Thiết kế đường

II: Thiết kế trắc dọc. Chương IV: Thiết kế trắc ngang, tính khối lượng đào, đắp. Chương V: Thiết mặt đường. Chương VI: Thiết kế các công trình thoát nước, cầu, cống. Chương IX: Kết luận – Kiến nghị. phần 2 – nội dung thiết kế chương 1 :Xác định các yếu tố của tuyến Xác định lượng xe con quy đổi / ngày đêm Xe 6T : N6T = 0.35*750 = 263 (xe/ngđ) Xe 8T : N8T = 0.20*750 = 150 (xe/ngđ) Xe 10 T : N10T = 0.30*750 = 225 (xe/ngđ) Xe con: Nxecon= 0.10*750 = 75 (xe/ngđ) Tăng xe : Ntăng xe= 0.05*750 = 37 (xe/ngđ) Lưu lượng xe thiết kế: Là số xe con được qui đổi từ các loại xe khác thông qua một mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian. Công thức: Ntk = S ai.Ni (xe/ng.đ). Trong đó: Ni là lưu lượng loại xe i trong năm tương lai (xe/ng.đ). ai là hệ số qui đổi từ các loại xe ra xe con. Theo QT 4054- 98 ta có: Loại xe 6T 8T 10T xebuýt xecon ai 2 2 2.5 2.5 1 Qui đổi ra xe con : NTK = (N6T + N8T)*2 + N10T*2.5 + Nxebuýt *2.5 + Nxecon *1 =(263+150)*2 +225*2.5 +75*2.5 +37 =1613 (xcqđ/ngđ) Theo QTVN tương ứng NTK = 1613 sẽ có VTT =60 km/h 1 . Độ dốc dọc Độ dốc dọc ảnh hưởng rất lớn đến xây dựng tuyến , khi độ dốc dọc lớn đối với đường miền núi,nó làm giảm khối lượng đào đắp do đó giá thanh xây dựng được hạ thấp nhưng nó lại tiêu hao nhiên liệu ,hao mòn xăm lốp Điều kiện về đường để xe chuyển động được trên đường phải thoả mãn điều kiện lực kéo,lực bám - Lực kéo : D = f+i ị i = D - f - Lực bám : - lực cản không khí: Pw = k*V2*F /13 ( [V] = km/h) k – hệ số cản không khí phụ thuộc loại xe , hình dạng xe k = 0.06 á0.07 - xe tải k = 0.04 á 0.06 - xe buýt k = 0.025 á 0.035 - xe con F – diện tích cản trở ( m2 ) F = 0.8* B*H B,H – chiều rộng và chiều cao lớn nhất của xe ( m ) Với tốc độ tính toán VTT = 60 km/h .Dùng biểu đồ nhân tố động lực thay vào công thức tính imax, ta lập được bảng sau: (f = 0.02) Loại xe Xe tương ứng Dmax imax =Dmax-0,02 Xe con Vonga 0.11 0.09 Xe 6T Gaz 51 0.04 0.02 Xe 8T Zin 130 0.04 0,02 Xe 10T Maz200 0,035 0,015 Xe buýt Maz500 0.055 0.035 Chọn điều kiện xe chạy bình thường, mặt đường khô sạch Loại xe K F(m2) Pw G(Kg) Gk(Kg) Db ib Vonga 0,03 2.333 19.382 1805 910 0.24 0.22 Gaz 51 0.05 3.885 53.794 5360 3750 0.34 0.32 Zin130 0.06 4.308 71.574 8125 6015 0.361 0.341 Maz200 0,07 5.152 99.862 13625 10000 0.36 0.34 Maz500 0.06 Độ dốc dọc chọn theo điêù kiện lực kéo, ở đây imax =3.5%. Qui trình qui định imax=7%. Lựa chọn imax = 7% .Với các xe tải khi chuyển động với độ dốc lớn hơn độ dốc theo lực kéo của nó thì đi với vận tốc nhỏ hơn vận tốc thiết kế 2 . Cự Ly Hãm Xe k – hệ số hãm phanh k = 1.2 á 1.4 V – vận tốc tính toán (km / h) Lấy k = 1.4 ,i = 2% .Khi xe xuống dốc: Chọn điều kiện xe chạy bình thường j = 0.5 3 . Tầm Nhìn Xe Chạy Theo Các Sơ Đồ a . Tầm nhìn theo sơ đồ 1 ( tầm nhìn 1 chiều) - Tình huống : Xe đang chạy gặp chướng ngại vật ở trên cùng làn xe . - Điều kiện bố trí tầm nhìn : Lái xe phải nhìn thấy chướng ngại vật hoặc biển báo hiệu dừng một khoảng cách đủ lớn để kịp dừng xe an toàn trước chướng ngại vật - Tầm nhìn theo sơ đồ này là tầm nhìn một chiều . - Ký hiệu tầm nhìn một chiều : S1 - Chướng ngại vật trong sơ đồ này là một vật cố định nằm trên làn xe đang chạy như : đá đổ, hố sụt,... Xe đang chạy với vận tốc V (Km/h), có thể dừng lại an toàn trước chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn s1 bao gồm một đoạn phản ứng tâm lý l1, một đoạn hãm xe Sh và một đoạn dự trữ l0 . Công thức: S1 = l1 + Sh + l0 (m) S1 Sh l1 l0 1 1 Sơ đồ 1 l1 – quãng đường xe chạy trong thời gian phản ứng tâm lý l1 = v*t ( t= 1(s)) Sh – quãng đường hãm xe. l0 – cự ly an toàn l0 = 5á 10 (m ) Trường hợp bất lợi khi xuống dốc : k = 1.4 , l0 = 10 m , V=60 km/h Thay số ta có S1=68 (m) b . Tầm nhìn theo sơ đồ 2 ( tầm nhìn 2 chiều) S2 Sh1 l2 l0 1 1 Sơ đồ 2 l1 Sh2 2 2 - Tình huống: Hai xe chạy ngược chiều trên cùng 1 làn cần hãm để kịp dừng xe để không đâm vào nhau. Điều này rất khó có thể xảy ra nhưng cũng có trường hợp lái xe vô kỉ luật, say rượu... tuy rất hãn hữu nhưng vẫn phải xem xét. S2 = l1 + l2 + Sh1 +Sh2 + l0 (m) Trường hợp bất lợi 1 xe lên dốc , 1 xe xuống dốc Nếu V1 = V2 = V= 60 km/h Thay số ta có S2 = 202 (m) c. Tầm nhìn theo sơ đồ 4 ( tầm nhìn vượt xe ) (v1 > v2) - Tình huống : Xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm trên cùng một làn, xe 1 muốn vượt xe 2 phải đi sang làn bên cạnh (đường hai lán xe, không có giải phân cách) mà trên làn đó có xe 3 đang chạy ngược chiều . Ta cần xác định chiều dài tầm nhìn S4 sao cho xe 1 có thể vượt qua xe 2 mà vẫn đảm bảo an toàn, không va chạm với xe 3. 3 3 1 2 2 2 1 1 l1 l2 l’2 l3 S4 S4 = l1+l2+l2’+l3 (m) 4 . Độ dốc siêu cao i max Để đảm bảo an toàn và tiện lợi cho việc điều khiển xe ở các đường cong có bán nhỏ ta phải làm siêu cao tức là làm cho mặt đường có độ dốc ngang nghiêng về phía bụng đường cong. Siêu cao là cấu tạo mặt cắt ngang đặc biệt ở trong các đường cong có R nhỏ có độ dốc ngang một mái nghiêng về bụng đường cong , độ dốc ngang đó gọi là độ dốc siêu cao (isc ) Tác Dụng : - Siêu cao có tác dụng tâm lí có lợi cho người láI làm cho người lái tự tin cho xe chạy với vận tốc như khi đi ở đường thẳng - Giảm lực ngang , hạn chế tác hại của lực li tâm -Làm cho mặt đường hàI hoà không bị thu hẹp khi vào đường cong Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô Việt Nam qui định isc phụ thuộc vận tốc thiết kế, R . TCVN 4054 : 1998 cũng qui định độ dốc tối đa của siêu cao là 6% isc,max = 6% ; isc,min = 2% ( để đảm bảo thoát nước ) 5 . Chiều dài đoạn nối siêu cao Đoạn nối siêu cao được thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách điều hoà từ mặt cắt ngang thông thường ( hai mái, với độ dốc tối thiểu thoát nước ) sang mặt cắt ngang đặc biệt. Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một dốc dọc phụ ip .Tiêu chuẩn nước ta qui định ip = 1% đối cấp 20 và cấp 40 ,với các cấp đường còn lạI là 0.5% a . phương pháp quay quanh mép -Quay mái mặt đường bên lương đường cong quanh tim đường cho đạt đến độ dốc isc (thành đường một mái ). isc in in in L3 L2 L1 Lsc B ip -Tiếp tục quay quamh mép trong của mặt đường ( Khi chưa mở rộng cho đạt đến độ dốc Isc) in Chiều dài đoạn nối siêu cao : L1 = B . in /2ip =L2 L3 = Lsc – 2.L1 -Ưu điểm: chiều dài đoạn nối siêu cao lớn lên việc nâng êm thuận hơn. -Nhược điểm: Phương pháp này tim đường trong đường cong bị nâng cao, mép đường không thay đổi vì vậy nó khó thể hiện trắc ngang nên phương pháp này ít dùng b. Phương pháp quay quanh tim -Quay mái mặt đường bên lưng đường cong quanh tim đường cho đạt đến độ dốc in. -Tiếp tục quay quanh tim cho đạt đến độ dốc Isc. - Ưu điểm phương pháp nay tim đường không thay đổi nên người ta hay dùng phương pháp này Chú ý mép đường bị hạ thấp khi thiết kế tránh ngập cục bộ cho mép đường Độ dài siêu cao : B Lsc in in L1 in L2 isc L3 ip Lsc = b*.(isc + in)/2ip L1 = L2 = b*in/2ip L3 = Lsc – 2.L1 . 6.Xác định bán kính tối thiểu của đường cong bằng : a. Trường hợp đường cong không bố trí siêu cao : Bán kính đường cong được xác định trong trường hợp bất lợi nhất là xe chạy ở phần lưng đường cong : Rksc = = = 472.4 m Trong đó : : Hệ số lực đẩy ngang, lấy = 0.08 (để cải thiện điều kiện xe chạy) in : Độ dốc ngang mặt đường , in = 0.02 Mặt khác , theo điều 5.1TCVN 4054 – 98 quy định đối với đường cấp 60 thì bán kính đường cong nhỏ nhất khi không bố trí siêu cao là Rmin= 500 m Kiến nghị lấy Rmin,ksc = 500 m theo quy trình. b. Trường hợp đừờng cong bố trí siêu cao : Trường hợp 1: Bán kính tối thiểu Rmin , hệ số lực ngang lớn nhất (0,15) và siêu cao tối đa (0,06). Công thức xác định bán kính đường cong nằm : Rmin = = = 135 m Theo quy trình thì bán kính đường cong nằm nhỏ nhất ứng với siêu cao lớn nhất (6%) đối với đường cấp 60 là Rmin = 125 m . Kiến nghị lấy Rmin = 135 m ( theo tính toán ) Trường hợp 2 : Bán kính đường cong thông thường (ứng với siêu cao thông thường isctt = 4% , xét trong điều kiện khó khăn , lấy m = 0.15). Bán kính đường cong bằng trong trương hợp này được xác định theo công thức : Rtt = = = 265 m Theo quy trình thì bán kính đường cong nằm nhỏ nhất thông thường (ứng với siêu cao 4%) là 250m Kiến nghị lấy 250m Trường hợp 3. Bán kính đường cong nằm không cần bố trí siêu cao. Tính cho xe bất lợi phía lưng đường cong ( m = 0,08 , in = 0.02). Công thức : R ksc = = 472 m Kết quả tính toán như sau: Trường hợp V (km/h) m isc (%) R (m) R(QT) 1 60 0.15 6 135 125 2 60 0.08 4 265 250 3 60 0.08 2 472 500 Kiến nghị chọn các giá trị tính toán theo QT. 7. Mở rộng phần xe chạy trong đường cong. Khi xe chạy trên đường cong mỗi bánh xe xhạy trên một quỹ đạo riêng, chiều rộng rảI đường mà xe chiếm lớn hơn khi xe chạy trên đường thẳng. Để đảm bảo đièu kiện xe chạy trên đường cong tương đương như trên đường thẳng ở nhưỡng đường cong có R nhỏ cần phải mở rộng phần xe chạy. Theo qui trình nếu bán kính đường cong trên bình đồ >250m với cấp đường 60 thì không cần bố trí độ mở rộng đường cong. Đây chọn tất cả các đường cong có bán kính >250m ị Không cần mở rộng đường cong . S0 Z Z0 8. Bảo đảm tầm nhìn trên bình đồ Sơ đồ tính toán tính toán để đảm bảo tầm nhìn với giả thiết tầm nhìn của người lái xe cao .Tuyến đường không phải là một đường thẳng liên tục mà gồm những đoạn thẳng và các đoạn cong xen kẽ do đó trên tuyến có các chướng ngại vật như: đồi, núi, nhà cửa, biển quảng cáo... Chính tại vị trí này tầm nhìn của người lái xe bị hạn chế,đặc biệt khi vào đường cong có bán kính nhỏ. Do đó, để đảm bảo cho người lái xe chạy với tốc độ thiết kế ị phải 1,2m so với mặt đường. Gọi Z 0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chướng ngại vật Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến giới hạn tầm nhìn Nếu Z ³ Z0 thì tầm nhìn được đảm bảo. Z < Z0 thì tầm nhìn bị che khuất. Công thức: Z = Trong đó : S0 : Cự ly tần nhìn S0 = 80 m. R : Bán kính đường cong tính cho trường hợp R min= 60m . ị Z = = 13.33 (m) Vậy để đảm bảo tầm nhìn của người lái xe khi vào đường cong là: Z = 13.33m . 9. Lựa chọn bán kính đường cong đứng. Để liên kết các dốc dọc trên trắc dọc, người ta phải dùng các đường cong đứng để xe chạy điều hoà, thuận lợi, bảo đảm tầm nhìn ban ngày và ban đêm, đảm bảo hạn chế lực xung kích, lực ly tâm theo chiều đứng. Theo TCVN 4054-98 với đường cấp 60 khi hiệu đại số của độ dốc dọc nơi đổi dốc >1% phải thiết kế đường cong đứng. a.Bán kính đường cong đứng lồi nhỏ nhất. Để đảm bảo tầm nhìn ban ngày trên đường cong đứng lồi ta có sơ đồ tính: Sơ đồ tính toán d1 w d2 r j i1 i2 Theo hệ thức lượng vòng tròn ta có: L1= (m). L2= (m). ị L = L1 + L2 = .(+ ) ị R = (m). Trong đó: L : Chiều dài phải nhìn thấy. d1: Chiều cao mắt người lái xe trên mặt đường. d2: Chiều cao chướng ngại vật trên đường. Để nhìn thấy chướng ngại vật cố định thì L = S1= 38.69 m. Theo TCVN lấy d1=1,2m ; d2= 0. Thay vào ta có: R= 624 m. Tương tự để đảm bảo tầm nhìn hai chiều : L = S2=67.38m ; d1= d2 = 1,2m ị R= 518 m. Theo TCVN 4054-98 qui định bán kính tối thiểu trên đường cong đứng lồi với cấp đường 60 là R= 2500m. Kiến nghị chọn bán kính theo QT. Tuy nhiên, bán kính được lựa chọn càng lớn càng tốt chọn theo địa hình , tạo điều kiện htuận lợi cho xe chạy . b.Bán kính đường cong đứng lõm nhỏ nhất. Tính theo điều kiện hạn chế lực li tâm. Trong đường cong đứng lõm, lực li tâm gia thêm vào tải trọng, gây khó chịu cho hành khách và gây siêu tải cho lò xo của xe. Do đó phải hạn chế gia tốc li tâm . Gọi b là gia tốc li tâm: b = Ê (0,5 á 0,7) m/s2 ị R= . Lấy b =0,5m/s2; tính V theo km/h ta có: R= 602/13*0.5 =553 (m). Như vậy ta tính được Rmin= 1000 m. Theo TCVN 4054-98 , với cấp đường 60 bán kính đường cong lõm nhỏ nhất là 1000m. Vậy đề nghị chọn theo qui trình . Để giảm khối lượng đắp ta nên chọn trị số bán kính đứng lõm theo QT. Tuy nhiên, để đáp ứng các yêu cầu về phương diện động lực cũng như về phương diện quang học, cơ học, đồng thời để bám sát địa hình đảm bảo cho các công trình ổn định lâu dài ta nên chọn các bán kính theo QT. 10.Xác định khả năng thông xe của đường a.Khả năng thông xe lý thuyết: Là khả năng thông qua trong điều kiện lý tưởng về dòng xe (dòng xe thuần nhất, toàn xe con), trong điều kiện lý tưởng về đường (làn xe đủ rộng, mặt đường rất tốt, không chịu ảnh hưởng của khu dân cư, của ngã tư, dốc dọc…). Công thức: (xe/h). Trong đó: V : Tốc độ xe chạy (km/h). d : Khổ động học của xe (m). d = lf + Sh + lx + lo (m). d Sơ đồ tính toán Với: lf : là chiều dài xe chạy trong lúc kịp phản ứng tâm lý (thường lấy1(s) ) ị lf =V/3,6 (m) lx : Chiều dài xe. lo : Chiều dài đoạn dự trữ; lo=10m. Sh= S2 - S1. Để an toàn ta xét S1 = 0 nên: Sh = k = 1,2 là hệ số sử dụng phanh của xe con. V = 60km/h. i = 0 là độ dốc trong điều kiện lý tưởng về đường. j: Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường trong điều kiện lý tưởng về đường lấy j= 0,7 Vậy ta có : Nlt= 1032 (xe/h). b.Khả năng thông xe thực tế. Là số xe có thể chạy qua mặt cắt ngang đường trong một đơn vị thời gian với những điều kiện thực tế trên đường, thường lấy Ntt= (0,3 á 0,5).Nlt. Lấy Ntt= 0,4. Nlt ta được : Ntt= 0,4*1032 = 412.8 (xe/h) 11. Xác định đặc trưng hình học trên mặt cắt ngang a. Yêu cầu - Bề mặt nền đường gồm có phần xe chạy và lề đường, khi cần thiết phải có dải phân cách. - Lề đường khi Vtt ³ 60 ( Km/h) có một phần gia cố. Phần lề gia cố cấu tạo đơn giản hơn so với mặt đường ( bớt lớp, bớt chiều dầy, dùng vật liệu kém hơn) nhưng lớp mặt của nó phải làm cùng vật liệu với mặt phần xe chạy. Khi phần xe chạy có từ 4 làn xe trở lên, ở giữa nên bố trí rải phân cách. Bề rộng rải phân cách được lấy theo quy trình. - Khi Vtt = 60 Km/h, phần gia cố được làm bằng vật liệu khác với lớp mặt phần xe chạy. Mặt cắt ngang nền đường Bề mặt nền đường Lề đường Phần xe chạy Phần gia cố Lề đường b. Số làn xe Số làn xe trên mặt cắt ngang được xác định theo công thức: nLX = Trong đó: nLX: Số làn xe yêu cầu. Ncđgiờ: Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm. Ncdgiờ = (0,1á0,12)Ntbnăm (xe/h) với Ntbnăm = 1613 (xe/h) ị Ncdgiờ = 0,12´1613 = 194(xe/h) Nlth: Năng lực thông hành tối đa . Do thiết kế không có phân cách trái chiều, ô tô chạy chung với xe thô sơ nên Nlth = 1000 (xe/h) Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành. Đường cấp 60 lấy Z = 0,55. Vậy ta có : nLX = Do số làn xe được lấy tròn và nên là số chẵn theo điều 4.2.1. Mặt khác, theo quy phạm thiết kế đường đối với đường cấp 60 phải bố trí từ 2 làn xe trở lên. Do đó ta thiết kế đường với 2 làn xe. c. Chiều rộng 1 làn xe, mặt đường, nền đường Sơ đồ tính toán Chiều rộng của 1 làn xe phụ thuộc vào chiều rộng của thùng xe và vận tốc xe chạy. Chiều rộng mặt đường phụ thuộc vào số làn xe, chiều rộng của một làn xe, khoảng cách giữa hai xe chạy ngược chiều. Công thức xác định: B1= (b+c)/2 + x + y. Trong đó: b: Chiều rộng thùng xe; b = 2,5m. x: Khoảng cách từ mép thùng xe tới dải phân cách giữa. c: Khoảng cách giữa 2 bánh xe; c = 1,92m. y: Khoảng cách từ tâm bánh xe đến mép phần xe chạy. Qua thực nghiệm có: x = y = 0,5 + 0,005V = 0,8 (m) với V= 60 km/h. Như vậy : B1= (2,5 + 1,92)/2 + 0,8 + 0,8 = 3,81m. Bề rộng 2 làn xe chạy: B = 2.B1 = 7,62m. Theo QT 4054-98 với cấp 60 ta có các tiêu chuẩn mặt cắt ngang như sau: Các yếu tố Kích thước (m) Chiều rộng 1 làn xe 3,5 Chiều rộng phần xe chạy 2 x 3,5 Phần lề đường 2 x 2.5 Phần lề gia cố 2 x 2.0 Bề rộng nền đường 12,0 Kiến nghị chọn các chỉ tiêu theo QT. d. Lề đường Lề đường là phần không thể thiếu được với bất kì tuyến đường nào - Theo quy trình ta chọn bề rộng lề mỗi bên là 2,5 m, trong đó phần gia cố là 2.0m Với V ³ 60 Km/h lề đường có một phần được gia cố theo quy trình. Tại các vị trí có các làn xe phụ như làn phụ leo dốc, làn chuyển tốc... , các làn xe phụ sẽ thế chỗ phần lề gia cố. Chiều rộng phần lề đất còn lại nếu không đủ, cần phải mở rộng nền đường để đảm bảo phần lề đường còn lại tôí thiểu là 0,5m. e. Độ dốc ngang mặt đường, lề đường Mặt đường được bố trí độ dốc ngang để đảm bảo thoát nước. Tuy nhiên, độ dốc ngang phải nhỏ để đảm bảo xe chạy được êm thuận. Độ dốc ngang mặt đường và lề đường lấy theo tiêu chuẩn Việt nam 4054-98 : - Độ dốc ngang mặt đường : 2,0 % - Độ dốc ngang lề gia cố : 2,0 % - Độ dốc ngang lề đất : 6,0 % 12. Kết luận tổng hợp các chỉ tiêuBảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật STT Các chỉ tiêu Đơn vị Trị số Kiến nghị Tính toán Quy phạm 1 Cấp quản lý VI VI VI 2 Vận tốc thiết kế . Km/h 60 60 60 3 Độ dốc dọc lớn nhất. % 8 8 8 4 Số làn xe. làn 0.196 2 2 5 Chiều rộng phần xe chạy. M 2x3.81 2x3,5 2x3,5 6 Chiều rộng phần lề gia cố M 2x2.0 2x2.0 7 Chiều rộng phần lề đất. M 2x0.5 2x0.5 8 Chiều rộng chung nền đường M 12 12 9 Độ dốc ngang phần xe chạy. % 2 2 10 Độ dốc ngang phần lề gia cố % 2 2 11 Độ dốc ngang phần lề đất. % 6 6 12 Bán kính đường cong Rmin. (ứng với siêu cao isc= 6%) M 135 135 135 13 Bán kính đường cong Rtt. (ứng với siêu cao isc= 4%) M 265 265 265 14 Bán kính đường cong Rksc. M 472 500 500 15 Bán kính đường cong lồi min. M 518 2500 2500 16 Bán kính đường cong lõm min M 553 1000 1000 17 Chiều dài tầm nhìn một chiều M 75 75 75 18 Chiều dài tầm nhìn hai chiều. m 150 80 80  Chương II: Thiết kế tuyến trên bình đồ 1. Các nguyên tắc xác định hướng tuyến Căn cứ vào bình đồ tỷ lệ 1/25000 voi khoảng cao đều giữa các đường đồng mức là 10m, căn cứ vào hai điểm khống chế A-B ta tiến hành vạch tuyến theo các nguyên tắc sau: - Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật đã khống chế trước như: độ dốc dọc lớn nhất, bán kính đường cong tối thiểu, chiều rộng mặt đường để vạch hướng tuyến. - Tại các vị trí đổi hướng tuyến ta cần bố trí những đường cong nằm có bán kính phù hợp với địa hình, tránh việc đào- đắp lớn. - Tại những nơi tuyến cắt qua dòng chảy,để tạo thuận lợi cho việc thoát nước ở các công trình nên bố trí tuyến đường vuông góc với dòng chảy. Trong một số trường hợp khó khăn ta mới chấp nhận đi xiên góc với dòng chảy. - Giữa các đường cong cùng chiều không bố trí các đoạn chêm ngắn. Khi có thể nối trực tiếp bằng một đường cong có bán kính lớn. - Giữa các đường cong tròn phải có đoạn chêm đủ dài để bố trí đường cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao, mở rộng đường cong (nếu có). Chúng không nhỏ hơn 2V (m) giữa hai đường cong ngược chiều. - Chiều dài các đoạn đường thẳng không dài quá 3 Km tránh tình trạng lái xe chủ quan, kém phản xạ. 2. Vạch phương án tuyến. Do chênh cao giữa hai điểm A&B là tương đối lớn và địa hình không thoải nên phương án tuyến được vạch bám theo địa hình, đi theo các đường đồng mức Tuyến được thiết kế gồm các đoạn đào đắp xen kẽ . Do tuyến không cắt qua vị trí sông suối có lưu lượng lớn nào nên không bố trí cầu nào trên suốt chiều dàI đoạn tuyến. Tại các vị trí tuyến cắt qua các khu tụ thuỷ ta cần bố trí các cống địa hình . Tuyến nối liền các khu dân cư, nối với mạng lưới đường Quốc gia tạo điều kiện cho việc phát triển kinh tế- xã hội. Đồng thời nó còn góp phần đảm bảo an ninh, quốc phòng, nâng cao đời sống văn hoá, tinh thần cho nhân dân. 3.Thiết kế đường cong tròn trên bình đồ tuyến Khi thiết kế đường cong trên bình đồ, để đảm bảo tuyến hài hoà, tránh việc đào đắp lớn ta cần bám sát địa hình (căn cứ vào độ dịch chuyển P hay chiều dài tiếp tuyến T để đảm bảo yêu cầu của đoạn chêm). Sơ đồ đường cong tròn a a R T B Công thức xác định các yếu tố của đường cong: T = R.tg (m) ; K = (m) ; p= .R (m) ; D = 2T - K (m). Trong đó: R : Bán kính đường cong tròn (m). T : Độ dài tiếp tuyến (m). p : Độ dài đường phân giác (m). K : Độ dài đường cong (m). D : Độ dài đoạn đo trọn (m). Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng sau: Bảng tổng hợp các yếu tố đường cong. Giải các cọc H, cọc Km, cọc công trình cầu cống lạp bảng đo dài và tổng hợp trong bảng sau: Bảng đo dài Tên Cọc KC lẻ KC cộng dồn Cao độ TN Ghi chú KM0 = A 0 22.15 40 1 40 20.00 60 H1 100 22.28 100 H2 200 22.5 100 H3 300 21.2 80 2 380 20.00 20 H4 400 22.3 100 H5 500 23.2 100 H6 600 25.00 10 TĐ1 610 25.6 66 P1 676 27.01 24 H7 700 27.42 42 TC1 742 26.4 58 H8 800 26.8 100 H9 900 25.45 15 3 915 25.00 80 TĐ2 995 27.4 5 Km1 1000 28.30 54 P2 1054 31.93 46 H1 1100 34.43 13.62 TC2 1113.62 30.6 86.38 H2 1200 32.50 100 H3 1300 32,1 40 B 1340 34.6 CHƯƠNG Iii: Thiết Kế trắc dọc 1.Nguyên tắc thiết kế trắc dọc: a.Thiết kế trắc dọc: Trắc dọc tuyến được thiết kế theo phương pháp chủ đạo là phương pháp đường bao , tuy nhiên do điều kiện địa hình không cho phép nên co một số chỗ được thiết kế theo phương pháp đường cắt. Độ dốc dọc tối đa 8% , đoạn đường đào độ dốc dọc tối thiểu >0.5% Trắc dọc được thiết kế như trong bản vẽ trắc dọc Bố trí đường cong đứng trên trắc dọc. Đường cong đứng được bố trí với độ đổi dốc lớn hơn 2%.( theo qui trinh) Sau khi đã chọn bán kính đường cong đứng thì các yếu tố còn lại của đường cong được xác định theo công thức sau: Chiều dài đường cong: K = R.(i1 - i2) (m) Tiếp tuyến đường cong: T = R.() (m) Độ dài phân cự: P = (m) Tung độ các điểm trung gian trên đường cong có hoành độ x được xác định theo công thức: i = ± Trong đó: R : Bán kính đường cong tại điểm gốc của toạ độ tại đỉnh đường cong. dấu (+) ứng với đường cong đứng lồi. dấu (-) ứng với đường cong đứng lõm. i1,i2 : Độ dốc của hai đoạn nối nhau bằng đường cong đứng . dấu (+) ứng với lên dốc. dấu (-) ứng với xuống dốc. Chọn bán kính đường cong đứng như bản vẽ trắc dọc : Tại P1 chọn R = 6500m ( lõm) Tại P2 chọn R=9500m (lồi) Tại H18 chọn R=1500m( lồi) Tại 1 chọn R = 1500m ( lõm) Tại P3 chọn R=5000m ( lồi) Tại H26 chọn R=2000m(lõm) Tại H35 chọn R=1500m ( lồi) Tại P5 chọn R= 5500m(lõm) Tại H45 chọn R=1500m ( lõm) Tại P6 chọnR=7500m ( lồi) Chương iV: thiết kế trắc ngang Thiết kế trắc ngang Căn cứ vào đặc điểm địa hình, địa mạo, địa chất, khí hậu , thuỷ văn. Căn cứ vào quy mô cấp hạng của đường, căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô 4054-98, mặt cắt ngang được thiết kế cho toàn tuyến A &B như sau: - Độ dốc ngang mặt đường pần xe chạy và phần lề gia cố: i=2%. - Độ dốc ngang phần lề đất : i=6%. - Bề rộng phần xe chạy : 2* 3.5 = 7m. - Bề rộng phần lề gia cố: 2*2,0 =4m. - Bề rộng phần lề đất : 2*0,5 = 1m . - Bề rộng chung nền đường : B = 12m . - Độ dốc mái taluy nền đào : 1:1,5 - Chiều dày KCM phần xe chạy : 50 cm. - Chiều dày phần lề gia cố : 30 cm. - Độ dốc mái taluy nền đắp : 1:1,5 . - Rãnh dọc hình thang đáy nhỏ 0,4m, độ dốc phía ngoài 1:1,5 và độ dốc phía trong theo độ dốc taluy nền đường. ( rãnh dọc do phần mềm tự bố trí theo qui trình : bố tri dọc nền đào và nền đắp thấp dưới 0,6m) - Độ chặt của đất nền K= 0,95; riêng 50 cm nền đất phía trên nền đường (giáp lớp KCM) độ chặt được sử dụng là K= 0,98. Một số loại nền đường trong trường hợp thông thường 1a. Nền đắp Ví dụ mặt cắt ngang tại H2 b. Nền đào Ví dụ mặt cắt ngang tại c. Nền nửa đào, nửa đắp ví dụ mặt cắt ngang tại TC5 bố trí ở bản vẽ trắc ngang Tính toán khối lượng đào đắp. Khối lượng đào đắp được tính toán cho từng mặt cắt ngang, sau đó tổng hợp trên toàn tuyến. ở mỗi MCN cần tính diện tích đào đất C3, diện tích bóc đất hữu cơ, diện tích đắp, diện tích đào rãnh, chiều dài taluy đào, chiều dài taluy đắp. Khối lượng đào đắp của một đoạn tuyến được tính bằng cách lấy trung bình giữa hai trắc ngang kề nhau nhân với khoảng cách giữa chúng. Công thức tính: Vđào = ( Fđào1 +Fđào2 )l12 /2 Vđắp = ( Fđắp1 +Fđắp2 )l12 /2 Trong đó Fđào1 , Fđắp1 là diện tích đào và đắp MCN đầu đọan l12 . Fđào2 , Fđắp2 là diện tích đào và đắp MCN cuối đoạn l12 . Lấy tổng các đoạn ta sẽ được khối lượng trên toàn tuyến. Tuy nhiên ở đây sử dụng phần mềm TKD nên khối lượng đào đắp do phần mềm tự tính dựa vào các thông số nhập vào ( được tổng hợp ở bảng sau ) Tên cọc K/C lẻ Đào Đắp Cấp Rãnh Vét bùn Đào hữu cơ Lớp phủ Đào đá (m) (m3) (m3) (m3) (m3) (m3) 0 A 0 0 0 0 0 0 0 40 1 0 12.48 0 0 0 0 0 0 60 H1 0 15.5 0 0 0 0 0 0 100 H2 0 1.1 0 0 0 0 0 0 100 H3 0 25.98 0 0 0 0 0 0 80 2 0 43.37 0 0 0 0 0 0 20 H4 0 10.29 0 0 0 0 0 0 100 H5 0 6.32 0 0 0 0 0 0 100 H6 0 0 0 0 0 0 0 0 10 TĐ1 0.4 0 0 0.64 0 0 0 0 66 P1 3.8 0 0 0.64 0 0 0 0 24 H1 1.4 0 0 0.64 0 0 0 0 42 TC1 1.2 1.2.5 0 0.32 0 0 0 0 58 H8 0 2.45 0 0 0 0 0 0 100 H9 0 7.8 0 0 0 0 0 0 15 3 0 10.8 0 0 0 0 0 0 80 TĐ2 0 80 0 0 0 0 0 0 5 Km1 0 4.87 0 0 0 0 0 0 54 P2 10,5 1.78 0 0.32 0 0 0 0 46 H11 45.11 0 0 0.64 0 0 0 0 13.2 TC2 10 0 0 0.64 0 0 0 0 86.38 H12 10.57 10.87 0 0.32 0 0 0 0 100 H13 60.08 0 0 0.64 0 0 0 0 40 B 58.57 0 0 0.64 0 0 0 0 Tổng 1340 209.82 246.22 0.54 5.44 0 0 0 0 Chương VI:Thiết kế kếtcấu áo đường. áo đường là bộ phận rất quan trịng, nó chiếm một phần chi phí xây dưng tương đối cao trong giá thành xây dựng đường . 1. Các yêu cầu chung với áo đường áo đường là công trình được xây dựng trên nền đường bằng nhiều tầng, lớp vật liệu có độ cứng và cường độ lớn hơn so với đất nền đường để phục vụ cho xe chạy, trực tiếp chịu tác dụng phá hoại thường xuyên của tải trọng xe và của các yếu tố thiên nhiên. Như vậy, để bảo đảm xe chạy an toàn, êm thuận, kinh tế thì việc xây dựng áo đường cần phải đảm bảo các yêu cầu sau : Đảm bảo đủ cường độ. Đảm bảo độ bằng phẳng . Đảm bảo đủ độ nhám . Chịu mài mòn tốt . 2.Tính toán kết cấu áo đường( KCAĐ) Việc tính toán KCAĐ mềm chính là tính toán kiểm tra 3 tiêu chuẩn về cường độ dưới đây: - Tính toán ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu yếu xem nó có vượt quá trị số giới hạn cho phép không. - Tính toán ứng suất uốn phát sinh ở đáy các lớp vật liệu liền khối nhằm khống chế không cho phép nứt ở đáy các lớp đó. - Tính toán độ lún đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng(biểu thị bằng mô đuyn đàn hồi) của cả KCAD và khống chế trị số mô đuyn đàn hồi của cả kết cấu phải lớn hơn trị số mô đuyn đàn hồi yêu cầu (Ech> Eyc). a/ Xác định lưu lượng xe tính toán. Theo TCVN tất cả các loại áo đường mềm khi tính toán cường độ, tải trọng tiêu chuẩn được qui định trục xe ô tô (trục đơn) có tải trọng 10T. Lưu lượng xe chạy tính toán được xác định theo công thức: Ntt= g.Sai.Ni. Với đường 2 làn xe không có dải phân cách giữa thì g= 0,55. Ni: Lưu lượng xe thực tế ở năm tương lai của loại xe thứ i. ai : Hệ số qui đổi về xe tiêu chuẩn, tra bảng3-2 QT thiết kế áo đường mềm. + Với ô tô tải trọng trục 5T có ai=0,1. + Với ô tô tải trọng trục 7T có ai=0,36. + Với ô tô tải trọng trục 10T có ai= 1,0. + Với ô tô con thì bỏ qua . Như vậy ta có: Ntt= 0,55.(0,1.0.3+0,2.0,36+0,1.1)900 = 100(trụcxe/ng.đêm). b/ Mô đun đàn hồi chung yêu cầu của mặt đường. Với loại mặt đường được chọn là cấp A2, với lưu lượng xe chạy tính toán 100 trục xe / ngày đêm tra bảng 3-3 QT thiết kế áo đường mềm ta được mô đun đàn hồi chung yêu cầu của mặt đường: Eyc=1220 daN/cm2. c/ Các đặc trưng của đất nền. Đất nền là đất á cát có độ ẩm tương đối so với giới hạn chảy của đất là 0,6; độ chặt k= 0,95. + Mô đuyn đàn hồi Eo= 400daN/cm2. + Lực dính C= 0,18 daN/cm2. +Góc ma sát j= 200. d/ Chọn sơ bộ KCAĐ. Kết cấu mặt đường BTN CPĐD loại I CPĐD loại II 7cm 13cm 30cm Lớp 1: BTN Lớp 2: Cấp phối đá dăm loại I. Lớp 3: Cấp phối đá dăm loại II. Lớp 4: Đất nền á cát. Các đặc trưng của vật liệu làm áo đường và nền đường như sau: Vật liệu E Ru daN/cm2 C daN/cm2 j (độ) daN/cm2 1. BTN 10000 14 2. CPĐD loại I 3000 3. CPĐD loại II 2500 4. Đất nền á cát 400 0,18 20 e/ Kiểm toán kết cấu áo đường. *Kiểm toán kết cấu áo đường theo độ võng đàn hồi Tính toán qui đổi lớp tương đương bằng cách chuyển hệ nhiều lớp về hệ hai lớp bằng cách đổi các kết cấu áo đường lần lượt hai lớp một từ dưới lên theo công thức: h2 E2 h1 E1 Etb = E1. Trong đó: K = ; t = Với h1, h2 : Chiều dày lớp dưới và lớp trên của áo đường. E1, E2: Môđun đàn hồi của vật liệu lớp dưới và lớp trên. Kết quả tính toán được như sau: Tên lớp Vật liệu Ei t hi Ki Htb Etb( daN/cm2 ) 3 BTN 10000 7 3.78 0.163 50 3315 2 CPDD LoạiI 3000 13 1.2 0.433 43 2645 1 CPDD LoạiII 2500 30 Ta có : H/D=50/33=1.52 do đó tra bảng 3-6 được hệ số điều chỉnh b = 1.18 Etbtt = Etb b = 3315*1.18=3912 (daN/cm2) Dùng toán đồ KôGan Eo/E1=400/3912=0.102 Tra toán đò KôGan ta được:Ech/E1=0.4 ị Ech =0.4*3912=1565daN/cm2 Ech > Eyc nên kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép. * Kiểm tra nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trượt: Từ các số liệu: = 1,52 ; ; j = 200. Tra toán đồ H3-7 xác định được tax/p = 0,016 ị tax=6´ 0,016= 0,096(daN/cm2). Từ H= 45cm, tra toán đồ H3-9 ta xác định được tav= -0,005 (daN/cm2). ứng suất cắt hoạt động trong đất là: t = tax+ tav = 0.091(daN/cm2). ứng suất cắt cho phép của nền đất : [t] = K’.C Ta có : [t] = K’.C K’= ´ Trong đó : K1 : Hệ số xét đến sự giảm khả năng chống cắt dưới tác dụng của tải trọng trùng phục K1 = 0,6. K2 : Hệ số an toàn xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu. K2= 0,8 (vì 100 < Ntt < 1000 xe) Kt : Hệ số vượt tải do xe chạy; Kt=1,0 n : Hệ số xét đến sự quá tải do xe chạy gây ra: n = 1,15. m : Hệ số xét đến điều kiện tiếp xúc của lớp kết cấu trên thực tế không đúng như giả thiết m = 0,65 với nền đường á cát. C : Lực dính của đất C = 0,18 ị [t] = ´´0,4 = 0,257 daN/cm2 . Vậy t = 0,091 nền đất đảm bảo chống trượt. * Kiểm tra các lớp BTN theo điều kiện chịu kéo khi uốn. Ta phải kiểm tra tại đáy của lớp bêtông nhựa Đổi hai lớp cấp phối đá dăm và lớp nền về một lớp tương đương, phải tính Ech của lớp tương đương đó : -Qui đổi 2 lớp cấp phối đá dăm về 1 lớp : ị (daN/cm2). -Sử dụng toán đồ KôGan để qui 2 lớp cấp phối và lớp nền về 1 lớp . Ta có :H/D=43/33=1.3 Eo/Etb=400/2839=0.14 Tra toán đồ KôGan ._.