Đồ án thiết kế đường sắt Yên Bái Lào Cai đoạn 3

THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT Tuyến : YÊN BÁI – LÀO CAI Sinh viên : Hoàng Đình Trường Lớp : Cầu – Đường Sắt K55 Mã sinh viên : 1408477 Giáo viên hướng dẫn : Trần Anh Dũng Phần I : Nhiệm vụ và tài liệu ban đầu I. Nhiệm vụ : 1.Mục đích làm thiết kế môn học : Việc làm thiết kế môn học, nhằm giúp cho sinh viên làm quen với công việc thiết kế hiểu rõ và nắm chắc nội dung, phương pháp các công việc , chọn các thông số cơ bản,thiết kế bình đồ trắc dọc tuyến, thiết kế công trình trực thuộc , so sánh phương án. 2. Nội dung thiết kế : 1 Nêu nhiệm vụ và tài liệu xuất phát 2 Giới thiệu tóm tắt về các điều kiện tự nhiên và điều kiện xã hội vùng tuyến đi qua 3 Chọn thông số kỹ thuật cơ bản 4 Tính toán và kiểm tra khối lượng đoàn tàu, chiều dài đoàn tàu, chọn chiều dài sử dụng và chiều dài nền ga. 5 Vạch tuyến và thiết kế trắc dọc cho các phương án. Tuyến thiết kế 2 khu gian với tổng chiều dài 15 25 km 6 Tính toán phân bố ga theo thời gian đi về trên khu gian 7 Bố trí tính toán công trình thoát nước 8 Tính toán khối lượng đào đắp 3. Các số liệu ban đầu được giao : Bình đồ tuyến với tỷ lệ 110000. Sức kéo: Đầu máy loại Diezel D9E + Tra bảng trang 36TCN tính toán sức kéo đoàn tầu đường sắt ( 22TCN 5684 ) ta có các thông số của đầu máy như sau : Sức kéo dài hạn : Fkp = 12000 kg. Sức kéo khởi động : FKkđ = 15600 kg. Vận tốc dài hạn : Vp = 12 Kmh. Trọng lượng đầu máy: P = 52 tấn. Vận tốc cấu tạo: Vmax = 114 Kmh. Chiều dài đầu máy: Lđầu máy = 11.644 m. Toa xe gồm 2 loại. STT Loại toa xe Tỷ lệ (%) Tự trọng (T) Tải trọng (T) Chiều dài (m) Loại má phanh Lực ép má phanh (tấntrục) 1 TQ 35 20 30 11.5 G+P 2 LX 65 22 55 12 KL Số liệu dự báo : Năm thứ 2 5 10 Khối lượng vận chuyển (106tấn) Gđi 2 3 5 Khối lượng vận chuyển (106tấn) Gvề 2 3 5 Số đoàn tàu khách (đôi tàungày đêm) 2 3 4 Số đoàn tàu lẻ (đôi tàungày đêm) 1 2 3 Khổ đường: 1000(mm) Độ dốc hạn chế: ip = 7 000 Hệ số chất hàng: β = 0.85 II. Tài liệu sử dụng: Quy phạm thiết kế đường sắt khổ 1000(mm) của Viện thiết kế giao thông. Sổ tay thiết kế của Viện thiết kế đường sắt. Giáo trình khảo sát thiết kế tuyến đường sắt (Trường ĐHGTVT). Công trình vượt sông. Bản hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp. Quy trình tính sức kéo đầu máy. Đinh mức XDCB của Viện kinh tế (Bộ XD) ban hành năm 1994. Bảng giá cả máy (Bộ XD). Phần II : Giới thiệu tuyến Lào Cai là một tỉnh miền núi nằm ở phía Bắc Việt Nam, diện tích tự nhiên 6.383,89km2. Vị trí nằm ở các điểm: Phía Bắc giáp tỉnh Vân Nam Trung Quốc; phía Nam giáp tỉnh Yên Bái; phía Đông giáp tỉnh Hà Giang; phía Tây giáp tỉnh Lai Châu. Lào Cai có 203,5 km đường biên giới với tỉnh Vân Nam Trung Quốc. Địa hình Lào Cai rất phức tạp, phân tầng độ cao lớn, mức độ chia cắt mạnh. Hai dãy núi chính là dãy Hoàng Liên Sơn và dãy Con Voi cùng có hướng Tây Bắc Đông Nam nằm về phía đông và phía tây tạo ra các vùng đất thấp, trung bình giữa hai dãy núi này và một vùng về phía tây dãy Hoàng Liên Sơn. Yên Bái là tỉnh miền núi nằm sâu trong nội địa, nằm giữa 2 vùng Đông Bắc và Tây Bắc. Phía Bắc giáp tỉnh Lào Cai, phía Nam giáp tỉnh Phú Thọ, phía Đông giáp 2 tỉnh Hà Giang, Tuyên Quang và phía Tây giáp tỉnh Sơn La.. Yên bái có các tuyến giao thông đường bộ, đường sắt, đường thuỷ từ Hải Phũng, Hà Nội lên cửa khẩu Lào Cai. Yên Bái nằm ở vùng núi phía Bắc, với địa hình cao dần từ Đông Nam lên Tây Bắc và được kiến tạo bởi 3 dãy núi lớn đều có hướng chạy Tây Bắc – Đông Nam: pháa Tây có dãy Hoàng Liên Sơn – Pú Luông nằm giữa sông Hồng và sông Đà, dãy núi cổ Con Voi kẹp giữa sông Hồng và sông Chảy, phía Đông có dãy núi đỏ vụi nằm kẹp giữa sông Chảy và sông Lô. Địa hình phức tạp nhưng có thể chia thành 2 vùng lớn: vùng cao và vùng thấp.Vùng cao có độ cao trung bình 600 m trở lên, chiếm 67,56% diện tích toàn tỉnh, dân cư thưa thớt, có tiềm năng về đất đai, lâm sản, khoáng sản, có khả năng huy động phát triển kinh tế xã hội. Vùng thấp có độ cao dưới 600 m, chủ yếu là địa hình đồi núi thấp, thung lũng bồn địa, chiếm 32,44 % diện tích tự nhiên toàn tỉnh. Phần III : Chọn thông số kĩ thuật cơ bản Các thông số kỹ thuật cơ bản: I. Khổ đường và cấp đường : Khổ đường Việc chọn khổ đường thiết kế phụ thuộc vào ý nghĩa tuyến đường, lượng hàng vận chuyển và điều kiện tiếp giáp với đường lân cận. Tuyến đường sắt Lào Cai – Yên Bái là tuyến thuộc mạng lưới đường sắt quốc gia. Khổ đường có ảnh hưởng rất lớn đến khối lượng đào đắp nền đường và khối lượng kiến trúc tầng trên . Đông thời , ảnh hưởng tới việc duy trì và bảo dưỡng sau này . Nhiệm vụ giao thiết kế khổ đường 1000(mm) thì phù hợp vì giá thành xây dựng nhỏ, đầu tư ban đầu giảm đi. Nhưng xét tới những năm tương lai như năm thứ 5, 10 có cường độ hoá vận tăng, phải thay đổi đầu máy hoặc phương thức chạy tàu. Do đó nếu thiết kế theo 1435(mm) thì có điều kiện dùng toa rộng, đầu máy loại to, chở được nhiều hàng, nhưng giá đầu tư lớn. Định hướng chiến lược về khổ đường sắt nước ta: + Căn cứ thông báo số 46 TB ngày 26031994 của Thủ tướng Chính phủ đã định hướng cho ĐSVN chỉ có một khổ đường loại 1000(mm). + Căn cứ quyết định số 1553KHĐT ngày 11061997 của Bộ GTVT quyết định khổ đường sắt Việt Nam là đường 1000(mm), thời gian đầu là đường đơn, thời gian sau là đường đôi. KL : Vậy thiết kế tuyến với khổ đường là 1000(mm) là phù hợp. Cấp đường Cấp đường là một trong những thông số kỹ thuật cơ bản của thiết kế tuyến, có ý nghĩa về mặt kinh tế, chính trị và quốc phòng. Tuyến Yên Bái – Lào Cai là tuyến đường sắt thuộc mạng lưới đường sắt quốc gia, nhưng là đường giao thông mang tính chất địa phương, có khối lượng vận chuyển hàng hoá, hành khách nhỏ, tốc độ tăng chậm . Do vậy ta chọn cấp đường là đường sắt thứ yếu. II.Chọn số đường chính : Căn cứ năng lực thông qua yêu cầu ở năm thứ 10 Nyc = (1 + p)(nh + nk  ek + nl  el) (đôi tàu ngày đêm) Trong đó: p = 0,2 là hệ số dự trữ khả năng thông qua nk = 4 : Số đôi tàu khách. nl = 3: Số đôi tàu lẻ . el = 1,5 ; ek = 1,2 hệ số quy đổi tàu khách, tàu lẻ và tàu hàng . nh là số đôi tàu hàng cần thiết. Trong đó:  là hệ số xét tới sự vận chuyển không đều  = 1,1 G10 = 5 (triệu tấnnăm) QH là trọng lượng của hàng: QH = 905.25 (tấn) (đã tính ở phần tính sức kéo). n_h=(1,1 ×5 ×〖10〗6)(365 ×905.25)=16.64 (đôi tàu ngày đêm) Do đó: Thay số liệu vào ta có năng lực thông qua của tuyến là: Nyc = (1+ 0,2) ( 16.64 + 41.2 + 3  1.5) = 31.13 (đôi tàu ngày đêm) Căn cứ vào quy phạm thì Nyc  60 đôi tàu ngày đêm thì chọn đường đôi. Vậy chọn số đường chính là 1. III. Chọn các loại sức kéo, chọn loại đầu máy , toa xe Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam vẫn dùng 3 loại sức kéo cơ bản: Hơi nước, điện và diezel. Khi chọn loại sức kéo cũng như đầu máy phải căn cứ vào: Khả năng cung cấp đầu máy , nhiên liệu. Yêu cầu vận chuyển . Tình hình địa hình . Ý nghĩa và vai trò của tuyến . + Đầu máy hơi nước: Có sức kéo nhỏ, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân và khách hàng. + Đầu máy điện: Có sức kéo lớn, leo dốc cao không gây ô nhiễm. + Đầu máy diezel: Có hiệu suất cao. Hiện nay ở nước ta đang dùng phổ biến loại này. Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và tình hình hiện nay chọn loại sức kéo diezel với loại đầu máy D9E có : FKP = 12000 KG ; VP = 12 Kmh. P = 52 T; Vmax = 114 Kmh; FKkđ = 15600 KG. Căn cứ vào lượng hàng vận chuyển hàng hoá , tiêu chuẩn khổ đường , cấp đường, loại đầu máy, và nhiệm vụ thiết kế được giao, chọn như sau : + Toa xe 4 trụcTQ : tải trọng 30T, tự trọng 20 T, dài 11.5 m, chiếm 35%. + Toa xe 4 trụcLX : tải trọng 55T, tự trọng 22T, dài 12 m, chiếm 65%. + Chiều dài toa xe trưởng : LTXT = 8 m. IV . Độ dốc hạn chế Việc lựa chọn độ dốc hạn chế có ảnh hưởng rất lớn tới phương hướng tuyến, trọng lượng đoàn tàu, công trình phí, vận doanh phí. Chọn dốc hạn chế phải xét tới: + ý nghĩa của tuyến đường. + Phải thích ứng với nhiệm vụ vận chuyển đảm nhận. + Phải kết hợp với địa hình và tính toán kinh tế. + Số đường chính. + Trọng lượng đầu máy, sức kéo đầu má. Để phù hợp với địa hình, các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế: với tuyến này lấy iP = 7000 PHẦN IV : Tính toán và kiểm tra khối lượng đoàn tàu, chiều dài đoàn tàu, chọn chiều dài sử dụng và chiều dài nền ga. I. Xác định trọng lượng đoàn tàu, chiều dài L¬¬¬¬tàu Tính trọng lượng đoàn tàu và số toa xe tính trọng lượng đoàn tàu Theo công thức: Q = Trong đó : Fkp : Lực kéo tính toán đầu máy Fkp = 12000 kG = 120000 N 0 : Lực cản cơ bản của đầu máy khi mở máy w0 = 2.2+0.01Vp+0.0003V2p = 2.2+0.01 12 + 0.0003 122 = 2.36 KgT o : lực cản cơ bản bình quân của toa xe + Với toa xe 4 trục TQ ( bi trượt ) 01 = = qtt1 + qbì 1 = 0.85 30+20= 45.5 (T) q_01= =45.54 =11.375 ( Ttrục ) Suy ra 01 = = (29+12)(9+0.5 ×45.5) = 1.29(KgT) + Với toa xe 4 trục LX ( bi cầu ) 02 = a+ ( b+cV+dV2) Trong đó : a,b,c,d là các hệ số thực nghiệm toa hàng Loại toa a b c d 4 trục ổ trượt 0.7 3 0.1 0.0025 : tải trọng trục của toa xe = = =(0.85×55+22)4= 17.188 TTrục n là số trục của một toa xe ( n=4 ) Suy ra 02 = 0.7 + ( b+cV+dV2) = 0.7 +117.188 ( 3+0.1 12+0.0025 122) =0.965 (KgT) Từ 2 loại toa trên ta đưa về lực cản chung cho cả đoàn tàu: 0 = 101 + 202 i = với q1 = 30 0.85+20 = 45.5 (T) q2 = 55 0.85+ 22 = 68.75 (T) 1 = 35% 2 = 65% 1 = = (35×45.5)(35×45.5 + 65×68.75) =0.263 2 = 1 1 =1 0.263= 0.737 1 = 0.263; 2 = 0.737 Suy ra 0 = 101 + 202 = 0,263x1.29 + 0.737x0.965 = 1.05 (KgT) Vậy trọng lượng của đoàn tàu là: Q = =(12000052×10×(2.36+7))((1.05+7)×10)=1430 (T) Tính số toa xe Theo công thức : ni =iQ qi  : Tỉ trọng các loại toa xe tính theo trọng lượng 1 = 0.263 ; 2 = 0.737 Số toa xe 4 trụcTQ: n1 =0.263 143045.5 = 8.27 (toa) => Chọn : n1 = 8 toa Số toa xe 4 trục LX : n2 = 0.737 143068.75 = 15.33 (toa) =>Chọn : n2 = 15 toa  Tổng số toa xe : n = 8+15 = 23 (toa) Ta có: QH = n11qtt1 + n22qtt2 QH = 80,8530 +150,8555 =905.25(tấn) 2. Tính chiều dài đoàn tàu : áp dụng công thức Lt = n1l1 + n2l2 + lđm + ltoa xe trưởng = 811.5 + 1512 + 11.644 + 8 =291.644(m) 3. Kiểm tra điều khiện khởi động Sau mỗi lần dừng lại, đoàn tàu lại phải khởi động để thực hiện hành trình của nó. Ngoài việc phải khắc phục lực cản cơ bản và lực cản phụ do dốc, đoàn tàu còn phải khắc phục lực cản khởi động nữa. Lực cản khởi động phát sinh do: +Dầu ở cổ trục bị chảy xuống dưới, đông đặc lại, làm cho hệ số ma sát tăng. lên +Tàu dừng, ray bị vừng xuống. Khi tàu chạy, ma sát tăng lên. +Hiện tượng trên xuất hiện rừ ràng nhất khi đoàn tàu dừng quá 20 phút. +Phương trình cân bằng lực kéo khởi động của đoàn tàu có dạng: Fkkđ = P.g.(wkđ + ikkđ) + Q.g.(wkđ + ikkđ) Qkđ = Fk(kđ) = 156000 N: lực kéo đầu máy khởi động kđ : lực cản cơ bản khi khởi động đoàn tàu ω_kd=0.263 142(11.375+7)+0.737 28(17.188+7)=2.89 ikkd : đại lượng dốc quy đổi mà trên đó đoàn tàu khởi động( 000) ikkđ = =156000((1430+52)×10)2.89 = 7.63 (000) Qkđ = 156000(2.89+7.63)x10 52 = 1431 T  ikkđ = 7.63 (000) > ip = 7 (000) => Vậy tàu khởi động được 4. Tính trọng lượng chiều ít hàng Qih=n(kqh+qb) n :số toa xe n = 23 toa  : hệ số chất hàng  =0.85 qh = (30×8+55×15)23 = 46.30 (T) trọng lượng hàng bình quân mỗi toa xe trong đoàn tàu theo hướng nặng qb = (20×8+22×15)23 = 21.30 (T) trọng lượng bì bình quân mỗi toa xe trong đoàn tàu theo hướng nhẹ k : Tỉ số luồng hàng hướng nặng và hướng nhẹ k = Gih; Gh :Cường độ vận chuyển hàng hoá theo hướng nhẹ và hướng nặng. ih , h : Hệ số ba động luồng hàng hướng nhẹ và hướng nặng ở đây lấy ih = h = 1.1  k = = 0.5  Qih =23(0.50.8546.30+ 21.30) = 942.483(T) II. Chiều dài dùng được của đường ga và chọn chiều dài ga : chiều dài sử dụng của sân ga : Lsử dụng =Lt + 30 m = 291.644+ 30 = 321.644 (m) chiều dài sử dụng sân ga : Căn cứ vào : +loại hình ga +loại ga +Lsử dụng của đường đón tiễn  Kết hợp với quy trình. Ta chọn như sau:Lsử dụng = 400(m) Chiều dài đường ga nhường tránh :Lng=450(m) Chiều dài đường ga trung gian : Lng=520(m) Xác định số đường trong ga. + Khả năng thông qua cần thiết của năm thứ 2 N = (1+p)(nh+nkek+nlel) Ta có : nh = =(1.1×5×〖10〗6)(365×905.25)= 16.64 lấy nh =18 (đôi tàungày đêm) Theo qui phạm thiết kế dường sắt khổ 1000 ,ta chọn số đường trong ga là 3. III. Bán kính nhỏ nhất: Việc chọn bán kính nhỏ nhất phải căn cứ vào cấp đường, khổ dường, địa hình vùng tuyến đi qua, vận tốc chạy tàu và khối lượng vận chuyển của tuyến khi dùng bán kính tối thiểu nhỏ tuyến sẽ bám sát địa hình , do đó giảm được đáng kể khối lượng đào đắp và công trình nhân tạo . Nhưng khi dùng bán kính bé làm giảm sức kéo đầu máy, giảm vận tốc chạy tàu khi vào đường cong, tăng chi phí duy tu và bảo dưỡng. Căn cứ vào địa hình của tuyến và quy phạm thiết kế đường sắt khổ 1000 . Ta chọn bán kính nhỏ nhất Rmin=300(m) IV . Tiêu chuẩn về nền đường : Nền đường là bộ phận chịu lực của kiến trúc tầng trên truyền xuống, do đó bất kỳ trong điều kiện nào cũng phải đảm bảo điều kiện ổn định. Chiều rộng mặt nền đường. ở trên đường thẳng nền đào cũng như nền đắp, ta lấy B = 5(m) ở trên đường cong, nền đường phải mở rộng thêm một đoạn ở phía lưng đường cong. Với R < 400(m) thì mở rộng thêm  = 0.25 R 400(m)   = 0.15 B B Mui luyện Theo điều 59 Qui trình thiết kế đường sắt khổ 1000 mm ta có: Trắc ngang mui luyện nền đường là hình thang chiều rộng trên là 1.40 m, ở đường cong mui luyện vẫn giữ nguyên là 1.40m. Ta luy nền đường 1:m B Nền đào: Nền đắp: 1.4 m Cao độ vai đường Hvđ ở đầu cầu lớn và cầu trung: Hvđ  Hp + Hs + Hd + 0.5 m Hvđ ở đầu cầu nhỏ và cống: Hvđ  Htt + Hd + 0.5m Rãnh thoát nước Nền đường trong ga Mặt nền trong ga làm dốc một mặt i = 2000 Chiều rộng mặt nền trong ga: Căn cứ vào điều 57 QPTKĐS khổ 1000mm ta chọn chiều rộng nền trong ga B = 15m PHẦN V : Thiết kế bình đồ trắc dọc tuyến Thiết kế bình diện : Nguyên tắc thiết kế bình diện: Dựa vào bình đồ khu vực Yên Bái – Lào Cai ta xác định được các phương án tuyến đi qua. Mỗi phương án phải đảm bảo tương quan hợp lý giữa chiều dài, khối lượng công tác, chi phí xây dựng và kinh phí khai thác. Các yếu tố đường cong của tuyến phương án chính stt độ R(m) P(m) T(m) KT(m) radian 1 25 800 19.54 177.88 350.06 0.436 2 15 1500 14.68 210.38 418.03 0.262 3 7 2000 3.96 125.91 251.49 0.122 4 21 1000 17.78 189.41 374.39 0.367 5 24 900 21.49 197.85 389.5 0.419 6 32 500 21.37 147.73 287.28 0.559 7 40 400 26.51 148.03 283.56 0.698 8 11 1500 7.49 150.13 299.27 0.192 9 11 1500 8.05 155.61 310.11 0.192 10 15 900 8.39 123.15 244.79 0.262 11 79 400 118.45 329.84 551.64 1.379 12 42 400 29.51 156.45 298.27 0.733 13 10 2200 9.34 202.9 404.66 0.175 Thiết kế trắc dọc Sau khi thiết kế được một đoạn tuyến dài khoảng 3  5 (km) trên bình diện, lên trắc dọc đường đen phản ánh địa hình của tuyến. Khi thiết kế đường đỏ (biểu thị cao độ vai đường) cần bám sát địa hình để khối lượng đào đắp là ít nhất. Cao độ đường đỏ phải đảm bảo các điều kiện sau: Trên đường đắp dẫn vào cầu lớn, cầu trung: Hvai đường  H1% + Hs + Hd + 0.5 (m) Trên đường đắp gần cầu nhỏ và cống: Hvai đường  H1% + Hd + 0.5 (m) Ở những đoạn qua ruộng, phải đảm bảo nền đường không bị ngập nước. Trong đó: H1% Chiều cao mực nước tính toán ứng với tần suất 1% (m) Hs Chiều cao sóng vỗ (m) Hd Chiều cao nước dềnh (m) 1. Thiết kế trắc dọc đảm bảo tàu chạy an toàn: Hiện tượng mất an toàn là do đứt móc đầu máy toa xe. Đứt móc nối dễ xảy ra ở những nơi mà móc nối đổi trạng thái làm việc đột ngột từ ép chặt sang kéo căng (chân dốc lõm, dốc bậc thang, dốc lồi ở chân dốc lõm) ở một độ chênh về cao độ và một trị số dốc nhất định (trường hợp móc nối chuyển trạng thái làm việc từ kéo căng sang ép chặt thì ít xảy ra hơn). Để tránh hiện tượng này, người ta thiết kế trắc dọc sao cho móc nối chuyển trạng thái làm việc một cách từ từ. Điều này được thể hiện ở hiệu đại số của 2 dốc liền nhau và chiều dài của những dốc đó đủ để đảm bảo độ êm chuyển động của đoàn tàu, chiều dài nhỏ nhất  200 (m). Để đảm bảo tàu chạy an toàn, quy phạm quy định như sau: Hiệu số đại số lớn nhất của 2 độ dốc liền nhau trên trắc dọc không được vượt quá trị số độ dốc hạn chế hướng xe nặng (i ≤ ip), ngoại trừ 3 trường hợp đoạn dốc có hại sau đây: khi ip  8 ‰ thì i ≤ ip2 và khi ip  8 ‰ thì i ≤ 4 ‰.  Dốc lõm (1 phía hoặc 2 phía):  Dốc bậc thang: Lưu ý trong trường hợp này: Dốc bậc thang là dốc được ngăn cách bởi dốc bằng 0 000 hoặc dốc nhẹ 1  2000. Khi xác định chiều cao H của dốc có hại, cần xem xét kỹ. Nếu xuống dốc nối bằng nhiều đoạn dốc mà trong đoạn này có dốc ≤ 4000 nhưng chiều dài dốc < 2Ltàu thì vận tốc đoàn tàu chạy trên dốc này vẫn chưa được hoà hoãn. Vì vậy, tính chiều cao H phải tính từ đỉnh chỗ nối tiếp giữa đoạn không có hại (có chiều dài  2Ltàu) và đoạn có hại tính đi. Ngược lại, nếu đoạn có dốc ≤ 4000 (dốc vô hại) có chiều dài  2Ltàu thì vận tốc đoàn tàu chạy trên dốc này đã được hoà hoãn. Vì vậy, tính chiều cao H cần phân đoạn ra.  Dốc lồi ở chân dốc lõm: Đoạn dốc lồi ở chân dốc lõm xảy ra hiện tượng móc nối chuyển trạng thái làm việc từ ép chặt sang kéo căng. Do đó, phải làm một đoạn dốc đệm nhẹ ở giữa, để đảm bảo ở chân dốc lõm và đỉnh dốc lồi i ≤ ip2, còn ở các vị trí khác thì i ≤ ip. Thiết kế trắc dọc đảm bảo tàu chạy liên tục Để đảm bảo tàu chạy liên tục, khi thiết kế trắc dọc và bình diện tuyến đường cần phải đảm bảo các điều kiện sau: Lực cản thực tế không vượt quá lực cản tính toán. Muốn vậy, phải triết giảm các dốc giới hạn ở những vị trí có đường cong. Lực cản thực tế không vượt quá lực cản tính toán ở nơi lên dốc vào ga. Triết giảm dốc trên đường cong Khi tàu vào đường cong, nó chịu một lực cản, do một trong những nguyên nhân chính sau đây: Vành bánh phía ngoài siết chặt vào má trong ray lưng dưới tác dụng của lực ly tâm. Do hiện tượng trượt ngang của đầu máy toa xe khi vào đường cong. Do các bánh xe trên cùng một trục không chạy trên cùng một chiều dài, bánh xe phía ngoài phải vượt nhanh lên vì đường phía ngoài dài hơn, nên bánh xe vừa quay vừa trượt. Khi tàu vào đường cong, lực cản do đường cong được coi tương đương như lực cản do độ dốc ir. Khối lượng đoàn tàu được tính theo điều kiện chuyển động đều với vận tốc tính toán Vp trên độ dốc giới hạn ip. Do đó, khi vào đường cong thì đoạn có dốc ip phải giảm đi một lượng tương đương với wr, hay là phải giảm đi một lượng là ir. Như vậy, dốc thực tế khi đi qua vị trí có đường cong là: i = ip ir Trong đó, ir được tính theo các công thức sau: Nếu chiều dài đường cong lớn hơn chiều dài đoàn tàu: ir = Nếu chiều dài đường cong nhỏ hơn chiều dài đoàn tàu: ir = Nếu tàu nằm trên nhiều đường cong: Khi tàu nằm một phần trên các đường cong: ir = Khi tàu nằm trọn vẹn trên các đường cong: ir = Khi tàu vào đường cong có bán kính R ≤ 400 (m), hệ số bám lăn giữa bánh xe đầu máy và ray giảm, dẫn đến lực kéo bám giảm. Do vậy, để đảm bảo kéo hết được Q tính toán, phải triết giảm độ dốc thêm một lượng là i. Phía lên dốc cũng phải triết giảm i trên một đoạn có chiều dài bằng chiều dài đoàn tàu, vì khi đầu máy vào đường cong, hệ số ma sát giữa bánh cái và ray giảm tức khắc trong khi đoàn tàu còn nằm ngoài đường cong ( Điều 2.1.1 – QPTKKTĐS khổ 1435 mm) Triết giảm dốc ở đoạn lên dốc trước khi vào ga Do một nguyên nhân nào đó, tàu đến nhưng chưa được phép vào ga mà phải dừng ngoài ga thì đoạn dốc nơi tàu dừng phải đảm bảo điều kiện khởi động. Muốn vậy: i ≤ ip – 4 li  Ltàu Thiết kế chiều dài yếu tố trắc dọc Để giảm khối lượng công trình (công tác đất, công trình nhân tạo...), cần thiết kế những yếu tố trắc dọc ngắn, có độ dài khác nhau để bám sát địa hình. Tuy nhiên, như vậy sẽ gặp nhiều nhược điểm trong khai thác vì khi đoàn tàu chuyển động từ yếu tố trắc dọc này sang yếu tố trắc dọc khác, lực cản phụ do dốc thay đổi sẽ dẫn đến hợp lực tác dụng vào đoàn tàu cũng thay đổi, và do đó, xuất hiện lực dọc và gia tốc dọc làm ảnh hưởng đến độ bền của toa xe và tiện nghi cho hành khách. Ảnh hưởng lớn nhất tới trị số của lực dọc trong đoàn tàu không phải là các điểm đổi dốc riêng biệt mà là hình dạng của trắc dọc. Khi đoàn tàu nằm đồng thời trên các điểm lồi, lõm (hoặc là lõm, lồi) thì trong đoàn tàu, lực dọc thay đổi lớn và có tính xung kích, làm ảnh hưởng đến hàng hoá, hành khách và đầu máy toa xe. Vì vậy, dưới một đoàn tàu, không nên có quá một điểm đổi dốc, tức là: Ldốc > Ltàu. Trường hợp khó khăn: Ldốc ≥ Ltàu2, tức là lúc này, đoàn tàu nằm trên 2 điểm đổi dốc. Dù khó khăn thế nào thì Ldốc ≥ 200 (m) vì có giảm chiều dài dốc nữa thì khối lượng công trình cũng không giảm được là bao nhiêu. Theo điều 2.1.4– QPTKKTĐS khổ 1435 mm, trên tuyến đường sắt chủ yếu, thiết kế với độ dốc hạn chế ip = 5 000 thì chiều dài yếu tố trắc dọc ngắn nhất cho phép là 400 (m). Có 3 trường hợp được phép dùng dốc có Ldốc = 200 (m):  Đoạn dốc bằng chia dốc trên trắc dọc hình lồi:  Đoạn dốc hoà hoãn ở chân dốc có hại và ở dốc lồi:  Đoạn tranh thủ đi hết dốc hạn chế: Bố trí điểm đổi dốc theo bình đồ và công trình nhân tạo Theo điều 2.1.6 – QPTKKTĐS khổ 1435 mm Đối với Đường sắt cấp I,II khi hiệu số hai độ dốc liền kề nhau i > 3000 thì 2 độ dốc đó phải nối bằng đường cong đứng hình tròn có bán kính 10000 (m). Trong trường hợp đường cong nối dốc đứng của trắc dọc trùng với đường cong hoà hoãn của bình diện, ray lưng vừa phải thực hiện đường cong đứng, vừa phải thực hiện đường cong bằng và phải vuốt siêu cao. Để thuận lợi cho công tác bảo dưỡng và sửa chữa đường ray, ở những vị trí này, phải đảm bảo đường cong đứng không trùng với đường cong hoà hoãn. Muốn thế, điểm đổi dốc phải cách điểm đầu hoặc điểm cuối của đường cong hoà hoãn một khoảng tối thiểu là Tđ. Tđ = 5i Rđ = 10000 (m) PHẦN VI: Phân bố điểm cơ giới Khi thiết kế đường mới, phải phân bố điểm phân giới để đảm bảo thông xe liên tục và an toàn với một số lượng cần thiết các đoàn tàu cũng như đảm bảo công tác khai thác: nhận, trả hành khách và hàng hoá, lập tàu, giải thể tàu, nhường tàu, khám và sửa chữa đầu máy toa xe, lấy nhiên liệu, lấy nước, thay tổ lái, thay đầu máy, cắt móc toa xe... Để thoả mãn các mục đích đó, khoảng cách giữa các điểm phân giới phải hợp lý, không được quá ngắn hoặc quá dài. Phân bố ga là vấn đề phức tạp vì ga khống chế năng lực thông qua. Mặt khác, khối lượng vận chuyển luôn thay đổi và ngày một tăng cho nên phải căn cứ vào khối lượng vận chuyển trong tương lai để phân bố, nếu không thì sau này phải đầu tư nhiều để cải tạo. Nếu bố trí ga mau, khả năng thông qua lớn, nhưng thời gian đầu phải đầu tư nhiều và tuyến sẽ bị dài thêm ra (do ga phải đặt trên dốc nhỏ nên bị tổn thất cao độ). Mặt khác, ga nhiều thì tàu phải đỗ nhiều lần, làm tăng số lần gia giảm tốc, giảm tốc độ lữ hành, ảnh hưởng xấu tới chỉ tiêu khai thác. Nếu bố trí ga thưa thì có giảm được phí tổn công trình, nhưng năng lực thông qua sẽ thấp, dẫn đến sau một thời gian lại phải cải tạo. Nguyên tắc phân bố điểm phân giới Có 2 nguyên tắc phân bố điểm phân giới: Phân bố theo tiêu chuẩn thống nhất. Phân bố theo tiêu chuẩn riêng của từng tuyến. Trong đó, tiêu chuẩn thống nhất được áp dụng đối với tuyến đường sắt quốc gia, cụ thể như sau: Nếu trên tuyến chỉ có một loại đầu máy thì thống nhất tiêu chuẩn khả năng thông qua N. Nếu trên tuyến có nhiều loại đầu máy khác nhau thì thống nhất tiêu chuẩn thời gian tàu chạy trung bình (tđi + tvề) của nhiều đầu máy. Cũng có khi tiêu chuẩn về thời gian được cho theo một loại đầu máy cụ thể, lúc này, điều kiện tương đẳng về thời gian tàu chạy ở các khu gian được đảm bảo cho đầu máy đó. Nhưng khi chuyển sang sử dụng loại đầu máy khác thì điều kiện này dễ bị phá vỡ. Còn khi phân bố theo thời gian tàu chạy trung bình thì đối với một loại đầu máy nào đó, có thể không đạt được mức độ tương đẳng cao, nhưng khi chuyển sang sử dụng một loại đầu máy khác thì điều kiện tương đẳng cũng không bị vi phạm quá đáng. Qua nghiên cứu quan hệ giữa cự ly ga và giá thành vận chuyển với các loại đầu máy, các loại thông tin tín hiệu, người ta tìm ra cự ly ga có lợi nhất là 8  12 (km). Căn cứ vào thời gian tàu chạy và cự ly ga kinh tế nhất, quy trình quy định thời gian đi về của đoàn tàu trong khu gian nói chung không được quá 36 phút, ở điều kiện khó khăn có thể tăng lên 38 phút. Tuyến đường sắt Yên Bái – Lào Cai được thiết kế theo tiêu chuẩn của đường sắt cấp II, nên ta tiến hành công tác phân bố điểm phân giới theo tiêu chuẩn thống nhất. Yêu cầu bình đồ, trắc dọc tại điểm phân giới 2.1 Bình đồ tại điểm phân giới Nguyên tắc khi thiết kế bình diện ga: Nền ga phải đặt trên đường thẳng. Nếu đặt ga trên đường cong thì gặp nhiều khó khăn: Khó bố trí và khai thác ghi. Tăng lực cản khởi động (phát sinh wr). Phải kéo nhiều tín hiệu phát tàu (giảm tầm nhìn các tín hiệu và ghi). Việc thực hiện các tác nghiệp kỹ thuật gặp nhiều khó khăn (khó dồn tàu). Những khó khăn trên càng tăng lên khi giảm bán kính đường cong. Trường hợp địa hình khó khăn, đặt ga trên đường thẳng làm tăng nhiều khối lượng công trình hoặc là làm cho đường bị dài thêm ra thì cho phép đặt ga trên đường cong có bán kính R  1000 (m). Ga không nên làm trên đường cong trái chiều, nhất là ga xếp ngang, do làm giảm tầm nhìn của nhân viên lái tàu và khó dồn tàu. Ga xếp dọc có thể bố trí trên đường cong trái chiều nhưng phải đảm bảo một đoàn tàu nằm vừa trên đó và đảm bảo đủ tầm nhìn để dồn tàu an toàn và để tàu chạy qua ga không phải giảm vận tốc. Trong ga có thể đặt siêu cao, đường cong hoà hoãn, đoạn thẳng giữa các đường cong như ở trên khu gian nhưng ghi phải đặt trên đường thẳng. Trên tuyến Yên Bái – Lào Cai đoạn 3 gồm 3 ga: Ga A Km :0 Ga B: Km 8+700 Ga C: Km 15 Để tránh những khó khăn trên, đáp ứng các yêu cầu về bình đồ của điểm phân giới, ta bố trí cả 3 ga ở trên đường thẳng. 2.2 Trắc dọc tại điểm phân giới Ga tốt nhất là đặt trên dốc bằng. Nếu địa hình khó khăn, khi mà ga đặt trên đoạn dốc bằng dẫn đến tăng khối lượng công tác nền hoặc làm tuyến dài ra thì cho phép đặt trên dốc, nhưng phải đảm bảo các điều kiện sau đây: Đảm bảo điều kiện khởi động trên dốc trước khi vào ga và trong ga: ik(ga) ≤ ik(kđ) = ip – 4000 Đảm bảo điều kiện đoàn tàu dừng được trong phạm vi chiều dài sử dụng của đường đón tiễn nhờ lực ép má phanh của đầu máy: ik(ga) ≤ 6000 Đảm bảo điều kiện toa xe riêng đứng một mình không bị trôi (thường có xét ở các ga có cắt móc toa xe): ik(ga) ≤ 2.5000 Ở 2 ga liền nhau, một trong 2 ga không được thiết kế dốc > 2.5000 để đảm bảo cắt toa vì lý do kỹ thuật (toa hỏng). Nội dung phân bố điểm phân giới Nội dung phân bố điểm phân giới chính là việc phân bố ga sao cho đảm bảo khả năng thông qua cần thiết và đảm bảo điều kiện tương đẳng về thời gian tàu chạy (đảm bảo sao cho thời gian chuyển động ở các khu gian như nhau). Đối với đường đơn, khả năng thông qua cần thiết được xác định theo thời gian một cặp tàu chiếm dụng khu gian khó khăn nhất. Khu gian khó khăn nhất là khu gian có chu kỳ chạy tàu lớn nhất. Chu kỳ chạy tàu là khoảng thời gian cần thiết để thông qua một cặp tàu trên khu gian. Chu kỳ chạy tàu được xác định từ thời điểm gửi đoàn tàu đầu tiên của nhóm ra khu gian đến thời điểm gửi đoàn tàu đầu tiên của nhóm sau ra khu gian cũng theo chiều ấy. Trên đường cong, nếu góc chuyển hướng tăng lên 100o thì thời gian đi về còn tăng thêm 0.44 phút trên các loại độ dốc.(Theo Hướng dẫn làm đồ án tốt nghiệp) Bảng tính thời gian đi về của đoàn tàu trên mỗi khu gian như sau: KHU GIAN A– B (Km0  Km 8 + 700) STT Khu gian Cự Ly (Km) Độ dốc Thời gian đi và về 1Km (phút) Cả dốc 1 Ga A 0.4 1.7 2.74 1.096 2 0.4 4.2 3.34 1.336 3 0.5 3.6 3.18 1.59 4 0.5 3.9 3.27 1.635 5 0.5 2.1 2.82 1.41 6 0.7 4.7 3.44 2.408 7 0.75 2.5 2.9 2.175 8 0.65 5.4 3.58 2.327 9 0.6 7.8 4.16 2.496 10 0.665 5.3 3.56 2.367 11 0.451 6.6 3.88 1.75 12 0.483 5.1 3.52 1.7 13 1 2.2 2.84 2.84 14 Ga B 1.1 0.3 2.39 2.629 Tổng thời gian đi về tiêu chuẩn: ttiêu chuẩn = 27.76 (phút) Tổng góc chuyển hướng trên khu gian:  =175o Thời gian tăng thêm: tthêm = 0.44 = 0.44 = 0.77 (phút) Tổng thời gian đi về trên khu gian: Tđi về = ttiêu chuẩn + tthêm = 27.76 + 0.77 = 28.53 (phút) KHU GIAN B C (Km 8 + 700  Km15) STT Khu gian Cự Ly (Km) Độ dốc Thời gian đi và về 1Km (phút) Cả dốc 1 Ga B 0.3 0.3 2.39 0.717 2 0.8 2.6 2.92 2.336 3 1.1 1.7 2.74 3.014 4 1.1 1.2 2.64 2.904 5 0.7 0.9 2.57 1.799 6 0.9 0 2.3 2.07 7 0.8 0.7 2.51 2.008 8 Ga C 0.837 1.1 2.62 2.193 Tổng thời gian đi về tiêu chuẩn: ttiêu chuẩn =17.04 (phút) Tổng góc chuyển hướng trên khu gian:  =157 Thời gian tăng thêm: tthêm =0,44 =0,44 = 0.691 (phút) Tổng thời gian đi về trên khu gian: Tđi về = ttiêu chuẩn + tthêm = 17.04 + 0.691= 17.731 (phút) Đánh giá việc phân bố ga Tính hệ số phân bố ga để xét tính tương đẳng về thời gian tàu chạy giữa các khu gian:  = Trong đó: ttb – Thời gian đi về trung bình giữa các khu gian (phút) Tmax Thời gian đi về lớn nhất (phút) Khu gian có thời gian đi về lớn nhất là khu gian A – B, với tổng thời gian đi về là: Tmax = 28.53 (phút) Thời gian đi về trung bình giữa các khu gian là: ttb = (phút) Vậy:  = = >0,65 Các ga trên tuyến được phân bố như trên là tương đối hợp lý. BẢNG THỐNG KÊ GA TRÊN TUYẾN Tên ga Lý trình Loại ga Số đường trong ga Lsd(m) Lga(m) iga(‰) Bình diện A Km0 Trung gian 2 750 1100 1.7 Thẳng B Km 8+700 Nhường tránh 1 750 1100 0.3 Thẳng C Km 15 Trung gian 2 750 1100 1.1 Thẳng PHẦN VII: Công trình thoát nước Các công trình thoát nước trên tuyến đường bao gồm:Cầu lớn,Cầu trung và cầu nhỏ, Cống ,Rãnh đỉnh và rãnh biên Trong phạm vi của Đồ án này, việc tính toán khẩu độ của cầu lớn không được đề cập đến. Chiều dài của cầu lớn được xác định tạm thời từ bình đồ theo điều kiện cho phép để sau này tính toán giá thành công trình. Bố trí tính toán lưu lượng và khẩu độ cầu cống Khi thiết kế tuyến đường sắt, phải đảm bảo tính vững chắc, tính ổn định của nền đường. Do đó, nền đường phải đảm bảo thoát nước tốt, không để nước tích tụ lại trên nền đường. Để đảm bảo điều kiện trên thì vị trí, kích thước, số lượng của cầu, cống phải thoát được hết nước lũ, bùn trôi, đá và cây trôi qua sông. Ngoài ra, còn phải đảm bảo được yêu cầu của giao thông và thuỷ lợi (nếu có). 1.1 Bố trí cầu, cống Về nguyên tắc, trong một phạm vi cục bộ giữa 2 đoạn không đào, không đắp trên trắc dọc, sẽ bố trí công trình thoát nước ở vị trí thấp nhất của đường đen. Hai đỉnh cao nhất của cao độ thiên nhiên về 2 phía của điểm bố trí công trình là đỉnh của đường phân thuỷ. Từ lý trình của những điểm này trên trắc dọc, đối chiếu sang lý trình trên bình đồ, ta sẽ khoanh được vùng tụ nước chảy về công trình. Theo nguyên tắc trên mà khoảng cách giữa các công trình quá gần nhau, và sườn núi thoải, ta có thể đào kênh, mương dẫn từ 2 hoặc 3 nơi tụ nước chảy về một công trình để giảm số lượng công trình (thay 2 hay 3 công trình thoát nước bằng một công trình). Phải so sánh kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phương án đào kênh dẫn hay xây dựng cống. Nếu gặp trường hợp trên một đoạn dài của trắc dọc không có công trình thoát nước nào, lúc đó, phải bố trí cống thoát nước theo cấu tạo. Cống này được bố trí để thoát nước qua đường cho rãnh biên, không phải tính toán thuỷ lực và được gọi là cống cấu tạo. Khẩu độ của nó có thể lấy theo trị số bé nhất cho phép, nhưng để đảm bảo thuận tiện cho việc sửa chữa và duy tu cống trong thời gian khai thác, nên lấy khẩu độ của cống cấu tạo là 1m. Nếu gặp phải trường hợp đáy tụ nước nằm trên đường đỏ, thì căn cứ vào tình hình cụ thể của bình đồ và trắc dọc mà chọn một trong các loại cống sau: Cống ngầm Nếu phía hạ lưu thấp. Cống xiphông Nếu phía hạ lưu cao. Máng thoát nước Nếu điều kiện về tĩnh không của Đường sắt được đảm bảo. 1.1.1 Yêu cầu cơ bản về cống Cống đặt phải ổn định, đảm bảo đủ độ cứng, độ bền vững trong quá trình chế tạo, vận chuyển cũng như sử dụng sau này, giá thành rẻ, thi công thuận tiện, đảm bảo thoát hết lưu lượng tính toán. Lớp đất đắp trên cống phải dày tối thiểu 0.5m để tránh cống bị vỡ khi hoạt tải chạy ở phía trên. Trường hợp không đảm bảo điều kiện trên, phải dùng cống bản bê tông cốt thép hay đào sâu lòng suối xuống nếu địa hình cho phép (hạ lưu cống trũng nhiều và tại vị trí cống không bị bồi). 1.1.2 Yêu cầu cơ bản về cầu Cầu cần phải đảm bảo các yêu cầu về giao thông đường thuỷ (nếu có). Kết cấu cầu, nên sử dụng kết cấu định hình, chế tạo sẵn ở xưởng, thi công thuận lợi, giá thành rẻ. Cao độ vai đường tại vị trí đầu cầu phải được đảm bảo: Hvai đường  Htt + Hs + Hd + 0.5 Trong đó: Htt Chiều cao mực nước tính toán (m) Hs Chiều cao sóng vỗ (m) Hd Chiều cao nước dềnh (m) Khi thiết kế, phải so sánh cụ thể về các mặt kinh tế và kỹ thuật, mới có thể quyết định một cách hợp lý phương án làm cầu hay làm cống. Khi so sánh giữa phương án cầu và cống, phải ưu tiên phương án cống vì thi công cống đơn giản hơn, có thể công xưởng hoá và cơ giới hoá toàn bộ, chịu được tải trọng lớn, ít phụ thuộc vào sự thay đổi của tải trọng tính toán chạy trên đường... 1.2 Tính toán thuỷ văn cống Sau khi đã xác định được vị trí bố trí cống trên bình đồ và trắc dọc, ta tiến hành tìm vị trí đường phân thuỷ trên bình đồ và khoanh vùng lưu vực trên đó, nước chảy vào công trình. Diện tích giới hạn bởi tim tuyến đường và đường phân thuỷ chính là diện tích lưu vực cần xác định để tính toán lưu lượng thoát nước của cống. Vì lý do bình đồ không đầy đủ, sau khi tính được diện tích lưu vực, tuỳ theo tình hình, ta phải tăng thêm từ 0.2  1.5 km2. Tính lưu lượng theo Quy trình của Liên Xô (cũ) CH43572 và Quy trình tính dòng chảy của Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam 1995. Công thức tính lưu lượng nước chảy cực đại do mưa rào (Qmax) theo 22 TCN 22095 của Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam “Tính đặc trưng dòng chảy lũ” (Tiêu chuẩn này được áp dụng từ năm 1995, để tính Qmax khi không có tài liệu đo lưu lượng trên sông phục vụ cho việc thiết kế các công trình thoát nước trên đường ôtô và đường sắt ở những sông suối không bị ảnh hưởng của thuỷ triều): Qmax = A1%..H1%.F. Trong đó: A1% Môđun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế 1% trong điều kiện  = 1, xác định theo phụ lục 13, phụ thuộc vào thời gian tập trung nước trên sườn dốc lưu vực (sd), vùng mưa và đặc trưng thuỷ văn địa mạo của lòng sông (LS).  Hệ số dòng chảy lũ, xác định theo bảng 97, phụ thuộc đặc trưng của lớp phủ mặt lưu vực, lượng mưa ngày (H1%) và diện tích lưu vực (F). H1% Lượng mưa ngày (mm) ứng với tần suất thiết kế 1%, xác định theo tài liệu của các trạm đo mưa hoặc gần đúng theo phụ lục 15. F Diện tích lưu vực (km2).  Hệ số triết giảm lưu lượng do ảnh hưởng của ao hồ, đầm lầy, xác định theo bảng 95. Hệ số đặc trưng thuỷ văn địa mạo của lòng sông được tính theo công thức (912), Thiết kế Đường ôtô Công trình vượt sông (tập 3), GS.TSKH Nguyễn Xuân Trục, NXB Giáo Dục. LS = Trong đó: L Chiều dài suối chính (km) ILS Độ dốc suối chính (000) mLS Hệ số nhám của lòng suối, xác định theo bảng 93, phụ thuộc đặc trưng trung bình của lòng sông và bãi trên chiều dài sông từ đầu nguồn tới mặt cắt tính toán. Đặc trưng địa mạo thuỷ văn của sườn dốc: sd = Trong đó: Isd Độ dốc của sườn dốc lưu vực (000) msd Hệ số nhám sườn dốc, xác định theo bảng 94, phụ thuộc đặc trưng bề mặt sườn dốc và lớp thực vật phủ lưu vực. bsd Chiều dài trung bình của sườn dốc lưu vực (km), xác định theo công thức: bsd = Trong đó: L Chiều dài suối chính (km) l Tổng chiều dài các suối nhánh (km). Chỉ tính các suối có chiều dài lớn hơn 0.75 chiều rộng trung bình B của lưu vực. Đối với lưu vực có 2 mái dốc: B = Đối với lưu vực có 1 mái dốc: B = Trên tuyến Đường Yên Bái – Lào Cai đoạn 3, ta có các thông số để tính toán lưu lượng thoát nước của cống như sau: H1% = 408 mm (Tra phụ lục 15, vùng mưa thiết kế: vùng III Lào Cai). Cấp đất theo cường độ thấm: cấp III – Tra bảng 92, đặc trưng lớp mặt: Á sét, đất pôtdôn, á sét xám, đất lầy. mLS = 7 (Tra bảng 93, lòng sông có dòng chảy chu kỳ, có nhiều cỏ rác, quanh co, uốn khúc). msd = 0.15 (Tra bảng 94: mặt đất không được thu dọn, có nhiều gò đống lồi lõm; lớp phủ thực vật trung bình). : Tra bảng 97: đất cấp III, H1% = 475mm, F = 0.1  1 km2  = 0.95 (Tra bảng 95: tỉ lệ ao hồ 2%, F ≤ 10 km2). Với các số liệu trên, ta tiến hành tính toán lưu lượng cho 5 lưu vực đại diện. Sau đó, vẽ đường quan hệ Q~F. BẢNG TÍNH LƯU LƯỢNG CHO 5 LƯU VỰC ĐẠI DIỆN Lý trình km: 7+400 9+200 10 13+800 14 F(km2) 0.417 0.273 0.095 0.26 0.21 H1% 408 408 408 408 408  0.887 0.894 0.905 0.894 0.897 L(km) 0.761 0.467 0.354 0.624 0.615 Ils(%) 9.8 10.7 28 9.2 13 msd 7 7 7 7 7 7.36 4.84 3.43 6.88 6.36 l 0 0 0 0 0 md 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 Isd(%) 14.88 22.39 25.84 22 25.8 4.35 3.99 2.38 3.27 2.77 c(phút) 38.35 31.94 19.31 26.91 22.66 A1% 0.103 0.115 0.146 0.118 0.128  1 1 1 1 1 Q(m3s) 15.51 11.41 5.12 11.16 9.8 Tính toán chọn khẩu độ cống Sau khi vẽ được biểu đồ quan hệ Q ~ F và có được diện tích của các lưu vực, tra trên biểu đồ, ta có được lưu lượng nước chảy về các cống trên tuyến. Tra trong phụ lục 16 ta sẽ xác định được khẩu độ cống tương ứng với lưu lượng nước chảy qua công trình. Để công tác thi công đặt cống cũng như việc duy tu, sửa chữa trong quá trình khai thác tuyến đường được thuận lợi, tôi chọn sử dụng loại cống tròn, có khẩu độ từ 1m  2m. Và để đảm bảo sự làm việc an toàn, thoát hết lưu lượng nước tính toán của các cống, tôi chọn các khẩu độ cống sao cho các cống trên tuyến đều làm việc ở chế độ chảy không áp. 2.1 Tính toán chiều dài cống Dựa vào các kích thước của trắc ngang nền đường, ta tính toán chiều dài cống theo các công thức sau: Cao độ của nền đắp h ≤ 6m: Lcống = B + 2.m.(h ) Cao độ nền đắp 6 ≤ h ≤ 12 (m): Lcống = B + 2.m1.6 + 2.m2.(h 6 ) Cao độ nền đắp h > 12m: Lcống = B + 2.m1.6 + 2.m2.6 + 2.m3.(h 12 ) Chiều dài cống trong ga: Lcống ga = (n 1)a + 23,5 + 2m(h ) Trong đó: h Chiều cao đất đắp ở tim đường (m)  Đường kính cống (m) B Chiều rộng mặt đỉnh nền đường: B = 6,4 (m) m, m1, m2 Mái dốc taluy tương ứng với các bậc nền: m = m1 = 1.5 m2 = 1.75 m3 = 2 a Khoảng cách giữa 2 tim đường trong ga: a = 4,8m (khổ 1435mm) n Số đường trong ga. Trường hợp cống dốc, tuỳ theo độ dốc ngang, trong giai đoạn lập dự án khả thi, chỉ cần tính sơ bộ chiều dài cống theo chiều dài của đường xiên đáy nền đường. Sau khi tính toán, ta có bảng thống kê cống như sau: BẢNG THỐNG KÊ CỐNG PHƯƠNG ÁN CHÍNH TT Lý trình Htn Htk F Q h SL L(m) Lthựctế H v 1 2+100 70.52 70.30 0.057 3.46 0.22 1 1 2.44 3 3.83 6.75 2 2+600 67.3 72.13 0.029 1.75 4.83 1 1 11.66 12 1.42 3.41 3 7+100 67.52 68.46 0.041 2.87 0.94 1 1 3.88 4 2.84 5.60 4 7+200 63.32 68.23 0.039 2.60 4.91 1 1 11.82 12 2.45 5.09 5 7+400 63.46 67.79 0.417 15.51 4.33 2 2 8.66 9 2.22 3.78 6 9+200 60 67.21 0.273 11.41 7.21 1 1 16.42 17 3.41 5.56 7 10 60 65.97 0.095 5.12 5.97 1 1 13.94 14 2.33 4.48 8 13+400 64.39 68.18 0.029 1.75 3.79 1 1 8.50 9 1.43 3.41 9 13+800 63.2 68.05 0.26 11.16 4.85 1 1 11.7 12 3.30 5.43 10 14 66.44 67.92 0.21 9.80 1.48 1 1 4.96 5 2.83 4.78 Thiết kế rãnh trên nền đào dài Ngoài việc bố trí cầu, cống thoát nước trên nền đắp, trên những đoạn nền đào dài, cần phải thiết kế rãnh đỉnh, rãnh biên để đảm bảo thoát nước cho nền đào. 3.1 Rãnh đỉnh Khi độ dốc thiên nhiên ở những vùng núi cao hoặc đường đi giữa 2 bên sườn núi cao, dẫn đến nước chảy theo mái dốc tự nhiên xuống đường quá nhiều, phải bố trí rãnh đỉnh để ngăn nước chảy xuống ta luy, xuống nền đường đào. Rãnh đỉnh phải thiết kế theo đường đồng mức để nước thoát ra chỗ thấp. Không được để cho nước từ rãnh đỉnh chảy xuống rãnh biên. Kích thước mặt cắt ngang rãnh phải thiết kế đảm bảo thoát nước tốt, ở tần suất 25 năm (đường chủ yếu). Nếu làm rãnh đất, phải chú ý duy tu thường xuyên. Khi có điều kiện, nên làm rãnh xây. Đáy rãnh đỉnh phải có độ dốc ít nhất 0.3% để đảm bảo rãnh thoát nước tốt. 3.2 Rãnh biên Ở vùng đồng bằng, độ dốc ngang không rõ ràng, chiều cao nền đường < 2 (m), phải bố trí rãnh thoát nước 2 bên nền đắp. Chiều rộng đáy rãnh  0.4 (m). Trên đoạn không đào không đắp, chiều cao nền đường < 0.5 (m), mặt cắt rãnh biên phải kiểm toán theo lưu lượng nước tần suất 25 năm (đường chủ yếu). Ở đoạn nền đào, đáy rãnh  0.4 (m), chiều cao  0.6 (m). Nếu đi qua đoạn nền đào đá, chiều sâu rãnh biên có thể là 0.4 (m). Độ dốc đáy rãnh nói chung phải bằng độ dốc của vai nền đường và nằm trong khoảng từ 3000 đến 8000 để tránh ứ đọng nước trong rãnh và nước chảy gây xói lở rãnh. Taluy rãnh ở phía nền đường là 1:1, còn ở phía taluy đào thì giống như độ dốc taluy. Khối lượng rãnh đỉnh và rãnh biên được tính riêng ngoài khối lượng nền đường. PHẦN VIII: Tính toán công trình phí Mục đích của việc tính toán công trình phí ở giai đoạn thiết kế sơ bộ là nhằm so sánh các phương án để tìm ra được phương án có giá thành ít nhất mà vẫn đảm bảo các yếu tố kỹ thuật. Để tính được giá thành tổng thể, trước hết, ta phải tính được khối lượng các công tác chủ yếu, như: Khối lượng đào đắp đất đá, khối lượng xây dựng nhà ga, khối lượng thi công cầu cống, khối lượng kiến trúc tầng trên... Khối lượng đào đắp trên đường chính tuyến Hiện nay, có nhiều phương pháp tính khối lượng đào đắp khác nhau, mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm riêng của nó. Phương pháp cao độ đào đắp trung bình tuy có độ chính xác không cao, nhưng đơn giản, phù hợp với công việc tính toán, thiết kế trong giai đoạn lập dự án khả thi. Các bước tiến hành của phương pháp này như sau: Tách riêng từng đoạn đào, đắp trên trắc dọc. Trong mỗi đoạn, lấy hiệu số cao độ đường đen và cao độ đường đỏ ở 2 điểm cao nhất và thấp nhất, chia 2 sẽ được cao độ đào đắp trung bình. Vẽ các mặt cắt ngang ứng với các cao độ đào đắp: 0 ≤ h ≤ 6 (m) 6 ≤ h ≤ 12 (m) h  12 (m). Lập công thức, từ đó tính toán theo từng trường hợp cụ thể trên máy tính. Khối lượng đào đắp theo công thức: Vi =Fi x Li (m3) Trong ®ã: Fi DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang nÒn ®¬ường(®µo hoÆc ®¾p) theo htb (m2). Li ChiÒu dµi ®o¹n ®µo hoÆc ®¾p (m). Fi §¬îc tÝnh như¬ sau: 1.1 NÒn ®¾p. NÕu chiÒu cao nÒn ®¾p 0 < h  6m , §é dèc ta luy 1: m = 1:1,5 Th× : F = 1,5h2 +6,4h NÕu chiÒu cao nÒn ®¾p 612m, §é dèc ta luy 1:m=1:1,5;1:m1=1:1,75;1:m2 =1:2 Th× : F = 2(h12)2 +45,4(h12) + 301,8. 1.2 NÒn ®µo. Do nÒn ®µo cÇn lµm r·nh däc 2 bªn, nªn chiÒu réng cÇn ®µo: 6,2+2,2=8,4m NÕu chiÒu cao nÒn ®µo 0 < h  6m , §é dèc ta luy 1: m = 1:1,5 Th× : F = 1,5h2 +8,4h NÕu chiÒu cao nÒn ®µo 612m, §é dèc ta luy:m=1:1,5;1:m1=1:1,75;1:m2=1:2 Th× : F = 2(h12)2 +47,4(h12) + 325,8. Víi b¸n kÝnh ®¬êng cong: R NÕu R< 600 (m) th× më réng mÐp l¬ng ®¬êng cong B=0,6m. NÕu 600 < R 1500 th× më réng mÐp l¬ng ®¬¬ng cong B=0,5m. NÕu 1500 < R 2000 th× më réng mÐp l¬ng ®¬¬ng cong B=0,4m Sau khi tÝnh ®¬îc diÖn tÝch ®o¹n cÇn ®µo, ®¾p ta tÝnh thÓ tÝch theo c«ng thøc: Vi = Fi li Ta có : LÍ TRÌNH H đắp H đào L F đắp Fđào Q đắp Q đào Km:0+00 4.47 100 161.02 16102 Km:0+100 0.635 100 10.37 1037 Km:0+200 1.055 100 12.74 1274 Km:0+300 0.985 100 11.8 1180 Km:0+400 2.12 100 34.95 3495 Km:0+500 0.935 100 13.07 1307 Km:0+600 2.075 100 34.11 3411 Km:0+700 0.73 100 13 1300 Km:0+800 0.835 100 9.53 953 Km:0+900 0.395 100 6.36 636 Km:1+00 0.825 100 9.33 933 Km:1+100 1.005 100 12.1 1210 Km:1+200 1.185 100 15.12 1512 Km:1+300 1.365 100 18.41 1841 Km:1+400 1.305 100 158.16 15816 Km:1+500 1.425 100 19.66 1966 Km:1+600 1.945 100 30.7 3070 Km:1+700 2.14 100 35.39 3539 Km:1+800 0.155 100 2.66 266 Km:1+900 0.06 100 1.45 145 Km:2+00 3.355 100 127.77 12777 Km:2+100 0.11 100 1.99 2.13 199 213 Km:2+200 0.97 100 11.51 1151 Km:2+300 2.865 100 71.95 7195 Km:2+400 0.515 100 25.66 2566 Km:2+500 0.505 100 22.98 2298 Km:2+600 2.415 100 49.4 4940 Km:2+700 0.415 100 0.31 7.91 31 791 Km:2+800 1.55 100 21.72 2172 Km:2+900 1.77 100 26.69 2669 Km:3+00 2.005 100 32.11 3211 Km:3+100 4.86 100 167.73 16773 Km:3+200 0.02 100 0.43 0.62 43 62 Km:3+300 4.26 100 151.95 15195 Km:3+400 5 100 231.11 23111 Km:3+500 2.375 100 53.57 5357 Km:3+600 1.15 100 82.62 8262 Km:3+700 2.62 100 62.22 6222 Km:3+800 1.65 100 64.96 6496 Km:3+900 4.635 100 310.88 31088 Km:4+00 7.635 100 454.47 45447 Km:4+100 0.485 100 4.83 483 Km:4+200 0.735 100 9.06 906 Km:4+300 1.475 100 19.37 1937 Km:4+400 1.74 100 26.07 2607 Km:4+500 0.135 100 2.57 257 Km:4+600 1.34 100 3.12 312 Km:4+700 0.26 100 2.39 239 Km:4+800 3.93 100 128.58 12858 Km:4+900 2.395 100 42.17 4217 Km:5+00 2.58 100 59.52 5952 Km:5+100 3.16 100 85.37 8537 Km:5+200 2.905 100 74.26 7426 Km:5+300 2.34 100 49.34 4934 Km:5+400 1.33 100 18.8 1880 Km:5+500 2.8 100 82.47 8247 Km:5+600 0.025 100 0.88 3.81 88 381 Km:5+700 0.695 100 8 800 Km:5+800 1.22 100 16.42 1642 Km:5+900 0.8 100 9.54 954 Km:6+00 2.485 100 138.11 13811 Km:6+100 0.55 100 5.88 13.33 588 1333 Km:6+200 1.45 100 24.14 2414 Km:6+300 0.59 100 9.12 912 Km:6+400 2.47 100 53.19 5319 Km:6+500 2.705 100 86.37 8637 Km:6+600 6.75 100 361.09 36109 Km:6+700 6.92 100 372.01 37201 Km:6+800 5.485 100 235.67 23567 Km:6+900 0.55 100 8.86 886 Km:7+00 0.525 100 6.17 617 Km:7+100 0.47 100 4.85 485 Km:7+200 2.455 100 51.19 5119 Km:7+300 1.47 100 20.36 2036 Km:7+400 2.165 100 36.79 3679 Km:7+500 2.065 100 45.03 4503 Km:7+600 0.38 100 0.98 8.55 98 855 Km:7+700 3.725 100 283.05 28305 Km:7+800 4.345 100 277.33 27733 Km:7+900 1.185 100 209.07 20907 Km:8+00 0.105 100 2.55 5.31 255 531 Km:8+100 0.055 100 2.08 99.83 208 9983 Km:8+200 0.925 100 27.47 2747 Km:8+400 2.14 100 354.64 35464 Km:8+500 5.55 100 360.66 36066 Km:8+600 4.14 100 391.39 39139 Km:8+700 2.585 100 362.29 36229 Km:8+800 3.695 100 376.56 37656 Km:8+900 3.835 100 444.12 44412 Km:9+00 1.635 100 265.97 26597 Km:9+100 1.22 100 26.06 2606 Km:9+200 3.605 100 104.13 10413 Km:9+300 0.045 100 1.41 2.53 141 253 Km:9+400 3.715 100 175.59 17559 Km:9+500 0.11 100 2.53 253 Km:9+600 1.11 100 14.55 1455 Km:9+700 2.04 100 50.82 5082 Km:9+800 0.065 100 0.67 1.52 67 152 Km:9+900 1.285 100 17.81 1781 Km:10+00 2.985 100 63.98 6398 Km:10+100 1.505 100 257.71 25771 Km:10+200 3.16 100 66.69 6669 Km:10+300 3.03 100 65.42 6542 Km:10+400 2.2 100 59.49 5949 Km:10+600 1.525 100 37 3700 Km:10+700 0.58 100 11.86 1186 Km:10+800 2.86 100 807.95 80795 Km:10+900 2.575 100 427.44 42744 Km:11+00 0.11 100 0.95 95 Km:11+100 1.35 100 25.26 2526 Km:11+200 1.71 100 34.22 3422 Km:11+300 1.84 100 37.75 3775 Km:11+400 2.01 100 42.49 4249 Km:11+500 2.005 100 42.38 4238 Km:11+600 1.83 100 37.51 3751 Km:11+700 1.58 100 30.89 3089 Km:11+800 1.05 100 18.45 1845 Km:11+900 0.65 100 10.62 1062 Km:12+00 0.59 100 9.59 959 Km:12+100 0.635 100 10.38 1038 Km:12+200 0.68 100 11.18 1118 Km:12+300 1.75 100 26.74 2674 Km:12+400 1.445 100 19.96 1996 Km:12+500 4.055 100 117.59 11759 Km:12+600 3.43 100 275.02 27502 Km:12+700 0.97 100 36.88 3688 Km:12+800 1.06 100 15.07 1507 Km:12+900 3.12 100 89.61 8961 Km:13+00 1.81 100 63.4 6340 Km:13+100 4.095 100 143.82 14382 Km:13+200 0.375 100 6.75 675 Km:13+300 0.655 100 34.04 3404 Km:13+400 1.895 100 27.2 2720 Km:13+500 12.285 100 726.28 72628 Km:13+600 12.735 100 760.05 76005 Km:13+700 13.44 100 863.63 86363 Km:13+800 2.425 100 50.29 5029 Km:13+900 3.99 100 89.75 8975 Km:14+00 0.74 100 9.09 909 Km:14+100 1.08 100 19.08 1908 Km:14+200 1.11 100 19.81 1981 Km:14+300 1.145 100 20.55 2055 Km:14+400 6.395 100 339.12 33912 Km:14+500 3.05 100 94.41 9441 Km:14+600 1.29 100 23.86 2386 Km:14+700 1.35 100 25.17 2517 Km:14+800 1.405 100 26.52 2652 Km:14+900 1.135 100 1127.08 8.3 112708 830 Km:15+00 8.14 100 532.27 53227 Km:15+100 0.37 100 3.49 349 Km:15+200 1.735 100 26.57 2657 Đắp nền: 532080 (m3) Đào nền: 1099063 (m3) Tổng khối lượng đào đắp: 1631143 (m3)

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	266,91 KB
File đính kèm	8.Binh do tuyen Yen Bai - Lao Cai doan 3.rar (21 MB)