Đồ án Thiết kế tuyến đường liên phường quận 9, TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG LIÊN PHƯỜNG QUẬN 9, TP HCM GVHD: ThS PHẠM PHƯƠNG NAM SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HỊA TP Hồ Chí Minh, năm 2020 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp xem môn học cuối sinh viên chúng em Quá trình thực luận văn giúp em tổng hợp tất kiến thức học trường suốt năm qua Đây thời gian q giá để em làm quen với công tác thiết kế, tập giải vấn đề mà em gặp tương lai Qua luận văn sinh viên chúng em trưởng thành để trở thành kỹ sư chất lượng phục vụ tốt cho dự án , công trình xây dựng Có thể coi công trình nhỏ đầu tay sinh viên trường Trong đòi hỏi người sinh viên phải nỗ lực không ngừng học hỏi Để hoàn thành tốt luận văn trước hết nhờ quan tâm bảo tận tình thầy, cô hướng dẫn với chỗ dựa tinh thần, vật chất gia đình giúp đỡ nhiệt tình bạn Em xin ghi nhớ công ơn q báu thầy cô trường ĐH GTVT TP.HCM nói chung môn Đường Bộ khoa Công Trình Giao Thông nói riêng hướng dẫn em tận tình suốt thời gian học Em xin chân thành cám ơn Thầy giáo - Th.S Phạm Phương Nam thầy cô hướng dẫn tận tình giúp em hoàn thành đề tài luận văn giao Mặc dù cố gắng trình thực luận văn chưa có kinh nghiệm quỹ thời gian hạn chế nên chắn nhiề u sai sót Em kính mong dẫn thêm nhiều từ thầy cô Một lần em xin gửi đến thầy cô bạn bè lời cám ơn chân thành tốt đẹp ! Tp.HCM, 07/2020 Sinh viên Nguyễn Thị Diệp Hịa SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 11 12 TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC XÂY DỰNG TUYẾN 13 1.1 Giới thiệu chung: 13 1.2 Đặc điểm tự nhiên khu vực: 13 1.2.1 Đặc điểm địa hình: 13 1.2.2 Đặc điểm khí hậu: 14 1.2.3 Đăc điểm địa chất, thuỷ văn: 14 1.2.4 Vật liệu xây dựng: 15 1.3 Hiện trạng kinh tế xã hội: 15 1.4 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng tuyến đường: 15 CẤP HẠNG VỀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 16 2.1 Xác định cấp hạng kỹ thuật: 16 2.1.1 Tính lưu lượng xe thiết kế: 16 2.1.2 Xác định cấp thiết kế cấp quản lý đường ôtô: 16 2.2 Tính tốn tiêu kỹ thuật chủ yếu tuyến đường: 17 2.2.1 Các yếu tố mặt cắt ngang: 17 2.2.2 Xác định yếu tố kỹ thuật bình đồ: 19 2.3 Xác định yếu tố kĩ thuật trắc dọc: 31 2.3.1 Xác định độ dốc dọc lớn theo điều kiện sức bám sức kéo oto: 31 2.3.2 Bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi: 35 2.3.3 Bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm: 36 THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 39 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 3.1 Vạch tuyến bình đồ: 39 3.1.1 Căn vạch tuyến bình đồ: 39 3.1.2 Nguyên tắc vạch tuyến bình đồ: 39 3.2 Giới thiệu sơ phương án tuyến vạch 40 3.3 Thiết kế bình đồ: 40 3.3.1 Các yếu tố đường cong nằm: 40 3.3.2 Xác định cọc thay đổi địa hình 42 3.3.3 Xác định cự ly cọc 43 TÍNH TỐN THUỶ VĂN VÀ THUỶ LỰC CẦU CỐNG 48 4.1 Hệ thống cơng trình nước 48 4.1.1 Rãnh đỉnh 48 4.1.2 Rãnh biên 48 4.1.3 Cầu 49 4.1.4 Cống 49 4.2 Xác định lưu lượng tính tốn Qp% : 50 4.2.1 Xác định thời gian tập trung nước sườn dốc s: 51 4.2.2 Tính hệ số địa mạo thủy văn lịng sông ls: 52 4.2.3 Xác định hệ sô Ap%: 52 4.3 Tính tốn cống cầu nhỏ: 53 4.3.1 Tính độ cống : 53 4.3.2 Phạm vi sử dụng chế độ dòng chảy cống theo điều kiện đường 53 4.3.3 Chế độ làm việc cống 54 4.3.4 Tính độ cống: 54 4.3.5 Các trường hợp tính tốn thủy lực cống 55 4.3.6 Tính cầu nhỏ 56 4.4 Thiết kế rãnh: 57 4.4.1 Rãnh đỉnh 57 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 4.4.2 Rãnh biên 57 THIẾT KẾ NỀN - MẶT ĐƯỜNG 59 5.1 Yêu cầu đường 59 5.2 Yêu cầu kết cấu áo đường mềm: 59 5.3 Loại tầng mặt mô đun đàn hồi yêu cầu kết cấu áo đường: 60 5.3.1 Xác định số liệu phục vụ tính tốn: 60 5.3.2 Loại tầng mặt kết cấu áo đường: 64 5.3.3 Nền đất: 64 5.4 Đề xuất phương án áo đường: 64 5.4.1 Phương án 1: 64 5.4.2 Phương án 2: 64 5.5 Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đường phương án 1: 65 5.5.1 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: 65 5.5.2 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất: 66 5.5.3 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tông nhựa: 68 5.5.4 Kết luận: 71 5.6 Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đường phương án 2: 71 5.6.1 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: 71 5.6.2 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất: 72 5.6.3 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tông nhựa: 74 5.6.4 Kết luận: 78 5.7 So sánh chọn lựa hai phương án áo đường: 78 5.7.1 Định mức tính tốn: 78 5.7.2 Xác định chi phí xáy dựng mặt đường: 79 5.7.3 So sánh chọn phương án áo đường đưa vào thi công 84 5.8 Thiết kế kết cấu lề đường gia cố: 84 5.9 Kết luận: 85 THIẾT KẾ TRẮC DỌC – TRẮC NGANG 86 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 6.1 Thiết kế trắc dọc: 86 6.2 Thiết kế mặt cắt ngang 92 6.3 Kết thiết kế: 92 KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP 93 7.1 Nền đắp: 93 7.2 Nền đào 94 7.3 Khối lượng đào đắp 95 CƠNG TRÌNH PHỊNG HỘ ĐẢM BẢO AN TỒN GIAO THƠNG TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG 110 8.1 Cọc tiêu 110 8.2 Lan can 110 8.3 Cột Kilômét 110 8.4 Mốc lộ giới 111 TRỒNG CÂY 112 9.1 Cỏ 112 9.2 Cây bụi 112 9.3 Các lớn 112 TÍNH CHI PHÍ XÂY DỰNG, VẬN DOANH KHAI THÁC SO SÁNH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN 113 10.1 Chi phí xây dựng: 113 10.1.1 Chi phí xây dựng nền, mặt đường : Chiều dài tuyến : 2680.5 (m).113 10.1.2 Chi phí xây dựng cầu cống 114 10.1.3 Tổng chi phí xây dựng 115 10.2 Tính chi phí vận doanh khai thác: 115 10.3 Hệ số phương án: 117 10.3.1 Hệ số khai triển tuyến:  L 117 Lo 10.3.2 Mức độ thoải tuyến mặt cắt dọc: 117 10.3.3 Góc chuyển hướng bình quân: 118 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 10.3.4 Bán kính đường cong nằm bình quân: 118 10.4 Tổng hợp phương án tuyến 119 10.5 Thiết kế bình đồ tuyến: 121 10.6 Thiết kế đường cong nằm: 121 10.6.1 Mục đích nội dung tính tốn: 121 10.6.2 Tính tốn thiết kế đường cong nằm: 122 THIẾT KẾ TRẮC DỌC 129 11.1 Thiết kế đường đỏ: 129 11.2 Tính tốn yếu tố đường cong đứng: 129 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 130 12.1 Kết cấu áo đường cho phần xe chạy: 130 12.2 Kết cấu áo đường cho phần lề gia cố: 130 12.2.1 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: 131 12.2.2 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất: 132 12.2.3 Kiểm tra cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tông nhựa:134 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THỐT NƯỚC 138 13.1 Thiết kế rãnh 138 13.1.1 Rãnh biên: 138 13.1.2 Xác định giới hạn lưu vực 140 13.1.3 Tính tốn rãnh 142 13.1.4 Gia cố rãnh 143 13.2 Thiết kế cống 143 13.2.1 Lưu lượng nước chảy qua cống 143 13.2.2 Tính toán thủy lực cống 144 13.2.3 Tính xói gia cố sau cống: 147 13.3 Khối lượng đào đắp phần thiết kế kỹ thuật 148 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 153 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM MSSV: 1551090218 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 2.1 Kết quy đổi loại xe xe 16 Bảng 2.2 Độ mở rộng đường cong 20 Bảng 2.3 Độ dốc siêu cao tối thiểu theo bán kính cong nằm 21 Bảng 2.4 Chiều dài đoạn nối siêu cao giá trị tham khảo 22 Bảng 2.5 Chiều dài đường cong chuyển tiếp 25 Bảng 2.6 Giá trị thiết kế tầm nhìn xe chạy 29 Bảng 2.6 Bảng thống kê Dmax ứng với hộp số 32 Bảng 2.7 Độ dốc dọc 34 Bảng 2.8 Bảng tổng hợp thông số kỹ thuật tuyến 37 Bảng 3.1 Các yếu tố đường cong 42 Bảng 3.2 Phương án 43 Bảng 4.1 Bảng xác định đặc trưng thủy văn 52 Bảng 4.2 Bảng xác định thời gian tập trung nước 𝛕s 52 Bảng 4.3 Bảng xác định đặc trưng địa mạo lịng sơng  l 52 Bảng 4.4 Bảng xác định mơ đun dịng chảy Ap 53 Bảng 4.5 Bảng xác định Qp 53 Bảng 4.6 Bảng tổng hợp cống 53 Bảng 4.7 Bảng thống kê cống 56 Bảng 5.1 Yêu cầu độ nhám mặt đường 60 Bảng 5.2 Yêu cầu độ phẳng mặt đường theo số IRI 60 Bảng 5.3 Dự báo thành phần xe năm cuối thời hạn thiết kế 61 Bảng 5.4 Bảng tính số trục xe qui đổi số trục tiêu chuẩn 100 kN 62 Bảng 5.5 Các đặc trưng tính tốn lớp kết cấu: 65 Bảng 5.6 Kết tính đổi tầng lớp theo tốn đồ Kogan để tìm Etb: 65 Bảng 5.7 Kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb’: 66 Bảng 5.8 Kết tính đổi lớp bê tơng nhựa lớp để tìm Etb’ 68 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM Bảng 5.9 Kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb’ 69 Bảng 5.10 Các đặc trưng tính tốn lớp kết cấu: 71 Bảng 5.11 Kết tính đổi tầng lớp theo tốn đồ Kogan để tìm Etb: 71 Bảng 5.12 Kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb’: 72 Bảng 5.13 Kết tính đổi lớp bê tơng nhựa lớp để tìm Etb’ 74 Bảng 5.14 Kết tính đổi tầng lớp từ lên để tìm Etb’ 75 Bảng 5.15 Bảng định mức dự toán hạng mục cơng trình TP.HCM (Phương án 1) 78 Bảng 5.17 Đơn giá theo loại vật liệu làm mặt (Phương án 1) 79 Bảng 5.18 Đơn giá theo loại vật liệu làm mặt (Phương án 2) 81 Bảng 5.19 Tính giá thành cho phương án theo 1Km đường 84 Bảng 6.1 Phương án 86 Bảng 7.1 Bảng tính tốn khối lượng đào đắp 95 Bảng 10.1 Phân tích đơn giá theo hạng mục công việc 113 Bảng 10.2 Chi phí xây dựng - mặt đường 113 Bảng 10.3 Thống kê cống 114 Bảng 10.4 Chi phí xây dựng cống 114 Bảng 10.5 Bảng chi phí gối cống 114 Bảng 10.6 Bảng chi phí joint cao su 115 Bảng 10.7 Bảng tổng hợp dự toán 115 Bảng 10.8 Tổng chi phí xây dựng PA 115 Bảng 10.9 Chi phí vận doanh khai thác 116 Bảng 10.10 Hệ số triển tuyến 117 Bảng 10.11 Tính độ thoải mái phương án tuyến 117 Bảng 10.12 Tính góc chuyển hướng bình quân 118 Bảng 10.13 Tính bán kính đường cong nằm bình qn 118 Bảng 10.15 Các thông số thiết kế sở đoạn tuyến 121 Bảng 10.16 Cắm tọa độ đường cong chuyển tiếp 127 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 13.1.2 Xác định giới hạn lưu vực Giới hạn lưu vực Đầu tiên ta giả thiết không bố trí rãnh đỉnh để tính tốn lượng nước đổ vễ rãnh biên Nếu sau tiến hành kiểm tra nước rãnh biên thấy khơng đạt bố trí thêm rãnh đỉnh Giới hạn lưu vực  Là tim đường đường có trắc ngang mái  Là mép đường đường có trắc ngang mái nghiêng rãnh biên Xác dịnh lưu lượng tính tốn Tính tốn cho rãnh có chiều dài lớn 90 (m) Xác định lưu lượng thực tế nước chảy qua mặt cắt ngang rãnh: Q = Q1 + Q2 Trong đó: Q1 : Phần lưu lượng nước đến rãnh từ ½ đường Q2 : phần lưu lượng nước đến rãnh từ phần diện tích đất tự nhiên Lưu lượng nước chảy qua rãnh: QP = 16.67  ap  F       (m3/s) Trong đó:  : hệ số dòng chảy tra bảng 9-7 sách thiết kế đường ôtô tập 3(TKĐ III)  : hệ số triết giảm bờ ao, đầm lầy bảng 9-5 TKĐ III F : diện tích lưu vực Bao gồm phần diện tích ½ đường F1 phần diện tích phần mặt taluy đào F2  : hệ số phụ thuộc diện tích lưu vực, tra bảng 9.11 TKĐ III, phụ thuộc F ap: cường độ mưa tính tốn phụ thuộc lượng mưa thời gian tập trung nước ap = tc :   Hp tc (mm/phút) Trong đó: (t): tọa độ đường cong mưa, (t) = f ( thời gian mưa, vùng mưa), xem phụ lục 12b Hp% = H 4% = 165 mm: lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế p%, phụ lục 15, mm Cịn trị số tc cơng thức (thuộc độ dốc, vật cản,…), ta xác định theo số lưu thống kê xác định theo công thức thực nghiệm sau : SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 140 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG tc   18,6 0,  f (l sd ) Đại lượng  GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 18, 6.b0.4 sd , (phút) f (lsd )0.4 (100.msd )0.4   thiết lập thành bảng thuộc độ dốc sườn dốc, tra công  thức 9-23 TKĐ III bsd: chiều dài bình quân sườn dốc lưu vực (m) Xác định công thức bs  F với L chiều dài rãnh tính tốn 0.9( l  L) msd = 0.25: hệ số nhám sườn dốc ( theo bảng 9-9 TKĐ III, mặt đất dọn sạch, khơng có gốc cây, dân cư nhà cửa < 20%) Bảng 13.1 Bảng xác định khả nước rãnh Phạm vi Phần mặt đường tích nước Phần taluy đào F (km2) tc ap Q (m3/s) 15.4 5.28 8.27 3.79 0.0223 10.4 2.72 4.447 7.08 0.0121    isd  18,6    0,   f (l sd )  0.19 0.937 2.205 0.95 0.5 0.19 10-4 0.971 100  4.275 0.95 10-4 bs Vậy lưu lượng nước chảy qua rãnh: Q p =Q1 +Q2  0.0223  0.0121  0.0344 (m3/s) Các đặc trưng thủy lực rãnh (4.1) (4.2) Hình 13.1 Cấu tạo rãnh biên Các đặc trưng:  h0 : Chiều sâu nước chảy, ho = 0.4m  b : Chiều rộng đáy rãnh (m)  h : Chiều sâu rãnh h  h0 + 0.2   : Tiết diện nước chảy rãnh: =(b+m.h0 ).h0   : Chu vi ướt   b  m '.h0 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 141 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG  R : Bán kính thủy lực R  GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM  b  m.h0 h0  b  m'h   Q: lưu lượng thoát nước rãnh: Q = .V (m3/s) n  V: vận tốc nước chảy rãnh: Vr   R 0.5 y  i r (m/s)  Độ dốc rãnh: ir = id = 0.31%  Hệ số nhám n = 0.02: hệ số nhám lòng rãnh lát đá hộc Hệ số công 0.1  R   y  1.5  n thức cezy:  ;  y  1.5  0.02  0.212   1  R   y  1.3  n Ta thấy lưu lượng nước chảy tỉ lệ thuận với bán kính R Từ diện tích nước  khơng đổi rãnh có chu vi ướt nhỏ có khả nước lớn Vậy khả thoát nước lớn khi: dQ  , với : tỉ số chiều rộng chiều sâu nước d chảy Điều kiện để tiết diện hình thang tối ưu mặt thủy lực là: Trong đó: m: Hệ số mái dốc trung bình: m  b  m'2m h0 m1  m m'  (1  m1 )  (1  m2 ) , m1: độ dốc mái rãnh phía phần xe chạy m2: độ dốc mái rãnh phía phần đối diện 13.1.3 Tính tốn rãnh Ta dựa vào lưu lượng thiết kế để chọn kích thước hợp lý Ta chọn độ dốc thiết kế làm độ dốc rãnh Trình tự tính tốn sau:  Xác định lưu lượng thiết kế rãnh, kết tính mục 4.1.3.3  Giả thiết tiết diện rãnh, chiều sâu nước chảy rãnh, sau xác định đặc trưng thủy lực : tiết diện dòng chảy  , chu vi ướt  , bán kính thủy lực R theo công thức mục 4.1.3.4  Xác định khả nước rãnh theo cơng thức Q =  V ( mục 4.1.3.4) sau so sánh với lưu lượng thiết kế tính tốn mục 4.1.3.3, chúng khơng sai q 10% tiết diện giả thiết tiết diện chọn để thiết kế, ngược lại phải giả thiết lại kích thước rãnh  Xác định tốc độ nước chảy rãnh, kiểm tra điều kiện xói lở chọn biện pháp gia cố SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 142 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM  Tính chiều sâu rãnh theo công thức : hr  h0  0.25 , h0 chiều sâu nước chảy rãnh  Lựa chọn kích thước rãnh biên: b = 0.4 m; m1  m2 = ; m = 1; m’ =1  Rãnh lát đá hộc, gia cố đất lèn chặt theo bảng 13-3 TKĐ III ta có n = 0.02 y =1/6 Kết tính tốn thể bảng dưới: Bảng 13.2 Bảng xác định khả thoát nước rãnh   h0 b R V Lý trình rãnh m (m) (m) ( ) (m) (m) (m/s) Km 1+440 - Km 1+540 0.4 0.4 0.32 1.53 0.21 0.92 Qr (m3/s) 0.2944 Khả thoát nước rãnh: Qr  0.2944  Qp  0.0344 Kết luận: Vậy ta chọn rãnh biên có kích thước 13.1.4 Gia cố rãnh Vận tốc nước chảy lớn rãnh V = 0.92 (m/s), chiều sâu nước chảy rãnh lớn h0 = 0.4m Ta chọn hình thức gia cố rãnh lòng rãnh lát hai lớp đá lớp đá dăm dày 10 cm ( lớp đá cỡ 15cm, lớp đá cỡ 20 cm) 13.2 Thiết kế cống Ta kiểm tra cống điển hình nằm tuyến thiết kế kỹ thuật với cống đơi đường kính cống 1m Đó cống lý trình C59-Km +170 Yêu cầu thoát nước cho cống 1.88 m3/s 13.2.1 Lưu lượng nước chảy qua cống Lưu lượng thiết kế cống xác định theo công thức: Qp% = Ap  φ  Hp  F   Trong đó: F = 0.054 (Km2) Hp = 165 (mm) ứng với tần suất thiết kế p = 4% φ= 0.906  = 0.9 Tính chiều dài trung bình sườn dốc lưu vực: Với lưu vực có mái dốc chiều dài lịng L = 0.2 (km), ta có: bs  1000  F 1000  0.054   298.2 (m) 1.8  (L   l) 1.8  0.2 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 143 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM Tính hệ số đặc trưng địa mạo sườn dốc: bs0.6 298.20.6 s    4.24 ms  Js0.3  ( H1% )0.4 0.25  (92.2)0.3  (0.906  165)0.4   sd  20.73 (phút) Tính hệ số đặc trưng địa mạo lịng chính: 1  m1  J 1/ 1000L 1000  0.2   2.25 1/ 1/ 1/  F  (  H1% ) 11  110.8  0.0541/  (0.906  165)1/ Dựa vào τs ϕl ta tra bang AP = 0.2604 Vậy lưu lượng tính tốn rãnh:Q = 0.2604  0.906  165  0.054  0.9 = 1.88 (m3/s) Chọn cống đơi với đường kính cống d =1.0 m hợp lý 13.2.2 Tính tốn thủy lực cống Tùy theo điều kiện cụ thể tính tốn cống phân hai trường hợp :  Biết mực nước dâng cho phép (cao độ đường cho phép), tốc độ nước chảy cho phép (biết loại vật liệu gia cố thượng lưu hạ lưu cống) cần xác định khả thoát nước cống (xác định độ cống)  Biết lưu lượng nước chảy mà cống cần phải thoát, xác định số phương án độ cống yếu tố thủy lực H v Dựa vào H v định cao độ đường tối thiểu, biện pháp gia cố thượng lưu, hạ lưu cống tiến hành so sánh tiêu kinh tế kỹ thuật để định phương án có lợi Từ Qp chọn cấu tạo cống trịn làm việc theo chế độ khơng áp, miệng cống loại thường (loại I) tra bảng ta xác định d(m), H(m), V(m/s) Chiều cao đắp nhỏ cống chọn từ giá trị lớn hai giá trị tính theo hai điều kiện sau: Điều kiện 1: P% H tkmin + 0.5m = Hd H dP % : mực nước dâng trước công trình ( kể chiều cao nước dềnh sóng vỗ vào mặt mái dốc đường) ứng với tầng suất lũ Hp% Điều kiện 2: Cao độ đường đỏ vị trí cơng trình phải đảm bảo điều kiện xe vận chuyển vật liệu thiết bị thi công cống không làm vỡ cống, muốn phải đảm bảo 0.5m đất đắp đỉnh cống (tức khoảng cách từ đỉnh cống đến đáy kết cấu áo đường 0.5m Trong SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 144 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM trường hợp điều kiện khơng thỏa mãn phải giảm độ cống (đường kính cống) tăng số cửa cống, biện pháp khơng thỏa mãn phải dùng cống (loại cống cho phép xây dựng mặt đường xe chạy cống mà khơng cần có lớp đất đỉnh cống) H tk2 =  + 2x +  hađ Trong đó:  : đường kính cống (m)  : chiều dày thành cống (0.1) (m) hađ : tổng chiều dày kết cấu áo đường (m) Chiều cao đắp đường tối thiểu cho cống chảy không áp xác định theo công thức sau: H nd =  + 2x + 0.5 (m) Trước tiên ta cần tính cao độ nước dâng khả thoat nước cống: Cống C59: Ở ta tính tốn thủy lực cống biết lưu lượng nước chảy mà cống cần phải thoát, xác định số phương án độ cống yếu tố thủy lực H v Dựa vào H v định cao độ đường tối thiểu, biện pháp gia cố thượng lưu, hạ lưu cống tiến hành so sánh tiêu kinh tế kỹ thuật để định phương án có lợi Với lưu lượng Qp = 1.88 m3/s tra bảng phụ lục 16 ta chọn cống đơi với đường kính cống d =1.0 m miệng loại I Độ dốc cống chọn ic = 2% Điều kiện đảm bảo cống làm việc chế độ không áp l : H < 1.2hcv Với H : chiều cao nước dâng trước cống (m) hcv : chiều cao cống cửa vào (m) Xác định chiều sâu phân giới hk: Chiều sâu phân giới hk phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế Qtk Tính tỷ số: 1.88 ( ) Q tk   0.09 g.d 9,8115 Tra bảng 10-3 trang 209 “Thiết kế đường ô tô tập ba” ta hk/d = 0.553 Vậy chiều sâu phân giới hk: hk = 0.553 = 0.553 (m) SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 145 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM Chiều sâu mực nước chảy cống chỗ thắt hẹp dòng chảy: hc = 0.9 hk = 0.9  0.553= 0.4977 (m) Chiều sâu nước dâng trước cống: H  2hc =  0.4977 =0.995 (m) Kiểm tra điều kiện cống chảy không áp: Như kiến nghị thiết kế ban đầu hcv = d = m Miệng cống loại thường nên thay vào điều kiện chảy không áp: H = 0.995 m  1.2 hcv = 1.2  = 1.2 m Vậy cống thỏa mãn điều kiện chảy khơng áp Tính tốn khả nước cống : Khi ic < ik khả nước cống khơng áp sau : Qc = φc ×ωc × 2×g×  H - h c  Trong : hc : chiều sâu nước mặt cắt co hẹp cống hc = 0.9hk ωc : diện tích nước chảy chỗ thu hẹp cống Xác định từ đồ thị đặc trưng hình học g : gia tốc trọng trường φc : hệ số vận tốc cống chảy không áp Với cống tròn lấy 0.85 Với tỷ số: hc 0.553   0.553 tra đồ thị hình 10-2 trang 203 “Thiết kế đường ô tô tập d ba” ta  c/d2 = 0.4571 hay  c = 0.4517 m2 Thay giá trị vào công thức ta được: Khả thoát nước cống là: Qc = 0.85×ωc × 2×g×  H - h c  = 0.85  0.4517   9.81 (0.995  0.4977) =1.1993  m3 s  Vậy ta có: Qc = 19932=2.3986 (m3/s) > Qtk = 1.88 (m3/s) => Đảm bảo điều kiện thoát nước cống Độ cao mặt đường P% H tk1 = H d + 0.5m = 1.554 + 0.5 = 2.054 (m); H nd =  + 2× + 0.5 (m) = 1.0 + 2×0.1+ 0.5 = 1.7 (m); H tk2 =  + 2× +  hađ = 1.0 + 2×0.1 + 0.6 = 1.8 (m) SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 146 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM Chọn chiều cao mặt đường so với đáy cống (mặt đất tự nhiên) > 2.054 (m) Xác định chiều dài cống: Lc = Bn + 2×H×m+ 2×Δ Trong : Bn : chiều rộng đường Δ = 0.2  0.5 (m) H : chiều dày lớp đất đắp đỉnh cống m : hệ số mái dốc taluy  Lc = Bn + 2×H×m + 2×Δ = 9.5 + 2×0.6×1.5 + 2×0.2 = 11.8 (m) Vậy chiều dài cống chọn Lc = 11.8 (m) Dự phòng mở rộng tương lai ta chọn chiều dài cống 12 (m) 13.2.3 Tính xói gia cố sau cống: Trong trường hợp chảy tự do, dòng nước khỏi cống chảy với tốc độ cao vùng sau cơng trình Tốc độ tăng khoảng 1.5 lần Do phải thiết kế hạ lưu cơng trình theo tốc độ nước chảy V = 1.5V0 cuối phần gia cố phải có đường nghiêng chống xói sâu Chiều dài phần gia cố lgc sau cống nên lấy ba lần độ cống Chiều sâu chân tường chống xói xác định theo cơng thức sau: ht  hxói + 0.5 (m) Trong đó: hxói: chiều sâu xói tính tốn xác định theo công thức sau: hx = 2H b b  2.5lgc b: độ cơng trình H: chiều sâu nước dâng trước cơng trình Tính vận tốc dịng chảy cống: (tra bảng 10-3, trang 203 “TKĐ III” ) K d  24.d 8/3  24;  Ko  1.88 Q   13.294; w d  30.5d 2/3  30.5 ; 0.02 i w Ko 13.294   0.554  o  1.027  w o  30.5  1.027  31.3235 24 Kd wd Vận tốc dòng chảy cống: Vo  wo  i  31.3235  0.02  4.43 (m/s) Vận tốc tính xói cho cống vận tốc hạ lưu cống, vận tốc thường lớn so với vận tốc dòng chảy cống tính 1.5V0 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 147 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM Vhaluu  1.5 Vo  1.5  4.43  6.645(m / s) Vận tốc dòng chảy: Vo  Wo i  31.3235 * 0.02  4.43 (m / s ) Tính tốn gia cố chống xói lở cho hạ lưu cống Chiều dài đoạn gia cố sau cống nên lấy lần độ cống: Lgc  3* d  3*1.0  3.0 (m) Chiều sâu xóa lở: hx  H b 1.0  1.554   1.066 (m) b  2.5Lgc 1.0  2.5  3.0 Bảng 13.3 Kết tính hxói ht Lý trình b (m) H (m) V0 (m/s) V (m/s) Lgc (m) hxói (m) ht (m) KM1+170 C59 1.0 1.554 4.43 6.645 3.0 1.066 1.566 13.3 Khối lượng đào đắp phần thiết kế kỹ thuật TT Bảng 13.4 Bảng khối lượng đào đắp phần TKKT Km0+700 – Km1+600 Diện tích DT trung bình Khối lượng Khoảng Tên cọc DT DT DT DT DT DT dồn đắp đào đắp đào đắp đào H7-0+700 C38-0+720 C39-0+740 C40-0+760 C41-0+780 H8-0+800 C42-0+820 700 720 740 760 780 800 820 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA 0.6 0.8 1.9 1.9 1.3 0.8 0.8 0.7 0.7 14 13.7 1.4 0.19 27 3.7 1.9 38 1.6 0.01 32 0.1 1.1 0.11 21 2.1 0.8 0.31 16 6.2 0.37 0 0.01 0.2 0.42 MSSV: 1551090218 Trang 148 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 C43-0+840 C44-0+860 C45-0+880 H9-0+900 C46-0+920 C47-0+940 C48-0+960 C49-0+980 H10-1+000 C50-1+020 C51-1+040 C52-1+060 C53-1+080 H11-1+100 C54-1+120 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA 1.3 2.3 2.9 1.4 0.7 0.9 0.7 0.7 0.6 0.6 0.46 0.6 0.8 1.6 GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 1.1 0.21 21 4.2 1.8 36 2.6 52 59 2.2 0.03 44 0.6 0.33 21 6.6 0.8 0.39 16 7.8 0.8 0.39 16 7.8 0.7 0.6 14 11 0.6 0.8 13 15 0.6 12 20 0.5 1.2 10.6 24 0.5 1.1 10.6 22 0.7 0.6 14 11.8 1.2 0.2 24 3.9 0 0 0.06 0.6 0.18 0.6 0.5 1 1.4 0.8 0.38 0.01 MSSV: 1551090218 Trang 149 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 ND2-1+127.85 C55-1+130 C56-1+140 C57-1+150 C58-1+160 C59-1+170 TD2-1+177.85 C60-1+180 P2-1+184.49 C61-1+190 TC2-1+191.13 H12-1+200 C62-1+210 C63-1+220 C64-1+230 1127.85 1130 1140 1150 1160 1170 1177.85 1180 1184.489 1190 1191.128 1200 1210 1220 1230 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA 2.1 2.5 3.3 3.9 20.6 3.8 3.9 4.6 4.3 4.4 4.6 4.9 3.7 GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 1.8 0.01 14.1 0.04 4.4 2.3 23 2.9 29 3.6 36 12.3 122.5 12.2 95.8 3.9 8.3 4.3 19.1 4.4 24.5 4.3 4.9 4.5 39.9 4.8 47.5 4.5 44.5 3.9 38.5 0 0 0 0 0 0 0 0 MSSV: 1551090218 Trang 150 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 C65-1+240 NC2-1+241.13 C66-1+250 C67-1+260 C68-1+280 H13-1+300 C69-1+320 C70-1+340 C71-1+360 C72-1+380 H14-1+400 C73-1+420 C74-1+440 C75-1+460 C76-1+480 1240 1241.128 1250 1260 1280 1300 1320 1340 1360 1380 1400 1420 1440 1460 1480 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA 4.1 4.4 4.7 5.7 5.2 3.9 3.4 3.6 2.8 2.1 1.4 0.8 0.6 0.6 GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 3.9 38.5 4.6 4.3 37.7 4.6 45.5 5.2 104 5.5 109 4.5 91 3.6 73 3.5 70 3.2 64 2.5 49 1.8 35 1.1 0.2 22 0.7 0.8 14 16 0.6 1.4 12 27 0 0 0 0 0 0 0.4 1.2 1.5 MSSV: 1551090218 Trang 151 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG 53 54 55 56 57 58 H15-1+500 C77-1+520 C78-1+540 C79-1+560 C80-1+580 H16-1+600 1500 1520 1540 1560 1580 1600 0.37 0.32 0.22 0.32 0.43 0.5 GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM 0.48 1.9 9.7 38 0.35 2.3 6.9 45 0.27 2.5 5.4 50 0.27 2.5 5.4 50 0.38 7.5 39 0.46 1.5 9.3 29 1876.7 458.5 2.3 2.2 2.8 2.2 1.7 1.2 TỔNG SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 152 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] 22TCN 4054 – 2005: ĐƯỜNG Ô TÔ – YÊU CẦU THIẾT KẾ [2] 22TCN 211 – 06: QUY TRÌNH THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM [3] TCXDVN 372 – 2006: ỐNG BÊ TƠNG CỐT THÉP THỐT NƯỚC [4] 22TCN 237 – 01: ĐIỀU LỆ BÁO HIỆU ĐƯỜNG BỘ [5] THIẾT KẾ ĐƯỜNG ÔTÔ TẬP _ GS.TS Đỗ Bá Chương _ Nhà xuất Giáo Dục _ 2005 [6] THIẾT KẾ ĐƯỜNG ÔTÔ TẬP _ GS.TS DƯƠNG HỌC HẢI, GS.TS NGUYỄN XUÂN TRỤC _ Nhà xuất Giáo Dục _ 2003 [7] THIẾT KẾ ĐƯỜNG ÔTÔ TẬP _ GS.TSKH Nguyễn Xuân Trục _ Nhà xuất Giáo Dục _ 2003 [8] SỔ TAY THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ TẬP I _ GS.TSKH Nguyễn Xuân Trục, GS.TS Dương Học Hải, PGS.TS Vũ Đình Phụng _ Nhà xuất Giáo Dục _ 2003 [9] THIẾT KẾ CỐNG VÀ CẦU NHỎ TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ _ Nguyễn Quang Chiêu, Trần Tuấn Hiệp _ Nhà xuất Giao Thông Vận Tải _ 2004 [10] XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG ÔTÔ _ Nguyễn Quang Chiêu, ThS Lã Văn Chăm _ Nhà xuất Giao Thông Vận Tải _ 2001 [11] XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG ÔTÔ _ Nguyễn Quang Chiêu, Phạm Huy Khang _ Nhà xuất Giao Thông Vận Tải _ 2006 SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA MSSV: 1551090218 Trang 153 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG SVTH: NGUYỄN THỊ DIỆP HÒA GVHD: Th.S PHẠM PHƯƠNG NAM MSSV: 1551090218 Trang