Đồ án mẫu thiết kế đương ô tô

Đồ án mẫu thiết kế đương ô tô

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TUYẾN ĐƯỜNG

1 Điều kiện tự nhiên của khu vực xây dựng - sự cần thiết đầu tư xây dựng tuyến:

Vị trí:

Tuyến đường thiết kế từ A  B thuộc địa bàn thành phố Quy nhơn thuộc tỉnh Bình

trong khu vực Mặt khác đây cũng là tuyến đường nối liền trung tâm kinh tế, chính trị vănhóa của toàn tỉnh

Địa chất:

Địa chất đi qua khá tốt: đất đồi núi, cấu tạo không phức tạp (đất cấp IV), nền

đường á cát, vì vậy việc xử lý nền có nhiều thuận lợi và có thể tận dụng vật liệu tại chỗđể khai thác sử dụng là sỏi đỏ Lớp cát, á cát màu nâu vàng, xám trắng, dẻo cứng Lớpnày gặp hầu hết trên toàn tuyến dày từ (5  7)m.)m

Ý nghĩa:

Tuyến đường có ý nghĩa xã hội là việc phân bố dân cư rải đều theo dọc tuyến,tuyến đường hoàn thành góp phần vào mạng lưới đường bộ chung của tỉnh và nâng caođời sống vật chất tinh thần dân cư khu vực lân cận tuyến lên từng bước và góp phần thúcđẩy đưa điện năng về vùng sâu nhằm điện khí hóa nông thôn toàn tỉnh

Về mặt quốc phòng, tuyến đường thông suốt tạo điều kiện triển khai lực lượng, xử líkịp thời các tình huống bất trắc có thể xảy ra Tạo điều kiện đảm bảo an ninh quốc phòngvà trật tự an toàn xã hội

2 Số liệu thiết kế:

Thiết kế đường miền núi

Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

Điểm B : 40 m

Thiết kế sơ bộ hai phương án tuyến

Các số liệu ban đầu:

Bản đồ địa hình có tỉ lệ : 1/10000 và có số liệu:

Lưu lượng xe chạy ở hiện tại : N = 350 (xe/ng.đ)Thành phần xe chạy:

CHƯƠNG 

XÁC ĐỊNH CẤP KỸ THUẬT – CẤP QUẢN LÝ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG VÀ CÁC CHỈ TIÊU KỸ

THUẬT CHỦ YẾU

2.1- SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

Lưu lượng xe chạy ở hiện tại : N = 350 (xe/ng.đ)

Thành phần xe chạy:

2.2- XÁC ĐỊNH CẤP KỸ THUẬT VÀ VẬN TỐC THIẾT KẾ:

BẢNG KẾT QUẢ QUI ĐỔI CÁC LOẠI XE RA XE CON

Loại xe % Số lượng Hệ số qui đổi L/lượng xe con qđ (xe/ngàyđêm)

Tổng cộng : 691.18 xcqđ/ngđ

Lưu lượng xe chạy ở năm tương lai (năm thứ 15):

Nt = 691.18 (1 0.088)  15-1 = 2251.1 (xe/ngày đêm)

Dựa vào TCVN 4054-2005 :

tuyến đường thiết kế thuộc đồng bằng và đồi, đường nối các trung tâm kinh tế , chính trị , văn hóa;

Theo bảng 4 trang 10 chọn:

2.3-XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHỦ YẾU CHO TUYẾN ĐƯỜNG :

2.3.1> XÁC ĐỊNH ĐỘ DỐC DỌC LỚN NHẤT:

2.3.1.1> Theo điều kiện sức kéo:

imax = Dmaz – f

Trong đó :

Dmax: là hệ số động lực ứng với từng loại xe (tra biểu đồ)

f: hệ số ma sát của mặt đường nhựa bằng phẳng

V = VTK = 60 km/h :vận tốc thiết kế

Bảng tính imax cho các loại xe

2.3.1.2>Theo điều kiện sức bám:

m : hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe chủ động

 = 0,5 : hệ số bám dọc của lốp xe của mặt đường trong điều kiện khô sạch

Pw =

13

.F V2

k

là lực cản không khí

max

bám kéo i

k = 1,3 : hệ số xét đến bộ phận hãm phanh

 là hệ số bám ,giả sử mặt đường bê tông nhựa trong điều kiện sử dụng bình thường ,lấy  = 0,5

Tính trên đoạn đường có độ dốc i = 0

V = 60 km/h : vận tốc thiết kế

2.3.3> XÁC ĐỊNH CÁC BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM:

2.3.3.1>Xác định độ dốc siêu cao:

2.3.3.3>Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất ứng với siêu cao 2%:

min đêm

R = 127(0,15 0,02)602

2.3.3.4>Xác định bán kính đường cong nằm không cần siêu cao:

Đối với mặt đường bê tông nhựa , in = 2%

2.3.3.5>Bán kính nhỏ nhất theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

 = 2 0 là góc mở của chùm tia sáng đèn pha ô tô

2.3.4>XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TỐI THIỂU CỦA ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP:

Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong, phải chịu thay đổi:

Lực li tâm từ chỗ bằng khơng đạt tới giá trị

thẳng vào đường cong, chiều dài tối thiểu của đoạn chêm chỉ cần đủ bố trí siêu cao:

Dựa theo 3 điều kiện sau :

2.3.4.1>Độ mở rộng mặt đường trong đường cong nằm:

Khi xe chạy trên đường cong cĩ bán kính khác nhau thì đầu xe phía ngồi cĩ bán kính

cĩ bán kính lớn nhất và thùng xe phía trong ở vị trí trục sau cĩ bán kính nhỏ nhất Như vậykhi xe chạy trên đường cong phải chiếm thêm một phần bề rộng mặt đường nữa so với khichạy trênđường thẳng

Vì vậy đối với đường cong cĩ bán kính nhỏ thì cần thiết phải mở rộng mặt đường

Việc mở rộng nền mặt đường chỉ cần mở rộng về phía bụng đường cong Chỉ trong một

số trường hợp thì mới phải mở rộng thêm về phía lưng đường cong Nếu lề đường khơng đủrộng để mở rộng mặt đường thì mới làm mở rộng nền đường đủ để mở rộng theo quy định

Trị số mở rộng đường cong để đủ đảm bảo các khoảng cách giữa ô tô và mép đườngcũng như hai ô tô đi cạnh nhau để đạt được như xe chạy trên đường thẳng.

Ngoài ra, do ảnh hưởng của vận tốc xe chạy nên độ mở rộng đường cong cũng bị ảnhhưởng của vận tốc

Đối với đường hai làn xe thì độ mở rộng được xác định như sau :

R

V R

L e e

Trong đó :

Vậy độ mở rộng khi thiết kế cho một loại xe nhất định phụ thuộc vào bán kính R, với :

Đủ để bố trí đoạn nối siêu cao

nghiêng đến độ dốc siêu cao mặt đường còn một mái

B = 7 m (bề rộng của mặt đường).Theo Bảng 7 TCVN 4054-05 đối với đường cấp IV,

địa hình vùng đồng bằng và đồi thì chiều rộng 1 làn là 3.5m

sc nsc

Chiều dài đường cong chuyển tiếp:

Đường cong chuyển tiếp có tác dụng thay đổi góc ngoặc của bánh xe trước mộtcách từ từ để đạt được góc quay cần thiết tương ứng với góc quay tay lái ở đầu đườngcong tròn, đảm bảo dạng đừơng cong chuyển tiếp phù hợp với dạng của quỹ đạo xe chạytừ đoạn thẳng vào đoạn cong tròn Đảm bảo lực ly tâm tăng từ từ do đó không gây khóchịu cho người lái xe và hành khách khi vào đừơng cong tròn, làm cho tuyến có dạng hàihòa, lượn đều không bị gẫy khúc

chuyển tiếp để nối từ đường thẳng vào đường cong tròn và ngược lại

Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất được xác định dựa trên các điều kiệnsau:

Điều kiện 1: độ tăng gia tốc ly tâm I không được vượt quá độ tăng gia tốc ly tâm

vào trong đường cong, thể hiện bằng công thức:

3

23,5

CT

V L

R



Điều kiện 2: đủ để bố trí đoạn nối siêu cao Tức là LCT ≥ LNSC

Điều kiện 3: đảm bảo quang học và thẩm mỹ Điều kiện này được xác định bằng

Lựa chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm,được tổng hợp trong bảng sau:

một nửa được bố trí trên đoạn thẳng và nửa còn lại được bố trí trên đoạn cong

cong chuyển tiếp

min

lồi min

độ dốc siêu cao, trước khi nâng cần phải nâng các bộ phận bên ngồi phần xe chạy

Cụ thể là lề đường sẽ được nâng lên với độ dốc bằng độ dốc của phần xe chạy (ởphía lưng đường cong, cách vị trí nâng siêu cao 10m) sau đĩ thực hiện nâng siêucao bằng một trong hai cách sau:

Quay quanh mép trong của phần xe chạy

Quay quanh tim đường

Mỗi phương pháp đều cĩ ưu nhược điểm riêng, tuỳ trường hợp cụ thể mà ta chọn để áp dụng

Đoạn nối siêu cao

Đường cong tròn

i=imax

B

2.3.6>XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TỐI THIỂU CỦA ĐOẠN CHÊM:

Vì vận tốc thiết kế là V= 60 km/h nên không cần bố trí đường cong chuyển tiếp, chiều dài tối thiểu của đoạn chêm chỉ cần đủ để bố trí siêu cao:

= (6 1) 6

0.5

 

= 98 m

ip = 0.5% là độ dốc phụ lớn nhất đối với đường có Vtt 60 km/h

B = 6 m là bề rộng phần xe chạy

 = 1 m : độ mở rộng mặt đường khi đi vào đường cong

2.3.7> XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG:

2.3.5.1>Bán kính nhỏ nhất của đường cong lồi :

Đường có xe chạy ngược chiều:(đường không có dải phân cách)

 = 802

8 1, 2 = 667)m mTheo TCVN 4054 -05 :R = 2500 m

Trong đó : Sd = 80 : chiều dài tầm nhìn chướng ngại vật

lồi min

lõm min

lõm min

h = 1,2 : cao độ mắt người lái xe

Vậy ta chọn R = 2500 m

2.3.5.2>Bán kính nhỏ nhất của đường cong lõm:

 = 20 : góc phát sáng của đèn ô tô theo phương đứng

St = 40 m : tầm nhìn một chiều

2.3.8>XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH XE VÀ CÁC KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG CỦA ĐƯỜNG :

2.3.6.1>Khả năng thông hành xe:

Ncđg : lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

Nlth = 1000 xcqđ/h : không có phân cách xe chạy trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ

Theo TCVN 4054-05 Trang 11 bảng 7)m., số làn xe yêu cầu là 2

Vậy ta lấy nlx = 2 (làn) để thiết kế

2.3.6.3>Các kích thước ngang của đường :

a) Bề rộng phần xe chạy :

Kích thước xe càng lớn thì bề rộng một làn xe càng lớn.Xe có kích thước lớn thì vận tốc nhỏ và ngược lại.Vì vậy khi tính bề rộng một làn xe ta phải tính cho trường hợp

xe con và xe tải nặng.Công thức xác định bề rộng mặt đường :

Bmđ = acxy

2

Trong đó:

a,c lần lượt là bề rộng thùng xe và khoảng cách giữa tim 2 dãy bánh xe

x là khoảng cách giữa 2 thùng xe ngược chiều

y là khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy

Bề rộng mặt đường 1 làn xe : B1làn xe = maxB1mđ ,B2mđ = 3.9 m

Bề rộng mặt đường 2 làn xe : Bmđ = 2 B1làn xe = 23.9 = 7)m 8 m

Theo TCVN 4054 – 05 ( Trang 11, bảng 6) : đường cấp IV, V=60 Km/h có

Bmđ = 7)m.m Ta chọn Bmđ = 7)m m để thiết kế

b) Lềđường :

Theo TCVN 4054 - 05 : đường cấp IV, V=60 Km/h có:

Phần lề đường : 2  1 m

Phần gia cố : 2  0.5 m

c) Độ dốc ngang:

Theo 22TCN 211 - 93 :đối với đường cấp 40 dự kiến dùng mặt đường bằng đá dăm thấm nhập nhựa

Theo TCVN 4054 - 98 : độ dốc ngang ứng với mặt đường bằng đá dăm thấm nhập nhựa

in = 2,5 – 3%

d) Độ mở rộng đường cong bằng:

Độ mở rộng mặt đường cho 1 làn xe có xét tới tốc độ xe chạy

 = 2(2l R2 0,05R V )

Trong đó :

l = 8 m:khoảng cách từ trục sau của xe tới đầu mũi xe lấy theo TCVN 4054 - 05

Vậy ta chọn ew = 0.6 m với R = 150 m và imax

sc = 7)m.%

e) Bề rộng mặt đường :

Đối với đường cấp IV, V=60 Km/h, TCVN 4054-05 trang 11 bảng 6 quy định bề rộng lề đường là 2x1 (m) Trong đó : phần lề đường có gia cố là 2x0.5(m) ,bề rộng tối thiểu của nền đường là 9 (m)

Theo tính toán bề rộng mặt nền đường là :

Bnđ = Bmđ + Blề = 7)m 8 + 2x1 = 9.8 (m)

Chọn B = 9 (m)

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT

STT Tên chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Theo TT TCTK Theo Giá trị TK

*Đủ bố trí chuyển tiếp

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN ĐƯỜNG

TRÊN BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH

Bình đồ tỷ lệ : 1/10000

Chênh cao đường đồng mức : 5m Thiết kế đường đi qua hai điểm A và B miền đồng bằng và đồi Cao độ điểm A : 45m

3.1 VẠCH PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ:

Dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật đã chọn đối với đường cấp 60 (Km/h) miền đồngbằng và đồi và nhìn vào bình đồ , ta vạch tất cả phương án mà tuyến có thể đi qua Đểthuận lợi cho việc vạch tuyến trên bình đồ ta nên xác định đường dẫn hướng tuyến chungcho toàn tuyến và từng đoạn cục bộä

Tiến hành so sánh sơ bộ loại bỏ phương án xấu Rồi chọn các phương án tối ưunhất để tính toán và so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Khi vạch tuyến để đảm bảo độ dốc dọc cho phép 80‰ và chiều dài tuyến giữa haiđường đồng mức trên bình đồ phải thõa mãn bước compa

3.1.1 Về địa hình:

Tương đối phức tạp, vừa phải vượt sông, suối; vừa phải vượt qua sườn núi dốc,thoải, kéo dài, mấp mé

Dự kiến phương án nối tuyến:

a Phương án I: Phương án đi dưới thấp.

Chủ yếu đi theo các sườn đồi thoải, cắt ngang các đường tụ thủy, nhiều công trìnhvượt sông suối

b Phương án II: Phương án đi trên cao.

Phuơng án này chủ yếu lợi dụng các bình nguyên tương đối bằng phẳng, lợi dụngcác sườn đồi, ít có công trình vượt sông; tuy nhiên phải cất qua các sườn núi, sườn đồinên khối lượng đào đắp lớn

3.1.2 Tính chiều dài bước compa:

o Tỷ lệ bản đồ: 1/10000;

o Độ chênh cao giữa các đường đồng mức: h = 5 m;

o Độ dốc dọc tối đa: imax = 8 %;

Chiều dài bước compa:

+ h = 5(m) : độ chênh cao giữa hai đường đồng mức kề nhau (m)

+ 1/M =1/10000 : tỷ lệ bản đồ địa hình

+ K = 0.8 : hệ số chiết giảm

+ imax = 80 ‰ : độ dốc dọc lớn nhất

3.2 CÁC YẾU TỐ CỦA ĐƯỜNG CONG:

Sau khi xác định các đường phân thủy, tụ thủy, dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật vàbước compass ta vạch được sơ bộ hai tuyến đường

Dựa vào góc ngoặc  và quyết định bán kính đường cong cho từng chổ ngoặc, talập được:

Cọc TĐ – Đ – TC;

Cọc thay đổi địa hình;

Cọc km;

Ta có các số liệu sau khi vạch tuyến trên bình đồ:

 Chiều dài tiếp tuyến: T  Rtg2

BẢNG KẾT QUẢ YẾU TỐ CỦA ĐƯỜNG CONG PHƯƠNG ÁN I

* M m l

l i  ibd

Trong đó : + libđ : cự ly giữa các cọc trên bản đồ (mm)

+ 1000 : Hệ số đổi đơn vị (mm) ra (m)

PHƯƠNG ÁN I (L =507)m.2.67)m m) TÊN CỌC CỘNG DỒN CAO ĐỘ TN GĨC CHẮN CUNG BÁN KÍNH

TÊN CỌC CỘNG DỒN CAO ĐỘ TN GÓC CHẮN CUNG BÁN KÍNH

Vấn đề cần đặt ra là phải xác định tấc cả các vị trí để bố trí công trình thóat nước.

Vị trí của công trình thoát nước là chổ tuyến đường cắt qua đường tụ thuỷ, tấc cả các chổlõm trên đường đen đều phải đặt các công trình thoát nước

4.1 Xác định các đặt trưng thuỷ văn

4.1.1 Diện tích lưu vực F : (Km2)

Dựa vào hình dạng của đường đồng mức trên bản đồ, ta tìm đường phân thuỷ giớihạn của lưu vực nước chảy vào công trình Chia lưu vực thành những hình đơn giản đểtính được diện tích lưu vực trên bản đồ địa hình (được Fbđ) Từ đó ta tìm được diện tích lưuvực thực tế theo công thức sau:

)(10

2 10

2

Km

M F

+ Fbđ : Diện tích của lưu vực trên bản đồ địa hình (cm2)

+ Mbđ = 10000 : Hệ số tỷ lệ bản đồ

+ 1010 : Hệ số đổi từ cm2 ra Km2

4.1.2 Chiều dài lòng chính L : (Km)

Chiều dài lòng sông chính được xác định như sau:

L = Lbđ.10-5.M (Km) (4.2)Trong đó:

+ Lbđ : Chiều dài của lòng sông chính trên bình đồ (cm)

+ M =10000 : Hệ số tỷ lệ bản đồ

+ 10-5 : Hệ số đổi từ cm ra Km

4.1.3 Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực bs : (m)

Được tính theo công thức

.1000

m l L

+ l : Tổng chiều dài của các lòng sông nhánh (Km) ; (chỉ tính những lòng sông

nhánh có chiều dài lớn hơn 0.7)m.5 chiều rộng bình quân B của lưu vực)

Với lưu vực 1 sườn ở công thức tính bs ta thay hệ số 1.8 bằng 0.9

4.1.4 Độ dốc trung bình của dòng sông chính J l : (% o )

Độ dốc trung bình của dòng sông chính được tính như sau

1 2

2 1 1 1 1

)(

)(

L

l h h l

h h l h

(4.6)Trong đó :

+ h1, h2, …,hn:Độ cao của các điểm gãy trên trắc dọc so với giao điểm của

tuyến đường và dòng chảy + l l , l2, …, ln : Cự ly giữa các điểm gãy

4.1.5 Độ dốc trung bình của sườn dốc Js : (%o)

Độ dốc trung bình của sườn dốc được tính theo trị số trung bình của 46 điểm xácđịnh theo hướng dốc lớn nhất

4.2 Xác định lưu lượng tính toán

Theo qui trình tính toán dòng chảy lũ (22 TCN 220-95), đối với lưu vực nhỏ có diện

Qp = Ap..Hp.1.F (m3/s) (4.7)m.)

Trong đó :

+ Hp:Lượngmưa ngày (mm) ứng tần suất thiết kế

p = 4% đối với cống

p = 1% đối với cầu lớn

+  : Hệ số dòng chảy lũ lấy trong bảng (2.1) tùy thuộc vào loại đất cấu tạo khuvực có lượng mưa ngày thiết kế ( Hp ) và diện tích lưu vực (F)

+ Ap: Mođun đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế chọn phụ thuộc vào địa mạo thủyvăn 1, thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc s, vùng mưa (tra bảng 2.3)

+ 1: Hệ số xét đến làm nhỏ lưu lượng đỉnh lũ do ao hồ, rừng cây trong lưu vựctheo bảng (2.7)m.)

Giả sử diện tích ao hồ ở thượng lưu chiếm 6%  1 = 0.85

4.2.1 Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc  s

vào hệ số địa mạo thuỷ văn s và vùng mưa

* Vùng mưa XIII

0.3 0.4

6 0

)

s s

s s

H J

+ bs : Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực

+ ms : Thông số tập trung dòng chảy trên sườn dốc, phụ thuộc vào tình hình bềmặt của sườn dốc lưu vực (lấy theo bảng 2.5)

Với sườn dốc có nhà dân cư không quá 20%, cỏ trung bình

+  : Hệ số dòng chảy lũ (lấy theo bảng 9.7)m.), phụ thuộc vào loại đất cấu tạo lưuvực, lượng mưa ngày thiết kế Hp và diện tích lưu vực F

Vùng tuyến ta thiết kế có đất cấp IV

Hp:Lượng mưa ngày thiết kế (với cầu nhỏ và cống lấy p = 4%)

Vùng tuyến của ta thiết kế thuộc tỉnh Bình Định.

Hp% = H4% = 384 mm

4.2.2 Xác định hệ số địa mạo thuỷ văn  l của lòng sông

1000

p l

l l

H F

J m

+ ml : Thông số tập trung nước trong sông (lấy theo bảng 9.3)

Xem sông ở vùng núi, lòng sông có nhiều đá, quanh co, mặt nước không bằng phẳng + Jl : Độ dốc của dòng sông chính (%o)

+ L : Chiều dài của lòng sông chính (Km)

4.2.3 Xác định trị số A p%

dòng chảy trên sườn dốc s và hệ số địa mạo thuỷ văn l

4.2.4 Xác định khẩu độ cống và các yếu tố thủy lực :

Phương án chung là đưa ra các phương án chọn khẩu độ cống theo chế độ chảy từ đó xác định chiều sâu nước dâng H (m), vận tốc nước chảy V (m/s), hình thức gia cố … so sánh các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật để quyết định chọn phương án tối ưu nhất

- Xác định khẩu độ cống từ Qp và cấu tạo cống tra bảng tính được d (m),H(m), V (m/s)

Km 2+7)m.53 0.0844 0.82 384 0.558 0.85 12.53

Chế Độ Làm Việc Của Cống :

miệng cống, cống có thể làm việc theo các chế độ sau :

 Không áp :

dạng dòng chảy

+ hcv : Chiều cao cống ở cửa vào

 Bán áp :

toàn bộ nhưng tiếp theo đó dòng chảy có mặt thoáng tự do

 Có áp :

hơn độ dốc ma sát, trường hợp này trên phần lớn chiều dài cống, nước ngập hoàntoàn, chỉ có cửa mới có thể có mặt thoáng tự do

Tính Khẩu Độ Cống

Khả năng thoát nước của cống Qc tùy thuộc vào chế độ làm việc của cống, nhưng ở đây

ta chọn và bố trí cống trên đường là cống làm việc ở chế độ không áp, do đó tính toán theo chế độ không áp :

Q c  c c 2g.(H0  h c)

Trong đó :

+ c : Hệ số vận tốc khi cống làm việc không áp, thường lấy bằng 0.82  0.85 cho tất cả các loại miệng cống, trừ loại làm theo dạng dòng chảy đảm bảo theo chế độ chảy có áp

+ c : Tiết diện nước chảy tại chỗ bị thu hẹp trong cống

+ hc : Chiều sâu nước ở mặt cắt thu hẹp ở cửa vào của cống , hc = 0.9hk

+ g : Gia tốc trọng trường, lấy bằng 9.81 (m/s2 )

g

v h H

H0 = 1.349 g

v c

 2hc => Qc = 0.85.c gH

Các trường hợp tính toán thủy lực cống:

Tùy theo điều kiện cụ thể tính toán cống có thể phân ra hai trường hợp :

- Biết mực nước dâng cho phép (cao độ nền đường cho phép), tốc độ nước chảy cho phép(biết được loại vật liệu gia cố ở thượng lưu và hạ lưu cống) cần xác định khả năng thoát nướccủa cống (xác định khẩu độ cống)

- Biết được lưu lượng nước chảy mà cống cần phải thoát, xác định một số phương ánkhẩu độ cống và các yếu tố thủy lực H và v Dựa vào H và v định cao độ nền đường tốithiểu, biện pháp gia cố thượng lưu, hạ lưu cống và tiến hành so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹthuật để quyết định phương án có lợi nhất

(loại I) tra bảng ta xác định được d(m), H(m), V(m/s)

Chiều cao đắp nhỏ nhất đối với cống được chọn từ giá trị lớn trong hai giá trị tính theohai điều kiện sau:

Điều kiện 1 :

min 1

mặt mái dốc của nền đường) ứng với tầng suất lũ Hp%

Điều kiện 2 :

Cao độ đường đỏ tại vị trí công trình phải đảm bảo điều kiện xe vận chuyển vật liệu vàthiết bị thi công đi trên cống không làm vỡ cống, muốn vậy phải đảm bảo 0,5m đất đắp trênđỉnh cống (tức là khoảng cách từ đỉnh cống đến đáy kết cấu áo đường 0,5m Trong trườnghợp điều kiện này không thỏa mãn thì phải giảm khẩu độ cống (đường kính trong của cống)

và tăng số cửa cống, nếu biện pháp này cũng không thỏa mãn thì phải dùng cống bản (loạicống cho phép xây dựng mặt đường xe chạy ngay trên cống mà không cần có lớp đất trênđỉnh cống)

min tk2

Chiều cao đắp nền đường tối thiểu cho cống chảy khơng áp được xác định theo cơng thứcsau:

Hnđ : chiều cao đắp nền đường (m)

đường đen

đường đỏ

B C

Dựa vào lưu lượng Qp ở 2 phương án trên, ta chọn như sau:

BẢNG KẾT QUẢ CHỌN LOẠI CÔNG TRÌNH & CHỌN CỐNG

Phương

án Lý trình

Q(m3/s) Loại công trình

Đườngkính

Số cống Hd v Htk

Km 2+7)m.53 12.53 Cống đơi, trịn 1.7)m.5 2 2.2 4.03  2.81

4.3 Xác định khẩu độ cầu nhỏ: (bố trí cho lưu vực có 35 < Qp <152 )

4.3.1 Các thông số cần xác định :

a Xác định lưu lượng thiết kế :

Theo qui trình tính toán đặt trưng dòng chảy lũ 22TCN 220-95 của bộ giao thôngvận tải Lưu lượng tính toán xác định như sau:

b Xác định mặt cắt sông tại vị trí xây cầu :

Trong thực tế khi xác định mặt cắt sông thì phải khảo xác và đo đạc thực tế tại mặtcắt sông tại vị trí xây dựng cầu Trong phạm vi của đồ án này vì không có số liệu khảoxác thực tế do đó ta giả thiết mặt cắt sông có dạng hình thang:

Hình vẽ xem ở phụ lục 1 hình 4.1

( Với m1 và m2 là hệ số mái dốc của bờ trái và bờ phải )

c Xác định chiều sâu dòng chảy tự nhiên h

Ta giả thiết chiều sâu dòng chảy là h  tính được Q

h1 (m)  Q1 (m3/s)

h2 (m)  Q2 (m3/s)

h3 (m)  Q3 (m3/s)

Ta giả thiết giá trị h đến khi nào Qtt  (Q1, Q2, …Qn)

* Xác định lưu lượng Q tương ứng với h như sau : (theo công thức Sêdi – Pavlôpski)

Q = .V = .C R  i o (4.12)

Với

y

R n

Khi R lớn thì y = 1/6 (theo Maninh)

+ n = 0.05 : Hệ số nhám của dòng sông dưới cầu

+ io: Độ dốc tự nhiên của lòng sông

+  : Diện tích ướt

Hình 5.1 Mặt cắt lòng sông

Với m1 và m2 là hệ số mái dốc của bờ trái và bờ phải bờ, b là bề rộng đáy suối và

h là chiều sâu mực nước

So sánh Q với Qtk nếu sai số  5% thì dùng h giả định, nếu sai số >5% thì giả định lại h

và tính lại từ đầu

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

PA Lí trình h B   R y C i (m3/s) Qc (m3/s) Qtk Sai số

(m) (m)

I Km 2+124

1.89 10 25.15 17)m 62 1.428 0.34 22.57)m 4.205 139.10 143.29 -2.931.9 10 25.32 17)m 66 1.434 0.34 22.61 4.205 140.53 143.29 -1.931.91 10 25.48 17)m 7)m.0 1.440 0.34 22.64 4.205 141.96 143.29 -0.931.92 10 25.65 17)m 7)m.4 1.446 0.34 22.67)m 4.205 143.40 143.29 0.08

II Km 1+7)m.28

2.03 10 27)m 51 18.18 1.513 0.34 23.02 3.345 142.50 145.88 -2.312.04 10 27)m 68 18.22 1.519 0.34 23.06 3.345 143.87)m 145.88 -1.382.05 10 27)m 85 18.26 1.525 0.34 23.09 3.345 145.24 145.88 -0.44

4.3.2 Xác định chiều sâu phân giới h k dưới cầu :

m B

2

.4

2  



Trong đó:

+ Bk = 3

%

+ vk = vcp: Lưu tốc cho phép không gây xói lở địa chất ở đáy sông

Giả thiết đáy lòng sông gia cố, đá lát  vcp = 3.5 m/s

+  = 0.9 : Hệ số, khi có 1/4 nón đất ở mố cầu

+  : Phụ thuộc hệ số sêdi C Tra bảng hệ số sêdi C

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

4.3.3 Xác định chế độ chảy dưới cầu:

Chế độ chảy dưới cầu được xác định trên cơ sở so sánh hai giá trị là chiều sâudòng chảy tự nhiên và chiều sâu dòng chảy phân giới

4.3.4 Tính khẩu độ cầu:

Khẩu độ cầu được xác định theo công thức (10-25) cách thiết kế đường tập 3:  

 = 0,9 Hệ số khi có ¼ nón đất ở mố cầu.

4.3.5 Xác định chiều sâu nước dâng trước cầu.

Chế độ nước chảy dưới cầu là chế độ chảy tự do, do vậy chiều sâu nước dângtrước cầu được xác định theo công thức (10-26) cách thiết kế đường tập 3:

0 k

vv

H h

 : Hệ số vận tốc Khi có ¼ nón đất ở mố cầu  = 0,9

Vk : Tốc độ nước chảy dưới cầu lấy bằng tốc độ cho phép của vật liệu

V0 : Tốc độ nước chảy ở thượng lưu ứng với chiều sâu H

 : hệ số Kôriolit, tra bảng theo hệ số Sê di C

Đây là bài toán giải lặp, trình tự giải như sau:

Giả định một VH ban đầu

Tính H theo công thức như trên

V'

(m)

I Km 2+124

2.01 1.47)m.657)m 3.5 9.81 0.9 2.2 2.7)m 24.67)m 59.28961 143.29 2.417)m.2.01 1.47)m.657)m 3.5 9.81 0.9 2.3 2.66 24.67)m 58.48205 143.29 2.452.01 1.47)m.657)m 3.5 9.81 0.9 2.4 2.61 24.67)m 57)m 63487)m 143.29 2.4862.01 1.47)m.657)m 3.5 9.81 0.9 2.5 2.57)m 24.67)m 56.7)m.47)m.58 143.29 2.525

II Km 1+7)m.28 1.99 1.467)m.66 3.5 9.81 0.9 2.2 2.67)m 25.27)m 60.42809 145.88 2.414

1.99 1.467)m.66 3.5 9.81 0.9 2.3 2.63 25.27)m 59.59847)m 145.88 2.4481.99 1.467)m.66 3.5 9.81 0.9 2.4 2.59 25.27)m 58.7)m.283 145.88 2.484

1.99 1.467)m.66 3.5 9.81 0.9 2.5 2.54 25.27)m 57)m 817)m.08 145.88 2.523

Bảng 8.13 Xác định mực nước dâng trước cầu

Vậy chiều sâu nước dâng trước cầu ứng với 2 phương án

4.3.6 Tính chiều dài cầu, cao độ mặt cầu và cao độ tối thiểu đường vào đầu cầu:

4.3.6.1 - Tính cao độ tối thiểu của mặt cầu so đáy sông:

Hcầu = H +  + CC: chiều cao cấu tạo của hệ mặt cầu, chọn C = 1,2mH: chiều cao dâng nước trước cầu

: tĩnh không dưới cầu, phụ thuộc vào đặc điểm và yêu cầu thôngthuyền của từng sông

Ta có bảng tính kết quả như sau:

4.3.6.2 - Chiều dài cầu:

Chiều rộng đáy tiết diện hình thang là b Khi đáy lớn là Lc ; chiều cao là hk ;

4.3.6.3 - Cao độ tối thiểu nền đường vào đầu cầu so đáy sông:

Cao độ tối thiểu của nền đường đầu cầu được xác định theo công thức sau:

Hn = maxH + 0,5m ; H + hmdTrong đó:

H: Chiều cao nước dâng trước cầu

hmd = 0,6 m (phương án II)

Ta có kết quả tính theo bảng sau:

BẢNG CAO ĐỘ TỐI THIỂU NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU

4.3.7 - Tính tốn rãnh thốt nước :

Cơng dụng của rãnh: Rãnh dọc dùng để thốt nước mưa từ mặt đường và diện tích lưu vực

đổ về rãnh

Yêu cầu khi thiết kế rãnh:

kích thước hợp lý, lịng rãnh khơng phải gia cố bằng những vật liệu đắt tiền mà cĩ thể

sử dụng được vật liệu tại chỗ

làm các hạt phù sa lắng đọng để đảm bảo khả năng thốt nước lớn nhất của rãnh

thiết kế nhỏ hơn 0.5%, cá biệt là 0.3%

bán kính nên bằng 2 lần bề rộng đáy trên của rãnh nhưng khơng được nhỏ hơn 10 m

nhiều chỗ thốt nước từ rãnh ra khe suối hay những chỗ trũng gần đĩ

Tính tốn lưu lượng thiết kế