Đồ án thiết kế đường ô tô

Thiết kế tuyến qua 2 điểm. Các bạn tham khảo.

CHƯƠNG I SỐ LIỆU THIẾT KẾ I.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:

Địa hình khu vực thiết kế: Đồng bằng - Đồi

- Bình đồ mẫu số 46, tỉ lệ: 1:10000

- Chênh cao giữa các đường đồng mức: 2m

- Thiết kế tuyến từ A đến B

- Lưu lượng xe ở năm hiện tại:N 0 510xe/ngày đêm

- P: hệ số tăng trưởng xe; P = 8%

- Thành phần xe: (tương ứng với X = 7)

STT Loại xe Thành phần(%) Số xe(chiếc) Hệ số quy đỏi Xe conquy đổi

Đồng bằng - Đồi Núi

4 Xe3

trục

nhẹ 7+X*0.25 8.75 2.5 3 111.56vừa 3+X*0.25 4.75 2.5 3 60.56nặng 8+X*0.25 9.75 2.5 3 124.31

- Thông số đất nền: E0= 420 daN/cm2

I.2 YÊU CẦU THIẾT KẾ:

- Tính toán thiết kế tuyến từ A đến B (2 phương án, chọn phương án tối ưu)

- Tính toán thiết kế kết cấu áo đường (2 phương án, chọn phương án tối ưu)

- Tính toán thiết kế thoát nước

- Tính toán thuỷ lực cho từng phương án, chọn phương án tối ưu

I.3 CÁCH THỂ HIỆN:

- Thiết minh trên giấy A4

- Vạch trên bình đồ 2 phương án tuyến

- Bản vẽ thiết kế tuyến trên bình đồ của 2 phương án tuyến

- Bản vẽ trắc dọc của 2 phương án tuyến, khổ A1, tỉ lệ: + Dài: 1:5000

- Trình bày 1 số trắc ngang điển hình trên khổ giấy A4

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH CHUNG CỦA

TUYẾN ĐƯỜNG A – B II.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG :

Phát triển mạng lưới giao thông là nhiệm vụ cấp bách của Đảng và Nhân dân tatrong giai đoạn hiện nay, nhằm đưa Đất nước ta trên con đường hội nhập kinh tế trongkhu vực và toàn thế giới Đặc biệt là những vùng xa xôi, hẻo lánh Chỉ có mạng lướigiao thông thuận lợi mới rút ngắn sự khác biệt, phân hóa giàu nghèo giữa các vùng dân

cư Tuyến đường A-B được thiết kế theo yêu cầu của Nhà trường, nhằm đưa Học sinhtrước khi kết thúc khóa học nắm được vai trò, ý nghĩa của Ngành học và hiểu được cácchỉ tiêu Kinh tế – Kỹ thuật trong khi hoàn thành Đồ án môn học

II.2 TÌNH HÌNH CHUNG CỦA TUYẾN ĐƯỜNG :

II.2.1 Cơ sở pháp lý để lập báo cáo đầu tư:

- Căn cứ vào quy hoạch phát triển kinh tế – xã hội của vùng trong giai đoạn từnăm 2013 đến năm 2028

- Kết quả dự báo về mật độ xe cho tuyến A – B đến năm tương lai đạt:

15 4400

N  xe/ngày đêm

- Căn cứ vào số liệu điều tra, khảo sát tại hiện trường

- Căn cứ vào các quy trình, Quy phạm thiết kế giao thông hiện hành

- Căn cứ vào các yêu cầu do Giáo viên hướng dẫn giao cho

II.2.2 Quá trình nghiên cứu và tổ chức thực hiện :

II.2.2.1 Quá trình nghiên cứu

- Khảo sát Thiết kế chủ yếu là dựa trên tài liệu : Bình đồ tuyến đi qua đã đượccho và Lưu lượng xe thiết kế cho trước

II.2.2.2 Tổ chức thực hiện.

- Thực hiện theo sự hướng dẫn của Giáo viên và trình tự lập dự án đã qui định

II.2.3 Tình hình dân sinh kinh tế, chính trị văn hóa :

Nơi đây là địa hình miền núi có nhiều đồi cao, sườn dốc và những dãy núi dài,dân cư thưa thớt và phân bố không đều Gần đây, nhân dân các Tỉnh khác tới đây khaihoang, lập nghiệp, họ sống rải rác trên các sườn dốc Nghề nghiệp chính của họ là làmrẫy và chăn nuôi, các cây trồng chính ở đây chủ yếu là cây đều, đậu phộng, Việc hoànthành tuyến đường này sẽ giúp cho việc vận chuyển hàng hóa được dễ dàng hơn Giúpcho đời sống và Kinh tế vùng này được cải thiện hơn Ở đây có nhiều Dân tộc sinhsống, phần lớn là dân Địa phương cho nên nền Văn hóa ở đây rất đa dạng, mức sống và

dân trí vùng này chưa cao Tuy nhiên, nhân dân ở đây luôn tin tưởng vào đường lốiLãnh đạo của Đảng và Nhà nước

Trong vùng này có một vài trường tiểu học còn các trường cấp II, III ở rất xa,việc đi lại của các em thật sự khó khăn nhất là vào mùa mưa Việc chuyên chở nôngsản và hàng hóa ở đây tương đối bất lợi, chủ yếu là dùng sức kéo của gia súc và xecông nông

II.2.4 Về khả năng ngân sách của Tỉnh :

Tuyến A – B được thiết kế và xây dựng mới hoàn toàn, cho nên mức đầu tưtuyến cần nguồn vốn rất lớn

UBND Tỉnh đã có Quyết Định cho khảo sát lập dự án khả thi Nguồn vốn đầu tưtừ nguồn vốn vay

II.2.5 Mạng lưới giao thông vận tải trong vùng :

Mạng lưới giao thông vận tải trong vùng còn rất ít, chỉ có một số tuyến đườngchính và Quốc Lộ là đường nhựa, còn lại đa số chỉ là đường đất hay các con đường mòn

do dân tự phát hoang để đi lại

Với tuyến đường dự án trên, sẽ giúp cho nhân dân đi lại được thuận tiện và dễdàng hơn

II.2.6 Đánh giá và dự báo về nhu cầu vận tải :

II.2.6.1 Đánh giá :

Như đã nói ở trên, mạng lưới giao thông vận tải trong khu vực còn rất hạn chế,chỉ có vài đường chính nhưng lại tập trung chủ yếu ở vành đai bên ngoài khu vực

Phương tiện vận tải cũng rất thô sơ, không đảm bảo được an toàn giao thông, vàtính mạng của nhân dân

II.2.6.2 Dự báo :

Nhà nước đang khuyến khích nhân dân trồng rừng và phát triển lâm nghiệp Câycông nghiệp và cây có giá trị cao như đều, tiêu, đậu phộng, và một sô cây ăn quả, …vvtrong vùng cũng là nguồn hàng hóa vô tận của giao thông vận tải trong tương lai củakhu vực

Với nguồn tài nguyên thiên nhiên có sẵn, nhu cầu vận tải hàng hóa cho tương lairất cao, cộng với việc khai thác triệt để được nguồn du lịch sinh thái của vùng, thì việcxây dựng tuyến đường trên là rất hợp lý

II.2.6.2.1 Dự báo nhu cầu vận tải của tuyến dự án :

Trước kia, dân trong vùng muốn ra được đường nhựa phía ngoài, họ phải đi đườngvòng rất xa và khó khăn, ảnh hưởng rất nhiều đến nhu cầu đi lại và phát triển kinh tếcủa khu vực

Với lưu lượng xe tính toán cho năm tương lai đã cho, dự báo về tình hình pháttriển vận tải của khu vực sẽ rất lớn Vì vậy cần phải sớm tiến hành xây dựng tuyếnđường dự án, để thuận lợi cho nhu cầu phát triển kinh tế của vùng.

II.2.7 Đặc điểm địa hình địa mạo :

Tuyến từ A – B chạy theo hướng Đông –Tây Điểm bắt đầu có cao độ là 38 m vàđiểm kết thúc có cao độ là 26m Khoảng cách theo đường chim bay của tuyến là 4355.3m

Địa vùng tuyến đi qua và khu vực lân cận tuyến là vùng núi, tuyến đi ở cao độtương đối thấp, đi ven sườn đồi gần suối trong đó có suối có dòng chảy tập trung tươngđối lớn, độ dốc trung bình của lòng suối không lớn lắm, lưu vực xung quanh không có

ao hồ hay nơi đọng nước, nên việc thiết kế các công trình thoát nước đều tính lưu lượngvào mùa mưa Nói chung, khi thiết kế tuyến phải đặt nhiều đường cong, thỉnh thoảng cónhững đoạn có độ dốc lớn

Địa mạo chủ yếu là cỏ và các bụi cây bao bọc, có những chỗ tuyến đi qua rừng,vườn cây, suối, ao hồ

II.2.8 Đặc điểm về địa chất:

Địa chất vùng tuyến đi qua khá tốt : Đất đồi núi, có cấu tạo không phức tạp, á cátlẫn sỏi sạn Nên tuyến thiết kế không cần xử lí đất nền Nói chung địa chất vùng này rấtthuận lợi cho việc làm đường

Ở vùng này hầu như không có hiện tượng đá lăn, hiện tượng sụt lở, hang độngcastơ nên rất thuận lợi

Qua khảo sát thực tế ta có thể lấy đất từ nền đào gần đó hoặc đất từ thùng đấungay bên cạnh đường để xây dựng nền đất đắp rất tốt

II.2.9 Đặc điểm về địa chất thủy văn :

Dọc theo khu vực tuyến đi qua có suối và có nhiều nhánh suối nhỏ thuận tiệncho việc cung cấp nước cho thi công các công trình và sinh hoạt

Tại các khu vực suối nhỏ ta có thể đặt cống.Địa chất ở 2 bên bờ suối ổn định, ít

bị xói lở nên tương đối thuận lợi cho việc làm công trình thoát nước Ở khu vực nàykhông có khe xói

II.2.10 Vật liệu xây dựng :

Tuyến đi qua khu vực rất thuận lợi về việc khai thác vật liệu xây dựng Để làmgiảm giá thành khai thác và vận chuyển vật liệu ta cần khai thác, vận dụng tối đa các vậtliệu địa phương sẵn có như : cát, đá….Để xây dựng nền đường ta có thể điều phối đào –đắp đất trên tuyến sau khi tiến hành dọn dẹp đất hữu cơ Ngoài ra còn có những vật liệuphục vụ cho việc làm lán trại như tre, nứa, gỗ, lá lợp nhà vv Nói chung là sẵn có nênthuận lợi cho việc xây dựng

II.2.11 Đăc điểm khí hậu thủy văn :

Khu vực tuyến A – B nằm sâu trong nội địa, đi qua vùng núi nằm trong khu vựccó khí hậu nhiệt đới gió mùa, khí hậu ở đây phân biệt thành 2 mùa rõ rệt:

- Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 nhiệt độ trung bình 260C

- Mùa nắng từ tháng 11 đến tháng 4 nhiệt độ trung bình 270C

Vùng này chịu ảnh hưởng của gió mùa khô

Do có 2 mùa mưa nắng cho nên khí hậu ở đây có những đặc điểm như sau :

- Vào mùa mưa số ngày mưa thường xuyên, lượng mưa ngày trung bìnhtăng nhiệt độ giảm và độ ẩm tăng

- Khi thi công cần lưu ý đến thời gian của mùa khô vì nó ảnh hưởng lớn đếntiến độ thi công

Theo 22TCN 211-06 với đường cấp IV thì có thể chọn tầng mặt là cấp cao A1

II.3 MỤC TIÊU CỦA TUYẾN TRONG KHU VỰC :

Để tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy tiến trình xây dựng và phát triển các vùngnông thôn, miền núi, rút ngắn khoảng cách giữa nông thôn và thành thị Vì vậy việcxây dựng tuyến đường nối liền hai điểm A – B là hết sức cần thiết Sau khi công trìnhhoàn thành, sẽ mang lại nhiều lợi ích cho nhân dân và đất nước Cụ thể như :

 Nâng cao đời sống vật chất, đời sống văn hóa, tinh thần cho người dân khu vựclân cận tuyến Tuyên truyền đường lối chủ trương của đảng và Nhà nước đến Nhândân

 Phục vụ cho nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa, thúc đẩy kinh tế phát triển

 Làm cơ sở cho việc bố trí dân cư, giữ đất, giữ rừng Bảo vệ môi trường sinh thái

 Tạo điều kiện khai thác Du lịch, phát triển kinh tế Dịch vụ, kinh tế Trang trại

 Phục vụ cho công tác tuần tra, An ninh- Quốc phòng được kịp thời, liên tục Đápứng nhanh chóng, đập tan mọi âm mưu phá hoại của kẻ thù trong và ngoài nước

II.4 KẾT LUẬN :

Với tất cả những ưu điểm của tuyến dự án như đã nêu ở trên, ta thấy việc xâydựng tuyến thật sự cần thiết và cấp bách, nhằm nâng cao mức sống của nhân dân trongvùng, và góp phần vào sự phát triển Kinh tế – Văn hóa của khu vực

Thuận tiện cho việc đi lại, học hành, làm ăn của người dân, và thuận tiện choviệc quản lý đất đai và phát triển Lâm nghiệp

Tạo điều kiện khai thác, phát triển Du lịch và các loại hình vận tải khác

Với những lợi ích nêu trên, thì việc quyết định xây dựng tuyến đường dự án làhết sức cần thiết và đúng đắn

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

CHỦ YẾUIII.1 XÁC ĐỊNH CẤP KỸ THUẬT VÀ CẤP QUẢN LÝ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG:

 Số liệu thiết kế:

- Lưu lượng xe ở năm hiện tại:N 0 510xe/ngày đêm

- P: hệ số tăng trưởng xe; P = 8%

- t = 15 năm

 Xác định cấp kỹ thuật và vận tốc thiết kế: Dựa vào bảng 2 mục 3.3.2 TCVN 4054-05

ta có bảng qui đổi các loại xe ra xe con như sau:

STT Loại xe Thành(%) phần Số xe(chiếc) Hệ số quy đỏi

Xe conquy đổiĐồng bằng - Đồi

 cấp kỹ thuật thiết kế của đường là cấp IV (Bảng 3)

+ Vận tốc thiết kế : Vtk = 60km/h (Bảng 4)

+ Số làn xe yêu cầu : 2 làn (Bảng 7)

III.2 XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHỦ YẾU CHO TUYẾN ĐƯỜNG : III.2.1 Xác định độ dốc dọc lớn nhất:

Việc xác định độ dốc dọc là rất quan trọng vì độ dốc dọc có ảnh hưởng rất nhiềuđến giá thành xây dựng Độ dốc dọc được áp dụng càng lớn thì chiều dài tuyến đườngtrên vùng đồi và vùng núi càng ngắn, khối lượng đào đắp càng nhỏ dẫn tới giá thànhđầu tư xây dựng càng thấp Tuy nhiên, khi độ dốc dọc càng lớn thì xe chạy càng lâu,tốc độ xe chạy càng thấp, tiêu hao nhiên liệu và hao mòn săm lốp càng nhiều, tức làgiá thành vận tải càng cao Khi độ dốc lớn thì mặt đường nhanh hao mòn, do lốp xe haomòn, do nước mưa bào mòn, rãnh dọc mau hư hỏng hơn, duy tu bảo dưỡng cũng khókhăn hơn Tóm lại nếu độ dốc dọc càng lớn thì chi phí khai thác vận doanh tốn kémhơn, lưu lượng xe càng nhiều thì chi phí mặt này càng tăng

Độ dốc dọc lớn nhất có thể được xác định theo điều kiện sức bám và sức kéo củaôtô imax = minimaxkeo;imaxbam

Trong đó:



keo

imax Dmaxkeo - fv ; imaxbam  Dmaxbam- fv

Ta xét xe đang lên dốc và chuyển động đều : D  f + i

keo keo

f D

imax  max 

Trong đó :

- Dmax : nhân tố động lực của các loại xe được tra từ biểu đồ ứng với vận tốctính toán

- fvø : hệ số cản lăn do tốc độ xe chạy V  60(km/h) thì f thay đổi ít, khi đó fv

chỉ phụ thuộc loại mặt đường và tình trạng của mặt đường do đó ta lấy fv =

f0 = 0.018  0.022(mặt đường bê tông nhựa),chọn f0 = 0.02

Bảng tính toán imax

CHƯƠNG IV Theo điều kiện sức bám: i max = D b – f

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

Gb: Trọng lượng trục sau xe có hàng (Kg); tra bảng

Gxe: Trọng lượng xe có hàng (Kg); tra bảng

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

0.06

5 2.65 2.43 5.15 12640 92.70 0.5 0.402 0.382Chọn bam

So sánh với TCVN 4054-05 (Bảng 15) có độ dốc lớn nhất của đường cấp IV, núi là

imax = 6% Vậy chọn imax = 4%

IV.1.1 Xác định tầm nhìn xe chạy:

IV.1.1.1 Tầm nhìn một chiều :

Sh 1

lpư

S1

1 lo

2 1

+ Xe tải có thành phần lớn nên lấy k = 1,3

- L0 = 5 ÷ 10m: khoảng cách an toàn trước chướng ngại vật cố định

Theo TCVN 4054-05 (Bảng 10):S = 75m Vậy ta chọn S1 = 75m

IV.1.1.2 Tầm nhìn thấy xe ngược chiều :

lo 1

lpư 1

2

lpư 2

Theo TCVN 4054-05 (Bảng 10):S2 = 150m Vậy ta chọn S2 = 150m

Không cần tính chiều dài tầm nhìn vượt xe vì tầm nhìn này thường rất lớn, làm chiphí làm đường tăng Chỉ cần qui định không cho vượt xe trong đường cong đứng lồi vàđường cong nằm

Vậy tầm nhìn để thiết kế là: S2 = 150m

IV.1.1.3 Tầm nhìn tránh xe:

Trường hợp thông thường: S4 =6V=660=360m

Theo TCVN 4054-05 (Bảng 10):S4 = 350m

Chiều dài tầm nhìn vượt xe, vì tầm nhìn này lớn làm chi phí làm đường tăng Chỉcần qui định không cho vượt xe trong đường cong đứng lồi và đường cong nằm

Vậy tầm nhìn để thiết kế là: S2 = 150m

IV.1.2 Xác định các bán kính đường cong bằng:

IV.1.2.1 Xác định độ dốc siêu cao:

V R

n

2 min

sc = 7% thì Rmin = 125m

Vậy ta chọn Rmin = 125m làm bán kính thiết kế.

IV.1.2.3 Bán kính đường cong bằng tối thiểu thông thường:

Trong trường hợp khó khăn mới vận dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu.Khuyến nên dùng bán kính tối thiểu thông thường trở lên

Theo TCVN 4054 -05 (Bảng 11), đường cấp IV, Vtk = 60km/h: Rsc = 250m

IV.1.2.4 Xác định bán kính đường cong bằng tối thiểu không cần siêu cao:

Khi đặt đường cong bằng không gây ra chi phí lớn, ta có   0 08 và isc=0,02(đkđảm bảo thoát nước nhanh)

Vậy bán kính đường cong bằng không cần siêu cao là: R0sc = 1500m

IV.1.2.5 Bán kính nhỏ nhất theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

Tầm nhìn ban đêm phụ thuộc vào góc phát sáng của đèn pha ôtô,  =2 0

Ta có : R min

180

2

S   ( S =S1 =75mm; tầm nhìn 1 chiều)

Suy ra : Rmin=





 2

75 90

=1074.29 m

IV.1.2.6 Xác định độ mở rộng mặt đường trong đường cong:

Khi ôtô chuyển động trong đường cong, nhất là những đường cong có bán kínhnhỏ, để đảm bảo quĩ đạo xe chạy là bình thường, cần phải mở rộng thêm mặt đường 1khoảng cách là e

Do có nhiều loại xe nên để an toàn ta tính cho xe dài nhất:

(xe tải nặng MAZ-500)

Độ mở rộng mặt đường cong: 2 0,05

- LA: khoảng cách từ trục sau của xe tới chắn trước của xe tải; LA = 8m

- Đối với bán kính đường cong bằng tối thiểu ứng với siêu cao 7%: R = 125m

Đối với đường có 2 làn:  = 2e = 20,318 = 0,636m

Theo TCVN 4054-05 (Bảng 12), đối với bán kính đường cong nằm R = 250m, xe tải thì

IV.1.3 Xác định khả năng thông hành và kích thước mặt cắt ngang của đường:

IV.1.3.1 Khả năng thông hành xe:

Khả năng thông xe của đường phụ thuộc vào 1 làn xe và số làn xe cần thiết

Khả năng thông xe của 1 làn xe: 2

0

10003.6 254

tk tx

k

V N

Vậy chọn Ntt = 1000 xe/h/làn

Số làn xe:

lth

cdg

N n

- z = 0.77: hệ số năng lực thông hành với Vtt = 60 km/h và đồng bằng

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

0.380.77 1,000

IV.1.3.2 Các kích thước ngang của đường:

Bề rộng phần xe chạy:

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

Công thức xác định bề rộng mặt đường: B = B1 + B2

Bề rộng làn xe bên trái (MAZ-500): 1 1 1 x 1 y 1

2

c a

Trong đó:

- a1: bề rộng thùng xe; a1 = 2,50m

- y1: khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy

- y1 = 0,5 + 0,005V = 0,5 + 0,00560 = 0,8m

- c1: khoảng cách giữa 2 tim bánh xe trên 1 trục; c1 = 1,8m

- x1: khoảng cách từ mép thùng xe tới làn xe bên cạnh

x1 = 0,5 + 0,005V = 0,5 + 0,00560 = 0.8m

=> 1

2.50 1.80

0.8 0.8 3.752

Bề rộng làn xe bên phải (M21): 2 2

2 2

2

c a

=> Bề rộng của phần xe chạy: B = B1 + B2 = 3.75 + 3.10 = 6.85m

Theo TCVN 4054-05 (Bảng 7) chiều rộng tối thiểu các yếu tố trên mặt cắt ngang

do địa hình vùng núi, đường cấp IV, Vtk = 60km/h là B = 7m, chiều rộng mỗi làn xe là3.5m, không có giải phân cách Vậy chọn B = 7m

 Bề rộng lề đường:

Theo TCVN 4054-05 (Bảng 7) thì đường cấp IV, Vtk = 60km/h có Blề = 1m Trongđó, chiều rộng lề gia cố là 0.5m, tuy nhiên ta có thể gia cố toàn bộ 1m lề để nền đườngđược tốt hơn

=> Chiều rộng của nền đường: Bnền = B + 2Blề = 7 + 21 = 9m

IV.1.4 Xác định chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp:

Chiều dài đường cong chuyển tiếp được xác định từ các điều kiện sau:

IV.1.4.1 Điều kiện 1:

Tốc độ tăng cường độ lực li tâm phải tăng lên 1 cách từ từ

R 5 23

V L

3 tk ct

IV.1.4.2 Điều kiện 2: Lct R9

- Đối với bán kính đường cong bằng tối thiểu ứng với siêu cao 7%: R = 125m

IV.1.5 Xác định chiều dài đoạn nối siêu cao:

sc nsc

i

i B

Trong đó:

- B: bề rộng của mặt đường xe chạy; B = 7m

- : độ mở rộng mặt đường trong đường cong; = 0,64m

IV.1.6 Xác định chiều dài đoạn chêm giữa 2 đường cong cùng chiều và ngược chiều:

Hai đường cong cùng chiều:

Hai đường cong ngược chiều: m 200m.

IV.1.7 Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng:

Bán kính đường cong đứng được xác định dựa trên các điều kiện sau đây:

- Đảm bảo xe chạy an toàn

- Đảm bảo tầm nhìn xe chạy

- Đảm bảo gia tốc li tâm không làm tăng lực quá nhiều trên nhíp xe

- Đảm bảo tầm nhìn vào ban đêm

IV.1.7.1 Bán kính đường cong đứng lồi với trường hợp tầm nhìn 1 chiều:

1

2 1 loi

min

d 2

S R

75 R

2 loi

S R

2 2 loi

IV.1.8 Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm:

Bán kính đường cong đứng lõm xác định dựa vào 2 điều kiện sau đây:

IV.1.8.1 Đảm bảo lực li tâm không làm nhíp xe bị quá tải

min

60553.85

S R

d

2 lõm

min

Trong đó:

 S = S1 = 75m

 hd: chiều cao đèn; hd = 0.5m

 : góc mở của tia sáng đèn;  = 40

Chiều dài đường cong đứng tối thiểu là: 50m.

BẢNG TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA ĐƯỜNG

Stt Tên chỉ tiêu kĩ thuật Đơn vị tính toánGiá trị Giá trị theoTCTK Giá trị dùng đểthiế kế

1 Vận tốc xe chạy thiết kế km/h - 60 60

3

Bán kính đường cong

bằng nhỏ nhất

Chiều dài đoạn chêm

Đủ bố trí siêu cao m 55 50

55

Đủ bố trí đường cong

chuyển tiếp m 37 50

6

Bán kính nhỏ nhất của

đường cong đứng lồi

Tầm nhìn 1 chiều m 2812.5 4000 4000

Tầm nhìn 2 chiều m 2343.75 4000 4000

7

Bán kính nhỏ nhất của

đường cong đứng lõm

Không gãy nhíp m 553.85 1500 1500

Đảm bảo tầm nhìn vào

9 Bề rộng 1 làn xe m 3.75 3.5 3.5

10 Độ mở rộng mặt đường m 0.636 0.6 0.64

CHƯƠNG V THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

Dựa trên bình đồ, ta vạch được 2 tuyến tối ưu nhất

A THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN:

V.1 PHƯƠNG ÁN 1:

V.1.1 Bán kính đường cong nằm:

Bán kính đường cong nằm phải thoả mãn các điều kiện sau:

- Lớn hơn bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường và nhỏ hơn bán kínhtối thiểu không siêu cao (trường hợp bố trí siêu cao) hay lớn hơn bán kính tối thiểukhông siêu cao (trường hợp không bố trí siêu cao)

- Việc chọn đường cong nằm phải đảm bảo cho các đoạn đường thẳng 2 bênchúng phải nhỏ hơn 3km để tránh sự chủ quan của người lái xe

- Tránh sử dụng những góc ngoặc gấp gây bất ngờ cho người lái xe

- Giữa các đường cong phải có các đoạn nối siêu cao và đoạn chuyển tiếp

Trên mặt bằng tuyến ta bố trí các đường cong tròn có bán kính như sau:

Thứ tự R(m)Đường cong 1 500Đường cong 2 500

V.1.2 Xác định độ dốc siêu cao thiết kế:

Ứng với mỗi bán kính đường cong nằm, ta có độ dốc siêu cao tương ứng

2

0,15127

sc

V i

R

Kết quả tính toán được thống kê trong bản sau:

Thứ tự Vtk(km/h) R(m) isc(%)Đường cong 1 60 500 -0.09Đường cong 2 60 500 -0.09

Theo TCVN 4054-05 (Bảng 13), đối với bán kính đường cong nằm trongkhoảng từ 3001500m và Vtk = 60km/h thì isc = 2% Vậy chọn isc = 2% cho tấc cả cácđường cong nằm có bán kính từ 300 đến 1500m, isc = 4% cho đường cong có bán kính250m

V.1.3 Xác định độ mở rộng lòng đường trong đường cong (  ):

Ứng với từng bán kính đường cong nằm, độ mở rộng được xác định theo côngthức sau:

2

0,052

V.1.4 Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp:

- Điều kiện 1: 1 3

23,5

tk ct

V L

i

i B

Để đơn giản trong thi công, ta chọn L = max(Ltc, Lnsc)

Bảng tổng hợp các thông số thiết kế:

Thứ tự L(m)Đường cong 1 56Đường cong 2 56

V.2 PHƯƠNG ÁN 2:

V.2.1 Bán kính đường cong nằm:

Trên mặt bằng tuyến ta bố trí các đường cong tròn có bán kính như sau:

V.2.2 Xác định độ dốc siêu cao thiết kế:

Ứng với mỗi bán kính đường cong nằm, ta có độ dốc siêu cao tương ứng:

2

0,15127

sc

V i

R

Kết quả tính toán được thống kê trong bản sau:

V.2.3 Xác định độ mở rộng lòng đường trong đường cong (  ):

Ứng với từng bán kính đường cong nằm, độ mở rộng được xác định theo côngthức sau:

2

0,052

Theo TCVN 4054-05 (Bảng 12), đối với các đường cong có bán kính > 250m, dòng xetải thì không có số liệu để tra, do đó ta lấy số liệu vừa tính ở trên làm số liệu thiết kế.

V.2.4 Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp:

- Điều kiện 1: 1 3

23,5

tk ct

V L

i

i B

Để đơn giản trong thi công, ta chọn L = max(Ltc, Lnsc)

Bảng tổng hợp các thông số thiết kế:

B THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ:

- Tỷ lệ bình đồ: 1:5000

Thứ tự L(m)Đường cong 1 56Đường cong 2 50Đường cong 3 50

BẢNG TỔNG HỢP CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ

- Thiết kế đi qua 2 điểm A và B

- Cao độ điểm A: 38.0m

- Cao độ điểm B: 26.0m

V.3 VẠCH TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ:

- Dựa vào các tiêu chuẩn đã xác định với đường cấp IV, Vtk = 60 km/h, vùngđồng bằng và đồi, ta vạch 2 phương án mà tuyến có thể đi qua Để thuận lợi cho việcvạch tuyến trên bình đồ ta nên xác định đường dẫn hướng tuyến chung cho toàn tuyếnvà từng đoạn cục bộ

- Khi vạch tuyến, để đảm bảo độ dốc dọc cho phép thì chiều dài tuyến giữahai đường đồng mức phải thoã mãn bước compa

- Định bước compa để vạch tuyến: 1 100

0,8

cp

h l

- h: chênh cao giữa hai đường đồng mức; h = 2m

- M: mẫu số tỷ lệ bình đồ; M = 10000

- 0,8: hệ số chiết giảm

- i: độ dốc dọc max; imax = 7%

V.4 XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ TRÊN ĐƯỜNG CONG:

Dựa vào góc ngoặc trên tuyến và các bán kính đường cong nằm ta xác địnhđược các yếu tố của đường cong:

2 tg R

P

t = L2Với:

 L là chiều dài đường cong chuyển tiếp

1 R

P

Trong đó:

 R là bán kính đường cong nằm ứng với mỗi góc ngoặc

 : góc ngoặc (độ), đo trên đoạn tuyến đã vạch

Giá trị tính toán được lập trong bảng sau:

R

Chặt

R(m) B(m) R1(m) S1(m)  1(độ) Z(m)

500 7 1,000 58.64 3.3598 0.43

V.6 XÁC ĐỊNH LÍ TRÌNH CỦA CÁC CỌC ĐÃ CẮM TRÊN TUYẾN:

Sử dụng phần mềm NOVA-TDN 3.5 để vạch tuyến trên bình đồ, ta được bảnglý trình của các cọc như sau:

 Nhận xét: Qua 2 phương án vạch tuyến, ta thấy rằng phương án 1 là phương án

ngắn nhất và tiết kiệm được nhiều chi phí để xây dựng các công trình phụ nhất.Vậy, ta chọn phương án 1 là phương án tính toán chính

CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN THỦY VĂN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN VI.1 TÍNH TH Ủ Y V Ă N CHO PHƯƠNG ÁN 1

VI.1.1 Xác định l ư u l ượ ng tính toán cho cácv ị trí tuy ế n qua đoạn sông su ố i

VI.1.1.1 Tính toán l ư u l ượ ng cho đoạn sông t ạ i Km 1 + 460 42

Theo 22TCN 220-95 về tính toán đặc trưng dòng chảy lũ thì trong phương án 1 tađược diện tích lưu vực là F = 2.5849 Km2 < 100 km2 thì lưu lượng tính toán được xác địnhtheo công thức sau:

+ Ap%: là mođun đđỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế

+ δ: là hệ số xét tới việc làm giảm nhỏ lưu lượng đỉnh lũ do ao hồ rừng câytrong lưu vực, xác định theo bảng 2.7 của 22TCN 220-95, do không cóđđiều kiện ao hồ, lấy

δ = 1

VI.1.1.1.1 Xác định Ap:

Hệ số địa mão của lòng sông được xácđđịnh theo công thức sau:

4

1p%

H4

1F3

1Im

L1000

LS LS

2 1 1 1 1

L

.lhh

.lhh.lh

+ Trong đó:

 h1,h2… là độ cao các điểm gãy khúc chủ yếu trên trắc dọc so với giao điểm của hai đường

 l1,l2 … là cự ly giữa các điểm gãy.

Tuy nhiên, trong phạm vi thiết kế môn học không có số liệu cụ thể trên trắc dọc nên

- Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc lưu vực ts:

Giá trị ts được xác định ở bảng 2.2 22TCN 220-95 tùy thuộc vào hệ số thủy maocủa sườn dốc sdvà vùng mưa

+Xác địnhsd theo công thức sau:

0,6 sd

+ bsd là chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực và được xác định như sau:

sd

lL1,8

1000.Fb

+ Với:

 F = 2.5849 km2 là diện tích lưu vực

 L là chiều dài dòng chính, L = 2.008 km

 l là chiều dài các dòng nhánh ở trong lưu vực l = 0 km

msd là thông số tập trung dòng chảy trên sườn dốc, phụ thuộc vào bề mặt sườn dốccủa lưu vực lấy theo bảng 2.5 22TCN 220-95, lấy ms= 0,25

Isd làđđộ dốc của sườn dốc,đđể xác định Isd ta xác định độ dốc tại một số vị trí trênsườn dốc rồi sau đó lấy trung bình, Isd = 60%

- Từ đó ta xác định được:

0.4 0.3

VI.1.1.1.2 L ư u l ượ ng n ướ c t í nh to á n

VI.1.1.2 Tính toán lưu lượng cho đ oạn sông khác:

Tính toán tương tự như trên ta lập bảng sau :

Bảng tổng hợp lưu lượng tại các vị trí trên tuyến

VI.1.2 Tính toán thủy văn cho các vị trí của tuyến 1.

VI.1.2.1 Tính toán khẩu độ cầu tại vị trí Km 4+182.74.

VI.1.2.1.1 Xác định vận tốc dòng chảy và chiều sâu nước chảy trong sông suối lúc tự nhiên:

- Thực tế, ta cần phải đo đạc các kích thước của sông hoặc suối tại vị trí tuyếnđường đi qua để xây dựng các công trình, tuy nhiên trong phạm vi đồ án, ta tạm thời giảthiết các kích thước của sông tại vị trí tuyến đi qua để bố trí các công trình

- Do lưu lượng chảy qua vị trí công trình là Qtk = 40.25m3/s >25 m3/s nên ta bố trícầu nhỏ tại đây

- Giả thiết mặt cắt ngang sông có dạng hình thang với các kích thước như sau:

+ Giả thiết bề rộng lòng sông B = 5 m+ h là mực nước tự nhiên trong suối, là đại lượng cần tính toán

+ m1, m2 là các hệ số mái dốc bờ trái và bờ phải của sông.Chọn m1= 1.5,m2= 1.5

- Giả thiết chiều sâu mực nước tự nhiên dưới cầu là h = 1.7 m

- Diện tích ướt:

2 δ

Q Q

  

Vậy chiều sâu giả định là chấp nhận được và ta có htk = 1.7m

VI.1.2.1.2 Gia cố lòng lạch dưới cầu bằng 1 lớp đá Dùng loại mố cầu với loại ¼

nón với độ dốc taluy là m1 11

VI.1.2.1.3 Xác định chiều sâu nước chảy phân giới hk

   

  

tk k

k

Q 40.25 12.78

v 0.9 3.5

- Với á = 1÷1.1 : tỉ số điều chỉnh động năng

- Vcp: vận tốc cho phép, tra bảng 4.5a giáo trình Thiết kế cống và cầu nhỏ trên đường

ô tô Lấy Vcp = 3.5 m/s

- G: gia tốc trọng trường

Với tiết diện hình thang thì theo công thức 4.5 giáo trình Thiết kế cống và cầu nhỏtrên đường ô tô ta có:

+ : hệ số thu hẹp dòng chảy;

+  = 0.9 khi cầu có mố ¼ nón

+  = 0.8 khi cầu không có mố ¼ nón

+ N: số trụ giữa Chọn cầu có 1 nhịp nên N=0

+ d: bề dày chắn nước của trụ d =0

40.25 9.81

0 10.2 0.9 3.5 1

tk c

+ : hệ số lưu tốc Với trường hợp mố vùi vô ¼ nón thì  = 0.9

+ VH : vận tốc dòng chảy trước cầu ứng với chiều sâu nước dâng H

+ ɸ: Khổ thông thuyền; do đây là dòng chảy có cây trôi nên lấy ɸ = 1m (theo phụlục 5 sách thiết kế đường ô tô tập 3)

Hc = 2.27 + 0.65 + 1 = 3.92 m

- Tính L

Cầu có 1 nhịp và lấy chiều dài nhịp là L = 12.84m

T ng h p b trí c u nh sau: ổng hợp bố trí cầu như sau: ợp bố trí cầu như sau: ố trí cầu như sau: ầu như sau: ư sau:

Sốnhịp

N D(m)

Hc

(m)

L(m)

Km 4+182.74 40.25 3.16 1.7 1.5 10.2 2.27 1 0 0 3.92 12.84

Trong đó:

+ Vδ: vận tốc nước chảy tự nhiên

+ hδ : chiều sâu nước chảy tự nhiên

+ hk : chiều sâu phân giới

+ Lc : khẩu độ cầu

+ H : mực nước dâng trước công trình

+ Hc : cao độ mặt cầu

+ L : chiều dài cầu

+ N: số trụ

+ D: chiều dài cản nước của trụ

VI.1.2.2 Tính toán khẩu độ cống tại vị trí Km1+460.42 :

Do ta tính được lưu lượng nước tính toán là Q = 21.47 m3/s < 25 m3/s nên ta bố trícống tại khu vực suối này

Cống là công trình thoát nước chính trên đường

Dựa vào lưu lượng Q= 21.47m3/s > 15m3/s nên ta chọn hình thức cống là cốngvuông sẽ kinh tế hơn

Chọn hình thức cấu tạo của cống:

Tra bảng “Khả năng thoát nước của cống vuông’’ chọn sơ bộ 2 cống, mỗi cốngphải thoát được ít nhất 21.47 3

   Tra bảng ta chọn: Chiều cao cống là h =

2.5 m, mực nước dâng H=2.32 m và vận tốc dòng chảy v = 3.66 m/s, miệng cống làmtheo dạng bình thường và cống có chế độ chảy không áp

Ta có điều kiện để đảm bảo cống chảy không áp là : H < 1.2hcv

Với

- H: Là chiều cao nước dâng trước cống

- hcv: Chiều cao cống ở cửa vào

VI.1.2.2.1 Tính khả năng thoát nước của cống :

Khi ic < ik thì khả năng thoát nước của cống không áp như sau :

Vh

H







+ Vc : Lưu tốc của dòng chảy

Hệ số lưu tốc ta chọn  =0.85

2 c 2 c 210.735

QH

(0.85 ω ) g

1.933m(0.85 2.9) 9.81

=> Vậy cống đảm bảo làm việc không áp

VI.1.2.2.2 Xác định vân tốc nước chảy trong cống:

Ta có :

c c

Q V

Vậy đảm bảo điều kiện làm việc không áp

VI.1.2.2.3 Tính toán khả năng thoát nước của cống:

VI.1.2.2.4 Khi xét tới độ dốc của cống:

Với độ dốc ic = 1% ta cần phải so sánh với ik

k

2 k

i  0.00396 0.396

ic > ik do đó cống làm việc như dốc nước

Tra bảng 10.3 sách thiết kế đường ô tô tập 3 ta được:

o

o d d

VI.1.2.2.5 Độ cao nền đường là :

Hn > h + 2 + 0.5m = 2.5 + 2x0.2 + 0.5 = 3.4 m So với đáy cống (nền đất tựnhiên)

 : Chiều dày cống =0.2 m

VI.1.2.2.6 Chiều dài cống được xác định theo công thức :

Chiều dài cống được xác định theo công thức:

0.5

Vì nền đường đắp thiết kế ta luy là 1:1.5 nên:

0.6661.5

1

m 0.750.666

0.5

x 

Vậy chiều dài cống là : LC = 9+ 2 x 0.75 + 2x0.5 = 11.5 m

=> Chọn Lc = 12 m

VI.1.2.2.7 Tính toán xói và gia cố sau cống:

Trong trường hợp chảy tự do, dòng nước ra khỏi cống chảy với vận tốc cao ở saucông trình Do đó phải thiết kế hạ lưu công trình theo tốc độ nước chảy V 1.5V0

- Chiều dài gia cố Lgc sau cống nên lấy bằng 3 lần khẩu độ cống Với cầu nhỏ thìchiều dài ấy tính từ mép hạ lưu kết cấu nhịp

Lgc = 3 x h =3 x 2.5=7.5 m

- Chiều sâu tường chống xói xác định theo công thức

Bt = hxói + 0.5Với: hxói là chiều sâu xói tính toán tính theo công thức

gc xoi

2.5Lb

bH

2h

b =h= 2.5m : Khẩu độ công trình

H = 1.32m : Chiều cao mực nước dâng

VI.1.2.3 Tính toán khẩu độ cống tại các vị trí còn lại của tuyến (tại các lưu vực nhỏ):

- Do lưu lượng ở các vị trí còn lại <15m3 nên ta chọn loại cống là cống tròn, không áp,miệng cống loại I (tức là miệng loại bình thường), bề dày cống  = 0.2 m

Ta lập được bảng sau:

Bảng bố trí cống

d(m) H(m) V

c

(m/s)H6 0.0673 200 0.834 1 4.81 1 1.5 2.16 4.218Km1+460.42 0.0629 200 2.585 1 21.47 2 2.5 2.32 3.66

Ta có được cao độ nền đường tại các vị trí cống:

- Tại vị trí H6: Hn=d + 2 + 0.5 = 1.50+ 20.2 + 0.5= 2.40 m

- Tại vị trí Km1+460.42: Hn=d + 2+ 0.5 = 2.5 + 20.2 + 0.5= 3.40 m

VI.2 TÍNH TOÁN THỦY VĂN CHO PHƯƠNG ÁN 2

VI.2.1 Xác định lưu lượng tính toán cho các vị trí tuyến qua đoạn sông suối

VI.2.1.1 Tính toán lưu lượng cho đoạn sông tại Km2+561.47

Theo 22TCN 220-95 về tính toán đặc trưng dòng chảy lũ thì trong đoạn sông, ta códiện tích lưu vực là F = 3.5166 Km2 < 100 km2 thì lưu lượng tính toán được xác định theocông thức sau:

- H4% = 200 mm

- αHFδ(m/s): là hệ số dòng chảy lũ lấy theo bảng 2.1 22TCN 220-95 tùy thuộc vàoloại đất cấu tạo khu vực, lượng mưa ngày thiết kế Hp và diện tích lưuvực F

(Do không có điều kiện địa chất cụ thể nên ta giá thuyết hệ số αHFδ(m/s) =0,85)

- Ap%: là mođun đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế

- δ: là hệ số xét tới việc làm giảm lưu lượng đỉnh lũ do ao, hồ, rừng câytrong lưu vực, xác định theo bảng 2.7 của 22TCN 220-95, do không cóđiều kiện ao hồ, lấy δ = 1

VI.2.1.1.1 Xác định A p :

Hệ số địa mạo lòng sông được xác định theo công thức sau:

1p%

H4

1F3

1Im

L1000LS LS

2 1 1 1 1

L

.lhh

.lhh.lh

Trong đó: h1,h2… là độ cao các điểm gãy khúc chủ yếu trên trắc dọc so với giaođiểm của hai đường

l1,l2 … là cự ly giữa các điểm gãy

Tuy nhiên trong phạm vi thiết kế đồ án môn học không có số liệu cụ thể trên trắc dọcnên ta tạm giả thiết ILS = 20‰

- Từ đó ta xác định được hệ số địa mạo của lòng sông như sau:

- Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc lưu vực ts:

Giá trị ts được xác định ở bảng 2.2 22TCN 220-95 tùy thuộc vào hệ số thủy mao củasườn dốc sdvà vùng mưa

+ Xác địnhsd theo công thức sau:

0,6 sd

+ bsd là chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực và được xác định như sau:

1

1000.Fb

- F = 3.5166 km2 là diện tích lưu vực

- L là chiều dài dòng chính, L = 1.4066 km

- l là chiều dài các dòng nhánh ở trong lưu vực là = 0 km