Thiết kế tuyến đường từ a đến b thuộc huyện lục ngạn tỉnh bắc giang

16 Độ dốc nganglề đất % - 6 6Chơng iii: Thiết kế tuyến trên bình đồ Sau khi xác định đợc các chỉ têu kỹ thuật của tuyến đờng ta tiến hành thiết kế tuyến trên bình đồ.. thiết kế tuyến trê

Phần I : Lập dự án khả thi tuyến đờng A - B

Chơng i: Giới thiệu chung

1 Mục đích chung

Tuyến đờng thiết kế từ A đến B thuộc huyện Lục Ngạn tỉnh Bắc Giang khu vực có địa hình

là đồi thấp và thoải Việc xây dựng tuyến đờng A - B nằm trong chiến lợc phát triển quốc gia

và quy hoạch phát triển của Tỉnh Bắc Giang

Để đánh giá sự cần thiết phải đầu t xây dựng tuyến đờng A - B cần xem xét trên nhiều khíacạnh đặc biệt là cho sự phục vụ cho sự phát triển kinh tế xã hội nhằm các mục đích chính nhsau:

* Xây dựng cơ sở hạ tầng vững chắc và đồng bộ, để đẩy mạnh phát triển công nôngnghiiệp, dịch vụ và các tiềm năng khác của vùng

* Sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên nhng phải đảm bảo vệ sinh môitrờng

* Phát huy triệt để tiềm năng, nguồn lực của khu vực, khai thác có hiệu quả các nguồn lực

từ bên ngoài

* Trong những trờng hợp cần thiết để phục vụ cho chính trị, an ninh, quốc phòng

Theo số liệu điều tra lu lợng xe năm thứ 20 sẽ là: 1275 xe/ng.đ Với thành phần dòng xe:

- Căn cứ các quy hoạch tổng thể mạng lới đờng giao thông của vùng đã đợc duyệt

- Căn cứ theo văn bản giữa Sở Giao thông Công Chính Bắc Giang và đơn vị khảo sát thiếtkế

3 Các quy phạm sử dụng:

- Tiêu chuẩn thiết kế đờng ôtô TCVN 4054 - 1998

- Quy phạm thiết kế áo đờng mềm (22TCN - 211 - 93)

- Quy trình khảo sát đờng ô tô (22TCN - 263 -2000)

- Quy trình khảo sát thuỷ văn (22TCN - 220 - 95) của bộ Giao thông Vận tải

4 Hình thức đầu t:

- Vốn đầu gồm 2 phần : Gồm 40% vốn địa phơng ; 60% vốn vay từ ODA

- Hình thức đầu t

+ Đối với nền đờng , công trình cầu cống chọn phơng án đầu t tập trung một lần

+ Đối với áo đờng : Đề xuất 2 phơng án ( đầu t tập trung 1 lần và đầu t phân kỳ ) Sau đó lập luận chứng KTKT , so sánh phơng án tối u

- Chủ đầu t : Sở GTVT Bắc Giang

5 Đặc điểm kinh tế xã hội của khu vực.

Tuyến đờng A - B thuộc tỉnh Bắc Giang có tiềm năng phát triển kinh tế ,du lịch.Dân c đợcphân bố tập trung ở 2 đầu A, B với mật độ tơng đối cao Trong quy hoạch tơng lai dự kiến sẽphát triển mạnh các dự án về công, nông nghiệp , đặc biệt là ngành du lịch

6 Tình hình giao thông hiện tại

a Đờng không

Do tỉnh Bắc Giang cha có Đờng không nên giao thông ở đây chủ yếu vào loại hình giaothông khác

b Đờng sắt

Hiện tại chỉ có tuyến đờng sắt địa phơng và cha có các tuyến đờng sắt nối đờng sắt Bắc Nam

c Đờng thuỷ

Do Bắc Giang là một tỉnh có sông nhỏ,biển không có nên giao thông đờng thủy không pháttriển lắm

d Đờng bộ

Trong vùng có quốc lộ 1A và giao thông địa phơng Tuy nhiên mạng lới giao thông địa

ph-ơng cha phát triển mạnh , trong tỉnh còn thiếu những con đòng nối các khu trung tâm phục vụcho việc đi lại của nhân dân trong vùng

7 Sự cần thiết phải đầu t xây dựng tuyến đờng A-B

Thông qua tình hình giao thông hiện tại Ta thấy vùng nằm trên tuyến A – B chỉ có giaothông đờng bộ là chủ yếu , nhu cầu đi lại giữa hai đầu A-B tơng đối cao , kinh tế vùng chậmphát triển Vì vậy xây dựng tuyến đờng A-B là rất cần thiết

8 Giới thiệu đặc điểm chung của tuyến.

* Địa hình.

Tuyến đờng đi qua địa hình tơng đối phức tạp, có độ dốc lớn và có địa hình chia cắtmạnh Chênh cao giữa điểm cao nhất và thấp nhất là 80 m do giữa các đờng đồi có hình thànhlòng chảo

* Địa chất, thuỷ văn.

Địa chất khu vực khá ổn định, ít bị phong hoá, không có hiện t ọng nứt,nẻ, không bị sụt

lở Đất nền chủ yếu là đất á sét Địa chất lòng sông và các suối chính nói chung ổn định, bờsông, bờ suối không bị sụt lở

Cao độ mực nớc ngầm ở đây thấp, cấp nớc nhanh chóng

* Hiện trạng môi trờng.

Đây là khu vực môi truờng rất ít bị ô nhiễm và ít bị ảnh hởng xấu của con ngời.Trong vùngtuyến có khả năng đi qua có một phần là đất trồng trọt Do đó khi xây dựng tuyến đờng phảichú ý không phá vỡ cảnh quan tự nhiên, chiếm nhiều diện tích đất canh tác của ng ời dân vàphá hoại công trình xung quanh

* Tình hình vật liệu và điều kiện thi công:

Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu đáp ứng đủ việc xây dựng đờng Cự ly vận chuyển <5Km Đơn vị thi công có đầy đủ năng lực, máy móc, thiết bị để đáp ứng nhu cầu về chất lợng

và tiến độ xây dựng công trình Có khả năng tận dụng lao động và nguyên vật liệu của địa ph

-ơng Trong khu vực tuyến đi qua có mỏ cấp phối sỏi cuội với trữ l ợng tơng đối lớn và theo sốliệu khảo sát sơ bộ thì thấy các đồi đất gần đó có thể dùng để đắp nền đờng đợc Khoảng cách

từ các mỏ vật liệu đến phậm vi công trình từ 500 – 1000m

* Điều kiện khí hậu.

Tuyến nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, nóng - ẩm - ma nhiều, nhiệt dộ trung bìnhkhoảng 270C Mùa đông nhiệt độ trung bình khoảng 180C Mùa hạ, nhiệt độ trung bínhkhoảng 270C Biên độ, nhiệt độ giao động khoảng 90C Lợng ma trung bình khoảng2000(mm) Mùa ma từ tháng 8 đến tháng 10

Chơng ii

Lựa chọn cấp hạng đờng và tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật của

đờng

i các Căn cứ thiết kế:

-Nhiệm vụ thiết kế

-Tầm quan trọng của tuyến đờng

Chức năng của tuyến: Đây là tuyến đờng nối hai trung tâm kinh tế chính trị văn hoá củatỉnh.

Điều kiện địa hình đặt tuyến:Là địa hình miền đồi núi, độ chênh cao giữa đầu và cuối tuyếnkhông lớn lắm

Tài liệu sử dụng: +Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054-98

+ Sổ tay thiết kế đuờng ô tô

1 Xác định quy mô cấp hạng của tuyến đờng:

Quy đổi xe/ngđ ra xe con quy đổi/ngđ

2 Xác định độ dốc dọc lớn nhất cho phép i max

idmax đợc xác định từ 2 điều kiện sau:

2.1 Theo điều kiện sức kéo

Sức kéo phải lớn hơn tổng sức cản của đờng

Khi xe chuyển động thì yêu cầu sức kéo của xe phải thắng đợc lực cản gồm:

Lực cản lăn (Pf), lực cản không khí (Pw), lực cản quán tính (Pj), và lực cản leo dốc (Pi)

D là nhân tố động lực của xe (Là sức kéo trên một đơn vị trọng lợng của xe

D = f(V, loại xe) D tra biểu đồ )

Khi xe chạy với vận tốc không đổi thì:

D = f  i  id = D - f

f: hệ số sức cản lăn.Với V > 50 km/h

f=f0[1+0.01(V-50)]

f0 : Hệ số sức cản lăn khi xe chạy với vận tốc nhỏ hơn 50 km/h

Dự kiến mặt đờng sau này thiết kế có thể dùng là Bê tông nhựa, trong điều kiện khô, sạch:

f 0.03 0.024 0.022 0.022

0

2.2 Xác định i dmax theo điều kiện bám

Để đảm bảo bánh xe không quay tại chỗ khi leo dốc trong điều kiện bất lợi nhất thì sức kéophải nhỏ hơn sức bám của bánh xe với mặt đờng

idmax=D'-f

Trong đó:

G

P Gk

D *  '

: hệ số bám của lốp xe với mặt đờng, phụ thuộc vào trạng thái mặt đờng.Trong tính toán lấy trong

điều kiện bất lợi mặt đờng ẩm ớt: =0,2

K: hệ số sức cản không khí : K = 0,03 (xe con) , K=0,06 (xe tải)

B, H: bề rộng của ôtô và chiều cao ôtô

Các đặc trng kỹ thuật của từng loại xe cho ở bảng dới đây:

Lo¹i xe Volga AZ 51 ZiL 150 MAZ 200

Theo TCVN víi Vtt= 60km/h th× idmax=7%

§Ó tho¶ m·n tÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn trªn th× idmax=3% Tuy nhiªn ®iÒu kiÖn nµy (§k sö dông idmax)kh«ng ph¶i lµ phæ biÕn, thµnh phÇn xe nÆng kh«ng nhiÒu, nªn chän theo ®a sè c¸c lo¹i xe,theo hiÖu qña kinh tÕ KiÕn nghÞ chän idmaxtheo TCVN 4054-98

+

) ( 254

* 2

i

V K

K=1,2 với xe con ; K=1,4 với xe tải

Với xe tải Maz 200

) ( 35 66 )

5 , 0 ( 254

60

* 4 , 1 6 , 3

60 )

( 254

* 6

,

3

1

2 2

m l

l i

V k V

o

i

V k V l i

V k i

V k V

127

*

* 8 , 1 )

( 254

* )

( 254

* 6

, 3

2

2 2

Thay số vào ta đợc S2 = 122.7 m (với i= 0)

- Xe con chạy với vận tốc V1 =60 Km/h chạy sang làn ngợc chiều vợt xe tải chạychậm hơn V2 = 45 Km/h

- Xét đoạn đờng nằm ngang i =0

l

l xecon



( 127 8 1 2

0

2 1

1

V V

V

 =

45 60

60 5 , 0 127

60 4 , 1 8 , 1

60 6 2 10 2

+ Công thức trên còn có thể tính đơn giản hơn , nếu ngời ta dùng thời gian vợt xe thống kê

đ-ợc trên đờng Trị số này trong trờng hợp bình thờng khoảng10 sec và trong trờng hợp cỡng bức ,khi xe dừng khoảng 7 sec Lúc đó tầm nhìn sơ đồ IV có thể có 2 trờng hợp

- Binh thờng SIV = 6V =6.60 =360m

- Cỡng bức SIV = 4V =4.60 =240m

+Đối chiêú với TCVN 4054-98 ta chọn trị số sử dụng là SIV = 300m

4 Xác định bán kính đờng cong nằm nhỏ nhất khi có hoặc không có siêu cao

4.1 Khi có siêu cao

) (







max) 15

0 ( 127 min

2

sc

i

V R

60 min

2







Theo TCVN 4054-98 giá trị Rsc min =125 m

Chọn Rnằm sc min =135 m theo tính toán

4.2 Khi không có siêu cao

 = 0,08; isc = in = 0,02

m

) 02 0 08 0 ( 127

4.3 Lập bảng phân tích quan hệ f(R nằm min , i sc , )

Quan hệ Rnằm -  - isc4 Bảng 2.8ISC -0.02 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06

a).Chiều dài tối thiểu đờng cong chuyển tiếp

Để bánh xe trớc cuả ôtô chuyển hớng từ từ cho tới khi góc chuyển hớng cần thiết tơng ứng với bánkính đờng cong tròn, mặt khác để lực ly tâm tăng lên từ từ đỡ gây nên xóc ngang khi xe chạy vào

đờng cong tròn Vậy chiều dài đờng cong chuyển tiếp là:

R

V

L ct

* 5 , 23

Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao

ip

isc B Lsc 

B : Bề rộng mặt đờng =7 mIsc : Độ dốc siêu cao đợc bố trí ở đờng cong

Ip : Độ dốc phụ thêm ở mép ngoài mặt đờng so với độ dốc thiết kế do có bố trí siêu cao Ip=0,5% đối với đờng vùng núi

Để đơn giản ta lấy đoạn nối siêu cao và đờng chuyển tiếp trùng nhau, do đó khi thiết kế ta lấy chiều

dài lớn nhất trong 2 đoạn này

c).Chiều dài tối thiểu chêm giữa hai đờng cong nằm:

mL1  L2

2 2 (m).

Với: L1,L2 là chiều dài của đờng cong chuyển tiếp

Tối thiểu ta có thể lấy m = 2V= 120(m)

4.6 Độ mở rộng trên đờng cong nằm

Độ mở rộng tính theo công thức

R

V R

L: chiều dài tính từ trục sau xe tới đầu mũi xe:

Tính toán cho xe tải nặng MAZ200 có V=60 Km/h ; L=5,487 m

5 Xác định bán kính tối thiểu đờng cong đứng

Đờng cong đứng đợc thiết kế tại những nơi đờng đỏ đổi dốc có hiệu đại số 2 độ dốc dọc >

d: Khoảng cách từ mắt ngời lái tới mặt đờng ; d = 1,2(m)

Thay số ta đợc Rlồimin = 2343.75m

b Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn 2 chiều

d: Khoảng cách từ mắt ngời lái tới mặt đờng ; d = 1,2(m)

Thay số ta đợc Rlồimin = 2343.75 m

Theo TCVN 4054 - 98 giá trị Rlồimin = 2500m

Chọn giá trị Rlồimin = 2500m làm giá trị tính toán

5.2 Xác định bán kính đờng cong lõm R lõm min

Không gây vợt tải nhíp xe (gia tốc li tâm lấy a=0,5 (m/s2)

) ( 8 533 5

, 6

60

* 13

2 2

m a

V

R lõm   

Đối chiếu với TCVN 4054 - 98 có giá trị Rlõmmin = 1000 (m)

* Trên cơ sở bảo đảm tầm nhìn ban đêm

2

S h

S R

Trong đó: S1 là tầm nhìn l chiều

- hd : là cao độ đèn pha trên mặt đờng hd= 0,75(m)

-  : là góc của pha mở rộng, lấy = 10

Vậy : 1366 ( )

)) 1 sin(

* 75 75 , 0 (

N Z

N n

Tổng số xe con qui đổi là : N =2486 xcqđ/ngđ

Thay số vào công thức ta có :

Số làn xe cần thiết

323 0 1000 77

0

2486 1

0

Y: Khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy

+ Tính theo 3 sơ đồ xếp xe cho 2 loại xe

-Xe con (tơng đơng Voga ) Tốc độ cao V =80Km/h kích thớc nhỏ ; b=1.54m ; c=1.22m

- Xe tải (tong đơng Maz-200) tóc độ thấp hơn xe con V=60km/h kích thớc lớn

b=2.65m; c=1,95m6.2a Sơ đồ 1 : Hai xe tải đi ngợc chiều nhau

x= y = 0.5+ 0.005V = 0.5+0.005*80 = 0.9 (m)

B1L = 0 9 0 9 3 18m

2

22 1 54 1

6.3 Chiều rộng phần xe chạy và nền đờng

a Chiều rộng phần xe chạy (bề rộng mặt đờng)

Độ dốc ngang mặt đờng : Ing = 2%

Độ dốc ngang lề đờng gia cố :I lềgc= 2%

Độ dốc ngang lề đất : Ilđ= 6%

16 Độ dốc nganglề đất % - 6 6

Chơng iii: Thiết kế tuyến trên bình đồ

Sau khi xác định đợc các chỉ têu kỹ thuật của tuyến đờng ta tiến hành thiết kế tuyến trên bình

đồ

Khi thiết kế tuyến, cần chú ý thể hiện sự đều đặn, hài hòa với khung cảnh thiên nhiên, giảmtối thiểu vốn đầu t ban đầu, giữ gìn môi sinh môi trờng, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công Mặtkhác, giữa các công việc thiết kế tuyến trên bình đồ, trắc dọc và trắc ngang có liên quan chặt chẽvới nhau Vì vậy phải thiết kế phối hợp giữa các yếu tố trên

I Vạch các phơng án tuyến trên bình đồ và lựa chọn sơ bộ

I.1 Lựa chọn cách đi tuyến.

Tuyến đợc thiết kế đi qua hai điểm A và B với cao độ điểm A là 50 m,cao độ điểm B là 60 mQua phân tích bình đồ ta nhận thấy địa hình thiết kế tuyến là đồi núi cao địa hình có độ dốclớn ,

Hai điểm A và B đều nằm ở sờn núi ,phần tiếp giáp giữa núi là thung lũng,Với địa hình haibên là núi cao , có độ dốc lớn vì thế để đi từ A đến B ta có thể áp dụng nối đi s ờn núi kết hợp vớilối đi thung lũng, cố gắng bám sát địa hình, tránh tổn thất cao độ không đáng có

Với những đoạn khó khăn về độ cao ta có thể dùng đờng dẫn hớng tuyến dốc đầu trên bản đồ,bằng cách đi bớc compa cố định có chiều dài:

M i

H

d

1

i' : độ dốc dự phòng rút ngắn chiều dài tuyến sai khi thiết kế i  0,02

10000

1 ) 02 , 0 07 , 0 (

Bắt đầu từ điểm A, men theo sờn núi của dãy núi bên phải, vợt qua đèo và sau đó lại tiếp tục

đi bám theo sờn núi bên phải đến B Nh vậy, tuyến đi chủ yếu trên vùng đất đồi, rất tốt cho việctham quan, du lịch, môi trờng thông thoáng Về mặt kinh tế, giảm đợc một phần lớn tiền đền bùruộng đất, trong khi các chỉ tiêu kỹ thuật vẫn đảm bảo

* Phơng án II

Cũng xuất phát từ A,ta đi men theo sờn núi của dãy núi bên phải (sờn núi chứa A) vợt qua

đèo tiếp đó cho tuyến vợt qua thung lũng sang sờn bên phải sau đó tiếp tục men theo đờng phânthuỷ sau đó bám theo sờn núi để đến B

II thiết kế tuyến trên bình đồ

Tính toán các yếu tố của đờng cong nằm

- Đo góc ngoặt cánh tuyến  trên bình đồ

- Chọn Rnằm cố gắng bố trí Rnằm lớn để đảm bảo điều kiện xe chạy

- Tính toán các yếu tố của đờng cong nằm

Bảng các yếu tố đờng cong xem phụ lục I.3.1, I.3.2

Bảng cắm cọc chi tiết xem phụ lục I.3.3, I.3.4

Chơng iv: Thiết kế thoát nớc trên tuyến

Thiết kế công trình thoát nớc nhằm tránh nớc tràn nớc ngập trên đờng gây xói mòn mặt ờng thiết kế thoát nớc còn nhằm bảo vệ sự ổn định của nền đờng tránh đờng trơn ớt gây bấtlợi khi xe chạy

đ-Khi thiết kế thoát nớc cần phải xác định vị trí công trình ,biết đợc lu lợng nớc chảy quacông trình từ đó chọn khẩu độ , cầu cống cho thích hợp

Việc bố trí cống hoặc cầu trên bình đồ và trắc dọc cần đẩm bảo nguyên tắc sau :

- Nên bố trí thẳng góc với dòng chảy tránh làm cống chéo xiên

-Lớp đất đắp tối thiểu trên cống phải ít nhất 50 cm hoặc bằng chiều dày áo đờng nếu kếtcấu áo đờng dày hơn 50cm Trờng hợp không đảm bảo phải đào sâu lòng suối xuống nếu điềukiện địa hình cho phép

I Một số nét về tình hình thuỷ văn dọc tuyến

Tuyến đi qua khu vực đồi núi, trong tính toán mực nớc lấy mực nớc dâng trớc công trình

II Các thông số tính toán

 Khu vực tuyến đi qua thuộc tỉnh Bắc giang, vùng ma rào VIII

 Tần suất thiết kế theo TCVN 4054 - 98 thì với Vtt = 60 km/h tần suất tính toán p% = 4% ợng ma ngày ứng với tần suất này là H4% = 215 mm H1% = 264 mm

l- Căn cứ tình hình địa mạo khu vực và từng dòng suối ta thấy khu vực tuyến đờng đi qua có

bề rộng lòng suối chính hẹp nhng lu vực nớc đổ về rất lớn điều đó chứng tỏ địa chất ở đây ổn

định, đất cấp III bề mặt chủ yếu là đất đá phong hoá, dân c phân bố tha thớt hai bên đờng, cónhiều cỏ, rác xung quanh

 Chọn hệ số nhám sờn dốc msd = 0,15

iIi tính toán lu lợng nớc chảy qua công trình

1 Xác định lu vực

- Xác định vị trí và lý trình của công trình thoát nớc trên bình đồ và trắc dọc

- Xác định đờng tụ thuỷ, phân thuỷ để phân chia lu vực

- Nối các đờng phân thuỷ, tụ thuỷ để xác định lu vực của từng công trình

-Xác đình diện tích lu vực

2 Tính toán thuỷ văn

áp dụng công thức tính theo 22TCN220 - 95 Bộ giao thông vận tải

Q = Ap**Hp**FF: diện tích lu vực (km2)

: hệ số dòng chảy lũ xác định theo (bảng 9-6) [11]

: hệ số triết giảm dòng chảy do ao hồ ( = 1)

Hp: lu lợng ma ngày ứng với tần suất tính toán

Ap: mô đun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế p% tra bảng phụ thuộc ls, s

s: thời gian tập trung nớc từ sờn dốc tra bảng phụ thuộc vào đặc trng địa mạo thuỷ văn sd

ls: đặc trng địa mạo lòng suối

ls =

 1 / 4

% 1 4

/ 1 3 / 1

1000

H F

i m

L ls

sd =

% 3

0

6 0

p sd

sd

sd H m

8.1

b: Chiều dài trung bình của sờn dốc

Các tính toán đợc lập thành bảng (xem phụ lục I.4.1 , i.4.2)

iv lựa chọn phơng án khẩu độ cống

 Dự kiến dùng cống tròn BTCT định hình loại miệng thờng, chế độ chảy không áp

 Căn cứ vào Qp đã tính sử dụng bảng tra sẵn có trong [11] chọn các phơng án khẩu độ cống

đảm bảo tận dụng tối đa khẩu độ cống và vận tốc nớc chảy không quá lớn

 Nhận xét vì chế độ chảy là không áp nên cao độ nền đờng với chiều cao đắp tối thiểu tínhtheo cao độ đỉnh cống là 0,5 m (tính từ đỉnh cống)

Bảng chọn khẩu độ cống phơng án I và II đợc thể hiện trong phụ lục I.4.3, I.4.4

Sau khi lên đờng đỏ xong không để nớc chảy quá 500 m trên trắc dọc Vì vậy ta cần phải bố trí cống cấu tạo+ Đối với phơng án 1 , bố trí 2 cống cấu tạo(C2 vàC3)tại lý trình Km0+329.99 và

Km1+45.88 Vì khi ta bố tri CCT 2 thì C2 sẽ thoát nớc một phần lu lợng của cống 1 , cho nên trong òng hợp C2 ta cần phải tính thuỷ văn cho cống C2 ( xem phụ lục I.4.3)

+ Đối với phơng án 2 , bố trí 4 Cống CT (C2, C3, C4,và C8)( xem trong Phụ lục I4.4)

1 Các số liệu thiết kế

*Bình đồ phơng án tuyến tỷ lệ 1/10000 H =5 m

*Các số liệu về địa chất thuỷ văn

*Các số liệu về thiết kế bình đồ thiết kế thoát nớc

2 Trình tự thiết kế

- Dựa vào bình đồ tuyến , xác định cao độ các cọc Hm , Km, cọc địa hình , cọc đ ờng cong , phâncác trắc dọc tự nhiên thành các đoạn đặc trng về địa hình qua độ dốc sờn dốc tự nhiên - Xác địnhcao độ , vị trí khống chế , cao độ điểm đầu, cuối tuyến , cao độ mong muốn

+Xác định cao độ khống chế

Cao độ khống chế của tuyến chỉ bao gồm cao độ khống chế tại các vị trí cống Cao độ này

đã xác định trong phần tính toán thiết kế thoát nớc

Cao độ khống chế xem phụ lục I.5.1, I.5.2

3 Thiết kế đờng đỏ

Sau khi xác định đợc các điểm khống chế , các điểm mong muốn ,trên đờng cao độ tự nhiên ta tiến hành vạch đờng đỏ

 Cố gắng bám sát các điểm mong muốn và khống chế

 Đảm bảo chiều dài đoạn dốc  150 m

 Hạn chế đoạn dốc max

 Đờng đào, nửa đào nửa đắp Id min =5 0/00

 Giảm tối thiểu khối lợng đào đắp

4 Bố trí đờng cong đứng

Theo qui phạm tại các vị trí đổi dốc trên đờng đỏ mà hiệu đại số giữa hai độ dốc 10

0/00 với đờng cấp III thì phải bố trí đờng cong đứng và cần chú ý Rlồi min =2500 m, Rlõmmin

=1000 m Khi thiết kế phối hợp với cảnh quan tạo đợc ảnh không gian dẫn hớng tốt

Trị số đờng cong đợc xác định : K= R(i1-i2) , T=K/2, P =T2/2R

Trong đó : i- Độ dốc dọc (Lên dốc lấy dấu + , xuống dốc lấy dấu -)

K-Chiều dài đờng cong T-Tiếp tuyến đờng cong P-phân cự

Kết quả tính toán xem phụ lục I.5.3, I.5.4

Sau khi thiết kế đờng đỏ xong ta xác định lại cao độ đặt cống Xem phụ lục I.5.7 ,I.5.8

II thiết kế trắc ngang , tính toán khối lợng đào đắp

-Tính toán diện tích đào đắp của từng cọc Fđào, Fđắp

- Tính toán diện tích đào đắp trung bình giữa 2 cọc kề nhau

- Thể tích đào đắp giữa các cọc xác định bằng tích giữa khoảng cách các cọc với diện tích

đào đắp trung bình giữa chúng

Tính toán chi tiết xem phụ lục I.5.5, I.5.6

1 Vẽ biểu đồ vận tốc xe chạy lý thuyết

Biểu đồ vận tốc xe chạy lý thuyết đợc vẽ cho xe Maz 200 theo cả hai chiều đi và về

1.1 Xác định các vận tốc cân bằng ứng với mỗi đoạn dốc theo điều kiện sức kéo

- Xác định nhân tố động lực của xe trên mỗi đoạn dốc:

D=f+iVới i: độ dốc dọcf: hệ số sức cản lăn Lấy cho xe MAZ200, Vmax= 65 km/h

- Tra biểu đồ nhân tố động lực của xe MAZ200 xác định đợc vận tốc cân bằng

Tính toán đợc thành lập theo bảng (xem phụ lục I.6.1  I.6.4)

1.2 Xác định tốc độ hạn chế:

Tính toán vận tốc hạn chế:

- Đờng cong bán kính nhỏ:

Vhc = 127R(  i sc)

- Tại các đờng cong lồi, tầm nhìn bị hạn chế

- Tại các đờng cong lõm, bán kính nhỏ:

2 2

2 1 ,

i f D

V V S

TB G

Dtb: trung bình nhân tố động lực giữa V1 và V2f: hệ số sức cản lăn

i : Độ dốc dọc của đờng Lên dốc dùng dấu (+)

Xuống dốc dùng dấu (-)

- Trờng hợp này gặp phải khi xe đang chạy với tốc độ cao nhng do điều kiện về đờng xá,

xe phải giảm tốc độ đột ngột để đảm bảo rằng khi tới đoạn đờng đang xét, tốc độ không đợcvợt quá độ hạn chế đối với đoạn đờng đó (nơi có bán kính đờng cong bé hơn không đảm bảotầm nhìn v.v )

Chiều dài đoạn hãm xe cần thiết xác định nh sau:

Sh = K.

) (

254

2 2

2 1

i

V V

Tính toán chi tiết đợc lập thành bảng (xem phụ lục I.6.5  I.6.8)

2 Tính toán tiêu hao nhiên liệu trên toàn tuyến cho cả hai chiều đi - về

Lợng tiêu hao nhiên liệu của xe chạy trên toàn tuyến thiết kế cũng là một chỉ tiêu quantrọng để đánh giá phơng án tuyến về mặt kinh tế

Lợng tiêu hao nhiên liệu trên 100 km đợc xác định theo công thức sau đây:

Q100 =



10

Tỷ suất tiêu hao nhiên liệu qc thay đổi theo số vòng quay của động cơ và tuỳ theo mức độ

mở bớm xăng Khi mở 100% bớm xăng thì qc thay đổi từ 250  300 q/mã lực giờ

Công suất của động cơ tính theo công thức:





270 13

.

i f G V K

Để đánh giá chất lợng tiêu hao nhiên liệu cho các loại xe trong TP dòng xe, ta tính tiêu hao cho

xe MAZ 200 với các đặc trng sau đây:

G = 10060 kg K = 0,06 (kgS2/m4)

 = 4.99 m2 qc = 250 (g/mã lực giờ)(Tra bảng 3-7 STTK)

Từ (2) thay vào (1) và biến đổi ta đợc:

Q100 =



 2700

K

13

 2

Lợng tiêu hao nhiên liệu trên đờng xác định bằng cách tính Q100 cho từng đoạn ngắn, trênmỗi đoạn hệ số sức cản của đờng không và tốc độ chạy cũng xem nh không đổi

Lợng tiêu hao nhiên liệu trên đờng khi đó sẽ là:

Q100 =

100

L

Q100i i



Trong đó:

Li : Chiều dài từng đoạn ngắn (Km)

Q100 i : Lợng tiêu hao nhiên liệu tính cho 100 km ứng với đoạn Li (L/100km)

Tính toán chi tiết xem phụ lục I.6.9  I.6.12

+ Kết quả tính toán cụ thể.

Với phơng án 1: lợng tiêu hao nhiên liệu trung bình toàn tuyến là Qtb = 1.67 (lít)

Với phơng án 2:lợng tiêu hao nhiên liệu trung bình toàn tuyến là Qtb = 1.81 (lít)

3 Tính toán thời gian xe chạy

Dựa vào biểu đồ vận tốc xe chạy xác định thời gian xe chạy trung bình trên toàn tuyến Ti=Li/Vi ; T=Ti ;

l

1 (giờ)

VTB =

T

l n i i



 1

Trong đó :

T : Tổng thời gian xe chạy trên toàn tuyến (h)

Li ,Vi - Chiều dài (km) có vận tốc không đổi (km/h)Tính toán chi tiết xem phụ lục I.6.13  I.6.16

+ Kết quả tính toán cụ thể

Với phơng án 1: thời gian xe chạy trung bình toàn tuyến là Ttb = 0.079 (giờ)

Với phơng án 2: thời gian xe chạy trung bình toàn tuyến là Ttb = 0.091 (giờ)

Chơng Vii: thiết kế áo đờng

I Yêu cầu kết cấu áo đờng.

* Các yêu cầu khi thiết kế áo đờng

+) áo đờng phải đảm bảo cờng độ yêu cầu và ổn định về cờng độ trong suốt thời gian sửdụng

+) Mặt đờng phải đảm bảo độ bằng phẳng tạo êm thuận cho xe chạy

+) Bề mặt áo đờng phải đủ độ nhám để nâng cao hệ số bám giữa bánh xe và mặt đờng.+) Tạo điều kiện cho nền đất đợc tham gia chịu lực cùng với kết cấu áo đờng ở mức tối đa.+) Giảm tối đa lợng bụi do áo đờng gây ra, tránh ô nhiễm áo đờng phải có sức chịu bàomòn tốt

+) Đề ra các giải pháp, luận chứng kinh tế kỹ thuật, chọn áo đờng đảm bảo các yêu cầutrên

II Tính toán kết cấu áo đờng.

1 Khái niệm chung

Tính toán kết cấu áo đờng là tìm ra các phơng án áo đờng thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau đó trên cơ sở lựa chọn KT- KT để chọn ra phơng án có giá thành xây dựng và vận doanh

rẻ nhất

Để tính toán kết cấu áo đờng ta căn cứ vào ý nghĩa, lu lợng xe của tuyến đờng để định cấphạng và loại mặt đờng

Đối với áo đờng có nhiều phơng án đầu t:

+) Đầu t một lần: Giá thành xây dựng đắt nhng giá thành vận doanh rẻ

+) Đầu t phân kỳ: Giá thành xây dựng rẻ nhng giá thành vận doanh đắt

Phải luận chứng so sánh hai phơng án trên để lựa chọn phơng án tối u nhất

2 Các thông số tính toán.

2.1 Đặc trng tính toán của đất nền

Qua các số liệu thí nghiệm khảo sát đất nền Kết luận đất nền là đất á Sét, thuộc loại III, nớcngầm thấp, nền chịu ảnh hởng của một số nguồn ẩm

Với tuyến đờng xây dựng là cấp III ta có thể dùng một số vật liệu làm áo đờng nh sau:

Bảng các đặc trng của vật liệu làm áo đờng

Bảng 7.2Vật liệu

Tính trợtt=60o Tính võng

Cấp phối đá dăm loại 1 3500 3500

Quy luật tăng xe hàng năm tuân theo hàm số mũ: Nt = N0(1+q)t

Trong đó: N0 : là lu lợng xe năm đầu tiên

N (x/ngđ) 353 462 566 648 742 909 1275

Ni: là lu lợng loại xe thứ iai: là hệ số quy đổi loại xe thứ iTheo 22TCN 211-93 ta có hệ số ai nh sau:

Xe tải nhẹ : 0.02

Xe tải vừa : 0.12

Xe tải nặng : 1.0

Đờng hai làn xe nên lu lợng xe tính toán thực tế là:Ntt = 0.55xNqđ

Nh vậy lu lợng xe quy đổi về tải trọng xe tiêu chuẩn ở các năm tính toán nh sau: ( tra bảng

III Các giải pháp cấu tạo

1 Nguyên tắc cấu tạo

Thiết kế kết cấu áo đờng theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đờng, kết cấu áo đờngphải kín và ổn định nhiệt

Phải tận dụng tối đa vật liệu tại chỗ, vận dụng kinh nghiệm về xây dựng khai thác áo đ ờngtrong điều kiện địa phơng

Phù hợp với cơ giới hóa thi công và công tác duy tu bảo dớng

áo đờng phải ổn định, đủ cờngđộ, chịu bào mòn tốt, dới tác dụng của xe chạy và khí hậu

Các vật liệu trong kết cấu phải có cờng độ giảm dần từ trên xuống dới phù với với trạng tháiphân bố ứng suất.

Không có quá nhiều lớp gây phức tạp cho dây chuyền công nghệ thi công

2 Cấu tạo tầng mặt phơng án đầu t 1 lần (15 năm)

a Cơ sơ lựa chọn :

Căn cứ vào tầm quan trọng của tuyến, dựa vào lu lợng xe chạy, khả năng cung cấp vật liệu kiến nghị dùng kết cấu mặt đờng cấp cao chủ yếu AI với tầng mặt là BTN hai lớp, thời gian đại tu là 15 năm

Kết cấu tầng mặt của áo đờng đợc chọn nh sau:

Nền E0 = 400daN/cm2Giả sử Ech = Eyc15 = 1489 daN/cm2 , ta có

1489

151 0 33

Lớp 3: Cấp phối đá dăm GCXM 6% : E3 = 6000daN/cm2

Lớp 4: Cấp phối đá dăm loại 1 : E4 = 3500 daN/cm2

Phơng án móng 2.

Lớp 3: Cấp phối đá dăm GCXM 6% E3 = 6000 daN/cm2

Lớp 4: Cấp phối sỏi cuội E4 = 2200 daN/cm2

Phơng án móng 3.

Lớp 3: Cấp phối đá dăm loại 1 E3 = 3500 daN/cm2

Lớp 4: Cấp phối sỏi cuội E4 = 2200 daN/cm2

b.Tính toán chiều dày các phơng án móng.

Ech2= 1246daN/cm2E3 , h3

E4,h4

E0 = 400 daN/cm2

Phơng án móng 1.

Lớp 3: Cấp phối đá dăm GCXM 6% E3 = 6000daN/cm2

Lớp 4: Cấp phối đá dăm loại 1 E4 = 3500 daN/cm2

Xác định kích thớc vật liệu: Thay đổi h3, ta tính đợc h4

Kết quả đợc ghi trong bảng sau:

Bảng tính toán chiều dày các lớp vật liệu phơng án móng 1

Bảng 7.6Giải

Đơn vị

m2 h3 (cm)

Thành tiền(đồng)

Đơn vị m2

H4 (cm)

Thành tiền(đồng)

h3 :Cấp phối đá dăm GCXM6% E3 = 6000 daN/cm2

h4: Cấp phối sỏi cuội E4 = 2200 daN/cm2:

Tiến hành tính toán nh phơng án 1 ( có dựa vào toán đồ hình 3 - 3 trang 120 22TCN - 211 - 93 )

Bảng tính toán chiều dày các lớp vật liệu phơng án móng 2

Bảng 7.8Giải

Đơn vị

m2 h3 (cm)

Thành tiền(đồng)

Kiến nghị chọn giải pháp 2 có h3 = 13 cm , h4 = 20 cm có giá thành nhỏ hơn là 5091321 (đ/

m2 ) để đa vào so sánh

* Phơng án móng 3.

h3 :Cấp phối đá dăm loại 1 E3 = 2500 daN/cm2

h4: Cấp phối sỏi cuội E4 = 2200 daN/cm2:

Tiến hành tính toán nh phơng án 1 ( có dựa vào toán đồ hình 3 - 3 trang 120 22TCN - 211 -

93 )

Bảng tính toán chiều dày các lớp vật liệu phơng án móng 3

Bảng 7.10Giải

Đơn vị m2 h3

(cm)

Thành tiền(đồng)

Đơn vị m2

h4 (cm)

Thành tiền(đồng)

IV Tính toán kiểm tra các phơng án áo đờng.

1 Trình tự tính toán kiểm tra.

Theo quy trình thiết kế 22TCN 211-93 việc tính toán kiểm tra đợc thực hiện trên 3 tiêu chuẩn

* Kiểm tra áo đờng theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi E ch > E yc

* Kiểm tra áo đờng theo tiêu chuẩn trạng thái giới hạn trợt cục bộ trong đất nền và vật liệu kém dính:

 = av + ax < []

Trong đó: ab : ứng suất cắt chủ động;ax : ứng suất cắt hoạt động

[] : ứng suất cắt cho phép

* Kiểm tra áo đờng theo tiêu chuẩn ứng suất kéo khi uốn phát sinh ở đáy các lớp vật

liệu liền khối nhằm khống chế không cho nứt ở các lớp đó.

u < Ru

u : ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy các lớp vật liệu liền khối

Ru : Cờng độ chịu kéo uốn của vật liệu

2 Kiểm tra phơng án đầu t 1 lần 15 năm.

a Kiểm tra điều kiện độ võng đàn hồi

- Chuyển hệ nhiều lớp thành hệ 2 lớp bằng cách đổi nhiều lớp kết cấu áo đờng lần lợt 2 lớp 1

từ dới lên theo công thức:

3 3 / 1 1

1

1

E tb

k = 1

12 0 12

0

Vậy Etb = 1.051*2725.6 = 2864.6 (daN/cm2)

Dùng toán đồ H3.3 xác định môđun đàn hồi chung của mặt đờng

Ech = 0.55*2864.6 =1504 (daN/cm2) > Eyc = 1489(daN/cm2)

Nên kết cấu áo đờng thoả mãn điều kiện độ võng đàn hồi

b Kiểm tra điều kiện trợt của nền đờng:

- Đổi các lớp kết cấu áo đờng về 1 lớp (nh phần a) có:

H/D = 50/33 = 1.515

E2h2E1h1

7.16

400

6.2864

Từ H = 50 cm,  = 250  Tra toán đồ H3-9 xác định đợc: av = - 0,02(daN/cm2)

ứng suất cắt hoạt động trong đất: ax + av =0.108-0.02=0.088(daN/cm2)

- ứng suất cắt cho phép của nền đất:

[] = k’ c= c

k n m

k k

kt

1

21

8 , 0 6 , 0

 (daN/cm2)

- Vậy ax + av = 0.088 (daN/cm2)< [] = 0,25 (daN/cm2) nên nền đất đảm bảo điều kiện chốngtrợt

c Kiểm tra điều kiện trợt của lớp cấp phối sỏi cuội.

- Đổi 2 lớp bêtông nhựa, và lớp cấp phối đá dăm về 1 lớp tơng đơng

12 0 12

0

Vậy Etb = 1.08*3329 =3587 (daN/cm2)Xác định Moduyn đàn hồi chung Ech trên mặt lớp cấp phối sỏi cuội

h/D = 25/33 = 0.76

182,02200

4001

0





E E

Tra toán đồ H3-3 xác định đợc: Ech/E1 = 0,405 Ech = 0.405*2200=891 (daN/cm2)

- Sơ đồ tính toán:

E1 = Etb = 3587 (daN/cm2) ; E2 = Ech = 891 (daN/cm2)

H=25 (cm) ; C = 0,35 (daN/cm2); = 450

H/D = 25/33=0,757 E1/E2=3587/891= 4.02

Tra toán đồ H3-8 xác định đợc ax  0 , 015  ax  6 0 , 015  0 , 09 (daN/cm2)



H = 25 (cm); = 450  Tra toán đồ H3-9 xác định đợc: av = - 0.021 (daN/cm2)

ứng suất cắt hoạt động trong lớp CP sỏi cuội:

ax + av = 0.09-0.021=0.069 (daN/cm2)

- ứng suất cắt cho phép của lớp CP sỏi cuội:

[] = k’ c= c

k n m

k k

kt

1

21

= 0 , 35 0 , 2247

1

1 15 , 1 15 , 1

8 , 0 6 , 0

12 0 12

0

Vậy Etb = 1.13*2600=2938 (daN/cm2)

H/D = 38/33 =1.15

136,02938

4000





tb E E

Tra toán đồ H3-3 xác định đợc:

Ech/Etb = 0,42  Ech = 0.42*2938 =1234 (daN/cm2)

Tiến hành quy đổi 2 lớp BTN về 1 lớp tơng đơng:

Có Htb=12cm; K=h2/h1=5/7=0.714; t=E2/E1= 1.67

3 3 / 1 1

1

1

- Sơ đồ tính toán: E1 = Etb =11263.8 (daN/cm2) ; E2 = Ech.m = 1234 (daN/cm2)

H= 12(cm)

H/D = 12/33=0.363

11263.82

E E

Tra toán đồ H3-11 xác định đợc: n  1 , 72

 n = 1,15 p n = 1,15 6 1,72 = 11.87 < [n] = 15 nên lớp Bê tông nhựa đảm bảo điềukiện chịu kéo khi uốn

e Kiểm tra điều kiện trợt của lớp Bê tông nhựa.

Lớp Bê tông nhựa đợc kiểm tra điều kiện trợt ở 60 o C

1

1

- Sơ đồ tính toán: H/D = 12/33 = 0,364

85.11234

22832

1





E E

Tra toán đồ H3-13 xác định đợc:

92 1 32 , 0 6 32

Từ phơng án đầu t tập trung, dựa vào thời hạn đại tu áo đờng, lu lợng xe hàng năm, cấp áo

đờng từng thời kỳ ta chọn phơng án đầu t phân kỳ

Trên cơ sở kết cấu của phơng án đầu t tập tung 1 lần đã tính, ta nghiên cứu khả năng đầu t theohai giai đoạn(giai đoạn I – 10 năm đầu, giai đoạn II – 5 năm tiếp theo)

Chọn phơng án kết cấu :

1 Giai đoạn 1 (10 năm đầu):

Lu lợng xe tính toán: Ntt=81.61 (xeqđ/ng.đ) có Eyc=1175 (daN/cm2))

Dựa vào kết cấu áo đờng đã chọn trong phơng án đầu t tập trung ta thấy nếu bóc bỏ 2 lớp bê tôngnhựa hạt mịn và hạt thô thì Ech trên mặt lớp cấp phối đá dăm là Ech=1234 (daN/cm2)) > Eyc=1175(daN/cm2)) Để hợp lý ta chọn kết cấu mặt đờng cấp A2 gồm các lớp nh sau:

Chọn kết cấu áo đờng cấp A2

H=38 cm; E=2938 daN/cm2; Ech=1234 daN/cm2

Ech = 1234 (daN/cm2) > Eyc = 1175 (daN/cm2)

Vậy kết cấu áo đờng thoả mãn điều kiện độ võng đàn hồi

b Kiểm tra điều kiện trợt của nền đất:

- Đổi 2 lớp kết cấu phía trên nền đất về 1 lớp tơng đơng:

1





E E

Kết hợp với  = 250Tra toán đồ H3-7 xác định đ.ợc:

126 , 0 021 , 0 6 021

 ứng suất cắt hoạt động trong đất là: ax + av = 0.126-0.0095 = 0.1165(daN/cm2)

- ứng suất cắt cho phép của nền đất

[] = 0 , 39 0 , 25

1

1 15 , 1 65 , 0

8 , 0 6 , 0

 (daN/cm2) [] > ax + av nên nền đất đảm bảo điều kiện chống trợt

c Kiểm tra điều kiện trợt của lớp CPSC.

- Xác định Moduyn đàn hồi chung Ech.m trên mặt lớp CPSC

H/D = 25/33 = 0.757

182,02200

4001

E E

Tra toán đồ H3-3 xác định đợc: Ech/E1 = 0,405  Ech = 0.405*2200=891(daN/cm2)

1





E E

C = 0,35;  = 450Tra toán đồ H3-8 xác định đợc ứng suất cắt chủ động ở lớp dới của hệ 2 lớp khi có thể cóchuyển vị tự do:

(daN/cm2)105

,00175.0.60175

H=13 cm , = 450 tra toán đồ H3-9 xác định đợc:  av = - 0,012(daN/cm2)

 ứng suất cắt hoạt động trong lớp CPSC là:

ax + av = 0.105-0.012 = 0.093 (daN/cm2)

- ứng suất cắt cho phép của lớp CP sỏi cuội:

[] = k’ c= c

k n m

k k

kt

1

21

= 0 , 35 0 , 2247

1

1 15 , 1 15 , 1

8 , 0 6 , 0

 (daN/cm2)

 [] = 0,2247(daN/cm2) > ax + av = 0.093 (daN/cm2) nên lớp CP sỏi cuội đảm bảo điềukiện không trợt

2 Giai đoạnII (5 năm tiếp theo):

Cờng độ áo đờng giảm 5% nên Moduyn đàn hồi Ech của kết cấu áo đờng còn lại là: Ech =0,95 *1234= 1172 (daN/cm2)

Để nâng cấp mặt đờng A2 trở thành mặt đờng A1 ta rải 2 lớp BTN lên kết cấu cũ do cờng độkết cấu áo đờng bị giảm còn 95% sau 10 năm sử dụng nên ta tăng chiều dày lớp BTN hạt thô thành9cm

Kết cấu áo đờng nh sau:

BTN chặt hạt mịn h2 = 5cmBTN hạt thô h2 = 9cma/ Kiểm tra điều kiện độ võng đầu hồi cho phép

Lớp vật liệu Ei(daN/cm2) hi(cm)

1

1

E

Ta có:H/D = 14/33 =0.424

366,03199.6

1172

tb E E

Tra toán đồ H3-3 xác định đợc:

Ech/Etb = 0,49  Ech = 0.49*3199,6 =1568 (daN/cm2)

Ech = 1568 (daN/cm2)> Eyc = 1489 (daN/cm2)

Vậy kết cấu áo đờng đảm bảo về độ võng đàn hồi cho phép

1

1

108982

1





E E

Tra toán đồ H3-11 xác định đợc ứng suất kéo uốn đơn vị ở lớp mặt: n  1 , 54

 n = 1,15 p n = 1,15 6 1,54 = 10.63 (daN/cm2) < [n] = 15 (daN/cm2) nên lớp Bêtông nhựa đảm bảo điều kiện chịu kéo khi uốn

e Kiểm tra điều kiện trợt của lớp Bê tông nhựa.

Lớp Bê tông nhựa đợc kiểm tra điều kiện trợt ở 60oC

1

1

- Sơ đồ tính toán: H/D = 14/33 = 0,424

1.85

1172

21692

E E

Tra toán đồ H3-13 xác định đợc ứng suất cắt hoạt động lớn nhất trong lớp bê tong nhựa :

16 2 36 , 0 6 36

 [] = 1,1 3 = 3,3 > ax nên lớp BTN đảm bảo điều kiện chống trợt

Chơng viii: So sánh kỹ thuật lựa chọn phơng án áo đờng

Để chọn đợc phơng án áo đờng rẻ hơn và đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, ta tiến hành so sánhkinh tế, kỹ thuật các phơng án áo đờng

Về mặt kinh tế phải chọn phơng án áo đờng có tổng chi phí XD quy đổi nhỏ hơn Để tiếnhành so sánh các phơng án đầu t ta tính chi phí cho 1km kết cấu với thời gian tính toán bằng thờigian đại tu của lớp BTN của phơng án đầu t 1 lần là 15 năm

Trong quá trình khai thác và vận doanh 1 đồng vốn bỏ ra trong tơng lai đợc quy đổi về nămgốc nh sau:

Eqđ : hệ số tiêu chuẩn để quy đổi các chi phí không cùng thời gian, Eqđ = 0.08

Tổng chi phí xây dựng và khai thác quy đổi về năm gốc là năm đầu tiên đa đờng vào sử dụng

CE







1 1Kqđ : tổng chi phí tập trung

Ctx.t : tổng chi phí thờng xuyên ở năm thứ t

1 Tính K qđ

Kqd = K0 +

trt trt

dt dt

trt trt i

1

n qd dt i

1 t n qd

ct

)E(1

K.)

E(1

K.)

E(1

K0 : chi phí xây dựng ban đầu 1 km áo đờng (đồng)

Kct : chi phí cải tạo áo đờng nếu có (đồng)

Kđt : chi phí 1 lần đại tu áo đờng (đồng)

Ktrt : chi phí 1 lần trung tu áo đờng (đồng)

nct , nđt , ntrt : thời gian từ năm gốc đến năm cải tại, đại tu, trung tu

iđt , itrt : Số lần tiến hành đại tu, trung tu

sánh KT-KT và lựa chọn phơng án áo đờng.

1.1.1 Tiêu chuẩn chủ yếu để so sánh về kinh tế.

Phơng án đợc chọn phải có tổng chi phí xây dựng và khai thác quy đổi 1km áo đờng về năm gốc có giá trị bé nhất Pqđ min.

Pqđ = chi phí tập trung + chi phí thờng xuyên

1.1.2 Lập bảng tính toán cho từng phơng án đầu t.

CP đá dăm loại 1 dày 15cm+3cm láng nhựa GIAI ĐOạN I

CP sỏi cuội dày 25cm

Giá trị K0 đợc tính cụ thể xem phụ lục I.8.1 , I.8.2

+) K0 phơng án đầu t tập trung

K0 = 1513837857 (đ/km)+) K0 với phơng án đầu t phân kỳ

K010 năm = 694541369 (đ/km)

K05 năm sau = 1406578018 (đ/km)

Chi phí đại tu K đt , trung tu K trt

Theo qui trình thiết kế áo đờng mềm Việt Nam 22TCN 211 - 93, với mặt đờng BTN thời gian

đại tu là 15 năm, thời gian trung tu là 5 năm Mặt đờng đá dăm bên trên có lớp láng nhựa thời gian

đại tu là 5 năm,thời gian trung tu là 3 năm Nh vậy :

-Phơng án đầu t tập trung(15 năm) có 2 lần trung tu vào năm thứ 5 và năm thứ 10, không

có đại tu

+ Chi phí trung tu Ktrt = 5.1%K0=0.051*1746804436 = 77205731 (đ/Km)+ Chi phí đại tu Kđt = 0

- Phơng án đầu t phân kỳ: Giai đoạn I (10 năm đầu) có 2 lần trung tu vào năm thứ 3 và

năm thứ 8, có 1 lần đại tu vào năm thứ 5 Giai đoạn II (5 năm tiếp theo ) không có lần trung

tu hay đại tu nào

*) Giai đoạn I (10 năm đầu):

1

i qd n

trt

)E(1

i qd n dt

t)E(1

Kd

Ta coi chi phí cải tạo:Kct=0

- Phơng án đầu t tập trung:

Kqđ = 1513837857 + 5 10

0.08) (1

77205731 0.08)

1

i qd n

trt

)E(1

i qd n dt

dt)E(1

K I

0.08) (1

62508723 0.08)

368801467

 =1028934409 (đ/km)

+ Giai đoạn II (5 năm tiếp theo) :KqđII = 10

)1( qd

II o E

1

i qd n

trt

)E(1

K II

KqđII= 10

0.08) (1

1406578018

 = 651517778 (đ/km) Vậy : Kqđ=KqđI+KqđII =1028934409 +651517778 =1680452187 (đ/km)

ii Xác định tổng chi phí thờng xuyên quy đổi về năm gốc.

q M ss t Q S ss t M dt C ss

t

t E qd t

txt C

.



Trong đó Ctxt, tss, Eqd đã giới thiệu

giá thực tế hoặc tra bảng ta có:

+ Với phơng án đầu t 1 lần (15 năm)

Cdt = 0,55% K0 = 0.0055x1513837857 = 8326108 (đ)

+ Với phơng án đầu t phân kỳ (5 +10) năm

Giai đoạn I : CI dt = 0.55%*K I 0 = 0.0055x694541369 =3819977 (đ)

Giai đoạn II: CII dt = 0,55% K II 0 =0.0055x1406578018 =7736179(đ)

b M tss - Hệ số tính đổi phụ thuộc vào thời gian khai thác tính toán và hệ số tính đổi tiêu

chuẩn E qd = 0,08 (M tss tra bảng lập sẵn)

+ Với phơng án đầu t 1 lần tss = 15 năm  Mtss = 8,559

+ Với phơng án đầu t phân kỳ

Giai đoạn I: tss = 10 năm  Mtss = 6,71

Giai đoạn II: tss = 5 năm  Mtss = 3,993

c Tính S Chi phí vận tải 1 tấn.km hàng hoá (đ/t.km) xác định theo công thức:

GV

P G

+ - Hệ số sử dụng tải trọng lấy bằng 0,9

+Pbđ : Chi phí biến đổi trung bình cho 1 km hành trình ôtô (đ/ xe.km)

Pbd =k..a.r

Trong đó:

-a lợng tiêu hao nhiên liệu tính toán cho 1 km (a= 0,333 lít/km) tính trung bình cho cả

2 phơng án tuyến chiều đi và về

-r giá nhiên liệu : 4400 đ/lit ( giá dầu Diezel) Vì hiện nay xe tải hầu nh chạy dầu

- tỷ lệ chi phí biến đổi so với chi phí nhiên liệu,  = 2,7

-k-Hệ số xét đến ảnh hởng của điều kiện đờng, với mặt đờng A1 : k=1.01

Với cả hai phơng án ta đều có:

Pbd =1.01 x 2.7 x 0.333 x 4400 = 3995 6 (đ/xe.km)+Pcđ : Chí phí cố định trung bình trong1giờ cho ôtô (đ/xe.h) Chi phí này bao gồm cáckhoản chi phí cho quản lí phơng tiện , khấu hao xe máy , lơng lái xe

Xác định theo định mức ở các xí nghiệp vận tải ô tô hoặc tính theo công thức:







i i ) i ( cd cd

N

NPP

Pi cd - Chi phí cố định của loại xe tải thứ i trong thành phần dòng xe

AZ 51 Gi = 3.75 tấn  Pcd = 25300 (đ/xe.h)

ZIL 130 Gi = 6.15 tấn  Pcd = 31994 (đ/xe.h)

Maz 200 Gi = 10 tấn  Pcd = 46768 (đ/xe.h)

23 33965 )

2 0 2 0 25 0 (

) 2 0 46768 2

0 31994 25

0 25300 (

N

N G G

) 2 0 2 0 25 0 (

) 2 0 10 2 0 15 6 25 0 75 3 (

24 41 6 9 0 65 0

23 33965 41

6 9 0 65 0

6 3995

N

NG

G =6.41 tấn (tính trên)

- Ntss : Lu lợng xe chạy ngày đêm ở cuối thời gian tính toán

+ Năm thứ 15 Ntss = 909 (xe/ng.đêm)

Qtss = 365 0,9 0,65 6,41 909 = 1244144 (tấn)+ Năm thứ 10 Ntss = 648 (xe/ng.đêm)

*106Tập trung 8326108 8.559 71.26 1244144 1435.24 5.052 9021.08 9092.34Phân kỳ GĐI 3819977 6.677 25.50 886914 1435.24 4.83 6148.27 6173.77

GĐII 7736179 3.853 29.81 1244144 1435.24 3.47 6196.19 6226Vậy tổng chi phí xây dựng và khai thác quy đổi về năm gốc

+ Phơng án đầu t một lần (15 năm) là

Pqđ=1602143971 + 9092340000 = 10 370 652 010(đ)

+ Phơng án đầu t phân kỳ ở GĐII còn phải quy đổi chi phí thờng xuyên về năm gốc

2883842657 )

08 0 1 (

Dựa vào bảng tổng hợp so sánh ta thấy phơng án đầu t 1 lần có P qđ nhỏ hơn phơng

án đầu t phân kỳ (10+5 năm) Vậy ta chọn phơng án đầu t tập trung để tiếp tục làm luậnchứng kinh tế kỹ thuật và so sánh hai phơng án tuyến

Kết cấu đợc chọn là: BTN hạt mịn h1 = 5cm, E1 =2700daN/cm2

BTN hạt thô h2 = 7cm, E2 =3500daN/cm2

CP đá dăm loại1 h3 = 13cm, E3 =3500daN/cm2

Cấp phối SC h4 = 25cm, E4 =2200daN/cm2

Đất nền á sét E0 = 400 daN/cm2

IV Tính toán và kiểm tra kết cấu gia cờng áo đờng cho năm thứ 20.

1 Tính toán kết cấu gia cờng áo đờng cho năm thứ 20.

Kết cấu áo đờng đợc chọn dùng cho năm thứ 15:

Ech = 1504 (daN/cm2)

H1 = 5 cm BTN hạt mịnH2 = 7 cm BTN hạt thô

H3 = 13 cm CP đá dăm loại 1H4 = 25 cm CP Sỏi cuội Ech của kết cấu áo đờng này đã tính đợc trong phần kiểm tra tiêu chuẩn dộ võng đàn hồi của kếtcấu áo đờng phơng án đầu t tập trung: Ech = 1504 daN/cm2

Sau 15 năm sử dụng : Ech15 = 0.90  Ech = 0.90  1504 = 1353.6 daN/cm2

Môđun đàn hồi của năm thứ 20 là: Eyc20 =1549 daN/cm2

Để đảm bảo yêu cầu giao thông từ năm thứ 15 đến năm thứ 20, rải thêm 2 lớp bê tông nhựahạt mịn và hạt thô, mỗi lớp dày 5cm

Sơ đồ tính nh sau :

E20yc=1549 daN/cm2

5 (cm) BTN hạt mịn E = 2700 daN/cm2

5 (cm) BTN hạt thô E = 3500daN/cm2

50 (cm) Kết cấu cũ Ech = 1353.6 daN/cm2

Kết cấu áo đờng của năm thứ 20 :

Lớp Tên VL Eyc20=1549 (daN/cm2) hi (cm) Ei (daN/cm2)

2. Kiểm tra kết cấu gia cờng áo đờng cho năm thứ 20

a)Kiểm tra kết cấu áo đờng theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi

Quy đổi 2 lớp BTN về 1 lớp tơng đơng;

3 3 / 1 1

1

1

Ta có tỷ số:

33

10 D

H

 = 0.303

3082,7

1353,6E

E

= 0.525

 Ech = 0.525  3082.7 = 1618.42 daN/cm2 > Eyc20 = 1549 daN/cm2

 Kết cấu áo đờng thoả mãn yêu cầu về độ võng đàn hồi

b) Kiểm tra điều kiện chịu kéo uốn của lớp Bê tông nhựa

1

1

11745.52

E E

Tra toán đồ H3-11 xác định đợc: n  1 , 9

 n = 1,15 p n = 1,15 6 1,9 = 13.11 (daN/cm2) < [n] = 15 (daN/cm2) nên lớp Bêtông nhựa đảm bảo điều kiện chịu kéo khi uốn

c) Kiểm tra điều kiện trợt của lớp Bê tông nhựa.

Lớp Bê tông nhựa đợc kiểm tra điều kiện trợt ở 60 o C

3 3 / 1

1 1

1

- Sơ đồ tính toán: H/D = 10/33 = 0,303

6.1353

22402

1





E E

Tra toán đồ H3-13 xác định đợc:

44 1 24 , 0 6 24

 [] = 1,1 3 = 3.3 > ax nên lớp BTN đảm bảo điều kiện không trợt

 Kết luận : Kết cấu áo đờng năm thứ 20 thỏa mãn điều kiện chịu lực

Chơng ix: luận chứng kinh tế - kỹ thuật so sánh lựa chọn phơng án

tuyến

i đánh giá các P.A về chất lợng sử dụng

Tính toán các phơng án tuyến dựa trên hai chỉ

Với Ki là các hệ số tai nạn riêng biệt, là tỷ số tai nạn xảy ra trên một đoạn tuyến nào đó( có các yếu tố tuyến xác định ) với số tai nạn xảy ra trên một đoạn tuyến nào chọn làmchuẩn

+) K1 : hệ số xét đến ảnh hởng của lu lợng xe chạy ở đây K1 = 0.46

+) K2 : hệ số xét đến bề rộng phần xe chạy và cấu tạo lề đờng K2 = 1

+) K3 : hệ số có xét đến ảnh hởng của bề rộng lề đờng K3 = 1.2

+) K4 : hệ số xét đến sự thay đổi dốc dọc của từng đoạn đờng

+) K5 : hệ số xét đến ảnh hởng của đờng cong nằm

+) K6 : hệ số xét đến ảnh hởng của tầm nhìn thực tế có thể trên đờng K6=1

+) K7 : hệ số xét đến ảnh hởng của bề rộng phần xe chạy của cầu thông qua hiệu số chênhlệch giữa khổ cầu và bề rộng xe chạy trên đờng K7 = 1

+) K8 : hệ số xét đến ảnh hởng của chiều dài đoạn thẳng K8 = 1

+) K9 : hệ số xét đến ảnh hởng của lu lơng chỗ giao nhau K9=1.5

+) K10 : hệ số xét đến ảnh hởng của hình thức giao nhau K10 = 1.5

+) K11 : hệ số xét đến ảnh hởng của tầm nhìn thực tế đảm bảo tại chỗ giao nhau cùng mức

có đờng nhánh K11 = 1

+) K12: hệ số xét đến ảnh hởng của số làn xe trên đờng xe chạy K12 = 1

+) K13 : hệ số xét đến ảnh hởng của khoảng cách từ nhà cửa tới phần xe chạy K13 = 2.5.+) K14 : hệ số xét đến ảnh hởng của độ bám của mặt đờng và tình trạng mặt đờng K14 = 1Tiến hành phân đoạn cùng độ dốc dọc, cùng đờng cong nằm của các phơng án tuyến Sau

đó xác định hệ số tai nạn của hai phơng án :

Quá trình tính toán xem Phụ lục I.9.1, I.9.2 kết quả cụ thể :

KtnPaI = 4.127

Ktn PaII = 4.012

ii Đánh giá các phơng án tuyến theo nhóm chỉ tiêu về kinh tế và xây dựng

Tổng chi phí xây dựng và khai thác quy đổi đợc xác định theo công thức

qd

tc

E

t C K

E

E

1(1 )

Trong đó:

Etc : Hệ số hiệu quả kinh tế tơng đối tiêu chuẩn đối với ngành giao thông vận tải hiện naylấy Etc = 0,12

Eqd: Tiêu chuẩn để qui đổi các chi phí bỏ ra ở các thời gian khác nhau, Eqđ =0,08

Kqd : Chi phí tập trung từng đợt quy đổi về năm gốc

Ctx : Chi phí thờng xuyên hàng năm

i

n qd

dk t

qd

ct

E

K E

K

1 (1 ))

1



ss trt

trt

t

t qd

h t h

N i

n qd

trt

E

K K

K E

K

1

) ( )

( 0 ) ( 0

Trong đó:

K0 : Chi phí xây dựng ban đầu của các công trình trên tuyến

Kct : Chi phí cải tạo ở năm t

Kđt : Chi phí đại tu ở năm t

Ktt : Chi phí trung tu ở năm t

K0(h): Tổng vốn lu động do khối lợng hàng hoá thờng xuyên nằm trong quá trình vận chuyểntrên đờng

Kt(h) : Lợng vốn lu động hàng năm tăng lên do sức sản xuất và tiêu thụ tăng

K0(N) : Tổn thất do chiếm đất nông nghiệp Chi phí này đợc đợc tính trong phí tổn trong đền

bù ruộng đất khi tính chi phí xây dựng ban đầu K0 nên không cần tính thành một khoản riêng: 1.1 Xác định K0:

Tra đơn giá XDCB Hà Nội (1999) ta có

- Giá thành đào 1m3 (dùng máy đào <1,25m3, ôtô < 10T, Cự ly vận chuyển < 300m ,

Đất cấp III)