PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ
3. THIẾT KẾ TRẮC DỌC TRÊN BÌNH ĐỒ
3.1 Nguyên tắc thiết kế
- Căn cứ vào các điều kiện thực tế cụ thể của đoạn tuyến. với bình đồ tỷ lệ 1/1000 địa hịnh thể hiện tương đối chính xác, với các cọc km, cọc h, các cọc chi tiết, cọc địa hình
α/ 2
α/2
α/2
tại các vị trí thay đổi địa hình hay công trình tôi xác định được cao độ tự nhiên cuả mặt đất tự nhiên. từ đó biểu diễn được trắc dọc tự nhiên dọc theo đoạn tuyến, phối hợp với bình đồ, trắc ngang ta tiến hành thiết kế đường đỏ (đường biểu diễn cao độ thiết kế).
- Đường đỏ trên đoạn tuyến này được thiết kế theo những yêu cầu chung của thiết kế sơ bộ nhưng phải chính xác và chi tiết hơn.
3.2. Những nguyên tắc khi thiết kế.
- Đảm bảo cao độ đã được xác định trước tại vị trí các điểm khống chế.
- Cao độ nền đắp tại các vị trí đặt cống đều lớn hơn cao độ đỉnh cống ít nhất 0,5 m.
- Đảm bảo sự lượn đều của trắc dọc tại vị trí đặt cống.
- Rãnh dọc có độ dốc tối thiểu 0,5% để bảo đảm thoát nước, không bị cỏ mọc và bồi lắng.
- Bố trí đường cong đứng trên tất cả những nơi đổi dốc có hiệu đại số giữa hai độ dốc
≥ 1%, trị số bán kính đường cong được chọn không nhỏ hơn trị số tối thiểu theo quy phạm quy định đối với cấp 60 km/h.
- Chiều dài đoạn đổi dốc không nhỏ hơn 150 m.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho thi công cơ giới . - Khối lượng đào đắp là ít nhất.
- Các số liệu cụ thể về cự ly giữa các cọc chi tiết, cao độ tự nhiên, cao độ thiết kế ,độ dốc dọc, các vị trí cống được thể hiện đầy đủ trên bản vẽ trắc dọc kỹ thuật tỷ lệ (tlđ:1/100;tln:1/1000).
3.3. Bố trí đường cong đứng trên trắc dọc . 3.4.Nguyên lí thiết kế trắc dọc
Độ dốc ảnh hưởng tới tốc độ rất lớn của xe chạy , thơi gian xe chạy ,năng lực thông xe , an toàn xe chạy , giá thành vận tải .Vì thế độ dốc dọc lớn thì giảm giá thành xây dựng nhưng trong mọi trường hợp ta cố gắng các độ bé và ít thay đổi độ đốc .
-Phối hợp các yếu tố tắc dọc , bình đò và nằm trong địa hình cụ thể .Mục tiêu là trong không gian có một tuyến đường hài hòa nội bộ không che lấp tầm nhìn , không gây ảo giác có hại tâm lí cho ngườ lái xe.
-Căn cứ vào các điểm khống chế trên trắc dọc
-Căn cứ vào bản đồ địa hình tỉ lệ 1\10000 với đường đòng mức cách nhau 5m .
+ Điểm khống chế bắt buộc đó là các điểm trên trắc dọc buộc phải đi qua như các điểm có liên quan đến cao độ theo qui hoạch điểm giao cắt cùng với mức đường sắt hay đường giao thông khác .
+Điểm khống chế giới hạn .
Cao độ nền đường đắp đi qua bãi sông phải cao hơn mực nước tính toán và có xét tới mực nước dềnh và chiều cao sóng vỗ len mái dốc ít nhất là 0.5m.
Cao độ mép nền đường ở các đoạn đường dẫn vào cầu và cống phải cao hơn cao độ mực nước tính toán có xét tới nước dềnh ít nhất là 0.5m tính theo chiều csn nước lũ có tần suất là 4%
Cao độ của nền đường trên cống phải đảm bảo chiều dày đất đắp ở trên tối thiểu là 0.5m để tải trọng phân bố rộng trên cống . Khi chiều dày áo đường lớn hơn 0.5m chênh cao giữa mặt đường có đỉnh cống phải đủ dày để bố trí áo đường.
Cao độ tối thiểu của mép nền đường khu vực hai bên đường . Đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật tối thiểu cho nền đường luôn khô ráo ,không nên đào đắp quá cao và quá sâu để tránh phải xây dựng các công trình chống đỡ .
Trong pham vi có thể được nên tránh dùng những đoạn dốc ngược chiều khi tuyến đang liên tục lên hoặc xuống .
Để đảm bảo thoát nước tốt nhất và không làm rãnh sâu thì nền đường đào và nền đường nửa đào , nửa đắp , không nên thiết kế có độ dốc nhỏ hơn 0.5% trong trường hợp khó khăn không nên nhỏ hơn 0.3% .
Ở những đọa địa hình dốc phải sử dụng độ dốc lớn hơn 6% thì yêu cầu cứ 2000m thì phải bố trí một đoạn nghỉ có độ dốc dọc thoải không vượt quá 2.5% và chiều dày đoạn nghỉ không nên ngắn hơn 50m
Độ dốc lớn nhất trên những đoạn dốc có bán kính nhỏ hơn 50m phải triết dọc so với độ dốc lớn nhất
Đường cong đứng phải được bô trí ở những chỗ đường đỏ đổ dốc mà hiệu đại số giữa hai dốc lớn hơn 1%
Khi vạch đường đỏ cố gắng bán sát cao độ mong muốn để đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kĩ thuật điều kiện thi công .
-Khi trên tuyến làm cầu vượt thì :
+Tĩnh không phải từ 5.5- 6 m khi cầu vượt qua đường sắt . +Cao độ thi công H=4.5 m khi vượt qua các đường quốc lộ .
+H= 3.2-3.3 m đối với đường tỉnh lộ phải có biển hạn chế độ cao phương tiện +H= 2.5 m đối với đường dân sinh .
3.5.Các phương án áp dụng để thiết kế trắc dọc.
Căn cứ và đường đen trên trắc dọc và phối hợp với địa hình trên bình đồ ta tiến hành thiết kế đường đỏ theo ba phương án sau .
-Phương pháp thiết kế đường bao địa hình : tức là cho đường thiết kế lượn theo địa hình tự nhiên , là đi song song với mặt đất tự nhiên . theo phương pháp này khối lượng đào đắp hợp lí nhưng lại có nhiều đoạn lắt nhắt. phương pháp này được áp dụng ở những nơi có địa hình bằng phẳng ,có cao độ thay đổi cao đều và đọ dốc tự nhiên nhỏ . -Phương pháp thiết kế cắt địa hình : thiết kế đường đỏ cắt địa hình tự nhiên tạo thành những đoạn đường đào đắp xen kẽ . Phương pháp này được áp dụng ở những nơi có địa hình mấp mô , đường cấp cao. Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của phương pháp đường bao nhưng lại có nhược điểm là khối lượng đào đắp lớn -Phương pháp tổng hợp: phối hợp hai phương pháp này một cách hợp lý cho từng đoạn đường cụ thể .
3.5.1.Giải pháp thiết kế trắc dọc
- Xác định cao độ của những điểm khống chế buộc đường đỏ phải đi qua hay cao hơn cao độ tối thiểu quy định như : cao độ điểm đầu ,điểm cuối của tuyến ,cao độ nơi giao nhau với đường giao thông oto khác cấp cao hơn hoặc với đường sắt , cao độ mặt cầu ,cao độ tối thiểu đắp trên cống , cao độ mặt đường bị ngập nước hai bên ,cao độ nền đường ở những nơi có mực nước ngầm cao ,
-Phần cắt dọc thành những đoạn đặc trưng về địa hình qua trị số độ dốc sườn núi tự nhiên và địa chất khu vực .
-Sơ bộ vạch tuyến trên phần thiết kế bình đồ thì cao độ dọc tuyến thay đổi ít vì tuyến vạch qua vùng dân cư , đồng ruộng và vùng đồi thấp .Chính vì thế phương pháp thiết kế đường đỏ là phương pháp thiết kế bao .Căn cứ vào cao độ mực nước thiết kế để tính cao độ đường đỏ ( tần suất lũ thiết kế là 4%) ở vị trí đầu tuyến và cuối tuyến đi vào khu dan cư vì thế cao độ đường đỏ phải được khống chế để phù hợp với cao độ nhà dân ,Các điểm khống chế trung gian tại vị trí cầu cống ở các vị trí này cao độ đường
đỏ được xác định theo cao độ mặt cầu và cao độ đất đắp trên cống . Theo quy định thì cao độ hai mố cầu phải bằng nhau nên ở đây ta kẻ đường đỏ ở phạm vi cầu có độ dốc bằng 0% . Trên toàn tuyến trắc dọc nề đào rất ít . Độ dốc trung bình nhỏ hơn 2% đây là điều kiện rất thuận lợi cho việc khai thác sau này .
Sau khi xác định được trị số độ dốc tại các vị trí đổi dốc, đường cong đứng được bố trí khi độ đổi dốc lớn hơn 1%.
3.6. Trị số bán kính của đường cong đứng
Căn cứ vào điều kiện đảm bảo tầm nhìn của người lái xe trên đường.
Căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đường 4054-05 của Bộ gtvt với đường cấp 60, vận tốc xe chạy 60 km/h quy định rmin = 1000m.
Dựa vào các tiêu chuẩn trên ta chọn rmin = 1000m.
3.6.1. Xác định các yếu tố của đường cong đứng.
Sau khi đã chọn bán kính đường cong đứng thì các yếu tố còn lại của đường cong được xác định theo công thức sau:
•
Chiều dài đường cong k = rx(i1 - i2) (m)
•
Tiếp tuyến đường cong t = rx(
2 i
i1− 2 ) (m)
•
Độ dài phân cự p = 2R
T2 (m)
•
Tung độ các điểm trung gian trên đường cong có hoành độ x được xác định
theo công thức: y = ± 2R X2
trong đó:
• r: Bán kính đường cong tại điểm gốc của toạ độ tại đỉnh đường cong.
• dấu (+) ứng với đường cong đứng lồi
• dấu (-) ứng với đường cong đứng lõm
• i1,i2 : độ dốc của hai đoạn nối nhau bằng đường cong đứng
• dấu (+) ứng với lên dốc