ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ F1 03

Xác định độ dốc dọc tối đa của đờng i max Để xe chuyển động đợc thì giữa xe và mặt đờng phải có lực bám nghĩa làsức kéo có ích của động cơ phải nhỏ hơn lực bám.. Các phơng pháp đi tuyến

Lời nói đầu

Trên thế giới đối với tất cả các nớc có nền công nghiệp và kinh tế pháttriển thì giao thông đờng bộ đóng một vai trò chiến lợc, nó là huyết mạch của đấtnớc Đối với nớc ta, một nớc có nền kinh tế đang ở giai đoạn phát triển - cần phải

có cơ sở hạ tầng tốt - giao thông đờng bộ ngày càng có ý nghĩa quan trọng

Theo chủ trơng chính sách của Đảng và Chính phủ, việc nâng cấp, cải tạo

và làm mới toàn bộ các tuyến đờng trong mạng lới giao thông toàn quốc là vấn

đề cấp thiết nhằm đáp ứng nhu cầu giao thông ngày càng tăng của xã hội Do đóviệc tiến hành nghiên cứu lập dự án đầu t xây dựng tuyến L1-M1 có một ý nghĩahết sức quan trọng, nó góp phần thúc đẩy sự phát triển nền kinh tế của địa ph-

ơng, nâng cao trình độ dân trí, nối liền hai trung tâm kinh tế trọng điểm giữa haimiền của Đất nớc, góp phần quan trọng vào sự nghiệp Công nghiệp hoá- Hiện

đại hoá đất nớc

Vì lần đầu tham gia công tác thiết kế, kinh nghiệm thiết kế còn hạn chếnên chắc chắn bản đồ án này của em không thể tránh khỏi thiếu sót Em rấtmong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cố giáo và các bạn để đồ án của

em đợc hoàn chỉnh hơn

Chơng 1 Tình hình chung của tuyến

1.1 Địa hình địa mạo

Khu vực tuyến đi qua chủ yếu là đồi núi trung bình và thấp, triền núi tơng

đối thoải, không có công trình vĩnh cửu, không có sông suối mà chỉ cắt ngangqua khe tụ thủy và đi qua một số khu vực dân c

1.2 Dân c, kinh tế, chính trị

Việc xây dựng tuyến L1- M1 sẽ góp phần không nhỏ cho việc nâng cao đờisống vật chất cũng nh tinh thần của đồng bào ở đây Bên cạnh đó, tuyến L1- M1còn mang ý nghĩa hết sức quan trọng về kinh tế, văn hoá và chính trị, nối liềngiao thông giữa hai miền Nam - Bắc của Tổ quốc, góp phần quan trọng vào quátrình xây dựng và bảo vệ tổ quốc VN XHCN

1.3 Khí hậu khu vực

Tuyến đờng L1- M1 ảnh hởng của gió Lào mang không khí nóng và khô(từ tháng 4 đến tháng 10) Ngoài ra, còn chịu ảnh hởng của gió mùa Đông Bắcmang không khí lạnh từ phơng bắc xuống (từ khoảng tháng 10 đến tháng 3)

Mùa ma bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 10, lợng ma tơng đối lớn, mùa nàythờng có bão từ biển vào Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4

Do đó, nhìn chung tình hình thời tiết của khu vực là tơng đối khó khăn,phức tạp, có thể sẽ gây khó khăn cho quá trình thi công xâydựng tuyến hoànthành kịp tiến độ

2.1 Xác định cấp hạng đờng:

 Việc xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đờng là một vấn đề hết sứcquan trọng vì cấp hạng kỹ thuật của tuyến đờng quyết định hầu hết các chỉ tiêu

kỹ thuật khác, mức độ phục vụ của tuyến đờng

 Cấp hạng kỹ thuật của tuyến đờng đợc xác định căn cứ vào chức năng củamỗi tuyến đờng, vào lu lợng xe thiết kế, vào vận tốc thiết kế và vào điều kiện địahình vùng đặt tuyến

+ Lu lợng xe thiết kế là số xe con quy đổi từ các loại xe khác, thông quamột mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian, tính cho năm tơng lai ( năm thứ

15 sau khi đa đờng vào khai thác sử dụng)

+ Theo số liệu khảo sát đợc trên đoạn đờng thiết kế và qua sử lý số liệubằng phơng pháp thống kê có lu lợng các thành phần xe tham gia giao thông trêntuyến nh sau:

Số lợng xe tính toán năm hiện tại là: N = 270 (xe/ng.đêm).

Loại xe Tỷ lệ % Lu lợng Ni Hệ số quy đổi ai

+ Lu lợng xe trung bình ngày đêm tại năm tơng lai là:

) 1 (  

2.2 Xác định độ dốc dọc tối đa của đờng i max

Để xe chuyển động đợc thì giữa xe và mặt đờng phải có lực bám nghĩa làsức kéo có ích của động cơ phải nhỏ hơn lực bám Lực bám này phụ thuộc vào

áp lực bánh xe lên đờng khi xe lên dốc, áp lực bánh xe lên đờng giảm Do đó độdốc lớn nhất phải nhỏ hơn độ dóc tính toán theo imax

k 2Với: V: Vận tốc tơng đối của gió và xe xét trong trờng hợp không có gió

F : diện tích chắn gió của xe F = 0,75.B.H

k : Hệ số phụ thuộc vào loại xe

Tính với xe con quy đổi: k = 0,03; G=3600Kg ; Gk=1800Kg; B =1,8m;H = 2m

13

2 8 , 1 60 03 , 0 5 , 0 1800

2.3.1 Chiều dài tầm nhìn trớc chớng ngại vật cố định S 1

Tính độ dài đoạn để xe kịp dừng trớc chớng ngại vật cố định

Sơ đồ tính toán

Ta có: S1 = 3V,6 +

) (

60 +

) 06 , 0 5 , 0 (

254

60 2 ,

 + 10 = 65,32m

 Theo TCVN 4054 - 05, tầm nhìn tối thiểu trớc chớng ngại vật cố địnhS1 =75 m Vậy kiến nghị chọn S1 =75 m

2.3.2 Chiều dài tầm nhìn thấy xe ngợc chiều S 2

Chiều dài tầm nhìn trong trờng hợp này là:

S1

ShL

S

p L

i

kV V

5 , 0 60 2 , 1 8

, 1

60

2 2

Chiều dài tầm nhìn theo sơ đồ 4 có 2 trờng hợp:

d : Khoảng cách giữa hai xe liên tiếp và d = Lp + Sh + Lo + Lx

Trong đó:

Lo : Khoảng cách an toàn giữa hai xe: l3=10m

Lx : Chiều dài xe, lấy theo quy trình với xe con: lx = 6 m

Sơđồ 3

Sh : Chiều dài đoạn hãm xe

Lp : chiều dài xe chạy đợc ứng với thời gian phản ứng tâm lý của lái xe

Ta có: Lp = 16 , 67

6 , 3

60 6 ,

254

V k S

2 h





) 06 0 5 , 0 (

254

60 2 ,

60 1000

Trong đó: Ncđgiờ : Lu lợng xe thiết kế giờ cao điểm

Ncdgiờ = (0,10,12).Ntbnăm (xcqđ/h) Ở đây chọn Ncdgiờ =0,12 Ntbnăm  Ncdgiờ = 1347 0,12 = 162 (xcqđ/h)

B1

xx

a

y: Khoảng cách từ tâm bánh xe đến mép làn xeB: Chiều rộng một làn xe

Bề rộng phần xe chạy ngoài cùng: B2 =

2

c

a  + x + yVới: x = 0,5 + 0,005V = 0,5 + 0,005.60 = 0,8 m

2.7 Xác định bán kính đờng cong bằng tối thiểu

2.7.1. Bán kính đờng cong bằng tối thiểu giới hạn Rmin

Rmin =

) (

 : Hệ số lực đẩy ngang,  = 0,15

i scmax : Độ dốc siêu cao lớn nhất, i scmax =7%

Rmin =

) 07 , 0 15 , 0 (

 : Hệ số lực đẩy ngang với  = 0 , 06  0 , 08 Chọn  = 0,08

i sctt : Độ dốc siêu cao thông thờng, i sctt = i scmax - 2% = 5%

Vậy, Rmin =

) 05 , 0 08 , 0 (

 : Hệ số lực đẩy ngang với  = 0 , 04  0 , 05 Chọn  = 0,04

in : Độ dốc ngang mặt đờng, in = 2%

) 02 , 0 04 , 0 (

e1 = 

R 2

L2

R

V

05 , 0Vậy độ mở rộng của phần xe chạy có 2 làn xe gồm có e1 và e2

Trong đó: L : Chiều dài từ đầu xe đến trục sau

V: Vận tốc tính toán xe chạyR: Bán kính tính cho trờng hợp bất lợi nhất Rmin = 125 (m)

Tính cho trờng hợp xe moóc tỳ L = 14,5m

E =

125

5 ,

14 2 +

125

60 1 , 0

V

2

Độ dốc siêu cao lớn nhất là 7% và nhỏ nhất tuỳ thuộc vào độ dốc mặt ờng nhng không nhỏ hơn 2%

đ- Đoạn nối siêu cao:

Đoạn nối siêu cao đợc thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách hài hoà

từ trắc ngang thông thờng hai mái với độ dốc tối thiểu để thoát nớc sang trắcngang đặc biệt có siêu cao Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một độ dốc dọc phụ ip

Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4054 - 05, chiều dài đoạn nối siêu cao đợc tính

theo công thức (phơng pháp quay quanh tim): Lsc =

p

n sc

i 2

) i i (

) 02 , 0 07 , 0 (

 Theo TCVN 4054 - 05, với vận tốc 60km/h và bán kính đờng cong nằm

R =300 1500m thì chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc = 50m

2.8.3 Xác định đờng cong chuyển tiếp nhỏ nhất

Đờng cong chuyển tiếp bố trí trùng hợp với đoạn nối siêu cao và đoạn nối

mở rộng phần xe chạy Chiều dài đờng cong chuyểt tiếp Lcht không nhỏ hơnchiều dài đoạn nối siêu cao, đoạn nối mở rộng đờng xe chạy và không nhỏ hơn15m và đợc tính bằng công thức :

L cht =

R

V 5 , 23

3

Trong đó: V : Vận tốc tính toán, V = 60 Km/h

R : Bán kính đờng cong, lấy Rkscmin = 1500m

 Lcht = 14 5

1500 5 , 23

603

 (m)

 Theo TCVN 4054 - 05, với vận tốc 60km/h và bán kính đờng cong nằm R

=300 1500mthì chiều dài đoạn nối siêu cao Lcht= 50m

2 9 Đờng cong đứng - đảm bảo trên trắc dọc

Theo TCVN 4054 - 05, để đảm bảo xe chạy êm thuận vào những chỗ đổidốc thì phải bố trí đờng cong đứng khi hiệu hai độ dốc:

i

 >= 1% khi Vtk60km/h

i

 >= 2% khi Vtk40km/h

2.9.1 Tính toán bán kính đờng cong lồi tối thiểu

Trị số tối thiểu của bán kính đờng cong đứng lồi đợc xác đinh từ điều kiện

đảm bảo tầm nhìn xe chạy trên mặt đờng

2 1

2 1

) (

S

Trong đó: d1: Khoảng cách từ mắt ngời lái xe đến mặt đờng, d1=1,2m

d2 : Chiều cao chớng ngại vật

d

S

2344 2

1 2

75 2

đ-2.9.2 Tính toán bán kính đờng cong lõm tối thiểu

2.9.2.1 Theo điều kiện đảm bảo tính êm thuận

Khi xe chạy vào đờng cong đứng lõm,ngời lái xe thờng có xu hớng tăng

tốc xe để lên dốc, do đó thờng phát sinh ra vấn đề vợt tải, đông thời gây khó chịucho hành khách Vì vậy phải thiết kế đờng cong đứng lõm có bán kính hợp línhằm bảo đảm yêu cầu trên, theo TCVN ta phải hạn chế gia tốc li tâm b khôngvợt quá từ 0,50,7 m/s2 Chọn b = 0,5 m/s2

Công thức xác định: Rmin =

b

V 13

2

= 553 , 85 m 5

, 6

S Rmin

2 1

Trong đó: h : Chiều cao đèn pha lấy h =0,75 m

 : Góc mở của đèn pha xe, thông thờng lấy bằng 1oS1 : Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 75 m



) 1 Sin 75 75 , 0 (

2

60 Rmin

đ-2.10 Bảo đảm tầm nhìn trên bình đồ

Sơ đồ tính toán

Để đảm bảo cho ngời lái xe chạy với tốc độ thiết kế  phải tính toán để

đảm bảo tầm nhìn với giả thiết tầm nhìn của ngời lái xe cao 1,2m so với mặt ờng

đ-Gọi Z 0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chớng ngại vật

Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến giới hạn tầm nhìn

Ta có: Z =

R

S 8

2 0

Trong đó: S0 : Cự ly tầm nhìn S0 = 150 m

R : Bán kính đờng cong tính cho trờng hợp R min=125m

 Z =

125 8

toán

Quyphạm

(Vtk=60)

IV(Vtk=60)

IV(Vtk=60)

0

Bán kính đờng cong đứng tối thiểu

- Đờng cong lồi m 2344 2500 2500

- Đờng cong lõm m 874,24 1000 1000

Chơng 3 Thiết kế tuyến trên bình đồ

Thiết kế tuyến trên bình đồ có đờng đồng mức bao gồm việc thiết kế bình

đồ hớng tuyến, thiết kế quy hoạch thoát nớc và thiết kế trắc dọc, trắc ngang ờng Nguyên tắc chung của việc thiết kế là phải phối hợp giữa bình đồ, trắcngang, trắc dọc để kết hợp hài hoà giữa các yếu tố của tuyến, tạo điều kiện cho

đ-xe chạy an toàn, êm thuận với tốc độ thiết kế

3.1 Tổng quan về phơng pháp đi tuyến

3.1.1 Các phơng pháp đi tuyến

Có 3 phơng pháp đi tuyến trên thực địa:

Phơng pháp đi tuyến theo thung lũng sông: u điểm của phuơng pháp nàytuyến đi trên địa hình bằng phẳng dẫn đến khối lợng đào đắp nhỏ và độ dốc dọcnhỏ; nhng phơng pháp này lại có nhợc điểm là số lợng công trình thoát nớc lớn,khẩu độ lớn, mức độ ổn định của nền đuờng kém do nền đờng bị nớc xâm thực.Phơng pháp đi tuyến men theo đờng phân thuỷ: u điểm của phơng pháp này

là độ dốc nhỏ do bám đờng đồng mức; nhng phơng pháp này lại có nhợc điểm làtuyến gẫy khúc nhiều, nền đờng dễ mất ổn định do nhiều nguyên nhân (thế nằmcủa đá, tính chất của đá, thảm thực vật trên sờn dốc, nớc ngầm, độ dốc của sờndốc )

Phơng pháp đi tuyến theo đuờng phân thuỷ: u điểm của phơng pháp này là

số lợng công trình thoát nớc ít, khẩu độ nhỏ, nền đuờng hầu nh ổn định, tầm nhìnthoáng, cảnh quan đẹp; nhng phơng pháp này lại có nhợc điểm là địa hình gồghề dẫn đến khối lợng đào đắp lớn và độ dốc lớn

3.1.2 Trình tự vạch tuyến

Để vạch các phơng án tuyến trên bình đồ, công việc trớc tiên là ta phảinghiên cứu thật kỹ điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, cảnh quan thiên nhiênnơi đặt tuyến; xác định các điểm khống chế mà tuyến phải đi qua nh :

 Điểm đầu và điểm cuối của tuyến trên bình đồ : L1, M1

+ Nơi giao nhau với các đờng giao thông khác

+ Vị trí vợt sông thuận lợi

+ Điểm vợt đèo

 Khi đã nghiên cứu kỹ những điều kiện trên ta tiến hành đánh dấu nhữngkhu vực bất lợi về địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn mà tuyến nên tránh và

đánh dấu các điểm thuận lợi mà tuyến cần chạy qua

 Trên cơ sở những điểm nói trên ta tiến hành kẻ những đờng dẫn hớngtuyến chung cho toàn tuyến và cho từng đoạn cục bộ; sau đó căn cứ vào điềukiện địa hình, các trị số bán kính đờng cong theo quy trình để bố trí đờng congnằm tại những vị trí thay đổi hớng tuyến Nếu địa hình thuận lợi, nên cố gắng sửdụng đờng cong có bán kính lớn để tạo điều kiện thuận lợi cho xe chạy

3.1.3 Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ :

Thiết kế tuyến trên bình đồ phải tuân theo các nguyên tắc sau:

 Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật của tuyến nh: độ dốc dọc lớn nhất, bánkính đờng cong nằm tối thiểu

 Tại các vị trí chuyển hớng phải bố trí đờng cong nằm có bán kính đủ lớn

để đảm bảo cho xe chạy an toàn, êm thuận; đờng cong nằm đợc bố trí cho phùhợp với điều kiện địa hình, nên bám sát đờng đồng mức để giảm khối lợng đào,

 Không bố trí các đoạn đờng thẳng dài quá 3km

 Giữa các đờng cong tròn phải có các đoạn chêm đủ dài: để bố trí đờngcong chuyển tiếp và không nhỏ hơn 2V (m) giữa các đờng cong ngợc chiều, (V :

 Tuyến đờng phải lợi dụng đợc phong cảnh 2 bên đờng nh đồi, núi, mặt

n-ớc, các hàng cây lớn, các công trình kiến trúc để tạo cảnh quan cho đờng

 Tuyến đờng phải là một công trình bổ xung cho cảnh quan: uốn theo cácsờn đồi, các con sông, tránh cắt nát địa hình, các chỗ đào sâu đắp cao phải bố trítrồng cây cho phủ các đống đất thừa và các thùng đấu phải có thiết kế sửa sanglại

 Thiết kế tuyến phải đảm bảo các điểm khống chế nh điểm đầu, điểm cuốicủa tuyến, vị trí vợt dòng nớc, nơi giao nhau với các đờng giao thông khác

3.2 Tổng quan về phơng án tuyến qua hai điểm L 1 -M 1 :

Căn cứ vào các nguyên tắc cơ bản trên, căn cứ vào bản đồ 1/10.000 có độchênh giữa hai đờng đồng mức là 5m, tôi đã tiến hành vạch đợc phơng án tuyến.Phơng án lựa chọn đợc thể hiện trong bản đồ đồng mức

Trong đó:

V : Tốc độ xe chạy tính toán (Km/h)

R : Bán kính đờng cong (m)

 : Hệ số lực ngang tính toánTheo qui phạm thiết kế đờng, với đờng cong bán kính R > 500m thì khôngphải làm siêu cao Do đó dựa vào từng bán kính của từng đờng cong cụ thể taxác định đợc các đờng cong sau cần phải bố trí siêu cao

Cấu tạo đoạn nối siêu cao

Sơ đồ cấu tạo đoạn nối siêu cao

Theo quy trình đoạn nối siêu cao đợc bố trí trùng với đờng cong chuyểntiếp

Trình tự bố trí đoạn nối siêu cao đợc bố trí nh hình vẽ trên

Trên đoạn chiều dài 10m bên ngoài đờng cong chuyển tiếp nâng dần độdốc hai bên lề đờng từ 4% lên độ dốc mặt đờng 2%

Mép ngoài đợc nâng lên một đoạn h1 = Q.(iSC – in) m

Lấy tim phần xe chạy làm tâm quay mặt đờng và lề đờng ở phía lng đờngcong từ độ dốc ngang nền -2% đờng lên độ dốc ngang 0%

mLấy tim phần xe chạy làm tâm quay tiếp mặt đờng và lề đờng từ độ dốc0% lên độ dốc siêu cao 2%

Mép ngoài phần xe chạy đợc nâng lên một đoạn h3 = h2 (m)

Chiều dài đoạn nâng L3 = L2 (m)

B đ đ ờ g

con

tròn

Vậy khi bắt đầu vào đờng cong mép ngoài phần xe chạy đợc nâng lên một

đoạn

H = h2 + h3 (m)

Mép ngoài phần lề đờng đợc nâng lên một đoạn

H1 = (iSC – in).(Q + b/2) (m)

3.4 Xác định đờng cong chuyển tiếp

Trình tự tính toán và cắm đờng cong chuyển tiếp

Xác định các yếu tố của đờng cong tròn

Tính chiều dài đờng cong chuyển tiếp

Đờng cong chuyển tiếp là đờng cong Clotthoide có phơng trình RCL = A2

Trong đó Rc : Bán kính đờng cong (m)

L : Chiều dài cung tròn (m)

A : Thông số của đờng cong phải thỏa mãn:

A 

3

R

Vậy thông số đờng cong A = RL ct

Chiều dài đờng cong chuyển tiếp xác định theo công thức : L =

R i

V

47

Kiểm tra điều kiện bố trí đờng cong chuyển tiếp   2

Trong đó  : Góc tạo bởi tiếp tuyến ở cuối đờng cong chuyển tiếp với trục hoành  =

Tính độ dịch P và khoảng cách từ điểm đầu đờng cong chuyển tiếp đến

điểm đầu đờng cong tròn

Xác định lý trình của điểm đầu, điểm cuối của đờng cong chuyển tiếpCắm các điểm còn lại trên đờng cong tròn cơ bản và đờng cong chuyểntiếp thứ hai để ra khỏi đờng cong

Các yếu tố cơ bản của đờng cong:

Chơng 4

Thiết kế tuyến trên trắc dọc

4.1 Những yêu cầu khi thiết kế

Thiết kế đờng đỏ phải căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn

để đảm bảo đừơng ổn định vững chắc dới tác dụng của xe cộ và các nhân tố tựnhiên sau này

Căn cứ vào điều kiện cụ thể của đoạn tuyến từ Km : 0 –Km :1+ 449.75mvới bình đồ tỉ lệ 1:10.000  xác định đợc cao độ tự nhiên tại các cọc KM, H

Trên đờng đen biểu diễn cao độ tự nhiên dọc theo đoạn tuyến, phối hợpvới bình đồ và các bản vẽ trắc ngang để tiến hành thiết kế đờng đỏ theo một sốnguyên tắc sau:

- Đảm bảo tuyến lợn đều, ít thay đổi độ dốc và sử dụng các độ dốc nhỏtrên toàn tuyến

- Có hệ thống đảm bảo thoát nớc tốt từ khu vực 2 bên đờng và lề đờng,ngăn ngừa sự phá hoại của nớc mặt đối với công trình nền mặt đờng

- Đảm bảo cao độ đã đợc xác định trớc tại các điểm khống chế Cao độnền đắp tại các vị trí đã đặt cống đều lớn hơn cao độ đỉnh cống ít nhất 0,5m

- Đảm bảo sự lợn đều của trắc dọc tại những vị trí đặt cống

- Rãnh dọc có độ dốc tối thiểu 0.5%, đảm bảo thoát nớc tốt không bị bồilắng

- ở những chỗ tuyến đờng thay đổi độ dốc, nếu hiệu số đại số độ dốc lớnhơn 2% thì phải thiết kế đờng cong đứng

- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công cơ giới

- Các số liệu cụ thể : Cự ly, cao độ, vị trí cống đều đợc thể hiện rõ trênbản vẽ trắc dọc có tỉ lệ 1/500 và 1/5000

- Phơng pháp đi bao là đờng đỏ đi song song mặt đất tự nhiên, đi theophơng pháp này thì sẽ giảm khối lợng đào đắp, công trình dễ ổn định, ít thay đổicảnh quan, không phá vỡ cân bằng tự nhiên nơi đặt tuyến Phơng pháp này đợc

áp dụng ở vùng đồng bằng, tranh thủ ở vùng đồi