ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG AB NGUYỄN THỊ THANH THÚY K43

Từ các yếu tố nêu trên và căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN4054-05 sẽ xác định được cấp hạng cụ thể của đường.. Muốn cho xe chạy trên đường luôn đảm bảo vận tốc thiết kế, phù

PHẦN I:

THIẾT KẾ SƠ SỘ

*****

Trong thời kỳ đổi mới của đất nước dưới chính sách quản lý kinh tế đúng đắn của Đảng và Nhà Nước đã thu hút được sự đầu tư mạnh mẽ từ nước ngoài Do vậy nhu cầu về giao thông vận tải ở nước ta ngày càng cao Điều đó đã dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông ở những thành phố lớn tập trung dân cư nhiều cũng như các khu kinh tế tập trung… Còn ở các vùng nông thôn, miền núi, trung du :cơ sở hạ tầng về giao thông vận tải lạc hậu, không đảm bảo được nhu cầu phát triển kinh tế,

đi lại của nhân dân trong vùng còn khó khăn

Tóm lại: Cơ sở hạ tầng của nước ta chưa đáp ứng tốt tốc độ phát triển của nền kinh tế trong thời kỳ đổi mới Vì vậy hiện nay, việc xây dựng phát triển mạng lưới giao thông trong cả nước là nhiệm vụ trọng tâm hàng đầu và cấp bách trong kế hoạch hàng năm cũng như lâu dài của nhà nước ta

1 Sơ lược về tình hình dân cư và phát triển kinh tế:

Về chính trị khu vực này sát biên giới đây là vùng căn cứ cách mạng của các thời kỳ kháng chiến, tinh thần giác ngộ cách mạng và niềm tin vào Đảng của nhân dân rất cao, đồng thời là vùng có vị trí về an ninh, chính trị rất quan trọng Chính vì vậy Đảng và nhà nước rất chăm lo phát triển kinh tế văn hóa tư tưỡng cho người dân Góp phần cũng cố vững chắc nền quốc phòng toàn dân và giữ vững ổn định chính trị cho cả nước

Về văn hóa, vùng đang phổ cập hết tiểu học, nhiều trường học, trạm y tế khu vui chơi giải trí … sẽ được hình thành sau khi xây dựng tuyến

Tóm lại: Sau khi xây dựng xong tuyến đường, sẽ hình thành khu kinh tế mới vùng này phát triển thành khu dân cư đông đúc và đời sống ở đây sẽ được nâng cao

2 Đặc điểm về địa hình địa mạo

Tuyến A-B thiết kế đi qua khu vực miền núi Đông Nam Bộ Đây là vùng đất rộng đồi núi tương đối cao, tuy nhiên địa hình ít hiểm trở, sườn dốc thoải Vùng này có khí hậu nhiệt đới gió mùa, chia làm hai mùa rõ rệt (mùa mưa, mùa nắng ) Rừng có nhiều lâm sản quý, đất đai màu mỡ Đặc biệt miền Đông Nam Bộ có địa thế rất quan trọng trong xây dựng và bảo vệ tổ quốc Vì thế Đảng và nhà nước luôn quan tâm đầu tư phát triển thực hiện chính sách kinh tế mới, đưa dân từ miền xuôi lên đây lập nghiệp, xây dựng các khu công nông trường nhằm khai thác tiềm năng to lớn về kinh tế và giữ vững an ninh quốc phòng

3 Đặc điểm về địa chất và vật liệu xây dựng

Khu vực có tuyến đường đi qua có địa chất chủ yếu là đất đỏ Bazan Dưới lớp đất mùn hữu cơ dày độ từ 0.2-0.6m là lớp đất đỏ dày từ 1-6m, bên dưới là tầng đá gốc có cường độ cao hầu như chưa bị phong hóa Dọc tuyến có một số mỏ sỏi đỏ có các chỉ tiêu cơ lý của đạt yêu cầu phục vụ xây dựng đường Do đặt trưng của địa chất chủ yếu là đất Á Cát cho nên vùng này không có hang động castơ, cát chảy và xói lỡ Không có hiện tượng đá lăn hay đá trượt

Đất đá là các loại vật liệu có khối lượng lớn khi xây dựng đường Để giảm giá thành xây dựng cần khai thác và tận dụng tối đa các loại vật liệu sẳn có tại địa phương

Trong công tác xây dựng nền, vì trên tòan bộ tuyến có địa chất đồng nhất và đảm bảo về các chỉ tiêu cơ lý cho đất đắp nền đường Cho nên có thể tận dụng đất đào vận chuyển sang đắp cho nền đắp, hoặc khai thác đất ở các vùng lân cận gần đó để đắp nền đường

Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác phục vụ cho việc làm lán trại như tre, nứa , lá lợp nhà

Kết luận: Địa chất và vật liệu khu vực này tương đối thuận lợi cho việc xây dựng tuyến đường

4 Đặt điểm về địa chất thuỷ văn

Dọc theo tuyến tại các khu vực có suối nhỏ có thể đặt cống còn tại khu vực suối lớn lưu lượng tập trung lớn vào mùa mưa có thể đặt cầu, tuy nhiên khẩu độ cầu không lớn lắm Tuyến này ta không có bố trí cây cầu nào cả

Địa chất ở hai bên bờ suối ổn định, ít bị xói lỡ thuận lợi cho việc làm các công trình vượt dòng nước Vì tuyến chỉ đi qua các nhánh suối cạn vào mùa khô và chỉ có nước vào mùa mưa cho nên việc thi công lắp đặt các công trình vượt dòng nước rất thuận lợi

5 Đặc điểm khí hậu khí tượng

Các chỉ tiêu khí hậu:

- Nhiệt độ không khí

+ Nhiệt độ cao nhất ghi nhận được là :37oC

+ Nhiệt độ cao nhất ghi nhận được là :16 oC

+ Biên thiên nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm từ :4 oC - 10 oC (Ban ngày 31 oC – 37 oC; ban đêm 16 oC - 22 oC)

- Lượng mưa:

+ Mưa chủ yếu tập trung vào các tháng 6,7,8,9,10,11 hàng năm chiếm từ 65% - 95% lượng mưa rơi cả năm

+ Lượng mưa trung bình năm :210.4mm

+ Lượng mưa cao nhất ghi nhận được :470mm/năm(2000)

+ Lượng mưa cao nhất ghi nhận được :60mm/năm(2002)

- Độ ẩm

+ Độ ẩm không khí tương đối trung bình năm ghi nhận được trong giai đoạn 1988 – 1990 là 78% Trong giai đoạn đó độ ẩm không khí tương đối cao nhất ghi nhận được là 88%(1998), thấp nhất là 40%(1990)

+ Độ ẩm không khí tương đối cao thường ghi nhận được vào các tháng mùa mưa (từ 82% đến 88%) và thấp nhất vào các tháng mùa khô (từ 60% đến 65%)

- Tốc độ và hướng gió

+ Trong vùng có hai hướng gió chính(Đông Nam và Tây – Tây Nam) lần lượt xen kẽ nhau từ tháng 5 đến tháng 10 Không có hướng gió nào chiếm ưu thế.Tốc độ gió là 6,8 m/s

- Lượng bốc hơi

+ Lượng bốc hơi cao nhất ghi nhận được :160mm/năm(1990) + Lượng bốc hơi thấp nhất ghi nhận được :60mm/năm(1989) + Lượng bốc hơi trung bình ghi nhận được :97.1mm/năm

khô(104,4mm/tháng - 88,4mm/tháng) trung bình 97,4mm/tháng.So với lượng mưa lượng bốc hơi chiếm 60% tổng lượng mưa

- Bức xạ mặt trời

+ Khu vực này nằm trong vĩ độ thấp, vị trí mặt trời luôn cao và ít thay đổi qua các tháng trong năm, do vậy chế độ bức xạ rất phong phú và ổn định

+ Tổng lượng bức xạ trong năm khoảng 145 – 152 kcal/cm2

+ Lượng bức xạ cao nhất ghi nhận được vào tháng 3(15,69 kcal/cm2) + Lượng bức xạ thấp nhất ghi nhận được vào các tháng mùa mưa(11,37 kcal/cm2)

+ Lượng bức xạ bình quân ngày khoảng 417 cal/cm2

+ Số giờ nắng trong năm là 2488 giờ, số giờ nắng cao nhất thong có trong các tháng 1- 3(bình quân 8 giờ/ngày, cao nhất là 12,4 giờ/ngày), thấp nhất vào các tháng 7 – 10(bình quân 5,5 giờ/ngày)

Bảng 1: TẦN SUẤT – HƯỚNG GIÓ

20.6 8.8

7.2

B

Đ

11.8

BẢNG THỐNG KÊ VỀ ĐỘ ẨM - LƯỢNG BỐC HƠI - LƯỢNG MƯA - SỐ NGÀY

MƯA TRONG MỘT NĂM

BIỂU ĐỒ NHIỆT ĐỘ

24.5 29.7

28.7 26.5

BIỂU ĐỒ LƯỢNG BỐC HƠI

20 21

17

13

8 6 5

6 Kết luận và kiến nghị:

Như vậy, hướng tuyến đi qua gặp một số thuận lợi và khó khăn như:

+ Thuận lợi:

- Có thể tận dụng dân địa phương làm lao động phổ thông và các công việc thông thường khác, việc dựng lán trại có thể tận dụng cây rừng và các vật liệu sẵn có

- Về vật liệu xây dựng, tận dụng tối đa các vật liệu sẵn có, đất đá trong vùng đảm bảo về chất lượng cũng như trữ lượng Ximăng, sắt thép, và các vật liệu khác phục vụ cho công trình có thể vận chuyển từ nơi khác đến nhưng cự ly không xa lắm

+ Khó khăn:

- Đi qua những thung lũng, suối cạn, nhiều khe núi, nhìn chung tuyến quanh

co và một số nơi tuyến đi qua vùng trồng cây công nghiệp

- Tuyến đi qua vùng núi nên việc vận chuyển máy móc, nhân lực, gặp nhiều khó khăn đặc biệt vào mùa mưa đường trơn trượt, một số nơi phải mở đường tạm để đưa nhân lực, vật lực vào phục vụ công trình

CHƯƠNG2:

CẤP HẠNG KỸ THUẬT VÀ QUY MÔ CỦA ĐƯỜNG

œ&œ

I CẤP HẠNG KỸ THUẬT CỦA TUYẾN

Cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường được chọn phải dựa vào các yếu tố sau:

- Khả năng vận tải của xe thiết kế

- Lưu lượng xe chạy trên tuyến

- Địa hình khu vực tuyến đi qua

- Ý nghĩa của con đường về chính trị, kinh tế, văn hóa

- Khả năng thiết kế theo những điều kiện nhất định

Từ các yếu tố nêu trên và căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN4054-05 sẽ xác định được cấp hạng cụ thể của đường

Theo số liệu dự báo:

- Lưu lượng xe thiết kế: Ntk =1100 x/nđ

- Xe con chiếm 10% có 110 x/nđ

- Xe tải trọng trục 4T chiếm 15% có 165 x/nđ

- Xe tải trọngtrục 8T chiếm 50% có 550 x/nđ

- Xe tải trọngtrục 10T chiếm 25% có 275 x/nđ

- Tính đổi ra xe con theo công thức sau: Nqđ =∑ Ni× ai

Ni : lưu lượng xe thứ i

ai : hệ số qui đổi ra xe con của các loại xe thứ i Lấy ở bảng 2 điều 3.3.2 TCVN 4054-05

Bảng tính lưu lượng xe qui đổi:

Loại xe Hệ số qui đổi (ai) Lưu lượng xe(Ni) Lưu lượng qui đổi

Theo tiêu chuẩn thiết kế đường 4054 - 05là:

Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng của con đường và lưu lượng thiết kế

Cấp

đường

Lưu lượng

xe thiết kế (xcqđ/nđ) Chức năng của đường

Cao tốc >25.000 Đường trục trục chính, thiết kế theo TCVN 5729:97

Cấp I >15.000 Đường trục trục chính, nối các trung tâm kinh tế, chính trị,văn hóa lớn của đất nước

Quốc lộ hay đường tỉnh

Cấp IV >500 Đường nối các trung tâm của địa phương, các điểm lập hàng các khu dân cư.Đường nối vào đường cấp I, cấp II và cấp III

Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện

Cấp V >200 Đường phục vụ giao thông địa phương.Đường tỉnh, đường

huyện, đường xã

Cấp VI <200 Đường huyện, đương xã

Tốc độ thiết kế của các cấp hạng đường

Địa hình ĐB ĐB ĐB Núi ĐB Núi ĐB Núi ĐB Núi Tốc độ thiết kế Vtt

Km/h 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20

Đây là tuyến đường nối liền các khu dân cư nhằm phát triển kinh tế trong vùng, đảm bảo việc đi lại của người dân đồng thời có ý nghĩa quan trọng trong việc giữ vững an ninh chính trị và phục vụ cho nhu cầu quân sự để bảo vệ tổ quốc khi đất nước có chiến tranh xảy ra

Tổng hợp các yếu tố trên tôi quyết định chọn cấp hạng kỹ thuật của đường là cấp IV Cấp quản lý là cấp IV đồng bằng Tốc độ thiết kế Vtk=60km/h

II XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN ĐƯỜNG

• Các căn cứ để xác định các yếu tố kỹ thuật của tuyến đường

- Địa hình : Qua quá trình khảo sát, căn cứ vào bình đồ thấy khu vực tuyến đi qua làvùng miền núi

- Lưu lượng thiết kế: Theo lưu lượng điều tra được và lưu lượng quy đổi ra xe con: Nqđ = 2585 x/nđ

- Thành phần xe chạy gồm có chủ yếu là xe tải 2 trục 8T (chiếm 50%) xe tải 3 trục 10 T(chiếm 25%)

- Vận tốc thiết kế: Theo cấp hạng thiết kế đã xác định chọn vận tốc thiết kế: Vtk=60km/h

• Các yếu tố kỹ thuật của tuyến đường cần xác định là:

- Hình cắt ngang của đường

- Hình cắt dọc đường

- Bình đồ tuyến đường

1 Xác định hình cắt ngang đường

• Để xác định hình cắt ngang đường cần xác định các yếu tố sau:

- Số làn xe

- Chiều rộng làn xe

• Xác định số làn xe chạy

+ Số làn xe chạy được xác định theo công thức: nlx=

lth

cđgi

ZxNN

Với : nlx : số làn xe yêu cầu

Ncđgiờ : lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

Điều 3.3.3 TCVN 4054-05 có Ncđgiờ =(0.1-0.12)Ntbnăm

2.310

=

Theo bảng 6 điều 4.1.2 TCVN 4054-05 đường cấp IV chọn 2 làn xe

• Xác định bề rộng làn xe

Bề rộng làn xe chạy thông qua tính toán để đảm bảo xe chạy an toàn và thuận lợi theo vận tốc thiết kế

Bề rộng làn xe chạy được tính như sau: Bl = x y

2

c

b+ + +

Với : Bl : chiều rộng làn xe chạy(m)

b : chiều rộng thùng xe(m)

c : khoảng cách giữa hai bánh xe(m)

x : khoảng cách từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh(m)

y : khoảng cách từ bánh xe đến mép phần xe chạy(m)

Từ công thức kinh nghiệm có:

=+

++

• Chiều rộng mặt đường : Bm

- Phụ thuộc vào số làn xe nlx

- Phụ thuộc vào chiều rộng mỗi làn xe

Bm = 2×3.42 =6.84 m

Bề rộng nền đường: Bn=Bm+Bgc*2=6.84+1*2=8.84m

Bảng 6 điều 4.1.2 TCVN 4054-05với cấp đường 60km/h có Blx = 3.5m

Chọn B=3.5m và Bm=7.0m và Bn=9m

• Độ dốc ngang lề đường, mặt đường:

Độ dốc ngang mặt đường và lề đường phải đảm bảo an toàn cho xe chạy thoát nước được thuận lợi

b

c

b

Bảng 8 điều 4.9 TCVN 4054-05 qui định độ dốc ngang của mặt đường bê tông nhựa là 1.5% - 2%.Chọn in=0.2% Phần lề gia cố có cùng độ dốcvới mặt đường Bảng tổng hợp các yếu tố kỹ thuật của trắc ngang Vtk=60km/h

Yếu tố kỹ thuật Đ.vị Tính toán Tiêu chuẩn Kiến nghị

Với : Bm, Bn : Chiều rộng mặt đường và nền đường

Bgc : Chiều rộng phần lề gia cố

im ,ilgc : Độ dốc ngang mặt dường, độ dốc ngang lề có gia cố

• Kiểm tra năng lực thông hành của đường

Khả năng thông xe lý thuyết được tính theo điều kiện lý tưỡng (đường thẳng, không dốc, không chướng ngại vật, các xe chạy cùng vận tốc, cách nhau một khoảng không đổi và cùng một loại xe)

L2 : chiều dài xe đi được trong quá trình hãm phanh=Sh

L3 : khoảng cách an toàn sau khi dừng xe L0 = 5m

L4 : chiều dài xe

i = 0 : (đường bằng)

K : hệ số sử dụng phanh k =1.4

ϕ : hệ số bám lấy trong điều kiện bất lợi nhất ϕ = 0.3

3.0254

604.16.3

605

2

+

×

×+

60

1000× =646.6 xe/giờ

Tính cho một làn xe

Khả năng thông xe thực tế tính cho một làn xe chỉ bằng: ( 0.3-0.5 )N

Ntt = 0.3×N = 0.3×646.6 = 194 x/h

Khả năng thông xe thực tế của đường hai làn xe : N2lx = 194×2 = 388/h

Khả năng thông xe trong một ngày đêm của đường hai làn xe

N2lx = 388×24 =9312 x/nđ

So sánh với lưu lượng xe thuyết kế trên tuyến N = 2585 x/nđ đường hai làn xe

đảm bảo thông xe với lưu lượng thiết kế

2 Tính các yếu tố kỹ thuật trên hình cắt dọc

2.1.Xác định độ dốc dọc tối đa đối với các loại xe

Độ dốc dọc của đường ảnh hưởng rất lớn đến giá thành xây dựng, giá thành vận

doanh, mức độ an toàn xe chạy Muốn cho xe chạy trên đường luôn đảm bảo vận

tốc thiết kế, phù hợp với địa hình khu vực tuyến cần xác định độ dốc dọc dựa vào

các yếu tố sau:

- Sức kéo phải lớn hơn sức cản ( f±i ) của đường

- Sức kéo phải nhỏ hơn lực bám để xe chạy không bị trượt

- Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực kéo của động cơ (theo nhân tố động

lực của xe)

- Theo thiết kế đường ôtô, khi xe chạy với tốc độ đều, nhân tố động lực của

xe được tính : D = f ± i

D : nhân tố động lực của xe

f : hệ số lực cản lăn trung bình

i : độ dốc dọc của đường

Điều kiện cần thiết của đường để đảm bảo xe chạy với một tốc độ cân bằng

yêu cầu Trên loại mặt đường đã biết, hệ số cản lăn f Độ dốc dọc tối đa xe có thể

khắc phục ở chuyển số thích hợp được tính:

i = D – f

Căn cứ vào thành phần xe thiết kế chọn loại xe chiếm đa số để tình toán có xe

8T chiếm 50% vậy chọn xe 8T làm đại diện

Theo bảng 2-1 trang 15 giáo trình thết kế đường ôtô tập 1 Đỗ Bá Chương

(NXBGD) chọn f = 0.02 cho mặt đường bêtông nhựa

Theo biểu đồ nhân tố động lực, với tốc độ 60km/h và ở chuyển số lớn nhất của

xe tải xác định được D = 0.07

Vậy : i = D-f = 0.07 - 0.02 = 0.05

Bảng 15 điều 5.7.1 TCVN 4054-05 với tốc độ Vtk =60km/h thì idMax = 6% Kiến

nghị chọn idMax = 6%

Vì chọn idMax =6% lớn hơn độ dốc dọc tính toán cho nên cần kiểm tra khả

năng leo dốc của xe trong điều kiện idMax = 6%

+Kiểm tra độ dốc dọc theo điều kiện bám

Muốn xe chạy được trên đường cần phải đảm bảo các điều kiện sau:

Pk ≥∑Pcản

Lực kéo phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám của bánh xe chủ động trên đường

ib ≥ ik

ib :Độ dốc dọc tính theo điều kiện bám của xe được xác định:

Với : Gb : trọng lượng bám phụ thuộc vào loại ôtô

Xe tải nặng có hai cầu trở lên : Gb = G

Xe tải trung có một cầu : Gb =(0.65-0.7)G

Xe con : Gb = 0.55G

ϕ : hệ số bám dọc phụ thuộc vào từng loại mặt đường, độ cứng của lốp xe và tốc độ xe chạy Để xe chạy được trong mọi điều kiện đường chọn ϕ trong tình trạng mặt đường ẩm ướt bất lợi cho xe: ϕ = 0.3

Pw : lực cản của không khí khi xe chạy

Pw =

13

VF

K : hệ số cản của không khí k = 0.07

V : vận tốc thiết kế V = 60km/h

G : trọng lượng của toàn bộ xe Xét trong điều kiện xe chở đầy hàng xe tải trọng trục 8T nên G = 12T = 12000kg

13

6045.28.007

=

−

×

ib = D – f = 0.28-0.02 =0.08 = 8%

Với : ik = 6% < ib = 8% xe đảm bảo leo dốc khi chọn độ dốc dọc idMax =8%

2.2.Tính chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong nằm

Trong đường cong nằm nhất là những đường cong có bán kính nhỏ phải làm siêu cao Vì vậy trong trường hợp này độ dốc dọc trong đường cong nằm sẽ bị nâng

cao hơn bình thường Nếu trong đường cong nằm có siêu cao trùng với đoạn tuyến

có độ dốc dọc lớn, thì độ dốc dọc ở đoạn này sẽ vượt qua giới hạn cho phép Cho

nên cần phải tính toán chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong nằm

Gọi ix là độ dốc dọc trong đường cong có siêu cao, gần đúng có

ix = 2 2

sc i

i +

i : độ dốc dọc theo hướng tiếp tuyến đường tròn

isc : độ dốc siêu cao của đường cong =7%

Vậy trị số chiết giảm độ dốc dọc trong đướng cong là:

Khi xe chạy trên đường thông thường xảy ra các tình huống sau:

+ Cần hãm xe kịp dừng lại trước chướng ngại vật

+ Hai xe ngược chiều nhau phải dừng lại trước nhau

+ Hai xe ngược chiều nhau tránh nhau không cần giảm tốc độ

+ Hai xe vượt nhau

Tuy nhiên ở đây với cấp đường 60km/h cho nên chỉ cần xét hai trường hợp đầu Tầm nhìn được tính toán trong điều kiện bình thường Hệ số bám ϕ =0.5 (Lấy

ở bảng 2-2 trang 26 giáo trình thiết kế đường ôtô tập 1 Đỗ Bá Chương NXBGD)

Xét trong điều kiện đường bằng phẳng id=0%

2.3.1.Xác định cự ly tầm nhìn một chiều

Trường hợp này chướng ngại vật là một vật cố định nằm trên làn xe chạy như: đá đổ, đất trượt, hố sụt, cây đổ và hàng của xe chạy trước rơi Xe đang chạy với tốc độ V có thể dừng an toàn trước chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S1 (tầm nhìn một chiều)

Sơ đồ tính toán tầm nhìn một chiều:

S1

Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1

Chiều dài tầm nhìn một chiều được xác định: S1 =L1 + Sh + Lo

Với : L1: chiều dài phản ứng tâm lý của người lái xe khi thấy chướng ngại vật L1 =V× t (t =1s) L1 = V

Lo : chiều đoạn dự trữ an toàn Lo = 5m

Sh : quãng đường ôtô đi được trong quá trình hãm xe được xác định:

V : vận tốc thiết kế của xe V = 60km/h

ϕ : hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường ϕ = 0.5

id : độ dốc dọc của đường trong điều kiện bình thường lấy id=0%

2

Li)254(

Vk3.6

V

+

±

×+

601.43.6

=+

×

×+

Theo bảng 10 điều 5.1 quy trình 4054-05 quy định với Vtt = 60 km/h thì chiều dài tầm nhìn một chiều là 75 m Do đó, chọn S1 = 75 m

2.3.2.Xác cự ly tầm nhìn hai chiều

Hai xe ôtô chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe và phải nhìn thấy nhau từ một khoảng cách đủ để hãm phanh dừng lại trước nhau một khoảng cách an toàn

Sơ đồ tính toán tầm nhìn hai chiều:

S2

l1 l3 l0 l4 l2

Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2

Chiều dài tầm nhìn hai chiều được xác định : S2 =L1 + Sh1 + Sh2 + Lo+L2

Tuy nhiên vì tính cho cùng một loại xe chạy cùng một vận tốc nên S2 được tính như sau:

i

V k V

5.0127

5.0604.18.1

60)

(1278

×

×

×+

=+

−

×

×

×+

ϕ ϕ

Theo bảng 10 điều 5.1 quy trình 4054-05 quy định với Vtt = 60 km/h thì chiều dài tầm nhìn hai chiều là 150 m Do đó, chọn S2 = 150 m

2.3.3 Tầm nhìn vượt xe :

Theo sơ đồ này tính huống đặt ra là xe 1 vượt xe 2 và kịp tránh xe 3 theo hướng ngược lại một cách an toàn

S04 = l1 + 2l2 + l3 + l0 + l4 Trong đó:

l1 = V1.t (V1 m/s, t = 1s) àl1 =

6.3

1

V (V1 m/s)

2 1

2 1 1 2

)(

V V

S S V l

−

−

=

)(2

12

1

i g

V k S

±

=

)(2

22

2

i g

V k S

±

=

ϕ

2 1

l4 = V3.t (V3 m/s, t = 1s) àl3 =

6.3

3

V (V3 m/s)

S04 l0

Suy ra: ( )

1 3 2 2 2 1 2 1

1

254

2 6

V i

V V k V V

V V

=

ϕ

Thay số:

V1 = V3 = V = 60km/h V2 = V1/5 = 60/5 = 12km/h Suy ra:

2 2 2 1 2 1

1 1

3

254

4 8

V V k V V

V V

=

ϕ

80.22310)05.0(254

)1260(4.11260

6048.1

2.4.Tính thiết kế đường cong nối dốc đứng

Khi hai đoạn tuyến cùng một đỉnh trên trắc dọc có độ dốc dọc khác nhau sẽ tạo một góc gãy Để cho xe chạy êm thuận an toàn và đảm bảo tầm nhìn cho người lái

xe thì tại các góc gãy cần thiết kế đường cong nối dốc đứng

• Bố trí đường cong nối dốc đứng lồi

Bán kính tối thiểu của đường đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn của người lái xe trên đường

i1

d1 L1

A

R L

L2

L = S : cự ly tầm nhìn của người điều khiển ôtô

d1; d2 : chiều cao tầm nhìn của người lái so với mặt đường của ôtô một và ôtô hai

+Theo tầm nhìn một chiều sơ đồ một thì d1= d =1.2m, d2 = 0

Rđ1 = 2344m

1.22

75d

150d

• Bố trí đường cong đứng lõm

Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu được xác định từ điều kiện không gây khó chịu cho hành khách và cho lò xo (nhíp) xe ôtô không bị hỏng do lực ly tâm

Công thức tính : R =

b

V2

V : vận tốc tính toán lấy bằng vận tốc thiết kế

b : gia tốc ly tâm cho phép Trang 62 giáo trình thiết kế đường ôtô tập 1 (Đỗ Bá Chương NXBGD) có b = 0.5-0.7m/s2 chọn b = 0.5m/s2

Vậy : RđlõmMin = 556m

6.35.0

3 Các yếu tố kỹ thuật trên bình đồ

1.1Bán kính đường cong nằm

Bán kính đường cong nằm được xác định theo công thức:

R =

in)(127

V2

±

× μ Với : R : bán kính đường cong nằm (m)

V : vận tốc thiết kế(km/h)

g : gia tốc trọng trường(m/s2) : g=9.81m/s2

µ : hệ số lực đẩy ngang

in : độ dốc ngang của mặt đường

(+): ứng với trường hợp khi xe chạy trên nửa làn xe phía lưng đường cong (-):ứng với trường hợp khi xe chạy trên nửa làn xe phía bụng đường cong Để xác định lực đẩy ngang µ phải dựa vào các điều kiện sau:

•Điều kiện ổn định chống lật của xe Lấy theo trị số an toàn nhỏ nhất µ =0.6

•Điều kiện ổn định chống trượt ngang,lấy trong điều kiện bất lợi nhất Mặt dường có bùn bẩn µ =0.12

•Điều kiện về êm thuận và tiện nghi đối với hành khách:

- Khi µ≤ 0.1 :hành khách khó nhận biết xe vào đường cong

- Khi µ = 0.15: Hành khách bắt đầu cảm nhận xe đã vào đường cong

- Khi µ = 0.2 : Hành khách cảm thấy khó chịu

- Khi µ = 0.3 : Hành khách cảm thấy xô dạt về một phía

•Điều kiện tiết kiệm nhiên liệu và săm lốp

Sau khi nghiên cứu thực nghiệm cho thấy để săm lốp và nhiên liệu không tăng lên quá đáng hệ số lực đẩy ngang hạn chế là 0.1

Tổng hợp tất cả các chỉ tiêu trên kiến nghị lấy: µ = 0.15

Vậy bán kính đường cong nằm R được xác định như sau:

+Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi có siêu cao lớn nhất iscMax =7%

RMin =

)(

602

Theo bảng 13 điều 5.5 TCVN 4054-05 : ứng với siêu cao 7% Vtk = 60km/h, RMin=125m.Kiến nghị chọn RMin=129m

+ Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi có siêu cao isc =4%

RMin =

)(

RMin Đơn vị Tính toán chuẩn Tiêu Kiến nghị

Không có siêu cao m 283.6 1500 1500

3.2.Tính toán siêu cao

Siêu cao có tác dụng làm giảm lực đẩy ngang, tạo điều kiện cho xe chạy an toàn và tiện lợi trong việc điều khiển xe chạy ở đường cong có bán kính nhỏ

Độ dốc siêu cao được xác định theo công thức

isc = μ

R127

V2

−

R127

V −ϕ

×

V : vận tốc thiết kế V=60km/h

R : bán kính đường cong nằm

µ : hệ số lực đẩy ngang tính toán

ϕ2 : hệ số bám ngang của lốp xe với đường

Từ công thức trên cho thấy isc phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm R, hệ số lực đẩy ngang ϕ2, thường lấy từ ϕ2 = 0.08-0.1 tối đa là 0.15

Theo bảng 13 điều 5.5.1 TCVN 4054-05 có độ dốc siêu cao như sau:

Độ dốc siêu cao

Tốc độ thiết

150 -175

175 -200

200 -250

250 -300

300 -1500 ≥1500

Căn cứ vào tính toán và tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054-05 có

RMin=129m vậy isc = in =2% để đảm bảo thoát nước trong đường cong

Sơ đồ bố trí đọan nối siêu cao :

Đường cong tròn

3.3.Chiều dài đoạn nối siêu cao: Lnsc

Chiều dài đoạn nối siêu cao được xác định theo công thức:

B : chiều rộng phần xe chạy (m): B=7m

∆ : độ mở rộng của phần xe chạy(m)

Theo bảng 12 điều 5.4.2 TCVN 4054-05 có ∆ =0.9 m

isc : độ dốc siêu cao (%)

ip : độ dốc phụ thêm ở mép ngoài mặt đường trong quá trình nâng siêu cao(%)

Với Vtt ≥ 60km/h; ip = 0.5% lấy cho trường hợp iscMax = 2%

Vậy : Lnsc = 31.6m

0.5%

2%

0.9)(7

3.4.Tính toán đường cong chuyển tiếp

Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong phải chịu các thay đổi:

- Bán kính từ +∞ đến R

- Lực ly tâm từ chổ bằng không đạt đến giá trị : Flt =

R g

V G

×

× 2

- Góc hợp giữa trục bánh xe trước và trục xe từ giá trị bằng không chuyển đến giá trị α trên đường cong

Những biến đổi đột ngột đó gây cảm giác khó chịu cho lái xe và hành khách Vì vậy để đảm bảo có sự chuyển biến điều hòa về lực li tâm, về góc ngoặc và về cảm giác của người đi xe, do đó cần phải làm đường cong chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong tròn

Ngoài những tác động cơ học trên, khi làm đường cong chuyển tiếp còn có tác dụng làm cho tuyến hài hòa hơn , tầm nhìn đảm bảo hơn, mức độ an toàn tăng lên rõ rệt

Qui định chiều dài đường cong chuyển tiếp Lct không nhỏ hơn chiều dài các đoạn nối siêu cao và đoạn nối mỡ rộng

Chiều dài đường cong chuyển tiếp được xác định theo công thức sau :

3

Với : Vtt : vận tốc tính toán thiết kế tuyến Vtt =60km/h

R : bán kính đường cong nằm(m)

Chiều dài đường cong chuyển tiếp tuỳ thuộc vào bán kính R Ở đây lấy trong điều kiện bán kính nhỏ nhất để tính toán RMin =129m

Vậy : Lct = 71.3m

12923.5

603

=

Chọn : Lct = 80 m

Bố trí đường cong chuyển tiếp như hình trang 11

3.5.Tính độ mở rộng mặt đường trong đường cong

Khi xe chạy trong đường cong, trục sau xe cố định luôn luôn hướng tâm, còn trục bánh trước hợp với trục xe một góc (như hình vẽ) nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đường cong, nhất là khi xe đi vào đường cong có bán kính nhỏ Vì vậy đối với những đường cong có bán kính nhỏ thì cần thiết phải mở rộng mặt đường

Công thức tính độ mỡ rộng của phần xe chạy đường hai làn xe:

E =

R

0.1VR

L2+

Với : L : chiều dài từ trục sau xe đến đầu mũi xe trước Vì thành phần xe chạy trên tuyến theo số liệu khảo sát đa số là xe tải loại trung cho nên lấy L=8m (bảng

10 điều 5.5.2 TCVN 4054-98)

V : vận tốc xe chạy thiết kế V = 60km/h

R : bán kính đường cong nằm

Độ mở rộng phần xe chạy khi RMin =129m

E = 1.02m

129

600.1129

Tính nối tiếp các đường cong

• Hai đường cong cùng chiều

Khi hai đường cong không có siêu cao chúng có thể nối trực tiếp với nhau

Khi hai đường cong có siêu cao thì đoạn chêm phải đủ dài để bố trí hai nửa đường cong chuyển tiếp hoặc hai nửa đoạn nối siêu cao

L1+ 2 thì tốt nhất là thay đổi R để hai đường cong tiếp giáp nhau

khi có cùng độ dốc siêu cao mở rộng theo đường cong có giá trị lớn hơn

Nếu địa hình không cho phép có đường cong ghép mà cần phải giữ đoạn chêm ngắn thì bố trí độ dốc ngang một mái trên đoạn chêm đó theo giá trị lớn hơn

Đ2TĐ2

O2L2/2

• Hai đường cong ngược chiều

Hai đường cong ngược chiều không có siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau Hai đường cong ngược chiều có bố trí siêu cao thì chiều dài đoạn chêm phải đủ để bố trí hai đường cong chuyển tiếp hoặc hai đoạn nối siêu cao

O2

3.6.Xác định tầm nhìn trên đường cong nằm

Khi xe chạy vào đường cong nằm, nhất là đường cong có bán kính nhỏ, nhiều trường hợp có chướng ngại vật nằm phía bụng đường cong gây cản trở cho tầm nhìn như mái ta luy, cây cối trên đường Tầm nhìn trong đường cong được kiểm tra đối với xe chạy trong làn phía bụng đường cong với giả thiết mắt người lái xe cách mép đường 1.5m và ở độ cao cách mặt đường 1.2m

Gọi : Zo là khoảng cách từ mắt người lái xe đến chướng ngại vật

Z là khoảng cách từ mắt người lái xe đến ranh giới chướng ngại vật cần phá bỏ

Sơ đồ tính toán tầm nhìn trên đường cong:

M ép đường

1.5m

Zo Z Zo

Z-Zo Z

Cóù hai phương pháp xác định phạm vi phá bỏ của chướng ngại vật:

• Phương pháp đồ giải

Trên quỹ đạo xe chạy xác định điểm đầu và điểm cuối của những đường cong có chiều dài dây cung bằng cự ly tầm nhìn (lấy tầm nhìn hai chiều S2 =150m ) Nối chúng lại bằng những đường thẳng gọi là các tia nhìn vẽ đường bao các tia nhìn xác định được phạm vi phá bỏ

Sơ đồ xác định phạm vi phá bỏ theo phương pháp đồ giải:

Quỹ đạo mắt người lái Đường bao các tia nhìn

• Phương pháp giải tích

Xảy ra hai trường hợp:

+ Chiều dài tầm nhìn S nhỏ hơn cung đường tròn K

Z = )

2

βCosR(1− với

Rπ

180S

×

×

Với : R : bán kính đường cong nằm

S : chiều dài tầm nhìn

+ Chiều dài tầm nhìn S lớn hơn chiều dài đường cong K Khi đó phần phá bỏ có hai phần : Z = Z1 + Z2

Z1= )

2

αCos

αSinK)(S2

1

×

−

BẢNG CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN ĐƯỜNG

BẢNG TỔNG HỢP YẾU TỐ KỸ THUẬT TRÊN TOÀN TUYẾN:

STT Yếu tố kỹ thuật Đơn vị Tính toán Quy phạm Kiến nghị

2 Chiều rộng một làn xe m 3.42 3.5 3.5

3 Chiều rộng mặt đường m 6.84 7.0 7.0

4 Chiều rộng lề và lề gia cố của 1 bên m - 1.0 1.0

5 Chiều rộng nền đường m 8.84 9.0 9.0

6 Độ dốc ngang mặt

7 Độ dốc ngang lề

- Không bố trí siêu

10 Độ dốc siêu cao lớn nhất % - 7 7

11 Chiều dài đoạn nối siêu cao m 31.6 50 80

12 Chiều dài đường cong chuyển tiếp m 71.3 50 80

13 Độ mở rộng trong đường cong với m 1.05 - 0.6

m

CHƯƠNG 3:

THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ

š & œ

A.NHỮNG CĂN CỨ ĐỂ THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ

Để vạch được tuyến trên bình đồ dựa vào các yếu tố sau:

- Bản đồ địa hình vùng tuyến đi qua tỷ lệ 1/25000 có các đường đồng mức chênh nhau 10 m

- Cấp hạng kỹ thuật của đường : cấp IV

- Tình hình về địa hình địa mạo của khu vực tuyến

- Nhu cầu vận phát triển trong tương lai của vùng tuyến đi qua

B.XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ, ĐIỂM CƠ SỞ

Trên bình đồ địa hình tỷ lệ 1/25000 ta có hai điểm khống chế cho trước đó là điểm đầu và điểm cuối tuyến Cần xác định các điểm khống chế khác nằm giữa chúng Các điểm khống chế là các điểm ở cao độ mép nền đường đã được xác định Nối các điểm khống chế đó với nhau được tuyến đường chim bay giữa các điểm khống chế Từ các điểm khống chế cần xác định các điểm cơ sở để tuyến đi qua đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế Các điểm cơ sở thường là các điểm vượt qua đèo sông suối

I- Nguyên Tắc Thiết Kế Tuyến

- Đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật

- Đảm bảo xe chạy an toàn và êm thuận

- Đảm bảo cho việc thi công quản lý sữa chữa và khai thác tuyến đường tốt nhất

- Đảm bảo giá thành xây dựng cũng như giá thành vận doanh là rẽ nhất Trên cơ sở những tài liệu đã thu thập được về tình hình kinh tế, chính trị, địa lý, tự nhiên khu vực và các tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến Căn cứ vào điểm đầu và điểm cuối tuyến, các điểm khống chế và các điểm cơ sở trên bình đồ để thiết kế tuyến đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật Từ đó tìm ra các giải pháp thích hợp để thiết kế tuyến, thiết kế tổ chức thi công tuyến đường đảm bảo chất lượng Đảm bảo yêu cầu phục vụ của tuyến

II- Đặc Điểm Phương Aùn Tuyến

Dựa vào bản đồ địa hình qua hai điểm A-B cho trước Với cao độ tại điểm A là 212.52m ( điểm đầu tuyến) và điểm B cuối tuyến có cao độ249.59 m Mục đích của tuyến A-B được thiết kế xây dựng nhằm phục vụ phát triển kinh tế trong vùng và phục vụ việc đi lại của nhân dân cũng như đảm bảo an ninh chính trị của địa

phương Chiều dài giữa hai điểm tính theo đường chim bay là7630 m và độ chênh cao giữa hai điểm A-B là 37.07 m Dọc tuyến có các nhánh suối cạn

Dựa vào căn cứ thiết kế các điểm khống chế và các nguyên tắc trên cũng như các đặc điểm của tuyến đường, vạch được nhiều phương án tuyến nối liền các điểm khống chế và chọn được phương án tuyến tốt nhất là tuyến đường sườn , men theo các sườn dốc thoải, qua các lưu vực suối có địa chất thủy văn ổn định, địa chất tốt, nước ngầm ở sâu và không có hiện tượng sụt lỡ Chiều dài tuyến là 8245.8 hệ số triển tuyến là ktt= 1.08

7630

8246

= Đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn thiết kế đường qui

định k tt ≤ 1.12.

III- Thiết Kế Bình Đồ

Tuyến đường A-B thuộc đường cấp IV đồng bằng – đồi Tốc độ thiết kế 60km/h Độ dốc dọc cho phép tối đa là 6% Độ dốc siêu cao trên đường cong lớn nhất 6% Bán kính đường cong nằm tối thiểu là 135m Nếu bán kính đường cong lớn thì tốc độ xe chạy không bị ảnh hưỡng vấn đề an toàn và êm thuận được nâng lên, tuy nhiên việc chọn bán kính quá lớn trong một số trường hợp sẽ gặp khó khăn về mặt địa hình Cho nên việc xác định bán kính đường cong nằm phải phù hợp Nghĩa là phải dựa vào địa hình cụ thể và đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật Các điểm chủ yếu của đường cong tròn là: góc chuyển hướng α, bán kính đường cong nằm R, tiếp đầu TĐ, tiếp cuối TC, điểm phân giác P và chiều dài đường cong K

R T

2

α Tg R

T = ×

2

αCos

1R(

1.Cách vạch tuyến trên bình đồ

Sau khi có hai điểm đầu tuyến, cuối tuyến, các điểm khống chế khác như vị trí vượt đèo, sườn dốc, lưu vực suối cần phải men theo Dùng compa đi dốc đều với độ dốc bằng một nửa độ dốc dọc lớn nhất đã tính toán được idMax = 6% với các đường đồng mức cách nhau 10m

Vậy khẩu độ compa được tính: 11.4mm

25000

1000035

.0

2.Cách xác định đường cong trên bình đồ

- Xác định góc ngoặc α trên bình đồ bằng thước đo độ

- Chọn bán kính đường cong R

- Tính các yếu tố cơ bản của đường cong T, P, K

- Từ đỉnh đường cong đo theo hai cánh tuyến một đoạn có chiều dài bằng T xác định được TĐ, TC của đường cong

- Xác định đường phân giác góc TĐ-Đ-TC

- Từ đỉnh dùng thước đo theo đường phân giác chiều dài bằng P xác định được điểm P

3.Cách xác định đường cong tròn trên thực địa

- Trên thực địa dùng máy kinh vĩ đặt tại đỉnh Đ kiểm tra góc ngoặc Sau đó quay máy ngắm về đỉnh trước dùng thước đo một đoạn có chiều dài T xác định được

TĐ Làm tương tự cũng xác định được TC

- Từ hướng TĐ hoặc TC quay máy một góc (

2

1800 −α ) xác định hướng phân

giác Trên hướng đó dùng thước đo một đoạn bằng P tính từ đỉnh Đ xác định được điểm P

- Các điểm chi tiết trên đường cong có thể xác định bằng phương pháp tọa độ vuông góc, tọa độ cực, hoặc phương pháp dây cung kéo dài

4.Cắm các cọc trên tuyến

Trên bình đồ sau khi vạch tuyến tiến hành cắm các cọc gồm các cọc sau:

S : cự ly các điểm chi tiết trong đường cong

Sau khi xác định được x và y dùng thước cắm được cọc chi tiết trong đường cong

Bảng tổng hợp các yếu tố đường cong theo phương án đã chọn

R

TC

O

4 580 5’22” 800 444.26 811.08 115.08

- Đảm bảo tuyến hài hòa ít thay đổi, nên dùng độ dốc bé Chỉ trong trường hợp

khó khăn mới dùng đến giá trị giới hạn: iMax

- Khi thiết kế hình cắt dọc phải phối hợp với thiết kế bình đồ và thiết kế hình cắt ngang

- Đảm bảo yêu cầu các điểm khống chế suốt dọc tuyến đường Thoát nước tốt

bảo thoát nước tốt cho rãnh dọc, trong đường đào và đường đắp thấp độ dốc dọc không được nhỏ hơn 0.5% trong điều kiện đặt biệt có thể làm độ dốc dọc lớn hơn hoặc bằng 0.3% Độ dốc của rãnh dọc thường lấy bằng độ dốc của đường đỏ và

phải đảm bảo nước chảy thông suốt

- Để khối lượng đào đắp nhỏ và đảm bảo cho nền đường ổn định cố gắng cho đường đỏ đi gần hoặc song song với đường đen

- Để thoát nước tốt cho rãnh dọc, đồng thới chống lắng đọng và cỏ mọc trong rãnh dọc Ơû những nơi đường đắp thấp và đường đào nên bố trí đường đỏ có độ dốc dọc tối thiểu là 0.5% Cá biệt ở những nơi khó khăn có thể bố trí dốc dọc 0.3%

- Đường ở địa hình khó khăn có độ dốc dọc lớn hơn 6% thì cứ 2000m phải bố trí một đoạn chêm có chiều dài không nhỏ hơn 150m và độ dốc dọc không lớn hơn 2.5%

- Ơû những nơi thay đổi độ dốc dọc mà tổng đại số hai độ dốc kề nhau lớn hơn hoặc bằng1%(cấp đường 60km/h) thì phải bố trí đường cong nối dốc đứng

- Ngoài ra khi thiết kế hình cắt dọc cần phải bảo đảm các yêu cầu sau:

+ Tránh đào trên đồng bằng

+ Tránh đắp trên sườn dốc

+ Tránh nước của nền đường đắp chảy vào nền đường đào

+ Đổi dốc trong đường cong chỉ nên đổi dốc ở những vị trí điểm P hoặc bằng

¼ đường cong tính từ điểm P

+ Khi nền đắp lớn hơn 0.5m có thể thiết kế độ dốc dọc 0%

• Từ những điểm nêu trên có phương án thiết kế trắc dọc như sau: