Khả năng thông xe theo lý thuyết lớn nhất của một làn xe được xác định theo công thức lý thuyết với giả thiết đoàn xe cùng loại chạy với tốc độ đều là V và liêntục nối đuôi nhau , xe nọ
Trang 1BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
* *
*
ĐỒ ÁN MÔN THIẾT KẾ ĐƯỜNG
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: VŨ THỌ HƯNG ĐOẠN TUYẾN THIẾT KẾ: A-B
Trang 2MỤC LỤC:
CHƯƠNG 1 2
GIỚI THIỆU CHUNG 2
1.1 Tổng quan 2
1.3: Các quy trình, quy phạm áp dụng: 3
1.3.1 Quy trình khảo sát: 3
1.3.2 Các quy trình quy phạm thiết kế: 3
1.5 Điều kiện địa hình 5
1.6 Điều kiện địa chất 5
1.7 Vật liệu xây dựng 5
CHƯƠNG 2 6
XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TUYẾN 6
2.3.1 Các chỉ tiêu của tuyến 9
2.3.1.1 Tốc độ thiết kế tuyến 9
2.3.1.2 Năng lực thông xe và số làn xe 9
2.3.1.3 Xác định độ dốc dọc lớn nhất 13
2.3.1.4 Xác định tầm nhìn xe chạy : 16
2.3.1.5 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu trên bình đồ 19
2.3.1.5 Xác định đoạn nối siêu cao 20
2.3.1.6 Xác định độ mở rộng của đường cong và đoạn nối mở rộng 21
2.3.1.7 Xác định trị số tối thiểu bán kính đường cong đứng lồi và lõm 22
2.3.9 Lựa chọn kết cấu áo đường, tải trọng xe tính toán 24
2.3.2 Kết luận 26
CHƯƠNG 3 27
THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG 27
3.1 Giải pháp thiết kế phương án tuyến 27
Hướng tuyến: Đoạn tuyến từ X đến M thuộc dự án Huyện Đắc Mi tỉnh Đắc Nông 27 3.1.1 Thiết kế bình đồ tuyến đường 27
3.1.1.1 Nguyên tắc thiết kế tuyến 27
Trang 33.1.3 Thiết kế trắc ngang 38
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾT NỀN ĐƯỜN, MẶT ĐƯỜNG……….42
4.1.4.1 Yêu cầu cầu chung đối với nền đường 42
4.1.4.2 Nguyên tắc thiết kế nền đường 42
4.1.4.3 Giải pháp thiết kế nền đường 43
4.1.5 Thiết kế kết cấu áo đường 43
4.1.5.1 Nguyên tắc thiết kế mặt đường 43
4.1.5.2 Tiêu chuẩn tính toán thiết kế áo đường 44
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC……… 55
5.1.6.1 Rãnh thoát nước 53
CHƯƠN 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59
6.1 Kết luận 59
6.2 Phạm vi nghiên cứu 59
6.3 Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật 59
6.4 Kiến nghị 60
Trang 4CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Tổng quan.
Thanh Hóa là tỉnh cực Bắc miền Trung Việt Nam và là một tỉnh lớn
về cả diện tích và dân số, đứng thứ 5 về diện tích và thứ 3 về dân số trong số các đơn vị hành chính tỉnh trực thuộc nhà nước, cũng là một trong những địa điểm sinh sống đầu tiên của người Việt cổ
Cách đây khoảng 6000 năm đã có người sinh sống tại Thanh Hóa Các
di chỉ khảo cổ cho thấy nền văn hóa xuất hiện đầu tiên tại đây là văn hóa Đa Bút Sang đầu thời đại kim khí, thuộc thời đại đồ đồng, qua các bước phát triển với các giai đoạn trước văn hóa Đông Sơn, Thanh Hóa
đã trải qua một tiến trình phát triển với các giai đoạn văn hoá: Cồn Chân Tiên, Đông Khối - Quỳ Chữ tương đương với các văn hóa Phùng Nguyên - Đồng Đậu - Gò Mun ở lưu vực sông Hồng Và sau đó là nền văn minh Văn Lang cách đây hơn 2.000 năm, văn hoá Đông Sơn ở Thanh Hóa đã toả sáng rực rỡ trong đất nước của các vua Hùng.[2]
Thanh Hóa là tỉnh chuyển tiếp giữa miền Bắc và miền Trung Việt
Nam trên nhiều phương diện Về hành chính, Thanh Hóa là tỉnh cực bắcTrung Bộ, tiếp giáp với Tây Bắc Bộ và đồng bằng Bắc Bộ Về địa chất, miền núi Thanh Hóa là sự nối dài của Tây Bắc Bộ trong khi đồng bằng Thanh Hóa là đồng bằng lớn nhất Trung Bộ, ngoài ra một phần nhỏ (phía bắc huyện Nga Sơn) thuộc đồng bằng châu thổ sông Hồng Về khíhậu, Thanh Hóa vừa có kiểu khí hậu của miền Bắc lại vừa mang những hình thái khí hậu của miền Trung Về ngôn ngữ, phần lớn người dân nói phương ngữ Thanh Hóa với vốn từ vựng khá giống từ vựng
của phương ngữ Nghệ Tĩnh song âm vực lại khá gần với phương ngữ Bắc Bộ
Trang 5Thanh Hóa bao gồm 2 thành phố trực thuộc tỉnh, 1 thị xã và 24 huyện, với diện tích 11.133,4 km2 và số dân 3.712.600 người với 7 dân tộc Kinh, Mường, Thái, H'mông, Dao, Thổ, Khơ-mú[3], trong đó có khoảng
586200 người sống ở thành thị.[4] Năm 2005, Thanh Hóa có 2,16 triệu người trong độ tuổi lao động, chiếm tỷ lệ 58,8% dân số toàn tỉnh, lao động đã qua đào tạo chiếm 27%, trong đó lao động có trình độ cao đẳng, đại học trở lên chiếm 5,4%.[2] Năm 2017, Thanh Hóa là tỉnh đầu tiên của Bắc Trung Bộ có 2 thành phố trực thuộc tỉnh (Thanh Hóa, Sầm Sơn)
1.2: Phạm vi nghiên cứu của dự án :
- Điểm đầu: A
- Điểm cuối: B
- Chiều dài tuyến:1559.61 m
- Nội dung thiết kế tuyến: xây dựng tuyến đường mới nối hai điểm A-B
1.3: Các quy trình, quy phạm áp dụng:
1.3.1 Quy trình khảo sát:
- Quy trình khảo sát đường ô tô: 22 TCN 263- 2000
- Quy phạm đo vẽ bản đồ địa hình: 96 TCN 43 – 90
- Công tác trắc địa trong XD – yêu cầu chung: TCVN 9398:2012
- Quy trình khảo sát thuỷ văn: 22 TCN 27 – 84
- Quy trình khảo sát địa chất: 22 TCN 27 – 84
- Quy trình khoan thăm dò địa chất: 22 TCN 259-2000
- Quy trình thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT): TCVN 9351: 2012
- Quy trình thí nghiệm đất xây dựng: TCVN8868: 2011
- Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu: 22TCN 262-2000
- Quy trình thử nghiệm xác định mô đun đàn hồi chung của kết cấu bằng cần đo độvõng Benkelman: TCVN 8867:2011
Trang 61.3.2 Các quy trình quy phạm thiết kế:
- Đường ôtô tiêu chuẩn thiết kế : TCVN 4054 -2005
- Quy trình thiết kế áo đường mềm: 22TCN 211-06
- Quy trình thiết kế áo đường cứng: QĐ3230 /QĐ-BGTVT
- Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ: TCVN 9845: 2013
- Quy phạm KSTK nền đường ô tô qua vùng đất yếu: 22 TCN 262 – 2000
- Điều lệ biển báo đường bộ: QCVN41:2012/BGTVT
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272-05
1.4: Điều kiện khí hậu thủy văn:
Mùa lạnh: Bắt đầu từ giữa mùa thu đến hết mùa xuân năm sau Mùa này thường hay xuất hiện gió mùa Đông Bắc, lại mưa ít; đầu mùa thường hanh khô Mùa lạnh nhiệt độ có thể xuống thấp tới 5 - 6 độ C
- Mỗi năm chia làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô: mùa mưa bắt đầu từ tháng 4–
10 và mùa khô từ tháng 11 cho đến tháng 3 năm sau Lượng mưa bình quân hàng năm là 1600-1700mm Mùa mưa lượng mưa nhiều chiếm 85% lượng mưa cả năm Mùa khô mưa
ít chỉ chiếm 15% tổng lượng mưa năm, Tháng có lượng mưa cao nhất vào tháng 9 (265,3 mm) Tháng có lượng mưa thấp nhất vào tháng 01 (1mm) - số ngày mưa trung bình năm
là 125 ngày
Trang 7- Thủy văn: Hàng năm sông Mã đổ ra biển một khối lượng nước khá lớn khoảng 17
tỷ m³, ngoài ra vùng biển rộng còn chịu ảnh hưởng của thủy triều, đẩy nước mặn vào, khối nước vùng cửa sông và đồng ruộng ven biển bị nhiễm mặn
- Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu đáp ứng đủ việc xây dựng đường , cự li vận chuyển
<5 km Đơn vị thi công có đầy đủ năng lực, máy móc,thiết bị để đáp ứng nhu cầu về chất lượng tiến độ xây dựng công trình.Có khă năng tận dụng lao động và nguyên liệu của địa phương
1.5 Điều kiện địa hình.
- Đặc điểm địa hình
- Nghiêng từ tây bắc xuống đông nam: phía tây bắc, những đồi núi cao trên 1.000 m đến
1.500 m thoải dần, kéo dài và mở rộng về phía đông nam Đồi núi chiếm 3/4 diện tích của
cả tỉnh; tạo tiềm năng lớn về kinh tế lâm nghiệp, dồi dào lâm sản, tài nguyên phong phú.huyện: Như Xuân, Như Thanh,Thường Xuân, Lang Chánh, Bá Thước, Quan
Hóa, Quan Sơn, Mường Lát, Ngọc Lặc, Cẩm Thủy và Thạch Thành chiếm 2/3 diện tích của tỉnh Vùng đồi núi phía tây có khí hậu mát, lượng mưa lớn nên có nguồn lâm sản dồi dào, lại có tiềm năng thủy điện lớn, trong đósông Chu và các phụ lưu có nhiều điều kiện thuận lợi để xây dựng các nhà máy thủy điện Miền đồi núi phía Nam đồi núi thấp, đất màu mỡ thuận lợi trong việc phát triển cây công nghiệp, lâm nghiệp, cây đặc sản và
có Vườn quốc gia Bến En (thuộc hai huyện Như Thanh và Như Xuân), có rừng phát triểntốt, với nhiều gỗ quý, thú quý
-Vùng đồng bằng: Vùng đồng bằng của Thanh Hóa lớn nhất của miền Trung và thứ bacủa cả nước Đồng bằng Thanh Hoá diện tích bằng 1/2 diện tích của các đồng bằng Trung
Bộ cộng lại, tức khoảng 3000 km²
1.6 Điều kiện địa chất
- Tuyến đi qua khu vực địa hình tương đối phức tạp có độ dốc lớn và có địa hình chia cắt mạnh
- Chênh cao của hai đường đồng mức là 5m
- Điểm đầu và điểm cuối tuyến nằm ở hai bên sườn của 1 dãy núi dốc trung bình của sườn dốc là 18,9%
Trang 81.7 Vật liệu xây dựng.
Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu đáp ứng đủ việc xây dựng đường cự li di chuyển
<5km Đơn vị thi công có đầy đủ năng lực máy móc , thiết bị để đáp ứng nhu cầu về chấtlượng và tiến độ xây dựng công trình Có khả năng tận dụng nguyên vật liệu địa phương trong khu vực tuyến đi qua có mỏ cấp phối đá dăm với trữ lượng tương đối lớn và theo sốliệu khảo sát sơ bộ thì thấy các đồi đất gần đó có thể đắp nền đường được phạm vi từ các
mỏ đến phạm vi công trình từ 500m đến 1000m
CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TUYẾN2.1: Danh mục Tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm áp dụng.
3 Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô
tô trên đất yếu
22 TCN 262 2000
-4 Quy trình khoan thăm dò địa chất công
trình Công tác trắc địa trong xây yêu cầu chung Tiêu
dựng-22TCN 2000
259-TCVN9398:2012
5 Kỹ thuật đo và xử lý số liệu GPS trong
trắc địa công trình
QCVN9401:2012
6 Khảo sát kỹ thuật phục vụ thi công
móng cọc
20TCN 160-87
7 Quy trình khảo sát địa chất công trình
và thiết kế biện pháp ổn định nềnđường vùng có hoạt động trượt, sạt lở
22TCVN 171-87
8 Quy trình thí nghiệm cắt cánh hiện
trường
22TCN 2006
355-9 Quy trình thí nghiệm xuyên tính (CPR
và CPTU)
22TCN 317-04
Trang 910 Quy trình thí nghiệm của các chỉ tiêu
12 Đất xây dựng phương pháp thí nghiệm
hiện trường – Thí nghiệm xuyên tiêuchuẩn
315/QĐ-BGTVT
4 Tiêu chuẩn thiết kế (phần nút giao) 22TCN 273-01
10 Công trình giao thông vùng động
đất-Tiêu chuẩn thiết kế
22TCN 211-95
11 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về báo
hiệu đường bộ
BGTVT
13 Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng
thái giới hạn (để thiết kế cống)
22TCN 18-1979
14 Kết cấu bê tông và BTCT- Tiêu chuẩn
thiết kế
2012
TCVN5574-C Thi công và nghiệm thu
1 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp
ghép – Quy phạm thi công và nghiệmthu
TCVN 2012
9115-2 Công tác đất- Thi công và nghiệm thu TCVN
4447-2012
4 Yêu cầu kỹ thuật thép cốt bê tông TCVN 1651-1:
Trang 107 Lớp móng cấp phối đá dăm trong kết
cấu áo đường ô tô, vật liệu thi công và nghiệm thu
TCVN 2011
8859-8 Mặt đường bê tông nhựa nóng – Yêu
cầu thi công và nghiệm thu
TCVN 2011
8819-9 Mặt đường láng nhũ tương đường axít
– thi công và nghiệm thu
TCVN9505:
2012
10 Lớp kết cấu áo đường đá dăm nước –
thi công và nghiệm thu
TCVN9054:2012
11 Móng cấp phối đá dăm và cấp phối
thiên nhiên gia cố xi măng trong kếtcấu áo đường ô tô- thi công và nghiệmthu
TCVN8858:2011
12 Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm
thu bấc thấm trong xây dựng nềnđường đất yếu
22TCN 236-97
13 Kết cấu gạch đá – Quy phạm thi công
và nghiệm thu
TCVN 2011
4085-14 Các tiêu chẩn, quy trình, quy phạm có
liên quan
2.2: Lựa chọn quy mô và tiêu chuẩn thiết kế tuyến (dựa vào chức năng, địa hình, lưu lượng xe chạy ).
Dựa vào chức năng, địa hình, lưu lượng xe chạy thực tế, lựa chọn được quy mô
và cấp hạng dự án nghiên cứu như sau:
- Tuyến thiết kế đạt tiêu chuẩn đường cấp III miền núi theo tiêu chuẩn thiết kếđường ô tô TCVN 4054-2005 đường ôtô - tiêu chuẩn thiết kế;
- Vận tốc thiết kế: V = 60 Km/h;
- Bán kính cong nằm nhỏ nhất ứng với siêu cao 7% R = 125÷150 m;
- Rmin thông thường = 250m; R không làm siêu cao ≥ 1500m;
- Bán kính đường cong lồi nhỏ nhất R giới hạn= 2500m;
- Bán kính đường cong lồi thông thường Rthông thường= 4000m;
- Bán kính đường cong lõm nhỏ nhất R giới hạn= 1000m;
- Bán kính đường cong lõm R thông thường=1500m;
Trang 11- Chiều dài tối thiểu đổi dốc 150m;
- Dốc dọc lớn nhất Idmax = 7%, Độ dốc siêu cao lớn nhất 4%;
- Chiều dài đoạn nối siêu cao L=50m;
- Chiều dài tầm nhìn trước xe ngược chiều S2 = 150m; tầm nhìn vượt xe Svx =350m, tầm nhìn hãm xe S1 = 75m;
- Chiều rộng nền đường Bnền = 9,0m;
- Chiều rộng mặt đường Bmặt = 6,0m;
- Chiều rộng lề và lề gia cố Blề =2,0m (cho cả hai bên);
- Chiều rộng lề đất Blề đất=1,0m (cho cả 2 bên)
- Độ dốc ngang mặt đường imặt =ilề gia cố=2%;
- Độ dốc ngang lề đường ilề đất = 4% dốc về phía ngoài;
- Chọn độ dốc ta luy;
+ Độ dốc ta luy nền đường đắp: 1/1,5
+ Dốc ta luy nền đường đào: 1/1
- Tần xuất thiết kế đường, cầu và cống P = 4%;
- Tải trọng thiết kế cầu cống HL-93;
- Kết cấu mặt đường thiết là kế kết cấu áo đường mềm:
- Cống ngang đường:Thiết kế vĩnh cửu đủ khẩu độ thoát nước cống tròn KĐ 1m;
2.3: Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến:
2.3.1 Các chỉ tiêu của tuyến
2.3.1.1 Tốc độ thiết kế tuyến.
Theo yêu cầu của Chủ đầu tư cấp hạng kỹ thuật đường là cấp III MN, Vtk = 60Km/h
2.3.1.2 Năng lực thông xe và số làn xe
a) Xác định khả năng thông xe.
Ngoài yếu tố độ dốc dọc của tuyến đường mà xe có thể leo được dốc còn phảixét đến yếu tố khả năng xe thông hành trên tuyến đường đó Khả năng thông xecủa đường là số phương tiện giao thông có thể chạy qua một mặt cắt bất kì trongmột đơn vị thời gian Khả năng thông xe của đường phụ thuộc vào nhiều yếu tốnhư: chiều rộng làn xe, thành phần xe lưu thông, vận tốc các loại xe, khả năngthông xe mỗi làn và số làn
Khả năng thông xe theo lý thuyết lớn nhất của một làn xe được xác định theo công thức lý thuyết với giả thiết đoàn xe cùng loại chạy với tốc độ đều là V và liêntục nối đuôi nhau , xe nọ cách xe kia một khoảng không đổi tối thiểu để đảm bảo
Trang 12an toàn ở điều kiện thời tiết thuận lợi Loại xe được sử dụng là xe con xếp thànhhàng trên một làn xe
Nlt -khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe có đơn vị là ( xe/h )
V : vận tốc xe chạy đều trên toàn tuyến (Km/h ) lấy bằng Vt
Sh - chiều dài đoạn đường mà xe đi đựơc trong quá trình hãm phanh , được tính theo công thức
h i
l0 - cự ly an toàn lấy trong khoảng từ 5 - 10 (m ) ta chọn l0 = 5 ( m )
lx -chiều dài xe ( m ) , theo TCVN 4054-05 chiều dài xe con chọn
dđường
Trang 13Hình 9.1 Mặt cắt ngang nền đường
cdgio lx
th
N n
N - Lưu lượng xe chạy ngày đêm trung bình năm (xe/nđ) ở năm đầu
t: Thời gian dự báo năm tương lai kể cả năm đầu tiên: ta chọn 15 năm
q: Tỷ lệ tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm (5%-10%) ta chọn 6%
Bảng 9.1 Bảng tính số lượng xe năm thứ 15
(kN)
Số trụ c sau
Số bánh của mỗi cụm bánh ở trục sau
Khoảng cách giữa các trục sau (m)
Lượng xe 2 chiều n i (xe/ ngày đêm) Trục
45,2 95,8 56,0 69,6 100,0 94,2
1 1 1 1 1 2
Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi
- - - - 1,40
-635 615 72
51 65 66 371
Trang 14Quy đổi hệ số xe ra xe con
Bảng 9.2 Bảng tính quy đổi hệ số ra xe con năm thứ 15
Hệ số quy đổi(HS) tra bảng
2 (MN)
Thành phầnxe
Xe conquy đổi
Kết quả lưu lượng xe thiết kế 4261 (xcqđ/nđ) được tra ở Bảng 3 TCVN 4054 – 05.
Thuộc cấp đường cấp III
Kết luận: dựa vào chức năng và địa hình ta chọn
Hạng đường thiết kế là cấp III-MN
Tra Bảng 4 TCVN 4054 – 05, ta được tốc độ thiết kế là V=60(km/h)
Trang 15Vậy ta có: Nlx = 0.77 ×1000511.32 =0.66 (làn).
Tra TCVN4054-2005 Vtk=60 Km/h và địa hình là đồi núi là 2 làn xe
Vậy ta chọn là 2 làn xe
2.3.1.3 Xác định độ dốc dọc lớn nhất
a) Xác định độ dốc dọc theo sức kéo của xe
Độ đốc dọc lớn nhất imax phụ thuộc vào loại xe thiết kế, tốc độ tánh toán vàloại kết cấu mặt đường Độ dốc dọc lớn nhất phải đảm bảo cho các loại xe lênđược dốc với vận tốc thiết kế và được xác định theo hai điều kiện sau:
Theo vận tốc xe chạy thiết kế để đảm bảo xe có khả năng vượt dốc ta tínhtoán với hai loại xe là xe tải và xe con theo công thức sau:
max
i D f Trong đó
D : là yếu tố động lực của xe, được xác định từ biểu đồ nhân tố động lực họccủa xe
Hình 9.2 Biểu đồ nhân tố học của xe con rA3-21Von Ga
f : là hệ số cản lăn, phụ thuộc vào vật liệu làm mặt đường
Do ta chỉ tính toán cho năm tương lai là 15 năm và điều kiện địa hình là miềnnúi nên ta chọn loại mặt đường bê tông nhựa
Tra bảng (1-2 bài giảng TKĐ) đối với mặt đường bê tông nhựa ta có f = 0.01
- 0.02 , ta chọn f = 0.01
Để xác định D ta căn cứ vào biểu đồ động lực học với cách chọn như sau:
Chọn vận tốc xe là V = 40 (km/h ) và ứng với chuyển số xe là số cao nhất mà
Trang 16b) Xác định độ dốc dọc tối đa theo đặc tính động lực của xe
Nguyên lý tính toán: Sức kéo của xe phải lớn hơn tổng lực cản trên đường.Khi đó độ dốc dọc lớn nhất của đường được tính toán căn cứ vào khả năng vượtdốc của các loại xe, tức là phụ thuộc vào nhân tố động lực của ô tô và được tínhtheo công thức sau: Dk=f i dj
j : Gia tốc chuyển động của xe
(Lấy dấu “+” khi xe lên dốc, lấy dấu “-” khi xe xuống dốc)
Giả thiết xe chuyển động đều, ta cú j = 0 hệ số sức cản quán tính: dj = 0 Tính toán cho trường hợp bất lợi nhất: Khi xe lên dốc :
Dk f + i imax= Dk - f
Với Vtt = 60 km/h ( vận tốc thiết kế: tốc độ lớn nhất của xe đơn chiếc có thểchạy an toàn trong diều kiện bình thường do sức bám của bánh xe vào mặt đường),tra bảng đặc tính động lực của xe và thay vào công thức tính toán ta có bảng sau: Bảng tra nhân tố động lực
Căn cứ vào bảng trên ta chọn imax=7%
Vỡ trong lưu lượng xe ta thấy rằng lượng xe con chiếm nhiều hơn cả nên độdốc dọc tối đa là tính cho xe con Do vậy, khi xe cú trục 6-8T muốn vượt dốc thìphải chuyển sang số III và chạy với tốc độ 35-40 km/h, còn xe có trục 10 T phảichuyễn sang số II và chạy với tốc độ 30 Km/h thid mới vượt được dốc
Xác định độ dốc dọc tính theo lực bám
Theo điều kiện về lực bám giữa lốp xe với mặt đường Để cho xe chuyểnđộng được an toàn thể sức kéo có ích của ô tô phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám củalốp xe với mặt đường Như vậy theo điều kiện này độ dốc dọc lớn nhất phải nhỏhơn độ dốc dọc tính theo lực bám (ib): ib được tính trong trường hợp lực kéo của ô
tô tối đa bằng lực bám giữa lốp xe với mặt đường
Công thức:
Db = >DTrong đó :
D: Đặc tính động lực của ô tô đó tính ở trên
Trang 17: hệ số bám dọc bánh xe với mặt đường phụ thuộc trạng thái bánh xe
với mặt đường, trường hợp bất lợi nhất (mặt đường ẩm và bẩn) lấy =0,3
Pw: lực cản không khí của xe
Pw = φFV2/13Trong đó :
-K: hệ số sức cản không khí phụ thuộc mật độ không khí và hình dáng xe
-F : diện tích chắn gió của xe F=0,8*B*H Với B: chiều rộng của xe
H: chiều cao của xe
-V: vận tốc thiết kế V=60km/h
Ta tính toán trong trường hợp khi xe chuyển động đều và ở điều kiện bất lợi
là khi xe đang lên dốc (dj =0, ib mang dấu dương )
Db=f+ib ib= Db -fVới mặt đường nhựa hệ số f= 0,02 ta tính ib=Db-f
Tra các số liệu từng loại xe cụ thể và tính toán ta được kết quả sau:
imax
Xe tải trục5.6T
0.03
Xe tải trục 9.5
Trang 18Điều kiện để xe chạy không bị trượt và mất ổn định là ib imax Các điều kiệnđược kiểm tra ở trờn bảng và đều đảm bảo
là tầm nhìn xe chạy Do vậy khi thiết kế đường ta phải đảm bảo yếu tố này để
người lái xe có thể yên tâm tham gia giao thông
a.Xác định chiều dài tầm nhìn theo sơ đồ 1
Chướng ngại vật trong sơ đồ là một vật cố định , nằm cùng với làn xe đang chạy (như ,đá hay cây )
Điều kiện để bố trí tầm nhìn :
Xe đang chạy vận tốc V Điều kiện để đảm bảo an toàn là người lái xe phải nhìn thấy chướng ngại vật tĩnh nằm trên đường từ khoảng cách tối thiểu S1 (m) để ngườilái xe kịp hãm dừng và cách chướng ngại vật tĩnh một cự li an toàn L0
2 kV 254(φ-i max )
+ LoTrong đó :
Lpư : Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý ; là đoạn đường xe chạy được trongthời gian phản ứng tâm lý tpư tính cho 1s , khi tính V (Km/h) =VTK
Trang 19 Lpư =
V3,6 (m).
Sh : Chiều dài hãm xe, Sh =
2
kV i
L0 : Cự ly an toàn, L0 =510 m, lấy L0 =10 m
V : Vận tốc xe chạy tính toán V = 60Km/h
k : Hệ số sử dụng phanh k = 1,2 đối với xe con
: Hệ số bám dọc trên đường = 0,5 ( xét trong điều kiện thông thường)
i : độ dốc dọc trên đường , ta lấy cho trường hợp bất lợi nhất khi xe xuống
+ l0 =
) ( 53 68 10 ) 07 0 5 0 ( 254
60
2 , 1 6 , 3
b.Chiều dài tầm nhìn hai chiều (tính theo sơ đồ 2)
Tình huống : Có 2 xe chạy ngược chiều trên cùng một làn đường , Để đảm bảo an toàn hai xe phải nhìn thấy nhau từ một cự li tối thiểu S2 nào đấy để hai xe kịp hãm dừng cách nhau một cự li an toàn L0
5,0
*60
*2,18,1
60
2 2
c Chiều dài tầm tránh xe ngược chiều S 3.
Tình huống đặt ra là 2 xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn đường, Để an toàn thì xe chạy trái làn phải kịp lái về làn xe của mình để tránh xe kia một cách
Trang 20an toàn mà không giảm tốc độ và được tính theo công thức sau :
S3= Lpư +Lo +L1 + L2L1 : Chiều dài xe 1 chạy được trong thời gian lái tránh xe 2 ( m)
L2 : Chiều xe thứ 2 chạy ( m)
'
L L Lpu
L2: Chiều dài xe thứ 2 chạy được L2= L1
Khi xe 1 chạy chạy tránh xe 2 để an toàn thì xe 1 phải rẽ sang làn của mình với bánkính rẽ tối thiểu được tính theo điều kiện ổn định chống trượt ngang
*127
Trang 21Hình 9.5 Sơ đồ tính toán tầm nhìn vượt xe
Xét theo sơ đồ 4, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với khoảng cách
an toàn Sh1-Sh2, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có xe, xe 1 lợi dụng làntrái để vượt xe và quay về làn xe của mình
Tầm nhìn vượt xe được tính theo công thức sau :
Điều kiện bình thường thì : S4 = 6V
Cưỡng bức : S4 = 4V
Xét cho điều kiện bình thường tính cho 10 s
Ta có: S4 = 6V= 6*60= 360m
theo quy trình tầm nhìn tối thiểu là 350 m chọn S 4 = 360m.
2.3.1.5 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu trên bình đồ
Tại những vị trí tuyến đường đổi hướng ngoặt phải hoặc trái , ta phải bố tríđường cong cơ bản có bán kính đủ lớn để hạn chế lực đẩy ngang gây nguy hiểmcho lái xe và hành khách cũng như sự chuyển động của xe.Tuy nhiên do điều kiệnđịa hình bị hạn chế nên ta bố trí đương cong có bán kính lớn thì việc thi công sẽ rấtkhó khăn và khối lượng thi công tăng lên nhiều làm tăng giá thành công trình Từnhững vấn đề trên, ta cần phải xác định bán kính tối thiểu của đường cong mộtcách hợp lí nhất
a Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất (m) :
Rmin = 127.( max max)
2
sc i
V
Trong đó : V- tốc độ xe chạy tính toán (km/h) , V = 60 km/h
max
- hệ số lực ngang lớn nhất = 0.15Isc max - độ dốc siêu cao lớn nhất = 0.07
Rmin =
260
=129(m)127.(0,15+0,07)
Mặt khác theo TCVN 4054-05 đối với đường cấp III miền núi có V = 60km/h thì bán kính đường cong nhỏ nhất giới hạn là 125 m
Vậy ta chọn bán kính đường cong nằm nhỏ nhất R min = 125 m.
b Bán kính đường cong thông thường (m) :
Rttmin = 127.( )
2
sctt i
V
Trong đó : V- tốc độ xe chạy tính toán (km/h) , V = 60 km/h
- hệ số lực ngang, = 0.05 -:- 0.08, địa hình không thuận lợi ta chọn =0.08
isctt = độ dốc siêu cao tính toán = imax - 2% = 7% - 2% = 5%
Trang 22Rmin =
2
60
218( ) 127.(0,08 0,05) m
Mặt khác theo TCVN 4054-05 đối với đường cấp III có V = 60km/h thì bán kính đường cong thông thường là 250m.
Vậy ta chọn bán kính đường cong thông thường R ttmin = 250m.
c Bán kính đường cong nằm tối thiểu không cần bố trí siêu cao (m) :
Rksc = 127.( )
2
n i
V
Trong đó : V- tốc độ xe chạy tính toán (km/h) , V = 60 km/h
= 2º- là góc mở đèn pha
Khi Rminbđ < 3780m thì phải khắc phục bằng các biện pháp chiếu sáng, cắm biểnhạn chế tốc độ về ban đêm, hoặc bố trí gương cầu
2.3.1.5 Xác định đoạn nối siêu cao
Đoạn nối siêu cao được thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách hài hoà từtrắc ngang thông thường hai mái với độ dốc tối thiểu để thoát nước sang
trắc ngang đặc biệt có siêu cao ( trắc ngang một mái ) Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một
độ dốc dọc phụ ip phía lưng đường cong
* Sơ đồ bố trí đoạn nối siêu cao:
Trang 23Hình 9.6 Sơ đồ bố trí đoạn nối siêu cao
Chiều dài đoạn nối siêu cao được tính theo công thức quay quanh tim
LSC =
2
b i sc n i ip
isc : Độ dốc siêu cao, ứng với các bán kính đường cong nằm khác
nhau thì độ dốc siêu cao sẽ khác nhau chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao sẽ khácnhau
Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao tối thiểu ứng với siêu cao 6%
Lnsc=
6*(0.06 0.02)
48 2*0.005
m Chiều dài đường cong chuyển tiếp
Lct = Vtt: Vận tốc thiết kkế của xe chạy Vtt=60 km/h
Chọn: L nsc = L ct =50 m
2.3.1.6 Xác định độ mở rộng của đường cong và đoạn nối mở rộng
Sơ đồ tính toán
23B
R
L K1 e1
K2 e2
L
Trang 24Hình 9.7 Sơ đồ bố trí độ mở rộng
Khi xe chạy trên đường cong vệt bánh trước và vệt bánh sau xe không
trùng nhau Do đó để xe có thể chạy được bình thường cần phải mở rộng phần xechạy lớn hơn so với trên đường thẳng
Khi R<=250 m thì mới cần mở rộng phần xe chạy
Giả thiết quỹ đạo chuyển động của xe là đường tròn
( m)
Trong đó:
L: Chiều dài từ đầu xe đến trục sau, tính cho trường hợp xe tải L = 8m
V: Vận tốc tính toán xe chạy ( Km/h )R: Bán kính đường cong ( m )
xét trường hợp bất lợi nhất R = Rmin =250 m
= 0,66 (m)
Tuy nhiên các đường cong của tuyến đều có bán kính lớn hơn 250 m nên trên tuyếnkhông cần mở rộng đường cong
2.3.1.7 Xác định trị số tối thiểu bán kính đường cong đứng lồi và lõm
Trên trắc dọc, tại những vị trí đổi dốc, người ta phải bố trí đường cong lồi
hoặc lõm để xe chạy êm thuận với vận tốc thiết kế với vận tốc thiết kế
V=60(km/h) thì ta phải bố trí đường cong đứng khi những chỗ đổi dốc có i 1%
a Tính bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lồi
Trị số tối thiểu của bán kính đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn chạy trên mặt đường
Trang 25Theo tiêu chuẩn việt nam 4054-05, đối với đường cấp III miền núi có V=60(km/
h), bán kính lồi nhỏ nhất là 4000 m Vì vậy chọn theo quy trình R min =4000 m.
b Tính bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu
- Khi xe chạy vào đường cong đứng lõm thường thì tâm lý người lái xe là muốncho xe chạy nhanh để lên dốc Do đó thường phát sinh vấn đề vượt tải do lực li tâm, đồng thời gây khó chịu cho hành khách Vì vậy để xe chạy trong đường congđứng lõm được êm thuận, bán kính tối thiểu đường cong nối dốc lõm là :
Rmin = 6,5
V2
Với vận tốc tính toán V= 60 Km/h
Trang 26S R
2 hp S sin
Trong đó hp : Chiều cao đèn pha lấy hp =1.2 m
: Góc mở của đèn pha xe, thông thường lấy = 1o
S1 : Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 100 m
)(1695)
1
*1002.1(
*2
2.3.9 Lựa chọn kết cấu áo đường, tải trọng xe tính toán
Ntk được tính theo công thức sau :
c =1,0 cho các trục sau loại mỗi cụm bánh có hai bánh (cụm bánh đôi)
Bảng 2 Bảng quy đổi trục xe ra trục xe tiêu chuẩn 100KN
26.4
0 1 6.4 615 11.22 Trục
Trang 275 Xe tải nặng
1
Trục trước 48.20 1 6.4 66 17.03 Trục
Tổng (Trục xe tiêu chuẩn/ngày đêm) quy đổi 100KN 926.55
*Số trục xe tính toán tiêu chuẩn/làn xe :
L tk
Nội suy ta tính được Eyc=176.3 (MPa)
Tra bảng 3.5 quy trình 22TCN211- 06 ứng cấp đường A1 cấp III thì modun đàn hồi tốithiểu => Ett = 140 (MPa)
*Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán:
Sau khi tính được số trục xe dự báo ở năm cuối thời hạn thiết kế, tính số trục xe tiêuchuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán như sau:
Trang 28⇒ N e=[(1+0.08)15−1]
0.08 ×365 ×877=0.81 ×10
6(trục)
Chọn mặt đường cấp cao A1
Giả sử ta chọn lớp kết cấu áo đường như sau:
+ Lớp mặt BTN chặt 12.5 dày 5cm
+ Lớp BTN chặt 19 dày 7cm
+ Lớp móng trên: Cấp phối đá dăm loại I dày 24cm
+ Lớp móng dưới: Cấp phối đá dăm loại 2 dày 30 cm
2.3.2 Kết luận
Qua quá trình tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với quyphạm tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054 - 05 Đồng thời căn cứ vào tình hìnhthực tế của tuyến đường, điều kiện kinh tế - xã hội nơi tuyến đi qua ta có bảng tổnghợp sau:
Tính toán
Quy phạm
Lựa chọn
9 Bán kính đường cong siêu
cao nhỏ nhất
10 Bán kính đường cong siêu
11 Bán kính đường cong không
Trang 29lồi tối thiểu
Hướng tuyến: Đoạn tuyến từ X đến M thuộc dự án Huyện Đắc Mi tỉnh Đắc Nông 3.1.1 Thiết kế bình đồ tuyến đường
3.1.1.1 Nguyên tắc thiết kế tuyến
Dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật đã chọn ở chương 2
- Tránh các khu vực dân cư, khu vực di tích lịch sử
- Bảo đảm các chỉ tiêu về kinh tế, giảm thiểu chiếm dụng đất canh tác và di dời nhàcửa, tránh đền bù giải toả, giảm thiểu kinh phí xây dựng
- Hệ số triển tuyến hợp lý
- Qua các điểm nơi khống chế: các điểm khống chế có thể là các điểm sau:
+ Điểm đầu và điểm cuối tuyến
+ Vị trí vượt sông thuận lợi
+ Cao độ khu dân cư, thị trấn, thành phố
+ Nơi giao nhau với các tuyến giao thông khác
- Tránh qua các khu vực có địa chất phức tạp, đầm lầy, ao hồ, đại hình không ổnđịnh, mực nước ngầm cao
- Các cọc ghi trên bình đồ cọc Km, cọc H, cọc đỉnh P, cọc tiếp đầu TĐ, tiếp cuốiđường cong TC và các cọc phụ
- Các yếu tố của tuyến trên bình đồ phối hợp với các yếu tố của tuyến trên trắc dọc, trắc ngang và được chú ý thiết kế để bảo đảm sự đều đặn và mềm mại của
tuyến trong không gian
Trang 30- Tuyến được sửa chữa, bố trí hợp lý hơn, phối hợp các yếu tố để đạt được yêu cầutồn diện bảo đảm các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật cĩ chất lượng tốt và giá thành hạ.
- Căn cứ vào địa hình địa mạo, địa chất thủy văn, các tiêu chuẩn kỹ thuật đã tínhtốn, bố trí độ dốc siêu cao, chiều dài đường vuốt nối, tầm nhìn và mở rộng trên đườngcong nằm để chọn bán kính đường cong đứng tại các điểm nối dốc cho hợp lý
- Dựa vào những nguyên tắc trên, hướng tuyến từ X đến M đã chọn và các điểmkhống chế để tiến hành thiết kế trên bình đồ Kết quả được thể hiện trong tập bản vẽ
3.1.1.2 Các yếu tố đường cong nằm
Các yếu tố cơ bản của đường cong tròn được tính theo công thức :
- Độ dài tiếp tuyến : T R tg 2