Đồ Án Thiết Kế Đường Ô Tô, Tuyến Đường Thuộc Địa Phận Bình Lộc, Tỉnh Đồng Nai

CHƯƠNG TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC XÂY DỰNG VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG TUYẾN 1> Khí hậu khu vực : Bình Lộc thuộc địa phận tỉnh Đồng Nai,cĩ khí hậu cơ bản là nhiệt đới,cĩ giĩ mùa.. Đi

CHƯƠNG 

TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC XÂY DỰNG VÀ SỰ CẦN

THIẾT PHẢI XÂY DỰNG TUYẾN

1> Khí hậu khu vực :

Bình Lộc thuộc địa phận tỉnh Đồng Nai,cĩ khí hậu cơ bản là nhiệt đới,cĩ giĩ mùa Đây

là một tỉnh thuộc khu vực Nam Bộ vậyđiều kiện nhiệt độ cao và cĩ hai mùa rõ rệt

Điều kiện địa hình:

Khu vực xây dựng tuyến đường tập trung nhiều sườn núi , đồi, địa hình khá dốc, lưu vực lớn, phức tạp, nước chủ yếu tập trung về các khe suối và các nhánh sơng lớn.Vì tuyến đường đi lên cao nguyên nên địa hình đa dạng

Tình hình địa chất, địa chất thủy văn, vật liệu xây dựng tại chỗ:

Do tính chất đa dạng của địa hình nên thành phần thực vật cũng rất phong phú với nhiều cây trồng.đất bazan chiếm đa số nên thích hợp cho cây cơng nghiệp như :cao su ,cà phê …do đĩ tuyến đường được xây dựng càng thêm ý nghĩa cho việc phát triển cơng nghiệp trong vùng thuộc phía Nam này.Địa hình ở vùng này tương đối tốt.Vật liệu địa phương cĩ mỏ đá , cấp phối sỏi đỏ…thuận lợi cho việc làm mĩng cho tuyến đường

2> Miêu tả về tình hình liên quan của tuyến đường với các ngành khác:

Địa hình đa dạng với nhiều sườn núi, khe suối, ít sơng nên việc giao thơng đường thủy hầu như khơng thuận lợi.Khu vực này chưa phát triển về giao thơng đường sắt Tuyến đường nối các vùng phát triển cây cơng nghiệp , hoa màu với các khu cơng nghiệp phía dưới tạo thuận lợi cho việc phát triển kinh tế của tỉnh và giao thơng giữa các tỉnh vùng cao

và các tỉnh vùng thấp được mở rộng hơn

Tình hình dân cư cĩ chiều hướng phát triển với nhều vùng kinh tế mới được thành lập Dân số ngày càng đơng với tốc độ phát triển kinh tế và dân số thì vấn đề quốc phịng cũngcần thiết được bảo vệ nhưng khơng cần thiết lắm

3> Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng tuyến đường :

Như đã biết tuyến đường thuộc địa phận tỉnh Đồng Nai , tỉnh cĩ mật độ dân số ngày càng tăng nhanh Theo hướng đi lên thì các vùng kinh tế mới phát triển ngày càng cao, đi xuống thì các khu cơng nghiệp của tỉnh ngày càng nhiều, lưu lượng xe lớn.Vì vậy để phát triển kinh tế tỉnh Đồng Nai và các vùng lân cận thì trước hết phải phát triển giao thơng cho thuận lợi.do đĩ, việc xây dựng tuyến đường là cần thiết, tránh hiện tượng một tuyến giao thơng duy nhất, an tồn giao thơng khơng đảm bảo

CHƯƠNG 

XÁC ĐỊNH CẤP KỸ THUẬT – CẤP QUẢN LÝ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG VÀ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHỦ YẾU

2.1- SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

Lưu lượng xe chạy ở năm đầu khai thác: N0 = 200 xe/ngđ

Lượng tăng xe hàng năm:p = 7%

Thành phần x

+Xe tãi 3 trục :3%

2.2- XÁC ĐỊNH CẤP KỸ THUẬT VÀ VẬN TỐC THIẾT KẾ:

BẢNG KẾT QUẢ QUI ĐỔI CÁC LOẠI XE RA XE CON

Loại xe Phần trăm Số lượng xe ở năm

đầu khai thác

Hệ số qui đổi

Lưu lượng xe con qui(xe/ngàyđêm)

+Cấp hạng kỹ thuật :60 (900<N<3000 xcqđ/ngđ)

+Cấp quản lý : III (dự kiến)

2.3- XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHỦ YẾU CHO TUYẾN ĐƯỜNG :

2.3.1> Xác định độ dốc dọc lớn nhất:

2.3.1.1> Theo điều kiện sức kéo:

i kéo max = Dmaz – f Trong đó : Dmax =0.05: là hệ số động lực ứng với từng loại xe (tra biểu đồ)

f = f0 = 0,020: hệ số ma sát của mặt đường bê tông nhựatrạng thái bình thường

V = 60 km/h :vận tốc thiết kế

=> ikéo

max= 0.0302.3.1.2>Theo điều kiện sức bám:

imax = Dbám – f

Db = m. - P G w

m =Gb/Gxe=6950/9525=0.73( hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe chủ động )

 = 0,6 : hệ số bám dọc của lốp xe trong điều kiện áo đường ít nhám và khô

Pw =

13

.

.F V2

k=0.62: hệ số sức cản không khí

2.3.2> Xác định tầm nhìn xe chạy:

2.3.2.1>Tầm nhìn một chiều :

60 3 , 1 6

, 3

Theo TCVN 4054 – 98 :S = 75m Vậy ta chọn S = 75m để thiết kế

2.3.2.2>Tầm nhìn hai chiều :

i f

f V

127

) (

127

) 016 0 6 0 ( 60 3 , 1 8

, 1

60

2 2

100 3 , 1 6 , 3

100 60 100

100

= 705m

2.3.3> XÁC ĐỊNH CÁC BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM:

2.3.3.1>Xác định độ dốc siêu cao:

min đêm

lồi

min

lồi min

Từ công thức : R = 127( 2 )

n i

2.3.3.3>Xác định bán kính đường cong nằm không cần siêu cao:

Đối với mặt đường bê tông nhựa , in = 2%

 = 2 0 là góc mở của chùm tia sáng đèn pha ô tô

R =

14 3

90 S t

= 390 .14*752 = 1075 m

2.3.4> XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TỐI THIỂU CỦA ĐOẠN CHÊM:

2.3.4.1>Đủ để bố trí siêu cao:

Giả sử bề rộng mặt đường Bmđ = 7 m

Lmin

nsc =

p

n c sc c i

i B i B

B lg )   lg  (

= (72)00.,06005 20.02 = 100 mTrong đó : Theo TCVN 4054 - 98

ip = 0,5% là độ dốc phụ lớn nhất đối với đường có Vtt > 60 km/h

Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất có thông số A thỏa mản điều kiện:

hai đường cong ngược chiều Lchêm 200 m

Vậy ta chọn Lchêm = 120 : hai đường cong cùng chiều

Lchêm = 200 : hai đường cong ngược chiều

2.3.5> XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH TỐI THIỂU CỦA ĐƯỜNG CONG ĐỨNG:

2.3.5.1>Bán kính nhỏ nhất của đường cong lồi :

Đường có xe chạy ngược chiều:(đường không có dải phân cách)

lồi min

lõm min

Trong đó h = 1,2 : cao độ mắt người lái xe

Vậy ta chọn R = 2500 m

2.3.5.2>Bán kính nhỏ nhất của đường cong lõm:

2.3.5.2.1> Theo điều kiện đảm bảo không bị gãy nhíp do lực ly tâm:

R = 13V2[a]

 = 136002,6

Trong đó : [a] = 0,6 m/s2 : gia tốc ly tâm cho phép

Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn đêm:

2



tg S h

S

t d

Trong đó : hd = 0,5 : độ cao của đèn ô tô so với mặt đường

 = 20 : góc phát sáng của đèn ô tô theo phương đứng

St = 75 m : tầm nhìn một chiều

Theo TCVN 4054 - 98 : R = 1000 m Vậy ta chọn R = 1000 m

2.3.6> XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH VÀ CÁC KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG CỦA ĐƯỜNG :

2.3.6.1>Khả năng thông hành xe:

Nlth = 1000 xcqđ/h(Khi không có dãy phân cách trái chiều và ôtô chạy chung với xe thô sơ

2.3.6.2>Số làn xe : nlx =

lth

cdg N z

N

 = 0,7715991000 = 2Trong đó :

Ncđg : lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

Ncđg = 0,1Nt = 0,1 1599 = 159.9 xcqđ/ngđ

z = 0,77: hệ số năng lực thông hành với Vtt = 60 km/h và vùng đồi núi

Nlth = 1000 xcqđ/h : Không có phân cách xe chạy trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ

Số làn xe yêu cầu là 2

2.3.6.3>Các kích thước ngang của đường :

2.3.6.3.1> Bề rộng phần xe chạy :

Kích thước xe càng lớn thì bề rộng một làn xe càng lớn.Xe có kích thước lớn thì vận tốc nhỏ và ngược lại.Vì vậy khi tính bề rộng một làn xe ta phải tính cho trường hợp

xe con và xe tải nặng.Công thức xác định bề rộng mặt đường :

Bmđ = acxy

2Trong đó:

a,c lần lượt là bề rộng thùng xe và khoảng cách giữa tim 2 dãy bánh xe

x là khoảng cách giữa 2 thùng xe ngược chiều

y là khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy



=3.95 mBề rộng mặt đường 1 làn xe : B1làn xe = maxB1mđ ,B2mđ = 3.95 m

Bề rộng mặt đường 1 làn xe : Bmđ = 2 B1làn xe = 23,95 = 7,9 m

Theo TCVN 4054 - 98 : đường cấp kỹ thuật 60 có Bmđ=7m.Ta chọn Bmđ=8.0m để thiết kế

2.3.6.3.2> Lềđường :

Theo TCVN 4054 - 98 : đường cấp 60 có :

Phần lề đường : 2  3,50 m

Phần gia cố : 2  2,00 m

2.3.6.3.3> Độ mở rộng đường cong bằng:

Độ mở rộng mặt đường cho 1 làn xe có xét tới tốc độ xe chạy

Vậy ta chọn ew = 1,0 m với R = 135 m

Bề rộng mặt đường :

Trên đoạn thẳng : B = Bmđ + Blề = 8.0 + 2.2.5 = 13.0 m

Trên đoạn cong : B = Bnđ + Blề = 13.0 m (Vì ew=1m<Blề=2.5m)

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT

STT Tên chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Theo

TT

Theo TCTK

Giá trị TK

Chênh cao đường đồng mức : 5 m

Thiết kế đường đi qua 2 điểm A và B

K R

T

T

Cao độ điểm A: 90 m

Cao độ điểm B: 35 m

3.1> VẠCH CÁC TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ:

Dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật đã chọn đối với đường cấp 60 ,vùng đồi núi và nhìnvào bình đồ ,ta vạch tất cả các phương án mà tuyến có thể đi qua.Để thuận lợi cho việc vạch tuyến trên bình đồ ta nên xác định đường dẫn hướng tuyến chung cho toàn tuyến và từng đoạn cục bộ

Khi vạch tuyếnđể đảm bảo độ dốc dọc cho phép thì chiều dài tuyến giữa 2 đường đồng mức phải thỏa mãn bước compa

Định bước compa để vạch tuyến:

8 ,

100 5





= 0.89 cmTrong đó:

h : Chênh cao giữa 2 đường đồng mức

M : Tỉ lệ bản đồ

0,8 : Hệ số chiết giảm

imax : Độ dốc lớn nhất

Dựa trên bình đồ ta cạch được 2 phương án tuyến

3.2> THIẾT KẾ TRẮC ĐỊA :

3.2.1> CÁC YẾU TỐ ĐƯỜNG CONG :

R

Trong đó :

R : Bán kính đường cong

 : Góc ngoặc trên bình đồ

3.3> XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI ĐOẠN THẲNG - ĐOẠN CONG VÀ VỊ TRÍ CÁC CỌC CỰ LY GIỮA CÁC CỌC:

3.2.1> XÁC ĐỊNH CỌC THAY ĐỔI ĐỊA HÌNH:

Cọc thay đổi địa hình là các cọc thể hiện sự thay đổi độ dốc của đường , cao độ mặt đất tại tim đường Cụ thể là các vị trí tuyến đường cắt đường phân thủy , đường tụ thủy , đường đồng mức ,các vị trí đường đen thay đổi độ dốc (các cị trí này được nhận biết từ

vị trí của tuyến đường với 2 đường đồng mức kế cận)

Cọc thay đổi địa hình được ký hiệu Cn (n là STT)

3.2.2> XÁC ĐỊNH CỰ LY GIỮA CÁC CỌC :

Sau khi có vị trí các cọc Km – TĐ – G –TC và cọc Cn ,chúng ta dùng thước để đo cự lygiữa các cọc đó trên bình đồ và nhân với M ( hệ số tỉ lệ bình đồ )để có được cự ly thực tế tính bằng m

li = libđ1000M (m)Trong đó:

libđ : cự ly giữa các cọc trên bình đồ

1000 : hệ số đổi đơn vị mm ra m

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN THỦY VĂN VÀ THỦY LỰC CẦU CỐNG

Trên đường ngoài các công trình phụ khác, công trình thoát nước cũng đóng vai trò rất quan trọng, thoát nước tốt bảo đảm cường độ xe chạy cho mặt đường và nền

đường, tránh gây sụt lở, xói nền đường do nước gây ra

4.1.XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN Q P% :

Theo qui trình tính toán dòng chạy lũ do mưa rào ở lưu vực nhỏ ,ta có công thức :

Qp% = Ap%..Hp%.1.F (m3/s)Trong đó:

p% :tần số lũ tính toán ,được qui định tùy thuộc vào cấp hạng kỹ thuật của đường ôtô được thiết kế

Hp% = 189 mm :lưu lượng ngày (mm) ứng với tần suất thiết kế p% = 4% tại trạmBình lộc_Đồng Nai :Theo TCVN 4054 – 95 :Đây là khu vực thuộc vùng mưa XVII

 :Hệ số dòng chảy lũ lấy theo bảng 2.1 (22TCN220 – 95) tùy thuộc vào loại đất cấu tạo lưu vực ,lượng mưa ngày thiết kế (Hp) và diện tích lưu vực (F)

Dựa vào bình đồ ta tìm được diện tích lưu vực thực tế theo công thức:

10 2

10

M F

F  bd

Trong đó:

Fbđ :diện tích lưu vực trên bình đồ (cm2)

M: hệ số tỉ lệ bình đồ

1010 :hệ số qui đổi từ cm2 sang km2

4.2 ĐỐI VỚI KHẨU ĐỘ CẦU :

Diện tích lưu vực :

Đấtcấp II  = 0.89(H1%=252mm>200)

Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc s:

Hệ số s xác định theo công thức :

4 , 0 3

, 0

6 , 0

) (

s

s s

H J

8 , 1

1000

l L

F

b s

L =7.6Km : chiều dài lòng chính

l =0.45+0.4+0.5+0.6+0.55=2Km(tổng chiều dài các lòng nhánh)

ms = 0.25 :thông số tập trung dòng trên sườn dốc với mặt đất thu dọn sạch ,khôngcó gốc cây ,không bị cày xới ,vùng dân cư nhà cửa không quá 20% ,mặt đá xếp và cỏ trung bình

Js(%):độ dốc trung bình của sườn dốc , tính theo trị số trung bình của 4 điểm các địnhđộ dốc theo hướng dốc lớn nhất

Js = 0.0635=63.50/00

92 4 ) 252 89 0 ( 5 63 25 , 0

34 415

4 0 3

, 0

6 0

/ 1 3 / 1 1 1 1

) (

1000

p H F

J m

2 1 1 1

)(

)(

L

l h h l

h h l h

Trong đó :

h1,h2,…,hn : cao độ những điểm gãy khúc tren trắc dọc so với giao điểm của 2 đường

l1, l2,…,ln : cự ly giữa các điểm gãy khúc

J1 =0.0054=5.40/00

3 27 )

252 89 0 ( 714 4 4 5 7

3 4 1000

4 / 1 4

/ 1 3

/ 1

Tra bảng 2.3 tùy thuộc vào s = 35

1 = 273và vùng mưa XVII

Ta được Ap = 0,09

Diện tích ao hồ đầm lầy chiếm 2%  1 = 0.85

4.3 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN THỦY LỰC CHO CẦU NHỎ:

Xác định vận tốc và chiều sâu nước chảy tự nhiên trong suối Giả thiết các chiều sâu nước chảy trong suối ,ứng với mổi chiều sâu đó lưu lượng được tính theo công thức :

Q = .v Giả sử chọn tiết diện dòng chảy có dạng như hình sau:

Chọn B= 6m, hệ số mái dốc m= 2

+ h1= 2 (chiều sâu dòng nước trước công trình)

Xác định lưu lượng ứng với chiều sâu mực nước h = 2,7

+ xác định độ dốc lòng chính:

68.9

m

m B

1

.

18

1 h

p k

R C

Q i

2 2



) ( 843 , 0 4 , 81

84 , 68

) 1 , 0 (

75 , 0 13 , 0 5

, 2

8 , 165

2 2

Xác định khẩu độ cầu và mực nước trước cầu:

Chế độ dòng chảy dưới cầu :

-Nếu h < 1,3hk: nước chảy theo chế độ tự do

với h: chiều sâu nước chảy tự nhiên

hk : chiều sâu nước chảy phân giới

-Nếu h > 1,3hk : nước chảy theo chế độ chảy ngập ,chiều sâu nước chảy dưới cầu bằng chiều sâu nước chảy ở hạ lưu (h)

-Nếu độ dốc dòng sông dưới cầu lớn hơn độ dốc phân giới ta phải tính như dốc nước

Do : i0 < ik và h > 1,3hk nên :

v h

Q b N B L

cp

p tb

.

m

02 , 3 17 , 2 8 , 0

8 , 165

2 2

v h

k

Trong đó :

N : số trụ cầu

b : bề rộng trụ cầu

 : hệ số vận tốc có giá trị như sau:

 = 0,9 : khi có ¼ nón đất ở mố cầu

 = 0,8: khi không có ¼ nón đất ở mố cầu

vH : nước chảy ở thượng lưu cầu ứng với chiều sâu H

Cách tìm vH bằng phương pháp thử dần :

Giả thiết H=H0 tính được 0  v0 =Qp%/0 thay vào công thức ta được

H1 = hk +

2

0

% 2 2

v

Nếu H1  H0 thì H = H0 : là giá trị chấp nhập được

Bằng phép lặp ta xác định được :

H = 2,58 m

ứng với vH = 1,00 m

Xác định chiều sâu nền đường đầu cầu so với đáy sông :

H min

Xác định chiều cao mặt cầu tối thiểu so với đáy sông :

Hmin

CHƯƠNG V

THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM

Số lệu N0 = 200 xe /ngđ Thành phần xe có trong làn xe :

 Tải trọng trục 10 T

Chọn đường cấp A2 ,lớp mặt đường là đá dăm thấm nhập nhựa nên thời gian khai thác

t = 10 năm

Lưu lượng xe tính toán:

Nt = N0(1+0,07)10-1 = 200(1+0,07)9 = 368 xe /ngđ

BẢNG QUI ĐỔI VỀ XE TÍNH TOÁN

thời kỳ khai thác qui đổiHệ số Xe tiêu chuẩn

Tải trọng trục xe tiêu chuẩn 10T, mặt đường xe chạy cấp A2,đá dăm thấm nhập nhựa

Vì NTTTC = 82 xe TC/ngđ nên khi tra bảng ta phải nội suy như sau :

Với N1 = 50 thì a + b.lg50 = 1100

Với N1 = 100 thì a + b.lg100 = 1220

Giải ra ta được a = 422.66 ; b = 398.67

NTTTC= 82  Eyc = 422.66 + 398.67*lg82 = 1186 daN/cm2

Theo qui trình 22TCN –221 – 93 (bảng 3 – 4):

Đường cấp , áo đường cấp cao A2 ,có Emin

Eyc > Emin

yc  chọn Eyc = 1186 daN/cm2

5.3> CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG :

Lớp 1: Đá dăm thấm nhập nhựa

Lớp 2 : Đá dăm Macadam

Lớp 3 : Cấp phối sỏi đỏ

Nền á sét có E0 = 370 daN/cm2, (độ ẩm tương đối 60%,hệ số đầm chặt K= 0,95)

5.3.1> Chọn tầng móng kinh tế – Tính toán theo độ võng:

h3 = 8 cm

h2 = 12cm

Đá dăm thấm nhập nhựa:E3 = 2500 daN/cm2

Đá dăm Macadam

 Trình tự tính toán móng kinh tế :

 Chọn cố định bề dày tối thiểu lớp đá dăm thấm nhập nhựa theo điều kiện bề dày tối thiểu h3 = 8 cm (Thấm nhâp sâu)

 Ứng với mỗi trị số của h2 sẽ tính được chiều dày cần thiết của h1

 Vẽ biểu đồ chi phí xây dựng của các lớp vật liệu (lớp 1 và lớp 2 ) theo cácchiều dày h1 và h2 đã tính

kinh tế của lớp 1 và lớp 2 tương ứng:

Chọn h2 = 12 cm và h1 = 20 cm

Đặc trưng vật liệu làm mặt đường và đất nền

5.3.2> Kiểm tra nền đất theo tiêu chuẩn đảm bảo không trượt:

A/.Kiểm tra đối với lớp đất nền:

Chuyển hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp bằng cách đổi các lớp kết cấu lần lượt 2 lớp từ dưới lên trên theo công thức :

Etb = E1

3 3 / 1

1

1

BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN :

1

E

E E

E tt TB

Góc ma sát nền:  = 200

Tra toán đồ H 3 –7 xác định được :

n = 1,15 : hệ số vượt tải xe chạy

m = 0,65 : hệ số điều kiện tiếp xúc của lớp kết cấu trên thực tế không đúng như giả thiết ( nền đất dính)

K1 = 0,6 : hệ số kể đến sự giảm khả năng chống cắt dưới tác dụng của tải trọng trùng phục

K2 = 1 : hệ số an toàn xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu ,K2 được chọn tùy thuộc vào cường độ xe chạy (tra bảng 3 –7 )

Kkt =1.0: hệ số tùy thuộc yêu cầu về chất lượng khai thác ,(đối với đường cấp

Kiểm tra lớp cấp phối sỏi đỏ theo điều trượt:

Chuyển 2 lớp đá dăm thấp nhập nhựa và đá dăm Macadam về 1 lớp tương đương có chiều cao trung bình

Etb =

3 3 / 1

067 1

71 0 67 0 1

3467

1 2

E

E E E

61 0 33

12 8







D H

Tra toán đồ H3 –5  p ax

= 0.057  ax = 0,057*p = 0.0576 = 0.34 daN/cm2

Tra toán đồ H 3 –9 với  = 370 và H = 20cm ta được :

av = -0.063 daN/cm2