thiết kế tuyến đường phục vụ giao thông ý nghĩa khu vực

NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN Nhiệm vụ được giao: - Thiết kế tuyến đường được giao cho trên bình đồ. Phục vụ giao thông ý nghĩa khu vực. Căn cứ vào các số liệu ban đầu sau : + Lưu lượng xe chạy năm đầu tiên : N 1 = 2000 (xe/ng.đ) + Hệ số tăng xe : q = 12% + Thành phần dòng xe : Loại xe Thành phần dòng xe N i Xe tải nhẹ 14 % Xe tải trung 10 % Xe tải nặng 11 % Xe buýt 7 % Xe con 22 % Xe máy 26% Xe đạp 10 % CHƯƠNG 2: CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 2.1. PHÂN LOẠI, PHÂN CẤP ĐƯỜNG, THÔNG SỐ HÌNH HỌC ĐƯỜNG 2.1.1. Các căn cứ Căn cứ xác định cấp hạng của tuyến: dựa trên các cơ sở mục đích, ý nghĩa phục vụ của tuyến; địa hình khu vực tuyến đi qua và căn cứ vào lưu lượng xe chạy năm tương lai. Cụ thể như sau: 2.1.1.1. Căn cứ dựa vào chức năng của tuyến - Chức năng giao thông: + Có chức năng giao thông cơ động – tiếp cận trung gian. + Đầu tuyến là Khu dân cư A, cuối tuyến là Khu dân cư B . Nối liền 2 khu dân cư, tạo điều kiện lưu thông đi lại và vận chuyển hàng hoá trong khu vực. - Chức năng không gian: + Chức năng không gian của đường phố được biểu thị qua quy mô bề rộng chỉ giới đường đỏ của đường phố. Trong phạm vi này mỗi bộ phận của mặt cắt ngang được thể hiện rõ chức năng không gian của nó như: kiến trúc cảnh quan, môi trường, bố trí công trình hạ tầng ở trên và dưới mặt đất 2.1.1.2. Căn cứ dựa vào lưu lượng xe thiết kế ở năm tương lai - Do số liệu ban đầu là xe hổn hợp do đó ta phải đổi về số xe con quy đổi. - Là số xe con được quy đổi từ các loại xe khác thông qua một mặt cắt trong một đơn vị thời gian. - Căn cứ này dựa trên tính toán sau: + Số liệu ban đầu là lưu lượng xe hỗn hợp ở năm đầu tiên: = 1 N 2000 (xe/ng.đ). Nên lưu lượng xe con quy đổi trung bình ngày đêm ở năm tính toán xác định theo công thức: ∑ = = n i iitbnam KNN 1 . (2.1.1.2) Trong đó: - i N : Lưu lượng của loại xe thứ i ở năm tính toán (xe/ng.đ). - i K : Hệ số quy đổi loại xe thứ i về xe con. - n : Số loại xe trong dòng xe. Bảng 2.2.1. Thành phần và hệ số quy đổi về xe con của các loại xe trong dòng xe Loại xe Thành phần dòng xe N i Hệ số quy đổi K i Xe tải nhẹ 14 % 2,5 Xe tải trung 10 % 2,5 Xe tải nặng 11 % 3 Xe buýt 7 % 2,5 Xe con 22 % 1 Xe máy 26 % 0,25 Xe đạp 10 % 0,3 Bảng 2.2.2. Lưu lượng từng loại xe. Loại xe Lưu lượng xe (xe/ng.đ) Xe tải nhẹ 2000x14% = 280 Xe tải trung 2000x10% = 200 Xe tải nặng 2000x11% = 220 Xe buýt 2000x7% = 140 Xe con 2000x22% = 440 Xe máy 2000x26% = 520 Xe đạp 2000x10% = 200 - Thay các số liệu trong bảng 1 vào công thức (2.1.1.2), ta có : N tb năm = 2,5x280 + 2,5x200 + 3x220 + 2,5x140 + 1x440 + 0,25x520 + 0,3x200 = 2840 (xcqđ/ng.đ). - Năm tương lai là năm cuối cùng của thời gian tính toán sử dụng khai thác đường, trong thiết kế đường đô thị, thời hạn tính toán được xác định theo loại đường: + 20 năm đối với đường cao tốc, đường phố chính đô thị. + 15 năm đối với các loại đường khác được làm mới và mọi loại đường nâng cấp cải tạo trong đô thị. Đây là đường gom ⇒ Thời hạn tính toán được xác định đối với tuyến đường trong đồ án này là 15 năm. Lưu lượng xe ở năm tương lai thứ 15: N 15 =N qđ .(1+q) 15-1 =2840x(1+0,12) 14 = 13879,4 (xcqđ/ng.đ). Trong đó: - Hệ số tăng xe: q = 12%. 2.1.2. Lựa chọn loại đường, cấp đường Từ 2 căn cứ trên tham chiếu với bảng 4 của TCXDVN 104 – 2007 để chọn cấp hang của đường là 50, tương ứng với trị số tốc độ thiết kế là 50 (km/h). Loại đường phố gom 2.1.3. Thông số hình học đường 2.1.3.1 Bề rộng phần xe chạy Xác định số làn xe cần thiết - Số làn xe yêu cầu được tính theo công thức: - Số làn xe n trên mặt cắt ngang là số nguyên, số làm xe cơ bản được xác đinh theo loại đường khi đã quy hoạch và kết hợp với công thức tính toán: tt yc lx PZ N n . = (2.1.3.1.a) Trong đó: + tt yc lx PZ N n . = : Số làn xe yêu cầu. + yc N : Lưu lượng xe thiết kế theo giờ ở năm tính toán.: N yc =(0.12÷0.14). 13879,4 = 1665,53 ÷ 1943,12 (xcqd/ng.đ) + Z : Hệ số sử dụng khả năng thông hành, (phụ thuộc vào: loại đường, tốc độ thiết kế, mức độ phục vụ) Bảng 3.3 trang 47 “ bài giảng công trình đường – Cao đẳng Công nghệ” ⇒ Z=0.85 + Khả năng thông hành lớn nhất (P ln ) là khả năng thông hành được xác đinh theo các điều kiện lý tưởng quy ước nhất đinh. Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104:2007 “Đường đô thị và yêu cầu thiết kế” + Khả năng thông hành tính toán (P tt ) : P tt = ln P)9.07.0( ÷ . (2.1.3.1.b) + Với P ln là khả năng thông hành lớn nhất. Ở đây ta giả định định đường gom, không có dải phân cách thì P ln = 1600 (xecon/h). ⇒ P tt = ln P)9.07.0( ÷ = 1440 11201600 .)9.07.0( ÷=÷ (xecon/h). ⇒ P tt = 1440 (xecon/h). ⇒ === 144085.0 1943 . xPZ N n tt yc lx 1,59 Theo TCVN 104-2007 (bảng 10) với đường phố gom khu vực, chọn số làn xe là 2 làn. Chiều rộng 1 làn xe: - Làn xe là dải đất để cho một xe chạy an toàn với tốc độ thiết kế. Chiều rộng một làn xe được tính toán phụ thuộc vào tốc độ xe và kích thước xe. - Theo TCXDVN 104 – 2007, với loại đường phố gom khu vực có tốc độ thiết kế V= 50 km/h thì B = 3,5m. Vậy chọn B = 3,5m. ⇒ B pxc = 2x3.5= 7m 2.1.3.2. Hè đường - Hè phố cũng là bộ phận quan trọng của đường đô thị, là bộ phận tính từ mép ngoài bó vỉa tới chỉ giới đỏ. Công dụng của nó là để cho người đi bộ, bố trí cây trồng, cột điện và công trình ngầm, có thể làm nơi dự trữ đất mở rộng phần xe chạy sau này. - Chọn chiều rộng hè phố bao gồm chiều rộng của dải đường đi bộ, dải trồng cây, dải bố trí cột diện. Đối với công trình ngầm có thể kết hợp bố trí ở đây. Bề rộng hè đường Lấy theo bảng 15, mục 8.5.2. TCXDVN 104-2007, đối với đường phố khu vực chiều rộng tối thiểu của hè đường B hè = 5m. 2.1.3.3. Bề rộng lề đường B he` = 5m B 1la`n =3,5m B le` = 2,5m B he` = 5m B 1la`n =3,5m B le` = 2,5m Lề đường là phần cấu tạo tiếp giáp với phần xe chạy có tác dụng bảo vệ kết cấu mặt đường, cải thiện tầm nhìn, tăng khả năng thông hành, tăng an toàn chạy xe, bố trí thoát nước… thường tính từ mép phần xe chạy đến mép ngoài bó vỉa. Theo bảng 13, trang 24 TCXDVN 104 – 2007, với V tk = 50km/h thì chiều rộng tối thiểu của lề đường: 1m và bề rộng dải mép :0,25m. 2.1.3.4. Bề rộng nền đường. Bề rộng nền đường gồm: các bộ phận trên mặt cắt ngang trong phạm vi chỉ giới đỏ ⇒ bề rộng nền đường B n =19m Hình 2.2.8. Mặt cắt ngang đường. 2.2. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 2.2.1. Xác định độ dốc dọc Chọn độ dốc dọc: maxmin ddd iii ≤≤ (2.2.1) 2.2.1.1. Độ dốc dọc lớn nhất (i dmax ) - Độ dốc dọc lớn nhất i dmax là độ dốc lớn nhất của đường để cho tất cả các xe đều chạy được với tốc độ lớn hơn tốc độ thiết kế. - Độ dốc dọc lớn nhất i dmax phụ thuộc vào loại xe thiết kế, tốc độ tính toán và loại kết cấu mặt đường. Trị số i dmax của đường được xác định dựa trên 2 điều kiện sau: ` + Điều kiện về sức kéo: Sức kéo phải lớn hơn tổng sức cản của đường. (P k ≥ P c ). +Điều kiện về sức bám: Sức kéo phải nhỏ hơn sức bám giữa lốp xe và mặt đường (Nếu điều kiện này không thỏa mãn thì bánh xe sẽ quay tại chỗ hay bị trượt). a. Điều kiện sức kéo: Phương trình cân bằng sức kéo: −= Di d max f (2.2.1.1.a) Trong đó: + D: Nhân tố động lực mỗi loại xe, là sức kéo trên 1 đơn vị trọng lượng sau khi trừ đí sức cản không khí, nhân tố động lực phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ. Tra biểu đồ nhân tố động lực của các loại xe, được tra ở các hình 2.1 và 2.2 hướng dẫn thiết kế đường ô tô. + f: Hệ số sức cản lăn tuỳ theo từng loại mặt đường sẽ được thiết kế, căn cứ vào tốc độ thiết kế V tk = 50km/h đã được chọn ở trên ta có: f = f 0 Tra bảng 2.1 trang 24 chương 2 giáo trình công trình đường của Cao Thị Xuân Mỹ. Ứng với loại mặt đường bêtông nhựa ta có f 0 = 0,015. f = 0,015 Độ dốc thiết kế lớn nhất tính theo điều kiện này được ghi ở bảng 2.2.3: Bảng 2.2.3. Bảng tính độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện cân bằng sức kéo các loại xe. Loại xe Thành phần (%) V (km/h) D f I dmax % Maz – 504 (Xe tải nặng) 11 50 0,03812 0,015 2,3 Zin – 130 (Xe buýt) 7 50 0,03916 0,015 2,4 Zin – 130 (Xe tải trung) 10 50 0,03916 0,015 2,4 Raz 51(Xe tải nhẹ) 14 50 0,04033 0,015 2,5 MOSCOVIT (Xe con) 22 50 0,08016 0,015 6,5 Tham chiếu mục 11.2.1. theo TCVN 104 – 2007 ứng với cấp thiết kế của đường là cấp 50, thành phần dòng xe và địa hình chọn I dmax = 6,0% nhưng ta cần phải chọn độ dốc dọc hợp lý để đảm xe chạy đúng tốc độ thiết kế. Theo bảng kết quả trên, để cho tất cả các loại xe chạy đúng vận tốc thì I dmax =2,3%. ⇒ I dmax =2,3% (*) b. Điều kiện sức bám Phương trình cân bằng sức bám: I’ dmax = D’ – f (2.2.1.1.b) G PG D k ω ϕ − = . ' (2.2.1.1.c) Trong đó: + D’: Nhân tố động lực xác định tuỳ theo điều kiện bám của ô tô. + ϕ : Hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường tuỳ theo trạng thái của mặt đường, khi tính toán lấy ϕ trong điều kiện bất lợi nhất, tức là mặt đường ẩm và bẩn, ϕ =0,3 (Theo bảng 2.2 Giáo trình Công Trình Đường) + k G : Trọng lượng trục của bánh xe chủ động (Kg). - Xe tải nhẹ: G k = 0,8G - Xe con: G k = 0.55G. - Xe tải trung : G k = 0,9G - Xe buýt (tải trung):G k = 0,9G. - Xe tải nặng : G k = G +G: Trọng lượng toàn bộ của ô tô (Kg). - Xe tải trung: G = 10600 kg. - Xe con: G = 2000 kg. - Xe tải nhẹ : G = 7800 kg. - Xe buýt : G = 9500 kg - Xe tải nặng: G = 29000 kg. . + ω P : Sức cản của không khí (KG). 13 2 VFk P = ω (2.2.1.1.d) Trong đó: • k: Hệ số sức cản không khí (kG.s 2 /m 4 ). • F: Diện tích chắn gió của ô tô (m 2 ). • V: Vận tốc xe chạy tương đối so với không khí (km/h), khi chạy ngược gió nó bằng vận tốc thiết kế cộng với tốc độ gió, trong tính toán giả thiết tốc độ gió bị triệt tiêu, V = V tk = 50 (km/h). Với: k và F được lấy theo trang 24-25 “bài giảng công trình đường – Khoa kỹ thuật xây dựng – Cao đẳng Công Nghệ”, kết quả tính thể hiện ở bảng 2.2.4: Bảng 2.2.4: Bảng tính sức cản không khí. Loại xe k (kG.s 2 /m 4 ) F (m 2 ) V (km/h) w P (kG) Xe tải nặng 0,07 5,5 50 74,04 Xe tải trung 0,065 4 50 50 Xe tải nhẹ 0,06 3 50 34,62 Xe buýt (tương ứng với tải trọng trung) 0,05 4 50 38,46 Xe con 0,03 2 50 11,54 Kết quả tính toán các giá trị của các công thức (2.2.4), (2.2.4.a),(2.2.4.b) được ghi ở bảng 2.2.5 Bảng 2.2.5. Bảng tính độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện cân bằng sức bám các loại xe Loại xe ϕ G (kg) G k (kg) ω P (kG) D ’ I' dmax (%) Xe tải nhẹ 0,3 7800 6240 34,62 0,236 22,1 Xe tải trung 0,3 10600 9540 50 0,265 25 Xe buýt 0,3 9500 8550 38,46 0,266 25,1 Xe tải nặng 0,3 29000 29000 74,04 0,297 28,2 Xe con 0,3 2000 1100 11,54 0,159 14,4 Từ điều kiện này ta chọn i dmax = 28,2% (**). Từ (*) và (**), ta chọn độ dốc dọc lớn nhất là I dmax =2,3%. Đây là độ dốc hạn chế mà xe có thành phần lớn nhất trong dòng xe chạy đúng với tốc độ thiết kế, trong quá trình thiết kế trắc dọc thì ta nên cố gắng giảm độ dốc thiết kế để tăng khả năng vận doanh khai thác. l o S h L pư 1 1 S I Hình 2.2.1 - Sơ đồ tầm nhìn một chiều. Từ độ đốc đã chọn I dmax =2,3%. ta tính lại các trị số tốc độ xe chạy của từng loại xe: D = i dmax + f = 2,3% + 0,015 = 0,038 Từ đó suy ra tốc độ từng loại xe như ở bảng 2.2.6 Bảng 2.2.6. Bảng tốc độ từng loại xe tương ứng với D. Loại xe Max - 504 ZIN – 130 Raz - 51 MOTSCOVIT Vận tốc V (km/h) 59.38 ◊ 38.41 ◊ 51.18 28.52 ◊ 55.76 28.64 ◊ 55.73 106.86 Kết luận: Kết quả xác định có thể chấp nhận được. 2.2.1.2. Độ dốc dọc nhỏ nhất i dmin Xác định theo điều kiện thoát nước: - Để đảm bảo thoát nước cho rãnh dọc thì i dmin = 0.5%, trong điều kiện bằng phẳng. ⇒ I dmin = 0.5%. 2.2.1.3. Chọn độ dốc dọc thiết kế 2.2.2. Tầm nhìn xe chạy Để đảm bảo an toàn xe chạy trên đường người lái xe phải luôn đảm bảo nhìn thấy đường trên một chiều dài nhất định về phía trước để người lái xe kịp thời xử lý hoặc hãm dừng xe trước chướng ngại vật (nếu có) hay là tránh được nó. Chiều dài này gọi là tầm nhìn. 2.2.2.1. Tầm nhìn một chiều ( trước chướng ngại vật cố định) Chướng ngại vật trong sơ đồ này là một vật cố định nằm trên làn xe chạy có thể là đá đổ, đất trượt, hố sụt, cây đổ, hàng hoá xe trước rơi, Xe đang chạy với tốc độ V có thể dừng lại an toàn trước chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S I bao gồm một đoạn phản ứng tâm lí l pư , một đoạn hãm xe S h và một đoạn dự trữ an toàn l 0 . Vì vậy tầm nhìn này có tên gọi là tầm nhìn một chiều. [...]... dẫn hướng + Đặt các parie bê tơng mềm dọc đường 2.2.4 Bán kính tới thiếu đường cong đứng Rlồimin , Rlõmmin 2.2.4.1 Phạm vi thiết kế đường cong đứng Đường cong đứng được thiết kế ở những chỗ đổi dốc trên mặt cắt dọc tại đó có hiệu đại số giữa 2 độ dốc lớn hơn 2% đối với cấp đường thiết kế là cấp 50,tốc độ thiết kế V=50 Km/h Ký hiệu độ dốc như sau: Hình 2.2.6 Các ký hiệu độ dốc Với: i1, i2:... KCAD thiết kế của tầng mặt Với đường phố gom sử dụng loại tầng mặt của KCAD thiết kế là mặt đường cấp cao A1, và có Ntt= 469.19 (trục/làn.ngày đêm) nên có thể lấy Eycllxc = 169MPa Vậy lấy Eyc = 169 MPa để tính tốn 6.2 Thiết kế cấu tạo 6.2.1 u cầu chung đới với kết cấu áo đường 6.2.2 Quan điểm thiết kế cấu tạo - Phải tn theo ngun tắc thiết kế tổng thể nền áo đường và ngun tắc một kết... + Thiết kế đường đỏ (dựa vào đợ dớc dọc sao cho 0,5% ≤ id ≤ idmax = 1,9% và chiều dài đoạn đởi dớc tới thiểu bảng 27 TCVN 104-2007, với Vtk = 50km/h ) + Tính cao đợ thiết kế: id = ∆H ⇒ ∆H = i d L L id + Bớ trí đường cong đứng Hình 2.5.1 Tính cao độ thiết kế 4.2 Đợ dớc dọc của đường, rãnh 4.3 Tính toán các thơng sớ đường cong đứng - Các u cầu về đường cong đứng:... độ tự nhiên: 5,87m, cao độ thiết kế: 5,78m + Điểm cuối tuyến B, cao độ tự nhiên: 7,65m, cao độ thiết kế: 6,8m - Khu vực tuyến có điều kiện và địa chất, địa chất thuỷ văn thuận lợi khơng có đầm lầy, đất yếu, trượt lở và khơng có mực nước ngầm hoạt động cao, nên khơng có những điểm cần tránh 3.2.1 Tính các ́u tớ đường cong nằm Bảng 3.2 Bán kính đường cong nằm Bán kính đường cong nằm min Nhỏ... Âiãøm xung âäüt Hình 2.2.4 Phần phạm vi gỡ bỏ chướng ngại vật 2.2.3 Bán kính tới thiểu đường cong nằm Đối với đường đơ thị, để đảm bảo u cầu về mặt kinh tế ta nên thiết kế đường cong nằm có bán kính nhỏ Trong điều kiện địa hình của tuyến nằm trong khu dân cư đơng đúc, các cơng trình xây dựng nhiều, nên nếu thiết kế đường cong nằm có bán kính lớn sẽ ảnh hưởng lớn đến quy hoạch mạng lưới Vì vậy nên... sau: 5 15 i=5% 32 thị , người dân có thể cho xe lên xuống tại bất cứ vị trí 30 10 - Phương án này có ưu điểm là làm tăng mỹ quan đơ 25 10 nên giao thơng trong khu vực chủ yếu là giao thơng nội 17 nào Trong khu qui hoạch chỉ có đường phố cấp khu vực bộ Phương tiện giao thơng chủ yếu là xe con , xe thơ sơ nên có thể dùng loại này 60 Hình 2.4.1 Mặt cắt ngang tạo bó vỉa CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRẮC DỌC 4.1... + Trong phạm vi có thể tránh dung những đoạn đốc ngược chiều khi tuyến đang liên tục đi lên hay đi xuống + Khi thiết kế trắc dọc phải phối hợp với thiết kế trắc ngang và bình đồ + Để đảm bảo thốt nước mặt tốt và khơng làm rãnh sâu thì nền đường đào và nền đường nữa đào đắp khơng nên thiết kế có độ dốc dọc >5%(cá biệt 3% 0) + Ở những đoạn địa hình dốc phải sử dụng độ dốc dọc lớn hơn 6% thì cứ 2000m... đường) tại vị trí có bố trí cống tròn phải lớn hơn hoặc bằng 0.5m so với cao độ đỉnh cống • Khi thiết kế nên thiết kế đường đỏ trùng với đỉnh của đường con nằm Trong trường hợp khơng thể bố trí trùng nhau thì cho phép lệch nhau nhưng khoảng lệch khơng được lớn hơn ¼ chiều dài đường cong nhỏ hơn • Khi thiết kế cố gắng sao cho khối lượng đào và khối lượng đắp trên tồn tuyến tương đương nhau + Về ngun tắc... Chiều cao nâng cao mép ngoài của mặt đường (lưng đường cong) + B – Chiều rợng phần đường xe chạy + iϕ - đợ dớc dọc phụ thêm ở phía lưng đường cong, iϕ [ ] ≤ iϕ = 0,5% - 1% - Giá trị độ dốc siêu cao và chiều dài đoạn nối (giá trị lớn nhất của chiều dài đoạn nối siêu cao nếu có và chiều dài đường cong chuyển tiếp nếu có) phụ thuộc vào tốc độ thiết kế và bán kính đường cong nằm Kết quả... dọc của đường, rãnh 4.3 Tính toán các thơng sớ đường cong đứng - Các u cầu về đường cong đứng: Đường cong đứng được thiết kế ở những chỗ đổi dốc trên mặt cắt dọc tại đó có hiệu đại số giữa 2 độ dốc lớn hơn 1% đối với cấp đường thiết kế là cấp 60,tốc độ thiết kế V=60 Km/h Ký hiệu độ dốc như sau: Hình 2.4.2 Ký hiệu độ dốc Với: i1, i2: là độ dốc dọc của hai đoạn đường đỏ gãy khúc Khi lên . CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN Nhiệm vụ được giao: - Thiết kế tuyến đường được giao cho trên bình đồ. Phục vụ giao thông ý nghĩa khu vực. Căn cứ vào các số liệu ban đầu sau : + Lưu. tuyến - Chức năng giao thông: + Có chức năng giao thông cơ động – tiếp cận trung gian. + Đầu tuyến là Khu dân cư A, cuối tuyến là Khu dân cư B . Nối liền 2 khu dân cư, tạo điều kiện lưu thông. độ thiết kế là 50 (km/h). Loại đường phố gom 2.1.3. Thông số hình học đường 2.1.3.1 Bề rộng phần xe chạy Xác định số làn xe cần thiết - Số làn xe yêu cầu được tính theo công thức: - Số