ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ TRẮC DỌC - TRẮC NGANG BIỂU ĐỒ VẬN TỐC XE CHẠY 5.1Thiết kế trắc dọc 5.1.1 Những yêu cầu khi thiết kế đường đỏ - Để đảm bảo đường đỏ thiết kế lượn đều và với tốc độ hợp lý, thì đối với mọi cấp đường luôn luôn quán triệt nguyên tắc chung là khi đòa hình cho phép nên dùng các tiêu chuẩn kỹ thuật cao nhằm phát huy tốc độ xe chạy, đảm bảo an tòan thuận lợi, thoát nước tốt nâng cao chất lượng khai thác vận doanh, đồng thời đảm bảo dễ dàng nâng cấp mặt đường sau này . - Các chỉ tiêu kó thuật cho phép như độ dốc dọc i max , bán kính đường cong kính tối thiểu chỉ dùng ở những nơi khó khăn, ngoài ra ở những nơi đọan đường có đòa hình rất khó khăn cho phép tăng tốc độ dốc dọc lên 1%, nhưng độ dốc dọc lớn nhất không vượt quá 11% như bảng 15. Chiều dài đoạn dốc không vượt quá chiều dài quy đònh theo bảng 16. - Tại những chỗ có cầu cống phải đảm bảo: + Chiều cao tónh không đối với cầu. + Cao độ thiết kế của cống phải cao hơn mực nước dâng trước công trình là 0,5m (đối với cống có áp và bán áp) + Cao độ thiết kế phải đảm bảo đủ 0,5m đất trên đỉnh cống (đối với cống không áp). Tuy nhiên điều kiện này có thể bỏ qua nếu trong thiết kế sử dụng cống chòu lực đảm bảo cho xe có thể chạy ngay trên cống. 5.1.2 Tính toán thiết kế trắc dọc Trắc dọc biểu thò độ dốc dọc của đường và vò trí tương đối của phần xe chạy và mặt đất. Việc vạch đường đỏ sẽ quyết đònh khối lượng đào đắp và giải pháp kỹ thuật, giá thành xây dựng. Thiết kế đường đỏ sao cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo điều kiện xe chạy, chi phí xây dựng và khai thác. 5.2Thiết kế mặt cắt ngang Trong thực tế yêu cầu vẽ thiết kế nền đường có rất nhiều và phức tạp. Cụ thể khi thiết kế một nền đường cần phải xét đến: hình dạng, kích thước của nền đường, sự ổn đònh của nền thiên nhiên dưới nền đường đắp, sự ổn đònh mái taluy, sự phân bố của các lớp đất, yêu cầu về độ chặt của nền đường theo chiều cao đắp, yêu cầu chống nước ngầm… Trong yêu cầu thiết kế này, ta chỉ vẽ cấu tạo 5 trắc ngang ở những điểm đặc biệt sau: Chỗ đào sâu nhất, chỗ đắp cao nhất, chỗ bố trí siêu cao, chỗ vừa đắp vừa đào và chỗ có cống. Bảng vẽ 5 trắc ngang được kèm theo cùng với trắc dọc và biểu đồ vận tốc xe chạy. SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 26 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 5.3Xác đònh vận tốc xe chạy 5.3.1 Mục đích Trong khi so sánh các phương án cần xác đònh chỉ tiêu vận doanh, tính toán các chi phí khai thác trong thời gian sử dụng đường. Tốc độ xe chạy và thời gian xe chạy là chỉ tiêu khai thác quan trọng của một con đường, nó còn là một tham số cần phải biết để xác đònh các chi phí, tổn thất trong thời gian khai thác và sử dụng con đường trong việc lập kế hoạch chạy xe và tổ chức giao thông. 5.3.2 Lập biểu đồ vận tốc xe chạy lí thuyết - Vận tốc xe chạy lí thuyết của tuyến A-B được lập thành biểu đồ cho tất cả các loại xe chạy trên tuyến tính cho cả chiều đi và chiều về. Tuy nhiên do yêu cầu của đồ án, với khoảng thời gian không nhiều nên chỉ tính cho một loại xe tiêu biểu, có thể chọn loại xe tải 2 trục loại vừa Zil-130 để tính, do lượng xe này chiếm 35%. Vận tốc lớn nhất theo tiêu chuẩn kỹ thuật của xe tải này là :80 km/h. - Biểu đồ vận tốc được lập với giả thiết như sau: + Xe chạy trên tuyến không gặp trở ngại gì, không bò ảnh hưởng gì của dòng xe. + Người lái xe luôn điều khiển xe chạy theo đúng lí thuyết (sang số, hãm phanh kòp thời, …) + Xe chạy tốc độ lớn nhất có thể đạt được ứng với điều kiện cụ thể. 5.3.3 Xác đònh vận tốc cân bằng của các đoạn dốc - V cb được tính toán xây dựng cho 1 chiều A -B. - Vận tốc cân bằng phải được hiểu là vận tốc xe chạy chuyển động đều có giá trò lớn nhất khi độ dốc của đường là i và chiều dài đường dốc đủ dài - Để xây dựng vận tốc cân bằng ta phải dựa vào : + Loại xe cần tính: xe tải 2 trục loại vừa (ZIL-130)→ biết biểu đồ D và V. + Biết loại mặt đường → biết f : hệ số ma sát của mặt đường thiết kế là BTNC loại AI rải nóng : * f = f o = 0,02 (mặt đường nhựa bằng phẳng ở trạng thái bình thường) khi vận tốc xe chạy V≤ 60 km/h. * f = f 0 (1 + 4,5x10 -5 xV 2 ) khi vận tốc xe trong khoảng 60 km/h<V<150 km/h. - Tương ứng với mỗi đoạn dốc ta có : ψ = f ± i; Dấu (+) khi lên dốc, Dấu (-) khi xuống dốc. - Xe chạy chuyển động đều (V cb ) khi sức cản đơn vò của mặt đường bằng sức kéo đơn vò của xe là D. - Cho ψ = D: tra biểu đồ nhân tố động lực học của xe tính toán ta xác đònh được V cb . Tính vận tốc cân bằng bằng cách ban đầu cho V 0 → f → ψ → D →V cb . - Nếu %5< − =∆ cb cbo V VV thì V o có thể chấp nhận được . Kết quả tính toán vận tốc cân bằng được ghi trong bảng dưới đây: SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 27 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI BẢNG TÍNH TOÁN V cb CHIỀU TỪ A ĐẾN B Bảng 5-1 STT Lý trình L(m) i% f D V cb V o chon cb V KT 1 Km 0 + 0,00 ÷ Km 0 + 132,53 132,53 1,20 0,0236 0,0356 62,96 63 63 0,06 2 Km 0 + 132,53 ÷ Km 0 + 400,00 267,47 0,50 0,0247 0,0297 71,98 72 72 0,03 3 Km 0 + 400,00 ÷ Km 0 + 900,00 500,00 -0,50 0,0258 0,0208 80,2 3 80 80 0,29 4 Km 0 + 900,00 ÷ Km 1 + 200,00 300,00 -0,90 0,0267 0,0177 83,64 86 84 2,82 5 Km 1 + 200,00 ÷ Km 1 + 615,00 415,00 0,00 0,0252 0,0252 76,92 76 77 1,20 6 Km 1 + 615,00 ÷ Km 2 + 200,00 585,00 1,50 0,0200 0,0350 63,0 0 60 63 4,76 7 Km 2 + 200,00 ÷ Km 2 + 830,00 630,00 -0,50 0,0258 0,0208 80,2 3 80 80 0,29 8 Km 2 + 830,00 ÷ Km 3 + 145,80 315,80 0,00 0,0252 0,0252 76,92 76 77 1,20 9 Km 3 + 145,80 Km 3 + 328,00 182,20 2,40 0,0200 0,0440 59,37 60 59 1,06 5.3.4 Xác đònh vận tốc hạn chế theo các điều kiện - V hc do chất lượng mặt đường: loại mặt đường thiết kế là loại mặt đường cấp cao A 1 cho nên tốc độ không hạn chế. - V hc do đường cong nằm (R osc =1.500m; R min =130m) + Đối với những đường cong có R min ≤ R < R osc thì V hc =V tk =60Km/h + Đối với những đường cong có R ≥ R osc thì V hc = )(127 n iR ± µ với: µ = 0,08: hệ số lực đẩy ngang i ng = 2% : dộ dốc ngang của mặt đường bêtông nhựa. Dấu (+) : khi xe chạy ở mặt đường nghiêng về bụng đường cong Dấu (-) : khi xe chạy ở mặt đường nghiêng về lưng đường cong Kết quả tính toán vận tốc hạn chế do đường cong nằm được ghi trong bảng dưới đây: BẢNG TÍNH TOÁN V hc TỪ A ĐẾN B Bảng 5-1 STT Lý trình L(m) R(m) i ng (%) V hc (Km/h) 1 Km 0 + 451,50 ÷ Km 0 + 900,00 448,50 500 0,02 60 2 Km 1 + 200,00 ÷ Km 1 + 539,00 339,00 350 0,02 60 3 Km 2 + 159,01 ÷ Km 2 + 506,07 347,06 500 0,02 60 4 Km 2 + 722,46 ÷ Km 3 + 145,80 423,34 400 0,02 60 5.3.5 Xác đònh vận tốc tối đa cho phép trên toàn tuyến SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 28 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI Do tuyến đường thiết kế là đường cấp 60, có mặt đường đủ rộng, phần xe chạy bảo đảm. Vậy ta chọn tốc độ tối đa cho phép cả tuyến của loại xe tải trung ZIL-130 là vận tốc lớn nhất theo tiêu chuẩn kỹ thuật của loại xe tải trung ZIL-130: V max =80km/h. 5.3.6 Vẽ biểu đồ - Biểu đồ tăng tốc, giảm tốc, hãm và các đoạn chạy đều có chiều dài các đoạn tăng tốc, giảm tốc và hãm được xác đònh như sau: + Chiều dài đoạn tăng tốc, giảm tốc: ( ) [ ] ifD VV S tbtb gt ±− − = 254 2 1 2 2 , Trong đó: V 1 , V 2 : tốc độ chạy trước và chạy sau khi tăng và giảm tốc. ∆V= 21 VV − ≤10 km/h. D tb : nhân tố động lực trung bình giữa V 1 , V 2 . Từ V 1 → D 1 ; V 2 → D 2 . D tb =(D 1 +D 2 )/2 f tb : hệ số sức cản lăn trung bình. + Chiều dài đoạn hãm (đoạn hãm trước V hc ): ( ) i VV KS d h ± − = ϕ 254 2 2 2 1 Trong đó: K=1,3÷1,4; hệ số xét đến hiệu quả của bộ hãm phanh đối với xe tải. Chọn K=1,35 ϕ d = 0,5 : hệ số bám phụ thuộc vào tình trạng mặt đường (trong trường hợp lấy điều kiện xe chạy là ẩm ướt). i: độ dốc dọc của đường. Kết quả cụ thể được lập trong bảng ở sau. SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 29 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI BIỂU ĐỒ VẬN TỐC TỪ A ĐẾN B Bảng 5-1 Phân đoạn Lý trình V 1 V 2 D tb f tb i% S t S g S h ω i 132,53 Km0+0 Km 0 + 0,00 0,0200 1,20 0,00 Km0+0 Km 0 + 1,30 0,00 10,00 0,334 0,0200 1,20 1,30 6,50 Km0+1,30 Km 0 + 9,28 10,00 20,00 0,180 0,0200 1,20 7,98 119,70 Km0+9,28 Km 0 + 36,25 20,00 30,00 0,105 0,0200 1,20 26,97 674,25 Km0+36,25 Km 0 + 81,43 30,00 40,00 0,093 0,0200 1,20 45,18 1.581,30 Km0+81,43 Km 0 + 132,53 40,00 45,04 0,065 0,0200 1,20 51,10 2.172,70 267,47 Km0+132,53 Km 0 + 193,78 45,04 51,03 0,062 0,0200 0,50 61,25 2.942,02 Km0+193,78 Km 0 + 400,00 51,03 61,00 0,048 0,0217 0,50 206,22 11.551,31 500,00 Km0+400,00 Km 0 + 448,16 61,00 62,54 0,034 0,0234 -0,50 48,16 15.713,22 Km0+448,16 Km 0 + 451,50 62,54 60,00 0,035 0,0218 -0,50 3,34 3.155,67 Km0+451,50 Km 0 + 900,00 60,00 60,00 0,036 0,0200 -0,50 26.910,00 300,00 Km0+900,00 Km 1 + 16,62 60,00 65,00 0,034 0,0219 -0,90 116,62 7.288,75 Km1+16,62 Km 1 + 185,84 65,00 70,06 0,031 0,0241 -0,90 169,22 11.427,17 Km1+185,84 Km 1 + 200,00 70,06 60,00 0,033 0,0222 -0,90 14,16 920,71 415,00 Km1+200,00 Km 1 + 539,00 60,00 60,00 0,036 0,0200 0,00 20.340,00 Km1+539,00 Km 1 + 615,00 60,00 62,10 0,035 0,0217 0,00 76,00 4.639,70 544,01 Km1+615,00 Km 1 + 682,31 62,10 63,00 0,034 0,0235 1,50 67,31 4.210,15 Km1+682,31 Km 2 + 155,20 63,00 63,00 0,034 0,0236 1,50 29.792,07 40,99 Km2+155,20 Km 2 + 200,00 63,00 60,00 0,034 0,0218 1,50 3,81 2.755,09 522,46 Km2+200,00 Km 2 + 506,07 60,00 60,00 0,036 0,0200 -0,50 18.364,20 Km2+506,07 Km 2 + 712,16 60,00 67,00 0,034 0,0220 -0,50 206,09 13.086,61 Km2+712,16 Km 2 + 722,46 67,00 60,00 0,034 0,0220 -0,50 10,30 654,30 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 30 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 107,54 Km2+722,46 Km 2 + 830,00 60,00 60,00 0,036 0,0200 -0,50 6.452,40 315,80 Km2+830,00 Km 3 + 145,80 60,00 60,00 0,036 0,0200 0,00 18.948,00 182,20 Km3+145,80 Km 3 + 204,36 60,00 59,00 0,036 0,0200 2,40 58,56 3.484,32 Km3+204,36 Km 3 + 292,69 59,00 59,00 0,036 0,0200 2,40 5.211,47 Km3+292,69 Km 3 + 328,00 59,00 0,00 0,095 0,0200 2,40 35,31 1.041,59 W 213.443,19 Vtb= 64,14 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 31 . chiều về. Tuy nhiên do yêu cầu của đồ án, với khoảng thời gian không nhiều nên chỉ tính cho một loại xe tiêu biểu, có thể chọn loại xe tải 2 trục loại vừa Zil-130 để tính, do lượng xe này chiếm. hạn chế theo các điều kiện - V hc do chất lượng mặt đường: loại mặt đường thiết kế là loại mặt đường cấp cao A 1 cho nên tốc độ không hạn chế. - V hc do đường cong nằm (R osc =1.500m; R min =130m) . huy tốc độ xe chạy, đảm bảo an tòan thuận lợi, thoát nước tốt nâng cao chất lượng khai thác vận doanh, đồng thời đảm bảo dễ dàng nâng cấp mặt đường sau này . - Các chỉ tiêu kó thuật cho phép như