Thuyet minh thiết kế kiến trúc kỹ thuật

Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật chơng I: giới thiệu chung I.Những vấn đề chung 1.1 Tên dự án: Dự án cải tạo nâng cấp quốc lộ 37 Đoạn Ba Khe -Lũng Lô 1.2 Địa diểm : Huyện Văn Chấn Tỉnh Yên Bái 1.3 Chủ đầu t: Sở giao thông vận tải tỉnh Yên Bái 1.4 Tổ chức t vấn: công ty nc-tkxdgt II Những - Căn nghị định số 52/1999/NĐCP ngày 8/7/1999 Nghị định số 12/2000/NĐCP ngày 5/5/2000 Thủ tớng Chính phủ việc ban hành qui chế quản lí đầu t xây dựng - Căn định số 515/2001/QĐ-GTVT ngày 28/1/2001 GTVT giao kế hoạch đầu t xây dựng vốn nớc năm 2001 -Căn định Bộ GTVT việc đầu t Dự án nâng cấp QL37 đoạn Ba Khe Lũng số 2016/QĐ-GTVT ngày 26/6/2001 III Tiêu chuẩn thiết kế 1.Tiêu chuẩn thiết kế Đờng ô tô TCVN 4054 98 2.Tiêu chuẩn thiết kế mặt đờng mềm TCN-211-93 3.Tiêu chuẩn thiêt kế cầu cống theo trạng giới hạn Nguyễn Văn Sơn -69- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật Chơng II điều kiện tự nhiên vùng tuyến qua I Tình hình chung Yên Bái tỉnh miền núi phía Bắc nớc ta nằm hai vùng Đông Bắc Tây Bắc cách thủ đô Hà Nội 180 km phía Tây Bắc, Yên Bái nằm vị trí 103056- 1050 độ Kinh Đông 210 24- 22016 độ vĩ Bắc Phía Bắc giáp tỉnh Lào Cai, phía nam giáp tỉnh Phú Thọ phía Đông giáp tỉnh Tuyên Quang, phía Tây giáp tỉnh Sơn La Diện tích tự nhiên tỉnh Yên Bái 6.807 Km2 với4/5 đồi núi cao thuộc hai dãy Con Voi dãy hoàng Liên Sơn Hai sông chảy qua sông Hồng sông Chảy, nhiều sông suối nhỏ khác Yên Bái có hồ Thác Bà với diện tích 190 km2 với 1.300 đảo lớn nhỏ Dân số toàn tỉnh 678.800 ngời thuộc 31 dân tộc khác mật độ 99.7 ngời/ km2 với mức yăng hàng năm 2.51% Tỉnh Yên Bái cửa ngõ vùng Tây Bắc đầu mối giao thông quan trọng từ Đông Bắc sang Tây Bắc, từ Hải Phòng Hà Nội lên cửa Lào Cai II Hiện trạng tuyến Tuyến QL37 qua địa phận Yên Bái Thác Ông Làng Đát Thị xã Yên Bái chạy tới ngã Ba Khe tiếp 9km chung với QL32 tới xã Thợng Bằng La sau qua đào Lũng Lô lên huyện Phù Yên tỉnh Sơn La Đây tuyến giao thông quan trọng lên vùng Tây Bắc, qua địa hình núi cao, sờn dốc khe sâu khó khăn cho việc đặt tuyến Đoạn từ Làng Đát Thị xã Yên Bái Ba Khe đại tu rải nhựa với tiêu chuẩn đờng cấp IV miền núi có châm trớc bình đồ trắc dọc Đoạn KM154-KM155 thuộc khu vực có đặc điểm sau 1.Về mặt bình đồ Tuyến cũ tơng đối thẳng tuyến đợc thiết kế bám theo tuyến cũ Trên tuyến đờng cong có bán kính R Kdctb.Eyc + k t 1/ Etb ' = E1 1+ k Lp kt cu Đ D GC xi măng BTN cht,L1(lop duoi) BTN cht, L (lop tren) Nguyễn Văn Sơn Ei (MPa) 600 350 420 t= E2/E1 hi (cm) 0.583 0.829 16 -94- k= h2/h1 Htb (cm) Etb' (MPa) 0.500 0.250 16 24 30 600 506.6 488.4 Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật Do : H/D = 30/33 = 0.909 nên trị số Etb kết cấu đợc nhân thêm hệ số = 1.093 Etttb = Etb ì = 488.4 x 1.093 = 533.87 MPa Tính E chung mặt đờng : Từ tỷ số : E H 30 42 = = 0.909 tt0 = = 0,103 D 33 Etb 533.87 Tra toán đồ hình: 3-1 trang 41 22TCN 211- 06 ta có: E ch = 0,318 Ech = 0.318*533.87= 169.77MPa E tt tb Ta có E yc = 130 MPa Độ tin : K = 0.95 ặ Kdvcd= 1.17 Vậy ta có: Ech > Eyc=130.0*1.17 = 152.10MPa, nên kết cấu đ chọn đảm bảo cờng độ b- Kiểm toán kết cấu áo đờng theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn : Công thức kiểm tra : ku Rkutt Kcdku Với Rttku = k1 * k2 * Rku , ku = ku p.kb - Đối với lớp BTN lớp dới : -> Tìm Ech.m mt lp di lp BTN lp di: + Tớnh Etbdc ca lp KC di lp BTN lp di : Moduyn n hi cỏc lp KC di lp BTN : Etb' = 600 (MPa) Tổng bề dy cỏc lp di lp BTN lp di H= 16 cm ẻ H/D = 16/33 =0.48 (1) =>H s iu chnh = 1.02 ( tra toán đồ) => Etbdc = Etb' * =600 * 1.02 = 612 (MPa) Vi Eo/Etbdc =0.0899 (2) Từ (1) (2) tra toán đồ Hình 3-1- 22TCN211-06 ta đợc : Ech.m/Etbdc = 0.187 Vy Ech.m = 612 * 0.491 = 114.44 (MPa) Tỡm ku áy lp BTN lp di bng cách tra toán hinh 3-5 vi: H1 = 14 cm E1 = 1685.7 (MPa) ( E1 = Ei * hi hi ,, Ei , hi trị số mô đun đàn hồi bề dày lớp i phạm vi hi ) Nguyễn Văn Sơn -95- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật H1/D = 14 = 0.42 (3) 33 E1/Ech.m = 1685.7/157.11 = 14.73 (4) T (3) v (4) Tra toán hinh 3-5: Ta đợc ku = 1.80 Chn kb = 0.85 Vy ku = 1.80*0.6*0.85 = 0.918(MPa) - i vi lp BT nha lp trên: Tìm Ech.m mt lp di lp BTN lp trên: -> Tớnh Etbdc lp KC di lp BTN lp trên: Moduyn n hi lp KC di lp BTN Etb'= 863.2 (MPa) Tng b dy lp di lp BTN lp di H= 24.0 cm ặ H/D = 0.73 (5) ặ = 1.0720 ệ Etbdc = Etb' x = 925.38 (MPa) Vi Eo/Etbdc =0.0594 (6) T t s (5) v (6) tra toán Hinh 3-1 - QT 211-06, ta c: Ech.m/Etbdc = 0.175 Vy Ech.m = 161.94 (MPa) Tim ku đáy lp BTN lp bng cách tra toán hinh 3-5 vi: H1 = cm E1 = 1800 MPa H1/D = 0.18 (7) E1/Ech.m = 11.12 (8) ặ ku = 2.485 Chn kb = 0.85 Vy ku = 2.485*0.6*0.85 = 1.2674(MPa) - Kim toán theo iu kin chu kéo un đáy lp BTN theo biu thc 3.9 22TCN211-06 : Rttku = k1 k2 Rku - k1 = 11,11 = N0e,22 11.11 573000 0.22 = 0.601 (Vi Ne l s trc xe tính toán tích ly sut thi hn thit k) - k2 = 1.00 Vy: + i vi lp BTN lp di: Rttku = k1 k2 Rku = 1.202 MPa + i vi lp BTN lp trên: ku Rtt = k1 k2 Rku = 1.683 MPa K.toán iu kin (3-9) vi h s cng v kéo un Kcdku = 1.00 + i vi lp BTN lp di: ku = 0.918 < 1.202/1 ẻ Đạt Nguyễn Văn Sơn -96- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật + i vi lp BTN lp trên: ku = 1.2674 < 1.683/1 ẻ Đạt Vậy kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện kéo uốn B kiểm toán kết cấu phần áo đờng đờng tự nhiên : E2 h2 Etb htb E1 h1 + k * t1/3 Etb=E1 1+ k ;htb=h1+h2 Trong đó: k = h2/h1 t = E2/E1 Kết tính toán ghi vào bảng sau: Ei (MPa) Lp kt cu CPDD Đ D GC xi măng BTN cht,L1(lop duoi) BTN cht, L (lop tren) 300 600 350 420 t= E2/E1 hi (cm) 2.000 0.817 1.019 17 16 k= h2/h1 Htb (cm) Etb' (MPa) 0.941 0.242 0.146 17 33 41 47 300 428.3 412.2 413.2 Do : H/D = 47/33 = 1.424 nên trị số Etb kết cấu đợc nhân thêm hệ số = 1.207 Etttb = Etb ì = 413.2 x 1.424 = 481.37 MPa Tính E chung mặt đờng : Từ tỷ số : E H 47 42 = = 1.424 tt0 = = 0,083 D 33 E tb 481.37 Tra toán đồ hình: 3-1 trang 41 22TCN 211- 06 ta có: E ch = 0,384 Ech = 0.384*481.37= 184.84 MPa E tt tb Vậy ta có: Ech > Eyc=130.0*1.17 = 152.1MPa, nên kết cấu đ chọn đảm bảo cờng độ Nguyễn Văn Sơn -97- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật b-Kiểm toán kết cấu theo tiêu chuẩn cắt trợt: - Công thức kiểm tra: ax+av< Ctt K cdtr ax: ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng xe chạy gây đất ax: ứng suất cắt chủ động trọng lợng thân lớp vật liệu nằm gây điểm xét c: lực dính đơn vị đất k: hệ số tổng hợp xét đến đặc điểm kết cấu điều kiện làm việc áo đờng + Xác định ax: Từ số liệu: E H 47 461.97 = = 1.424; = = 11.65 ; =210 D 33 E0 42 Tra toán đồ H3-7 TCN 211-93 ta đợc ax /p = 0.0191 Với p áp lực bánh xe tính toán: p = 0.6(MPa) ax=6*0.0191=0.001146(MPa) +Xác định av: Từ H = 47cm =210 , tra toán đồ H3-9 ta xác định đợc: av = -0.000517 (MPa) ứng suất cắt hoạt động đất = 0.01146 - 0.000517 = 0.010943 (MPa) + ứng suất cắt cho phép đất : [] = Ctt K cdtr Trong đó: Ctt = C*K1*K2*K3 C = 0.028 k1 hệ số xét đến giảm khả chống cắt dới tác dụng tải trọng trùng phục : k1= 0.6 k2 hệ số an toàn xét đến làm việc không đồng kết cấu, với lu lợng xe tính toán k2 = 0.8 k3 phụ thuộc vào đất nền, với đất sét ta chọn k3 =1.50 Với Ktrcd = 1.00 độ chặt đầm nén K = 0.95 Ctt = 0.028*0.6*0.8*1.5=0.02016(MPa) Nguyễn Văn Sơn -98- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật Vậy = 0.02016 Vậy < [] nên đất đảm bảo chống trợt c Kiểm tra lớp vật liệu toàn khối theo điều kiện chịu kéo uốn Điều kiện kiểm tra : ku Với Rttku = k1 * k2 * Rku R kutt K cdku , ku = ku p.kb - Đối với lớp BTN lớp dới : -> Tìm Ech.m mt lp di lp BTN lp di: + Tớnh Etbdc ca lp KC di lp BTN lp di : Moduyn n hi cỏc lp KC di lp BTN : Etb' = 428.31 (MPa) Tổng bề dy cỏc lp di lp BTN lp di H= 33 cm ẻ H/D = 33/33 =1.00 (1) =>H s iu chnh = 1.1070 ( tra toán đồ) => Etbdc = Etb' * =428.31 * 1.107= 474.14 (MPa) Vi Eo/Etbdc =0.0844 (2) Từ (1) (2) tra toán đồ Hình 3-1- 22TCN211-06 ta đợc : Ech.m/Etbdc = 0.308 Vy Ech.m = 474.14 * 0.308 = 146.04 (MPa) Tỡm ku áy lp BTN lp di bng cách tra toán hinh 3-5 vi: H1 = 14 cm E1 = 1685.7 (MPa) ( E1 = Ei * hi hi ,, Ei , hi trị số mô đun đàn hồi bề dày lớp i phạm vi hi ) H1/D = 14 = 0.42 (3) 33 E1/Ech.m = 1685.7/146.04 = 11.54 (4) T (3) v (4) Tra toán hinh 3-5: Ta đợc ku = 1.756 Chn kb = 0.85 Vy ku = 1.756*0.6*0.85 = 0.8956(MPa) - i vi lp BT nha lp trên: Tìm Ech.m mt lp di lp BTN lp trên: -> Tớnh Etbdc lp KC di lp BTN lp trên: Moduyn n hi lp KC di lp BTN Etb'= 582(MPa) Tng b dy lp di lp BTN lp di H= 41cm ặ H/D = 1.24 (5) ặ = 1.134 ệ Etbdc = Etb' x = 660.03 (MPa) Vi Eo/Etbdc =0.0606 (6) Nguyễn Văn Sơn -99- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật T t s (5) v (6) tra toán Hinh 3-1 - QT 211-06, ta c: Ech.m/Etbdc = 0.307 Vy Ech.m = 202.63 (MPa) Tim ku đáy lp BTN lp bng cách tra toán hinh 3-5 vi: H1 = cm E1 = 1800 MPa H1/D = 0.18 (7) E1/Ech.m = 8.88 (8) ặ ku = 1.98 Chn kb = 0.85 Vy ku = 1.98*0.6*0.85 = 1.0098(MPa) - Kim toán theo iu kin chu kéo un đáy lp BTN theo biu thc 3.9 22TCN211-06 : Rttku = k1 k2 Rku - k1 = 11,11 = N0e,22 11.11 573000 0.22 = 0.601 (Vi Ne l s trc xe tính toán tích ly sut thi hn thit k) - k2 = 1.00 Vy: + i vi lp BTN lp di: Rttku = k1 k2 Rku = 1.202 MPa + i vi lp BTN lp trên: ku Rtt = k1 k2 Rku = 1.683 MPa K.toán iu kin (3-9) vi h s cng v kéo un Kcdku = 1.00 + i vi lp BTN lp di: ku = 0.8956 < 1.202/1 ẻ Đạt + i vi lp BTN lp trên: ku = 1.0098 < 1.683/1 ẻ Đạt Vậy kết cấu dự kiến đảm bảo điều kiện kéo uốn Kết luận : Kết cấu áo đờng thoả mãn Nguyễn Văn Sơn -100- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật chơng ViiI thiết kế công trình thoát nớc Để đảm bảo thoát nớc cho đờng ngăn chặn không cho nguồn nớc chảy thấm, mao dẫn đến khu vực tác dụng đờng gây nguy hiểm cho đờng Nên cần thiết phải thiết kế hệ thống công trình thoát nớc cho đoạn tuyến KM154 KM155 Về hệ thống rãnh dọc tuyến đờng nâng cấp đa số đờng đắp thấp mà đa rãnh dọc đợc bố trí hai bên nớc đợc tiêu thông qua hệ thống cấu tạo Rãnh đợc sử dụng theo kích thớc định hình dạng hình thang Khả thoát nớc rãnh đợc kiểm toán phần sau Trên đoạn tuyến công trình thoát nớc đợc thiết kế theo nguyên tắc chung tận dụng cống cũ thay cống bị h hỏng, bị tắc bổ xung vài cống cấu tạo qua quan sát thực tế rãnh không thoát hết nớc tràn qua đuờng I Những yêu cầu thiết kế công trình thoát nớc - Nên cố gắng bố trí cống vuông góc với tim đờng để đảm bảo kỹ thuật kinh tế - Khẩu độ cống không nên dùng loại < 0,75m để tiện cho việc tu, bảo dỡng sau - Mực nớc chảy cống phải cách đỉnh cống đoạn để đảm bảo vật trôi nhỏ trôi qua - Bề dày lớp đất đắp cống không đợc nhỏ 0,5m để cống không bị vỡ dới tác dụng tải trọng xe chạy Riêng cống có áp phải xác định mực nớc dềnh trớc cống để thiết kế đờng - Cố gắng sử dụng kết cấu định để tạo thuận lợi cho sản xuất thi công - Tần suất lũ tính toán với cống, rãnh 4%, (theo TCVN 4054 - 98 ) II Yêu cầu thiết kế rãnh thoát nớc - Rãnh dọc đợc thiết kế theo nguyên tắc yêu cầu sau: + Rãnh dọc bố trí đoạn đờng đào , không đào không đắp , nửa đào nửa đắp đờng đắp thấp Nguyễn Văn Sơn -101- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật + Rãnh dọc thiết kế để thoát nớc từ mặt đờng , lề đờng ,mái dốc ta luy phần lu vực + Mép rãnh phải cao mực nớc thiết kế từ 0,2ữ0,25 m + Đảm bảo dòng chảy hoà hoãn không tràn ngập, không ứ đọng, không bồi lắng, không xói lở + Độ dốc đáy rãnh thông thờng lấy theo độ dốc mặt đờng Chọn tiết diện rãnh Để thoát nớc tốt thuận lợi cho thi công, chọn rãnh có tiết diện hình thang với 40cm 1: 1 1: >20-25 cm 120cm 40cm kích thớc định hình nh hình vẽ Căn tình hình tuyến , trắc dọc , trắc ngang bình đồ tỷ lệ 1:1000 tiến hành thiết kế rãnh dọc tuyến : Nguyễn Văn Sơn -102- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật Tên cọc Chiều dài Độ dốc % Km154+P49ặTC94 5.5 0.06 197ặ TD96 44.1 0.06 198ặ TD98 6.8 4.43 TC97ặH3 67.71 3.64 13.7 3.64 TC98ặH4 23.2 3.53 212ặP101 24.66 5.41 201ặ202 Tổng 185.67 m Trên tuyến hệ thống rãnh dọc hai bên đợc bố trí xuất phát từ yêu cầu thoát nớc hai bên đờng Sau xem xét kĩ trắc ngang đoạn tuyến nhận thấy nớc từ rãnh dọc số đoạn đợc thoát không cần thông qua cống cấu tạo đờng mà thoát xung quanh tận dụng địa hình tự nhiên Còn nớc rãnh dọc đợc thoát thông qua cống cấu tạo đờng Kiểm toán rãnh Việc tính toán rãnh dọc bao gồm : Kiểm tra khả thoát nớc rãnh (xác định tiết diện ngang rãnh) điều kiện chống xói lở, bồi lắng Khả thoát nớc rãnh phụ thuộc vào hình dạng kích thớc tiết diện rãnh, độ dốc độ nhám lòng rãnh Tiết diện độ dốc dọc rãnh phải thoả mãn yêu cầu sau : - Tiết diện độ dốc rãnh phải đảm bảo thoát nớc với lu lợng quy định đồng thời phải phù hợp với yêu cầu kích thớc nhỏ - Với độ dốc định, tốc độ nớc chảy phải nhỏ tốc độ bắt đầu xói lở lòng rãnh thiên nhiên gây với vật liệu gia cố Nguyễn Văn Sơn -103- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật - Chọn tiết diện độ dốc dọc rãnh nh để đảm bảo cho vận tốc nớc chảy rãnh không nhỏ vận tốc ban đầu làm cho hạt phù sa lắng xuống rãnh bị bồi đắp Thờng độ dốc dọc rãnh lấy đờng nhng không đợc nhỏ 0,5 % - Rãnh phải đợc chuyển hớng cách từ từ cho góc ngoặt không đợc lớn 450 bán kính cong không đợc nhỏ hai lần chiều rộng mặt rãnh Nói chung định tuyến nên giảm bớt số chỗ ngoặt rãnh Trên tuyến có đoạn độ dốc rãnh dọc nhỏ 0,5% điều xuất phát từ việc thiết kế đờng đỏ lấy phơng châm tận dụng tối đa mặt đờng cũ chủ yếu Xong kiểm toán khả thoát nớc rãnh đạt yêu cầu 2.1 Trình tự tính toán : - Xác định lu lợng thiết kế Qtk - Chọn tiết diện rãnh, chiều sâu mức nớc xác định , , R, V - Xác định khả thoát nớc tiết diện Q0 so sánh với Qtk Nếu chúng sai khác không lớn 10% tiết diện chọn đạt yêu cầu 2.2 Xác định lu lợng thiết kế : Lu lợng dòng chảy đổ rãnh xác định theo công thức : Q = A F0,8 K (m3/s) Trong đó: A: Hệ số địa hình, địa mạo, A = 22 K : Hệ số xét đến ảnh hởng khí hậu, chu kỳ tính toán độ dốc lòng suối K = K1.K2.K3 K1 : Hệ số xét đến ảnh hởng khí hậu : K1 = S 25 28 S25 : Vũ suất ma trạm quan trắc với chu kỳ 25 năm Tra trạm quan trắc Yên Bái S25 = 15,10 hay (K1=0,539) K2 : Hệ số phụ thuộc vào chu kỳ tính toán, với chu kỳ tính toán 25 năm hệ số K2 = 0,65 Nguyễn Văn Sơn -104- Lớp đờng K44 Đồ án thiết kế tốt nghiệp : Phần thiết kế kỹ thuật K3 : Hệ số xét đến ảnh hởng độ dốc lòng suối , tra bảng 9-19 sổ tay TKĐ, K3 = 0,7 K = 0,539.0,65.0,7 = 0,245 F : Diện tích lu vực F = F1 + F2 F1 : Diện tích nửa đờng F1 = 3.75*44.1 =165.375 (m2) F2 : Diện tích mái ta luy phần lu vực, L = 50 m F2 = 44.1*50 = 2205 (m2) F = 2205 + 165.375 = 2370.375(m2) = 0,00237 (km2) (ở trị số 5.5 chiều dài đoạn rãnh dọc lớn ứng với độ dốc