thuyết minh đồ án thiết kế tuyến đường

A. YẾU TỐ THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN ĐƯỜNG I. Xác định cấp hạng đường thiết kế II. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TRÊN MẶT CẮT NGANG III. XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN XE CHẠY : IV. XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM TỐI THIỂU TRÊN BÌNH ĐỒ. XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TỐI THIỂU BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI VÀ LÕM: B. THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNGTHEO TIÊU CHUẨN 22TCN 2112006 I. THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC THOÁT NƯỚC Phần II bao gồm bình đồ file cad thiết kế

Đồ án Môn Học THIẾT KẾ ĐƯỜNG GVHD: Bùi Tuấn Anh

Xe tảinặng 3

Xe tảinặng 2

Xe tảinặng 1

Xe tảitrung

Xe tảinhẹ

Xe bus Xe con

Yêu cầu:

- Xác định yếu tố kỹ thuật của tuyến đường.

- Thiết kế kết cấu áo đường mềm cho tuyến đường.

- Thiết kế tuyến

Xe tải có

3 trục trở lên và xe buýt lớn

Xe kéo moóc, xe buýt kéo moóc Đồng bằng và

Từ bảng trờn và theo địa hỡnh đồng bằng ta cú lưu lượng xe quy đổi ra xe con tiờu chuẩn như sau:

ST

T Thành phần Phần trăm (%)

Lưu lượng (xe/ng.đ)

Hệ số quy đổi

Lưu lượng quy đổi (xcqđ/ng.đ)

Chọn cấp đường ta dựa vào bảng sau:

Bảng 3  Bảng phân cấp kỹ thuật đờng ô tô theo chức năng của đờng

Quốc lộ hay đờng tỉnh.

Cấp IV > 500 Đờng nối các trung tâm của địa phơng, các điểm lập

hàng, các khu dân c

Quốc lộ, đờng tỉnh, đờng huyện.

Cấp V > 200 Đờng phục vụ giao thông địa phơng Đờng tỉnh, đờng huyện, đờng xã. Cấp VI < 200 Đờng huyện, đờng xã.

*) Trị số lu lợng này chỉ để tham khảo Chọn cấp hạng đờng nên căn cứ vào chức năng của đờng và theo địa hình.

Tra bảng 3: ta chọn cấp thiết kế đường : Cấp IV Đồng bằng

II Cỏc tiờu chuẩn thiết kế

- Tốc độ tớnh toỏn:

Bảng 4  Tốc độ thiết kế của các cấp đờng

Địa hình Đồn g

bằng

Đồn g bằng

Đồn g bằng Núi

Đồn g bằng Núi

Đồn g bằng Núi

Đồn g bằng Núi Tốc độ thiết

Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành, với VTK = 60 Km/h  Z = 0,55, lấy theo mục 4.2.2 tiêu chuẩn TCVN 4054 - 05

Vậy ta có : Nlx = 0,55× 1000107.04 =0.194

Nhận thấy khả năng thông xe của đường chỉ cần 1 làn xe là đủ Tuy nhiên, thực tế xe chạy trên đường rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác nhau Mặt khác theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4054: 2005 thì đường cấp IV đồng bằng vận tốc thiết kế 60 km/h thì tối thiểu 2 làn Vậy ta chọn 2 làn xe.

2 Chiều rộng 1 làn xe, mặt đường, nền đường :

b

Trong đó:

b: Chiều rộng thùng xe.

x: khoảng cách từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh.

c: Khoảng cách giữa tim 2 bánh xe.

y: Khoảng cách từ tim bánh xe ngoài đến mép phần xe chạy.

Với vận tốc xe chạy tính toán V = 60 (Km/h)

Tính cho xe có kích thước lớn nhất và phổ biến trong dũng xe tương lai Tính cho xe tải: b = 2,5 m; c = 1,8 m.

Vậy: B =

2,5 1,8 2

 + 1 + 0.6 = 3.75 (m) Chiều rộng mặt đường: 2B = 2 3 = 7.5 (m)

3 Độ dốc ngang mặt đường, lề đường: ( bảng 9)

- Độ dốc ngang mặt đường và lề gia cố : 2%

- Độ dốc ngang phần lề không gia cố : 4%

IV. XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN XE CHẠY :

1 Chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định :

Tính độ dài đoạn để xe kịp dừng trước chướng ngại vật cố định.

kV i

 + loTrong đó :

lpư : Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý, lpư =

kV i

Thay số vào ta được S1 = 65.32(m).

Theo TCVN 4054-05,tầm nhìn tối thiểu khi chạy xe trên đường (bảng 10): S1 = 75 m

Theo TCVN 4054- 05 tầm nhìn tối thiểu khi xe chạy trên đường: S2=150 m.

V i

Xác định hệ số lực ngang  theo điều kiện êm thuận và tiện nghi đối với hành khách: theo kết quả điều tra xã hội học khi:

+  ≤ 0,1: hành khách khó cảm nhận xe vào đường cong +  = 0,15 : hành khách bắt đầu cảm nhận có đường cong +  = 0,2 : hành khách cảm thấy có đường cong và hơi khó chịu, người lái muốn giảm tốc độ

13 )

 Vậy kiến nghị chọn Rscmin = 129 m

2 Khi bố trí siêu cao thông thường :

R =

V2127( μ+i sc)

Trong đó

V= 60 Km/h

 = 0,15 ( Xét cho trường hợp bất lợi nhất)

isc : Độ dốc siêu cao, lấy theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế theo Bảng 13, isc = in -> iscmax

Trong đó: in là mặt độ dốc ngang đường = 2%

 Tra bảng => isc = 5%

 R=141.73 m Theo quy trình ( bảng 11 ) : R= 250 m => Chọn R = 250 m.

3 Khi không bố trí siêu cao:

Khi đó : R ksc =

2

127( n)

V i

 = 283.46 (m) Theo quy phạm bán kính đường cong nằm không cần làm siêu cao là Rksc ≥ 1500(m) Vậy kiến nghị chọn Rkscmin = 1500 m

Như vậy khi thiết kế tuyến đường ta có thể lấy bán kính lân cận Rmintt ,trường hợp khó khăn có thể lấy bán kính Rmin7% ,nếu chọn R ≥ 1500 m có thể không bố trí siêu cao.

VI XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TỐI THIỂU BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI VÀ LÕM:

Để đảm bảo êm thuận khi xe chạy vào những chỗ đổi dốc thì phải bố trí đường cong đứng, Theo qui định của quy trình, với đường cấp IV, tốc độ thiết kế ≥ 60 km/h thì phải bố trí đường cong đứng khi hiệu hai độ dốc   i 1% .

1 Tính bán kính đường cong nối dốc lồi tối thiểu :

Tính cho trường hợp bất lợi nhất là tầm nhìn một chiều: S1 = 75 m.

Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi được tính :

Rmin =

S12

2( √d1+√d2)2 Với : d1 = 1,2 m : Chiều cao mắt người lái xe so với mặt đường.

d2 : Chiều cao của chướng ngại vật so với mặt đường.

- Trường hợp vật 2 là cố định trên mặt đường và có chiều cao rất nhỏ: d 2 0

Rmin=2343.75 m

- Trường hợp vật 2 là xe cùng loại với xe 1 : d d1 2 1,2 m

Rmin=585.94 mTheo TCVN 4054 -05, với tốc độ tính toán là 60 km/h thì bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi là: Rmin = 4000 (m).

 Chọn bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi: Rmin = 4000 m.

Tính bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm :

*Theo điều kiện hạn chế tác dụng của lực li tâm

- Khi xe chạy vào đường cong đứng lõm thường tâm lý người lái xe là muốn cho xe chạy nhanh để lên dốc Do đó thường phát sinh vấn đề vượt tải do lực li tâm Theo điều kiện không quá tải đối với nhíp xe và không khó chịu đối với hành khách, bán kính tối

thiểu của đường cong đứng lõm là : Rmin =

6,5 Với vận tốc tính toán V= 60 km/h  Rmin 553.85 (m).

* Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm

- Sơ đồ tính toán

Ta có: 1

2 1

Trong đó: hd : Chiều cao đèn pha, lấy h = 0,75 m.

 : Góc chiếu sáng của đèn pha xe, thông thường lấy bằng 2o

S1 : Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 75 m.

VII KẾT LUẬN TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU

Qua tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với quy phạm tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam 4054-05 của Bộ Giao Thông Vận Tải Đồng thời căn cứ vào tình hình thực tế của tuyến đường, tính kỹ thuật và kinh tế, kiến nghị sử dụng các chỉ tiêu cơ bản của tuyến được lập vào bảng sau:

vị

Trị số

Kiến nghịTính toán Quy phạm

10 Bán kính đường cong thông thường m 141.73 250 250

11 Bán kính đường cong tối thiểu ko

15 Bán kính đường cong lừm tối thiểu m 2343.75 4000 4000

16 Bán kính đường cong lồi tối thiểu m 1366 1500 1500

B THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNGTHEO TIÊU CHUẨN 22TCN 211-2006

Theo yêu cầu về cường độ kết cấu áo đường , nội dung tính toán chính là tính toán kiểm tra

3 tiêu chuẩn cường độ dưới đây:

 Ki m toán ng su t c t trong n n đ t và các l p v t li u ch u c t ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ớp vật liệu chịu cắt ật liệu chịu cắt ệu chịu cắt ịu cắt ắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt

trư t kém so v i tr s gi i h n cho phép đ đ m b o trong chúng không x y ra bi nớp vật liệu chịu cắt ịu cắt ố giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ớp vật liệu chịu cắt ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ến

d ng d o (ho c h n ch s phát sinh bi n d ng d o).ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ẻo (hoặc hạn chế sự phát sinh biến dạng dẻo) ặc hạn chế sự phát sinh biến dạng dẻo) ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ến ự phát sinh biến dạng dẻo) ến ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ẻo (hoặc hạn chế sự phát sinh biến dạng dẻo)

 Ki m toán ng su t kéo u n phát sinh đáy các l p v t li u li n kh iứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ố giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ớp vật liệu chịu cắt ật liệu chịu cắt ệu chịu cắt ền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ố giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến

nh m h n ch s phát sinh n t d n đ n phá ho i các l p đó.ằm hạn chế sự phát sinh nứt dẫn đến phá hoại các lớp đó ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ến ự phát sinh biến dạng dẻo) ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ẫn đến phá hoại các lớp đó ến ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ớp vật liệu chịu cắt

 Ki m toán đ võng đàn h i thông qua kh năng ch ng bi n d ng ộ võng đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng ồi thông qua khả năng chống biến dạng ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ố giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ến ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến

bi u th b ng tr s mô đun đàn h i Eịu cắt ằm hạn chế sự phát sinh nứt dẫn đến phá hoại các lớp đó ịu cắt ố giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ồi thông qua khả năng chống biến dạng ch c a c k t c u n n áo đủa cả kết cấu nền áo đường so với trị số mô ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ến ất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ường so với trị số mông so v i tr s môớp vật liệu chịu cắt ịu cắt ố giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biếnđun đàn h i yêu c u Eồi thông qua khả năng chống biến dạng ầu E yc Tiêu chu n này nh m đ m b o h n ch đẩn này nhằm đảm bảo hạn chế được sự phát triển ằm hạn chế sự phát sinh nứt dẫn đến phá hoại các lớp đó ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ến ư c s phát tri nự phát sinh biến dạng dẻo)

c a hi n tủa cả kết cấu nền áo đường so với trị số mô ệu chịu cắt ư ng m i trong v t li u các l p k t c u dật liệu chịu cắt ệu chịu cắt ớp vật liệu chịu cắt ến ất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ướp vật liệu chịu cắt i tác d ng trùng ph c c a xeụng trùng phục của xe ụng trùng phục của xe ủa cả kết cấu nền áo đường so với trị số mô

c , do đó b o đ m duy trì độ võng đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ư c kh năng ph c v c a c k t c u đ n h t th i h nảm bảo trong chúng không xảy ra biến ụng trùng phục của xe ụng trùng phục của xe ủa cả kết cấu nền áo đường so với trị số mô ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ến ất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ến ến ờng so với trị số mô ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biếnthi t k ến ến

Cần phải xác định được các thông số tính toán dưới đây tương ứng với thời kỳ bất lợi nhất

về chế độ thuỷ nhiệt (tức là thời kỳ nền đất và cường độ vật liệu của các lớp áo đường yếunhất):

 Tải trọng trục tính toán và số trục xe tính toán

 Trị số tính toán của mô đun đàn hồi E0, lực dính C và góc nội ma sát

 tương đương với độ ẩm tính toán bất lợi nhất của nền đất Độ ẩm tính toán bất lợi nhất đượcxác định tuỳ theo loại hình gây ẩm của kết cấu nền áo đường

 Trị số tính toán của mô đun đàn hồi E, lực dính C và góc nội ma sát

 của các loại vật liệu làm áo đường; cường độ chịu kéo uốn của lớp vật liệu

Xét đến các điều kiện nhiệt ẩm, mùa hè là thời kỳ bất lợi vì mưa nhiều và nhiệt độ tầng mặtcao Do vậy khi tính toán cường độ theo tiêu chuẩn độ lún đàn hồi, chỉ tiêu của bê tông nhựa vàcác loại hỗn hợp đá nhựa được lấy tương ứng với nhiệt độ tính toán là 300C Tuy nhiên, tínhtoán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn thì tình trạng bất lợi nhất đối với bê tông nhựa và hỗn hợp đádăm nhựa lại là mùa lạnh (lúc đó các vật liệu này có độ cứng lớn), do vậy lúc này lại phải lấytrị số mô đun đàn hồi tính toán của chúng tương đương với nhiệt độ 10 – 150C Khi tính toántheo điều kiện cân bằng trượt thì nhiệt độ tính toán của bê tông nhựa và các loại hỗn hợp đánhựa nằm phía dưới vẫn lấy bằng 300C, riêng với lớp nằm trên cùng lấy bằng 600C

KHÁC VỀ SỐ TẢI TRỌNG TRỤC TÍNH TOÁN

1 Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn:

Khi tính toán cường độ của kết cấu nền áo đường theo 3 tiêu chuẩn nêu ở trên , tải trọngtrục tính toán tiêu chuẩn được quy định là trục đơn của ô tô có trọng lượng 100 kN đối với tất

cả các loại áo đường mềm trên đường cao tốc, trên đường ô tô các cấp thuộc mạng lưới chung

và cả trên các đường đô thị từ cấp khu vực trở xuống Riêng đối với kết cấu áo đường trên các

đường trục chính đô thị và một số đường cao tốc hoặc đường ô tô thuộc mạng lưới chung thì tảitrọng trục tính toán tiêu chuẩn được quy định là trục đơn trọng lượng 120 kN Các tải trọng tínhtoán này được tiêu chuẩn hoá như ở bảng sau:

Các đặc trưng của tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn ( Bảng 3-1, TCN 211-06 )

Tải trọng trục tính toán

tiêu chuẩn, P (kN)

Áp lực tính toán lên mặt đường, p (Mpa)

c u áo đất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ường so với trị số mông:

Vi c quy đ i ph i đệu chịu cắt ổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ư c th c hi n đ i v i t ng c m tr c trự phát sinh biến dạng dẻo) ệu chịu cắt ố giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ớp vật liệu chịu cắt ừng cụm trục trước và cụm trục ụng trùng phục của xe ụng trùng phục của xe ướp vật liệu chịu cắt c và c m tr cụng trùng phục của xe ụng trùng phục của xesau c a m i lo i xe khi nó ch đ y hàng v i các quy đ nh sau:ủa cả kết cấu nền áo đường so với trị số mô ỗi loại xe khi nó chở đầy hàng với các quy định sau: ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ầu E ớp vật liệu chịu cắt ịu cắt

-C m tr c có th g m m tr c có tr ng lụng trùng phục của xe ụng trùng phục của xe ồi thông qua khả năng chống biến dạng ụng trùng phục của xe ọng lượng mỗi trục như nhau với các cụm ư ng m i tr c nh nhau v i các c mỗi loại xe khi nó chở đầy hàng với các quy định sau: ụng trùng phục của xe ư ớp vật liệu chịu cắt ụng trùng phục của xebánh đ n ho c c m bánh đôi (m =1, 2, 3 );ơn hoặc cụm bánh đôi (m =1, 2, 3 ); ặc hạn chế sự phát sinh biến dạng dẻo) ụng trùng phục của xe

-Ch c n xét đ n (t c là ch c n quy đ i) các tr c có tr ng l# ầu E ến ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt # ầu E ổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục ụng trùng phục của xe ọng lượng mỗi trục như nhau với các cụm ư ng tr c t 25ụng trùng phục của xe ừng cụm trục trước và cụm trục

kN tr lên;ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt

-B t k lo i xe gì khi kho ng cách gi a các tr c ất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ữa các trục ụng trùng phục của xe  3,0m thì vi c quy đ iệu chịu cắt ổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục

đư c th c hi n riêng rẽ đ i v i t ng tr c;ự phát sinh biến dạng dẻo) ệu chịu cắt ố giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ớp vật liệu chịu cắt ừng cụm trục trước và cụm trục ụng trùng phục của xe

-Khi kho ng cách gi a các tr c ảm bảo trong chúng không xảy ra biến ữa các trục ụng trùng phục của xe < 3,0m (gi a các tr c c a c m tr c) thì quyữa các trục ụng trùng phục của xe ủa cả kết cấu nền áo đường so với trị số mô ụng trùng phục của xe ụng trùng phục của xe

đ i g p m tr c có tr ng lổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục ộ võng đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng ụng trùng phục của xe ọng lượng mỗi trục như nhau với các cụm ư ng b ng nhau nh m t tr c v i vi c xét đ n h s tr c Cằm hạn chế sự phát sinh nứt dẫn đến phá hoại các lớp đó ư ộ võng đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng ụng trùng phục của xe ớp vật liệu chịu cắt ệu chịu cắt ến ệu chịu cắt ố giới hạn cho phép để đảm bảo trong chúng không xảy ra biến ụng trùng phục của xe 1

nh bi u th c (2.1) và (2.2).ư ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt

Theo các quy đ nh trên, vi c quy đ i địu cắt ệu chịu cắt ổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục ư c th c hi n theo bi u th c ự phát sinh biến dạng dẻo) ệu chịu cắt ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu chịu cắt sau:

N =

4,4

1 2 1 .( )

k

I i

N là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán sẽ thôngqua đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên cả 2 chiều (trục/ngày đêm);

ni là số lần tác dụng của loại tải trọng trục i có trọng lượng trục pi cần được quy đổi vềtải trọng trục tính toán Ptt (trục tiêu chuẩn hoặc trục nặng nhất) Trong tính toán quy đổi thườnglấy ni bằng số lần của mỗi loại xe i sẽ thông qua mặt cắt ngang điển hình của đoạn đường thiết

kế trong một ngày đêm cho cả 2 chiều xe chạy tại thời điểm thiết kế;

C1 là hệ số số trục được xác định theo biểu thức (2-2):

C1=1+1,2 (m-1); (2-2)