đồ án thiết kế môn học thiết kế đường

tài liệu tham khảo đồ án thiết kế môn hoạc thiết kế đường

đồ án thiết kế môn học thiết kế đ ờng Phần I: yêu cầu thiết kế Nhiệm vụ thiết kế : Thiết kế tuyến nối hai điểm A và B, uyện Mai Châu tỉnh Hoà Bình Số liệu thiết kế : Bình đồ khu vực tỷ lệ 1:10000. Lu lợng xe N =750 xe/ nđ . Trong đó : Xe trục 6(T) chiếm 30 % Xe trục 8(T) chiếm 20 % Xe trục 10(T) chiếm 30 % Xe con chiếm 15% Hệ số tăng xe chiếm 5%. Nội dung thiết kế : Chơng I :Xác định các yếu tố kỹ thuật của đờng theo qui trình. Chơng II: Thiết kế bình đồ. Chơng III: Thiết kế trắc dọc. Chơng IV: Thiết kế trắc ngang, tính khối lợng đào, đắp. Chơng V: Thiết mặt đờng. Chơng VI: Thiết kế các công trình thoát nớc, cầu, cống. Chơng IX: Kết luận Kiến nghị. - 1 - phần 2 nội dung thiết kế chơng 1 :Xác định các yếu tố của tuyến Xác định lợng xe con quy đổi / ngày đêm Xe 6T : N 6T = 0.35*750 = 263 (xe/ngđ) Xe 8T : N 8T = 0.20*750 = 150 (xe/ngđ) Xe 10 T : N 10T = 0.30*750 = 225 (xe/ngđ) Xe con: N xecon = 0.10*750 = 75 (xe/ngđ) Tăng xe : Ntăng xe= 0.05*750 = 37 (xe/ngđ) Lu lợng xe thiết kế: Là số xe con đợc qui đổi từ các loại xe khác thông qua một mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian. Công thức: N tk = a i .N i (xe/ng.đ). Trong đó: N i là lu lợng loại xe i trong năm tơng lai (xe/ng.đ). a i là hệ số qui đổi từ các loại xe ra xe con. Theo QT 4054- 98 ta có: Loại xe 6T 8T 10T xebuýt xecon ai 2 2 2.5 2.5 1 Qui đổi ra xe con : N TK = (N 6T + N 8T )*2 + N 10T *2.5 + N xebuýt *2.5 + N xecon *1 =(263+150)*2 +225*2.5 +75*2.5 +37 =1613 (xcqđ/ngđ) Theo QTVN tơng ứng N TK = 1613 sẽ có V TT =60 km/h 1 . Độ dốc dọc - 2 - Độ dốc dọc ảnh hởng rất lớn đến xây dựng tuyến , khi độ dốc dọc lớn đối với đờng miền núi,nó làm giảm khối lợng đào đắp do đó giá thanh xây dựng đợc hạ thấp nhng nó lại tiêu hao nhiên liệu ,hao mòn xăm lốp Điều kiện về đờng để xe chuyển động đợc trên đờng phải thoả mãn điều kiện lực kéo,lực bám - Lực kéo : D = f+i i = D - f - Lực bám : - lực cản không khí: P w = k*V 2 *F /13 ( [V] = km/h) k hệ số cản không khí phụ thuộc loại xe , hình dạng xe k = 0.06 ữ0.07 - xe tải k = 0.04 ữ 0.06 - xe buýt k = 0.025 ữ 0.035 - xe con F diện tích cản trở ( m 2 ) F = 0.8* B*H B,H chiều rộng và chiều cao lớn nhất của xe ( m ) Với tốc độ tính toán V TT = 60 km/h .Dùng biểu đồ nhân tố động lực thay vào công thức tính i max , ta lập đợc bảng sau: (f = 0.02) Loại xe Xe tơng ứng D max i max =D max -0,02 Xe con Vonga 0.11 0.09 Xe 6T Gaz 51 0.04 0.02 Xe 8T Zin 130 0.04 0,02 Xe 10T Maz200 0,035 0,015 Xe buýt Maz500 0.055 0.035 Chọn điều kiện xe chạy bình thờng, mặt đờng khô sạch Loại xe K F(m 2 ) P w G(Kg) G k (Kg) D b i b Vonga 0,03 2.333 19.382 1805 910 0.24 0.22 Gaz 51 0.05 3.885 53.794 5360 3750 0.34 0.32 Zin130 0.06 4.308 71.574 8125 6015 0.361 0.341 Maz200 0,07 5.152 99.862 13625 10000 0.36 0.34 - 3 - fDi G PG D b wb b = = . Maz500 0.06 Độ dốc dọc chọn theo điêù kiện lực kéo, ở đây i max =3.5%. Qui trình qui định i max =7%. Lựa chọn i max = 7% .Với các xe tải khi chuyển động với độ dốc lớn hơn độ dốc theo lực kéo của nó thì đi với vận tốc nhỏ hơn vận tốc thiết kế 2 . Cự Ly Hãm Xe k hệ số hãm phanh k = 1.2 ữ 1.4 V vận tốc tính toán (km / h) Lấy k = 1.4 ,i = 2% .Khi xe xuống dốc: Chọn điều kiện xe chạy bình thờng = 0.5 3 . Tầm Nhìn Xe Chạy Theo Các Sơ Đồ a . Tầm nhìn theo sơ đồ 1 ( tầm nhìn 1 chiều) - Tình huống : Xe đang chạy gặp chớng ngại vật ở trên cùng làn xe . - Điều kiện bố trí tầm nhìn : Lái xe phải nhìn thấy chớng ngại vật hoặc biển báo hiệu dừng một khoảng cách đủ lớn để kịp dừng xe an toàn trớc chớng ngại vật - Tầm nhìn theo sơ đồ này là tầm nhìn một chiều . - Ký hiệu tầm nhìn một chiều : S 1 - Chớng ngại vật trong sơ đồ này là một vật cố định nằm trên làn xe đang chạy nh : đá đổ, hố sụt, . Xe đang chạy với vận tốc V (Km/h), có thể dừng lại an toàn trớc chớng ngại vật với chiều dài tầm nhìn s 1 bao gồm một đoạn phản ứng tâm lý l 1 , một đoạn hãm xe S h và một đoạn dự trữ l 0 . Công thức: S 1 = l 1 + S h + l 0 (m) - 4 - )(*254 * 2 i Vk S h = ( ) mS h 34.41 )02.05.0(*254 60*4.1 2 = = l 1 quãng đờng xe chạy trong thời gian phản ứng tâm lý l 1 = v*t ( t= 1(s)) S h quãng đờng hãm xe. l 0 cự ly an toàn l 0 = 5ữ 10 (m ) Trờng hợp bất lợi khi xuống dốc : k = 1.4 , l 0 = 10 m , V=60 km/h Thay số ta có S 1 =68 (m) b . Tầm nhìn theo sơ đồ 2 ( tầm nhìn 2 chiều) - Tình huống: Hai xe chạy ngợc chiều trên cùng 1 làn cần hãm để kịp dừng xe để không đâm vào nhau. Điều này rất khó có thể xảy ra nhng cũng có trờng hợp lái xe vô kỉ luật, say rợu . tuy rất hãn hữu nhng vẫn phải xem xét. S 2 = l 1 + l 2 + Sh 1 +Sh 2 + l 0 (m) Trờng hợp bất lợi 1 xe lên dốc , 1 xe xuống dốc - 5 - ( ) 0 2 1 *254 * 6.3 l i VkV S + += ( ) ( ) i Vk i Vk VV S + + ++= *254 * *254 * 6.36.3 22 21 2 S 2 S h1 l 2 l 0 1 1 Sơ đồ 2 l 1 S h2 2 2 S 1 S h l 1 l 0 1 1 Sơ đồ 1 Nếu V1 = V2 = V= 60 km/h Thay số ta có S 2 = 202 (m) c. Tầm nhìn theo sơ đồ 4 ( tầm nhìn vợt xe ) (v1 > v2) - Tình huống : Xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm trên cùng một làn, xe 1 muốn vợt xe 2 phải đi sang làn bên cạnh (đờng hai lán xe, không có giải phân cách) mà trên làn đó có xe 3 đang chạy ngợc chiều . Ta cần xác định chiều dài tầm nhìn S 4 sao cho xe 1 có thể vợt qua xe 2 mà vẫn đảm bảo an toàn, không va chạm với xe 3. S 4 = l 1 +l 2 +l 2 +l 3 (m) 4 . Độ dốc siêu cao i max Để đảm bảo an toàn và tiện lợi cho việc điều khiển xe ở các đờng cong có bán nhỏ ta phải làm siêu cao tức là làm cho mặt đờng có độ dốc ngang nghiêng về phía bụng đờng cong. Siêu cao là cấu tạo mặt cắt ngang đặc biệt ở trong các đờng cong có R nhỏ có độ dốc ngang một mái nghiêng về bụng đờng cong , độ dốc ngang đó gọi là độ dốc siêu cao (i sc ) Tác Dụng : - Siêu cao có tác dụng tâm lí có lợi cho ngời láI làm cho ngời lái tự tin cho xe chạy với vận tốc nh khi đi ở đờng thẳng - Giảm lực ngang , hạn chế tác hại của lực li tâm -Làm cho mặt đờng hàI hoà không bị thu hẹp khi vào đờng cong - 6 - 3 3 1 2 2 2 1 1 l 1 l 2 l 2 l 3 S 4 ( ) à à = + = gR v i ig v R sc sc ** 22 Tiêu chuẩn thiết kế đờng ôtô Việt Nam qui định isc phụ thuộc vận tốc thiết kế, R . TCVN 4054 : 1998 cũng qui định độ dốc tối đa của siêu cao là 6% i sc,max = 6% ; i sc,min = 2% ( để đảm bảo thoát nớc ) 5 . Chiều dài đoạn nối siêu cao Đoạn nối siêu cao đợc thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách điều hoà từ mặt cắt ngang thông thờng ( hai mái, với độ dốc tối thiểu thoát nớc ) sang mặt cắt ngang đặc biệt. Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một dốc dọc phụ i p .Tiêu chuẩn nớc ta qui định i p = 1% đối cấp 20 và cấp 40 ,với các cấp đờng còn lạI là 0.5% a . phơng pháp quay quanh mép -Quay mái mặt đờng bên lơng đờng cong quanh tim đờng cho đạt đến độ dốc i sc (thành đờng một mái ). -Tiếp tục quay quamh mép trong của mặt đờng ( Khi cha mở rộng cho đạt đến độ dốc I sc ) Chiều dài đoạn nối siêu cao : L 1 = B . i n /2i p =L 2 L 3 = L sc 2.L 1 -Ưu điểm: chiều dài đoạn nối siêu cao lớn lên việc nâng êm thuận hơn. -Nhợc điểm: Phơng pháp này tim đờng trong đờng cong bị nâng cao, mép đờng không thay đổi vì vậy nó khó thể hiện trắc ngang nên ph- ơng pháp này ít dùng - 7 - i n i sc i n i n i n L 3 L 2 L 1 L sc B i p p sc sc i iB L * = b. Phơng pháp quay quanh tim -Quay mái mặt đờng bên lng đờng cong quanh tim đờng cho đạt đến độ dốc i n . -Tiếp tục quay quanh tim cho đạt đến độ dốc I sc . - Ưu điểm phơng pháp nay tim đờng không thay đổi nên ngời ta hay dùng phơng pháp này Chú ý mép đờng bị hạ thấp khi thiết kế tránh ngập cục bộ cho mép đờng Độ dài siêu cao : L sc = b*.(isc + in)/2i p L 1 = L 2 = b*i n /2i p L 3 = L sc 2.L 1 . 6.Xác định bán kính tối thiểu của đờng cong bằng : a. Trờng hợp đờng cong không bố trí siêu cao : Bán kính đờng cong đợc xác định trong trờng hợp bất lợi nhất là xe chạy ở phần lng đờng cong : R ksc = )(127 2 n i V à = )02.008.0(127 60 2 = 472.4 m Trong đó : - 8 - B L sc i n i n L 1 i n L 2 i sc L 3 i p à : Hệ số lực đẩy ngang, lấy à = 0.08 (để cải thiện điều kiện xe chạy) i n : Độ dốc ngang mặt đờng , i n = 0.02 Mặt khác , theo điều 5.1TCVN 4054 98 quy định đối với đờng cấp 60 thì bán kính đờng cong nhỏ nhất khi không bố trí siêu cao là R min = 500 m Kiến nghị lấy R min,ksc = 500 m theo quy trình. b. Trờng hợp đừờng cong bố trí siêu cao : Trờng hợp 1: Bán kính tối thiểu R min , hệ số lực ngang lớn nhất (0,15) và siêu cao tối đa (0,06). Công thức xác định bán kính đờng cong nằm : R min = )i(127 V maxsc 2 +à = )06.015.0(127 60 2 + = 135 m Theo quy trình thì bán kính đờng cong nằm nhỏ nhất ứng với siêu cao lớn nhất (6%) đối với đờng cấp 60 là R min = 125 m . Kiến nghị lấy R min = 135 m ( theo tính toán ) Trờng hợp 2 : Bán kính đờng cong thông thờng (ứng với siêu cao thông thờng i sctt = 4% , xét trong điều kiện khó khăn , lấy à = 0.15). Bán kính đờng cong bằng trong trơng hợp này đợc xác định theo công thức : R tt = )(127 2 sctt i V + à = )04.015.0(127 80 2 + = 265 m Theo quy trình thì bán kính đờng cong nằm nhỏ nhất thông thờng (ứng với siêu cao 4%) là 250m Kiến nghị lấy 250m Trờng hợp 3. Bán kính đờng cong nằm không cần bố trí siêu cao. Tính cho xe bất lợi phía lng đờng cong ( à = 0,08 , i n = 0.02). Công thức : R ksc = )(127 2 n i V à = 472 m Kết quả tính toán nh sau: Trờng hợp V (km/h) à i sc (%) R (m) R(QT) 1 60 0.15 6 135 125 - 9 - 2 60 0.08 4 265 250 3 60 0.08 2 472 500 Kiến nghị chọn các giá trị tính toán theo QT. 7. Mở rộng phần xe chạy trong đờng cong. Khi xe chạy trên đờng cong mỗi bánh xe xhạy trên một quỹ đạo riêng, chiều rộng rảI đờng mà xe chiếm lớn hơn khi xe chạy trên đờng thẳng. Để đảm bảo đièu kiện xe chạy trên đờng cong tơng đơng nh trên đờng thẳng ở nhỡng đờng cong có R nhỏ cần phải mở rộng phần xe chạy. Theo qui trình nếu bán kính đờng cong trên bình đồ >250m với cấp đờng 60 thì không cần bố trí độ mở rộng đờng cong. Đây chọn tất cả các đờng cong có bán kính >250m Không cần mở rộng đờng cong . 8. Bảo đảm tầm nhìn trên bình đồ Sơ đồ tính toán tính toán để đảm bảo tầm nhìn với giả thiết tầm nhìn của ngời lái xe cao .Tuyến đờng không phải là một đờng thẳng liên tục mà gồm những đoạn thẳng và các đoạn cong xen kẽ do đó trên tuyến có các chớng ngại vật nh: đồi, núi, nhà cửa, biển quảng cáo . Chính tại vị trí này tầm nhìn của ngời lái xe bị hạn chế,đặc biệt khi vào đ- ờng cong có bán kính nhỏ. Do đó, để đảm bảo cho ngời lái xe chạy với tốc độ thiết kế phải 1,2m so với mặt đờng. Gọi Z 0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chớng ngại vật Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến giới hạn tầm nhìn Nếu Z Z 0 thì tầm nhìn đợc đảm bảo. Z < Z 0 thì tầm nhìn bị che khuất. - 10 - S 0 Z Z 0 [...]... 86.38 H2 100 H3 40 B CHƯƠNG Iii: Thiết Kế trắc dọc 1.Nguyên tắc thiết kế trắc dọc: a .Thiết kế trắc dọc: Trắc dọc tuyến đợc thiết kế theo phơng pháp chủ đạo là phơng pháp đờng bao , tuy nhiên do điều kiện địa hình không cho phép nên co một số chỗ đợc thiết kế theo phơng pháp đờng cắt Độ dốc dọc tối đa 8% , đoạn đờng đào độ dốc dọc tối thiểu >0.5% Trắc dọc đợc thiết kế nh trong bản vẽ trắc dọc Bố trí... triển kinh tế- xã hội Đồng thời nó còn góp phần đảm bảo an ninh, quốc phòng, nâng cao đời sống văn hoá, tinh thần cho nhân dân 3 .Thiết kế đờng cong tròn trên bình đồ tuyến - 19 - Khi thiết kế đờng cong trên bình đồ, để đảm bảo tuyến hài hoà, tránh việc đào đắp lớn ta cần bám sát địa hình (căn cứ vào độ dịch chuyển P hay chiều dài tiếp tuyến T để đảm bảo yêu cầu của đoạn chêm) Sơ đồ đờng cong tròn T... -Sử dụng toán đồ KôGan để qui 2 lớp cấp phối và lớp nền về 1 lớp Ta có :H/D=43/33=1.3 Eo/Etb=400/2839=0.14 - 29 - Tra toán đồ KôGan ta đợc Môđun đàn hồi chung của cả 3 lớp dới cùng là E1=1242(daN/cm2) Tra toán đồ xác định ứng suất kéo uốn ta đợc: ku= 1,15 p u ku =1,15ì 6 ì 1.8= 12.4 (daN/cm2) Nh vậy : ku < [ku] = 14 (daN/cm2) Kết luận: Lớp BTN đảm bảo điều kiện chịu kéo khi uốn Tóm lại, kết cấu đã... Chịu mài mòn tốt 2.Tính toán kết cấu áo đờng( KCAĐ) Việc tính toán KCAĐ mềm chính là tính toán kiểm tra 3 tiêu chuẩn về cờng độ dới đây: - Tính toán ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu yếu xem nó có vợt quá trị số giới hạn cho phép không - Tính toán ứng suất uốn phát sinh ở đáy các lớp vật liệu liền khối nhằm khống chế không cho phép nứt ở đáy các lớp đó - Tính toán độ lún đàn hồi thông... ngang nền đờng Bề mặt nền đường Lề đường Phần xe chạy Lề đường Phần gia cố b Số làn xe Số làn xe trên mặt cắt ngang đợc xác định theo công thức: nLX = N cdgio Z.N lth Trong đó: nLX: Số làn xe yêu cầu Ncđgiờ: Lu lợng xe thiết kế giờ cao điểm Ncdgiờ = (0,1ữ0,12)Ntbnăm (xe/h) - 14 - với Ntbnăm = 1613 (xe/h) Ncdgiờ = 0,12ì1613 = 194(xe/h) Nlth: Năng lực thông hành tối đa Do thiết kế không có phân cách trái... (m) giữa hai đờng cong ngợc chiều - Chiều dài các đoạn đờng thẳng không dài quá 3 Km tránh tình trạng lái xe chủ quan, kém phản xạ 2 Vạch phơng án tuyến Do chênh cao giữa hai điểm A&B là tơng đối lớn và địa hình không thoải nên phơng án tuyến đợc vạch bám theo địa hình, đi theo các đờng đồng mức Tuyến đợc thiết kế gồm các đoạn đào đắp xen kẽ Do tuyến không cắt qua vị trí sông suối có lu lợng lớn nào... Theo TCVN 4054-98 , với cấp đờng 60 bán kính đờng cong lõm nhỏ nhất là 1000m Vậy đề nghị chọn theo qui trình Để giảm khối lợng đắp ta nên chọn trị số bán kính đứng lõm theo QT Tuy nhiên, để đáp ứng các yêu cầu về phơng diện động lực cũng nh về phơng diện quang học, cơ học, đồng thời để bám sát địa hình đảm bảo cho các công trình ổn định lâu dài ta nên chọn các bán kính theo QT 10.Xác định khả năng... lực xung kích, lực ly tâm theo chiều đứng Theo TCVN 4054-98 với đờng cấp 60 khi hiệu đại số của độ dốc dọc nơi đổi dốc >1% phải thiết kế đờng cong đứng a.Bán kính đờng cong đứng lồi nhỏ nhất Để đảm bảo tầm nhìn ban ngày trên đờng cong đứng lồi ta có sơ đồ tính: Sơ đồ tính toán r i1 i2 d2 d1 Theo hệ thức lợng vòng tròn ta có: L1= 2.R.d 1 (m) - 11 - L2= 2.R.d 2 (m) L = L1 + L2 = R= ( L2 2 d 1 + d 2... có : nLX = 194 = 0,3527 0,55.1000 Do số làn xe đợc lấy tròn và nên là số chẵn theo điều 4.2.1 Mặt khác, theo quy phạm thiết kế đờng đối với đờng cấp 60 phải bố trí từ 2 làn xe trở lên Do đó ta thiết kế đờng với 2 làn xe - 15 - c Chiều rộng 1 làn xe, mặt đờng, nền đờng Sơ đồ tính toán Chiều rộng của 1 làn xe phụ thuộc vào chiều rộng của thùng xe và vận tốc xe chạy Chiều rộng mặt đờng phụ thuộc vào số... CPĐD loại I 3 CPĐD loại II 4 Đất nền á cát C daN/cm2 Ru daN/cm2 14 (độ) 0,18 E daN/cm2 10000 3000 2500 400 20 e/ Kiểm toán kết cấu áo đờng *Kiểm toán kết cấu áo đờng theo độ võng đàn hồi Tính toán qui đổi lớp tơng đơng bằng cách chuyển hệ nhiều lớp về hệ hai lớp bằng cách đổi các kết cấu áo đờng lần lợt hai lớp một từ dới lên theo công thức: 3 Etb = t1 / 3 E1 1 + K.K 1+ Trong đó: Với h 2 E2 h2