THIẾT KẾ CƠ SỞ
TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC XÂY DỰNG TUYẾN VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG TUYẾN dƯƠNG
CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG TUYẾN DƯƠNG
Trong nền kinh tế quốc dân, vận tải là một ngành kinh tế đặc biệt và quan trọng
Mục đích chính của vận chuyển hàng hóa là đưa hàng từ nơi này đến nơi khác Trong những năm gần đây, đất nước ta đã phát triển mạnh mẽ, dẫn đến nhu cầu vận chuyển hàng hóa và hành khách ngày càng tăng Tuy nhiên, mạng lưới giao thông hiện tại vẫn còn hạn chế, khiến phần lớn chúng ta phải sử dụng những tuyến đường cũ, không đủ khả năng đáp ứng nhu cầu vận chuyển lớn như hiện nay.
Tuyến đường từ khu 7 đến khe ngải, Vân Đồn, Quảng Ninh, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế địa phương và toàn quốc Tuyến đường này kết nối các trung tâm kinh tế, chính trị và văn hóa của tỉnh, góp phần vào sự phát triển toàn diện của tỉnh Ngoài việc vận chuyển hàng hóa và phục vụ nhu cầu đi lại của người dân, tuyến đường còn nâng cao trình độ dân trí cho cộng đồng xung quanh Do đó, việc xây dựng tuyến đường này là cần thiết và phù hợp với chính sách phát triển của địa phương.
Tuyến đường mới không chỉ mang lại ý nghĩa kinh tế, xã hội và văn hóa cho khu vực, mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển kinh tế, nâng cao đời sống vật chất và văn hóa của cư dân sống dọc tuyến Hơn nữa, tuyến đường này còn bổ sung vào mạng lưới giao thông đường bộ của tỉnh và quốc gia, góp phần thúc đẩy sự kết nối và phát triển toàn diện.
II TÌNH HÌNH KHU VỰC XÂY DỰNG:
1 Cơ sở pháp lý để lập báo cáo đầu tƣ:
- Nghị định 52/CP của chính phủ về điều lệ quản lý đầu tƣ xây dựng
- Nội dung báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án xa lộ Bắc Nam do Tổng công TVTKGTVT lập tháng 4/1998
- Căn cứ vào các quy trình, quy phạm về khảo sát, thiết kế công trình giao thông do Bộ Giao Thông Vận Tải ban hành
- Căn cứ vào quyết định phê duyệt Điều chỉnh dự án khả thi công trình nâng cấp cải tạo tuyến đường của Bộ Giao Thông Vận Tải tháng 9-2004
- Căn cứ vào Hợp đồng kinh tế giữa Ban quản lý công trình Thăng Long -
Bộ Giao Thông Vận Tải phối hợp với Công ty Nghiên cứu Thiết kế Xây dựng Giao thông và Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội tiến hành khảo sát và thiết kế kỹ thuật cho dự án cải tạo, nâng cấp tuyến A-B, đồng thời lập tổng dự toán cho công trình này.
- Căn cứ vào số liệu khí tƣợng, thuỷ văn TCVN 4088-1997
Dựa trên số liệu khảo sát về tuyến đường, địa chất, địa hình, thủy văn và điều tra kinh tế khu vực xây dựng, công ty NCTKXD Giao Thông đã thực hiện phân tích chi tiết để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của dự án.
Bảng 1.1: Bảng quy trình khảo sát, quy phạm thiết kế và thiết kế định hình STT Tên quy trình, tiêu chuẩn, định hình
1 Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô 22TCN 263-2000
2 Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình TCVN 9437-2012
3 Quy trình tính toán dòng chảy lũ do mưa rào ở lưu vực nhỏ - Viện thiết kế GT
4 Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211- 06
5 Quy trình lập thiết kế tổ chức xây dựng và thiết kế thi công TCVN 4252- 2012
6 Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-2005
7 Định hình cống tròn BTCT 22TCN 272-05
8 Định hình cầu bản mố nhẹ 531 -11 -01
9 Định hình cầu dầm BTCT 22TCN 272-05
10 Các định hình mố trụ và các công trình khác đã áp dụng trong nghành
2 Quá trình nghiên cứu và tổ chức thực hiện a Quá trình nghiên cứu:
Khảo sát thiết kế dựa trên tài liệu về bình đồ tuyến đi qua và lưu lượng xe đã được xác định trước Việc tổ chức thực hiện khảo sát này là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình thiết kế.
Thực hiện theo sự hướng dẫn của Giáo viên và trình tự lập dự án đã qui định
3 Tình hình dân sinh, kinh tế, văn hóa- xã hội : a) Dân sinh
Vân Đồn hiện có hơn 42.000 người dân, với các khu vực dọc tuyến đường có điều kiện canh tác thường có dân cư sinh sống Mặc dù dân cư hai bên tuyến đường còn thưa thớt, nhưng người dân nơi đây thể hiện tinh thần cách mạng mạnh mẽ, luôn ủng hộ và chấp hành nghiêm túc các chính sách của Đảng và Nhà nước Việc xây dựng tuyến đường không chỉ đáp ứng nhu cầu thiết thực của cộng đồng mà còn nhận được sự hỗ trợ nhiệt tình từ người dân, tạo điều kiện thuận lợi cho đơn vị thi công hoàn thành đúng tiến độ và đảm bảo chất lượng công trình.
Vân Đồn sở hữu tiềm năng biển phong phú với nhiều loại hải sản đa dạng, bao gồm tôm he, cá mực, cua, ghẹ và ngọc trai Nghề đánh bắt hải sản tại đây có truyền thống lâu đời, chủ yếu tập trung vào các hoạt động đánh bắt trong lộng và ven bờ.
Vân Đồn là một vùng đất giàu tài nguyên khoáng sản như đá vôi, than đá, cát và sắt, với trữ lượng than đá khoảng 107 triệu tấn, đã được khai thác từ thời Pháp Khu vực này còn nổi bật với tiềm năng du lịch nhờ vào phong cảnh kỳ thú, đặc biệt là Vịnh Bái Tử Long với nhiều đảo đá đẹp, kết nối với Vịnh Hạ Long Các xã đảo tuyến ngoài sở hữu nhiều bãi tắm đẹp, hải sản phong phú, khí hậu trong lành và những di tích lịch sử văn hóa, thu hút đông đảo khách du lịch.
Vân Đồn đang phát triển kinh tế đa dạng với tiềm năng lớn, tập trung vào đánh bắt và nuôi trồng thủy sản Nông lâm nghiệp được chú trọng phát triển bền vững, trong khi sản xuất tiểu thủ công nghiệp, bao gồm đóng thuyền, sản xuất vật liệu xây dựng, làm đồ mộc và chế biến hải sản, cũng đang thu hút đầu tư Thương mại, dịch vụ và giao thông vận tải góp phần vào sự phát triển của huyện Mặc dù Vân Đồn đã có nhiều thay đổi, đời sống của người dân và nông dân vẫn còn ở mức thấp.
Vân Đồn nổi bật với nhiều giá trị văn hóa-xã hội độc đáo, bao gồm các di tích khảo cổ như hang Soi Nhụ, mộ Hán Đá Bạc và thương cảng Vân Đồn, cùng với ngôi chùa lớn thời Trần Cụm di tích lịch sử kiến trúc nghệ thuật đình, chùa đã được công nhận vào ngày 14/7/1990 Khu vực này còn nổi tiếng với những hang động đẹp như hang Quan Lạn, Minh Châu và cảnh quan thiên nhiên kỳ thú Người dân nơi đây, sống trên thuyền và các hòn đảo, gìn giữ nhiều giá trị văn hóa phi vật thể phong phú, đặc biệt là tục hát thơ và hát cưới trên thuyền Hội Quan Lạn với hoạt động đua thuyền độc đáo vào giữa tháng 6 âm lịch cũng là một nét văn hóa đặc sắc Hiện nay, Vân Đồn đang triển khai nhiều dự án phát triển kinh tế mạnh mẽ, đồng thời bảo tồn và phát huy giá trị văn hóa truyền thống.
4 Về khả năng ngân sách của thành phố:
5 Mạng lưới giao thông vận tải trong vùng:
Giao thông trong huyện chủ yếu dựa vào đường thủy, trong khi đường bộ dài nhất là đường 31, kéo dài 40 km từ bến phà Tài Xá đến cảng Vạn Hoa, trong đó chỉ có 7 km được trải nhựa Trên các đảo Bản Sen, Ngọc Vừng, và Quan Lạn, có những đoạn đường ô tô phục vụ cho mục đích quân sự và lâm nghiệp Khu vực này cũng có bến tàu khách kết nối với các xã ngoài và bến ô tô khách đi về TP Hạ Long qua Cửa Ông, Cẩm Phả Tại Cái Rồng, có bến cảng cho xà lan và tàu thuyền có trọng tải vài trăm tấn ra vào dễ dàng.
Tuyến đường A – B hiện nay là một con đường cũ với nền đất á cát, do đó trong quá trình thi công, không cần phải bóc lớp đất hữu cơ Mặt đường sẽ được làm mới hoàn toàn, đảm bảo chất lượng và an toàn cho người sử dụng.
Tuyến đường dài 6100 m chạy dọc theo các đồi bạch đàn và cây tràm, đi qua khu vực dân cư thưa thớt Sau khi hoàn thành, tuyến đường đã trở thành một trục giao thông quan trọng với mật độ lưu thông cao, phục vụ cho việc vận chuyển lớn trong khu vực Do đó, thiết kế cần đảm bảo độ an toàn cao và thi công đúng tiêu chuẩn kỹ thuật, nhằm tạo ra một tuyến đường bền vững, đáp ứng nhu cầu vận tải của địa phương.
6 Đánh giá và dự báo về nhu cầu vận tải:
6.1 Những cơ sở để dự báo nhu cầu vận tải trên tuyến A-B
Tuyến đường A-B, nằm trên đảo lớn nhất của huyện, đang được nâng cấp lên tiêu chuẩn cấp III với nền rộng 12m cho hai làn xe, dự kiến hoàn thành vào năm 2006 Tuy nhiên, nhiều đoạn vẫn chưa đáp ứng nhu cầu vận tải gia tăng của người dân Khu vực này có mật độ dân cư thấp, nên việc mở rộng sẽ ít tốn kém Ngoài ra, với nhiều cảnh đẹp, vùng này đang thu hút lượng khách du lịch lớn, và việc xây dựng tuyến đường sẽ thúc đẩy phát triển kinh tế du lịch của khu vực tiềm năng này.
Những cơ sở tiếp cận để dự báo:
- Hướng tuyến là một phần quyết định khu vực hấp dẫn hàng khách và có ảnh hưởng chủ yếu đến kết quả dự báo
- Chiến lƣợc phát triển kinh tế xã hội quốc gia, vùng và các địa phương có tuyến đi qua
- Khả năng vận chuyển hàng hóa, hành khách của các phương thức khác như đường biển
- Số liệu thống kê vận tải của các cục thống kê các tỉnh có tuyến đi qua
6.2 Phương pháp dự báo Để dự báo nhu cầu vận tải hàng hoá chủ yếu của đường bộ Việt Nam hiện tại đang sử dụng phối hợp 3 phương pháp:
- Phương pháp ngoại suy mô hình đàn hồi
- Phương pháp ngoại suy kết hợp với nguồn hàng bổ sung
XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT
1 Tính lưu lượng xe thiết kế
Lưu lượng xe quy đổi về năm tương lai(năm thứ 15) là 2500 xe/ngày đêm
Xác định lưu lượng xe con quy đổi tại thời điểm thiết kế:
+ N i : Lưu lượng của loại xe i trong dòng xe (xe/ngđ)
Hệ số quy đổi của xe loại i được xác định dựa trên tiêu chuẩn TCVN 4054 – 05, áp dụng cho xe con trong điều kiện địa hình đồng bằng, với độ dốc ngang và độ dốc dọc tuyến trung bình không vượt quá 30%.
Bảng 2.1: Bảng tính số lượng xe con quy đổi năm tương lai
Tổng số xe con quy đổi 4790
Vậy số lƣợng xe con quy đổi năm thứ 15 là: 4790 (xcqđ/ngđ)
2 Xác định cấp thiết kế và cấp quản lý của đường ô tô:
2.1.Chọn lưu lượng xe thiết kế
- Với lưu lượng xe con quy đổi năm tương lai là 4790 > 3000 Do vậy đường thuộc cấp III Vậy lưu lượng xe thiết kế là 4790 (xcqđ/ngđ)
- Tổng hợp các yếu tố điều kiện địa hình, chức năng, lưu lượng xe, ta kiến nghị
2.2.Xác định tốc độ thiết kế:
- Tốc độ thiết kế là tốc độ dùng để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật của đường trong trường hợp khó khăn
- Căn cứ vào cấp đường (cấp III), địa hình đồng bằng, theo bảng 4 của TCVN 4054 –
05 thì tốc độ thiết kế của tuyến = 80 Km/h
II TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA TUYẾN ĐƯỜNG:
1 Các yếu tố mặt cắt ngang
1.1 Khả năng thông xe và số làn xe cần thiết:
Khả năng thông xe của đường được định nghĩa là số lượng phương tiện giao thông tối đa có thể di chuyển qua một mặt cắt của đường trong một khoảng thời gian nhất định khi các xe chạy liên tục.
Khả năng thông xe của một tuyến đường phụ thuộc vào khả năng thông xe của từng làn xe Để xác định khả năng thông xe của tuyến đường, cần xem xét vận tốc và chế độ chạy của xe trên mỗi làn.
Việc xác định khả năng thông xe lý thuyết cho một làn xe dựa vào sơ đồ giả thuyết cần xem xét vấn đề an toàn, trong đó các xe chạy nối đuôi nhau với cùng tốc độ Khoảng cách giữa các xe phải đủ lớn để khi xe phía trước đánh rơi vật gì, xe phía sau có thể dừng lại an toàn.
Khoảng cách tối thiểu giữa hai ô tô khi chạy trên đường bằng, khi hãm tất cả các bánh xe:
Hình 2.1: Khoảng cách tối thiểu xe chạy trên đường
+ l 0 = 12m : Chiều dài xe lấy theo bảng 1 TCVN 4054 – 2005(xe tải)
+ l k : Khoảng cách an toàn, lấy = 5m
+ l l : Quãng đường phản ứng của lái xe, l l = v.t
+ V = 80 Km/h : Vận tốc thiết kế
+ k = 1,4 : Hệ số sử dụng phanh của xe tải
+ = 0,3 : Hệ số bám dọc xét trong điều kiện bất lợi
+ i = 2% : Độ dốc dọc ở đoạn đường xe hãm phanh
+ l k với V (Km/h) Khả năng thông xe lý thuyết của một làn Với V (Km/h)
Theo kinh nghiệm quan sát khả năng thông xe trong một giờ chỉ khoảng 0,3 ÷ 0,5 trị số khả năng thông xe lý thuyết Vậy khả năng thông xe thực tế:
Khả năng thông xe lý thuyết được tính toán là N tt = 0,5 x 484,243 = 242,122 (xe/h) Tuy nhiên, trong thực tế, khả năng thông xe có thể khác biệt do các xe không chạy theo lý thuyết và vận tốc di chuyển của chúng không đồng nhất Do đó, khả năng thông xe thực tế thường sai lệch đáng kể so với giá trị lý thuyết được đưa ra trong TCVN 4054.
Năm 2005 (Mục 4.2.2) chỉ ra rằng, trong trường hợp không có nghiên cứu tính toán và không có dải phân cách giữa các chiều lưu thông, khi ô tô và xe thô sơ cùng chạy trên một làn đường, năng lực thông hành thực tế của một làn xe sẽ được xác định là N lth = 1000 (xe cơ giới/giờ/làn).
Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm:
N cdg = (0,1 ÷ 0,2) x N tbn = 0,1 x 4790 = 479 (xe/h) Theo TCVN 4054 – 2005 số làn xe trên mặt cắt ngang : n lx =
+ n lx : số làn xe yêu cầu, đƣợc lấy tròn đến số nguyên
+ N cdg = 479 : lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm
+ N lth : năng lực thông hành thực tế của một làn xe N lth = 1000 (xcqđ/h/làn) + Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành
V tt = 80 (Km/h) Z = 0,55 cdg lx lth
Theo Bảng 6 TCVN 4054 – 2005: số làn xe yêu cầu là 2 làn
Vậy ta lấy n lx = 2 làn để thiết kế
1.2 Kích thước mặt cắt ngang đường:
Kích thước xe ảnh hưởng đến bề rộng của làn đường; xe lớn có bề rộng làn xe lớn hơn, nhưng vận tốc lại thấp hơn Do đó, khi xác định bề rộng của một làn xe, cần xem xét sự chiếm ưu thế của xe con và xe tải.
Hình 2.2: Kích thước mặt cắt ngang đường
Bề rộng một làn xe:
+ 2y, 2x: khoảng cách 2 mép thùng xe chạy ngƣợc chiều
+ c : khoảng cách 2 tim bánh xe trên 1 trục xe
Theo số liệu thiết kế ta có các kích thước:
Với đường cấp III, V = 80Km/h và có 2 làn xe thì B 1 làn xe = 3,5(m)
Với đường có 2 làn xe như thiết kế thì B mặt đường = 2 x B 1 làn xe = 2x3,5= 7 (m)
1.5 Độ dốc ngang của đường: Độ dốc ngang nhỏ nhất chỉ có tác dụng đảm bảo thoát nước cho mặt đường, do đó bố trí độ dốc ngang phụ thuộc vào loại vật liệu cấu tạo tầng mặt, cụ thể: Vật liệu tốt, bề mặt nhẵn trơn, khả năng thoát nước tốt độ dốc ngang nhỏ và ngược lại Theo bảng 9 TCVN 4054 – 2005:
Bảng 2.2: Độ dốc ngang của đường Yếu tố mặt cắt ngang Độ dốc ngang,
+ Phần mặt đường và phần lề gia cố:
Bê tông xi măng và bê tông nhựa
Các loại mặt đường khác, mặt đường lát đá tốt, phẳng
Mặt đường lát đá chất lượng trung bình
Mặt đường đá dăm, cấp phối, mặt đường cấp thấp
+ Phần lề không gia cố: 4,0 - 6,0
+ Phần dải phân cách: tuỳ vật liệu phủ lấy tương ứng theo
+ Độ dốc ngang lớn nhất: i n max i s c max đối với từng cấp hạng kỹ thuật của đường
+ Độ dốc lề đường: Độ dốc lề gia cố i lề = 2% Độ dốc lề không gia cố ilkgc = 4%
2 Xác định các yếu tố kỹ thuật trên bình đồ:
2.1 Xác định độ dốc siêu cao:
Khi xe di chuyển trên đường cong có bán kính nhỏ, việc xây dựng mặt đường với độ dốc siêu cao giúp giảm thiểu tác động của lực li tâm Theo TCVN 4054 – 2005, với vận tốc tối đa 80 Km/h, mặt đường được thiết kế với hai mái dốc về phía bùng đường cong, nhằm cải thiện an toàn và ổn định cho phương tiện.
= 8%: để xe không bị trượt ngang khi vào đường cong
= 2%: đảm bảo thoát nước ngang đường
Bảng 2.3: Độ dốc siêu cao theo bán kính cong nằm và tốc độ thiết kế
≥2500 i sc (%) 8 7 6 5 4 3 2 Không làm siêu cao
2.2 Bán kính đường cong nằm:
+ Tối thiểu không siêu cao: 2500(m)
R = V 127× (μ i ), trong đó i n là độ dốc ngang của đường Đối với mặt đường hai mái bình thường, sử dụng dấu (-) cho trường hợp bất lợi ở phía lưng đường cong Ngược lại, sử dụng dấu (+) khi có bố trí siêu cao.
: Trị số lực đẩy ngang lấy đƣợc dựa vào các yếu tố sau:
Điều kiện chống trƣợt ngang:
Hệ số bám ngang giữa bánh xe và mặt đường dao động từ 0,6 đến 0,7 Trong điều kiện mặt đường bất lợi, như ẩm ướt có bùn đất, hệ số bám lực bám tổng hợp giảm xuống còn 0,3, theo bảng 2-2 trong tài liệu thiết kế ô tô tập 1.
Điều kiện ổn định chống lật: b Δ μ ( )
+ h: Khoảng cánh từ trọng tâm xe đến mặt đường
+ b: Khoảng cách giữa hai tâm bánh xe
+ ∆ = 0,2 x b: Độ di chuyển trọng tâm ô tô khi xe chạy vào đường cong Đối với những xe tải thường b = 2h nên: b Δ 0.2×b μ ( )=1- = 1 - 0.2×2 = 0.6
Điều kiện êm thuận đối với lái xe và hành khách:
+ ≤ 0,1: Hành khách không cảm thấy xe vào đường cong
+ 0,1< ≤ 0,15: Hành khách cảm thấy xe vào đường cong
+ 0,15< ≤ 0,2: Hành khách cảm thấy rất khó chịu khi vào đường cong
+ 0,2< ≤ 0,3: Hành khách bị dạt về 1 phía khi vào đường cong
Khi xe vào đường cong, lực đẩy ngang khiến bánh xe quay lệch với hướng di chuyển Sự lệch này tỉ lệ thuận với mức tiêu hao nhiên liệu và tốc độ hỏng hóc của lốp xe Để giảm thiểu thiệt hại, nên chọn hệ số đẩy lực ngang nhỏ nhất là 0,1.
Trong các trường hợp địa hình khó khăn, hệ số lực ngang lớn nhất có thể được chọn là 0,15 Điều này áp dụng cho những tình huống không thể bố trí đường cong lớn, do đó cần thiết phải thiết kế đường cong phù hợp.
R min và bố trí siêu cao) a, Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi có siêu cao 8%:
Kiến nghị chọn theo tiêu chuẩn b, Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi có siêu cao 2%:
Kiến nghị chọn theo tiêu chuẩn c Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi không có siêu cao:
127 μ+i Khi mặt đường cong bằng không gây chi phí lớn = 0,08
Khi không bố trí siêu cao => trắc ngang 2 mái i sc = -i n
Kiến nghị chọn theo tiêu chuẩn
Theo Bảng 11 TCVN 4054 – 2005, chỉ nên áp dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu trong những trường hợp khó khăn Nên khuyến khích sử dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường hoặc lớn hơn, đồng thời tận dụng địa hình để đảm bảo chất lượng xe tốt nhất.
2.3 Đoạn nối siêu cao – đường cong chuyển tiếp: Để ngăn ô tô từ đường thằng vào đường cong có độ cong không đổi một cách êm thuận phù hợp với quỹ đạo xe chạy Chiều dài đường cong chuyển tiếp ở hai đầu phải đủ để cho lực ly tâm tăng lên dần từ đường thẳng vào đường cong, tránh sự tăng lực ly tâm tăng quá nhanh và đột ngột Với Vtk = 80 Km/h nên phải bố trí đường cong chuyển tiếp a Xác định chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp :
+ Điều kiện 1: Tốc độ tăng cường độ lực li tâm phải tăng lên 1 cách từ từ với V(Km/h)
- Đối với bán kính đường cong bằng tối thiểu ứng với siêu cao 8%: R = 250m
- Đối với bán kính đường cong bằng tối thiểu thông thường: R = 400m
- Đối với bán kính đường cong bằng tối thiểu không cần siêu cao: R = 2500m
+ Điều kiện 2: Khi bố trí đường cong chuyển tiếp thông số clotoic phải thỏa
- Đối với bán kính đường cong bằng tối thiểu ứng với siêu cao 8%: R = 250m
- Đối với bán kính đường cong bằng tối thiểu thông thường:R = 400m
- Đối với bán kính đường cong bằng tối thiểu không cần siêu cao: R = 2500m
Ta thiết kế với bán kính tối thiểu thông thường:
Theo TCVN 4054-05 (Bảng 14), đối với đường cấp III, V tk Km/h, R 400m, i sc = 5%, đường 2 làn xe thì L ct = 70(m)
+ Điều kiện 3: Chiều dài đường cong chuyển tiếp đủ để bố trí đoạn nối siêu cao:
- Đối với trường hợp thiết kế bán kính tối thiểu thông thường 400m, i sc =5%
+ B: bề rộng của mặt đường xe chạy; B = 12(m)
+ : độ mở rộng mặt đường trong đường cong; = 0(m)
+ i p : độ dốc phụ thêm; ip = 0.5% (V tk = 80 Km/h 60 Km/h)
- Đối với trường hợp thiết kế bán kính tối thiểu giới hạn 250m, i sc =8%
0.5 = 192(m) Theo TCVN 4054-2005, đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp Đối với đường cấp III, V tk = 80 Km/h, R= 400m, i sc = 5%, đường 2 làn xe thì L nsc = 70 (m)
+ Điều kiện 4: Chiều dài đường cong chuyển tiếp lớn nhất :
Khi bố trí đường cong chuyển tiếp cần phải kiểm tra Nếu điều kiện trên không thỏa thì cần tăng bán kính R và tính lại L ct
2.4.Tính toán độ mở rộng trong đường cong ∆ :
BẢNG TỔNG HỢP CÁC THÔNG SỐ TUYẾN
Yếu tố kỹ thuật Đơn Tính toán
Qui Kiến nghị vị phạm
Cấp thiết kế III III III
Vận tốc thiết kế Km/h 80 80 80
Chiều rộng một làn xe m 3.537 3,5 3,5
Chiều rộng phần mặt đường xe chạy m - 7 7
Phần lề không gia cố m - 2x0,5 2x0,5
Chiều rộng nền đường m - 12 12 Độ dốc ngang phần mặt đường xe chạy % - 2 2 Độ dốc ngang phần lề gia cố % - 2 2 Độ dốc ngang phần lề không gia cố % - 4 4
Bán kính đường cong nằm:
+ Bố trí siêu cao lớn nhất 8% m 219,1 250
+ Bố trí siêu cao nhỏ nhất 2% m 296,4 650 650
+ Không bố trí siêu cao m 839,9 2500 2500
Bán kính đường cong đứng:
+ Đường cong đứng lồi tối thiểu thông thường m 6050 5000 6100 + Đường cong đứng lõm tối thiểu thông thường m 1362 3000 3000 Độ dốc dọc lớn nhất (idmax) % 4 5 5 Độ dốc siêu cao (iscmax) % - 8 8
Chiều dài đoạn nối siêu cao với R = 400m m 120 70 120
Chiều dài tối thiểu đoạn đổi dốc m - 200 200 Độ mở rộng mặt đường trong đường cong R 250m m 1.1 0.76 1
Cấp áo đường thiết kế - A1 A1
THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ
THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ
Bản đồ khu vực tỉ lệ 1:10.000
Thiết kế tuyến đường qua 2 điểm A – B (từ khu 7 đi khe ngải Vân Đồn )
Chênh cao giữa 2 đường đồng mức : 5 m
I Vạch tuyến trên bình đồ:
1 Căn cứ vạch tuyến trên bình đồ:
- Tình hình địa hình, địa mạo, địa chất thủy văn … của khu vực tuyến
- Cấp kỹ thuật của đường là cấp III đồng bằng và đồi, tốc độ thiết kế là
- Nhu cầu phát triển kinh tế trong tương lai của vùng tuyến đi qua
- Xác định đường dẫn hướng tuyến chung cho toàn tuyến và từng đoạn
- Cần phải tránh các chướng ngại vật mặt dầu tuyến có thể dài ra
2 Nguyên tắc vạch tuyến trên bình đồ:
- Hướng tuyến chung trong mỗi đoạn tốt nhất nên chọn gần với đường chim bay
Lưu lượng xe càng cao, chiều dài tuyến đường cần được rút ngắn, tuy nhiên, cần tránh những đoạn đường thẳng quá dài (>3Km) để giảm nguy cơ tai nạn do sự mất tập trung của tài xế.
Tuyến đường cần phải hòa hợp với địa hình xung quanh, tránh việc thiết kế đường cong trên đồng bằng hay đường thẳng trên miền núi Đồng thời, cần chú ý đến yêu cầu kiến trúc cho các tuyến đường phục vụ du lịch, đi qua công viên, dẫn đến khu nghỉ mát, cũng như các công trình văn hóa và di tích lịch sử.
- Khi vạch tuyến, nếu có thể, cần tránh đi qua những vị trí bất lợi về thổ nhƣỡng, thủy văn, địa chất (đầm lầy, khe xói, đá lăn,…)
Khi thiết kế đường qua vùng địa hình đồi nhấp nhô, cần sử dụng bán kính lớn để uốn theo hình dạng tự nhiên của địa hình Điều này giúp loại bỏ những vòng lượn nhỏ và tránh việc tuyến đường bị gãy khúc trên bình đồ và mặt cắt dọc.
Khi thiết kế đường đi theo đường phân thủy, cần chú ý quan sát hướng chính của đường phân thủy và điều chỉnh cho tuyến đường được thẳng trên từng đoạn cắt qua đỉnh khe Nên chọn những sườn ổn định, thuận lợi cho việc đặt tuyến, đồng thời tránh các điểm nhô cao và tìm kiếm những đèo để dễ dàng vượt qua.
Khi lựa chọn vị trí tuyến cắt qua sông, suối, cần ưu tiên những đoạn thẳng có bờ và dòng chảy ổn định cùng với điều kiện địa chất thuận lợi Đặc biệt, khi vượt sông lớn, tuyến nên được thiết kế thẳng góc hoặc gần thẳng góc với dòng chảy trong mùa lũ, nhưng vẫn phải đảm bảo rằng tuyến không bị gãy khúc.
Tuyến thiết kế đi qua vùng đồng bằng với địa hình bằng phẳng, do đó hướng tuyến không bị ảnh hưởng bởi độ dốc Dựa trên bản đồ tỷ lệ 1/10000 của khu vực tuyến, chúng ta sẽ thực hiện theo nguyên tắc đã đề ra.
Đầu tiên, hãy liệt kê tất cả các phương án tuyến có thể thực hiện Tiếp theo, tiến hành so sánh và loại bỏ những phương án không thuận lợi, từ đó chọn ra các phương án tối ưu nhất.
Phóng tuyến trên hiện trường và khảo sát tuyến là bước quan trọng trong quá trình thiết kế Việc tổng hợp số liệu đầu vào giúp tiếp tục tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Cuối cùng, so sánh các chỉ tiêu này là cần thiết để đảm bảo hiệu quả và tính khả thi của dự án.
Trong đồ án này, chúng ta cần đề xuất hai phương án tuyến trên bình đồ mà chúng ta cho là tối ưu nhất Mục tiêu cuối cùng là so sánh và lựa chọn phương án tối ưu hơn.
3 Giới thiệu sơ bộ về các phương án tuyến đã vạch
+ Tuyến đi dài 4985.31 km, có sườn có dốc thoải, địa chất ổn định, tuyến cần nhiều công trình cống
+Tuyến dài 4972.69, tuyến ở trên mực nước ngập, tuyến cần ít công trình cống
II Thiết kế bình đồ:
Tuyến đường A-B được thiết kế cho các khu vực đồng bằng và đồi, với độ dốc dọc tối đa là 5% và độ dốc siêu cao trên đường cong là 8% Bán kính đường cong tối thiểu được giới hạn ở 250 m, trong khi bán kính tối thiểu thông thường là 400 m Trong trường hợp điều kiện thiết kế khó khăn, có thể áp dụng bán kính tối thiểu giới hạn.
Khi bán kính R lớn, tốc độ xe không bị ảnh hưởng, giúp nâng cao an toàn và sự êm ái trong di chuyển Tuy nhiên, chi phí xây dựng sẽ tăng cao Do đó, việc xác định bán kính R cần phải phù hợp với địa hình cụ thể để đảm bảo yêu cầu kinh tế và kỹ thuật.
1 Các yếu tố đường cong nằm:
Các yếu tố cơ bản của đường cong tròn được tính theo công thức :
- Độ dài tiếp tuyến : T R tg
- Độ dài đường phân giác : 1
Các yếu tố đường cong tròn
Trong đó: : Góc chuyển hướng trên đường cong
R: Bán kính đường cong Các điểm chi tiết chủ yếu của đường cong chuyển tiếp bao gồm :
Các yếu tố của đường cong chuyển tiếp:
L: chiều dài đường cong chuyển tiếp
W: Độ mở rộng trong đường cong
I sc : Độ dốc siêu cao trong đường cong
Bảng 3-1: Các yếu tố trên đường cong PA1
BẢNG YẾU TỐ CONG PHƯƠNG ÁN TUYẾN 1
TT R A T1 T2 P D K L1 L2 I1 W1 I2 W2 Tên cọc Toạ độ đỉnh
Bảng 3-2: Các yếu tố trên đường cong PA2
BẢNG YẾU TỐ CONG PHƯƠNG ÁN TUYẾN 2
TT R A T1 T2 P D K L1 L2 I1 W1 I2 W2 Tên cọc Toạ độ đỉnh
2 Xác định các cọc trên tuyến:
Trong thiết kế sơ bộ cần cắm các cọc sau:
- Cọc NĐ, TĐ, P, TC và NC của đường cong
- Các cọc khác nhƣ cọc phân thuỷ, cọc tụ thuỷ, cọc khống chế …
Sau khi cắm các cọc trên bản đồ, ta sử dụng thước để đo khoảng cách giữa các cọc và nhân với tỷ lệ bản đồ nhằm tính toán cự ly thực tế giữa các cọc, công thức là: l i = libđ M.
- l ibđ (mm): Cự ly giữa các cọc đo đƣợc từ bản đồ
- 1000: Hệ số đổi đơn vị từ mm m
Sau khi xác định được góc ngoặt i (đo trên bản đồ) và chọn bán kính đường cong nằm R i , ta xác đinh đƣợc chiều dài tiếp tuyến: i i i
Từ đó ta cắm đƣợc cọc:
- Lý trình của cọc TĐ i = lý trình cọc Đ i - R tg i i
- Lý trình của cọc P i = lý trình cọc TĐ i + K i
- Lý trình của cọc TC i = lý trình cọc TĐ i + K i
Đi: vị trí đỉnh đường cong
Để xác định lý trình các cọc trên đường cong tổng hợp có đoạn chuyển tiếp, cần áp dụng phương pháp trình bày khác so với những gì đã nêu trước đó Nội dung này sẽ được trình bày chi tiết trong phần thiết kế kỹ thuật.
Bảng 3-3: Bảng cắm cọc phương án 1
STT Tên Cọc Khoảng cách lẻ (m)
Khoảng cách cộng dồn (m) cao độ
Bảng 3-4: Bảng cắm cọc phương án 2
Khoảng cách cộng dồn (m) cao độ
TÍNH TOÁN THUỶ VĂN VÀ THUỶ LỰC CẦU CỐNG
TÍNH TOÁN THUỶ VĂN VÀ THUỶ LỰC CẦU CỐNG
Trong xây dựng đường ô tô, thoát nước là yếu tố quan trọng, bao gồm thoát nước mặt đường, nền đường và thoát nước ngầm Để đảm bảo hiệu quả thoát nước, cần thiết lập hệ thống thoát nước với các công trình và biện pháp kỹ thuật nhằm giữ cho nền và mặt đường khô ráo Những công trình này giúp tập trung và thoát nước nền đường, ngăn chặn nước thấm vào khu vực nền, đảm bảo sự ổn định của nền đất và cường độ kết cấu mặt đường.
Tuyến đường chủ yếu đi qua vùng đồi với địa chất thủy văn ổn định, mực nước ngầm nằm sâu, không ảnh hưởng đến kết cấu nền và mặt đường Hệ thống thoát nước trên tuyến được thiết kế để xử lý nước mưa và nước từ suối, mương, khe tập trung.
Lưu lượng nước được tính dựa trên các yếu tố :
- Đặc điểm của lưu vực và các yếu tố khí hậu - thuỷ văn
I Xác định các đặc trƣng thuỷ văn :
1 Diện tích lưu vực F (Km 2 ) :
Dựa vào hình dạng của các đường đồng mức trên bản đồ, chúng ta có thể xác định đường phân thủy giới hạn của lưu vực nước chảy vào tuyến đường Để tính diện tích lưu vực trên bản đồ địa hình (F bđ), lưu vực được chia thành các hình đơn giản, từ đó tính toán được diện tích lưu vực thực tế bằng công thức phù hợp.
+ F bđ : Diện tích của lưu vực trên bản đồ ( cm 2 ) + M = 10000 : Hệ số tỷ lệ bản đồ
+ 10 10 : Hệ số đổi từ cm 2 ra Km 2
2 Chiều dài lòng sông chính L (Km) :
Chiều dài lòng sông chính đƣợc xác định nhƣ sau : bd 5
10 Trong đó : + L bđ : chiều dài của lòng sông chính trên bình đồ
+ 10 5 : hệ số đổi từ cm ra Km
3 Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực :
1.8 L+ l Trong đó : + F : diện tích lưu vực
+ L : chiều dài lòng suối chính
Tổng chiều dài của các lòng suối nhánh được tính bằng cách chỉ xem xét những suối nhánh có chiều dài lớn hơn 0.75 lần chiều rộng bình quân B của lưu vực, theo các biểu đồ đã được xác định.
Chiều rộng B đƣợc tính nhƣ sau :
- Đối với lưu vực có 2 sườn : B = F/2L (Km)
-Đối với lưu vực có 1 sườn : B = F/L (Km) và thay hệ số 1.8 bằng 0.9 trong công thức xác định b sd
4 Độ dốc trung bình của dòng suối chính I 1s (‰) :
Trong đó : h 1 ,h 2 ,…,hn Độ cao của các điểm gãy khúc trên trắc dọc lòng sông chính l 1 ,l 2 , ,l n Cự ly giữa các điểm gãy
5 Độ dốc trung bình của sườn dốc I sd (‰) : Được xác định bằng trị số trung bình của 4 – 6 hướng nước chảy đại diện cho sườn dốc lưu vực
II Xác định lưu lượng tính toán :
Theo tiêu chuẩn 22TCN 220-95, quy trình tính toán dòng chảy lũ cho lưu vực nhỏ có diện tích dưới 100 km² xác định lưu lượng tính toán bằng công thức cụ thể.
+ A p : Mođun đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế chọn phụ thuộc vào địa mạo thuỷ văn ls
, thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc τ sd ,vùng mưa (Tra phụ lục 13)
+ H p% : Lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế p % tại huyện Vân Đồn - Quảng Ninh đây là khu vực thuộc vùng mƣa X (phụ lục 15 TKĐÔTÔ3);
Hệ số được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng đỉnh lũ, phản ánh tác động của ao hồ và rừng cây trong lưu vực Khi diện tích ao hồ và đầm lầy chiếm 2%, hệ số này đạt giá trị = 0.85, theo bảng 9-5 TKĐÔTÔ3.
+ :hệ số dòng chảy lũ lấy trong bảng (9.7) tuỳ thuộc vào loại đất cấu tạo khu vực có lượng mưa (ngày) thiết kế (Hp) và diện tích lưu vực F
1 Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc τ sd :
Thời gian tập trung nước trên sườn dốc ơ s được xác định theo phụ lục 14 phụ thuộc vào hệ số địa mạo thuỷ văn sd và vùng mƣa
sd xác định theo công thức :
Chiều dài trung bình của sườn dốc lưu vực (km) được ký hiệu là b sd, với giá trị m sd = 0.25 Theo bảng 9 – 4 trang 175 của tài liệu TKĐ3, điều kiện mặt đất cần đảm bảo là phải được thu dọn sạch sẽ, không còn gốc cây, không bị cày xới, và khu vực dân cư không chiếm quá 20% diện tích Mặt đá xếp và cỏ cần đạt mức trung bình để đảm bảo tính chính xác trong các nghiên cứu liên quan.
I sd : Độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực ( 0 / 00 )
Vùng tuyến thiết kế có đất cấp III
2 Xác định hệ số địa mạo thuỷ văn ơ ls của lòng suối :
Hệ số đặc trưng nhám của lòng suối (m) phụ thuộc vào tình hình sông suối trong lưu vực Theo bảng 9-3, giá trị m được xác định là 11 cho các sông đồng bằng ổn định, nơi lòng sông khá sạch và suối không có nước chảy thường xuyên trong điều kiện ổn định.
I ls : Dộ dốc lòng suối chính (% 0 )
L : Chiều dài của lòng suối chính (Km)
Mô đun dòng chảy lũ A p% được xác định thông qua phụ lục 13, phụ thuộc vào khu vực mưa, thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc và hệ số địa mạo thủy văn.
Kết quả tính toán thủy văn đƣợc thể hiện trong các bảng phần phụ lục từ I-5-1 đến I-5-7
Bảng 4-1: Bảng xác định các đặc trƣng thủy văn
Bảng 4-2: Bảng xác định thời gian tập trung nước τ sd Phương án Lý trình b sd I sd m sd H 4% sd sd
Bảng 4-3: Bảng xác định đặc trƣng địa mạo lòng sông ls
Bảng 4-4: Bảng xác định mô đun dòng chảy A p
Phương án Lý trình Vùng mƣa ls A p sd
Bảng 4-6: Bảng thống kê cống của 2 phương án:
Phương án Lý trình Q p Khẩu độ Q 1md
Bảng 4-7: Bảng thống kê cống
STT Lý trình Khẩu độ (m) Loại cống Số lượng
Cống được chia thành hai loại: cống cấu tạo và cống địa hình Cống cấu tạo có vai trò quan trọng trong việc thoát nước cho các đoạn rãnh biên dài, giúp ngăn ngừa tình trạng ứ đọng nước gây hư hại nền đường Theo tiêu chuẩn TCVN 4054-2005, ở vùng đồng bằng và đồi, cần lắp đặt cống sau mỗi 500 mét rãnh biên để đảm bảo hiệu quả thoát nước.
Cống địa hình là loại cống được lắp đặt tại các vị trí có suối, đặc biệt là những nơi có nước chảy thường xuyên cắt ngang qua đường Loại cống này cần thiết cho những khu vực có lưu lượng nước nhỏ, không vượt quá 25m³/s.
Dựa trên lưu lượng tính toán, lựa chọn một số phương án khẩu độ thông qua công thức hoặc bảng tra, đồng thời xác định chiều sâu nước dâng H và vận tốc nước chảy.
V Trong phần thiết kế cơ sở, khẩu độ cống, H và V đƣợc xác định theo bảng cống Dựa vào H mà định độ cao nền đường ( hoặc kiểm tra lại độ cao nền đường đã thiết kế) Khi định độ cao tối thiểu của nền đường phải tuân theo những yêu cầu quy định như: chiều dày lớp đất trên đỉnh cống 0.5m đối với cống làm việc không áp, trường hợp cống có D>2m hay cống làm việc theo chế độ bán áp, có áp thì khoảng cách này tối thiểu là 1 m, đặc biệt lưu ý cao độ mép nền đường ở những điểm đặt cống
Bảng 4.8 Số lƣợng cống trên tuyến
Số lƣợng cống trên tuyến:
V Yêu cầu đối với nền đường:
Độ cao nền đường tối thiểu yêu cầu tại vị trí đặt cống phải lớn hơn mực nước dềnh trước công trình, đồng thời cần tính đến chiều cao sóng vỗ với một khoảng cách tối thiểu là 0.5 m.
Chiều cao mực nước dâng trước công trình H d cần được xác định với sự tính toán chiều cao sóng vỗ tương ứng với tầng suất thiết kế là p% Bên cạnh đó, cao độ đường đỏ tại vị trí đặt cống phải được đảm bảo sao cho thiết bị di chuyển trên cống không gây ra tình trạng vỡ cống.
THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
I Yêu cầu đối với kết cấu áo đường mềm:
Mặt đường là lớp vật liệu trên cùng, chịu tác động trực tiếp từ lực thẳng đứng và lực ngang của xe, cũng như các yếu tố thiên nhiên như độ ẩm, nước mưa, nắng và nhiệt độ thay đổi Để đảm bảo hiệu quả sử dụng, tầng mặt cần có độ bền cao, bề mặt bằng phẳng, đủ độ nhám, khả năng chống thấm nước và biến dạng dẻo khi nhiệt độ cao.
Tùy thuộc vào cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường, công nghệ thi công và điều kiện vật tư, chúng ta cần lựa chọn phương án tầng mặt phù hợp.
Trong thiết kế áo đường, lớp mặt là phần tốn kém nhất, do đó cần đảm bảo chiều dày tối thiểu của các lớp này phù hợp với điều kiện mođun đàn hồi chung (E ch) Đối với lớp móng, việc sử dụng vật liệu địa phương là rất quan trọng để tối ưu hóa chi phí và hiệu quả.
Chất lượng bề mặt áo đường mềm cao sẽ giảm chi phí vận hành và kéo dài thời gian sửa chữa định kỳ trong quá trình khai thác.
- Thiết kế kết cấu áo đường theo Quy trình thiết kế áo đường mềm theo tiêu chuẩn
II Loại tầng mặt và mô đun đàn hồi yêu cầu của kết cấu áo đường:
1 Loại tầng mặt kết cấu áo đường:
Theo 22TCN 211-06 với đường cấp III thì loại tầng mặt là cấp cao A1
2 Xác định lƣợng xe của các xe ở cuối thời kỳ khai thác:
Theo số liệu đã cho: = 4790 xcqđ/ngđ
- Lưu lượng xe hỗn hợp ở năm thứ t:
+ a i : hệ sô quy đổi loại xe i về xe con (tra bảng 2 tài liệu TCVN 4054-2005) + k i : thành phần phần trăm của xe i trong dòng xe hỗn hợp
+ N xcqđ t : lưu lượng quy đổi loại xe i về xe con năm tương lai t
+ N hh t : lưu lượng xe hỗn hợp ở thời điểm năm tương lai t
Lưu lượng xe chạy hổn hợp tính toán ở năm thứ 15 được xác định:
3 Mô đun đàn hồi yêu cầu của mặt đường:
Theo tiêu chuẩn 22TCN 211-06, tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn cho ôtô là 100 kN đối với trục đơn, áp dụng cho tất cả các loại áo đường mềm trong mạng lưới đường ôtô các cấp.
+ Ap lực tính toán lên mặt đường: p = 0.6 MPa
+ Đường kính vệt bánh: D = 33 cm
Bảng 5.1 : Bảng tính trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100kN
Số bánh xe của mỗi cụm bánh xe
-Tính số trục xe qui đổi về trục tiêu chuẩn 100kN
C1 1 1.2(m 1): Hệ số trục m: Số trục của cụm trục i
C 2 : Hệ số xét đến tác dụng của bánh xe trong một cụm bánh
Cụm bánh đôi n i đại diện cho số lần tác dụng của loại trục i với trọng lượng trục P i, cần được quy đổi về trọng lượng trục tính toán Số lần n i của loại xe i được xác định thông qua mặt cắt ngang của đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm, tính cho cả hai chiều xe chạy.
- Bỏ qua các trục có trọng lƣợng trục < 25KN
- Khoảng cách giữa các trục trong 1 cụm trục > 3m thì các trục đƣợc thực hiện 1 cách riêng rẽ : C 1 = 2
- Khoảng cách giữa các trục < 3m thì qui đổi gộp m trục có trọng lƣợng bằng nhau nhƣ 1 trục theo công thức: C 1 1 1.2(m 1)
Bảng tính số trục xe qui đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN ở phụ lục bảng I-4-1
Số trục xe qui đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế 15 năm:
Vì đường thiết kế cấp III có 2 làn xe nên theo 3.3.2 hệ số làn f l =0.55
Số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe trong 1 ngày đêm: tt i
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm trên 1 làn xe:
Theo bảng 2-2 trong tiêu chuẩn 22TCN 211-06, bề dày tối thiểu của tầng mặt cấp cao A1 là 10 cm, tương ứng với số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong 15 năm trên 1 làn xe lớn hơn 2x10^6 (trục/làn) Tính toán cho thấy N = N f = 4267083 và 0.55 cho kết quả 2346895 (trục/làn).
Trị số môđun đàn hồi yêu cầu(trích từ bảng 3.4):
Loại tải trọng trục tiêu chuẩn Loại tầng mặt
E yc (Mpa) tương ứng với số trục xe tính toán (xe/làn/ng đêm)
Do đường có 2 làn xe và không có dải phân cách, số trục xe tiêu chuẩn tính toán trên lề gia cố được lấy bằng 50% trên làn xe chính.
N tt =0.50678= 339 (trục/lề/ngày dêm) Trị số môđun đàn hồi yêu cầu(trích từ bảng 3.4)
Loại tải trọng trục tiêu chuẩn Loại tầng mặt
E yc (Mpa) tương ứng với số trục xe tính toán (xe/làn/ng đêm)
Môđun đàn hồi yêu cầu ứng với số trục xe tính toán trên 1 ngày đêm trên 1 lề là: yc
So sánh với bảng mô đun đàn hồi tối thiểu 3.5:
Loại đường và cấp đường Loại tầng mặt
Cấp cao A1 Cấp cao A2 Đường ô tô cấp III 140(120) 120(95)
Vậy: Chọn mô đun đàn hồi yêu cầu của mặt đường là 182,98 Mpa
III Chọn sơ bộ cấu tạo kết cấu áo đường:
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mịn 5
Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung 7 Cấp phối đá dăm loại I 17 Cấp phối đá dăm loại II 32
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mịn 6
Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung 8 Cấp phối đá dăm loại I 14 Cấp phối đá dăm loại II 32
IV Kiểm toán cấu tạo kết cấu áo đường 1:
A KẾT CẤU PHẦN XE CHẠY:
+ Tải trọng : Đường kính vệt bánh xe D (cm): 33 Áp lực tính toán p (Mpa): 0.6
Module đ.h yêu cầu Eyc (Mpa): 181,36
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mịn 5 420 1800 300 2.8 0 0
Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung 7 350 1600 250 2 0 0
Cấp phối đá dăm loại I
Cấp phối đá dăm loại II
+ Nền đường : Đất đắp nền đường :Á sét Độ ẩm tương đối a: 0.56
1 Kiểm tra kết cấu theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi a Tính E' tb :
Với: i 1 i k h h và i 1 i t E E Kết quả tính đổi theo bảng:
Etb' (MPa) Cấp phối đá dăm loại 2 250 0,000 32 0,000 32 250,0 Cấp phối đá dăm loại 1 300 1,200 17 0,531 49 266,7 BTN chặt, hạt trung 350 1,313 7 0,143 56 276,3
BTN chặt, hạt mịn 420 1,520 5 0,089 61 286,6 b Tính E tb :
E dc tb E' tb 1.203 286.6 344.66 (Mpa) c Tính E ch cả kết cấu:
Tra toán đồ 3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06 ch dc tb
Sai số tính toán bằng công thức Bacberơ có sai số tương đối nhỏ khi so sánh với việc tra toán đồ, tuy nhiên, chúng ta vẫn ưu tiên lấy giá trị theo phương pháp tra toán đồ Điều kiện kiểm toán được xác định là E ch ≥ K E dv cd yc.
Theo bảng 3-3 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06, độ tin cậy thiết kế của đường cấp này là 0.9
Theo bảng 3-2 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06,với độ tin cậy trên thì hệ số cường độ là K dv cd 1.1
E ch = 201,97 Mpa > K ×E =1.1 ×182.98 = 201,28 dv cd yc Mpa : Thoả mãn
2 Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất:
Kiểm toán điều kiện: ax av tr t cd
T T [T] = C k a Tính ứng suất cắt cho phép của đất nền [T]:
Trị số lực dính tính toán của đất nền được xác định theo công thức C tt = c × k1 × k2 × k3, trong đó c = 0.036 là lực dính của đất nền Hệ số k1 phản ánh sự suy giảm sức chống cắt trượt do tác động của tải trọng động và dao động.
Kết cấu áo đường cho phần xe chạy: k 1 = 0.6 k 2 :Hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu
Với 678 số trục xe tiêu chuẩn trên một làn xe trong 24 giờ, hệ số k2 được xác định là 0.87 Hệ số k3 phụ thuộc vào loại đất trong khu vực ảnh hưởng đến nền đường, trong đó k3 = 1.5 đối với đất dính.
Hệ số cường độ chịu cắt trượt (C tt) được tính bằng công thức C tt = 0.036 × 0.6 × 0.87 × 1.5, cho kết quả là 0.0282 MPa Hệ số này được chọn dựa trên độ tin cậy của thiết kế Theo bảng 3-7 trong Tiêu chuẩn 22TCN 211-06, với độ tin cậy 0.9, hệ số cường độ k tr cd đạt giá trị 0.94.
[T]= 0.03 k 0.94 b Tính ứng suất cắt trong đất nền : ax av tr tt cd
T T [T]=C k Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe gây ra T ax :
Cấp phối đá dăm loại 2 250 0,000 32 0,000 32 250,0 Cấp phối đá dăm loại 1 300 1,200 17 0,531 49 266,7 BTN chặt, hạt trung 250 0,938 7 0,143 56 264,5
Tra toán đồ 3-2 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06, với góc ma sát trong 27 0 và 1 tb
Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do trọng lƣợng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất T av :
Tra toán đồ 3-4 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06, với góc ma sát trong 27 0 , ta đƣợc:
tt ax av tr cd
3 Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa:
ku ku tt ku cd
R K a Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp BTN: ku ku p.k b
- Đối với bê tông nhựa lớp dưới: h 1 cm : Tổng bề dày các lớp kết cấu kể từ đáy lớp kiểm tra trở lên
E 1 : Mô đun đàn hồi trung bình của các lớp nằm trong phạm vi h1
Tính E tb ' của các lớp dưới nó:
Cấp phối đá dăm loại 2 250 0,000 32 0,000 33 250,0 Cấp phối đá dăm loại 1 300 1,200 17 0,531 49 266,7
Tính E chm của đáy lớp BTN hạt trung:
Tra toán đồ 3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 211 – 06 ch dc tb
Kiểm tra điều kiện chịu kéo uốn ở lớp mặt nên ta tra toán đồ 3-5 tiêu chuẩn 22TCN 211-06:
Ứng suất kéo uốn đơn vị được xác định là = ku 1.817 (theo Tra toán đồ 3-5) Hệ số k b dùng để xem xét đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác động của tải trọng tính toán, bao gồm cả bánh đơn và bánh đôi.
Khi kiểm tra với cụm bánh đôi trong trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn thì k b =0.85 Ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy lớp BTN hạt trung:
- Đối với bê tông nhựa lớp trên: h 1 = 5 cm : Tổng bề dày các lớp kết cấu kể từ đáy lớp kiểm tra trở lên
E 1 : Mô đun đàn hồi trung bình của các lớp nằm trong phạm vi h 1
E E h 1800(Mpa) h Tính E tb ' của các lớp dưới nó:
Cấp phối đá dăm loại 2 250 0,000 32 0,000 32 250,0 Cấp phối đá dăm loại 1 300 1,200 17 0,531 49 266,7 BTN chặt, hạt trung 1600 5,984 7 0,143 56 357
Tính E chm của đáy lớp BTN hạt mịn:
Tra toán đồ 3-1 Tiêu chuẩn 22TCN 211 - 06 ch dc tb
Kiểm tra điều kiện chịu kéo uốn ở lớp mặt nên ta tra toán đồ 3-5 tiêu chuẩn 22TCN 211-06:
Ứng suất kéo uốn đơn vị được xác định bằng công thức = ku 1,966 (theo tra toán đồ 3-5) Hệ số k b phản ánh đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường khi chịu tác động của tải trọng tính toán từ bánh đơn hoặc bánh đôi.
Khi kiểm tra với cụm bánh đôi trong trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn thì k b =0.85 Ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy lớp BTN hạt mịn:
ku ku p k b=1.9660.60.85=1.0025 (Mpa) b Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa:
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế trên 1 làn xe:
Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối được xác định bằng công thức R = k ku tt 1 × k 2 × R ku, trong đó k 1 là hệ số điều chỉnh cho sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi khi chịu tải trọng trùng phục Đặc biệt, đối với vật liệu bê tông nhựa, việc tính toán này là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và hiệu suất của công trình.
THIẾT KẾ TRẮC DỌC – TRẮC NGANG
Những yêu cầu khi thiết kế trắc dọc:
Để đảm bảo đường đỏ thiết kế lượn đều và tốc độ hợp lý, cần tuân thủ nguyên tắc sử dụng tiêu chuẩn kỹ thuật cao khi địa hình cho phép Điều này không chỉ nâng cao tốc độ xe chạy mà còn đảm bảo an toàn, thuận lợi trong việc thoát nước, cải thiện chất lượng khai thác vận tải, đồng thời tạo điều kiện dễ dàng cho việc nâng cấp mặt đường sau này.
Các chỉ tiêu kỹ thuật cho phép độ dốc dọc tối đa i max và bán kính đường cong tối thiểu chỉ được áp dụng ở những khu vực khó khăn Đối với những đoạn đường có địa hình rất phức tạp, có thể tăng độ dốc dọc, nhưng không được vượt quá 5%.
Các chỗ đổi dốc trên mặt cắt dọc cần được thiết kế nối tiếp với các đường cong đứng, với yêu cầu cụ thể là lớn hơn 1% khi tốc độ thiết kế đạt 60 km/h hoặc cao hơn, và lớn hơn 2% khi tốc độ thiết kế dưới 60 km/h.
- Trong nền đường đào, độ dốc dọc tối thiểu là 0.5% (khi khó khăn là 0.3% và đoạn dốc này không kéo dài quá 50m)
Chiều dài của đoạn dốc dọc không được vượt quá quy định Nếu vượt quá, cần thiết phải có các đoạn hem với độ dốc 2.5% và chiều dài đủ để bố trí đường cong đứng hợp lý.
Để tránh việc hình thành các u lồi hoặc hố lõm, cần tránh bố trí đường cong đứng có bán kính nhỏ nằm trong đường cong nằm có bán kính lớn Hơn nữa, cần đảm bảo rằng bán kính của đường cong đứng lõm luôn lớn hơn bán kính của đường cong nằm.
- Cao độ thiết kế của tuyến đường phải xét đến biện pháp ổn định nền đường, thoát nước mặt đường, giữ cho nền được ổn định và bền vững
Chiều cao nền đắp cần được thiết kế sao cho đáy kết cấu mặt đường cao hơn mức nước ngầm tính toán, cũng như mực nước đọng thường xuyên hai bên đường và từ mặt đất tự nhiên ẩm ướt Khoảng cách này, ký hiệu là Δh, phụ thuộc vào loại đất nằm dưới kết cấu mặt đường.
Chiều cao nền đường được xác định dựa trên yêu cầu thoát nước dọc và nhằm tối ưu hóa tổng chi phí xây dựng cũng như chi phí vận hành.
Tại các điểm khống chế, đường đỏ cần đảm bảo cao độ tính toán chính xác Khi đi qua cống, đường đỏ phải cao hơn mực nước dâng, với cao độ đỉnh cống tối thiểu là 0.5m.
II Thiết kế mặt cắt ngang
1 Các cấu tạo mặt cắt ngang a.Độ dốc ngang mặt đường :
- Độ dốc ngang mặt đường bằng 2% (áp dụng cho mặt đường bê tông nhựa) b.Độ dốc ngang lề đường :
- Lề đường gia cố toàn bộ độ dốc ngang là 2% c.Độ dốc mái taluy :
- Trong toàn phạm vi tuyến, độ dốc mái taluy đắp 1:1.5, độ dốc mái taluy đào 1:1
Bảng cắm cọc 2 phương án nằm ở bảng phụ lục 6-1 và 6-2
(Xem chi tiết các bản vẽ mặt cắt ngang điển hình)
Bảng 6-1: Bảng cắm cọc phương án 1
STT Tên Cọc Lý Trình
Bảng 6-2: Bảng cắm cọc phương án 2
STT Tên cọc Lý Trình Khoảng cách lẻ (m)
Để thi công tuyến đường hiệu quả, việc xác định khối lượng đào đắp cho từng phương án là rất quan trọng Khối lượng này không chỉ hỗ trợ trong việc lập dự toán mà còn giúp dự trù máy móc cần thiết cho quá trình thi công.
Trên trắc dọc đường đỏ, thực tế bao gồm nhiều đoạn thẳng, nhưng đường đen lại không phẳng do cấu tạo địa hình phức tạp Vì vậy, việc xác định chiều dài của các lớp đất trên mặt đất tự nhiên trở nên khó khăn và tốn thời gian, do các cọc có khoảng cách và độ dốc ngang thay đổi giữa các mặt cắt khác nhau.
Do độ dốc ngang của sườn I S