) l mt ngnh khoa hc chuyờn nghiờn cu v hỡnh dng, v kớch thc ca mt phn hay ton b b mt qu t C th nú nghiờn cu cỏch o c, phng phỏp x lý kt qu o v biu din b mt ú lờn mt phng di dng bn hoc bỡnh Cn c vo i tng v phng phỏp nghiờn cu ngi ta chia trc lng thnh mt s ngnh riờng vi nhim v tng ng vi nú - Trc a cao cp : Trc a ny chuyờn nghiờn cu cỏc phng phỏp xõy dng o c, tớnh toỏn, bỡnh sai mng li trc a ton quc kh nng phc v cho vic nghiờn cu hỡnh dng kớch thc trỏi t - Trc a cụng trỡnh : Trc a ny chuyờn nghiờn cu cỏc phng phỏp xõy dng o c, tớnh toỏn, bỡnh sai mng li trc a kh nng phc v cho vic thit k thi cụng qun lý khai thỏc cụng trỡnh - Trc a nh : Nghiờn cu v phng phỏp chp hỡnh lp bn hay bỡnh nhm phc v cho ngnh kinh t quc dõn - Trc a m : Nghiờn cu o c phc v khai thỏc m - Ngnh bn : Chuyờn nghiờn cu cỏc phng phỏp thnh lp cỏc loi bn , tin hnh biờn chnh lý, in n v xut bn cỏc loi bn Nghiờn cu qu t 2.1 Hỡnh dng , kớch thc qu t B mt t nhiờn qu t bao gm lc a v i dng Do c im b mt lc a cu to phc bao gm : i nỳi, sụng ngũi, h ao phn ln g gh ln súng nờn khụng th coi b mt lc a l hỡnh dỏng chung ca qu t c Trong ú b mt i dng lỳc yờn lng phn ỏnh ỳng b mt thc ca qu t vỡ vy ngi ta coi b mt nc bin trng thỏi yờu tnh l b mt ca qu t Qua nghiờn cu ngi ta a b Ge oi mt qu t rt phc khụng theo dng toỏn hc chớnh tc no gi l mt Geoid ( mt thu chun qu t ) Do c im mt Geoid khụng phi l b mt toỏn hc nờn khụng th tin hnh tớnh toỏn o c trờn ú vỡ vy chỳng ta phi dựng b mt khỏc l o mt mt toỏn hc v gn trựng vi mt Geoid thay th , ú l mt Ellipsoid qu t ( l hỡnh bu dc trũn xoay) Mt Ellipsoid c c trng bi ba yu t : + Bỏn kớnh trc ln a ( OQ = a) + Bỏn kớnh trc nh b (OP = b) f g a ab + dt = ; Ellip soi a Chng I : Kin thc chung v trc Hin nay, Vit Nam s dng ellipsoid quy chiu quc t WGS-84 vi : a = 6.378.137 m ; b = 6.356.752 m ; = 298.25 Do dt khỏ nh nờn o c khu vc khụng ln, cú th coi trỏi t l hỡnh cu vi bỏn kớnh R = 6371,11 km 2.2 Mt nc gc qu t 2.2.1 Khỏi nim Mt nc gc qu t ( mt thu chun ) l mt nc bin trung bỡnh trng thỏi yờn tnh kộo di xuyờn qua lc a v hi o to thnh mt ng cong khộp kớn 2.2.2 c im mt nc gc qu t - Mt thu chun qu t khụng phi l mt toỏn hc - Ti mi im trờn mt thu chun phng ca ng dõy di ( f ) luụn vuụng gúc vi b mt ca mt thu chun - Ngoi mt thu chun qu t ngi ta cũn dựng mt thu chun gi nh Mt thu chun gi nh l mt thu chun khụng i qua mt nc bin trung bỡnh yờn tnh nhng l mt chớnh tc v cú phng trỡnh toỏn hc Mt thu chun gi nh cú th l mt Ellipsoid hoc mt hỡnh cu c im ca hai mt ny ú l phng phỏp tuyn ( g ) luụn vuụng gúc vi b mt thu chun ti mi im 2.3 Cao ca mt im Cao ca mt im l khong cỏch tớnh t im ú ti mt thu chun theo ng dõy di hoc theo phng phỏp tuyn A h HA' B AB HB' Mặt thuỷ chuẩn giả định ( Ellipsoid) HB>0 HC' Mặt thuỷ chuẩn gốc C H C 2.3.1 Cao tuyt i (H) Cao tuyt i l khong cỏch tớnh theo ng dõy di t im ú n mt thu chun qu t Cao tuyt i kớ hiu l (H) 2.3.2 Cao tng i ( H) Cao tng i l khong cỏch tớnh theo phng phỏp tuyn t im ú n mt thu chun gi nh ( mt Ellipsoid ) Cao tng i kớ hiu l ( H) - Chỳ ý : + Cao ti mt thu chun = (0,0,0) + Nhng im nm trờn mt thu chun cú cao dng v ngc li 2.3.3 Chờnh cao gia hai im Mc chờnh cao gia hai im trờn mt t l hiu s cao gia hai im ú ( cú th l cao tng i hoc cao tuyt i ) Vớ d : HAB = HA - HB 2.4 To a lý ca mt im 2.4.1 Cỏc khỏi nim - Mt phng xớch o l mt phng i qua Kinh tuyến gốc tõm O ca qu t v vuụng gúc vi trc bc nam - ng xớch o l giao tuyn gia mt phng xớch o vi mt nc gc ca qu T t - Mt phng kinh tuyn l mt phng cha trc bc- nam ca qu t Mt phng kinh B G M O Đ M' tuyn i qua i thiờn Grinuyt (G) G' gn th ụ Luõn ụn l mt phng kinh tuyn gc ca qu t - ng kinh tuyn l giao tuyn ca mt N phng kinh tuyn vi mt nc gc ca qu t - Mt phng v tuyn l mt phng song song vi mt phng xớch o ( cú vụ s mt phng v tuyn ) - ng v tuyn l giao tuyn gia mt phng v tuyn vi mt nc gc ca qu t 2.4.2 To a lý V trớ ca mt im trờn mt t c xỏc nh bng to a lý bao gm : - Kinh ( ) : Kinh a lý ca mt im l gúc nh din to bi mt phng kinh tuyn i qua im ú vi mt phng cha kinh tuyn gc Kinh ny bin thiờn t n 1800 v phớa ụng gi l kinh ụng, v phớa tõy gi l kinh tõy - V ( ) : V a lý ca mt im l gúc to bi hng ng dõy di vi mt phng xớch o ( nhng im nm trờn cựng v tuyn cú cựng v ) V tuyn ny bin thiờn t n 90 v phớa bc gi l v bc, v phớa nam gi l v nam Vớ d : To a lý im M : = 70 20 ụng ; = 800 40 bc Khỏi nim v cỏc phộp chiu v h to biu din qu t lờn mt phng ngi ta s dng nhiu phng phỏp chiu Cỏc phng phỏp chiu ny lm cho b mt qu t b bin dng, s bin dng ph thuc vo im chiu, v cỏc im trờn mt t cng nh l phng phỏp chiu Hin cú nhng phộp chiu bn sau : - Phộp chiu hỡnh nún - Phộp chiu hỡnh tr ng - Phộp chiu hỡnh tr ngang : gm phộp chiu Gauss v phộp chiu UTM 3.1 Phộp chiu hỡnh nún Ngoi tip qu cu trỏi t bng mt hỡnh nún cú im S nm trờn trc quay ca trỏi t Hỡnh nún ny tip xỳc vi trỏi t theo v tuyn cũn gi l v tuyn tip xỳc Dựng phộp chiu xuyờn tõm cú tõm chiu l tõm O ca trỏi t, mt chiu l mt ca hỡnh nún Sau khớ chiu b mt trỏi t lờn mt tr, trin khai hỡnh nún theo mt ng sinh ri tri lờn mt phng , ta c hỡnh chiu ca khu vc Nhn xột : - Trờn mt chiu, di ng v tuyn tip xỳc khụng b bin dng - Nhng vựng nm cng xa ng v tuyn tip xỳc cng b bin dng nhiu - Phộp chiu hỡnh nún c ng dng chiu cho nhng vựng cú v t 30 n 600 3.2 Phộp chiu hỡnh tr ng Cho ngoi tip qu cu trỏi t bng mt hỡnh tr ng tip xỳc theo ng xớch o Dựng phộp chiu xuyờn tõm cú tõm chiu l tõm trỏi t chiu b mt trỏi t lờn mt ca hỡnh tr Sau ú khai trin hỡnh tr theo mt ng sinh ri tri lờn mt phng Nhn xột : - Trờn hỡnh chiu, ng xớch o l ng nm ngang cú chiu di khụng b bin dng, vựng cng gn ng xớch o cng ớt b bin dng v ngc li cng xa cng b bin dng nhiu - Cỏc kinh tuyn tr thnh ng sinh ca hỡnh tr, cỏc v tuyn tr thnh cỏc ng nm ngang song song nhng khụng cỏch u - Phộp chiu ny c ỏp dng chiu cho nhng vựng lõn cn ng xớch o tc l nhng vựng t 300 v Nam n 300 v Bc 3.3 Phộp chiu Gauss H to vuụng gúc phng Gauss 3.3.1 Phộp chiu Gauss Chia qu t hỡnh cu theo cỏc kinh tuyn thnh nhng mỳi rng 60 hoc 30, cỏc mỳi c ỏnh s th t t 1ữ60 hoc 1ữ120 K t kinh tuyn gc ht ụng sang Tõy bỏn cu Kinh tuyn gc GreenWich l gii hn phớa Tõy ( trỏi ) ca mỳi th nht B Kinh tuyến tây LT Kinh tuyến gốc T Đ 0 60 12 Kinh tuyến trục L0 N Kinh tuyến đông LĐ Kinh tuyn gia ca mi mỳi gi l kinh tuyn trc cú kinh c tớnh theo cụng thc : + i vi mỳi 60 : L = (n-1).6 + 30 + i vi mỳi 30 : L = (n-1).3 + 1,50 Trong ú : n l s th t ca mỳi Sau ó chia tng mỳi v xỏc nh c kinh tuyn trc ca mi mỳi cho qu cu tip xỳc vi mt hỡnh tr nm ngang Ly tõm chiu l tõm O ca trỏi t , ln lt chiu tng mỳi mt bt u t mỳi th nht sau ú va xoay va tnh tin hỡnh cu n mỳi th hai ti v trớ kinh tuyn trc tip xỳc vi mt tr v tip tc chiu Sau ú ct mt tr theo hai ng sinh B,N v tri mt phng : B B B T 0 Đ 60 T O Đ T O N N S phộp chiu Gauss Kt qu trờn hỡnh chiu mi mỳi ta c: - Xớch o l trc nm ngang v cú di ln hn di thc N Đ + Cỏch cm :Ly im lm tõm quay mt cung l S , ly im A lm tõm quay cung l d Giao im ca cung cho ta im cn tỡm, cỏc im khỏc lm tng t nh im 2.3 Tớnh toỏn v cm ng cong cú yu t b khng ch 2.3.1 Tớnh toỏn v cm ng cong trựng tang cựng bỏn kớnh Hai ng cong trựng tang l hai ng cong m tip cui ca ng cong ny cng l tip u ca ng cong Tớnh toỏn v cm : - u tiờn ta o cỏc gúc v 2, o chiu di cnh l a T1 + T2 tg + tg 2 1 Đ1 - Tớnh v 2 ch ch T = R tg ;T = R tg 1 ch T + T = R (tg + tg ) Rch= a TC1 TĐ2 p TC TĐ1 a = tg + tg 2 Đ 2 2 O - Tỡm c Rch Tớnh T1, p 1, KT1, T2, p2, KT2 - Cỏch cm tng t cỏch cm ng cong trũn 2.3.2 Tớnh toỏn v cm ng cong trựng tang khỏc bỏn kớnh - u tiờn ta o cỏc gúc v 2, o chiu di cnh 12 l a - Tớnh v - Cn c vo yờu cu k thut, a hỡnh, xột iu kin kinh t chn bỏn kớnh (nờn chn R c ly cú nh) - Gi s chn bỏn kớnh ng cong l R1, ta i tớnh T1, p1, KT1 - Tớnh T2 = a - T1 - T2 = R2.tg => R2 = T2 tg = a T1 Đ tg 2 - So sỏnh R1 v R2 nu t s gia 1 a TC TĐ bỏn kớnh R2 p R2 - Nu t s R > thỡ phi gi thit 2 TC 2 R thỡ vic gi thit chn R1 ban u l hp lý - Tớnh p v KT Đ TĐ1 O1 li R1 v tớnh toỏn li nh trờn n no t c thỡ thụi O - Cỏch cm: Tng t nh trng hp trờn Chỳ ý : Nu ng cong no ú cú T hay p b khng ch thỡ da vo cỏc cụng thc toỏn hc tớnh T v p tỡm bỏn kớnh ca ng cong T - T = R.tg => R = R -p= cos 2.4 R = R( tg 1) => R = cos p 1) (cos 2 Tớnh toỏn v cm ng cong cú nh ph ( nh bt cp hay nh khụng n c) Trờn cỏnh tuyn chn im A, B cho t A cú th nhỡn thy B thun li cho vic o di - o gúc tớnh c gúc - o gúc tớnh c gúc Sông Đ - o chiu di cnh AB bng a - Tớnh gúc = 180o - (2 + 2) - Tớnh = + d - Cn c vo yờu cu k thut, a hỡnh, xột n iu kin kinh t chn R - Tớnh T, p, KT - cm c T, TC ta phi tớnh c b v c b c sin sin = - Ta cú: sin = 2 a.sin a.sin b = sin ; c = sin A E B a TĐ R - Cm T : TC O + t mỏy ti M, di im cõn mỏy chớnh xỏc + Nu T > b thỡ o t M lựi li theo hng tuyn mt on bng (T - b) ta xỏc nh c v trớ ca T + Nu T < b thỡ o t M hng v nh mt on bng (b - T) ta xỏc nh c v trớ ca T - Cm TC : ( tng t nh cm TC) - Tớnh toỏn cm PG + Ni O vi v tớnh gúc = + ; gúc = + ; 2 + Tớnh toỏn xỏc nh chiu di cnh EB v E = d ; EB c d c.sin c.sin = sin = sin EB = sin ; d = sin ; sin 1 T B o theo hng v A mt on bng EB thỡ xỏc nh c E Ta t mỏy ti E, di im cõn mỏy chớnh xỏc, sau ú ngm v B m gúc bng thỡ xỏc nh c hng ng phõn Nu p > d thỡ o t E theo hng va m mt on bng (p - d) thỡ xỏc nh c PG Nu p < d thỡ o ng kớnh quanh trc ngang v o theo hng ú mt on bng (d p) thỡ xỏc nh c PG ng cong chuyn tip 3.1 Khỏi nim v ng cong chuyn tip Khi xe chy vo ng cong thỡ iu kin xe chy b thay i mt cỏch t ngt vỡ ngoi ng thng cú bỏn kớnh l , vo ng cong thỡ cú bỏn kớnh bng R Do vy m lc ly tõm tng mt cỏch t ngt lm cho xe cú th b trt ngang hay b lt , lm cho hnh khỏch khú chu, lỳc ny ngi lỏi xe thng phi gim tc Mt khỏc xe chy t ng thng vo ng cong thỡ ngi lỏi xe phi b tay lỏi mt cỏch t t cho qu o xe chy thay i dn theo bỏn kớnh t + n R m bo cho lc ly tõm khụng b tng mt cỏch t ngt, hnh khỏch c thoi mỏi Chớnh vỡ nhng lý trờn, phự hp vi qu o xe chy, m bo cho xe chy c an ton, ờm thun thỡ u ng cong trũn ngi ta phi thit k thờm mt ng cong mi ng cong ú gi l ng cong chuyn tip *Chiu di ca ng cong chuyn tip : Trong ú : 3.2 V L = 23,5.R (m) L: chiu di ng cong chuyn tip V: Tc xe chy (km/h) R: Bỏn kớnh ca ng cong (m) Dng ca ng cong chuyn tip chờnh cao ti mt ct bt k nm trờn ng cong chuyn tip so vi im u ca ng cong chuyn tip l: hi = Ki.tg = Ki.i (*) Ki: Chiu di tớnh t im u ng cong chuyn tip ti im tớnh toỏn i: dc dc tớnh theo mộp ngoi mt ng Theo phng ngang ca mt ng ta cú: h i = a.tg F Xột trng hp thnh phn lc ngang ca trng lng xe l P cõn bng vi thnh phn ngang ca lc ly tõm F Theo hỡnh v ta cú: F V2 P V2 tg = P = g. ; F = g i i Trong ú: P: Trng lng xe V: Vn tc xe chy g: Gia tc trng trng i: Bỏn kớnh ca ng cong chuyn tip ti im bt k F: Lc ly tõm P F Thay tg = V = P vo cụng thc hi 2= a.tg ta cú: hi g. V = a g. i i Thay vo (*) ta cú: V2 V2 => i = a g.K i K i.i = a g. i i t a.V = C thỡ vi mt tc khụng i, i l dc cho trc ta cú: = C K i g.i i (C: Thụng s ca ng cong chuyn tip) Bỏn kớnh ca ng cong chuyn tip ti mt im no ú, t l nghch vi chiu di tớnh t u ng cong chuyn tip ti im ú Ta thy rng khi: +Ki = i = +Ki = L i = R Do ú : C = i Ki = R.L C = R.L Tỡm mt ng cong toỏn hc cú dng ca ng cong chuyn tip : Bỏn kớnh ti mt im dK nm trờn C ng = cong chuyn tip : i = d K Gii phng trỡnh vi phõn : C d =K K dK 0 K C. = 2 K = 2.C. ng cong clụtụit hay ng cong xon c bc tho iu kin trờn vỡ vy c ỏp dng rng rói thit k ng cong chuyn tip T õy ta lp c to ca ng cong chuyn tip x i = Ki i yi = K 6C Ki 40C Ki 336C Ki + 3456C 11 + Ki 42240C cui ng cong chuyn tip Ki = L Thay vo cụng thc trờn ta cú to im cui ca ng cong chuyn tip : x0 = L L L + 3456C 40C L y0 = 6C 3.3 11 L L 336C + 42240C Tớnh toỏn cm cỏc cc ch yu ng cong tng hp bao gm : ng cong trũn nm gia v hai ng cong chuyn tip hai bờn - iu kin b trớ c ng cong chuyn tip : - Khi b trớ ng cong chuyn tip thỡ ng cong trũn ban u dch chuyn i mt on l p ;P= Theo hỡnh v : T = t + R tg R o cos ( )R + 2L R ; KT = 180 Trong ú : R0 = R+p tớnh c cỏc yu t ch yu ca ng cong thỡ ta phi tớnh p , t, Ta cú : - p = MA = ON + NA - OM = R.cos + y0 - R = y0 - R ( 1-cos) p = y0 - R(1cos) - t = x0 - NT = x0 - Rsin K2 - K = 2C = 2C L Vi K = L C =R.L : = 2R To vuụng gúc ca cỏc im ng cong chuyn tip : x =K i Ki i 40C K i3 y i = 6C Trong cỏc cụng thc trờn : R0 - Bỏn kớnh ng cong trũn cha cú ng cong chuyn tip : R - Bỏn kớnh ng cong trũn cú ng cong chuyn tip : 3.4 Tớnh v cm cỏc cc chi tit 3.4.1 Phng phỏp ta vuụng gúc a Tớnh toỏn v cm cỏc im chi tit trờn ng cong chuyn tip To vuụng gúc ca mt im nm trờn ng cong chuyn tip x =K Ki i 40C K i3 i y yi = 6C O b Tớnh toỏn v cm cỏc im chi tit trờn ng cong trũn Gi s cn cm im cỏch tip u mt cung Ki : x1 = t + Rsin(+) Trong ú : = y1 = R0 - Rcos(+) Ki TĐ1 R0 y 180 y ì Cỏch cm : tng t cm cỏc im chi tit ng cong trũn R NĐ1 x Đ1 t x o x 3.4.2 Phng phỏp ta cc a Tớnh toỏn v cm cỏc im chi tit trờn ng cong chuyn tip Xột mt im M nm trờn ng cong chuyn tip cỏch im N mt cung K y Do M nh nờn M = sinM = K M Trong ú : y - to ng ca im M : K M3 y = 6C y O KM - chiu di ng cong chuyn tip tớnh t im N n im M M M Ta cú : M = 6C.K = 6C K K M Nu K L thỡ : = L M 6RL L Ta cú = 2R = ì L 6R NĐ x x M M = 0 M Xột t s : L M M = 6C : 6R = TĐ M K2M : 6RL 6R L K Lo = K y M y M 2 M KLM K = M = L2 ì 0 Khi cm ng cong chuyn tip thỡ chia ng cong chuyn tip thnh n phn : = ( L 2/ n) Gúc kp ca im : = ì Gúc kp ca im : = ì Gúc kp ca im : = ì n L2 (2L / n) 2 L (3L / n) 2 L = 4. = n2 = 9. = n2 Gúc kp ca im n : n = Cỏch cm : t mỏy ti N, di im cõn mỏy chớnh xỏc ngm v nh lm chun M cỏc gúc , , , n Trờn hng cnh o mt on bng K ta c im T im quay cung cú bỏn kớnh K ct cnh gúc ta c im T im quay cung bỏn kớnh K ct cnh gúc ta c im Lm tng t ta c cỏc im tip theo b Tớnh toỏn v cm cỏc im chi tit trờn ng cong trũn cm cỏc im chi tit trờn ng cong trũn ta phi xỏc nh c tip tuyn ti T hoc TC Phng phỏp xỏc nh nh sau : - Tớnh gúc - - t mỏy ti T, di im cõn mỏy chớnh xỏc - a bn ngang v tr s 180 - ( - 0) - Khoỏ bn - Ngm N lm chun sau ú m bn, quay mỏy n no bn ch 000 thỡ hng ú chớnh l hng tip tuyn vi ng cong - Sau xỏc nh c hng tip tuyn ta tin hnh cm tng t nh phn ng cong chuyn tip o bin dng cụng trỡnh 4.1 Khỏi nim Trong quỏ trỡnh thi cụng v s dng cụng trỡnh, di tỏc ng ca ti trng bn thõn v cỏc lc bờn ngoi nh giú, bóo, ng t, cụng trỡnh s b bin dng tng phn hoc ton b Bin dng l s chuyn v khụng gian ca cỏc un trờn cụng trỡnh theo thi gian Mc ớch ca quan trc bin dng l xỏc nh chuyn v thc t ca cụng trỡnh qua ú cú bin phỏp bo v cụng trỡnh hu hiu bng gii phỏp thit k, thi cụng hay thay i vt liu, trang thit b ca cụng trỡnh Bin dng ca cụng trỡnh cú th phõn lm cỏc loi : lỳn, dch chuyn ngang, nghiờng, cong, vừng 4.2 o bin dng lỳn Di tỏc ng ca ti trng bn thõn, cụng trỡnh s b lỳn lỳn ca cụng trỡnh cú th l ng u v cng cú th l khụng u ( lỳn cc b) Phng phỏp c ỏp dng ph bin nht o lỳn l o cao hỡnh hc tia ngm ngn ( S[...]... khc liờn tc thun hay ngc chiu kim ng h, cú loi khc khụng liờn tc m i xng t 0 0 ữ 900 i vi mỏy Theo 020 Bn ng c khc i xng t 0-900 Bàn độ ngang 240 210 270 300 Ngắm trái 330 Bàn độ đứng 30 60 90 60 Ngắm lên 30 0 0 0 180 Tâm bàn độ ống ngắm Tâm bàn độ 150 60 120 90 30 Ngắm phải ống ngắm 30 60 90 60 30 Ngắm xuống - Du xớch : Du xớch l mt b phn dựng nõng cao chớnh xỏc ca s c di ca du xớch tng ng vi 10