Luận văn Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng cầu đường - thiết kế mới tuyến đường X - Y

Luận văn Đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng cầu đường - thiết kế mới tuyến đường X - Y Dự án thiết kế mới tuyến đường X - Y, đây là tuyến đường có ý nghĩa rất quan trọng trong việc...

PHẦN 1

THIẾT KẾ CƠ SỞ

CHƯƠNG 1

TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG VÀ SỰ

CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG

1.1.NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG :

Giao thông là ngành giữ một vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vì đó là

“mạch máu” của đất nước Với vai trò quan trọng như vậy nhưng mạng lưới giao thông ớ nước

ta hiện nay nhìn chung còn hạn chế Phần lớn chúng ta sử dụng những tuyến đường cũ, mànhững tuyến đường này không thể đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa lớnnhư hiện nay Vì vậy trong thời gian vừa qua cũng như trong tương lai, giao thông vận tải đã

và sẽ được Đảng và Nhà nước quan tâm để phát triển mạng lươí giao thông vận tải rộng khắp,nhằm phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, cũng như việc phát triểnvùng kinh tế mới phục vụ nhu cầu đi lại của nhân dân

Trong những năm gần đây, với chính sách mở cửa, tạo điều kiện cho sự giao lưu kinh tế giữanước ta cùng các nước trên thế giới, đã làm cho mạng lưới giao thông hiện có của nước ta lâmvào tình trạng quá tải, không đáp ứng kịp nhu cầu lưu thông ngày càng cao của xã hội Nênviệc cải tạo, nâng cấp, mở rộng các tuyến đường sẳn có và xây dựng mới các tuyến đường ôtôngày càng trở nên cần thiết Đó là tình hình giao thông ở các đô thị lớn, còn ở nông thôn và cácvùng kinh tế mới, mạng lưới giao thông còn mỏng, chưa phát triển điều khắp, chính điều này

đã làm cho sự phát triển kinh tế văn hoá giữa các vùng là khác nhau rõ rệt

Hiện nay khi đất nước ta đã chính thức trở thành thành viên của tổ chức thương mại thế giớithì việc thu hút các nhà đầu tư nước ngoài ngày càng nhiều Chính điều này đã làm cho tìnhhình giao thông vốn đã ách tắc ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn

Dự án thiết kế mới tuyến đường X - Y, đây là tuyến đường có ý nghĩa rất quan trọng trong việcphát triển kinh tế địa phương nói riêng và cả nước nói chung, dự án nhằm khai thác khả năngcủa khu vực Tuyến được xây dựng trên cơ sở những đòi hỏi và yêu cầu của sự phát triển kinh

tế xã hội và giao lưu kinh tế văn hoá giữa các vùng dân cư mà tuyến đi qua Sau khi tuyếnđược xây dựng sẽ góp phần thúc đẩy nền kinh tế quốc dân, cũng cố và đảm bảo an ninh quốcphòng Tuyến được xây dựng ngoài công việc chính yếu là vận chuyển hàng hoá phục vụ đi lạicủa người dân mà còn nâng cao trình độ dân trí của người dân khu vực lân cận tuyến Sự phốihợp này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình đầu tư xây dựng tuyến đường

Tóm lại, cơ sở hạ tầng của nước ta chưa thể đáp ứng kịp nhu cầu ngày càng cao của xã hội Dovậy, ngay bây giờ, việc phát triển mạng lưới giao thông vận tải trong cả nước là điều hết sứcquan trọng và vô cùng cấp bách

1.2.TÌNH HÌNH CHUNG CỦA TUYẾN ĐƯỜNG:

1.2.1.Tình hình văn hoá, chính trị :

Về chính trị thì trật tự ổn định, ở đây có nhiều dân sinh sống, mức sống và văn hoá vùng nàytương đối thấp, đời sống văn hóa, sinh hoạt giải trí chưa cao Việc học của người dân đi lại thậtkhó khăn vào những mùa mưa,việc vận chuyển nông sản,hàng hóa còn nhiều hạn chế, chủ yếu

là dùng gia súc để kéo.Vì vậy khi tuyến đường được xây dựng sẽ tạo điều kiện phát triển hơnnửa bệnh viện, trường học, khu vui chơi giải trí…trình độ dân trí càng được gia tăng

1.2.2.Tình hình kinh tế dân sinh :

Tuyến đi qua có dân số đang gia tăng là địa hình miền núi trung du có nhiều đồi cao, sườn dốc

và những dãy núi dài, nghề nghiệp chính của họ là làm rẫy và chăn nuôi, các cây trồng chính ởđây chủ yếu là cây cao su, đậu phộng, cà phê … việc hoàn thành tuyến đường này sẽ giúp chođời sống và kinh tế vùng này được cải thiện đáng kể

1.2.3.Đặc điểm về địa hình, địa mạo :

Độ chênh cao giữa hai đường đồng mức kề nhau là h = 5m Địa hình vùng này tương đốihiểm trở có những chỗ núi dường như dựng đứng và có những chỗ sườn núi thoải

Vùng tuyến đi qua và khu vực lân cận tuyến là vùng đồi núi có cao độ tương đối cao, rất hiểmtrở, cho nên khi mưa nước nhanh chống tập trung về những chổ thấp và tạo thành những consuối nhỏ, tạo nên những chỗ đất đai màu mở Dòng chảy tập trung tương đối lớn, lưu vực xungquanh ít ao hồ nên việc thiết kế các công trình thoát nước đều tính lưu lượng vào mùa mưa làchủ yếu

Với địa hình tuyến như vậy thì tuyến phải đi vòng Phần lớn tuyến đi men theo sườn dốc vàven sông, có những chỗ tuyến phải ôm sát vực, có những chỗ tuyến phải làm cầu vượt quasuối Nói chung khi thiết kế tuyến thì độ dóc có những chỗ rất lớn, trên tuyến cần phải đặtnhiều đường cong

Địa mạo tuyến men theo triền đồi, xung quanh chủ yếu rừng cây nhỏ và đồi cỏ, cây xanh dân

cư sống thưa thớt Có những chổ tuyến đi qua rừng, không qua vườn cây ăn trái nhưng có thểqua vùng nương rẩy (ít) Như vậy khi xây dựng tuyến giảm được chi phí đền bù giải toả choviệc triển khai dự án sau này, qua khảo sát thực tế ta có thể lấy đất từ nền đào gần đó hoặc đất

từ thùng đấu ngay bên cạnh đường để xây dựng nền đất đấp rất tốt

1.2.4.Đặc điểm về địa chất thuỷ văn :

Ở khu vực này chỉ có nước mặt, hầu như không thấy nước ngầm Dọc theo khu vực mà tuyến

đi qua có một vài nhánh sông, kênh, suối có nước theo mùa Vào mùa khô thì tương đối ítnước, nhưng vào mùa mưa thì nước ở các suối tương đối lớn có thể gây ra lũ nhỏ

Tại các khu vực suối nhỏ (suối cạn) ta có thể đặt cống hoặc làm cầu nhỏ, với những suối lớnhoặc sông để vượt qua cần phải làm cầu.

Địa chất ở hai bên các nhánh sông, kênh này ít bị xói lở, tương đối thuận lợi cho việc thi côngcông trình thoát nước và cho toàn bộ công trình Ở khu vực này không có khe xói

1.2.5.Vật liệu xây dựng :

Trong công tác xây dựng, các vật liệu xây dựng đường như đá, cát, đất … chiếm một số lượng

và khối lượng tương đối lớn Để làm giảm giá thành khai thác và vận chuyển vật liệu cần phải

cố gắng tận dụng vật liệu có tại địa phương đến mức cao nhất

Khi xây dựng nền đường có thể lấy đá tại các mỏ đá đã thăm dò có mặt tại địa phương (vớiđiều kiện các mỏ đá này đã được thí nghiệm để xác định phù hợp với khả năng xây dựng côngtrình) Nói chung, vật liệu xây dựng cũng có ảnh hưởng rõ rệt đến thi công Ngoài ra còn cónhững vật liệu phục vụ cho việc làm láng trại như tre, nứa, gỗ …vv Nói chung là sẵn có nênthuận lợi cho việc xây dựng nhà cửa, láng trại cho công nhân

Đất để xây dựng nền đường có thể lấy ở nền đường đào hoặc lấy ở mỏ đất gần vị trí tuyến (vớiđiều kiện đất phải được kiểm tra xem có phù hợp với công trình), cát có thể khai thác ở nhữngbãi dọc theo suối

1.2.6.Đăc điểm địa chất :

Địa chất ở vùng tuyến đi qua rất ổn định Dọc theo các con suối có nhiều bãi cát, sỏi có thểdùng làm mặt đường và các công trình trên đường, ở vùng này hầu như không có hiện tượng

đá lăn, không có những hang động cát-tơ và không có hiện tượng sụt lở Địa chất vùng này rấttốt thuận lợi cho việc xây dựng tuyến

1.2.7.Tình hình khí hậu trong khu vực :

Khu vực tuyến X - Y đi qua là vùng đồi núi, có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nắng nhiều mưa ít.Khu vực tuyến chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc phân biệt thành 2 mùa rõ rệt:

3.6 4.9 7.4

3.8

3.6 4.9

10.1

6.8

6.1 6.6

BIỂU ĐỒ HOA GIÓ

BIỂU ĐỒ SỐ NGÀY MƯA

2 1 THÁNG

10 20

30

( NGÀY )

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0

CHƯƠNG 2

XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT VÀ TÍNH TỐN CÁC CHỈ TIÊU CỦA

TUYẾN ĐƯỜNG2.1.CÁC TIÊU CHUẨN DÙNG TRONG TÍNH TỐN :

Tiêu chuẩn thiết kế đường ơ tơ TCVN 4054-05.

2.2.XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT VÀ CẤP QUẢN LÝ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG:

Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế tuyến đường qua hai điểm X - Y, căn cứ vào mục đích và ý nghĩacủa việc xây dựng tuyến X - Y, cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường dựa vào các yếu tố sau:

- Giao thơng đúng với chức năng của đường trong mạng lưới giao thơng

- Hiệu quả tốt về kinh tế, chính trị, xã hội của tuyến

- Khả năng khai thác của tuyến khi đưa vào sử dụng trong điều kiện nhất định

- Lưu lượng xe thiết kế

2.2.1.Số liệu thiết kế ban đầu gồm :

Bản đồ tỷ lệ 1:10000

Độ chênh cao giữa hai đường đồng mức : h = 5m

Lưu lượng xe chạy năm đầu tiên khai thác : N0 = 1520 (xe/ngày đêm)

- Xe tải có tải trọng trục: 2.85T 6.65T 6.65T :18% > 3m < 3m

- Xe tải có tải trọng trục: 3.0T 7.0T 7.0T : 10% > 3m < 3m

- Xe tải có tải trọng trục: 3.6T 8.4T 8.4T : 1% e) Xe có rơ moóc:

- Xe tải trọng trục 2 x 9,5 tấn : 0%

Lưu lượng xe thiết kế : lưu lượng xe thiết kế là số xe con quy đổi từ các loại xe khác, thông

qua một mặt cắt trong một đơn vị thời gian, tính cho năm tính toán tương lai Năm tương lai lànăm thứ 20 sau khi đưa đường vào sử dụng đối với đường cấp I và II; năm thứ 15 đối vớiđường cấp III và IV; năm thứ 10 đối với đường cấp V, cấp VI và các đường thiết kế nâng cấp,cải tạo

2.2.2.Xác định cấp hạng kỹ thuậ t :

2.2.2.1.Lưu lượng xe con quy đổi hiện tại :

Hệ số quy đổi dựa vào Bảng 2 TCVN 4054-05.

Loại xe

Tỷlệ(%)

Số lượng xe thứ

i (Ni) trong mộtngày đêm

Hệ số quyđổi ra xe con(ai)

Số xe con quy đổi từ

quản lý đường.Tốc độ lưu hành cho phép phụ thuộc tình trạng thực tế của đường (khí hậu, thờitiết, tình trạng đường, điều kiện giao thông,…).

Tốc độ thiết kế các cấp đường dựa theo điều kiện địa hình Việc phân biệt địa hình được phânbiệt dựa trên cơ sở dốc ngang phổ biến của sườn đồi, sườn núi như sau : Đồng bằng và đồi 30%, núi > 30%

Dựa theo Bảng 4 TCVN 4054-05, đối với đường cấp thiết kế là cấp III, địa hình là khu vực

miền núi = > Tốc độ thiết kế Vtk = 60 (Km/h)

2.3.XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHỦ YẾU :

2.3.1.Chỉ tiêu kỹ thuật cho mặt cắt ngang:

2.3.1.1.Yêu cầu chung đối với việc thiết kế bố trí mặt cắt ngang đường ôtô:

Việc bố trí các bộ phận gồm phần xe chạy, lề, dải phân cách, đường bên và các làn xe phụ( lànphụ leo dốc, làn chuyển tốc) trên mặt cắt ngang đường phải phù hợp với yêu cầu tổ chức giaothông nhằm đảm bảo mọi phương tiện giao thông ( ôtô các loại, xe máy, xe thô sơ) cùng đi lạiđược an toàn, thuận lợi và phát huy được hiệu quả khai thác của đường Tùy theo cấp thiết kếcủa đường và tốc độ thiết kế, việc bố trí các bộ phận nói trên phải tuân thủ các giải pháp tổ

chức giao thông qui định ở Bảng 5 TCVN 4054-05.

Chiều rộng tối thiểu của các yếu tố trên mặt cắt ngang đường được qui định tùy thuộc cấp thiết

kế và đảm bảo năng lực thông xe

2.3.1.2.Xác định số làn xe:

Phần xe chạy gồm một số nguyên các làn xe Con số này nên là số chẳn, trừ trường hợp chiều

xe có lưu lượng chênh lệch đáng kể hoặc có tổ chức giao thông đặc biệt

Số làn xe chạy được xác định tùy thuộc cấp đường đồng thời phải được kiểm tra theo công thức:

lth N

* Z cñgio

N

N LX 

Trong đó :

Nlx : số làn xe yêu cầu, được lấy tròn

Ncđgio : lưu lượng xe chạy thiết kế giờ cao điểm, khi không có nghiên cứu đặc biệt Ncđgio

được tính như sau:

Ncđgio =(0.1  0.12)*Ntbnđ

Ncđgio = 0,12*3230 = 387,6 (xcqđ/h)

Nlth : năng lực thông hành thực tế, khi không có nghiên cứu, tính toán, có thể lấy nhưsau:

Giả sử số làn xe Nlx < 4 khi đó theo Bảng 5 TCVN 4054-05 thì mặt cắt ngang đường

không cần dãy phân cách giữa hai chiều làn xe

- Khi không có dải phân cách trái chiều và ôtô chạy chung với xe thô sơ :

Tùy theo cấp thiết kế của đường, độ dốc dọc tối đa được quy định trong điều 5.7 TCVN

4054-05 Khi gặp khó khăn có thể tăng lên 1% nhưng độ dốc dọc lớn nhất không vượt quá 11%.

Đường nằm trên cao độ 2000m so với mực nước biển không được làm dốc quá 8%

- Đường đi qua khu dân cư không nên làm dốc dọc quá 4%

- Dốc dọc trong hầm không lớn hơn 4% và không nhỏ hơn 0.3%

- Trong đường đào độ dốc dọc tối thiểu là 0,5%( khi khó khăn là 0,3% và đoạn dốc nàykhông kéo dài quá 50m)

- Độ dốc dọc lớn nhất có thể được xác định theo điều kiện sức bám và sức kéo của ôtô :

keo

imax Dmaxkeo - fv và imaxbam  Dmaxbam- fv

imax = minimaxkeo;imaxbam

2.3.2.1.Theo điều kiện sức kéo :

Ta xét xe đang lên dốc và chuyển động đều : D  f + i

Dmax : nhân tố động lực của các loại xe được tra từ biểu đồ ứng với vận tốc tính toán

fv : hệ số cản lăn do tốc độ xe chạy V  60(km/h) thì f thay đổi ít, khi đó chỉ fv chỉ phụthuộc loại mặt đường và tình trạng của mặt đường do đó ta lấy fv = f0 = 0.02 (mặt đường bêtông nhựa)

Tính imaxkeo cho t ng lo i xe nh sauừng loại xe như sau ại xe như sau ư sau :

(Km/h)

Cấpsố

Dmax imaxkeo

2.3.2.1.Theo điều kiện sức bám :

* 07

= 155.08 (kg)

= > Dbám = 0 191

8000

08 , 155 3 0

* 7

= > imaxbam  Dmaxbam- fv = 0.191 – 0.02 = 0.171 = 17.1%

Qua tính toán ở trên ta chọn độ dốc dọc lớn nhất như sau:

imaxdoc = minimaxkeo;imaxbam = min (24% , 17.1%) = 17.1%

Theo Bảng 15 TCVN 4054-05 với Vtt = 60 km/h, cấp thiết kế là cấp III, khu vực miền núi

2.4.1.Xác định tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định :

Sơ đồ tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định :

Tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định là đoạn đường đủ để người lái xe nhìn thấy chướngngại vật, sau đó thực hiện hãm phanh và dừng xe cách vật cản một đoạn an toàn

at d

i f

V K V

* 254

* 6

K =1.3 : hệ số xét đến hiệu quả của bộ phận hãm phanh đối với xe tải.

lat = 5 ÷ 10m, lấy lat = 5m là khoảng cách an toàn

d = 0.5 : hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường (giả sử mặt đường bê tông nhựa ở điềukiện bình thường)

i = 0.07 : độ dốc dọc của đường, trường hợp bất lợi nhất là khi xe chạy xuống dốc lấy dấu(-)

Hệ số sức cản lăn f = f0 = 0.02

Trường hợp xe ở đoạn đường có i = 0%

i f

V K V

d

) 02 0 5 0 (

* 254

60

* 3 1 6

3

60 )

(

* 254

* 6

3

2 2

V K V

d

) 07 0 02 0 5 0 (

* 254

60

* 3 1 6

3

60 )

(

* 254

* 6

3

2 2

V K V

d

) 07 0 02 0 5 0 (

* 254

60

* 3 1 6

3

60 )

(

* 254

* 6

3

2 2

2.4.2.Xác định tầm nhìn thấy xe ngược chiều :

Sơ đồ tầm nhìn ngược chiều :

Tầm nhìn thấy xe ngược chiều là đoạn đường để hai xe chạy ngược chiều trên cùng một làn

xe và hai tài xế cùng nhìn thấy nhau, cùng thực hiện hãm phanh và dừng lại cách nhau mộtkhoản an toàn

*

* 8

.

f V

K V

02,05.0

*60

*3.18.1

60

2 2

ở phía trước bằng cách đi qua làn xe chạy ngược chiều và quay trở về làn xe củ an toàn trongđiều kiện có xe chạy ngược chiều khi thực hiện vượt xe

1

254

*6.3

V V

V V

V1 = V3 = 120 Km/h ( xét trường hợp khó khăn xe chạy với tốc độ cao).

*254

120

*2.16.3

120

*60120

1201202

254

*6.3

*

2 4

2 1 1 1 2 1

1

V V

V V

Theo Bảng 10 TCVN 4054-05 thì chiều dài tầm nhìn vượt xe tối thiểu là 350m.

Vậy ta chọn Svx = 750m để thiết kế chiều dài vượt xe

2.5.XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM:

Trong trường hợp khó khăn mới vận dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu Khuyến khíchdùng bán kính tối thiểu thông thường trở lên, và luôn tận dụng địa hình để đảm bảo chất lượngchạy xe tốt nhất

2.5.1.Xác định bán kính đường cong nằm nhỏ nhất ứng với siêu cao (i scmax = 7%) :

) (

* 127

R

max

2 min

Theo Bảng 13 TCVN 4054-05 ứng vận tốc thiết kế Vtk = 60 Km/h thì iscmax = 7%

Lấy in = iscmax (Độ dốc ngang mặt đường in lớn nhất bằng độ dốc siêu cao lớn nhất)

max = 0.15 :hệ số lực ngang tính toán cho mặt đường ướt bẩn, và tính toán trong trường hợpkhó khăn

= >

) 07 0 15 0 ( 127

60 )

(

* 127

Theo Bảng 11 TCVN 4054-05 : Rminnam =125 m

Vậy ta chọn Rminnam = 130 m để thiết kế

2.5.2.Bán kính đường cong nằm không cần làm siêu cao:

) (

* 127 R

2 osc

 = 0,08 :hệ số do tác dụng của lực ngang của bánh xe chạy trên đường

isc = -in (độ dốc ngang tối thiểu thoát nước tùy theo loại vật liệu cấu tạo mặt đường) in =2% đối với mặt đường bê tông nhựa và do không bố trí siêu cao nên mặt cắt ngang làm haimái

= >

) 02 0 08 0 (

* 127

60 )

( 127

2.5.3.Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm :

Tầm nhìn ban đêm phụ thuộc vào góc phát sáng  theo phương ngang của đèn pha ôtô,thường góc phát sáng theo phương ngang là nhỏ khoảng  = 2ô

Ta có:



14159 3

90 min

S

R 

Trong đó :

S là tầm nhìn vào ban đêm của người lái xe để Rmin thì S = min(St , Sđ)

S = St =75 m (chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định)

= >

2

* 14159 3

75

* 90 14159

3

2.6.XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TỐI THIỂU CỦA ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP:

Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong, phải chịu thay đổi:

- Bán kính từ  chuyển sang bằng R hữu hạn

- Lực li tâm từ chổ bằng không đạt tới giá trị

gR

GV2hữu hạn

- Góc  hợp thành giửa trục bánh trước và trục xe từ chổ bằng không (trên đườngthẳng) tới chổ bằng  (trên đường cong).

Những biến đổi đột ngột đó gây cảm giác khó chịu cho lái xe và hành khách Vì vậy để đảmbảo sự chuyển biến điều hòa về lực ly tâm, về góc , và về cảm giác của hành khách cần phảilàm một đường cong chuyển tiếp giửa đường thẳng và đường cong

Khi vận tốc thiết kế Vtk  60 Km/h phải bố trí đường cong chuyển tiếp để nối từ đườngthẳng vào đường cong

Dựa theo 3 điều kiện sau :

2.6.1.Điều kiện 1 :

đủ để bố trí đường cong chuyển tiếp (làm cho hành khách không cảm thấy đột ngột khi xechạy vào trong đường cong) :

R I

V

L ct

*

* 47

3



Trong đó:

V = 60 km/h (vận tốc xe chạy thiết kế )

R = 130m (bán kính đường cong nằm nhỏ nhất khi có bố trí siêu cao (7%))

I: độ tăng gia tốc ly tâm cho phép.Theo TCVN lấy I= 0.5 (m/s3)

130

* 5 0

* 47

60

*

* 47

3 3

m R

đủ để bố trí đoạn nối siêu cao

Đoạn nối siêu cao ( Lsc) : là đoạn chuyển tiếp từ độ dốc ngang của mặt đường có hai máinghiêng đến độ dốc siêu cao mặt đường còn một mái

p

sc nsc

i

i B

L   *

Trong đó :

B = 6 m (bề rộng của mặt đường).Theo Bảng 7 TCVN 4054-05 đối với đường cấp III,

địa hình vùng núi thì chiều rộng 1 làn là 3m

isc = 7% độ dốc siêu cao Theo Bảng 13 TCVN 4054-05 ứng với bán kính tối thiểu khi có

siêu cao là R = 125m

ip = 0,005 (0,5%) độ dốc phụ lớn nhất khi Vtt 60 (km/h)

005.0

07.09.06

i

i B

ct ct

R A

R L A

R

Trong đó :

R =130m bán kính đường cong nằm nhỏ nhất trên bình đồ ứng với isc = 7%

Chiều dài đường cong nhỏ nhất được chọn bằng giá trị lớn nhất trong 3 điều kiện trên

ct

Lmin = max(đk1,đk2,đk3)= max(80 , 100 , 14.44) = 100 m

Vậy ta chọn Lct = 100m để thiết kế

2.7.XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI ĐOẠN CHÊM GIỮA HAI ĐƯỜNG CONG :

2.7.1.Chiều dài tối thiểu của đoạn thẳng chêm giữa hai đường cong cùng chiều :

Khi hai đường cong có siêu cao thì đoạn chêm phải đủ chiều dài để bố trí hai nửa đường congchuyển tiếp

Để bố trí đường cong chuyển tiếp thì chiều dài đoạn chêm không nhỏ hơn 2V (m), V là tốc độtính toán (km/h).

= > Lchêm = max (Lmin

ct ; 2V) = max(70.7 ; 2*60) = 120 m

Vậy giữa hai đường cong cùng chiều ta chọn Lchêm = 120 m

2.7.2.Chiều dài tối thiểu của đoạn thẳng chêm giữa hai đường cong ngược chiều :

Khi hai đường cong có siêu cao thì yêu cầu tối thiểu là có một đoạn chêm, chiều dài tối thiểuđoạn chêm lớn hơn tổng hai nữa đường cong chuyển tiếp

Giữa hai đường cong ngược chiều phải đảm bảo đoạn chêm lớn hơn 200 m

= > Lchêmn = max(2Lmin

ct ; 200)= max(2*70.7 ; 200) = 200 m

Vậy giữa hai đường cong ngược chiều ta chọn Lchêm = 200 m

Độ mở rộng ở bụng của hai đường cong ngựơc chiều, có hướng ở bên phải và bên trái dọctheo tuyến tại bụng của hai đường cong kế tiếp nhau vì nó phải đổi việc nâng siêu cao từhướng bên này sang hướng bên kia so với hai đường cong cùng chiều nên nó phải đủ dài để

sở để lựa chọn bán kính đường cong đứng lồi, lõm

Các chổ đổi dốc trên mặt cắt dọc (lớn hơn 1% khi tốc độ thiết kế  60 Km/h lớn hơn 2% khitốc độ thiết kế < 60 Km/h) phải nối tiếp bằng các đường cong đứng (lồi và lõm) Các đườngcong này có thể là đường cong tròn hoặc parabol bậc 2.

Bán kính đường cong đứng phải chọn cho hợp với địa hình, tạo thuận lợi cho xe chạy và mỹ

quan cho đường đồng thời phải thỏa giá trị ghi trong Bảng 19 TCVN 4054-05.

2.8.1.Xác định bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lồi :

Đường có xe chạy ngược chiều không có dải phân cách

h

S

R l

* 8

2 minoài 

Trong đó :

h =1.2 m (chiều cao từ mắt người lái xe đến mặt đường)

Để Rlồi đạt giá trị nhỏ nhất thì S chọn giá trị nhỏ nhất do St < Sđ nên:

S = St = 75m (chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định)

= >

2.1

*8

75

*8

2 2

Rmin = 4000 m (tối thiểu thông thường)

Khuyên nên chọn bán kính tối thiểu thông thường ở những nơi địa hình cho phép

Vậy ta chọn Rminloài = 2500 m để thiết kế

2.8.2.Xác định bán kính nhỏ nhất đường cong đứng lõm: theo 2 điều kiện.

Điều kiện 1 : bảo đảm hạn chế lực li tâm trên đường cong đứng lõm để không gãy nhíp xe.

Trên đường cong đứng lõm, lực li tâm gia thêm vào tải trọng, gây khó chịu cho hành khách vàgây nên siêu tải cho lò xo của xe vì thế ta cần phải hạn chế gia tốc li tâm, không cho phépvượt qua các giá trị cho phép :

5 6

2 2 min

V b

b là gia tốc li tâm khơng vượt quá (0,50,7) m/s2, chọn b = 0,5 (m/s2).

60 5 6

2 2 2

Điều kiện 2 : đảm bảo tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm

Về ban đêm, pha đèn của ơtơ chiếu trong đường cong đứng lõm một chiều nhỏ hơn so với trênđường bằng

h S tg

S R

t p

t

*

*2

2 min





lõm

Trong đĩ :

hp = 0.75 m (độ cao đèn xe con so với mặt đường)

 =20 gĩc chiếu sáng của đèn ơ tơ theo phương đứng

St =75 m (là chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật)

2 2

min

tg tg

S h

S R

t p

Rmin = 1500 m (tối thiểu thơng thường)

Khuyên nên chọn bán kính tối thiểu thơng thường

Vậy ta chọn Rminlom= 1000 m để thiết kế ở những nơi địa hình khĩ khăn

Trong thiết kế trắc dọc, việc lựa chọn đường cong đứng là nhằm tạo điều kiện tốt cho xe chạy

về phương diện động lực cũng như về phương diện quang học, cơ học để cho xe chạy với tốc

độ mong muốn, và an tồn.Yêu cầu khi thiết kế là đường cong đứng nên bám sát địa hình,càng bám sát thì khơng những khối lượng cơng trình bớt đi, nhưng cịn đảm bảo cho cơngtrình ổn định lâu dài

2.9.XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH XE VÀ CÁC KÍCH THƯỚC NGANG CỦA ĐƯỜNG:

2.9.1Khả năng thông hành xe:

Khả năng thông xe tức là số lượng xe tối đa có thể chạy qua một mặt cắt ngang đường trongmột đơn vị thời gian, thường được biểu thị bằng xe/h

Khả năng thông xe phụ thuộc vào khả năng thông xe của một làn, và số làn xe

Xác định khả năng thông xe của một làn khi không xét đến khoảng cách hãm xe trước :

Vt i f g

V l

l

V N

2

1000 2

i = 7% ( xét trong trường hợp khó khăn khi xe lên dốc)

 = 0.2 ( hệ số bám phụ thuộc vào loại mặt đường, xét trong điều kiện khó khăn)

t = 1s ( thời gian phản ứng tâm lý)

g = 9.8 m/s2 (gia tốc trọng trường)

i f g

V l

l

V N

2

1000 2



=

6 3

60 ) 07 0 02 0 2 0 ( 8 9

* 2

) 6 3

60 ( 5

12

60

* 1000

Vậy khả năng thông hành của đường là N = 2N1lan = 2*727 = 1454 (xe/h)

2.9.2.Các kích thước ngang của đường:

a.Độ mở rộng mặt đường ở đoạn đường cong:

- Khi xe chạy trong đường cong yêu cầu phải mở rộng phần xe chạy Khi bán kính đường

cong nằm  250 m, phần xe chạy mở rộng theo quy định trong Bảng 12 TCVN 4054-05

- Khi xe chạy trên đường cong, trục sau cố định luôn luôn hướng tâm, còn bánh trước hợp vớitrục xe một góc nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đường thẳng.

Đối với những đoạn cong ta phải mở rộng mặt đường với độ mở rộng ():

l

e W 0,05*

* 2

2

l = 6.5 m chiều dài tính từ trục sau của xe tới giảm xóc đằng trước đối với xe tải vừa

R =130 m (bán kính nhỏ nhất trong đoạn nối siêu cao)

* 2

5 6

* 05 , 0

* 2

2 2

R

V R

Bề rộng phần xe chạy, được xác định theo công thức sau:

y x c a

- Đối với đoạn đường thẳng : Bmđ = 7.5 m

- Đối với đoạn đường cong : Bmđ = 7.5 +  = 7.5 + 1 = 8.5 m

Theo Bảng 7 TCVN 4054-05, với đường cấp thiết kế là cấp III, tốc độ thiết kế Vtt = 60 km/hthì B1lan = 3 m nên Bmđ = 6 m (cho hai làn xe)

Với phương án này thì xe chạy ngược chiều nhau không đạt được tốc độ tối thiểu 60 km/h vì

bề rộng đường không đủ an toàn,để khắc phục nhược điểm trên ta tận dụng phần lề gia cố đểlàm chổ tránh xe khi hai xe tải chạy vượt chiều nhau để tăng tính an toàn trong lưu thông

- Đối với đoạn đường thẳng : Bmđ = 6 m

- Đối với đoạn đường cong : Bmđ = 6 +  = 6 + 1 = 7 m

Bề rộng lề đường : đối với đường cấp III, theo Bảng 7 TCVN 4054-05 thì bề rộng lề đường là

1,5m trong đó gồm : phần lề đường có gia cố là 1m và phần lề đất là 0,5m

Bề rộng nền đường theo tính toán:

- Đối với đoạn đường thẳng :Bnđ = Bmđ + 2Blđ = 7.5 + 2*1.5 = 10.5 m

- Đối với đoạn đường cong :Bnđ = 10.49 + 1 = 11.5 m

Bề rộng nền đường theo TCVN4054 - 05:

- Đối với đoạn đường thẳng :Bnđ = Bmđ + 2Blđ = 6 + 2*1.5 = 9 m

- Đối với đoạn đường cong :Bnđ = 9 + 1 = 10 m

B NG T NG H P K T QU TÍNH TOÁN CÁC CH TIÊU K THU TẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ỢP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT Ỉ TIÊU KỸ THUẬT Ỹ THUẬT ẬT

-2

24

- Trước chướng ngại vật cố định 57.61 75 75

THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN ĐƯỜNG TRÊN BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH

1 NHỮNG CĂN CỨ ĐỂ VẠCH TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ:

Để vạch được tuyến trên bình đồ cần dựa vào các căn cứ sau :

- Tình hình địa hình, địa mạo, địa chất thủy văn … của khu vực tuyến đi qua

- Bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10000 vùng đồi núi, chênh cao giữa 2 đường đồng mức cách nhau

 h = 5 m

- Cấp thiết kế của đường là cấp III, tốc độ thiết kế là 60 Km/h

- Nhu cầu phát triển kinh tế trong tương lai của vùng tuyến đi qua

- Xác định đường dẫn hướng tuyến chung cho toàn tuyến và từng đoạn cục bộ

Tuy nhiên, trong thực tế nếu chọn tuyến mà chỉ kẻ qua các điểm khống chế sẽ gặp nhiều trở ngại về địa hình, địa mạo, địa chất thuỷ văn, không có lợi về mặt kinh tế kỹ thuật Do đó cần phải tránh các chướng ngại vật mặt dầu tuyến có thể dài ra Như vậy, để vạch tuyến phải xác định các điểm khống chế

Điểm khống chế : là các điểm mà ở đó cao độ đã được xác định.

Điểm đầu tuyến có cao độ : 65m

Điểm cuối tuyến có cao độ : 70m

2 XÁC ĐỊNH ĐIỂM KHỐNG CHẾ, ĐIỂM CƠ SỞ CỦA TUYẾN :

Khi vạch tuyến đi qua 2 điểm đã chọn cần phải xác định các điểm khống chế giữa chúng Cácđiểm khống chế phải được xác định chính xác, chẳng hạn cao độ nền đường ở nơi giao nhaucùng mức với đường sắt, với đường ô tô cấp cao hơn, điểm đầu tuyến và điểm cuối tuyến … Nối cao độ các điểm khống chế đó với nhau ta xác định được tuyến đường chim bay giữa cácđiểm khống chế Từ các điểm khống chế cần xác định các điểm cơ sở để tuyến đi qua đảm bảocác yêu cầu về kinh tế kỹ thuật Các điểm cơ sở đó là các điểm vượt suối, vượt đèo…

Dựa trên bản đồ địa hình, có thể xác định được điểm đầu tuyến có cao độ 65 m, điểm cuốituyến có cao độ 70m, độ chênh cao giữa hai điểm đầu và cuối tuyến là 15 m

Dựa vào các điểm khống chế đã xác định được, ta xác định các điểm cơ sở để vạch tuyến trên bình đồ

3 NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ :

Khi thiết kế tuyến trên bình đồ cần đảm bảo các nguyên tắc sau :

- Đảm bảo xe chạy êm thuận và an toàn với vận tốc thiết kế

- Đảm bảo gía thành xây dựng tuyến là rẻ nhất và thuận tiện cho việc duy tu bảo dưỡng trongquá trình khai thác

- Đảm bảo tốt các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật và quốc phòng

- Phải vạch tuyến sao cho công vận chuyển, thời gian vận chuyển hàng hoá và hành khách lànhỏ nhất

- Hướng tuyến chung trong mỗi đoạn tốt nhất nên chọn gần với đường chim bay Nói chung,lưu lượng xe chạy càng cao thì chiều dài tuyến càng phải ngắn nhưng nên tránh những đoạnthẳng quá dài (>3Km) vì dễ xảy ra tai nạn do sự không chú ý của tài xế

- Tuyến đường phải kết hợp hài hòa với địa hình xung quanh Không cho phép vạch tuyếnđường quanh co trên địa hình đồng bằng hay tuyến đường thẳng trên địa hình miền núi nhấpnhô Cần quan tâm đến yêu cầu về kiến trúc đối với các đường phục vụ du lịch, đường quacông viên, đường đến các khu nghĩ mát, các công trình văn hóa và di tích lịch sử

- Khi vạch tuyến, nếu có thể, cần tránh đi qua những vị trí bất lợi về thổ nhưỡng, thủy văn, địachất (đầm lầy, khe xói, đá lăn,…)

- Khi đường qua vùng địa hình đồi nhấp nhô nên dùng những bán kính lớn, uốn theo vònglượn của địa hình tự nhiên, chú ý bỏ những vòng lượn nhỏ và tránh tuyến bị gãy khúc ở bình

đồ và mặt cắt dọc

- Khi đường qua vùng địa hình đồi nhấp nhô nối tiếp nhau tốt nhất nên chọn tuyến là nhữngđường cong nối tiếp hài hòa nhau, không có đoạn thẳng chêm giữa những đường cong cùngchiều

- Khi đường đi theo đường phân thủy điều cần chú ý trước tiên là quan sát hướng đường phânthủy chính và tìm cách nắn thẳng tuyến trên từng đoạn đó cắt qua đỉnh khe, chọn những sườn

ổn định và thuận lợi cho việc đặt tuyến, tránh những điểm nhô cao và tìm những đèo để vượt

- Vị trí tuyến cắt qua sông, suối nên chọn những đoạn thẳng, có bờ và dòng chảy ổn định, điềukiện địa chất thuận lợi Nên vượt sông (đặc biệt là sông lớn) thẳng góc hoặc gần thẳng góc vớidòng chảy khi mùa lũ Nhưng yêu cầu trên không được làm cho tuyến bị gãy khúc, hạ thấp chỉtiêu bình đồ của tuyến

Nhiệm vụ cơ bản của vạch tuyến là bố trí tim đường trong không gian một cách hợp lý nhất,nghĩa là đảm bảo mối quan hệ chặt chẽ, sự phối hợp hài hòa giữa bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cắtngang của tuyến

Dựa vào bình đồ và tiêu chuẩn cấp kỹ thuật là cấp 60 đã chọn của tuyến đường ta vạch tất cảcác phương án tuyến có thể đi qua Sau đó tuyến hành so sánh sơ bộ loại dần các phương ánxấu hơn, cuối cùng chọn hai phương án tuyến để thiết kế sơ bộ, so sánh chọn phương án tốiưu

Khi vạch tuyến để đảm bảo độ dốc dọc cho phép thì chiều dài tuyến giữa hai đường đồng mứcphải thoả mãn bước compa :

Xác định sơ bộ chiều dài bước compa để vạch tuyến :

100

1 8

, 0 8 , 0

100 5

Nếu R lớn thì tốc độ xe chạy sẽ không bị ảnh hưởng, vấn đề an toàn và êm thuận được nânglên nhưng giá thành xây đựng lớn Do đó, việc xác định R phải phù hợp, nghĩa là phải dựa vàođịa hình cụ thể thì mới đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật.

Các điểm chi tiết chủ yếu của đường cong tròn bao gồm :

- Điểm nối đầu : NĐ

- Điểm tiếp đầu : TĐ

- Điểm giữa : P

- Điểm tiếp cuối : TC

- Điểm nối cuối : NC

- Góc chuyển hướng : 

- Bán kính đường cong : R

Các yếu tố cơ bản của đường cong được tính theo công thức :

- Độ dài tiếp tuyến :

2



tg R

TC

O

4.1 Cách xác định đường cong trên bình đồ:

Xác định góc ngoặc  trên bình đồ bằng thước đo độ

Chọn bán kính đường cong R

Tính các yếu tố cơ bản của đường cong bằng các công thức trên : T, P, K

Từ đỉnh đường cong đo theo hai cánh tuyến một đoạn có chiều dài bằng T ta xác định đượcđiểm tiếp đầu TĐ Làm tương tự ta cắm được điểm tiếp cuối TC của đường cong

Xác định đường phân giác của góc đỉnh TĐ, Đ, TC

Từ tiếp đầu TĐ hoặc từ tiếp cuối TC dựng đường vuông góc cắt đường phân giác tại O Từ O

mở khẩu độ compa với bán kính R xác định được đường cong tròn Điểm P là giao điểm củacung tròn với đường phân giác

4.2 Cách xác định đường cong trên thực địa:

Trên thực địa dùng máy kinh vĩ đặt tại đỉnh Đ kiểm tra góc ngoặt 

Từ đỉnh Đ, quay máy ngắm về đỉnh trước, dùng thước thép đo theo hướng ngắm một đoạn cóchiều dài là T, xác định được tiếp đầu TĐ Cũng làm tương tự với đỉnh kế xác định được tiếpcuối TC

Từ đỉnh Đ, quay máy gắm về đỉnh trước quay máy một góc (180-)/2 xác định được hướngđường phân giác Trên hướng đó dùng thước thép đo từ đỉnh Đ một đoạn P ta xác định đượcđiểm P

Các điểm chi tiết trên đường cong có thể xác định bằng phương pháp tọa độ vuông góc, tọa độcực hoặc bằng phương pháp dây cung kéo dài

BẢNG TÍNH CÁC YẾU TỐ ĐƯỜNG CONG

PHƯƠNG ÁN 1

- Cọc thay đổi địa hình được kí hiệu Cn ( n được đánh số 1 2 3 … ).

L i  i bd 

Libd : cự ly giữa các cọc trên bản đồ (mm)

1000 : hệ số đổi đơn vị (mm) ra (m)

Khoảng cách giữa các cọc trên đường thẳng được xác định bằng thước

Xác định các cọc trên đường cong có bán kính R khi đã biết khoảng cách giữa các cọc (dùngcho cọc H và Km)

- Tại tiếp đầu TĐ của đường cong đặt một hệ toạ độ vuông góc (như hình vẽ) Khoảng cách từtiếp đầu TĐđến H là S

- Sau khi xác định được X vàY theo công thức sau sẽ dùng thước xác định cọc H trên đườngcong.

- Dựa vào cách xác định cự ly giữa các cọc, đã xác định được cự ly của các cọc (theo hai

phương án) và lập được các bảng tổng hợp sau:

PHƯƠNG ÁN I (L = 5245.67 m)

Tên cọc K/cách lẻ

(m)

K/cáchcộng dồn(m)