Đồ án đường cấp 4 miền núi 60 kmh , lưu lượng 630 xengày đêm tương lai (kèm bản vẽ)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ Chương 2: CẤP HẠNG VÀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN I. Xác đònh cấp hạng kỹ thuật: 1. Tính lưu lượng xe thiết kế: Lưu lượng xe 630 xe/ngày đêm vào thời điểm đưa tuyến vào khai thác. • Xác đònh lưu lượng của xe con quy đổi tại thời điểm đưa tuyến vào khai thác: i i N = N a ∑ (xcqd/ngd) Trong đó: i N :Lưu lượng cuả loại xe i trong dòng xe(xe/ngd) 1 a :hệ số quy đổi của loại xe i về xe con thiết kế theo TCVN4054-2005 Đòa hình miền núi nên ta có hệ số quy đổi ở bảng dưới: Kết quả bảng quy đổi các loại xe ra xe con Loại xe Thành phần (%) Số lượng xe năm hiện tại ( xe/ng.đ ) Hệ số quy đổi (Bảng2) Số xe con quy đổi (xcqđ/ng.đ) Xe con 15 94.5 1 95 Xe tải 2 trục 36 226.8 2.5 567 Xe buýt nhỏ 30 189 2.5 473 Xe tải 3 trục 19 119.7 3.0 359 Lưu lượng xe thiết kế ở năm tương lai (xcqđ/nđ) N 0 = 1494 2. Xác đònh cấp thiết kế và cấp quản lý của đường ôtô:  Lưu lượng xe thiết kế: Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai được xác đònh theo công thức: t-1 t 0 N N (1 p) = + (xcqđ/ngđ) (2-2) Trong đó: N 0 : Lưu lượng xe chạy tại thời điểm hiện tại (xcqđ/ngđ) t: Năm tương lai của công trình. p: Mức tăng xe hàng năm theo số liệu thống kê p = 0.07 Vậy lưu lượng xe thiết kế với năm tương lai là năm thứ 15: SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ ( ) ( ) ( ) 15 1 1 1494 ) 1494 1 0.07 3852 t t N p − − = ×(1+ = × + = (xcqd/ngd) Chọn lưu lượng xe thiết kế: Với lưu lượng xe thiết kế năm tương lai thứ 15 là 3852<6000.Do vậy đường chỉ thuộc cấp III. Theo tiêu chuẩn 4054-05 (điều 3.4.2) thì năm tương lai là năm thứ 15.Vậy lưu lượng xe thiết kê là 3852(xcqd/ngd) Tổng hợp các yệu tố điều kiện đòa hình, chức năng, lưu lượng xe, ta kiến nghò đường có cấp thiết kế là cấp III miền núi. • Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm: Tuyến không có số liệu thống kê cụ thể và cũng không có những nguyên cứu đặc biệt nên theo TCVN 4050 – 05 thì N gcđ được xác đònh gần đúng như sau: gcd t N (0.1 0.12)N= ÷ (xcqđ/h) (2-3) Đây là tuyến thuộc vùng cao nên lưu lượng xe tập trung giờ cao điểm không lớn. Vậy chọn: gcd N 0.1= ×1494 =149 (xcqđ/h) Xác đònh 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), miền núi, theo bảng 4 của TCVN 4054- 05 thì tốc độ thiết kế V tk =60km/h . II. Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến đường: 1. Các yếu tố mặt cắt ngang: Việc bố trí các bộ phận gồm phần xe chạy, lề, dải phân cách, đường bên và các làn xe phụ (làn phụ leo dốc, làn chuyển tốc) trên mặt cắt ngang đường phải phù hợp với yêu cầu tổ chức giao thông nhằm đảm bảo mọi phương tiện giao thông cùng đi lại đïc an toàn, thuận lợi và phát huy được hiệu quả khai thác đường. Tuỳ theo cấp thiết kế của đường và tốc độ thiết kế, việc bố trí các bộ phận nói trên phải tuân thủ các giải pháp tổ chức giao thông qui đònh ở Bảng 5 TCVN4054-2005: + Có bố trí xe đạp và xe thô sơ đi trên phần lề gia cố. + Không có giải phân cách giữa. + Chỗ quay đầu xe không khống chế. + Khống chế đường ra vào không khống chế. a. Khả năng thông xe và số làn xe cần thiết: SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ Khả năng thông xe của đường là số phương tiện giao thông lớn nhất có thể chạy qua một mặt cắt của đường trong một đơn vò thời gian khi xe chạy liên tục. Khả năng thông xe của đường phụ thộc vào khả năng thông xe của một làn xe và số làn xe. Khả năng thông xe của một làn lại phụ thuộc vào vận tốc và chế độ xe chạy, nên muốn xác đònh khả năng thông xe của tuyến đường thì phải xác đònh khả năng thông xe của một làn. Việc xác đònh khả năng thông xe lý thuyết của một làn xe căn cứ vào sơ đồ giả thuyết các xe chạy phải xét đến vấn đề an toàn là xe chạy nối đuôi nhau cùng tốc độ và xe này cách xe kia một khoảng không đổi đủ để khi xe trước dừng lại hoặc đánh rơi vật gì thì xe sau kòp dừng lại cách một khoảng cách an toàn. Theo TCVN 4054-2005 số làn xe trên mặt cắt ngang được tính: lth cdg lx Nz N n . = Trong đó: n lx : số làn xe yêu cầu, được lấy tròn đến số nguyên. N cđg : lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm. N cdg = 0.1xN tbn = 0.1*3852= 385 (xe/h) N lth : năng lực thông hành thực tế của 1 làn xe. Theo điều 4.2.2 theo TCVN4054-05 Khi không có nghiên cứu, tính toán có thể lấy theo quy trình như sau: khi không có giải phân cách giửa phần xe chạy trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ: N lth = 1000 (xcqđ/h/làn) Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành V tt = 60 (Km/h) ⇒ Z = 0.77 lx N 385 n 0.5 0.77*1000 → = = = cđg lth Z * N làn Theo Bảng 7 TCVN 4054-2005: số làn xe yêu cầu là 2 làn . Vậy ta lấy n lx = 2 làn để thiết kế. b. Chiều rộng làn xe: Kích thước xe càng lớn thì bề rộng của 1 làn xe càng lớn, xe có kích thước lớn thì vận tốc nhỏ và ngược lại. Vì vậy khi tính bề rộng của 1 làn xe ta phải tính cho trường hợp xe con và xe tải chiếm ưu thế. SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ Ta có sơ đồ tính toán như sau:  Bề rộng làn xe ngoài cùng: 1 b c B x y 2 + = + + b: bề rộng thùng xe c: khoảng cách giữa tim 2 dãy bánh xe x: khoảng cách giữa mép thùng xe với làn xe bên cạnh x = 0.5 + 0.005xV(làn xe bên cạnh là ngược chiều) x = 0.35 + 0.005xV(làn xe bên cạnh là cùng chiều) y: khoảng cách giữa tim bánh xe ngoài cùng đến mép mặt đường y = 0.5 + 0.005xV Đối với xe con: x = 0.5 + 0.005xV=0. 5+0.005x60=0.8m y = 0.5 + 0.005x60 = 0.8m b = 1.8m , c = 1.42m 1 1.8 1.42 B +0.8 0.8 3.21 (m) 2 + = + = Đối với xe tải ưu thế: 1 x = 0.5 + 0.005xV=0.5+0.005x60=0.8m y = 0.5 + 0.005x60= 0.8m b = 2.5m , c = 1.8m 1 2.5 1.8 B 0.8 0.8 3.75(m) 2 + = + + = Theo bảng 7 TCVN4054-2005 chiều rộng tối thiểu của 1 làn xe 3.0m. Tính toán thì ở trạng thái bất lợi nhất và vì lợi ích kinh tế nên ta có thể chọn theo bề rộng tối thiểu theo quy trình. Kiến nghò chọn B 1 =B 2 =B = 3.0m. SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 10 bb x x y yc c B 2 B 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ c. Chiều rộng mặt đường: B m =n.B = 2x 3.0 =6 m Độ dốc ngang mặt đường i= 2% (tuỳ theo loại vật liệu làm áo đường). d. Chiều rộng lề đường: Theo Bảng 7 TCVN 4054-2005, với đường cấp III, chiều rộng lề đường: B lề =2x1.5 m, trong đó có 2x1m là phần gia cố. Kiến nghò gia cố không toàn bộ lề. e. 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 : Loại mặt đường Độ dốc ngang (%) Bê tông Ximăng, bê tông nhựa 1.5 ÷2.0 Láng nhựa, thấm nhập nhựa 2.0 ÷3.0 Đá dăm 2.5 ÷3.5 Đường đất 3.0 ÷ 4.0 + Độ dốc ngang lớn nhất: max max n sc i i≤ đối với từng cấp hạng kỹ thuật của đường Vậy căn cứ vào loại mặt đường ta chọn độ dốc ngang i n = 2 %. + Độ dốc lề gia cố: i lgc = i mặt = 2%. + Độ dốc lề không gia cố : i kgc = 4%. f. Chiều rộng nền đường: B nền =B m + 2.B lề =6+2x1.5= 9 m 2. Xác đònh các yếu tố kỹ thuật trên bình đồ: a. Siêu cao và tính toán độ dốc siêu cao: Khi xe chạy trên đường cong có bán kính nhỏ, dưới tác dụng của lực li tâm làm cho điều kiện ổn đònh của xe chạy trên làn phía long đường cong kém đi. Để tăng ổn đònh khi xe chạy trên làn này, người ta xây dựng mặt đường một mái ngiêng về phía bụng đường cong gọi là siêu cao. Độ dốc của mặt đường này gọi là độ dốc siêu cao. SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ Quy trình quy đònh độ dốc siêu cao cho một khoảng giá trò bán kính tuỳ thuộc vào vận tốc tính toán. Kiến nghò chọn i sc theo quy trình TCVN 4054-2005 với V tt =60km/h Bảng 13: Độ dốc siêu cao tối thiểu theo bán kính cong nằm R (m) 125 ÷150 150 ÷175 175 ÷200 200 ÷250 250 ÷300 300 ÷1500 ≥1500 i sc (%) 7 6 5 4 3 2 Không làm siêu cao b. Bán kính đường cong nằm: Theo bảng 11 TCVN 4054-2005: Bán kính tối thiểu giới hạn:125m Bán kính tối thiểu thơng thường 250m Bán kính tối thiểu khơng siêu cao ).(127 2 n i v R ± = µ Trong đó: i n : Độ dốc ngang của đường . Lấy dấu (-) trong trường hợp không bố trí siêu cao. Lấy dấu (+) trong trường hợp có bố trí siêu cao. µ: Trò số lực đẩy ngang Trò số lực đẩy ngang được lấy dựa vào các yếu tố sau : • Điều kiện chống trượt ngang 0 ϕµ ≤ 0 ϕ : Hệ số bám ngang giữa bánh xe với mặt đường, ( ) ϕϕ 7.06.0 0 ÷= ϕ : Hệ số bám dọc. Xét trong điều kiện bất lợi của mặt đường (ẩm ướt có bùn đất ) thì ϕ = 0.3  0 ϕ = 0.6 x 0.3 = 0.18 Vậy 18.0≤ µ • Điều kiện ổn đònh chống lật: h b .2 ≤ µ h: Khoảng cách từ trọng tâm xe đến mặt đường b: Khoảng cách giữa hai tâm bánh xe Đối với những xe hiện đại thường b = 2h nên: 1≤ µ : trò số này biểu hiện mức độ ổn đònh chống lật rất cao so với ổn đònh chống trượt SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ • Điều kiện êm thuận đối với hành khách : Theo điều tra xã hội học cho thấy: 1≤ ϕ : Hành khách không cảm thấy có đường cong. 0.15: φ ≤ Hành khách hơi cảm thấy xe vào đường cong. :20.0= ϕ Hành khách cảm thấy rất khó chòu. :30.0= ϕ Hành khách cảm thấy bò sô dạt về moat phía. • Điều kiện kinh tế: Khi xe chạy vào đường cong, dưới tác dụng của lực đẩy ngang, bánh xe quay trong mặt phẳng lệch với hướng xe chạy một góc δ. Góc lệch này càng lớn thì tiêu hao nhiên liệu càng nhiều và lốp xe càng nhanh hỏng. Theo điều kiện này hệ số lực đẩy ngang khống chế là 1.0= µ Căn cứ vào những điều kiện trên chọn 15.0= µ ( cho các trường hợp phải đặt đường cong R min để giảm chi phí xây dựng, nghóa là trong điều kiện đòa hình khó khăn)  Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi có siêu cao 7%: ( ) ( ) ( ) 2 2 min max 60 128.85 127 127 0.15 0.07 sc v R m i µ = = = + + Theo Bảng 13 TCVN 4054-2005: R minsc = 125 m Kiến nghò chọn theo tiêu chuẩn  Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi có siêu cao 2%: ( ) ( ) ( ) 2 2 min max 60 166.74 127 127 0.15 0.02 sc v R m i µ = = = + + Theo TCVN 4054-2005: R minsc = 300m Kiến nghò chọn theo tiêu chuẩn  Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi không có siêu cao: ( ) sc i v R + = µ 127 2 min Khi đặt đường cong bằng không gây chi phí lớn 0,15 µ = Khi không bố trí siêu cao ⇒ trắc ngang 2 mái i sc = -i n Vậy : ( ) ( ) ( ) 2 2 min 60 218.05 127 0.08 127 0.15 0.02 n v R m i = = = − − Theo TCVN 4054-2005: R minksc = 1500m. SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ Kiến nghò chọn theo tiêu chuẩn.  Bán kính nhỏ nhất theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm: Tầm nhìn ban đêm phụ thuộc vào góc phát sáng của đèn pha ôtô, α = 2 0 . Ta có : S = 2 180 απ R min (S = 75 m là tầm nhìn hãm xe) Suy ra : R min = 90 75 1074.84 2 3.14 × = × m. Theo Bảng 11 TCVN 4054-2005: Chỉ trong trường hợp khó khăn mới vận dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu, khuyến khích dùng bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường trở lên và luôn tận dụng đòa hình để đảm bảo chất lường xe chạy tốt nhất. Với đường cấp III thì bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn 125m. Vậy nên chọn bán kính đường cong nằm ≥ 125 để thiết kế. c. Siêu cao và đoạn nối siêu cao – đường cong chuyển tiếp: Hình 2.4 Sơ đồ bố trí siêu cao Theo TCVN 4054-05 thì siêu cao là dốc một mái trên phần xe chạy, dốc xề phía bụng đường cong. Siêu cao được thực hiện bằng cách quay phần xe chạy ở phía lưng đường cong quanh tim đường để đường phần xe chạy có cùng một độ dốc, sau đó vẫn tiếp tục quay cả phần xe chạy quanh tim đường đạt được siêu cao. Trường hợp đường có dải phân cách giữa siêu cao được thực hiện bằng cách quay xung quanh mép trong hoặc mép ngoài mặt đường. Độ dốc siêu cao được xác đònh theo công thức: SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ 2 sc v i 127R µ = − (2-8) Trong đó: V: tốc độ thiết kế (km/h) V = 60. µ: hệ số lực đẩy ngang, chọn µ = 0.15. Độ dốc siêu cao được chọn theo TCVN4054-05 như bảng sau: R (m) 125 ÷150 150 ÷175 175 ÷200 200 ÷250 250 ÷300 300 ÷1500 ≥1500 i sc (%) 7 6 5 4 3 2 Không làm siêu cao Để dẫn ôtô từ đường thẳng vào đường cong có độ cong không đổi một cách êm thuận cần phải bố trí đường cong chuyển tiếp ở hai đầu đường cong sao cho phù hợp với quỹ đạo xe chạy. Chiều dài đường cong chuyển tiếp phải đủ để cho lực ly tâm tăng lên dần dần từ đường thẳng vào đường cong, tránh sự tăng lực ly tâm quá nhanh và đột ngột. Với V tk = 60km/h, phải bố trí đường cong chuyển tiếp. Xác đònh chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp: + Điều kiện 1: Là điều kiện tăng cường độ của gia tốc li tâm 1 cách từ từ, ở đầu đường thẳng bán kính 0, =∞= lt a ρ , khi bắt đầu vào đường cong bán kính R v aR lt 2 , == ρ . Gọi I là cường độ tăng của gia tốc li tâm(m/s 3 ) theo qui trình VN thì I=0.5m/s 3 Thời gian ôtô chạy trên đoạn đường cong chuyển tiếp: RI v I a t lt 2 == Mà v L t ct = R v RI v L ct 5.0 33 ==→ với v(m/s) 3 ct v L 23.5*R → = với v(km/h) R = 125m: bán kính đường cong bằng nhỏ nhất trong đoạn nối siêu cao 7% 3 ct 60 L 73.53m 23.5* 125 → = = + Điều kiện 2: 3 R A > SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ A: thông số clôtoit A= ct RL 3 ct R RL→ > 125 13.88→ > = = ct R L m 9 9 + Điều kiện 3: Đủ Để Bố Trí Đoạn Nối Siêu Cao: * sc nsc p B i L i = Trong đó : + i sc =7% : độ dốc siêu cao thiết kế +B: bề rộng mặt đường xe chạy + i p = 0.5% : độ dốc phụ theo quy trình Việt Nam đối với đường cấp III min 6*0.07 84 0.005 nsc L m→ = =  Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất L CT =max { (1),(2),(3) } Chọn : L CT = 98(m) . Theo TCVN 4054-2005, đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường công chuyển tiếp, chiều dài đoạn nối siêu cao hoặc chiều dài đường cong chuyển tiếp tối thiểu lấy như sau: Bảng 14: Chiều dài đoạn nối siêu cao phụ thuộc vào bán kính cong nằm R (m) 125 ÷150 150 ÷175 175 ÷200 200 ÷250 250 ÷300 300 ÷1500 ≥1500 L ct (m) 70 60 55 50 50 50 Không làm siêu cao So sánh với chiều dài đoạn đường cong chuyển tiếp trong quy trình ta có: L CT = 84(m)> L CT = 70(m) Vậy ta chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp là : L ct = 84m để tính toán. d. Tính toán độ mở rộng trong đường cong ∆: Khi xe chạy trên đường cong có bán kính R≤ 250m thì mỗi bánh xe chạy trên một quỹ đạo khác nhau, đầu xe ngoài có bán kính lớn nhất và thùng xe phía trong có bán kính nhỏ nhất, do vậy xe chạy trên đường cong chiếm phần đường rộng hơn so với xe chạy trên đường thẳng nên yêu cầu phải mở rộng đường cong để dảm bảo xe chạy vẩn bình thường. SVTH:MAI VĂN QUYỀN Trang 16 [...]... ra, tuy vậy trên đường cấp cao,tầm nhìn này vẫn phải kiểm tra nhưng với ý nghóa là bảo đảm 1 chiều dài nhìn được cho lái xe an tâm chạy với tốc độ cao S4 = v1 (v1 + v 2 ) + l0 63.5(ϕ ± i ) Giả sử xe chạy với tốc độ tính toán 60km/h cần vượt xe tải chạy 40 km/h cần một tầm nhìn: S4 = 60( 60 + 40 ) + 5 = 188.98m 63.5(0.5) Theo bảng 10TCVN 40 54- 2005 chọn S 4 =350  Mở rộng tầm nhìn trên đường cong nằm: Khi... đồ f:hệ số ma sát của mặt đường phụ thuộc vào loại mặt đường, tình trạng mặt đường, vận tốc xe chạy Khi V . SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th. PHAN TÔ ANH VŨ ( ) ( ) ( ) 15 1 1 149 4 ) 149 4 1 0.07 3852 t t N p − − = ×(1+ = × + = (xcqd/ngd) Chọn lưu lượng xe thiết kế: Với lưu lượng xe thiết kế năm tương lai thứ. 3852< ;600 0.Do vậy đường chỉ thuộc cấp III. Theo tiêu chuẩn 40 54- 05 (điều 3 .4. 2) thì năm tương lai là năm thứ 15.Vậy lưu lượng xe thiết kê là 3852(xcqd/ngd) Tổng hợp các yệu tố điều kiện đòa hình,. 3852(xcqd/ngd) Tổng hợp các yệu tố điều kiện đòa hình, chức năng, lưu lượng xe, ta kiến nghò đường có cấp thiết kế là cấp III miền núi. • Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm: Tuyến không có số liệu thống