TKD-trung cap-ok.pdf

- Giá trị các yếu tố trên trắc dọc đều phải dựa trên tính toán và đảm bảo những quy định. - Phải tranh thủ mọi điều kiện thuận lợi, cũng như phối hợp tốt giữa bình đồ, trắc dọc, trắc ng[r]

Khoa Cơng trình

BÀI GIẢNG THIẾT KẾ ĐƯỜNG

* Nội dung chương trình: - Lý thuyết: 40.5 tiết - Thực hành: 15.5 tiết

- Kiểm tra: tiết * Tài liệu tham khảo:

- Giáo trình thiết kế đường tập 1,2,3,4 - Sổ tay thiết kế đường tập 1,2,3

- Quy trình thiết kế đường TCVN 4054 - 05

CHƯƠNG I: ĐẠI CƢƠNG VỀ HỌC PHẦN

Bài 1.1 CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA ĐƢỜNG PHÂN LOẠI VÀ PHÂN

CẤP HẠNG ĐƢỜNG (1,5-1,5)

I) Các phận đƣờng:

1 Tim đường: bình đồ ta thấy tim đường trục đối xứng đường, bao gồm đường thẳng, đường cong nối tiếp nằm bề rộng đường, tim đường đại diện cho tuyến đường, cao độ trắc dọc cao độ tim đường Tim đường để định vị yếu tố đường cơng trình đường

2 Mặt đường FOG (phần xe chạy): chịu tác dụng trực tiếp tải trọng xe nhân tố

thiên nhiên, mặt đường phân chia xe, xe đủ bề rộng cho xe chạy Mép phần xe chạy ranh giới lề đường mặt đường

3 Lề đường: DF GI phần nằm bên mép phần xe chạy, lề đường làm nhiệm vụ bảo vệ

cho mặt đường, làm chỗ tránh xe, làm phụ leo dốc, chuyển tốc, chỗ dừng ôtô, hành qua lại Lề đường gồm có phần: lề gia cố EF; GH lề đất DE; HI

4 Nền đường: bề rộng đường bao gồm tổng bề rộng mặt đường lề bên Có

người ta hiểu đường phần đất tự nhiên nằm bên lớp áo đường Mép đường gọi vai đường Nền đường tảng mặt đường nên phải đảm bảo ổn định, không bị biến dạng, sụt lở; chống lại phá hoại nước nhân tố khác

5 Ta luy đường: mái dốc bên đường, ta luy nối tiếp đường đỏ với đường đen

BL

Bg

Bm

Bg B L

X A

R B

C

D E F

G

O H I

J Tim

đường

XHIJ: phần đắp; XABCD: phần đào AXJ: đường tự nhiên

X: điểm xuyên; O: tim đường AB CD: ta luy đào; IJ: ta luy đắp RBCD: Rãnh dọc

Bm:Bề rộng mặt đường

Bg: Bề rộng lề gia cố bên BL: Bề rộng lề đất bên

ABCDOHIJ: đường thiết kế (đường đỏ)

6 Rãnh dọc: bên đào đắp thấp phải có rãnh dọc chạy song song tim đường

để nước, làm khơ đường Tránh phá hoại nước đường II) Phân loại đƣờng, Chọn cấp hạng đƣờng thiết kế:

Đường ô tô thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN4054-05

- Chọn cấp hạng theo ý nghĩa phục vụ tuyến

- Chọn cấp hạng theo lưu lượng xe quy đổi thiết kế Nt năm ương lai t

- Chọn cấp hạng dựa vào địa hình Cấp

đường

N20 (xcqđ/nđ)

Vtk (km/h)

Số xe Chức chủ yếu đường

Cấp I >15000 120 Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước Quốc lộ Cấp II >6000 100 Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nước Quốc lộ Cấp III >3000 80 hay 60

Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước, địa

phương Quốc lộ hay đường tỉnh Cấp IV >500 60 hay 40

Đường nối trung tâm địa phương, điểm lập hàng, khu dân cư Quốc lộ,

đường tỉnh hay đường huyện Cấp V >200 40 hay 30 Đường tỉnh hay đường huyện, đường xã

phục vụ giao thông địa phương Cấp VI <200 30 hay 20 Đường huyện, đường xã * Ghi chú:

Ở vùng đồng chọn Vtk lớn, ngược lại

Đồng nơi có độ dốc < 30%, ngược lại Cách quy đổi dòng xe hỗn hợp xe con:

Địa hình Loại xe

Xe đạp Xe máy Xe Xe tải trục, xe buýt

25 chỗ ngồi

Xe tải trục, xe buýt

25 chỗ ngồi

Xe kéo moóc

Đồng đồi 0,2 0,3 2,5

Núi 0,2 0,3 2,5

* Ví dụ: xe đạp tương đương với 0,2 xe

Bài 1.2 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA ĐƢỜNG (2-0.5)

I) Các tiêu kỹ thuật đƣờng:

1 Mục đích xác định tiêu kỹ thuật:

- Ứng với cấp hạng đường có tiêu kỹ thuật tương ứng, nhằm đảm bảo cho xe chạy với vận tốc lớn vận tốc thiết kế cấp hạng đường chọn

- Các tiêu kỹ thuật mốc giới hạn mà người thiết kế phải đạt thiết kế tuyến đường

- Phải thiết kế cho tuyến đường đạt vượt mức tiêu kỹ thuật theo hướng có lợi cho xe chạy an toàn với vận tốc cao

2 Các tiêu kỹ thuật chủ yếu đường:

- Độ dốc siêu cao lớn nhất: iscmax

- Bán kính đường cong nằm nhỏ khơng siêu cao: Rmin0sc - Bán kính đường cong nằm nhỏ cósiêu cao: Rminsc

- Chiều dài tầm nhìn vượt xe - Độ dốc dọc lớn nhất: idmax

- Bán kính đường cong đứng lồi nhỏ nhất: Rminlồi - Bán kính đường cong đứng lõm nhỏ nhất: Rminlõm

II) Khái niệm độ dốc i:

Độ dốc i AB tính sau:

ED BD AC

BC i

Độ dốc đứng chia nằm Ví dụ: I = 3% = 0,03

* Trên vẽ trắc dọc ta có độ dốc dọc đường đỏ

* Trên vẽ trắc ngang ta có độ dốc ngang in đường đỏ với trắc ngang mái, độ dốc

siêu cao isc với trắc ngang mái

* Trong cơng thức i đổi thành thập phân: Ví dụ: dùng 0,03 khơng dùng 3%

Bài 1.3 LÝ THUYẾT CHUYỂN ĐỘNG CỦA ÔTÔ XÁC ĐỊNH DỐC

DỌC LỚN NHẤT CHO PHÉP (3.5-1.5) I) Các lực tác động vào ơtơ q trình chuyển động:

a Lực kéo: Đây loại lực có khuynh hướng gây chuyển động ơtơ, lực

trình đốt cháy nhiên liệu động mà có, lực kí hiệu Pa

b Các lực cản: có khuynh hướng cản trở chuyển động ôtô, bao gồm:

b1 Lực cản ma sát lăn: Pf

Pf=f.G (Kg)

f: hệ số ma sát lăn (tra bảng) G: tải trọng xe (tra bảng) b2 Lực cản leo dốc: Pi Pi=G.Sin G.tg =G.i Trong đó: i: độ dốc dọc đường đỏ

i lấy dấu (+) xe chạy lên dốc lấy dấu (-) xuống dốc

b3 Lực cản khơng khí: lực sinh xe chạy phải đẩy khối khơng khí cản trở chuyển động sang vị trí khác:

P

13 V F

K

K: hệ số cản khơng khí, phụ thuộc vào hình dạng xe F: diện tích cản gió ơtơ (m2) (tra bảng)

V: vận tốc xe chạy (km/h)

II) Điều kiện để ơtơ chuyển động tới: Pa Pf+Pi+P

Pa f.G i.G+P i f G

P Pa

i f D

Trong đó: D= G

P Pa

G

G.Sin G.Cos

A C

B

E D

D: nhân tố động lực ôtô, hiệu sức kéo sức cản khơng khí đơn vị trọng lượng ơtơ

i lấy dấu (+) lên dốc, i lấy dấu (-) xuống dốc III) Xác định độ dốc dọc lớn cho phép 1) Điều kiện sức kéo:

- Lực kéo ôtô phải lớn tổng lực cản tác động vào ôtô D f i Lấy trường hợp bất lợi (khi xe lên dốc): D=f +i idmax=D-f

f=fo(1+0,01(Vtk-50)) Vtk>50 km/h

f=fo Vtk 50 km/h fo: tra bảng

2) Điều kiện sức bám:

1 Lực kéo ơtơ lớn ơtơ chuyển động nhanh, lớn mà mặt

đường khơng đủ nhám bánh xe bị trượt khơng tốt

2 Điều kiện sức bám: lực kéo ôtô phải bé lực bám ôtô với mặt đường

3 Công thức: Pa Tmax= 1.Gk

(Pa-P )/G =( 1.Gk-P )/G f i D ( 1.Gk-P )/G (*)

1: hệ số bám dọc lốp xe với mặt đường, mặt đường nhám 1 lớn, độ bám cao tốt

Gk: tải trọng xe tác dụng lên trục chủ động, trục chịu tác động trực tiếp động ơtơ Trong tính tốn thường lấy Gk=(0,6 0,7)G

Đặt: D’=

G P Gk

(*) f i D’ idmax=D’-f 3) Chọn độ dốc dọc lớn nhất:

- Độ dốc dọc đường đỏ cho phép sử dụng thiết kế đường trị số nhỏ trị số sau:

+ idmax tính theo điều kiện sức kéo

+ idmax tính theo điều kiện sức bám + idmax tra bảng TCVN-4054-05

Bài 1.4 TÍNH SỐ LÀN XE,XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ TRẮC NGANG (6-2,5)

I) Khả thông xe xe:

1 Định nghĩa: khả thông xe xe số xe tối đa chạy qua mặt cắt ngang

đường đơn vị thời gian (1 giờ) xe

2 Khả thông xe lý thuyết xe: Nlt

) laìn / h / xe ( d

V 1000 Nlt

d=lpư+Sh+l0+l3

2

l l ) i ( 254

V K 6

, 3

V

(m) l3: chiều dài xe (l3=3 m)

lpư: đoạn đường thời gian phản ứng tâm lý (m)

Sh: chiều dài đoạn đường hãm phanh (m) l0=5 10 m: khoảng cách an toàn

lpæ Sh l0 l3

Thường Nlt=(1000 2000) (xcqđ/giờ/làn) 3 Khả thông xe thực tế xe: Ntt

Ntt= Nlt

= 1 2 15<1 (tra bảng)

Trong : hệ số i hệ số kể đến điều kiện thực tế ảnh hưởng đến khả thông xe

So sánh Ntt tính với Ntt quy định TCVN-4054-05 để chọn trị số nhỏ

II) Chiều rộng xe: B (m)

Với cùng:

x y (m)

2 c b B

b: chiều rộng thùng xe (m) c: cự li vệt bánh xe (m)

x: cự li từ sườn thùng xe đến mép xe (m)

y: khoảng cách từ vệt bánh xe đến mép phần xe chạy (m) y=0,5+0,005.V (m)

b xx b xx b

B c y

chiều cùng chạy cạnh bên xe làn khi (m) 0,005.V 0,35

x

chiều ngược

chaûy caûnh bãn xe laìn khi (m) 0,005.V 0,5

x

V: vận tốc xe chạy (km/h)

2 Với giữa:

B=b+0,7+0,01.v: bên xe tính xe chiều (m)

B=b+0,85+0,01.v: bên xe tính có xe chiều xe ngược chiều (m)

Kết hợp tra TCVN 4054 -05 (bảng vói đồng bằng; bảng vói núi), so sánh với trị số tính tốn để chọn B lớn

III) Số xe cần thiết n:

tt g

N Z

n

n (làn)

* Ng: lưu lượng xe thiết kế cao điểm (xcqđ/h)

Ng=N20 xcqđ

(xcqđ/h); với =0,1 0,12: hệ số tính đổi kinh nghiệm N20xcqđ: lưu lượng xe quy đổi năm thứ 20 (xcqđ/nđ)

Ntt: khả thông xe thực tế xe (xc/h/làn) Ntt lấy theo TCVN-4054-05:

Khi đường có phân cách xe trái chiều , khơng có phân cách ơtơ xe thơ sơ : Ntt=1500 (xe con/h/làn)

Khi đường khơng có phân cách xe trái chiều khơng có phân cách ơtơ xe thơ sơ: Ntt=1 000 (xe con/h/làn)

* Z: hệ số sử dụng khả thơng xe:

+ Địa hình đồi núi V=60 km/h Z=0,77 + Địa hình đồng V=60 km/h Z=0,55 + Khi V 80 km/h Z=0,55

+ Khi V 40 km/h Z=0,85

* Kết hợp tra TCVN 4054 -05 (bảng vói đồng bằng; bảng vói núi), so sánh với trị số tính tốn để chọn n lớn

Bảng Chiều rộng tối thiểu yếu tố mặt cắt ngang cho địa hình đồng đồi

Cấp thiết kế

đường I II III IV V VI

Tốc độ thiết kế,

km/h 120 100 80 60 40 30

Số xe tối thiểu dành cho xe giới (làn)

6 2

Chiều rộng xe,

m 3,75 3,75 3,50 3,50 2,75 3,50

Chiều rộng phần xe chạy dành cho giới, m

2 x

11,25 x 7,50 7,00 7,00 5,50 3,5

Chiều rộng dải phân cách giữa1)

, m 3,00 1,50 0 0

Chiều rộng lề lề gia cố2)

, m

3,50 (3,00)

3,00 (2,50)

2,50 (2,00)

1,00 (0,50)

1,00

(0,50) 1,50 Chiều rộng

đường, m 32,5 22,5 12,00 9,00 7,50 6,50

1) Chiều rộng dải phân cách có cấu tạo nói điều 4.4 Hình Áp dụng trị số

tối thiểu dải phân cách cấu tạo dải phân cách bê tông đúc sẵn xây đá vỉa, có lớp phủ khơng bố trí trụ (cột) cơng trình Các trường hợp khác phải bảo đảm chiều rộng dải phân cách theo quy định điều 4.4

2)

Số ngoặc hàng chiều rộng phần lề có gia cố tối thiểu Khi có thể, nên gia cố tồn chiều rộng lề đường, đặc biệt đường đường bên dành cho xe thơ sơ

Bảng Chiều rộng tối thiểu phận mặt cắt ngang cho địa hình vùng núi

Cấp thiết kế đường III IV V VI

Tốc độ thiết kế, km/h 60 40 30 20

Số xe dành cho xe giới, 2 1

Chiều rộng xe, m 3,00 2,75 3,50 3,50

Chiều rộng phần xe chạy dành cho

Cấp thiết kế đường III IV V VI Chiều rộng tối thiểu lề

đường*)

, m

1,5 (gia cố

1,0m)

1,0 (gia cố

0,5m)

1,5 (gia cố

1,0m)

1,25

Chiều rộng đường, m 9,00 7,50 6,50 6,00

*) Số ngoặc hàng chiều rộng phần lề có gia cố tối thiểu Khi có thể, nên

gia cố toàn chiều rộng lề đường, đặc biệt đường khơng có đường bên dành cho xe thơ sơ

IV) Chiều rộng mặt đƣờng, lề đƣờng, đƣờng:

1 Chiều rộng mặt đường hay phần xe chạy Bm: tổng chiều rộng xe

Bm=n.B

B: chiều rộng xe (m) n: số xe cần thiết (làn)

2 Chiều rộng lề đường: lấy theo TCVN-4054-05 (bảng vói đồng bằng; bảng vói núi)

Lề đường bao gồm phần lề gia cố lề không gia cố Phần lề gia cố thường phần bề dày áo đường có độ dốc ngang với mặt đường

Phần lề đất không gia cố thường rộng 0,5 m, độ dốc ngang 6%

3 Chiều rộng đường Bn:

Bn=Bpc+Bm+2.(Bg+Bđ) (m)

Bpc: chiều rộng dải phân cách (nếu có)

Bl=(Bg+Bđ): chiều rộng lề đường bên, gồm lề gia cố lề đất (m)

V) Độ dốc ngang mặt đƣờng lề gia cố:

- Mặt đường bê tông nhựa, bê tông xi măng: in=1,5 2% - Mặt đường nhựa bê tông nhựa: in=2 3% - Mặt đường đá dăm, đá sỏi, đất thiên nhiên: in=3 3,5% - Độ dốc siêu cao: isc=2 8% tuỳ bán kính đường cong nằm VI) Dốc ngang lề đất:4 6%

Bài 1.5 BÀI TẬP TÍNH SỐ LÀN XE (7-1)

Đề: Đường cấp V, địa hình vùng núi, vận tốc thiết kế Vtk= 30km/h, đường khơng có dải

phân cách, ôtô chạy chung xe thô sơ Mặt đường láng nhựa Lưu lượng dòng xe hỗn hợp năm 10 N10=1890 xe/nđ Thành phần dòng xe: xe 30%; xe tải trục 20%; xe tải trục 26%; xe máy 14%; xe đạp 10% Hệ số tính đổi kinh nghiệm =0,12 Hãy xác định số xe cần thiết? Xác định yếu tố tối thiểu trắc ngang theo TCVN 4054-05

Giải:

1 Xác định lưu lượng xe loại năm 10:

- Xe con: 0,3.1890=567 (xe/nđ) - Xe tải trục: 0,2.1890=378 (xe/nđ) - Xe tải trục: 0,26 1890=491,4 (xe/nđ) - Xe máy: 0,14 1890=264,6 (xe/nđ) - Xe đạp: 0,1 1890=189 (xe/nđ)

2 Xác định lưu lượng xe quy đổi năm 10:

N10= Ni i

N10=567*1+378*2,5+491,4*3+264,6*0,3+189*0,2=3103,38 (xcqđ/nđ) 3 Lưu lượng xe cao điểm:

Ng= N10= 0,12x 3103,38= 372,406 (xcqđ/h)

4 Tra khả thông xe thực tế Ntt TCVN 4054 -05, đường khơng có dải phân cách

5 Xác định số xe:

1000 85

, 0

372,406 tt

g

N Z

N

n =0,44 (làn)

Tra TCVN 4054 -05, Vtk=30km/h, Z=0,85

- Tra TCVN 4054-05 (bảng 7) ứng với đường cấp V; địa hình vùng núi, vận tốc thiết kế Vtk= 30km/h, số xe n=

- Chọn tri số lớn tính tốn quy phạm, làm tròn lê số nguyên Vậy chọn n=

6 Xác định yếu tố tối thiểu trắc ngang: (bảng bảng TCVN 4054-05)

Đường cấp V miền núi, vận tốc thiết kế Vtk= 30km/h,

Số xe tối thiểu n=

Chiều rộng tối thiểu xe: 3,5m

Chiều rộng phần xe chạy cho xe giới: 3,5m; Độ dốc ngang 3% Chiều rộng lề gia cố: 1m; độ dốc ngang 3%

Chiều rộng phần lề đất:0,5m; độ dốc ngang 6% Chiều rộng đường: 6,5m

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

Bài 2.1 CÁC ĐẶC ĐIỂM XE CHẠY TRÊN ĐƢỜNG CONG NẰM (8-1)

I) Đặc điểm:

Khi xe chạy đường cong sinh lực li tâm, lực nằm ngang mặt phẳng thẳng góc với trục chuyển động, hướng ngồi (phía lưng đường cong) Lực li tâm có tác dụng xấu, gây lật đổ xe hay trượt ngang làm cho việc điều khiển xe khó khăn, gây khó chịu cho hành khách, gây hư hỏng hàng hoá

Khi xe chạy đường cong chiếm nhiều bề rộng đường đường thẳng, tầm nhìn người lái xe bị hạn chế

Đối với đường cong bán kính nhỏ, nhược điểm tăng, ảnh hưởng đến tốc độ vận hành an toàn xe chạy

II) Bán kính đƣờng cong nằm tối thiểu:

1 Định nghĩa: bán kính đường cong tối thiểu bán kính xe chạy có độ an tồn nhỏ

nhất

Khi xe chạy đường cong chịu tác dụng lực: trọng lượng ôtô lực li tâm, tác dụng lực li tâm, xe bị trượt ngang lật

2 Cách xác định:

- Khi xe chạy đường cong, chịu tác dụng lực li tâm (F) trọng lượng (G):

R g

V G R

V m F

2

(N) G: trọng lượng ôtô (N)

g: gia tốc trọng trường (g=9,81 m/s2) V: vận tốc xe chạy (m/s)

(Đường cong siêu cao)

Lưng đường cong Lưng đường cong

Bụng đường cong isc

Bụng đường cong in

G

(Đường cong mái) o

in

F

Læng x

Y

Buûng

- Chiếu tất lực lên phương mặt đường ox, ta trị số lực ngang Y tác dụng vào bánh xe ôtô:

Y=F.cos( ) G.sin( ) (*)

Lấy dấu (+) trắc ngang mái lấy dấu (-) với trắc ngang siêu cao Vì góc nhỏ nên cos( ) sin( ) tg( ) =in

(*) i )

R g

V ( G i G R V g G

y n

2 n

2

Đặt = n

2

i R g

V G Y

) i ( g

V R

n

(m) (**)

Trong đó: V: vận tốc xe chạy thiết kế (m/s) : hệ số lực ngang

- Nếu V tính km/h (**) trở thành:

) i ( 127

V R

n

(m) (***)

Trong (**) (***), lấy dấu (+) với trắc ngang siêu cao lấy dấu (-) với trắc ngang mái

- Xác định hệ số lực ngang : + Theo điều kiện chống lật:

* Nếu xe lật điểm L tâm quay

in

in

G o

x

F

Y

h

b

c

L

D

b/2-TRẮC NGANG

Bụng đường cong Lưng đường cong

* Mô men lật Ml=Y.h * Mô men giữ: Mg=G.(

2 b

)

* Trạng thái tới hạn: Mg=Ml Y.h=G.( b

) Hệ số lực ngang =Y/G=(

2 b

)/h Theo thực nghiệm =0,2.b b/h=2

Thế vào ta có: =0,6 Vậy để xe khơng bị lật 0,6 + Theo điều kiện chống trượt:

* Gọi P lực dọc tác dụng vào xe theo chiều chuyển động

* Điều kiện chống trượt: Hợp lực lực dọc P lực ngang Y phải bé sức chống trượt bánh xe với mặt đường:

Y2 P2 Q G

(1)

G: tải trọng xe; : hệ số bám = 12 22

Trong đó: hệ số bám dọc hệ số bám ngang (1) Q G 12 22

Để xe không bị trượt ngang: Y 2.G =Y/G 2=(0,6 0,7)

: phụ thuộc chất lượng mặt đường (tra bảng) * Với mặt đường ướt bẩn: 0,12

* Với mặt đường ướt sạch: 0,24 * Với mặt đường khô: 0,36 Chọn =0,24: đảm bảo chống trượt

+ Điều kiện êm thuận cho hành khách:

* 0,1: hành khách khó nhận biết xe vào đường cong * =0,15: hành khách cảm thấy có đường cong

* =0,2: hành khách cảm thấy có đường cong khó chịu * =0,3: hành khách cảm thấy bị xô dạt bên

Nên chọn 0,15 + Chọn hệ số lực ngang :

* Với đường cong nằm có trắc ngang mái: chọn =0,08 * Với đường cong siêu cao: chọn =0,15

) i 15 , ( 127

V R

sc tk sc

min

- Bán kính tối thiểu đường cong nằm không siêu cao (đường cong mái):

) i 08 , ( 127

V R

n tk sc

0 Trong đó:

Vtk: vận tốc thiết kế (km/h), phụ thuộc vào cấp đường isc: độ dốc ngang đường cong nằm siêu cao

in: độ dốc ngang đường cong nằm mái

- Chọn trị số Rmin lớn tra quy phạm (bảng 11 TCVN 4054-05) tính tốn

Bảng 11 Bán kính đường cong nằm tối thiểu

Cấp đường I II III IV V VI

Tốc độ thiết kế,

km/h 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20

Bán kính đường cong nằm, m

- tối thiểu giới hạn 650 400 250 125 125 60 60 30 30 15 - tối thiểu thông

thường 000 700 400 250 250 125 125 60 60 50

- tối thiểu không

siêu cao 500 000 500 500 500 600 600 350 350 250

Bài 2.2 TÍNH TỐN CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA ĐƢỜNG CONG

NẰM

Mục 2.2.1 TÍNH TỐN BỐ TRÍ MỞ RỘNG MẶT ĐƢỜNG VÀ ĐOẠN NỐI MỞ RỘNG TRONG ĐƢỜNG CONG NẰM (9-1) I) Nguyên nhân mở rộng:

Khi xe chạy đường cong quỹ đạo bánh xe đường cong có bán kính khác Khi xe chạy đường cong phải chiếm phần bề rộng so với đường thẳng Cho nên, với đường cong có bán kính nhỏ, để đảm bảo an tồn xe chạy cần phải mở rộng mặt đường Trị số mở rộng phải đảm bảo khoảng cách ôtô tránh khoảng cách ôtô mép đường ngồi đường thẳng

II) Cách tính tốn độ mở rộng:

1 Tính độ mở rộng cho xe: e

A

B

D C

xe e

ABC đồng dạng BCD AC= e =

CD BC2

Đặt BC=LA: chiều dài ôtô từ trục sau đến mũi xe (m)

CD=2R-e 2R (vì R>>e) (m) Vậy e=

R 2 L2A

Công thức xác định theo sơ đồ hình học tĩnh, với trường hợp xe chạy với vận tốc nhỏ Khi xe chạy với vận tốc cao, độ mở rộng phải xác định theo công thức sau:

R V 05 , 0 R 2 L e

2 A

(m)

Trong đó: e; LA; R: tính (m); V: tính (km/h)

Tra e bảng 12 (chia đôi); so sánh với trị số tính tốn chọn lớn

2 Độ mở rộng mặt đường: W=n.e (m)

n: số xe mặt đường

W làm tròn lên bội số 0,1m (tức W làm tròn lên chữ số thập phân) * Với đường xe ta có:

R V R

L

W A 0,1

2

Bảng 12: Độ mở rộng phần xe chạy xe

Dịng xe Bán kính đường cong nằm (m)

250 200 <200 150 <150 100 <100 70 <70 50 <50 30 <30 25 <25 15

Xe 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 1,8 2,2

Xe tải 0,6 0,7 0,9 1,2 1,5 - -

Xe kéo mooc 0,8 1,5 2,5 - - -

III) Bố trí độ mở rộng:

Độ mở rộng bố trí bên: phía bụng phía lưng đường cong, gặp khó khăn cho phép bố trí bên

Phần mở rộng bố trí lấn lề (thu hẹp lề gia cố không thay đổi bề rộng đường) Nền đường cần thiết phải mở rộng để đảm bảo phần lề đất cịn lại rộng 0,5 m IV) Đoạn vút nối mở rộng: Lmr

Là đoạn độ mở rộng biến thiên theo quy luật bậc từ đường thẳng đến E đường cong:

Lmr=5.W

Đoạn vút nối mở rộng bố trí trùng đoạn vút nối siêu cao trùng với đường cong chuyển tiếp nhận điểm TĐ TC làm trung điểm:

m 5 của số bội là L

) L ; L ; L max(

L mr sc ct

Mục 2.2.2 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO ĐƢỜNG CONG CHUYỂN TIẾP TRONG ĐƢỜNG CONG NẰM (11-2)

I) Mục đích bố trí siêu cao:

- Đường cong siêu cao đường cong có trắc ngang mái nghiêng phía bụng đường cong để chống lại lực li tâm

- Để tăng độ ổn định, giảm lực ngang cho xe chạy ngồi đường cong có bán kính nhỏ, người ta xây dựng mặt đường có độ dốc ngang mái nghiêng phía bụng đường cong gọi siêu cao Nói cách khác siêu cao độ dốc ngang chiều đường cong

II) Cơng thức tính siêu cao: R

V isc

127

2

isc: độ dốc siêu cao (tính thập phân, khơng tính %) V: vận tốc xe chạy (km/h) (cấp hạng đường)

R: bán kính đường cong (m)

* Xác định isc theo TCVN-4054-05 (bảng 13) kết hợp tính theo công thức Chọn max * Chú ý:

- Đường có Vtk 20 km/h, mặt đường cấp thấp isc tối thiểu 3%

- Những đường cong có bán kính Rminosc khơng cần làm siêu cao

- Để thoát nước mưa, lị so nhíp xe khơng q tải chống trượt chọn độ dốc siêu cao từ (2 8)%

- Độ dốc siêu cao nhỏ phải độ dốc ngang mặt đường đường thẳng

- Ở đường miền núi, bụng đường cong quay phía vực, nên chọn isc 4% phải có tường chắn để bảo vệ

III) Đoạn vút nối siêu cao:

- Trên đường thẳng, mặt đường có độ dốc ngang mái Trên đường cong siêu cao, mặt đường có độ dốc ngang mái, cần đoạn đường để quay dần trắc ngang mái đường thẳng đến trắc ngang mái đường cong, đoạn đường gọi đoạn nối siêu cao Lsc

1 Tính tốn đoạn nối siêu cao: Lsc

- Khi có siêu cao, mép mặt đường phía lưng đường cong nâng dần lên đoạn vút nối siêu cao chuyển từ đường thẳng vào đường cong siêu cao Vì độ dốc dọc mép mặt đường phía lưng tăng thêm ip

Lưng đường cong Bụng đường cong

im o im

isc

E/2 Bm

TRẮC NGANG

E/2

Độ cao nâng thêm mép mặt đường phía lưng (đã mở rộng): (i i )

B

m sc m

sc

i W

2

Chiều dài đoạn vút nối siêu cao:

p

sc m

sc m

p sc

i

i W i

i B i

H

L 2

) (

2

(m) Bm: bề rộng mặt đường (m)

im: độ dốc ngang mặt đường đường thẳng (thập phân) isc: độ dốc siêu cao (thập phân)

ip=0,5% Vtk 60 Km/h

ip=1% Vtk 40 Km/h

* Kết hợp tra Lsc theo TCVN 4054-05 (bảng 14); so sánh với trị số tính tốn để chọn Lsc lớn

Bảng 14 Độ dốc siêu cao (isc) chiều dài đoạn nối siêu cao (L)

Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h

120 100 80 60

R, m isc L,

m R, m isc

L,

m R, m isc

L,

m R, m isc

L, m 650 800 0,08 12

5 400 450 0,08 12

0 250 275 0,08 11

0 125 150 0,07 70 800

1000 0,07 11

0 450 500 0,07 10

5 275 300 0,07 10

0 150 175 0,06 60 1000

1500 0,06 95 500 550 0,06 90 300 350 0,06 85 175 200 0,05 55 1500

2000 0,05 85 550 650 0,05 85 350 425 0,05 70 200 250 0,04 50 2000

2500 0,04 85 650 800 0,04 85 425 500 0,04 70 250 300 0,03 50 2500

3500 0,03 85

800

1000 0,03 85 500 650 0,03 70

300

1500 0,02 50 3500

5500 0,02 85

1000

4000 0,02 85

650

2500 0,02 70 Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h

40 30 20

R, m isc L, m R, m isc L, m R, m isc L, m

65 75 0,06 0,05

35

30 30 50

0,06 0,05

33

27 15 50

0,06 0,05

20 15 75 100 0,04

0,03

25

20 50 75

0,04 0,03

22

17 50 75 0,04 10

100 600 0,02 12 75 350 0,02 11 75 150 0,03 CHÚ THÍCH:

1) L - Chiều dài đoạn nối siêu cao chiều dài đoạn cong chuyển tiếp xác định theo điều 5.5.4 5.6.1

2) Trị số chiều dài L bảng áp dụng đường hai xe Đối với đường cấp I II đường có hai xe trị số nhân với 1,2 ba xe; 1,5 bốn xe đường có xe

2 Chú ý:

- Phần lề đất phía lưng dốc phía lưng

- Đường có Vtk 20 km/h, mặt đường cấp thấp isc tối thiểu 3%

- Những đường cong có bán kính Rminosc khơng cần làm siêu cao

- Để nước mưa, lị so nhíp xe khơng q tải chống trượt chọn độ dốc siêu cao từ (2 8)%

- Độ dốc siêu cao nhỏ phải độ dốc ngang mặt đường đường thẳng

- Trong trường hợp có đường cong chuyển tiếp Lct, có đoạn vút nối mở rộng Lmr, lấy trị số lớn trị số Lsc; Lct; Lmr làm tròn lên bội số m để bố trí đoạn Lsc; Lct;

Lmr trùng Các đoạn bố trí 1/2 đường thẳng 1/2 đường cong

m số bội L

W L

Với L

L L

L sc ct mr mr

5

5 :

) ; ; max(

L/2

L/2 L/2

L/2

Â

R

TÂ TC

p

P K

T

BÌNH ĐỒ

IV) Tính thơng số đƣờng cong:

- Tiếp tuyến đường cong (từ TĐ TC đến Đ): T=R.tg( /2) - Chiều dài đường cong (từ TĐ đến TC):

180 R K

- Phân cự đường cong:

2 cos

1 R

P

Với R: bán kính đường cong (m)

: Góc chuyển hướng (góc ngoặc) (độ) V) Trình tự quay trắc ngang đoạn Lsc:

2 Bước 1: quay quanh tim đường để nâng phần đường phía lưng đường cong lên siêu cao

bằng độ dốc ngang mặt đường (phần bụng không quay)

3 Bước 2: quay bụng lưng đường cong quanh tim đường đến độ dốc isc thiết kế

VI) Đƣờng cong chuyển tiếp Lct: để tránh xuất lực li tâm đột ngột xe chạy từ đường

thẳng vào đường cong, người ta thay đổi từ từ bán kính đường cong từ đường thẳng đến bán kính R đường cong đường cong chuyển tiếp Lct

R 5 , 23

V L

3

ct (m); V: vận tốc thiết kế (V 60 km/h); R: bán kính đường cong (m) Bài 2.3 BÀI TẬP (13-2)

I) Bài tập mở rộng vút nối:

Đề1: Đường cấp V miền núi xe, vận tốc thiết kế 30 km/h Bề rộng mặt đường 3,5m, bề

Giải: 1 Xác định độ mở rộng:

- Độ mở rộng xe:

0,51m

50 30 05 , 50 , R V 05 , R L e 2 A

- Theo TCVN 4054-05 (bảng 12); R=50m; xe tải; có độ mở rộng xe: E=1,5m; độ mở rộng xe: e=E/2=1,5/2=0,75m

- So sánh chọn e=0,75m - Độ mở rộng mặt đường: W=n.e=1x0,75=0,75m=0,8m n: số xe

2 Xác định chiều dài đoạn nối:

- Chiều dài vút nối mở rộng: Lmr=5.E=5x0,8=4m - Chiều dài vút nối siêu cao:

+ Tính: 14,25

01 , 0 05 , 0 2 8 , 0 ) 02 , 0 05 , 0 ( 2 5 , 3 2 ) ( 2 p sc m sc m p sc i i W i i B i H L m

+Tra TCVN 4054-05 (bảng 14); vận tốc thiết kế 30 km/h; R=50m; isc=5% Lsc=27m

+ Chọn: Lsc=27m

- Vtk<60 km/h nên đường cong chuyển tiếp Lct - Chọn chiều dài đoạn nối L:

m cuía bäüi laì L ) L ; L ; L ( max

L sc ct mr

Chọn L=30m

3 Chiều rộng đường sau mở rộng:

Chiều rộng lề gia cố bên: Bg= 0,5 1m

2 , , , B Bn m

>W/2 Vậy chiều rộng đường không thay đổi:Bn=6,5m

Đề 2: Đường cấp IV đồng xe, vận tốc thiết kế 60 km/h Bề rộng mặt đường 7m,

bề rộng đường 9m Bán kính đường cong nằm R=200m; độ dốc ngang mặt đường 2%; độ dốc siêu cao 5% Xe tính tốn xe tải, chiều dài từ mũi xe đến trục sau 5,5m Tính độ mở rộng đường cong chiều dài đoạn vút nối, chiều rộng đường sau mở rộng

Giải: 1 Xác định độ mở rộng:

- Độ mở rộng xe:

0,29m

200 60 05 , 200 , R V 05 , R L e 2 A

- Theo TCVN 4054-05 (bảng 12); R=200m; xe tải; có độ mở rộng xe: E=0,6m; độ mở rộng xe: e=E/2=0,6/2=0,3m

- So sánh chọn e=0,3m - Độ mở rộng mặt đường: W=n.e=2x0,3=0,6m n: số xe

2 Xác định chiều dài đoạn nối:

+ Tính: 52m 005 , 05 , , ) 02 , 05 , ( i i E ) i i ( B L p sc m sc m sc

+Tra TCVN 4054-05 (bảng 14); vận tốc thiết kế 60 km/h; R=200m; isc=5% Lsc=55m

+ Chọn: Lsc=55m

- Chiều dài đường cong chuyển tiếp Lct= 45,96m 200 , 23 60 R , 23

V3

- Chọn chiều dài đoạn nối L:

m ca bäüi l L ) L ; L ; L ( max

L sc ct mr

Chọn L=55m

3 Chiều rộng đường sau mở rộng:

Chiều rộng lề gia cố bên: Bg= 0,5 0,5m , B Bn m

<W/2=0,3m Vậy chiều rộng đường không thay đổi:Bn=9m

Bài 2.4 XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN KIỂM TRA ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN BÌNH ĐỒ (15-2)

I) Định nghĩa tầm nhìn:

Để đảm bảo an toàn vận chuyển, xe chạy với vận tốc cao, người lái xe phải nhìn thấy phía trước mặt đoạn đường định, để phát chướng ngại vật có đủ thời gian tránh dừng xe trước Đoạn đường tối thiểu gọi tầm nhìn

Tầm nhìn phải đảm bảo an tồn xe chạy bình đồ trắc dọc Cự li tầm nhìn phụ thuộc vận tốc xe chạy

II) Cách tính tốn tầm nhìn:

* Chiều dài tầm nhìn cần thiết bao gồm: - Chiều dài phản ứng Lpư:

Khi xe chạy, người lái xe trông thấy chướng ngại vật, phản ứng giảm vận tốc hãm xe Trong thời gian đó, xe chạy đoạn đường gọi chiều dài phản ứng Nếu coi thời gian phản ứng 1s, vận tốc xe chạy V tính km/h thì:

6 ,

V

Lpỉ (m) - Chiều dài hãm xe Sh:

Sau phanh, xe có qn tính nên xe chạy thêm đoạn nữa, đoạn gọi chiều dài hãm xe Sh:

Theo định lý động ta có:

h h 2 S i P S P g V P V m

P .Sh: gọi công cản ma sát P.i.Sh: gọi công cản lên dốc

=0,3: hệ số bám dọc P: trọng lượng xe V: vận tốc xe (m/s) ) i ( g V K S h

Nếu V tính km/h Sh =

) i ( 254

V .

K

Lấy dấu (+) lên dốc lấy dấu (-) xuống dốc

- Chiều dài an toàn L0: khoảng cách xe chướng ngại vật dừng hẳn, thường lấy L0=5 10 m

1 Tầm nhìn chiều: S1

S1 tầm nhìn cần thiết để xe phanh, dừng trước chướng ngại vật đứng yên đường, sau dừng khoảng cách an tồn L0

L0

S1 Sh Lpỉ

ch.ng.vật

S1=Lpư+ Sh + L0=

L ) i ( 254

V K ,

V

(m); Nếu V tính (km/h) Trong đó:

L0=5 10 m (khoảng cách an toàn xe chướng ngại vật)

V: vận tốc thiết kế (km/h)

i: độ dốc dọc đường, lấy dấu (+) xe lên dốc, lấy dấu (-) xe xuống dốc (thập phân) K=1,2÷1,4: hệ số sử dụng phanh

=0,25 0,35: hệ số bám dọc bánh xe với mặt đường

2 Tầm nhìn chiều S2: tầm nhìn cần thiết để xe chạy ngược chiều phanh dừng, sau

dừng khoảng cách an toàn xe: L0

2 2 0

2

h pæ

2 L

) i ( 127

V K

,

V L S L

S (m) Nếu V tính (km/h)

* Chọn trị số S1; S2 lớn tính tốn TCVN-4054-05

4 Phạm vi sử dụng tầm nhìn:

Tầm nhìn chiều áp dụng cho đường nhiều xe khơng có dải phân cách

Tầm nhìn chiều áp dụng cho đường chiều đường có dải phân cách phân chia chiều xe chạy

3 Theo TCVN-4054-05:

Bảng 10 Tầm nhìn tối thiểu chạy xe đường S

Lpư Sh1 L0 Sh2 Lpư

Cấp thiết kế

đường I II III IV V VI

Tốc độ thiết kế, Vtk,

km/h 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20

Tầm nhìn hãm xe (S -1), m

210 150 100 75 75 40 40 30 30 20 Tầm nhìn trước xe

ngược chiều (S2), m

200 150 150 80 80 60 60 40 Tầm nhìn vượt xe Sxv,

m 550 350 350 200 200 150 150 100

III) Đảm bảo tầm nhìn bình đồ:

- Phần lớn đoạn đường thẳng đảm bảo tầm nhìn cần thiết

- Thơng thường tuyến đường, tầm nhìn bị che khuất nơi địa hình rừng núi, vùng xây dựng nhà cửa, đặc biệt đường cong nằm bán kính nhỏ

1 Phương pháp tính tốn:

a Trường hợp chiều dài tầm nhìn nhỏ chiều dài đường cong quỹ đạo xe (S<Ks)

quỹ đạo xe cách mép phần xe chạy 1,5m Z S

R'

TC TÂ

mép phần xe chạy

1,5 m

Z= )

2 cos ( s

R S<Ks

R’: bán kính quỹ đạo xe chạy, cách mép phần xe chạy 1,5 m

- Nếu mở rộng phía: ) 1,5

2 2

(B B W

R

R pc m

s m

- Nếu mở rộng phía: ) 1,5

2

(B B W

R

R pc m

s m

R: bán kính đường cong tim đường (m) Bm: bề rộng mặt đường chưa mở rộng (m)

W: độ mở rộng phần xe chạy (m)

Bpc: chiều rộng dải phân cách (nếu có) (m)

s

R S

180

(độ)

180

s

s

R

K Với : góc ngoặc (độ)

b Trường hợp chiều dài tầm nhìn S lớn chiều dài đường cong quỹ đạo xe Ks:

Chiều dài tầm nhìn S=ACB

))

2 cos( (

1 Rs

Z

2

2 Sin

K S

Vậy cự li dẹp bỏ chướng ngại vật:Z=Z1+Z2= )) cos( ( s

R +

2

2 Sin

K S s

(m)

TÂ R'

Z1

TC

mép phần xe chạy

1,5 m

A S-K'2

C

B Z2

- Với đường xe khơng có dải phân cách: lấy S=S2

- Với đường có dải phân cách: lấy S=S1

S 1,5 m

mép phần xe chạy R' TĐ

S TC

Z Phảm vi dẻp b CNV

CNV

- Vẽ vòng tròn cách quỹ đạo xe chạy đoạn Z

- Từ điểm cách TĐ; TC đoạn S ta vẽ đoạn thẳng tiếp xúc với vịng trịn bán kính (R’-Z)

- Trong phạm vi đánh dấu hình trên, từ độ cao cách mặt đường 1m trở lên, tất chướng ngại vật phải dẹp bỏ để đảm bảo tầm nhìn Tuy nhiên, để đề phòng cỏ mọc tương lai, người ta dẹp bỏ chướng ngại vật từ độ cao cách mặt đường 0,7m trở lên

Br Z0

m B

2 +W

Bgc-(W/2) m

1,5

phần đào bỏ

Z-Z0 i

0,3 m

Blâ

- Gọi Z0 khoảng cách từ quỹ đạo xe chạy đến chướng ngại vật bên đường - Nếu đào, mở rộng phía: Z0=1,5+Bgc-W/2+Blđ+Br+

i

- Với đắp khơng có rảnh, mở rộng phía: L i h B W B

Z0 1,5 gc lâ

- Với đắp khơng có rảnh, mở rộng phía: L

i h B W B

Z gc lâ

2

,

0

L: khoảng cách từ chân ta luy đến chướng ngại vật (m) h: chiều cao vai đường so với chân ta luy phía bụng (m) Bgc: bề rộng lề gia cố thiết kế (m)

Blđ: bề rộng lề đất thiết kế (m)

W: độ mở rộng mặt đường (m) Br: bề rộng mặt rãnh (m) i: độ dốc ta luy (thập phân)

im: độ dốc ngang mặt đường lề gia cố (thập phân) il: độ dốc ngang lề đất (thập phân)

1m: chiều cao tầm mắt lái xe

+ Nếu Z0<Z tầm nhìn khơng đảm bảo, phải dẹp bỏ chướng ngại vật bề rộng Z-Z0 + Nếu Z0>Z tầm nhìn đảm bảo, không cần dẹp bỏ chướng ngại vật

2 Phương pháp đồ giải:

- Nếu việc đảm bảo tầm nhìn địi hỏi phải chặt phá cỏ đắt tiền, nhà cửa Có thể dùng phương pháp vẽ đường nhìn trên suốt chiều dài đường cong Ứng với cung S, ta vẽ dây cung tia nhìn, vẽ đường bao tiếp xúc với dây cung tia nhìn, từ xác định phạm vi cần dẹp bỏ phạm vi tính từ quỹ đạo chạy xe tới đường bao dây cung tia nhìn

Phạm vi cần đào bỏ

1

2

3

S

4

Mép phần xe chạy Qũy đạo mắt ng.lái xe (Qũy đạo

ch¹y xe)

Z

6 1' 2' 3'

5'

6' 4'

7'

Bài 2.5 BÀI TẬP TẦM NHÌN (17-2)

Đề 1: Đường cấp 4, bề rộng mặt đường Bm=6m, đường phân rõ rệt, bề rộng

nền đường Bn= 9m, bề rộng lề đất Blđ= 0,5m, đường cong nằm có bán kính R= 200m nằm

đoạn dốc có id= 6%.Vận tốc thiết kế V= 40km/h, độ mở rộng mặt đường E=0,6m bố trí bên,

góc ngoặc = 90 độ, ta luy đào 1/0,75, mặt rảnh biên rộng Br= 1,4m Hệ số bám dọc =

0,3 Hãy tính chiều dài tầm nhìn Kiểm tra bạt ta luy đảm bảo tầm nhìn Biết dốc ngang mặt đường lề gia cố im= 2%, dốc ngang lề đất il= 5%

i

Bgc-W 0,5 h

L 1m

nhà 1,5

Z

B m +W

Giải

1 Xác định tầm nhìn:

S2= 2 2 0

2 L ) i ( 127 V K , V

S2= L 74,7 79,7m

) 06 , , ( 127 , 40 , , 40 2

Làm tròn bội 5m, S2=80m

Đối chiếu TCVN 4054-05 có S2=80m Vậy chọn S2=80m

Tính chiều dài đường cong quỹ đạo xe:

a Bán kính đường cong quỹ đạo xe: Rs=R-0,5.Bm

-2 E

+1,5=200-0,5.6-0,3+1,5=198,2m

b Chiều dài đường cong quỹ đạo xe:

311,33m

180 , 198 90 180 ' R ' K

3 Tính khoảng cách Z từ tia nhìn đến đường cong quỹ đạo xe:

Vì Ks>S2 nên: 23,126âäü

2 , 198 80 180 ' R S 180 2

) 15,93m

2 126 , 23 Cos ( , 198 ) Cos ( ' R Z

Tính Z0 từ quỹ đạo xe đến ta luy độ cao 1m:

75 , / 1 B B E B ,

Z0 gc lâ r

4,85m

75 , / 1 , , , , Z0

Vậy không đảm bảo tầm nhìn, cần bạt gọt ta luy đào từ vị trí giáp với đường thêm bề rộng:

Z-Z0=15,93-4,85=11,08m

Chiều cao bạt gọt cách mặt đường 1-0,3=0,7m trở lên

1,4 Z0 m

1,5

phần đào bỏ

11,08 1/0,75

0,3 m

3,3 0,70,5

=4,85m

Đề 2: Đường cấp V miền núi, bề rộng mặt đường Bm=3,5m, xe, đường khơng có phân rõ rệt, bề rộng đường Bn= 6,5m, bề rộng lề đất Blđ= 0,5m, đường cong nằm có bán kính

R= 60m nằm đoạn dốc có id= 4% vận tốc thiết kế V= 30km/h, độ mở rộng mặt đường E=

0,6m bố trí hồn tồn phía bụng, góc ngoặc = 50 độ Nền đường đắp hồn tồn, chiều cao đắp vai đường phía bụng đường cong h=2m; độ dốc ta luy 1/1,5 Hệ số bám dọc = 0,25 Khoảng cách an toàn Lo=8m Biết dốc ngang mặt đường lề gia cố im= 2%, dốc ngang lề đất

il= 5% Hãy tính chiều dài tầm nhìn Kiểm tra đảm bảo tầm nhìn trường hợp:

a) Cách chân ta luy phía bụng 6m có nhà cao tầng? b) Cách tim đường 12m phía bụng có nhà cao tầng?

Giải

1 Xác định tầm nhìn:

S2= 2 2 0

2 L ) i ( 127 V K , V

S2= L 51,6 59,6m

) 04 , 25 , ( 127 25 , 30 , , 30 2

Đối chiếu TCVN 4054-05 (bảng 10) có S2=60m So sánh chọn S2=60m

2 Tính chiều dài đường cong quỹ đạo xe:

a Bán kính đường cong quỹ đạo xe:

Rs=R-0,5.Bm-W+1,5=60-0,5.3,5-0,6+1,5=59,15m b Chiều dài đường cong quỹ đạo xe:

51,62m

180 15 , 59 50 180 ' R ' K

Tính khoảng cách Z từ tia nhìn đến đường cong quỹ đạo xe:

Vì Ks<S2 nên

) 7,313m

2 50 Cos ( 15 , 59 50 Sin 62 , 51 60 ) Cos ( ' R Sin ' K S Z

4 Tính Z0 từ quỹ đạo xe đến nhà cao tầng độ cao 1m:

- Trường hợp a:

11,4m

5 , / , , , , / h B E B ,

Z0 gc lâ

- Trường hợp b:

Z Bm W 0,6) 1,5 11,15m

2 , ( 12 , ) ( 12

5 Kiểm tra tầm nhìn: hai trường hợp có Z< Zo nên tầm nhìn đảm bảo, khơng cần

phá dỡ nhà

KT1

1/1,5

0,4 0,5 2m

6 1m

nhà 1,5

Z

B m

2 +E=2,35m

CHƯƠNG THIẾT KẾ MẶT CẮT DỌC CỦA TUYẾN

Bài 3.1 KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU VỚI TRẮC DỌC (19-1)

I) Định nghĩa: trắc dọc mặt cắt thẳng đứng dọc theo tim đường duỗi thẳng Trên có đường tự nhiên (đường đen) đường thiết kế (đường đỏ) Đường đỏ bao gồm đoạn thẳng đường cong đứng

- Cao độ đường đen cọc nội suy từ vẽ bình đồ Nối điểm biểu diễn cao độ đường đen cọc liên tiếp đoạn thẳng, ta đường đen

- Việc vẽ đường đỏ trình tư cho đảm bảo tốt yêu cầu kinh tế kỹ thuật Cao độ đường đỏ gọi cao độ thiết kế cọc tính theo độ dốc dọc đường đỏ

- Tại cọc, hiệu số cao độ thiết kế cao độ tự nhiên gọi chiều cao đào, đắp Nếu đường đỏ cao đường đen ta có đoạn đường đắp, đường đỏ thấp đường đen ta có đoạn đường đào

II) Yêu cầu chung trắc dọc:

- Giá trị yếu tố trắc dọc phải dựa tính tốn đảm bảo quy định - Phải tranh thủ điều kiện thuận lợi, phối hợp tốt bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, cơng trình tuyến cảnh quan để đảm bảo vận chuyển ô tô an toàn, êm thuận, để đảm bảo công tác vận chuyển kinh tế nhất, với giá thành xây dựng rẻ

- Khi thiết kế đường đỏ phải giải tổng thể nhằm đảm bảo đường cơng trình đường vững chắc, ổn định tác dung xe chạy nhân tố thiên nhiên vùng đặt tuyến

- Vị trí đường đỏ phải chọn từ phương án hợp lý nhất, thỏa mãn điều kiện cụ thể cách hoàn hảo

- Vì điều kiện thiên nhiên phức tạp, giải pháp thiết kế cần phải cụ thể cho đoạn đường dọc theo tuyến đường

- Đường thiết kế phải đảm bảo thi công ưu tiên công nghệ thi công đại

Bài 3.2 QUY ĐỊNH VỀ ĐỘ DỐC DỌC VÀ CHIỀU DÀI DỐC (20,5-1,5)

I) Chọn độ dốc trắc dọc:

- Đường ơtơ có chất lượng cao độ dốc dọc nhỏ chiều dài đoạn dốc lớn, xe chạy an tồn với vận tốc cao

- Ở địa hình miền núi, độ dốc đường đỏ bé khối lượng đào đắp lớn, chi phí xây dựng cao

- Hai vấn đề mâu thuẫn nhau, tồn độ dốc dọc tối ưu mà xe chạy tương đối an tồn chi phí xây dựng khơng q cao

- Để khối lượng đào đắp nhỏ đảm bảo cho mặt đường ổn định nên cố gắng cho đường đỏ gần song song với đường đen

- Ở nơi đoạn tuyến qua có địa hình phẳng thiết kế đường đỏ có độ dốc nhỏ, cịn nơi mặt đất có độ dốc lớn độ dốc cho phép triển tuyến theo địa hình để đạt độ dốc cho phép Việc xác định độ dốc cho phép phụ thuộc vào cấp đường

- Tùy cấp hạng đường, đô dốc dọc tối đa quy định quy trình TCVN-4054-05 sau:

Cấp đường I II III IV V VI

Độ dốc dọc lớn (%)

3 hay hay hay 10 hay 11 - Khi thiết kế đường đỏ hạn chế dùng độ dốc dọc tối đa

- Đường cong có bán kính < 50m phải chiết giảm độ dốc theo quy định

Bán kính đường cong nằm (m) 50 35 35 30 30 25 25 15

- Trong điều kiện khó khăn, cho phép tăng độ dốc dọc lên thêm 1%, đảm bảo idmax 11% phải sở kinh tế kỹ thuật phải cấp phê duyệt

- Đường nằm cao độ 2000m so với mực nước biển không nên làm dốc 8% - Độ dốc dọc hầm không lớn 4% không nhỏ 0,3%

- Trong điều kiện có thể, nên tránh dùng đoạn dốc ngược chiều tuyến đường liên tục lên dốc hay xuống dốc

- Khi tuyến chạy chung mà lưu lượng xe thơ sơ lớn lấy độ dốc tối đa theo xe thô sơ <4%

- Đường qua khu dân cư không nên dùng độ dốc >4%

- Trên tuyến đường không nên dùng độ dốc > 3% để nâng cao chất lượng vận tải Khi đường có nhiều xe tải nặng, xe kéo mooc id 3% phải vào tính tốn đặc tính động lực theo sức kéo để xác định độ dốc dọc tối đa

- Để đảm bảo thoát nước đường đào đắp thấp tránh phải làm rãnh dọc sâu đường đào đắp thấp id 0,5 %; độ dốc dọc rãnh độ dốc dọc đường đỏ chiều sâu rãnh không thay đổi Trong trường hợp cá biệt, cho phép độ dốc dọc đường đào đường đắp thấp từ 0,3 0,5 % không kéo dài 50m

II) Chọn chiều dài đoạn dốc trắc dọc:

- Chiều dài đoạn dốc lớn ảnh hưởng độ dốc đến điều kiện xe chạy rõ rệt Do đó, để đảm bảo xe chạy dễ dàng quy định chiều dài đoạn dốc tối đa sau:

- Đối với địa hình miền núi, độ dốc dọc id>6 % 500m ta phải bố trí đoạn nghỉ dài 50m có độ dốc <2,5 % đoạn nghỉ nên bố trí chỗ địa hình thuận lợi, gần nguồn nước

- Tùy theo tốc độ thiết kế độ dốc dọc, chiều dài đoạn dốc dọc không vượt quy định sau:

Độ dốc dọc (%) Vận tốc thiết kế (km/h)

20 30 40 60 80 100 120

4 1200 1100 1100 1000 900 800 -

5 1000 900 900 800 700 - -

6 800 700 700 600 - - -

7 700 600 600 500 - - -

8 600 500 500 - - - -

9 400 400 - - - - -

-Khi chiều dài dốc vượt quy định bảng phải có đoạn chêm dốc 2,5% có chiều dài đủ bố trí đường cong đứng

- Để đảm bảo trắc dọc uốn lượn đặn để bố trí đường cong đứng chiều dài tối thiểu đoạn dốc quy định sau:

Vận tốc thiết kế (km/h) 120 100 80 60 40 30 20

Chiều dài tối thiểu (m) 300 250 200 (150)

150 (100)

120 (70)

100 (60)

60 (50) - Đối với đường cải tạo nâng cấp, dùng trị số ngoặc

- Khi độ dốc dọc nhỏ chọn chiều dài đoạn dốc lớn để đường đỏ đặn, không bị gãy khúc

Bài 3.3 QUY ĐỊNH VỀ TRẮC DỌC Ở NƠI CĨ CƠNG TRÌNH CẦU CỐNG (21,5-1)

- Cầu cống đoạn ngắn tuyến, phải làm để khơng ảnh hưởng đến êm thuận tuyến đảm bảo cho xe chạy cơng trình thuận lợi, muốn phải bố trí theo yêu cầu tuyến phải phối hợp trắc dọc bình đồ

- Trên đường cong có bố trí cầu cơng trình khác, yếu tố đường cong, đường cong chuyển tiếp, mở rộng mặt đường, siêu cao cấu tạo chỗ khác ngồi phạm vi cơng trình

- Độ dốc dọc cho phép cơng trình cầu cống đường, nhiên độ dốc dọc cầu mà mặt cầu gỗ khơng nên q 2% Trên cầu bố trí đường cong đứng không làm giá thành xây dựng tăng lên nhiều

- Trong trường hợp nào, bình đồ trắc dọc cơng trình phải đảm bảo tầm nhìn quy định

I) Với cầu:

Về cao độ thiết kế tuyến đường chỗ có cầu tối thiểu phải đảm bảo sau (xem hình 3-3):

H = Htt + Z + c (3-1)

Ht t Htk

Z

C

Hình 3-3: Trắc dọc vị trí cầu

Trong đó: Htt - Mực nước tính tốn ứng với tần suất cho bảng (3-4) cộng với chiều cao

nước dâng chiều cao sóng; c - Chiều cao cấu tạo cầu

Z - Tĩnh không cầu (khoảng cách cần thiết từ mực nước tính tốn đến đáy cầu);

Trị số Z phải bảo đảm cho vật trôi tầu thuyền lại mặt nước không làm tổn hại đến cầu:

-Đối với nhịp cầu có thơng thuyền trị số Z lấy theo qui định cấp vận tải sông; -Đối với nhịp khơng có tầu thuyền lại lấy Z = 0,5m;

-Đối với cầu dầm sơng khơng thơng thuyền lấy Z = 0,25m;

-Đối với sơng có trơi trị số Z phải vào tình hình trơi để chọn, phải đảm bảo Z ≥ 1,5m

không cầu không 4,5m; đường cho xe súc vật kéo chạy tĩnh khơng cầu khơng 2,5m Nhưng phải xét đến điều kiện cải tạo hai tuyến đường; đường ơtơ nên lấy dự trữ 12cm tăng cường bề dày áo đường

Về độ dốc dọc, cầu lớn, cầu trung hầm, không nên thiết kế với độ dốc dọc lớn 3%, nhằm đảm bảo khả thơng xe tiện lợi, an tồn xe chạy

Mặt cấu làm gỗ lát ý đảm bảo qui định độ dốc dọc: Nếu gỗ lát ngang độ dốc dọc khơng q 3%, lát gỗ dọc khơng q 2%

Độ dốc dọc đường dẫn bình thường khơng nên q 6%, có xe thơ sơ khơng nên 2,5%

II) Đối với cống

Cao độ thiết kế tuyến vị trí có cống phải đảm bảo sau:

Chiều dầy tối thiểu đắp đất (Hđ) cống tròn cống vng khơng bố trí cốt thép chịu

tải xe chạy phải cao đỉnh cống 0,50 m, cống vịm 0,70m (hình 3-4a); đắp đá phải cao đỉnh cống 1,00 m đường kính đá dùng để đắp phải khơng lớn 15cm;

MNTT

a) b)

MNTT

Hđ

,5

m

Hình 3-4: a) Cống khơng áp, b) Cống có áp

Trên đỉnh cống trịn có áo đường đường đỏ phải cao đỉnh cống trịn 0,50 m Khi chiều dày áo đường lớn 0,50 m, độ chênh cao phải đủ để làm chiều dầy áo đường

Đối với cống không áp (hình 3-4a), cao độ đường đỏ phải đảm bảo chiều cao đắp đất hay đắp đá đỉnh cống khơng chiều cao qui định

Đối với cống có áp (hình 3-4b), cao độ thiết kế đắp đất mép đường phải đảm bảo cao mực nước tính tốn (Htt) kể chiều cao nước dâng chiều cao sóng vờn lên

mái đắp, với chiều cao không nhỏ 0,50 m (hình 3-4b); độ nước cơng lớn m chiều cao cao 1,00m

Bài 3.4 QUY ĐỊNH CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BỐ TRÍ ĐƢỜNG

CONG ĐỨNG (23-1,5)

I) Quy định cấu tạo:

1 Định nghĩa: đường cong đứng đường cong nối tiếp đoạn dốc kề trắc dọc

Đường cong đứng bố trí hiệu đại số độ dốc dọc liên tiếp: i1 i2 1% Khi Vtk 60 Km/h

i1 i2 2% Khi Vtk< 60 Km/h

2 Xác định bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu:

1 lồi

d

S

R (m);

1 2 lồi

d

S

R (m)

S1; S2: tầm nhìn (m)

d1: chiều cao tầm mắt lái xe (d1=1m)

3 Xác định bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu:

- Điều kiện đảm bảo lị xo nhíp xe khơng q tải:

5 , 6 V R

2 lm

min (m) Với V (km/h) - Đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

) Sin S h (

S R

1 â

2 lm

min (m)

hđ=0,8 m: chiều cao đèn

=14 độ: nửa góc chiếu pha đèn

* Rmin phải so với quy phạm để chọn trị số max tính tốn quy phạm Bảng 19 Bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi lõm

Tốc độ thiết kế, km/h 120 100 80 60 40 30 20

Bán kính đường cong đứng lồi, m

Tối thiểu giới hạn:Rminlồi 11

000 000 000 500 700 400 200 Tối thiểu thông thường 17

000

10

000 000 000 000 600 200 Bán kính đường cong đứng lõm, m

Tối thiểu giới hạn: Rminlõm 000 000 000 000 450 250 100 Tối thiểu thông thường 000 000 000 500 700 400 200 Chiều dài đường cong đứng tối

thiểu, m 100 85 70 50 35 25 20

II) Tính tốn bố trí đường cong đứng:

Hính cho ta thấy đường đoạn đường cong đứng có độ dài bằng: K = R, (m) (3-40)

Trong đó: - góc gãy, dùng số thực; =

1 i

i

TRẮC DỌC

T

R TÂ

K d

TC Â

i1 i2

R bán kính đường cong đứng, m

Vì độ dốc đường thiết kế làm thay đổi độ dài đường khơng đáng kể nên coi độ dài tiếp tuyến T K/2

Do làm đường cong đứng, nên điểm cách đầu đường cong đứng đoạn x cần phải điều chỉnh độ cao thiết kế lượng y (hình 3-13 )

Vì góc nghiêng nhỏ, nên coi AB 2y; TĐ.B x Áp dụng hệ thức lượng tam giác vng, ta có:

y.(2R - 2y) = x2; (3-41) Vì 2y nhỏ so với 2R, nên viết: y.2R = x2

; Rút công thức tính lượng điều chỉnh độ cao điểm bất ký, bằng:

R x y

2

2

(3-42) Đối với điểm gãy, có x = T, lượng điều chỉnh độ cao lớn

nhất bằng:

8

2 max

K R T p y

Bài 3.5 BÀI TẬP (24-1)

Đề: Một đoạn đường đắp có hai đoạn đường có độ dốc dọc i1 = - 4,2% i2 = 4,5%

qua hai điểm khống chế độ cao trắc dọc cọc cọc 18, cách 100 (xem sơ đồ hình 3-16) Độ cao khống chế tối thiểu cọc 30,00m, cọc 18 30,55 m Vận tốc thiết kế 60 Km/h, tầm nhìn chiều 75 m, hai chiều 150 m Xe thiết kế xe có nửa góc toả sáng đèn pha theo chiều đứng 140, đèn cao mặt đường 0,8 m

Độ dốc ngang mặt đường lề gia cố 2,5%, lề đất 6% Mặt đường rộng 2x3,5m; lề đường 2x1,0m; gia cố lề 2x0,5m; đường rộng m Trên trắc dọc, đường thiết kế lấy theo tim đường Hãy xác định vị trí điểm gãy trắc dọc? Chọn bán kính đường cong đứng để vai đường điểm thấp trắc dọc phải cao 0,50 m so với mực nước thiết kế? Cao độ mực nước thiết kế là 28,42 m Tiêu chuẩn thiết kế qui định bán kính tối thiểu là: Rmin qđ = 1000 m

x

TÂ

R

y

A B

R

100

5 18

x1 x 2

i1 = 4,2 % i2 = 4,5 %

Bài giải:

a) Xác định vị trí điểm gãy lõm

Trị số góc gãy (tính theo cơng thức 3-11): = 0,045 - (-0,042) = 0,087 Khoảng cách x2 từ điểm gãy đến cọc 18 xác định từ điều kiện:

30-(100- x2 ).0,042 = 30,55 - x2 0,045

Giải khoảng cách từ điểm gãy đến cọc 18 x2 = 54,60 m

Và khoảng cách từ cọc đến điểm gãy x1 = 100 - 54,60 = 45,40 m

Độ cao điểm gãy trắc dọc: 30 - 0,042x45,4 = 28,093 m b) Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm

Xác định bán kính tối thiểu theo điều kiện đảm bảo lực ly tâm không vượt 5% trọng lượng (áp dụng công thức 3-14): Rmin = 602/6,5 = 553,85 m

Xác định bán kính tối thiểu theo điều kiện đảm bảo phạm vi chiếu sáng đèn pha ban đêm đủ tầm nhìn chiều (áp dụng công thức 3-39):

Rmin = 752/[2x(0,8+75sin140)] = 148,46 m

Trị số qui định bán kính tối thiểu tiêu chuẩn thiết kế (tra bảng 3-6, theo vận tốc 60Km/h điểm gãy lõm) là: Rmin = 1000 m

Chọn sơ bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm R = Rmin = 1000 m

c) Chọn bán kính thiết kế theo mực nước

Chọn sơ độ dài đường cong đứng 80 m (phải lớn Kmin = 50m theo bảng 3-6)

thì có bán kính:

R = 80 / 0,087 = 919,54 m < Rmin = 1000 m Vậy không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, phải chọn lại

Chọn lại độ dài đường cong đứng 90 m có bán kính: R = 90 / 0,087 = 1034 m > Rmin = 1000 m

Vậy đảm bảo yêu cầu tiêu bán kính

Độ cao điều chỉnh điểm gãy: ymax = 90 x 0,087 / = 0,979 m

Độ cao điểm thấp trắc dọc bằng: 28,093 + 0,979 = 29,07 m Tại cắt ngang thấp nhất, độ cao mép đường bằng:

29,07 - (3,5+0,5) x 0,025 - 0,5x0,06 = 28,94 m

Tại cắt ngang thấp nhất, mép đường cao mực nước chênh cao bằng: 28,94 - 28,42 = 0,52 m > 0,50 m

Vậy đảm bảo qui định cao mực nước tính tốn, bán kính chọn R 1034 m > Rmin =

Bài 3.6 TÍNH CAO ĐỘ THIẾT KẾ, CHIỀU CAO ĐÀO ĐẮP TRÊN TRẮC DỌC (25-1)

1 Tính cao độ đường đen:

Xét bình đồ sau:

H1 đường đồng mức tuyến

a

b A

đường đ

ồng mư ïc

H2

H1

H2

Cao độ đường đen cọc A: HA=H1+(H2-H1) b a

b

2 Tính cao độ đường đỏ cọc khơng nằm đường cong đứng:

Xét đường đỏ sau:

B

A id

L

Cao độ đường đỏ cọc A: HA=HB L.id

Lấy dấu + lên dốc, lấy dấu - xuống dốc từ B đến A Với hình lấy dấu +

3 Tính cao độ đường đỏ cọc nằm đường cong đứng:

HB=HTĐ X*id X2/(2R)

Trong X*id thì lấy dấu + lên dốc, lấy dấu - xuống dốc từ TĐ đến B Với hình

này lấy dấu +

Trong X2/(2R) lấy dấu + đường cong đứng lõm; lấy dấu - đường cong đứng

lồi Với hình lấy dấu -

4 Tính chiều sâu đào, chiều cao đắp cọc: bằng cao độ đường đỏ- cao độ đường đen

Dương đắp, âm đào

5 Xác định vị trí điểm xuyên X (điểm giao đường đỏ đường đen):

a Trường hợp đường đỏ đường thẳng chứa X:

2

1

1

h h

h L

x

h1

X

h2

(2) (1)

x

TÂ

R

y

A B

R

với (1): đường đỏ; (2): đường đen

b Trường hợp đường đỏ đường cong đứng chứa điểm xuyên:

y

(+) X

O

X

h B

(2)

(1)

J x

x L

x2 R.J R2 J2 2.R.(L2 J h) (m) x R.J R2 J2 2.R.(L2 J h)

1 (m)

Trong đó: h=HB-Ho

X1: điểm xuyên phía đường đỏ đường đen ngược chiều nhau, X1 điểm xuyên gần O

nhất

X2: điểm xuyên phía đường đỏ đường đen chiều nhau, X2 điểm xuyên xa O

nhất

h L2 lấy phía đường đỏ đường đen ngược chiều

Bài 3.7 BÀI TẬP (26,5-1,5)

Đề: Điểm gãy lõm tạo hai đoạn dốc: Đoạn có độ dốc 0.0% chiều dài 78.75m; Đoạn có độ dốc 1.67% chiều dài 142.01m Thiết kế đường cong đứng lõm có R = 2000m (hình 3.7) Tính cao độ thiết kế cọc đường cong đứng Biết điểm đổi dốc có lý trình KM115+78.75; Cao độ trước áp đường cong đứng 31.10m

Lời giải:

- Chiều dài tiếp tuyến T:

m i

R

T 16.69

100

67 2000

- Như cao độ TĐ, TC đường cong đứng là:

m T

i H H

m T

i H H

c TC

c TĐ

38 31 69 16 * % 67 10 31 *

10 31 69 16 * 10 31 *

2

m H R l l i H H TĐ i i TĐ TĐ 11 31 4000 79 10 69 16 10 31 * 21 21 m 17 31 4000 69 16 10 31 H R l l * i H H 21 P i i TĐ 21 P m 29 31 H 4000 79 10 69 16 * 100 67 38 31 H R l l * i H H 21 TC 21 TC i i TC 21 TC m 38 31 H 4000 14 76 79 10 69 16 * 100 67 38 31 H R l l * i H H 38 38 i i Tc 38

Bài 3.8NHỮNG NGUYÊN TẮC VÀ PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ

TRẮC DỌC (27,5-1)

I) Nguyên tắc thiết kế trắc dọc:

Đảm bảo yêu cầu độ dốc dọc đường đỏ, chiều dài đoạn dốc, trắc dọc nơi có cơng trình nhân tạo

Đảm bảo đường đỏ uốn lượn hài hoà đặn, đỉnh đường cong đứng phải trùng đỉnh đường cong nằm cho phép lệch không 1/4 chiều dài đường cong lớn hơn, tuyệt đối tránh trường hợp tiếp cuối đường cong đứng trùng tiếp đầu đường cong nằm khơng đảm bảo tầm nhìn

Phải cân khối lượng đào đắp, phấn đấu thiết kế chiều cao đào đắp nhỏ để hạ giá thành công trình, tạo điều kiện thuận lợi cho thi cơng

Đường cong đứng thiết kế dạng cong tròn hay parabol bậc chỗ đường đỏ đổi dốc mà hiệu đại số độ dốc dọc liên tiếp sau:

1% Khi Vtk 60 Km/h

2% Khi Vtk 40 Km/h

Không cho nước từ đắp chảy vào đào Cách 500m nước chảy rãnh phải bố trí cơng trình nước hạ lưu

Phải đảm bảo cao độ điểm khống chế, bao gồm: điểm đầu, cuối tuyến; điểm nối với cầu có sẵn

Đối với đường đồng bằng, thường dùng phương pháp đường bao, ưu tiên đường đắp chủ yếu, đường đỏ gần song song với đường đen Đối với đường đồi núi, thường dùng phương pháp đường cắt để cân khối lượng đào đắp

II) Phƣơng pháp thiết kế trắc dọc: * Có phương pháp thiết kế đường đỏ:

1 Thiết kế bao: nghĩa làm cho đường thiết kế lượn theo mặt đất, cao mặt đất tự nhiên

* Ưu điểm:

- Khối lượng đào - Dễ thi cơng giới

- Nền đường tương đối ổn định, chịu ảnh hưởng mưa gió

đường đỏ

đường đen Thiết kế bao

2 Thiết kế cắt: tuỳ theo địa hình mà trắc dọc thiết kế cắt, tức đường đỏ cắt đường

đen để đảm bảo độ dốc thoải với đường cấp cao Thiết kế cắt thường thấy đường miền núi Thiết kế cắt thường khối lượng lớn đào sâu, đắp cao, phá hoại cân nhân tố thiên nhiên dẫn đến đường ổn định Khi thiết kế cần ý làm cho thi cơng có hiệu thiết kế chiều cao đào đắp nhỏ, làm cho khối lượng đào đắp xen kẻ để lợi dụng lấy đất chỗ đào đem đắp vào chỗ đắp kề Khi thiết kế phải đảm bảo đường mau khô, độ ẩm không vượt độ ẩm giới hạn, muốn đường phải có độ dốc thích hợp, để nước nhanh, cụ thể đào đắp thấp phải có độ dốc dọc 0,5% phải có rãnh dọc

* Thiết kế trắc dọc công việc tổng thể: đảm bảo cho xe chạy an tồn với vận tốc thiết kế mà cịn đảm bảo cho đường ổn định với giá thành bé

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ TRẮC NGANG VÀ

TÍNH TỐN KHỐI LƢỢNG XÂY DỰNG ĐƢỜNG

Bài 4.1QUY ĐỊNH MẶT CẮT NGANG ĐIỂN HÌNH, NHỮNG YÊU

CẦU CHUNG VỚI NỀN ĐƢỜNG (28,5-1)

I) Yêu cầu chung với đƣờng:

- Các loại đất khác phải đắp thành lớp nằm ngang, lớp đất thoát nước tốt (cát) lớp đất khó nước (sét) mặt lớp phải làm dốc ngang 4% để thoát nước thấm xuống

- Nền đường phải đảm bảo đủ cường độ ổn định, chống lại tác dụng phá hoại tải trọng xe chạy, thời tiết

- Giá thành xây dựng đường phải bé - Có thể dùng giới để thi công

II) Các loại trắc ngang đƣờng đắp:

1 Nền đường đắp cao khơng có rãnh dọc:

- Taluy ngập nước dùng độ dốc 1/2 đến cao mặt nước 0,5m - Ở nơi ta luy không ngập thường dùng ta luy 1/1,5

- Nếu đắp cao 6m phần dùng ta luy 1/1,5; cịn phần dùng ta luy 1/1,75

đường đỏ

0,5

m

1/1,75

1/2 1/1,5

MNC h<6m

2 Nền đắp thấpcó rãnh dọc:

a Nền đá khó đào:

- Dùng rãnh hình tam giác, ta luy rãnh 1/3 1/5

- Chiều cao từ vai đường đến đáy rãnh H 1,2 m để đảm bảo ổn định ta luy, không trượt lở

- Chiều sâu rãnh 0,3m

1/1,5 1/3

1/3 1/1,5

raính doüc

raính doüc h<1 : 1,2m

1/1,5 h

r<0,3m

b Nền đất:

* Chiều cao hmin không cần làm rãnh biên:

Loại đất hmin (m)

Cát, cát mịn, đá rời 0,4

Á cát, cát nhiều đất bột 0,6

Á sét, Á sét nặng, sét 0,8

Á sét bột 0,9

Đá 0,25

III) Trắc ngang đào:

- Độ dốc ta luy thường dùng 1/1

- Nếu chiều sâu đào > 10m phải tạo thềm ta luy, bề rộng thềm 0,5 m - Nền đào bắt buộc phải có rãnh dọc nước

rảnh dọc

1/1,5

rảnh dọc

1/1,5 1/1,5

1/1,5

* Độ dốc ta luy đào sau:

Loại đất đá Độ dốc ta luy đào

12m >12m

- Đất dính chặt, chặt vừa 1:1 1:1,25

- Đất rời 1:1,5 1:1,75

- Đá cứng phong hoá nhẹ 1:0,3 1:0,5

- Đá cứng phong hoá nặng 1:1 1:1,25

- Đá mềm phong hoá nhẹ 1:0,75 1:1

- Đá mềm phong hoá nặng 1:1 1:1,25

Bài 4.2 CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN BIẾN DẠNG

NỀN ĐƢỜNG (30-1,5) I) Biến dạng đƣờng đắp:

1 Lún chặt đường:

Là loại biến dạng lún đồng đều, mặt phẳng, hình dáng đường chỉnh tề

* Nguyên nhân:

+ Do biến dạng dư tác dụng trùng phục bánh xe, co rút đất, làm cho đất chặt chắn

2 Lún sụp đường đắp:

Là mặt đắp di động thẳng đứng, có kèm theo khe nứt

lún sụp đắp

lún sụp thiên nhiên * Nguyín nhđn:

+ Do đất đường rời rạc, đầm nén kém, không đủ độ chặt sinh lún + Do có nhiều chỗ đất đắp ướt (ổ bùn),

+ Do đắp đường với nhiều loại đất mà loại đất không đắp thành lớp

+ Do đất tự nhiên khơng đủ độ chặt, có sức chịu tải kéo theo đắp bị biến dạng

3 Lở mái ta luy :

Là tượng có khối đất khơng lớn bị bão hòa nước, tách di chuyển theo mái ta luy từ xuống

H < 10m

>0,5m 1/1

1/1

* Nguyên nhân:

+ Do khối đất nhỏ bị bão hịa nước nên giảm lực ma sát, lực dính kết với đường rơi xuống trọng lượng Đơi cịn đất khơng đầm nén chặt, khơng đơng nhất, có chỗ cục bị ướt q cịn xung quanh khơng Hiện tượng cịn nước chảy mái ta luy, chân ta luy làm xói mịn mái đất

+ Do độ dốc ta luy lớn, ta luy cao + Đắp đường không quy cách

4 Trụt mái ta luy:

Là phận đáng kể đường tách ra, di động mặt trượt tác dụng trọng lực

mặt trượt

* Nguyên nhân:

+ Do độ dốc ta luy lớn, ta luy cao

+ Đắp đường thành lớp nghiêng, không quy cách + Đất đắp ướt nên sức dính kết, lực nội ma sát giảm + Chân ta luy bị nước làm xói mịn

5 Nền đường bị trượt sườn dốc tự nhiên: tồn phận

đắp

* Nguyên nhân:

+ Đắp sườn tự nhiên có độ dốc lớn (is> 20%) khơng đánh cấp đắp + Đáy đắp bị ướt nên hình thành mặt trượt khu vực đáy đắp

6 Nền đường bị sụp đổ:

Là loại biến dạng có đặc trưng mái ta luy bị hẳn hình dạng quy cách, mặt bị sụp đổ xuống

* Nguyên nhân:

+ Đất đắp thành lớp nghiêng ngấm nhiều nước

+ Đất đắp đường không quy cách, dùng loại đất khác cách hỗn loạn

II) Biến dạng đƣờng đào:

đắp, đường đào tượng trụt mái ta luy thường địa chất xấu, nước ngầm nước mặt

ta luy bị lở ta luy bị trụt

Bài 4.3. ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH NỀN ĐƢỜNG

(31-1) I) Ôn định sƣờn dốc:

Khi đường đắp sườn dốc gặp trường hợp bất lợi, trượt theo mặt nghiêng: * Phân tích lực ta có:

+ Lực gây trượt: Q.Sin ( ) + Lực chống trượt: Q.Cos ( ).f Q: trọng lượng khối đất đắp

: góc nghiêng sườn dốc so với mặt phẳng nằm ngang f: hệ số ma sát đất đắp sườn dốc

Q Q.Sin(

Q.Cos(

+ Hệ số ổn định chống trượt:

i f ) ( tg

f )

( Sin Q

f ) ( Cos Q K

Trong đó: i: độ dốc sườn tự nhiên

Khi K nghĩa lực chống trượt lực gây trượt đường ổn định ngược lại * Về mùa mưa, ổn định đường đắp giảm nước mưa ngấm vào làm ướt phần đường, chỗ tiếp xúc đất đắp với bề mặt sườn tự nhiên, ngấm nước giảm tính liên kết, giảm f nên giảm lực chống trượt

II) Những biện pháp nâng cao ổn định đắp sƣờn dốc: Đảm bảo nước tốt có biện pháp cấu tạo sau:

Khi độ dốc sườn tự nhiên < 20% ( <11 độ) thơng thường đường ổn định Để làm tăng ổn định đường dẩy cỏ trước đắp đào rãnh dọc theo đường để thoát nước

mỗi bậc phụ thuộc công cụ thi cơng: đào nhân lực b=1m, đào máy b phải đảm bảo máy làm việc an tồn Mục đích việc đánh cấp thay lực chống trượt tương đối yếu sườn tự nhiên sức chịu cắt tương đối cao khối đất đắp

b is

Khi is > 50%: phải có biện pháp tổ chức thi cơng riêng làm tường chắn

is

tường chắn

III) Ôn định mái dốc ta luy đƣờng:

1 Điều kiện ổn định :

Qi.Cos( Qi

Qi.Sin(

i

i

i O

A B

Giả sử ta luy bị trượt theo mặt trượt cong tròn, tâm trượt O hình vẽ Phân chia khối trượt thành nhiều mảnh nhỏ

Xét mảnh thứ i có trọng lượng Qi Phân tích lực tác dụng lên mảnh thứ i, ta thấy: + Lực gây trượt: Qi.Sin ( i)

+ Lực chống trượt: Qi.Cos ( i).tg( i)+Ci.li Qi: trọng lượng mảnh i

i: góc hợp bán kính qua điểm cung AB đường thẳng đứng i: góc ma sát đất ta luy

Ci: lực dính đơn vị cung AB li: chiều dài cung AB

n i

i i n

i

i i i i i

Sin Q

l C tg

Cos Q K

1

) (

) ( ) (

n: Số lượng mảnh

K ổn định ngược lại

Nhưng tâm trượt thay đổi K thay đổi, tâm trượt nguy hiểm ứng với Kmin, ta luy

ổn định Kmin

2 Tìm tâm trượt nguy hiểm:

I

H 1:m

H

4,5.H

C

1:m (độ) (độ)

1:0,58 29 40

1:1 28 37

1:1,5 26 35

IC đường có tâm trượt nguy hiểm, IC chọn vài điểm làm tâm , vẽ mặt trượt tính hệ số ổn định K tương ứng Tâm cho K nhỏ tâm trượt nguy hiểm Yêu cầu Kmin

III) Các loại đất đắp đƣờng:

- Đất hạt lớn (dăm, sỏi) cường độ cao, mao dẫn nhỏ, tính thấm, nước tốt Nhược điểm dính, dẻo

- Đất cát có cường độ cao ổn định nước tốt Nhưng đất cát rời rạc nên phải có1 lớp đất dính (á sét) bọc xung quanh lề bọc xung quanh ta luy để giữ cho đường không bị phá hoại gió, mưa xói Đất cát thường dùng đắp đường qua lầy, đất yếu

- Đất sét hạt nhỏ nên dễ co nở độ ẩm thay đổi, chiều cao mao dẫn lớn, ổn định nước, ướt nhão phát sinh tượng lún cao su, khó đầm nén chặt, đất chứa nhiều hữu Vì vậy, đắp đất sét nơi khô

- Các loại đất tốt để đắp đường có thành phần cỡ hạt lớn dăm cuội có cường độ cao thành phần chịu lực chính, xen lẫn tỷ lệ hạt sét định vừa đủ để dính kết hạt chịu lực lại với tạo nên tính tồn khối

- Khơng dùng loại đất lẫn muối thạch cao (quá 5%), đất bùn, đất phù sa, đất bùn (hàm lượng hữu 10%) để đắp đường

Bài 4.4 CÁC BIỆN PHÁP GIA CỐ MÁI TA LUY (32-1)

Phải vào tình hình địa chất, độ dốc taluy điều kiện nước chảy địa phương mà dùng biện pháp bảo vệ gia cố taluy khác sau đây:

1.Gia cố cỏ:

* Cỏ mọc taluy có tác dụng:

- Giữ đất lại, đề phịng nước mưa gió xói mịn - Ngăn ngừa đất, đá nứt nẻ

Làm cho đường vững ổn định * Có phương pháp sau đây:

- Trồng cỏ:

+ Áp dụng cho mái taluy thoải không ngập nước

+ Cỏ: chọn loại cỏ có nhiều rễ, bị sát mặt đất sinh trưởng nhiều năm - Lát cỏ: (Dùng phổ biến)

+ Dùng vầng cỏ xắn vuông vắn, (đánh từ nơi khác đến) để lát kín tồn diện tích taluy

+ Phương pháp lát: Lát dần từ chân lên đỉnh taluy thành hàng song song với dùng cọc tre dài 0,2-0,3m để ghìm chặt

- Lát cỏ thành hình vng:

+ Áp dụng cho mái taluy đắp

+ Phương pháp lát: dùng vầng cỏ lát thành hình vng có cạnh từ 1÷1,5m, đắp đất màu gieo cỏ Các vầng cỏ lát thành hàng chéo với mép taluy góc 450 Cạnh mép taluy dùng vầng cỏ lát thành

- Lát chồng vầng cỏ:

+ Áp dụng cho nơi tốc độ nước chảy tương đối lớn mái taluy tương đối dốc

2 Lát đá:

* Lát đá có tác dụng:

- Chống dòng nước chảy với tốc độ cao gây xói mịn

- Bảo vệ lớp đất đá không tiếp tục bị phong hố đến phá hoại * Có hình thức lát đá sau đây:

- Lát đá khan: biện pháp hay dùng nhất, lát lớp lớp Khi lát cần ý:

+ Dưới lớp đá lát nên có lớp đệm dày khoảng 10÷20cm đá dăm sỏi sạn, có tác dụng làm cho đất lớp đá khan khơng bị xói rỗng, đồng thời làm cho lớp đá lát có tính đàn hồi

- Lát đá có kẻ mạch: Dùng để gia cố taluy đường nơi nước chảy mạnh tác dụng sóng tương đối lớn, chiều dày gia cố từ 0,3÷0,5m Khi lát cần ý điểm sau:

+ Sử dụng vật liệu thao tác thi công phải theo quy định quy phạm thi công xây gạch đá hành

+ Dưới lớp đá xây nên có lớp đệm dày khoảng 10÷40cm đá dăm sỏi sạn

+ Các taluy đường xây đá phải đắp đầm nén kỹ, nên đợi cho lún xong xây đá để tránh cho lớp đá xây bị phá hoại đường tiếp tục lún

+ Phải phân đoạn để thi cơng, cách từ 10÷15m phải chừa khe co giãn Những chỗ đường có khả lún phải chừa khe phịng lún, phần taluy phải chừa lỗ thoát nước

- Tƣờng bảo vệ:

+ Thích hợp để gia cố mái taluy dễ bị phong hoá, đường nứt phát triển nhưng khơng dễ bị xói mịn

+ Có tác dụng ngăn ngừa khơng cho taluy bị phong hố thêm + Có thể xây đá, đổ bê tơng làm vật liệu khác

+ Tường khơng chịu áp lực ngang, xây thành khối nên bố trí khe co giãn lỗ nước

+ Có thể xây tường cục chỗ đá mềm yếu chỗ lõm taluy để tiết kiệm vật liệu

3 Láng phủ mặt, phun vữa, bịt đường nứt:

- Áp dụng taluy đá dễ bị phong hoá

- Bịt đường nứt có tác dụng ngăn khơng cho nước mưa thấm qua đường nứt chảy vào lớp đá gây tác dụng phá hoại

- Vật liệu dùng để phun vữa ximăng, vữa ximăng cát tỉ lệ 1:3 1:4, vữa tam hợp (vôi, ximăng, cát), vữa tứ hợp (vơi, xỉ lị, cát, đất sét)

- Khi láng phủ mặt cần ý khâu đầm chặt láng mặt lần sau

4 Gia cố chống xói lở taluy đường ven sông:

- Dùng rọ đá:

+ Các rọ đá lát nằm mái taluy lát chân taluy đường

- Ném đá hộc để gia cố taluy:

+ Áp dụng điều kiện địa phương có nhiều đá hộc

+ Kích thước đá dùng để ném xuống nước gia cố taluy xác định tuỳ theo tốc độ nước chảy, thường khoảng 0,3÷0,5m

+ Độ dốc phần taluy đá nước thường vào khoảng 1:1,25 ÷ 2:1,5, những nơi nước chảy mạnh độ dốc taluy đá 1:2 ÷ 1:3

- Gia cố bê tông lắp ghép: + Gia cố bêtông cốt thép:

+ Gia cố bêtông thường:

Dùng để gia cố mái taluy chiều cao sóng 0,7m, tốc độ nước chảy dưới 4m/s, tiến hành mái taluy ổn định để đề phịng hư hỏng mái taluy bị lún khơng

Kích thước (1x1x0,16)m (1x1x0,20)m BT - dùng taluy dốc 1:2

- Ngồi ra, để gia cố taluy chống sóng dùng biên pháp sau: trồng cúc tần, dùng tre bó cánh để lát vào phần taluy bị sóng vỗ

Bài 4.5 THIẾT KẾ TRẮC NGANG, CÁCH ĐỌC VẼ MẶT CẮT

NGANG (33,5-1,5) I) Thiết kế trắc ngang:

Nội dung thiết kế trắc ngang đường tiến hành theo trình tự sau đây:

1) Xác định yếu tố trắc ngang thiết kế: Chiều rộng xe, số xe, chiều rộng mặt đường, chiều rộng dải phân cách, chiều rộng đường, độ dốc ngang mặt đường lề đường

Khi xe thiết kế chạy đường xe tiêu chuẩn giá trị giới hạn yếu tố nói lấy theo qui định Tiêu chuẩn thiết kế Khi thiết kế đường chun dụng phải vào kích thước xe thiết kế riêng biệt để tính tốn, đồng thời thêm qui định Tiêu chuẩn thiết kế để xác định giá trị giới hạn yếu tố

Từ giá trị giới hạn nói trên, vào địa hình địa vật để chọn giá trị thích hợp vị trí tuyến đường

2) Tham khảo trắc ngang điển hình, chọn hình dạng trắc ngang hợp lý, tùy theo điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn

3) Xác định chiều cao đào đắp

Dựa vào trắc dọc để lấy độ cao thiết kế đưa vào trắc ngang

Trên trắc dọc, độ cao thiết kế thường lấy theo tim đường, đường làm thường lấy theo mép đường Độ cao thiết kế trắc dọc thường thể chưa có thay đổi bố trí siêu cao mở rộng mặt đường đường cong nằm Khi thiết kế

y

trắc ngang phải vào bố trí siêu cao mở rộng để tính tốn xác định lại kích thước độ dốc cho trắc ngang đường

4) Chọn loại đất thích hợp để đắp đƣờng, phân bố lớp đất đắp hợp lý, qui định độ chặt yêu cầu đoạn cho độ sâu, độ cao khác

Kiểm tra chiều cao đắp mực nước ngầm nước đọng thường xuyên chọn biện pháp cải thiện chế độ thủy nhiệt đường, ngăn chặn nguồn ẩm thâm nhập vào đường, chọn biện pháp thoát nước đường

5) Xác định hệ số mái dốc vẽ trắc ngang thiết kế

Căn vào loại đất chiều cao mái dốc để tra bảng qui trình để xác định taluy thiết kế mái dốc đắp đường

Tỉ lệ vẽ trắc ngang thiết kế thường lấy theo tỉ lệ cao trắc dọc tuyến Trên thể địa hình địa vật cần phải xem xét để chọn lựa giải pháp thiết kế cho hợp lý

6) Tính yếu tố định kích thƣớc hình dáng trắc ngang thiết kế: Chiều rộng bậc thềm, Vị trí cao độ điểm đổi dốc, vị trí cao độ điểm giao trắc ngang thiết kế trắc ngang thiên nhiên (Điểm xuyên, chân mái đắp, đỉnh mái đào),v.v 7) Kiểm tốn ổn định đƣờng chọn hình thức gia cố mái taluy Cần phân vùng chiều

cao đắp vào điều kiện cụ thể địa chất, địa hình, thủy văn cụ thể để xét điều kiện đảm bảo ổn định đường chọn hình thức gia cố bảo vệ mái taluy Trong trường hợp thuộc phạm vi Tiêu chuẩn thiết kế qui định phải kiểm tốn phải tiến hành kiểm tốn theo phương pháp thích hợp: Mặt trượt trụ trịn, mặt trượt gãy khúc, v.v Dựa kết tính tốn hệ số ổn định đường để chọn hình dáng, kích thước độ dốc mái taluy, định giải pháp kỹ thuật đảm bảo ổn định đường: Gia cố chống thấm, thoát nước, cách nước, đánh cấp thiên nhiên, làm kè đá xếp khan, làm tường chắn, v.v

Những trường hợp mái dốc đường chịu tác dụng sóng vỗ đường đắp vượt qua hồ lớn, đường đắp bãi sông ven sông lớn, ven biển phải tính tốn thiết kế gia cố chống xói mịn mái taluy tác dụng sóng vỗ

Trong trường hợp đường đắp cao đất yếu cịn phải kiểm tốn ổn định thiên nhiên, tính tốn xác định loại độ lún thời gian lún thiên nhiên, để từ đề xuất biện pháp xử lý kỹ thuật

II) Cách đọc vẽ mặt cắt ngang

- vẽ Đường tự nhiên: vẽ dựa vào số liệu đo đạc khảo sát địa hình dựa vào vẽ bình đồ

- Cao độ thiết kế tim đường: lấy từ vẽ trắc dọc

- Bề rộng mặt đường, lề đường lấy theo tính tốn kết hợp tra quy trình - Dốc ngang mặt đường, lề đường, ta luy lấy theo quy định

III) Tính khối lƣợng đất đào, đắp (m3): (Chú ý: Tính phần đào riêng, phần đắp riêng)

1 Tính diện tích đào đắp trắc ngang:

Chia trắc ngang làm nhiều hình nhỏ tam giác hình thang cách kẻ đường thẳng đứng, tính diện tích hình nhỏ Diện tích tồn trắc ngang tổng diện tích hình nhỏ: S= Si

- Trường hợp độ dốc chiều: - Trường hợp độ dốc ngược chiều:

L= i i

h

; S=

2 h L

; L= i i

h

; S=

2 h L

; - Diện tích hình thang:

L h h S 2

1.2 Phương pháp kẻ đường song song:

kẻ giấy can đường thẳng song song cách cự li e Đem giấy can chồng lên hình cần tính diện tích, đo tung độ y tính diện tích:

n i i n y e e y e y y e y y e y S 2 1 2

2 (m

2)

y1

y2 y3 y4 y5 y6

y7

e e e e e e e e

Khi e=1 đơn vị dài n i i y S

, nghĩa tổng tung độ đo quy đổi kích thước thực tế theo tỷ lệ trắc ngang

y1; y2; yn: tung độ thực tế giới hạn hình cần tính diện tích (m) 1.3 Phương pháp kẻ lưới ô vuông:

Kẻ lưới ô vuông giấy can, cạnh ô vuông đơn vị dài theo tỷ lệ trắc ngang, đếm số vng (có bù trừ ô không trọn vẹn) diện tích trắc ngang tổng số vng

* Trong phương pháp đây, phương pháp phân hình cho độ xác cao tính tốn chậm, phương pháp vng cho độ xác thấp tính tốn nhanh

2 Tính khối lượng đào đắp:

a Phương pháp tính theo diện tích bình qn:

Gọi S1; S2; Sn diện tích (m2) đào, (đắp) trắc ngang 1,2, n Cự li trắc ngang l1 (m)

Cự li trắc ngang l2 (m)

Gọi V1 khối lượng đất đào (đắp) trắc ngang Gọi V2 khối lượng đất đào (đắp) trắc ngang

i1 i2 h S L i1 i2 h S L

h1 S h2

Ta có: 1 l S S

V (m3)

2

2

2 l

S S

V (m3)

n n n

n l

S S V

2

1 (m3)

* Tổng khối lượng đất: V=V1+V2+ +Vn (m3) * Ta tính khối lượng đào riêng, khối lượng đắp riêng b Phương pháp cự li bình quân:

Từ cơng thức: V=V1+V2+ +Vn, viết: 2 3 2 1 n n l S l l S l l S l S V

Hai phương pháp gần đúng, để tính tốn khỏi nhầm lẫn, ta lập bảng tính tốn

Bài 4.6. BÀI TẬP (35,5-2)

1 Bài tập vẽ trắc ngang:

Đề: Cho trắc ngang hai mái đường với số liệu sau:

- Nền đường đắp hoàn toàn, chiều cao đắp tim đường H=3m, cao độ thiết kế tim đường Ht=17m

- Chiều rộng phần xe chạy Bm=7m; chiều rộng lề gia cố Bg=1m; lề đất Bđ=0,5m

- Độ dốc ngang mặt đường lề gia cố im=2%; lề đất iđ=5%

- Độ dốc ta luy đường it=1/1,5; độ dốc tự nhiên is=1/12

Hãy: tính cao độ thiết kế mép phần xe chạy, mép lề gia cố, vai đường, khoảng cách từ tim đến chân ta luy? Vẽ trắc ngang

Giải:

1/1,5

1 3,5 3,5 0,5

2%

5% 2% 2% 5%

1/12

b

LT=8,29m LP=10,66m

3m 1/1,5

2%

a

0,5

- Cao độ thiết kế mép phần xe chạy:Hm= 17- 0,02 16,93m 17 i B m m

- Cao độ thiết kế mép lề gia cố: Hg=16,93- Bg im 16,93 0,02 16,91m - Cao độ thiết kế vai đường: Hv=Hg-Bđxiđ=16,91-0,5x0,05=16,885m

- Cao độ tự nhiên vai đường trái: HTv=Ht

-H+ 14,417m

12 ) , , ( 17 i B s n

- Cao độ tự nhiên vai đường phải: Hpv=Ht- H-m 583 , 13 12 ) , , ( 17 i B s n

8,29m 12 , 1 417 , 14 885 , 16 ) , , ( i i H H B a B L s t T v v n n T

- Khoảng cách từ tim đường đến chân ta luy phải:

10,66m

12 , 1 583 , 13 885 , 16 ) , , ( i i H H B b B L s t P v v n n P

2 Bài tập đọc trắc ngang:

1/1,5

2%

1/1,5 2%

5% 2% 2% 5%

1.76

10

0.5 3.5 3.5 0.5 4.22

2.6 4.55 4.5 12

23 86 24 36 24 92 24 89 22 69 22 69 24 34 25 51 25 54 25 58 25 58 25 54 22 25 65 25 51 KM1+200 0.7 Giải - Cao độ thiết kế tim đường: 25,65m

- Cao độ thiết kế vai đường trái: 25,51m - Cao độ thiết kế vai đường phải: 25,51m - Chiều cao đắp tim đường: 0,76m

- Chiều rộng xe: 3,5m - Chiều rộng phần xe chạy: 7m

- Chiều rộng lề đường: 2,5m; lề gia cố 2m - Độ dốc ngang phần xe chạy: 2%

- Độ dốc ngang lề gia cố: 2% - Độ dốc ngang lề đất: 5%

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ MẶT ĐƢỜNG MỀM

Bài 5.1 CẤU TẠO VÀ TÁC DỤNG CỦA CÁC TẦNG LỚP ÁO

ĐƢỜNG MỀM (36,5-1)

I) Sơ đồ cấu tạo:

z x

z - ứng suất lực thẳng đứng x - ứng suất lực nằm ngang

Hình 5-1:Sơ đồ phân bố ứng suất kết cấu áo đƣờng theo chiều sâu

TÇn

g m

ặt

Tần

g m

ãng

Líp mãng trªn (Base)

Líp mãng d-íi (Sub-base)

Lớp đáy móng (Capping layer)

Khu

vùc t

¸c dơ

ng 80-100

cm

(Subgrad

e)

(KÕt

cÊ

u tỉ

ng thĨ nỊn m

ặt đ-ờn

g)

áo đ

-ờng

(hay

kết c

ấu áo đ

-êng)

(Pa

vem

ent s

tr

uc

tur

e)

KÕt cÊu n

ền áo đ-ờ

ng

Lớp mặt (Surfacing) Lớp tạo nhám (nếu có)

Hỡnh 5-2: S tầng, lớp kết cấu áo đƣờng mềm kết cấu - áo đƣờng

- Tầng mặt áo đường cấp cao có nhiều lớp gồm lớp tạo nhám, tạo phẳng lớp bảo

vệ, lớp hao mòn (đây lớp khơng tính vào bề dày chịu lực kết cấu mà lớp có chức hạn chế tác dụng phá hoại bề mặt trực tiếp tạo chất lượng bề mặt phù hợp với yêu cầu khai thác đường) đến lớp mặt lớp mặt lớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc hình thành cường độ kết cấu áo đường

- Tầng móng thường gồm lớp móng lớp móng (các lớp kiêm

chức lớp thóat nước)

- Khu vực tác dụng đường: Khu vực phần thân đường phạm vi 80-100cm kể từ đáy kết cấu áo đường trở xuống Đó phạm vi đường với kết cấu áo đường chịu tác dụng tải trọng bánh xe truyền xuống Đường có nhiều xe nặng chạy đường cao tốc, cấp I, cấp II đường chuyên dụng dùng trị số lớn

- Trong số trường hợp cần bố trí lớp đáy móng (hay lớp đáy áo đường) thay cho 30cm phần đất khu vực tác dụng đường (có nghĩa lớp đáy móng trở thành phần khu vực tác dụng)

II) Tác dụng tầng lớp: * 1 Tầng mặt:

Tầng mặt kết cấu áo đường phận phải chịu đựng trực tiếp tác dụng phá hoại xe cộ (đặc biệt tác dụng phá hoại bề mặt) yếu tố bất lợi thời tiết, khí hậu Yêu cầu thiết kế cấu tạo tầng mặt vật liệu bề dày lớp tầng mặt phải bảo đảm chịu đựng tác dụng phá hoại trực tiếp nêu đồng thời phải bảo đảm yêu cầu sử dụng khai thác đường độ bằng phẳng độ nhám Vật liệu làm lớp tầng mặt phải có tính ổn định nhiệt, ổn định nước không thấm nước (hoặc hạn chế thấm nước)

2 Tầng móng:

Chức tầng móng truyền áp lực bánh xe tác dụng mặt đường xuống đến

nền đất cho trị số áp lực truyền đến đất đủ nhỏ để đất chịu đựng được ứng

suất biến dạng, đồng thời tầng móng phải đủ cứng để giảm ứng suất kéo uốn đáy tầng mặt cấp cao bê tơng nhựa phía

3 Lớp đáy móng:

Lớp đáy móng có chức sau:

- Tạo lòng đường chịu lực đồng nhất (đồng theo bề rộng), có sức chịu tải tốt

- Ngăn chặn ẩm thấm từ xuống đất từ lên tầng móng áo đường

- Tạo “hiệu ứng đe” để bảo đảm chất lượng đầm nén lớp móng phía

- Tạo điều kiện cho xe máy lại q trình thi cơng áo đường khơng gây hư hại đất phía (nhất thời tiết xấu)

III) Các yêu cầu cấu tạo áo đƣờng:

Thường bố trí lớp láng nhựa mặt đường cấp A2 để tạo nhám, hao mịn Lớp khơng đưa vào tính tốn chịu lực

Bố trí lớp vật liệu có cường độ (E) giảm dần từ xuống Bố trí lớp vật liệu có kích thước hạt tăng dần từ xuống Các vật liệu đắt tiền nên hạn chế bề dày ngược lại

Bề dày lớp không nên vượt bề dày tối đa lèn ép chặt Đối với bê tơng nhựa không 8cm đá dăm trộn nhựa không 10cm; loại vật liệu có gia cố chất liên kết không 15cm vật liệu hạt không gia cố chất liên kết khơng q 18cm Nếu vượt q phải chia lớp vật liệu thi cơng lần

Bề dày tối thiểu lớp vật liệu phải đảm bảo lớn cỡ hạt cốt liệu lớn sử dụng lớp 1,5 lần phải thoả yêu cầu sau:

Loại lớp kết cấu áo đường Bề dăy tối

thiểu (cm)

Bề dày thường sử dụng (cm) Bê tông nhựa, đá dăm trộn

nhựa

Hạt lớn Hạt trung Hạt nhỏ

5

5 – – -

Đá mạt trộn nhựa 1,5 1,5 – 2,5

Loại lớp kết cấu áo đường Bề dăy tối thiểu (cm)

Bề dày thường sử dụng (cm)

Thấm nhập nhựa 4,5 4,5 – 6,0

Lâng nhựa 1,0 1,0 – 3,5

Cấp phối đá dăm Dmax=37,5mm

Dmax 25mm

12 (15)

8 (15) 15 – 24

Cấp phối thiín nhiín (15) 15 – 30

Đá dăm nước 10 (15) 15 – 18

Ghi ch:

Các trị số ngoặc bề dày tối thiểu rải cát (khi sử dụng vật liệu nêu làm lớp đáy móng)

Bài 5.2 KIỂM TOÁN THEO TIÊU CHUẨN VỀ ĐỘ VÕNG ĐÀN HỒI.

(38,5-2)

I) Nhiệt độ tính tốn: 30 độ C

II) Cơng thức kiểm tra: Ech Kdvcd Eyc

III) Tính mơ đuyn đàn hồi yêu cầu: Eyc (Mpa) 1 Theo độ võng cho phép lcp (cm)

cp yc

l D P

E (1 )

2 *

(Mpa) : hệ số

P: áp suất bánh xe tính tốn mặt đường (Mpa) =0,3: hệ số nở hông

D: đường kính vệt bánh xe tương đương (cm)

2 Tra bảng Emin phụ thuộc cấp đường cấp áo đường 3 Xác định Ett theo tải trọng lưu lượng xe tính tốn

3.1 Chọn loại tải trọng trục tính tốn Ptt : Với đường ôtô chọn Ptt=100 KN=10

Tất loại xe có thành phần dịng xe quy đổi xe có tải trọng trục chọn sau:

Việc quy đổi phải thực cụm trục trước cụm trục sau loại xe chở đầy hàng; Cụm trục gồm m trục có trọng lượng trục khoảng cách trục 3,0m; cụm trục coi trục tương đương

3.2 Xác định lưu lượng trục xe tính tốn: Ntt năm tương lai

Ntt là số trục xe quy đổi xe có tải trọng trục tính tốn ngày đêm năm tương lai (bỏ qua trục có trọng lượng nhỏ 25 KN =2,5 tấn)

Năm tương lai cuối thời hạn sử dụng áo đường, thời hạn phải đại tu áo đường, thời hạn 10 năm với tầng mặt BT nhựa loại 1; năm với tầng mặt thấm nhập nhựa; 10 năm với tầng mặt BT nhựa loại năm với tầng mặt đá dăm, CPĐD láng nhựa

Ntt = f1

4 ,

tt i i i k

1 i

i

P P n C

C (truc/ngày đêm)

ni lưu lượng cụm trục i ngày đêm (lấy trị số lớn trung bình

C1i=1+1,2 (mi-1); Với mi số trục cụm trục i

C2i hệ số xét đến tác dụng số bánh xe cụm bánh: với cụm bánh

có bánh lấy C2i=6,4; với cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm bánh) lấy C2i=1,0; với

cụm bánh có bánh lấy C2i=0,38

f1: hệ số kể đến phân bố lưu lượng xe:

- Trên phần xe chạy có xe lấy fl = 1,0;

- Trên phần xe chạy có xe khơng có dải phân cách lấy fl =0,55;

- Trên phần xe chạy có xe có dải phân cách lấy fl =0,35; - Trên phần xe chạy có xe trở lên có dải phân cách lấy fl=0,3;

- Ở chỗ nút giao chỗ vào nút, kết cấu áo đường phạm vi chuyển phải tính với hệ số fl = 0,5

3.3 Dựa vào Ntt, tra bảng Ett

4 Xác định mô đuyn đàn hồi yêu cầu:

Eyc=max (

*

yc

E ;Emin; Ett)

IV) Xác định Kdv cd:

Độ tin cậy 0,98 0,95 0,90 0,85 0,80

Hệ số cường độ Kdv

cd 1,29 1,17 1,10 1,06 1,02

Loại, cấp hạng đường Độ tin cậy thiết kế Đường cao tốc 0,90 , 0,95 , 0,98 Đường ô tô

-Cấp I, II

-Cấp III, cấp IV -Cấp V, VI

0,90 , 0,95 , 0,98 0,85 , 0,90 , 0,95 0,80 , 0,85 , 0,90 V) Tính mơ đuyn đàn hồi chung Ech:

1 Tính Ech hệ lớp: gồm lớp áo đường có chiều dày hữu hạn h, có mơ đuyn đàn hồi

E1và bán khơng gian vơ hạn đàn hồi bên có mơ đuyn đàn hồi E0

0,3 E 1 D

p

E 0

E 1 h (cm)

E ch E

0,5 0,4

h d

E 1 E ch

D: Đường kính vệt bánh xe tương đương (diện tích hình trịn đường kính D diện tích tiếp xúc bánh xe với mặt đường) (cm) Với đường ôtô chọn D=33 cm

p: tải trọng phân bố bánh xe tác dụng lên mặt đường (kg/cm2): Với đường ôtô chọn p=0,6Mpa=6kg/cm2

- Bước 1: lập tỷ số h/D; - Bước 2: lập tỷ số E0/E1

- Bước 3: tra toán đồ Kogan (hình 3.1) Ech/E1 1 ch

ch E

E E E

hình 3-1:(Dóng theo hướng ngang dọc, điểm giao nằm đường cong đọc số đường cong đó, Ech/E1, đường cong số)

2 Tính Ech hệ nhiều lớp: gồm lớp áo đường có chiều dày hi, có mơ đuyn đàn hồi Ei

- B1: Quy đổi lớp áo đường có chiều dày hi mô đuyn đàn hồi Ei lớp tương đương có chiều dày H= hi mơ đuyn đàn hồi Etb

- B2: Lập tỷ số H/D

- B3: Lập tỷ sốE0/Etb

- B4: Tra toán đồ kogan (trong toán đồ ta thay E1 thành Etb; thay h thành H) Ech/Etb tb

tb ch

ch E

E E E

2.1 Cách quy đổi lớp áo đường lớp:

E2 E1

H vaì Etb h1

h2

Đặt H=h1+h2: chiều dày lớp quy đổi tương đương có mơ đuyn đàn hồi Etb

3 /

tb

K

t K E

E (*)

K=h1/h2 t=E1/E2 =1,114.(H/D)0,12

2.2 Quy đổi nhiều lớp áo đường lớp:

- Việc quy đổi tiến hành từ lên theo phương pháp tích luỹ dần lớp kết thúc ta lớp kết cấu tương đương có chiều dày H mơ đuyn đàn hồi Etb

E2

H vaì Etb

E0 E3

E4

E1

* Ghi chú: trị số phụ thuộc H/D nhân lần công thức (*) lần quy đổi cuối

VI) Các dạng toán:

1 Bài toán kiểm tra: cho lớp vật liệu (chiều dày, mô đuyn đàn hồi, tên gọi) bao gồm

nền đất, mơ đuyn đàn hồi u cầu Cần tìm mơ đuyn đàn hồi chung kiểm tra Ech Eyc

2 Xác định chiều dày lớp vật liệu: Biết mô đuyn đàn hồi lớp (kể

đất), biết Eyc, cần xác định chiều dày lớp vật liệu

Giải toán dạng thứ này, người ta thường vào khả cung cấp vật liệu, điều kiện thi công để chọn chiều dày số lớp theo cấu tạo, để lại lớp chưa biết chiều dày, chiều dày tính tốn cho đảm bảo Ech Eyc (chiều dày tăng Ech tăng)

Bài 5.3 BÀI TẬP ÁO ĐƢỜNG THEO ĐIỀU KIỆN VÕNG (40,5-2)

Đề 1: Đường cấp IV Cho mô đuynh đàn hồi yêu cầu Eyc= 120Mpa, kiểm tra kết cấu áo

đường ô tô sau theo điều kiện võng

(4)

20cm 8cm 12cm (3)

(2) (1)

Lớp Tên vật liệu Mô đuyn đàn hồi 30 độ C

1 Bê tơng nhựa nóng loại B hạt vừa 300 Mpa

2 Đá dăm thấm nhập nhựa 250 Mpa

3 Cát gia cố 8% xi măng 280 Mpa

4 Nền đường đáy áo đường 60 Mpa

Giải:

1 Tính mơ đuyn đàn hồi trung bình lớp lớp 3:

Mpa 484 , 268 20 12 280 250 20 12 280 K t K E E 3 / 3 / 23

2 Tính mơ đuyn đàn hồi trung bình lớp lớp 2,3:

3 / 3 / 23 123 32 484 , 268 300 32 484 , 268 K t K E E 14 , 33 40 114 , D H 114 , 12 , 12 , 123 Mpa 046 , 313 32 484 , 268 300 32 484 , 268 14 , K t K E E 3 / 3 / 23 123

3 Xác định mô đuyn đàn hồi chung E1234

192 , 046 , 313 60 E E 123 212 , 33 40 D h123

Tra được: 0,52 E

E

123

ch E E 0,52 313,046 0,52 123

ch =162,784 Mpa

Đường cấp IV; độ tin cậy 0,9 Kâv 1,1

câ K Eyc 1,1 120 132 âv

câ < Ech=162,784 Mpa

Kết cấu áo đường ô tô đạt điều kiện võng Bài tập áo đƣờng theo điều kiện võng

Đề 2: Đường cấp IV Cho mô đuynh đàn hồi yêu cầu Eyc= 145Mpa, kiểm tra kết cấu áo

(E0)

(1) (2) (3)

Nền

LớpTên vật liệu Chiều dày Mô đuyn đàn hồi E (Mpa) C (Mpa)

o

Tính võng Tính trượt Tính kéo uốn

3 Láng nhựa lớp - - -

2 CP đá dăm loại 20 300 300

1 CP tự nhiên 40 200 200 0,05 40

0 Nền đường đất cát 42 42 0,018 28

Giải:

1 Tính mơ đuyn đàn hồi chung lớp lớp 1:

361 , 230 40 20 200 300 40 20 200 K t K E E 3 / 3 / 1 12 197 , 33 60 114 , D H 114 , 12 , 12 , 12

E12=230,361x1,197=275,709 (Mpa)

2 Xác định mô đuyn đàn hồi chung E012

152 , 709 , 275 42 E E 12 82 , 33 60 D h12

Tra được: 0,57 E

E

12

ch E E 0,57 275,709 0,57 12

ch =157,15 Mpa

Đường cấp IV; độ tin cậy 0,85 Kâv 1,06

câ K Eyc 1,06 145 153,7 âv

câ < Ech=157,15

Mpa

Kết cấu áo đường ô tô đạt điều kiện võng

Bài 5.4 KIỂM TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG MỀM THEO TIÊU

CHUẨN GIỚI HẠN VỀ TRƢỢT.(42,5-2) I) Nhiệt độ tính tốn: Với lớp cùng: 60 độ C; với lớp dưới: 30 độ C

II) Phạm vi kiểm tra: trừ cấp phối đá dăm, đá dăm, đá dăm thấm nhập nhựa, đá trộn nhựa, vật liệu có dùng chất kết dính vơi xi măng ra; tất lớp vật liệu lại phải kiểm tra lớp điều kiện trượt

III) Cơng thức tính toán:

Tax + Tav tr cd tt K

C

Tax: ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng xe chạy gây đất lớp vật liệu dính (Mpa)

Tav: ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp vật liệu bên lớp tính gây (Mpa)

Ktr

cd hệ số cường độ chịu cắt trượt chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế:

Độ tin cậy 0,98 0,95 0,90 0,85 0,80

Hệ số Ktr

cd 1,10 1,00 0,94 0,90 0,87

Ctt: lực dính tnh tôn đất hay vật liệu dính (Mpa) Ctt = C K1 K2 K3

C: lực dính đất hay vật liệu dính (Mpa) (tra bảng)

K1 : hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt tải trọng động Với kết cấu áo

đường phần xe chạy th lấy K1=0,6; với kết cấu âo lề gia cố th lấy K1 = 0,9 K2 : hệ số xét đến làm việc không đồng kết cấu

Số trục xe tính toán (trục/ngày đêm/làn)

Dưới 100

Dưới 1000

Dưới 5000

Trín 5000

Hệ số K2 1,0 0,8 0,65 0,6

K3 : hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt đất vật liệu dính

điều kiện chúng làm việc kết cấu khác với mẫu thử:

- Đối với loại đất dính (sét, sét, cát …) K3 = 1,5;

- Đối với loại đất cát nhỏ K3 = 3,0;

- Đối với loại đất cát trung K3 = 6,0;

- Đối với loại đất cát thô K3 = 7,0 III) Xác định ax:

1 Đối với lớp giữa:

Sử dụng tốn đồ hình 3.2 3.3 cho đất cát, sét, sét, sỏi cuội, xỉ, đất gia cố nhựa lỏng (các lớp làm việc)

Sử dụng tốn đồ hình 3.6 3.8 (cũ) cho đất cát (các lớp chuyển dịch tự do)

- B1: Quy đổi lớp tính tất lớp bên bán khơng gian vơ hạn đàn hồi có mơ đuyn đàn hồi E23 (dùng kogan)

p

Lớp tính tốn E

E

E ; ; C

h

t ax /p h d

D

E 23

E

- B2: Quy đổi tất lớp bên lớp tính lớp có mơ đuyn đàn hồi E1 chiều dày h (cách quy đổi Etb điều kiện độ võng)

- B3:tính E1/E23 (đường cong); h/D (trục ngang); Vận dụng toán đồ ta

được: p

ax

ax= p

ax .p

P=0,6Mpa áp suất bánh xe lên mặt đường

Ví dụ E1/E23=5; h/D=1,3; phi=30 độ; cong trước xiên sau 0,26

p ax

ax=0,026*0,6

Hình 3-2: Tốn đồ xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe lớp (h/D = 2,0) p

ax T

Hình 3-3: Tốn đồ để xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe lớp (h/D = 4,0)

2 Đối với lớp mặt dùng nhựa cùng:

Sử dụng tốn đồ hình 3.13 (cũ):

- Quy đổi lớp bê tơng nhựa lớp có chiều dày h (không nhân )và dùng K', C nhỏ lớp bê tông nhựa

- Dùng tốn đồ kogan để tính Echm tất lớp lớp tính, sau tra tốn

đồ : p

ax

ax=

p ax .p

Echm p

Lớp tính tốn

E1; C h

h d

D

ax/p

E1 Echm

IV) Xác định av: 1 Đối với lớp giữa:

Tra tốn đồ hình 3.4 Với h tổng chiều dày lớp bên lớp tính

p ax T

Lớp tính tốn C

av (-)

h h

av (+)

0 20 40 60 80 100

Chiều dầy mặt h= (cm)

Tav (MPa )

+Tav 0.003 0.002 0.001

0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001

Hình 3-4: Tốn đồ tìm ứng suất cắt hoạt động Tav trọng lượng thân mặt đường (ở toán đồ Tav tính MPa)

Bài 5.5 BÀI TẬP ÁO ĐƢỜNG THEO ĐIỀU KIỆN TRƢỢT (44,5-2)

Đề: cho kết cấu áo đường sau:

(4) 40cm 5cm 20cm (3) (2) (1) Nền

Lớp Tên vật liệu E (Mpa)

10 độ C E (Mpa) 60 độ C (độ) C (Mpa)

K’

1 Bê tông nhựa hạt mịn 750 200 0,18 1,1

2 Bê tông nhựa hạt thô 900 250 0,28 1,6

3 Cấp phối đá dăm loại 250 250 - -

4 Nền đường đáy áo đường 60 Mpa 60 Mpa 22 0,05

Hãy kiểm tra điều kiện trượt, biết đường cấp IV, độ tin 0,9 Lưu lượng trục xe tính tốn xe: Ntt=70 trục/nđ /làn Mặt đường A1, áp lực bánh xe p=0,6 Mpa Đường kính vệt bánh xe tương đương D=33 cm

Giải

Trong kết cấu áo đường trên, điều kiện trượt kiểm tra cho đường:

1 Xác định ax:

1.1 Quy đổi lớp 1,2,3 lớp:

250 40 20 1 40 20 250 K t K E E 3 / 3 / 23 Mpa

245,89

60 250 200 60 250 K t K E E 3 / 3 / 23 123 Mpa

1,208

33 65 114 , D H 114 , 12 , 12 , 123

E123 245,891,208 297,14Mpa

1.2 Xác định ax xe gây ra:

4,95

60 14 , 297 E E 123

1,97

33 65 D h123

; =22 độ Tra toán đồ 3.3 có: 0,0172

p

ax p 0,0172 0,6 0,0172 0,0103

ax Mpa

Xác định av:

3 Xác định lực dính tnh tôn Ctt:

Ctt = C K1 K2 K3

K1=0,6 (phần xe chạy)

Ntt=70 trục/nđ /làn < 100 K2=1 Nền đất dính K3=1,5

Ctt =0,05x0,6x1x1,5=0,045 Mpa

4 xác định Ktr

cd hệ số cường độ chịu cắt trượt: Đường cấp IV;độ tin 0,9 Ktr

cd=0,94

5 Kiểm tra điều kiện trượt:

ax + av tr câ tt

K C

0,0103-0,0011

94 ,

045 ,

0,0092 0,048 (đúng) Vậy đất đảm bảo chống trượt

Bài 5.6 KIỂM TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG MỀM THEO TIÊU

CHUẨN GIỚI HẠN VỀ KÉO - UỐN. (46-1,5)

.I) Nhiệt độ tính toán: 10 15 độ C, nhiệt độ lớp vật liệu dùng nhựa bị cứng dòn, dễ bị bẻ gãy chịu uốn

II) Phạm vi kiểm tra: kiểm tra lớp có sử dụng chất kết dính vơ hữu cơ, trừ đất gia cố nhựa, đá dăm thấm nhập nhựa hỗn hợp đá trộn nhựa lỏng hay nhũ tương nhựa không kiểm tra

III) Công thức kiểm tra:

ku ku

cd ku tt K R

ku tt

R : cường độ chịu kéo uốn tính tốn vật liệu liền khối (Mpa); ku

tt

R = k1 k2 Rku ; đó:

Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính tốn

k2 : hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian Với vật liệu gia cố chất liên kết vô lấy k2 = 1,0; cịn với bê tơng nhựa loại II, bê tơng nhựa rỗng loại hỗn hợp vật

liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với bê tông nhựa chặt loại I bê tông nhựa chặt dùng nhựa

polime lấy k2 = 1,0

k1 : hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu bị mỏi tác dụng tải trọng trùng phục:

- Đối với vật liệu bê tông nhựa:

k1 = 0,22 e

N 11,11

; (3.12)

- Đối với vật liệu đá (sỏi cuội) gia cố chất liên kết vô

k1 = 0,11

86 ,

e

N ; (3.13)

k1 = 2,022,11 e

N ; (3.14) Ne số trục xe tính tốn tích luỹ suốt thời hạn thiết kế t tầng mặt

.Với lớp bê tông nhựa chặt loại I bê tông nhựa polime, thời hạn thiết kế lấy 15 năm; với loại bê tông nhựa hỗn hợp nhựa khác lấy 10 năm:

1

365 ] ) [(

N q

q N

t

e ; (A-2) đó:

N1 số trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm năm đầu đưa đường vào khai thác sử dụng (trục/ngày đêm/làn):

q: tỷ lệ tăng trưởng lượng giao thông trung bình năm (thập phân) ku

cd

K = tr cd K

Chỉ phải tính toán kiểm tra điều kiện kéo uốn lớp bê tông nhựa, hỗn hợp đá trộn nhựa, lớp đất, cát gia cố, đá gia cố chất liên kết vô sử dụng kết cấu áo đường cấp cao A1 A2 Riêng lớp thấm nhập nhựa lớp đất, đá gia cố nhựa lỏng khơng cần kiểm tra

ku : ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng

tải trọng bánh xe (Mpa);

ku = ku.p.kb ; trong đó:

p : áp suất bánh xe tải trọng trục tính tốn;

kb : hệ số xét đến bánh đôi bánh đơn; kiểm tra với cụm bánh đơi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) lấy kb = 0,85, kiểm tra với cụm bánh đơn tải

trọng trục đặc biệt nặng (nếu có) lấy kb = 1,0

ku: ứng suất kéo uốn đơn vị;

IV) Xác định ku lớp vật liệu toàn khối: 1 Xác định ku cho lớp tầng mặt:

- B1: Dùng toán đồ kogan quy đổi tất lớp bên lớp tính bán khơng gian vơ hạn đàn hồi có mơ đuyn đàn hồi: Echm.(Ví dụ hình 5-17 Echm E0123); (Ví dụ

hình 5-18 thì Echm E012)

- B2: dùng công thức Etb tính với ngun tắc bình qn gia quyền theo bề dày, tức E1 =

h h Ei i

quy đổi lớp từ lớp tính trở lên thành lớp tương đương có mơ đuyn đàn hồi: E1 chiều dày h=h1 (Ví dụ hình 5-17 h1 h4 E1 E4)

E4

E3

E2

E1

Eo

E123

h

12

3

h

12

h

2

h

1

Eo

E12

Eo

E3

h

3

h

4 E

4

h

3

h

4 E

4 4h

H=h

4

E4 Echm

ku ku ku ku

D

p

Hình 5-17: Ví dụ chuyển đổi để tính ứng suất chịu kéo uốn đơn vị ku đáy lớp

vật liệu toàn khối lớp tầng mặt ( ví dụ lớp 4)

h

2

h

12

Eo

E1

E2

Eo

h

1

E12

E4

E3

E4

h

4

h

3 E

3

h

4

h

3 E 3h

3

E4 4h

Echm Echm

E34

H=h

34

ku ku ku ku

D

p

Hình 5-18: Chuyển đổi để tính ứng suất chịu kéo uốn đơn vị ku đáy lớp vật

liệu toàn khối lớp tầng mặt ( ví dụ lớp 3)

Hình 5-20: Toán đồ xác định ứng suất kéo uốn đơn vị ku lớp tầng mặt (số

đƣờng cong tỉ số E1/Echm)

(cách tra: đánh dấu trị số h1/D lên trục hồnh, dóng lên đường congmang trị số

chm E

E1

2 Xác định ku cho lớp tầng móng:

- B1: Dùng toán đồ kogan quy đổi tất lớp bên lớp tính bán khơng gian vơ hạn đàn hồi có mơ đuyn đàn hồi: E3=Echm (Trong ví dụ hình 5-19 E3 E01)

- B2: dùng cơng thức Etb tính với ngun tắc bình quân gia quyền theo bề dày, tức E1 =

h h Ei i

quy đổi lớp bên lớp tính thành lớp tương đương có mơ đuyn đàn hồi: E1 chiều dày h1 (Trong ví dụ hình 5-19 E1 E34 h1 h34)

E3

Eo E1 E2 E4

h

3

h

1

h

2

h

4

h

3

E3

E2 2h

E4 4h

Echm

ku ku

E34 h

34

ku

E2

Echm

h

2

H

=

h

234

p

D

Hình 5-19: Ví dụ chuyển đổi để tính ứng suất chịu kéo uốn đơn vị ku đáy lớp

vật liền khối tầng móng (ví dụ lớp 2)

- Gọi h2 E2 chiều dày mơ đuyn đàn hồi lớp tính h=h1+h2

- B3: tính E1/E2; E2/E3 h/D; tra tốn đồ Hình 5-21 đƣợc ku

(cách tra: đánh dấu trị số h/D lên trục hồnh, dóng lên đường cong trước mang trị số

E E

; dóng ngang qua đường xiên sau mang trị số

3

E E

Hình 5-21 Tốn đồ tìm ứng suất kéo uốn đơn vị ku lớp liền khối tầng móng

Bài 5.7 BÀI TẬP (48-2)

Tính kết cấu áo đường mềm phần xe chạy theo điều kiện kéo uốn trong lớp bê tông

nhựa đá gia cố xi măng cho tuyến đường cấp II đồng xe, có dải phân cách

giữa có dải phân cách bên tách riêng dành cho xe đạp xe thô sơ số trục xe tính tốn

tiêu chuẩn xe năm thứ 15 Ntt = 573 (trục/làn/ngày đêm)

Bảng 5-31: Dự kiến kết cấu thiết kế đặc trƣng tính tốn lớp kết cấu Lớp kết cấu (từ dƣới lên)

Bề dày lớp (cm) E (Mpa) Rku (Mpa) C

(MPa) φ(độ) Tính độ võng Tính về trƣợt Tính kéo uốn

-Đất sét độ ẩm 0,6 42 0,032 24

-Cấp phối đá dăm loại II 18 250 250 250

-Cấp phối đá dăm loại I 17 300 300 300

-Đá dăm gia cố xi măng 14 600 600 600 0,8

-Bê tông nhựa chặt loại I

(lớp dưới) 350 250 1600 2,0

-Bê tông nhựa chặt loại I

(lớp trên) 420 300 1800 2,8

Giải:

1 Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn tính tốn 15 năm

Theo biểu thức ta tính được:

6 e

N 365.573 2,16.10

0,06) 0,06(1 1] 0,06) [(1 14 15 (trục)

2 Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tông nhựa:

2.1 Đối với bê tông nhựa lớp dưới(lớp 4):

p=0,6Mpa

E5=1800Mpa E4=1600Mpa

E1=250Mpa E2=300Mpa E3=600Mpa

E0=42Mpa

14 18 17 D=33

E3=600Mpa 3h

h

3

14

49 123h

h

12

h

1

35

E0=42Mpa E0=42Mpa

h

4

h

5

E5=1800Mpa E4=1600Mpa

6

8 Echm E45=1686Mpa H=Echm=176,9Mpa

1

4

ku ku ku ku ku

h

2

E1=274Mpa

E123=350Mpa

h h h h 6

E4=1600Mpa E5=1800Mpa

E4=1600Mpa E5=1800Mpa

h

4

8

h

5 6

Hình 5-30: Sơ đồ chuyển đổi để tính ứng suất kéo uốn lớn đáy bê tông nhựalớp

dƣới

h45=14 cm; E45 =

1600x8+1800x6

8+6 =

12800+10800

14 =1686 MPa

Trị số Etb lớp móng cấp phối đá dăm II, cấp phối đá dăm I đá gia cố xi măng E123 =

350 MPa (theo kết tính trên) với bề dày lớp h123= 18+17+14 = 49 cm

trị số phải xét đến hệ số điều chỉnh β với

D h123

=49

33 =1,485 tra Bảng β=1,1755 Vậy

dc

Với: đc E

E

123 = 42

411.4 =0,102, tra tốn đồ Hình 5-10 đc

E E

123

0123=0,43 Vậy được:

E0123 = 411,4 x 0,43 = 176,9 MPa

Tìm kuở đáy lớp bê tông nhựa lớp dưới cách tra tốn đồ Hình 5-20 với:

D h45

= 14

33 =0,424 ;

0123 45

E E

=1686

176.9 =9,53

Kết tra toán đồ ku=1,50 với p = 0,6 MPa ta có:

ku=1,50 x 0,6 x 0,85 = 0,765 MPa

2.2 Đối với bê tông nhựa lớp trên: h5= 6cm; E5 = 1800 Mpa

E4=1600Mpa

E5=1800Mpa

p=0,6Mpa 14 18 17 D=33 h 12 49 14 h

3 3h

35

h

1

h

12

E0=42Mpa E0=42Mpa

h

2

E1=274Mpa

E3=600Mpa

E123=350Mpa

h

4

h

5

ku

ku h

5

8

h

4

E5=1800Mpa

E4=1600Mpa

E5=1800Mpa

E4=1600Mpa

6 h h ku ku h 12 57

E0=42Mpa

E1234=456,3Mpa

h

5

E5=1800Mpa

6 E5=1800Mpa

ku H

Echm=223,8Mpa

E0=42Mpa

E3=600Mpa

E2=300Mpa

E1=250Mpa

Hình 5-31: Sơ đồ chuyển đổi để tính ứng suất kéo uốn lớn đáy bê tông nhựalớp

trên

trị số E1234 lớp phía xác định Bảng 5-34:

Bảng 5-34: Tính đổi lớp từ dƣới lên để tính Etb’

Lớp kết cấu Ei

(MPa) t = E2 E1

hi

(cm) k= h2 h1

Htb (cm)

Etb’ (Mpa) Cấp phối đá dăm loại

II 250 18 18 250

Cấp phối đá dăm loại I 300 300

250 =1,200 17

17

18 =0,944 35 274

Đá gia cố xi măng 600 600

274 =2,189 14

14

35 =0,400 49 350

Bê tông nhựa hạt trung 1600 1600

350 =4,571

8

49 =0,163 57 456,3

D h1234

=57

33 = 1,727)=1,146 ta có

dc

E1234= 456,3 x 1,146 = 545,8 MPa

Áp dụng tốn đồ Hình 5-10 để tìm E01234ở đáy lớp bê tông nhựa hạt nhỏ:

Với

D h1234

= 57

33 = 1,727

1234

E E

= 42

545.8 = 0,077

Tra tốn đồ Hình 5-10 ta

1234 01234

E E

= 0,41 Vậy có E01234=0,41 x 545,8 = 223,8 MPa

Tìm kuở đáy lớp bê tơng nhựa lớp trên bẳng cách tra tốn đồ Hình 5-20 với

D h5

=6

33 = 0,182; 01234

5

E E

= 1800

223.8 = 8,043

Kết tra toán đồ ku=1,81 với p = 0,6 MPa

Ta có:

3 Kiểm tốn theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bê tông nhựa:

- Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bê tơng nhựa:

K1 = 0,22

e N 11,11 = 0,22 2,16.10 11,11 = 0,449

Trong trường hợp lấy k2=1,0;

Vậy cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bê tơng nhựa lớp dưới là:

ku 1 2 ku

tt k k R

R = 0,449 x 1,0 x 2,0 = 0,898 MPa

Và lớp BTN lớp trên là:

ku 1 2 ku

tt k k R

R = 0,449 x 1,0 x 2,8 = 1,251 MPa

-Kiểm toán điều kiện kéo uốn với hệ số ku

dc

K =1,0 lấy cho trường hợp đường cấp II ứng với độ

tin cậy 0,95

-Với lớp bê tông nhựa lớp

ku= 0,765 MPa <

1 0,898

=0,898 MPa

- Với lớp bê tông nhựa lớp trên hạt nhỏ

ku= 0,923 MPa <

1 1,251

=1,251 MPa

Vậy kết cấu thiết kế dự kiến đạt điều kiện kéo-uốn hai lớp bê tông nhựa

4 Kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn đáy lớp móng đá gia cố xi măng

E1=250Mpa

E2=300Mpa

E3=600Mpa

E0=42Mpa

p=0,6Mpa

E5=1800Mpa

E4=1600Mpa

8 18 17 14 D=33

Echm=116Mpa

h

4

E4=1600Mpa

h 8 h 12 h 35

E0=42Mpa

h

2

E1=274Mpa

h

3

14 E3=600Mpa 3h

ku ku

h

5 6 E

5=1800Mpa 5h

8 4h

14 E3=600Mpa

E4=1600Mpa

h

3

6 E5=1800Mpa 5h

ku

h

45

14

Echm=116Mpa

E4=1600Mpa

E3=600Mpa

14

ku h

3

E5=1800Mpa

H=

h

345

Hình 5-32: Sơ đồ chuyển đổi để tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp đá dăm gia cố xi măng

- Đổi lớp phía (kể từ mặt lớp đá gia cố xi măng trở lên) lớp ta có:

h45 = 6+8 = 14 cm

E45=1600x8+1800x6

8+6 =

12800+10800

14 =1686 MPa

-Tính E012= m

ch

E lớp phía lớp đá gia cố xi măng:

theo kết Bảng 5-18 có E12 = 274 H12 = 35 cm (của lớp cấp phối đá dăm) Xét thêm

hệ số điều chỉnh β(

D h12

=35

33 =1,061)=1,114 ta có

dc

E12=274 x 1,114 = 305,25 MPa

Tra tốn đồ 5-10 để tìm E012 với

D h12

= 35

33 = 1,061 đc

E E

12

0 = 42

305.25 = 0,138

Tra tốn đồ Hình 5-10 ta đc

E E

12

012

E =0,38 x 305,25 = 116 MPa

Tìm kuở đáy lớp gia cố xi măng cách tra tốn đồ Hình 5-21 với

D h345

= 28

33 =0,848 ; 45

E E

600 1686

=2,81 012

3

E E

5,17 116

600

Kết tra toán đồ ku=0,38

- Với p = 0,6 MPa, tính ứng suất kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp đá gia cố xi măng theo biểu thức (3.11):

ku= 0,38.0,6.0,85 = 0,1938 MPa

- Kiểm toán theo điều kiện kéo-uốn với ku

tt

R hệ số cường độ ku

cd

K =1,0

Ở xác định 0,575

) 10 16 , (

86 ,

k1 6 0,11 k2 = 1; từ đó:

ku 1 2 ku

tt k k R

R = 0,575 x 1,0 x 0,8 = 0,46 MPa

Như ku=0,1938 <

0 ,

46 , K R

ku cd ku

tt = 0,46, kết cấu dự kiến thiết kế bảo đảm đủ cường độ theo

tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp đá gia cố xi măng

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ THOÁT NƢỚC

Bài 6.1 CÁC NGUỒN NƢỚC ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐƢỜNG, GIỚI

THIỆU CÁC CƠNG TRÌNH THỐT NƢỚC (49-1) I) Phân loại nƣớc:

Nền đường cơng trình đường chịu ảnh hưởng loại nước sau:

- Nước mưa rơi mặt đường, lề đường, thấm qua mặt đường, lề đường mái taluy đường để vào thân đường

Nước đọng hai bên đường nước rãnh dọc, thấm vào thân đường

Hơi nước lưu động khe hở đất lúc gặp lạnh ngưng lại thân đường

Mực nước ngầm Nước mưa

Hơi nước ngưng tụ Nước đọng

- Nước mặt đất từ vùng lân cận chảy đến đường

- Nước ngầm từ lòng đất tác dụng trực tiếp lên đường mao dẫn - Nước từ dịng chảy sơng suối lớn nhỏ chảy ngang qua đường

II) Nguyên nhân nƣớc phá hoại đƣờng:

- Nước ngấm đất làm tăng trọng lượng, giảm sức ma sát lực dính kết đất - Nước ngấm không đất làm đường có sức chịu lực khơng đều, gây lồi lõm - Nước làm trương đất lên, làm mặt đường lồi lõm

- Nước mặt hay nước ngầm thấm vào đường gây xói lở đường dẫn đến phá hoại kết cấu mặt đường

III) Những cơng trình nƣớc mặt:

1) Dốc ngang mặt đƣờng:

Nhờ có độ dốc ngang mặt đường, lề đường mà nước mưa rơi xuống chảy phía đường đổ vào rãnh dọc, nước từ rãnh dọc tập trung vào cống để phía sườn thấp

2) Rãnh dọc:

Định nghĩa: rãnh dọc dùng để thoát nước mưa từ mặt đường, lề đường,ta luy đường dải

đất dành cho đường, loại rãnh bố trí dọc theo đường đào đường đắp thấp 0,6m; rãnh dọc gọi rãnh biên

3) Rãnh đỉnh:

Định nghĩa: Vì kích thước rãnh dọc không lớn để đảm bảo ổn định mái dốc ta luy,

do lưu vực lớn chiều sâu đào 12m rãnh dọc khơng thể lũ, cần phải có hệ thống rãnh đỉnh phía ta luy cao (thượng lưu) đón phần lớn nước nguồn, không cho chảy đường mà chảy rãnh đỉnh, men theo sườn dốc để đổ sông suối gần nhất, rãnh đỉnh cải thiện điều kiện làm việc rãnh dọc 4) Thùng đấu: thùng đấu kết trình lấy đất bên ta luy để đắp đường:

<6m

nền đường 1/1,5

2%

0,4 1/1

K 1/1,5 2%

<1m thùng đấu

5) Cầu, cống, dốc nƣớc, bậc nƣớc, đƣờng thấm, đƣờng tràn

Bài 6.2. NHỮNG QUY ĐỊNH CHUNG VỀ RẢNH DỌC, RẢNH ĐỈNH

(50,5-1,5) 1) Rãnh dọc:

1.1 Định nghĩa: rãnh dọc dùng để thoát nước mưa từ mặt đường, lề đường,ta luy đường

dải đất dành cho đường, loại rãnh bố trí dọc theo đường đào đường đắp thấp 0,6m; rãnh dọc gọi rãnh biên

1.2 Quy định:

- Mặt cắt ngang rãnh dọc thường có dạng tam giác, hình thang, hình vịng cung, thường dùng loại hình thang:

- Chiều rộng tối thiểu đáy rãnh dọc 0,4m, ta luy rảnh thường lấy theo ta luy đường, ta luy từ 1/1,5 đến 1/3 với đắp Ta luy rảnh đường đàolấy ta luy đường đào tùy vào địa chất

- Kích thước rãnh biên thường lấy theo cấu tạo mà khơng u cầu tính tốn thủy lực Chỉ rảnh biên khơng nước mưa từ mặt đường, lề đường,ta luy đường dải đất dành cho đường mà cịn để nước lưu vực bên đường kích thước rãnh biên phải tính tốn cho đảm bảo lưu lượng thiết kế chiều sâu rảnh không 0,8m để đảm bảo ổn định mái ta luy đường

Nền đường đắp

1:1,5 - 1:3

a)

1:1,5 - 1:3

1:3

b)

1:1,5 Nền đường đắp

h

0,4

h 0,3

1:3

1:5 1:m 1:m

h h

0,4

0,4

a) b) c)

0,4m Nền đường đào Nền đường đào

Nền đường đào

- Rãnh dọc đá có tiết diện tam giác, chiều sâu khơng q 0,3m; mái dốc phía phần xe chạy 1/3; phía đối diện 1/1,5 với đắp 1/m theo độ dốc ta luy đào

- Rãnh dọc hầm nên có khả thoát lưu lượng lớn để thoát nhanh chất lỏng nguy hiểm xảy tai nạn Xây đá bê tang

- Không để nước từ đường đắp hay từ rãnh khác chảy rãnh dọc đường đào, trừ trường hợp đoạn đường đào < 100m

- Ln tìm cách nước từ rảnh dọc khe suối khu vực trũng gần tuyến, tối đa 500m rãnh tiết diện hình thang 250m với tiết diện hình tam giác phải tìm cách nước từ rãnh dọc chỗ trũng, ví dụ bố trí cống cấu tạo 75 ngang đường

- Độ dốc rãnh dọc thường lấy theo độ dốc dọc đường

- Độ dốc dọc rãnh phải lớn 0,3% 0,5% để đảm bảo nước chảy được, không lắng đọng phù sa

- Độ dốc dọc rãnh phải đảm bảo vận tốc nước chảy rãnh bé vận tốc gây xói vật liệu làm rãnh Ở đoạn độ dốc rãnh lớn độ dốc gây xói đất lịng rãnh phải vào vận tốc nước chảy để chọn biện pháp gia cố thích hợp (lát đá, xây đá, bê tông) Trong điều kiện cho phép (đá nhiều), nên gia cố lòng rãnh lát đá khan xây đá (không phụ thuộc vào độ dốc rãnh) để đảm bảo khả thoát nước rãnh giảm nhẹ công tác tu bảo dưỡng rãnh

- Nơi thoát nước từ rảnh biên đắp phải cách xa đắp Nếu bên cạnh đắp có thùng đấu rãnh dọc đào thiết kế hướng dần tới thùng đấu Nếu

1/1,5 1/3

1/3 1/1,5

rnh dc

raính doüc

raính doüc

1/1 1/1 0,4

raính doüc h<1 : 1,2m

1/1,5

thùng đấu rãnh dọc đào bố trí song song tim đường vị trí đắp có chiều cao đắp lớn 0,5m bắt đầu thiết kế rảnh tách xa dần khỏi đường chiều sâu rảnh

- Qua khu dân cư, rãnh biên nên xây đá bê tơng có đan che kín có hệ thống giếng thu nước mưa

- Đối với vùng canh tác nông nghiệp, kết hợp sử dung rảnh làm kênh tưới tiêu tăng kích thước rãnh dọc có biện pháp đảm bảo đường khơng bị sụt lở xói lở

2) Rãnh đỉnh:

2.1 Định nghĩa: Vì kích thước rãnh dọc không lớn để đảm bảo ổn định mái dốc ta

luy, lưu vực lớn chiều sâu đào 12m rãnh dọc khơng thể lũ, cần phải có hệ thống rãnh đỉnh phía ta luy cao (thượng lưu) đón phần lớn nước nguồn, khơng cho chảy đường mà chảy rãnh đỉnh, men theo sườn dốc để đổ sông suối gần nhất, rãnh đỉnh cải thiện điều kiện làm việc rãnh dọc

2.2 Các quy định rãnh đỉnh:

- Tiết diện rãnh thường dùng hình thang, chiều rộng đáy rãnh tối thiểu 0,5m, bờ rãnh có ta luy 1/1,5; chiều sâu rãnh phải xác định từ tính tốn thuỷ lực khơng nên sâu q 1,5m; đảm bảo mức nước tính tốn thấp mép rãnh 0,2m đất đào rãnh dùng đắp trạch ngăn nước với độ dốc 2% hướng vào rãnh đỉnh

- Tuỳ vào địa chất, địa hình, độ dốc dọc rãnh đỉnh phải đảm bảo khơng xói khơng lắng đọng phù sa., ir>0,5%,

1/1 đường

raính doüc

>0,5m

1/1,5 rnh âènh 2%

con trảch >5m

- Vị trí rãnh đỉnh phải cách mép ta luy đường đào 5m - Tần suất tính lưu lượng nước rảnh dọc rảnh đỉnh 4%

- Lòng rãnh đỉnh ta luy phía giáp với đường phải gia cố chống thấm

- Trên bình đồ, hướng rãnh đỉnh phải thiết kế thay đổi từ từ để góc kẹp khơng bé 45 độ bán kính đường cong khơng nhỏ lần chiều rộng bên rãnh

Bài 6.3 DỐC NƢỚC:(51,5-1)

I) Định nghĩa: Dốc nước rãnh, kênh có độ dốc I>ik Với ik độ dốc phân giới độ dốc mà

dịng chảy có tỷ nhỏ Dốc nước thường sử dụng thượng lưu hạ lưu cống để bảo vệ cống

hk

H

h2=h''0

d

h

h0

I>ik

giếng tiêu

b

II) Tính toán dốc nước

1 Xác định chiều rộng dốc nước b (m):

2 / /

4 /

V ) a n (

I Q

b b bề rộng suối

n: hệ số nhám vật liệu xây dốc (tra bảng)

a: hệ số lẫn khí (tra bảng)

I: độ dốc dốc nước (thập phân)

V0: vận tốc cho phép khơng xói vật liệu làm dốc nước (m/s)(tra bảng) Q: lưu lượng nước thiết kế (m3/s)

2 Xác định chiều sâu mực nước cuối dốc nước ho (m):

b V

Q h

0

3 Xác định chiều sâu mực nước đầu dốc nước hk (m):

2 k

b g

Q h

=1 1,1: Hệ số sửa chữa động năng, thường lấy =1,1

0 10/2

2 ''

0 0,45.V h

g h V h

h với g=9,81(m/s2)

5 Kiểm tra điều kiện chảy ngập:

- Nếu chiều sâu mực nước tự nhiên suối sau dốc nước: htn 1,1.ho'' có tượng

chảy ngập vận tốc sau dốc nước xác định theo htn, không cần làm giếng tiêu

- Nếu htn<1,1.ho'' sau dốc nước phải làm giếng tiêu để giảm vận tốc nước chảy

* Chiều sâu giếng tiêu là: d=1,1ho" - htn (m) * Chiều dài giếng tiêu năng: Lg= 3(h h0)

''

0 (m)

* Ghi chú: htn chiều sâu mực nước sau dốc nước, chiều sâu mực nước tự nhiên chưa có dốc nước, htn xác định phương pháp thử dần cho ứng với chiều

sâu htn lưu lượng Q

Bài 6.4 BÀI TẬP DỐC NƢỚC (52,5-1)

Đề: Tính tốn yếu tố thủy lực dốc nước hạ lưu cầu với số liệu sau: - Độ dốc lòng suối độ dốc kênh (dốc nước): I=20%=0,2

- Vật liệu làm kênh (dốc nước): đá hộc xây vữa M100 - Chiều rộng suối hạ lưu: 2,5m

- Lưu lượng nước thiết kế: 18,1m3/s - Độ sâu tự nhiên hạ lưu: 1,22m

Cho điều kiện địa hình thỏa mãn Giải:

a Xác định chiều rộng dốc nước:

Với vật liệu đá hộc xây vữa M100, tra bảng 6.3 (lát đá hộc) độ nhám: n=0,02 Độ dốc dốc nước 20%, tra bảng 6.4 hệ số lẫn khí a=1,33

Tra bảng 6.7B với máng bê tông M100, độ sâu nước htn=1,22m vận tốc cho phép khơng xói:

Vox=12m/s=Vo

Chiều rộng tối thiểu dốc nước: 2,5m

12 ) 33 , 02 , ( , , 18 V ) a n ( I Q

b 3/2 5/2

4 / / / /

b Chiều rộng suối, chọn b=2,5m

b Xác định độ sâu nước chảy đầu dốc nước: 1,8m

5 , 81 , , 18 , b g Q h 2 2 k

c Xác định độ sâu nước chảy cuối dốc nước: 0,603m

12 , , 18 b V Q h 0 d Tính chiều sâu liên hợp sau bước nhảy thủy lực: ho''

4,207m

81 , 603 , 12 g h V h 0 ''

e Kiểm tra điều kiện chảy ngập:

- Vì 1,1.ho''=1,1x4,207=4,63m nên htn<1,1.ho'', sau dốc nước phải làm giếng tiêu

năng

* Chiều sâu giếng tiêu là: d=1,1ho" - htn=4,63-1,22=3,41m

* Chiều dài giếng tiêu năng: Lg= 3(h h0)

''

Bài 6.5.BẬC NƢỚC: (53,5-1) I) Phạm vi sử dụng:

Bậc nước thường dùng thượng lưu hạ lưu cống để bảo vệ cống không bị xói lịng suối dốc (>1:1,5), dùng dốc nước không hiệu

Bậc nước thường dùng loại tiết diện hình chữ nhật Đáy thành làm bê tông cốt thép, đá gạch xây

Chiều cao bậc p từ 0,3 0,6m độ dốc mặt bậc 3%

Tần suất tính lưu lượng lấy theo tần suất cơng trình bậc nước bảo vệ II) Tính tốn bậc nƣớc:

p

hg hc

h"c

d Lk

LT hk

d

H hk

1 Chọn chiều rộng bậc nước: b (m)

Thường chọn b độ cơng trình nước (cống) lấy theo tiêu chuẩn lưu lượng 0,5 m3/s cho 1m chiều rộng bậc nước Thường chọn b=Q

2 Chọn số lượng bậc nước n xác định chiều cao bậc p (m): Chọn p=0,3 0,6m Đầu tiên

thường giả định p’=0,5m n= H/p’; làm tròn n đến số nguyên n’ với H chênh cao tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước (m) Tính lại p’= H/n’; làm trịn p’ đến p bội số 5cm

3 Xác định chiều sâu mực nước cửa vào bậc nước:

3

2 k

b g

Q

h (m)

=1 1,1: Hệ số sửa chữa động năng, thường lấy =1,1 Q: lưu lượng nước thiết kế (m3/s) g=9,81 (m/s2)

c

c T ''

k '' c ''

c h

h (m)

c": xác định theo tốn đồ hình 6.13/162 biết lượng tương đối Tvà

k k

0 T

h d p , h T

T0: lượng mặt cắt cửa vào (m)

p: chiều cao bậc nước (m)

d: chiều sâu giếng tiêu (m)(trong tính tốn giả định trước, thường d=p/2) : hệ số vận tốc (tra bảng 6.5/161), với bê tông xi măng, đá hộc xây vữa: lấy =0,8

5 Xác định chiều sâu nước trước tường giếng tiêu năng: hg=H+d=1,7.hk+d

H: chiều sâu nước dâng trước bậc nước (m)

6 Kiểm tra điều kiện nước chảy ngập:

hg 1,1hc” htn 1,1hc”

htn: chiều sâu nước chảy tự nhiên hạ lưu (m)

Lđ: độ xa dòng nước đổ (m):

g y V lâ k

Vk: vận tốc nước chảy cửa vào (m/s):

k k

h b

Q V

y: Chiều cao nước đổ (m): y=p+d+

2

k h

ln: chiều dài bước nhảy thuỷ lực (m): ln=3.(hc”-hc) hc: chiều sâu nước tiết diện co hẹp (m): hc= c.hk

Trị số c tra đồ thị hình 6.13/162 biết lượng tương đối Tvà

8 Tính chiều dày tường sau giếng tiêu năng: LT=3.hk

9 Kiểm tra điều kiện bố trí bậc nước:

Bậc nước bố trí hợp lý khi: ibn ilv

ibn: độ dốc bậc nước:

T g bn

L L

p

i

ilv: độ dốc tự nhiên lưu vực:

L H ilv

H chênh cao tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước (m) L: Chiều dài tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước (m)

* Nếu ibn<ilv phải giả thiết lại số bậc, tính lại chiều cao bậc p tính lại từ đầu

Bài 6.6 BÀI TẬP BẬC NƢỚC (54,5-1)

Đề: Tính tốn thủy lực bậc nước nối tiếp phía hạ lưu cơng trình cầu với số liệu sau: - Chênh cao tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước: H=2,9m

- Chiều dài tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước: L=20m - Tĩnh không bậc nước: T=0,2m

- Vật liệu làm bậc nước: đá hộc xây vữa M100 - Lưu lượng thiết kế: Q4%=4 m3/s

- Độ sâu tự nhiên hạ lưu: htn=0,82m

Giải:

a Chọn chiều rộng bậc nước:

Căn vào lưu lượng nước thiết kế m3/s, ta thấy bố trí mét chiều rộng lưu lượng m3/s chiều rộng bậc nước b=4 m

b Tính chiều sâu nước chảy cửa vào:

0,482m

4 81 ,

4 , b

g

Q

h

2

2 k

c Chọn số bậc, tính chiều cao bậc:

p hg hc h"c d Lk LT hk d H hk

d Tính chiều sâu sau bước nhảy thuỷ lực:

Năng lượng tương đối: 2,335

482 , 25 , , , h d p , h T k k T

Chọn chiều sâu giếng tiêu d=0,25m

Tra tốn đồ hình 6.13/162 ứng với =0,8 T=2,335 c"=0,8 c=0,7 Chiều sâu sau bước nhảy thuỷ lực: h hk 0,8 0,482 0,39m

'' c '' c

e Xác định chiều sâu nước trước tường giếng tiêu năng: hg=H+d=1,7.hk+d=1,7x0,482+0,25=1,07m

g Kiểm tra điều kiện chảy ngập:

Ta thấy hg=1,07m>1,1h’’=1,1x0,39=0,42m

Vậy điều kiện chảy ngập đảm bảo

Đối với bậc nước cuối phải đảm bảo: htn=0,82m>1,1h’’=0,42m h Xác định chiều dài tối thiểu của giếng tiêu năng:

- Tính vận tốc nước chảy cửa vào: 2,07m/s 482 , 4 h b Q V k k

- Tính chiều cao nước đổ: y=p+d+

2

k h

=0,5+0,25+0,482/2=0,991m

- Tính độ xa dòng nước đổ : 0,93m

81 , 991 , 07 , g y V lâ k

- Tính hc: chiều sâu nước tiết diện co hẹp : hc= c.hk=0,7x0,482=0,337m - Tính ln: chiều dài bước nhảy thuỷ lực : ln=3.(hc”-hc)=3(0,39-0,337)=0,16m

- Tính chiều dài tối thiểu giếng : Lg=lđ+ln=0,93+0,16=1,09m

i Xác định chiều dày tường tiêu năng:LT=3.hk=3x0,482=1,45m

k Kiểm tra điều kiện bố trí bậc nước: Bậc nước bố trí hợp lý khi: ibn ilv

ibn: độ dốc bậc nước: 0,197 19,7% 45 , 09 , , L L p i T g bn

ilv: độ dốc tự nhiên lưu vực:

L H

CHƯƠNG 7: CÔNG TÁC KHẢO SÁT THIẾT KẾ Bài 7.1 CÁC GIAI ĐOẠN KHẢO SÁT THIẾT KẾ (55-0,5) Thủ tục đầu tư xây dựng tuyến đường (hay cơng trình xây dựng nói chung) gồm giai đoạn:

- Chuẩn bị đầu tư xây dựng cơng trình (XDCT);(KSTK sơ hay lập dự án) - Thực đầu tư XDCT;(KSTK kỹ thuật-thi cơng)

- Kết thúc xây dựng, đưa cơng trình vào khai thác sử dụng

Để chuẩn bị cho việc xây dựng tuyến đường, người ta phải làm cơng tác khảo sát (thăm dị, đo đạc) thiết kế Thơng thường, q trình khảo sát thiết kế tiến hành hai giai đoạn: Chuẩn bị đầu tư thực đầu tư (XDCT)

Giai đoạn 1, "Chuẩn bị đầu tư xây dựng cơng trình" có phần nội dung cơng việc khảo sát sơ thiết kế sở (trước gọi thiết kế sơ bộ) Khảo sát sơ nhằm lấy số liệu phục vụ cho giai đoạn chuẩn bị đầu tư, tiến hành theo bước hai bước, Chủ đầu tư định theo qui chế hành, tương ứng lập: Báo cáo đầu tư xây dựng cơng trình (BCĐTXDCT) Dự án đầu tư xây dựng cơng trình (DAĐTXDCT)

Giai đoạn 2, "Thực đầu tư xây dựng cơng trình" có phần nội dung cơng việc khảo sát chi tiết (hay khảo sát kỹ thuật chi tiết), thiết kế kỹ thuật, thiết kế vẽ thi công Khi thực thủ tục đầu tư dự án, tùy theo mức độ khó dễ q trình thực hiện, tùy theo qui mơ cơng trình, Chủ đầu tư yêu cầu thực đầy đủ giai đoạn, bước nói trên, giảm bớt vài bước hay giai đoạn, yêu cầu thực chi tiết

Nội dung thực hồ sơ dự án đường ô tô cần phải lập qui định tùy theo bước, giai đoạn nói

Bài 7.2 GIAI ĐOẠN LẬP DỰ ÁN (56-1) a) Mục đích

Thu thập tài liệu nghiên cứu tính tốn phân tích cần thiết phải đầu tư cơng trình, lựa chọn hình thức đầu tư, xác định cụ thể vị trí, qui mơ cơng trình,đề suất phương ân thiết kế, so sánh lựa chọn phương án tuyến đường, cơng trình tuyến đường, đề xuất giải pháp kỹ thuật hợp lý, tính tổng mức đầu tư đánh giá, phân tích kinh tế - tài dự án

b) Yêu cầu

-Đề xuất cấp đường tiêu kỹ thuật chủ yếu cho đoạn đường cơng trình đường;

-Đề xuất phương án tuyến;

- Lập khái toán, chứng minh hiệu kinh tế, kiến nghị phương án khả thi nhất, kiến nghị chủ đầu tư, phân kỳ đầu tư xây dựng;

- Đề xuất biện pháp thi công;

- Đề xuất thiết kế thi công đặc biệt;

- Đề giải pháp cho bước khảo sát thiết kế kỹ thuật c) Nội dung:

c.1 Chuẩn bị phòng Sưu tầm tài liệu:

+ Tài liệu điều tra kinh tế khảo sát trước thực có liên quan đến thiết kế; + Các điểm khống chế bắt buộc tuyến phải qua phải tránh;

+ Tài liệu khí tượng thủy văn, thổ nhưỡng, địa chất thủy văn địa chất; + Các đồ vùng đặt tuyến

Nghiên cứu đồ tỉ lệ nhỏ Nghiên cứu đồ tỉ lệ lớn;

Vạch tuyến đồ,

Xác định mức độ khó khăn phức tạp cơng việc tiến hành ngồi thực địa lập kế hoạch thực

c.2 Thị sát đo đạc tuyến thực địa Thị sát

+Nhiệm vụ thị sát đối nhiếu đồ với thực địa, xác minh khả đặt tuyến, bổ sung thêm phương án cục phát thêm trình thực địa, sơ lựa chọn phương án hợp lý, phát cơng trình có liên quan, tìm hiểu tình hình dân cư, nguyên vật liệu thu thập ý kiến địa phương góp phần lựa chọn phương án tuyến tốt

Đo đạc

+ Nhiệm vụ đo đạc ngồi thực địa để vẽ lại bình đồ địa hình khu vực dự định đặt tuyến thu thập tài liệu để so sánh chọn phương án tuyến Các phương án đo đạc bước phương án chọn lọc qua trình nghiên cứu phịng, thị sát thực địa có ý kiến tham gia địa phương quan hữu quan Ngoài phương án cịn phải đo đạc phương án cục phương án

* Tỉ lê bình đồ qui định sau:

++ Địa hình núi khó: 1: 2000;

++ Địa hình núi bình thường đồi bát úp: 1:1000

Đo dài thước thép thước sợi amiăng, xác định vị trí cọc Km, Hm cọc chi tiết

Đo hình cắt ngang tuyến tất cọc, kể cọc đỉnh,

Việc đo cao tổng quát phải đo lần, lần đo đi, lần đo riêng biệt để xác định độ cao mộc, sai số (fh) không vượt sai số cho phép:

Trong đó: L chiều dài đường đo hai mốc, tính Km

Cao độ mốc lấy theo hệ cao độ quốc gia, 40 50 Km phải khớp nối vào điểm độ cao Nhà nước từ hạng II trở lên

Đo cao cọc chi tiết cần đo lượt khép vào mốc với sai số (fh) không vượt

sai số cho phép:

fh 50 L, (mm)

C.3 Khảo sát cơng trình

- Thu thập số liệu cần thiết cho việc lựa chọn loại cơng trình lập hồ sơ cơng trình (cầu - cống đặc biệt, tường chắn, hầm, )

Sơ xác định số lượng, vị trí độ cầu nhỏ cống

C.4 Điều tra số liệu có liên quan đến tuyến

+ Thống kê nhà cửa, cơng trình ngầm phạm vi từ tim tuyến bên từ 20 m đến 50m (tùy theo tốc độ thiết kế

+ Các số liệu khả cung cấp VLXD, số liệu mỏ VLXD, ước tính trữ lượng, điều kiện khai thác, phương thức cự ly vận chuyển

+ Các số liệu phục vụ cho việc lập tổng mức đầu tư

C.5 Khảo sát thủy văn, khảo sát địa chất cơng trình (ĐCCT), điều tra kinh tế, khảo sát môi trường

Bài 7.3 KHẢO SÁT THIẾT KẾ KỸ THUẬT (57-1) I) Mục đích, yêu cầu giai đoạn khảo sát kỹ thuật:

Căn vào phương hướng tuyến chủ trương kỹ thuật duyệt thiết kế sơ bộ, để xác định dứt khốt vị trí tuyến thực địa, tiến hành đo đạc xác, sưu tầm tài liệu để thiết kế kỹ thuật lập dự toán, làm hồ sơ văn kiện thức để giao cho phận thi cơng thực tuyến đường

II) Nội dung giai đoạn khảo sát kỹ thuật:

1 Công tác chuẩn bị:

a nghiên cứu tài liệu

b Vạch kế hoạch tiến độ công tác

2 Công tác đo đạc kỹ thuật:

2.1 Chọn tuyến, định đỉnh.

Căn cọc đỉnh cắm giai đoạn nghiên cứu báo cáo khả thi, chỉnh sửa lại chưa hợp lý

Sau cố định cọc đỉnh, cần tiến hành đóng cọc dấu cọc đỉnh, cọc đỉnh phải đóng hai cọc dấu ngồi phạm vi thi cơng tạo thành hình tam giác, đo yếu tố góc cạnh tam giác vẽ lên bình đồ tuyến

2.2 Cơng tác đo góc cắm cong:

- Góc đỉnh phải đo theo phương pháp tồn vịng trị số góc đỉnh tài liệu cần thiết để tính yếu tố đường cong để vẽ bình đồ tuyến sau này, phải đo đạc xác,sai số khơng q 30”

- Khi tính yếu tố đường cong cần ý kết hợp yếu tố kỹ thuật, cấp đường địa hình thực tế để chọn bán kính R cho hợp lý

+ Đối với tuyến cần thi công (giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi cơng), ngồi cọc cịn phải đóng cọc chi tiết đường cong, cự ly cách tuỳ theo bán kính R

2.3 Cơng tác cắm cọc đo dài:

- Căn vào địa hình, địa vật, địa chất để rải cọc chi tiết tim tuyến cọc lý trình H; KM; cọc địa hình Các cọc chi tiết cách khoảng 20m, địa hình núi khó giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công, cọc chi tiết cách 10 20m

- Nguyên tắc rải cọc: làm đồng thời với công tác đo dài, mục đích lấy chẵn thước đến dm vậy, cọc địa hình phải xê dịch qua lại phạm vi cm cho phù hợp

- Đo dài phải tiến hành giai đoạn gồm đo dài tổng quát đo dài chi tiết

* Đo dài tổng quát để đo khoảng cách cọc H, cọc KM; tiến hành lần với sai số cho phép sau: L

1000

* Đo dài chi tiết cọc chi tiết, cọc địa hình khép vào cọc H; KM với sai số khép: L

500

- Cọc địa hình có mục đích phản ánh hình thể đất lên trắc dọc, trắc ngang, xác định vị trí cầu, cống, kè, tường chắn địa vật khác lên bình đồ nên phải đóng chỗ:

+ Thay đổi độ dốc, địa hình, địa chất + Tuyến qua khe suối, hồ ao, đầm lầy

+ Tuyến qua ống dẫn nước, đường dây điện, đường sắt, đường

+ Để tính khối lượng xác phải ý địa hình bên tuyến Nếu thấy địa hình bên thay đổi phải đóng cọc địa hình địa hình tim tuyến khơng thay đổi

2.4 Công tác đo cao:

Trong đo cao sử dụng máy thuỷ bình tiến hành giai đoạn: đo cao tổng quát đo cao chi tiết

- Đo cao tổng quát:

Nhiệm vụ đo cao tổng quát lập hệ mốc cao độ dọc tuyến, chuyền độ cao từ mốc cao độ nhà nước đến mốc cao độ dọc tuyến đo độ cao tất mốc, cọc lý trình, đo kiểm tra mốc biết cao độ trường hợp sử dụng mốc quốc gia, khó khăn dùng mốc giả định Đo cao tiến hành lần, phải đảm bảo sai số cho phép sau: h≤ 30 L (mm): Ở vùng đồng

h≤ 40 L (mm): Ở vùng đồi núi Trong đó:

h: sai số lần đo cao tổng quát (mm)

L: khoảng cách mốc cao độ tiến hành kiểm tra sai số đo (km)

Phải đảm bảo đường ngắm cách mặt đất tối thiểu 30cm, điểm phải đọc mia lần với sai số không 1mm

Trong đo cao tổng quát cần đặt mốc cao độ dọc tuyến Các mốc cách km với vùng đồng bằng; km với vùng núi đặt mốc vị trí cơng trình cầu trung, cầu lớn, kè lớn, nơi đào sâu đắp cao Mốc cao độ phải đặt nơi chắn, tránh bị rung động, lún đặt phạm vi tuyến để sau thi cơng cịn mốc, cần phải sơ họa vị trí đặt mốc để dễ tìm

Trong đo cao, đo cao tuyến nên lấy theo mốc cao độ nhà nước, khơng có nên lấy theo mốc cao độ cơng trình lớn lân cận để tiện đối chiếu giải vấn đề Đối với trường hợp khác khơng có liên quan ràng buộc với quy hoạch chung độ cao tuyến lấy theo mốc giả định

Là đo cao tất cọc tuyến vị trí cần thiết, đo cao chi tiết cần đo lần có khép vào mốc cao độ dọc tuyến cọc chi tiết phải đọc mia lần với sai số không 1mm Sai số khép mốc đo cao chi tiết là: h 50 L (mm)

L: Chiều dài đo (km)

Các vị trí cần đo đạc cao độ khác là: Điểm đầu điểm cuối mặt cầu có, đáy sơng, mực nước, cao độ đường sắt đường ô tô giao với tuyến

- Đo trắc ngang

- Đo đạc vị trí cầu cống - Đo đạc ruộng đất ven đường - Điều tra địa chất thuỷ văn - Điều tra nguyên vật liệu

3.Lập bình đồ khu vực đặc biệt:

Thu thập số liệu thủy văn để thiết kế thoát nước Điều tra địa chất dọc tuyến

Điều tra khu vực địa chất xấu

Điều tra đoạn có khả xói lở, sụt lở Thu thập số liệu thiết kế cống, cầu nhỏ Điều tra mỏ, nguồn vật liệu xây dựng

10 Thu thập số liệu đơn giá vật liệu, ca máy, ý kiến quyền địa phương

III Thiết kế kỹ thuật : bao gồm thiết kế bình đồ, thiết kế trắc dọc, thiết kế trắc ngang, thiết kế cơng trình kỹ thuật khác: gồm mặt đường, cầu, cống, kè, tường chắn

Bài 7.4NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI ĐỊNH TUYẾN (57,5-0,5)

I) Nguyên tắc chung:

- Chọn tuyến khâu quan trọng công tác khảo sát thiết kế , vị trí tuyến đường tốt hay xấu quan hệ trực tiếp đến việc sử dụng đường sau này, lượng cơng trình nhiều hay ít, giá thành cao hay thấp

- Khi chọn tuyến người ta vạch nhiều phương án tuyến để cân nhắc so sánh, cuối chọn tuyến tốt Tuyến đường chọn phải đạt được:

+ Phí tổn xây dựng + Chỉ tiêu sử dụng cao

* Để đảm bảo yêu cầu đó, định tuyến phải tuân theo nguyên tắc sau:

Tuyến đường phải theo hướng ngắn phải phục vụ nhiều

Tuyến đường phải tốt: cố gắng sử dụng tiêu chuẩn kỹ thuật cao điều kiện cho phép khối lượng không tăng lớn

Tránh chiếm nhiều ruộng đất, tôn trọng di tích lịch sử, tơn giáo có liên quan đến tập quán nhân dân

Khi định tuyến cần xét đến:

a Ý nghĩa tuyến đường: đường có yêu cầu khác nhau: để phục vụ cho kinh tế quốc dân, phục vụ văn hố, trị, quốc phịng v v Vì mục đích, ý nghĩa tuyến đường khác

b Điều kiện tự nhiên: tuỳ theo tình hình địa hình, địa chất, thuỷ văn nơi mà vạch tuyến cho hợp lý: đồng không nên quanh co, miền núi không nên thẳng

II) So sánh phƣơng án tuyến:

- Để tránh bỏ sót phương án, thiết kế yêu cầu vạch tất phương án vạch nhằm thoả mãn tiêu kỹ thuật Số phương án tuyến vạch nhiều, để giảm khối lượng tính tốn khơng cần thiết, sau vạch tất phương án có bình đồ Ta nên phân tích để loại bỏ phương án không hợp lý thông qua số tiêu sau:

- Chiều dài tuyến: chọn ngắn - Độ dốc dọc lớn nhất: chọn nhỏ - Số lượng đường cong: chọn - Bán kính đường cong: chọn lớn - Số lượng cơng trình cầu cống: chọn - Tình hình địa chất, thuỷ văn: chọn tốt

- Điều kiện cung cấp vật liệu sử dụng vật liệu địa phương: chọn thuận lợi - Điều kiện thi công: chọn thuận lợi

Bằng so sánh trên, chọn phương án tối ưu để tiến hành thiết kế trắc dọc, trắc ngang, thiết kế nước, tính tốn khối lượng mặt đường, cơng trình cầu cống cơng trình khác có Tính tiêu giá thành khai thác để luận chứng hiệu kinh tế kỹ thuật, chọn phương án hợp lý

Bài 7.5 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN (58,5-1)

I) Căn vào độ dốc tự nhiên chia phƣơng pháp:

a Lối tự do:khi độ dốc tự nhiên nhỏ, địa khơng khó khăn lắm, điều kiện địa

chất thuỷ văn cho phép, nên vạch tuyến theo đường thẳng, tuyến đường ngắn, đồng thời tránh phải làm cơng trình kỹ thuật tốn

b lối gị bó: độ dốc tự nhiên lớn, địa phức tạp, khó khăn nhiều, tuyến

kéo thẳng mà phải quanh co để đạt yêu cầu độ dốc, nhiên không kéo dài tuyến đáng

* Phương pháp kéo dài tuyến vùng địa khó khăn để giảm độ dốc gọi khai triển tuyến Khai triển có cách:

- Khai triển tuyến đơn giản: địa hình khơng khó khăn lắm, cần chuyển hướng vài lần tạo nên số đường cong trái chiều được, tuyến kéo dài không nhiều

- Khai triển tuyến phức tạp: địa hình khó khăn nhiều, khai triển tuyến khơng đảm bảo độ dốc yêu cầu, khối lượng đào đắp lớn, ta phải cho tuyến lượn lượn lại nhiều lần, tuyến kéo dài nhiều đảm bảo độ dốc cho phép

Nguyên tắc tuyến theo kiểu gị bó sau:

- Tranh thủ khai triển tuyến ngắn để đường không kéo dài

- Phải tranh thủ cao độ, tránh độ dốc tổn thất Trong trường hợp địa hình khó khăn, với cự li ngắn phải lên độ dốc lớn, khơng tranh thủ cao độ đường phải kéo dài Vì tuyến, địa hình cịn có khả lên đo cao cố gắng lên với độ dốc tối đa Đừng thấp xuống để tránh độ dốc tổn thất

- Tuyến đường phải phù hợp với địa hình, tránh cơng trình lớn, tranh thủ đoạn thẳng dài để tuyến tốt rẻ

II) Căn vào địa hình chia phƣơng pháp:

a Lối thung lũng: thường miền đồi núi, tuyến phải men theo dọc bờ suối, chọn tuyến

đây cần xét đến:

- Vị trí điểm điểm đến: điểm điểm đến bên sơng tuyến nên men theo bờ, không nên vượt qua sông Khi suối nhỏ, quanh co uốnkhúc nhiều, vượt suối lần phải so sánh kỹ, có lý xác đáng, chứng minh cụ thể Ví dụ phải tránh núi đá, chướng ngại vật

Nên chọn thung lũng phẳng, rộng, quanh co, không bị ngập lầy lội để đặt tuyến

- Số lượng tính chất sơng suối nhánh Nếu men theo sông suối cắt sơng suối nhánh nhiều, số lượng cơng trình cầu cống nhiều, phải nghiên cứu kỹ

- Các khu trung tâm dân cư kinh tế nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến định tuyến, tuyến qua hay tránh vấn đề lớn phải so sánh

* Ưu điểm cách tuyến theo thung lũng: + Khai triển tuyến dễ dàng địa thoải + Tuyến dốc

* Nhược điểm:

+ Tuyến đường quanh co + Cơng trình cầu cống nhiều + Địa chất xấu, ẩm ướt

* Tuyến theo thung lũng thường hay gặp khúc sơng lượn vịng lớn hay mỏm núi cao, phải khai triển tuyến dài Trường hợp giải cách:

+ Qua sơng lượn vịng lớn: qua sơng lần, nắn lại dịng sơng tránh chỗ lượn

Säng

P.aïn

P.aïn

+ Qua mõm núi cao: lượn theo mõm núi, có dùng đến độ dốc tối đa để vượy qua Đặc biệt đào đường hầm cho tuyến thẳng xuyên qua núi

b Lối sườn núi: tuyến men theo sườn núi, nằm thung lũng nằm đường

phân thuỷ

* Ưu điểm: dễ khai triển tuyến, thung lũng, sườn núi dễ dàng lượn cho tuyến đảm bảo độ dốc, tuyến đường dốc

c Lối theo đường phân thuỷ: miền bình ngun, địa hình gồ ghề, thường tuyến theo đường phân thuỷ

* Ưu điểm: địa chất thuỷ văn tốt, cầu cống ít, độ nhỏ, tuyến có nhiều đoạn thẳng dài

* Nhược điểm: tuyến có độ dốc lớn, tuyến đỉnh cao nguyên nên phục vụ dân cư

d Lối băng ngang đường phân thuỷ: tuyến có lúc men theo thung lũng vượt qua đường phân thuỷ Tuỳ theo địa hình, tuyến có lúc lên cao, có lúc xuống thấp

III) Định tuyến vùng đồi núi:

- Đặc điểm vùng đồi núi độ dốc lớn, sườn núi hiểm trở, thung lũng quanh co, địa chất thuỷ văn phức tạp, đặc điểm khảo sát điều tra phải thật cẩn thận tỷ mỹ

- Sườn núi thoải, quanh co, địa chất tốt nơi đặt tuyến được, nên tránh sườn núi cưa có nhiều đoạn sụt lở, cấu tạo địa chất xấu

- Tuyến đường theo thung lũng, ngược lên đường phân thuỷ, trườn qua xuống thung lũng phía bên

- Nếu độ dốc dọc thung lũng nhỏ độ dốc giới hạn tuyến định tuyến Trong trường hợp ngược lại phải kéo dài tuyến, cần khai triển tuyến khai triển tuyến sườn núi rộng thoải, khai triển tuyến cách vòng theo thung lũng nhánh

- Đi vịng theo sơng nhánh ngồi mục đích kéo dài tuyến để hạn chế độ dốc cịn giảm nhỏ độ cơng trình nước, tránh qua nơi đất bồi, thiết kế đoạn đường đầu cầu thường gắp khó khăn Có thể gặp trường hợp:

+ Bờ sơng dốc khơng cao: tuyến vng góc với bờ sơng thiết kế đoạn đào ngắn

+ Bờ sông cao: phải khai triển tuyến theo độ dốc cho phép, tuyến sườn dốc dài, phải chọn vị trí tương đối thoải, địa chất ổn định để đặt tuyến

+ Bờ sông vừa cao vừa dốc mà phạm vi đặt tuyến lại hạn chế phải khai triển tuyến theo hình chữ chi sườn núi ổn định

IV) Định tuyến vùng đồng bằng:

Nói chung đồng độ dốc nhỏ nên tuyến nối điểm khống chế chọn đường thẳng

Nhưng vùng đồng có nhiều chướng ngại vật: vùng dân cư, ao hồ, bãi lầy lớn, vùng nơng nghiệp q giá, khu vực công nghiệp lớn, vùng khai thác mỏ, sân bay, khu vực trọng yếu quốc phòng Đi tuyến qua chướng ngại vật phải so sánh cân nhắc mặt kinh tế kỹ thuật cho phù hợp với yêu cầu, nhiệm vụ tuyến đường Khi chọn tuyến đồng cần đặc biệt ý đến vấn đề thoát nước đường Nên đặt tuyến nơi khô ráo, vững chắc, không ngập lụt, chỗ giao với đường sắt, đường tơ khác thuận tiện

V) Các hình thức giao nhau:

1 Giao ngang mức: chỗ luồng giao thông gặp cao độ, dễ xảy

tai nạn, hướng tuyến nên giao vng góc với nhau, phải giao với góc 60 độ

Cấp quản lý I II III IV V VI

Rmin (m) 1500 800 500 200 80 40

Vận tốc thiết kế nút giao thông: Với luồng xe thẳng giữ nguyên Vtk; với luồng xe rẽ phải lấy 0,6 vận tốc thiết kế đường thẳng; với luồng xe rẽ trái lấy 0,4 vận tốc thiết kế đường thẳng

Phải đảm bảo tầm nhìn nút giao thơng:

100 ) 20 V ( S

2 A

A (m); B

A A

B V

V S

S (m)

Dẹp bỏ tất chướng ngại vật độ cao 1m trở lên 1,5m

SB

SA VA

1,5m VB

VA: vận tốc luồng xe không ưu tiên hay luồng xe bên trái B (km/h) VB: vận tốc luồng xe ưu tiên hay luồng xe bên phải A (km/h)

Hai đường giao phía phải có đoạn tiếp giáp 10m khơng dốc q 3% Bán kính mép phần xe chạy tối thiểu ngã tư:

Cấp quản lý I; II III IV; V

Rmin (m) 50 20 10

Có thể nối tiếp đường cong bán kính khác mép phần xe chạy để tạo êm thuận cho xe rẽ phải

2 Giao khác mức: giao không cao độ, thực chất luồng xe không thực

sự gặp nhau, không va chạm vào nên xảy tai nạn

* Hình thức dùng lưu lượng xe lớn, vận tốc xe chạy cao

* Ở nút giao thơng khác mức luồng xe phải vượt qua cầu chui vào hầm * Ở nút giao thông khác mức phải giải vấn đề xe rẽ phải xe rẽ trái

r trại

xuống dốc

Nụt hoa thë lãn

dốc xuống

dốc lên dốc

r phi

* Đường ưu tiên bố trí địa hình tự nhiên cho xe chạy êm thuận

Bài 7.6 NHỮNG CHÚ Ý ĐỂ ĐẠT TUYẾN TỐT VÀ RẺ (59-0,5)

1 Tiết kiệm xây dựng:

+ Tránh đào sâu đắp cao:

- Đào sâu thường hay gặp tầng lớp địa chất có tính chất bất thường, có gặp đá khó đào, nước ngầm rỉ làm ẩm ướt mặt đường, ta luy sụt lở phải làm cơng trình phịng hộ, chống đỡ, gia cố Về thi công khối lượng tập trung lớn diện thi công chật hẹp, bố trí máy móc nhân lực, làm kéo dài thời gian thi cơng, vận chuyển đất đào khó khăn

- Đắp cao: đường lâu ổn định , nhân lực tập trung nhiều, thi công trở ngại

+ Cố gắng tránh sơng ngịi lớn, khơng tránh phải tìm vị trí thuận lợi: sông hẹp,

địa chất tốt, tuyến phải vuông góc với dịng nước

+ Tránh làm cơng trình đắt tiền: cầu, hầm, tường chắn đất, bấc thấm, đường cong chữ chi v.v tiết kiệm kinh phí xây dựng nhiều

+ Nên chọn tuyến qua vùng có nhiều vật liệu xây dựng để sử dụng vật liệu chỗ, qua

vùng đất dễ đào, tránh đào vào đá nhiều, đào đủ để xây dựng cơng trình

+ Tranh thủ chọn tuyến, chọn kiểu công trình đường cho dễ dàng thi cơng: đặt tuyến chỗ đất dễ đào, tránh đào vào vùng đất sét đá, tránh đắp qua vùng lầy, v.v

2 Tiết kiệm sử dụng:

- Tránh tuyến qua vùng địa chất, thủy văn hay địa hình phức tạp: bùn lầy, vùng đất trượt, đất sụt, vùng ngập nước, ven hồ, vùng bị ngập nước lũ,cắt qua khu vực nước ngầm v.v qua vùng khơng tốn chi phí xây dựng mà thời gian sử dung phải tiếp tục sửa chữa gia cố nhiều cịn làm ách tắc giao thơng

- Tuyến phải mực nước lũ, nước ngầm, tránh nước ngầm rỉ phải làm cơng trình nước tốn kém, ta luy sụt lở, trình sử dụng phải sửa chữa nhiều

- Tranh thủ chọn tuyến, chọn kiểu kết cấu cơng trình đường cho dễ dàng tu sửa chữa sau này:Tránh làm đường chữ chi khó bảo dưỡng sữa chữa

- Tranh thủ dùng tiêu kỹ thuật cao để nâng cao tốc độ xe chạy an tồn giao thơng, giữ cho xe đường bền

- Chọn hướng tuyến có ánh nắng mặt trời thống gió hạn chế đến mức thấp ảnh hưởng nguồn nước nhằm tránh cho đường khỏi bị ảnh hưởng xấu nước trình sử dung để mặt đường thường xuyên khô