II. Những yêu cầu trong công việc thiết kế kỹ thuật
I.2.2.3. Tính góc kẹp giữa đờng thẳng và đờng cong chuyển tiếp
= R . 2 L (rad) Đỉnh R(m) A L(m) 2 Kết luận Đ1 400 89.44 20 0.025 0.05 Thỏa mẵn Đ2 400 89.44 20 0.025 0.05 Thỏa mẵn
I.2.2.4. Toạ độ các điểm cuối đờng cong chuyển tiếp X0 , Y0
Toạ độ điểm cuối đờng cong chuyển tiếp S = Lct (m)
Đỉnh S A S/A X0/A Y0/A X0 Y0
Đ1 20 89.44 0.223613
Đ2 20 89.44 0.223613
I.2.2.5. Xác đinh các điểm dịch p và t:p = Y0- R.(1-cos) (m) p = Y0- R.(1-cos) (m) t = X0- R.sin≈L/2(m) R(m) L (m) X0(m) Y0(m) P (m) t (m) 400 20 400 20
I.2.2.6. Xác định toạ độ (lý trình ) các điểm đầu cuối của đờng cong chuyển tiếp
Tiếp tuyến mới : T= t+Tk
Tiếp đầu đờng cong chuyển tiếp vào: TĐT = Đ - (Tk+t) Tiếp đầu đờng cong tròn còn lại TĐ = TĐT+t
Tiếp cuối đờng cong còn lại : TC = TĐ+K0
Tiếp đầu đờng cong chuyển tiếp ra: TCT = TĐT+K0+2L
0
K : Chiều dài đờng cong tròn còn lại. K0 =R(α −2ϕ)
Đ : Đỉnh đờng cong
I.2.2.7. Xác định toạ độ các điểm trung gian:
Trong đờng cong ta cắm các cọc 20m, đoạn chuuyển tiếp cắm các cọc cách nhau 10m.Toạ độ các điểm trung gian của đờng cong chuyển tiếp tính đơn giản theo phơng trình Parabol bậc 3 với
S=x y= 32
6A x
Chi tiết cắm cọc đợc thể hiện trực tiếp trên bình đồ kỹ thuật
I.2.2.8. Số liệu hố khoan địa chất:
Trên đoạn tuyến thiết kế kỹ thuật để đánh giá đợc điều kiện địa chất, từ đó có các biện pháp cần thiết để đảm bảo kết cấu nền mặt, mặt đờng ổn định trong suốt thời gian sử dụng thì ta phải tiến hành công tác khoan địa chất:
Khoảng cách giữa các hố khoan địa chất phải hợp lý để đáp ứng 2 yêu cầu chính: Đủ cần thiết để đánh giá đợc các tầng địa chất ở mức độ tin dùng
Không qua gây tốn kém kinh phí xây dựng thực hiện.
Theo quy định thì khoảng cách này đợc thể hiện nh sau: Không quá 500m đối với miền núi.không quá 1km đối với đờng đồng bằng.
Vị trí hố khoan địa chất đợc thực hiện tại các vị trí đặc biệt: đắp cao,đào sâu..
Từ những yêu cầu trên, với chiều dài tuyến thiết kế kỹ thuật là >1.2 km ta bố trí tại 4 vị trí nh trong bản vẽ:
Qua thực hiện trong hiện trờng, ta thấy địa chất trong đoạn tuyến gồm :
Qua thực hiện tại hiện trờng ta thấy lớp địa chất gồm 2 lớp chủ yếu: lỗ khoan khoan sâu vào lớp đất đá phong hoá 1m
Bảng số liệu tại các hố khoan địa chất :
Vị trí hố khoan Chiều sâu hố khoan Khoan vào lớp đất đá
phong hoá Km2+004.0 4.10 1.00 m Km2+240 4.56 1.00 m Km2+700 4.52 1.00 m Km3+102.71 5 1.00 m Ch ơng II: 89
Thiết kế công trình thoát nớc
II.1. Thiết kế cống địa hình
Tính toán cụ thể cho cống địa hình C1 tại Km 2 + 004.30.
II.1.1. Xác định diện tích lu vực :
Trong phần thiết kế sơ bộ , diện tích lu vực đợc xác định bằng cách đo trực tiếp trên bình đồ.Có : f = 0.102km2
II.1.2.Xác định lu lợng thiết kế .
Lu lợng dòng chảy trong thiết kế kỹ thuật đợc xác định theo công thức kinh nghiệm của Bôn Đa Cop Q = ω.(h - f)m.Fn.K.δ.γ (m3/s)
Trong đó
Q - là lu lợng tính toán thiết kế.
ω - là hệ số địa mạo phụ thuộc vào độ dốc lòng suối is.Tra bảng 7-13 sổ tay thiết kế đờng với is = 6% suy ra ω = 0,045 .
h - chiều sâu dòng chảy (mm) dựa vào phân khu ma rào của vi trí xây dựng, theo tần suất lũ quy định 4% , theo cấp đát có cờng độ thấm 0,3 mm/phút, thời gian tập trung nớc t = 30s , tra bảng 76 ( sổ tay thiết kế đờng) xác định đợc h= 41mm
Z - lợng tổn thất do cây cỏ bụi dậm giữ lại ( mm ).Tra bảng 7-7 ta đợc z= 10 (mm).
γ - là hệ số phân bố không đều trong phạm vi lu vực. Tra bảng lấy γ =0,97.
δ - hệ số tiết giảm do ảnh hởng của ao hồ. Tra bảng 7.5 suy ra δ = 0,95.
m và n - các hệ số thay đổi tuỳ thuộc vào ( h-z) và F. Tra bảng 7.14 và 7 - 15 ( STTKĐ).
Suy ra ( h-z )m = 305 ; n=4/5=0,8.
K - hệ số xét đến độ nhám của suối và sờn dốc lu vực. Tra bảng 7 - 16 suy ra k= 0,9.
Thay số : Q= 0,045. 305 . 0,1020,8 . 0,9 . 0,95. 0,97 = 1.18 m3/s
II.1.3 .Xác định khẩu độ cống.
Chọn loại cấu tạo cống : Để thuận lợi cho thi công và giảm giá thành xây dựng, và dựa vào lu lợng tính toán . Em chọn loại cống Bê Tông Cốt Thép tròn có kích thớc định hình.
Dựa và lu lợng tính toán Em chọn khẩu độ cống định hình : + φ 1, 0m.
+ Chế độ làm việc của cống: chảy không áp. + Chiều sâu nớc dâng trớc cống : Hd = 0.93m. + Vận tốc nớc chảy : V = 2,32 m/s.
Kiểm tra cao độ mép nền đờng đ thiết kế:ã
Hn/ 1,10 + 0,57-0.5 = 1.17m ( do chiều sâu đặt cống xuống mặt đất tự nhiên 0.5m) Mà tại vị trí đặt cống em đ thiết kế có Hã n= 1.32 m. Nh vậy điều kiện này đợc đảm bảo.
II.1.4.Tính chiều dài cống.
Với khẩu độ cống φ = 1,0m .Chiều cao nền đắp tại vị trí đặt cống Hn= 1.32 m. , chiều dài cống đợc xác định theo sơ đồ sau:
Trong đó :
Hn - Cao độ của nền đờng = 1.32 m.
Hd - Chiều cao nớc dâng trớc cống = 0.93 m. Hc - Cao độ đỉnh cống = 1.0m.
B - Bề rộng nền đờng = 9m. Lc - Chiều dài cống.
Lc = B + 2x = B + 2.( Hn - Hc ).1,5 = 9 + 2.(2,61 - 1,5).1,5 = 13.56m Chọn chiều dài cống Lc= 14m để thiết kế.
II.2. Gia cố thợng và hạ lu cống II.2.1. Chiều dài phần gia cố:
Lấy theo định hình 533-03-03
II.2.2. Chiều dày phần gia cố:
Lấy theo định hình 533-03-03
II.2.3. Tờng chống sói:
Lấy theo định hình 533-03-03
II.3. Thiết kế rãnh thoát nớc.
Với các yêu cầu của r nh dọc nhã đ nêu trong phần thiết kế sơ bộ, Em thiết kếã r nh dọc để thoát nã ớc từ mặt đờng và diện tích hai bên đờng đợc biểu diễn cụ thể trên bản vẽ trắc dọc.
Tất cả các đoạn r nh đều có độ dốc > 0,5% và song song với mép của nền đã ờng, nên đảm bảo không có hiện tợng phù sa lắng đọng trong r nhã
Ch
ơng III
thiết kế trắc dọc.trắc ngang
III.1. Những yêu cầu khi thiết kế.
Căn cứ vào điều kiện cụ thể của đoạn tuyến từ Km1+900 đến Km3+274. Với bình đồ tỷ lệ 1:1000, địa hình đợc thể hiện rõ ràng và tơng đối chính xác,đ xác định đã ợc cao độ tự nhiên tại các cọc Km, cọc 100m, tại các cọc chi tiết và các cọc trên đờng cong.
Trên đờng đen biểu diễn cao độ mặt đất tự nhiên dọc theo đoạn tuyến, phối hợp với bình đồ và các bản vẽ trắc ngang, tiến hành thiết kế đờng đỏ chủ yếu dựa theo phơng pháp đờng bao.
Đờng đỏ trên đoạn tuyến này đợc thiết kế theo những yêu cầu chung đối với thiết kế trắc dọc nh đ nêu trong phần thiết kế sơ bộ với mức độ chính xác và chi tiếtã hơn:
+Đảm bảo tuyến lợn đều, ít thay đổi độ dốc và sử dụng các độ dôc tơng đối nhỏ trên toàn tuyến.
+Có hệ thống thoát nớc đảm bảo thoát nớc tốt từ khu vực hai bên đờng và nền đờng. Ngăn ngừa sự phá hoại của nớc mặt đối với công trình nền, mặt đờng.
+Đảm bảo cao độ đ đã ợc xác định trớc tại các điểm khống chế. Cao độ nền đắp tại các vị trí đặt cống đều lớn hơn cao độ đỉnh cống ít nhất là 0,5m.
+Đảm bảo sự lợn đều của trắc dọc tại những vị trí đặt cống.
+R nh dọc có độ dốc tối thiểu là 0,5%. Đảm bảo thoát nã ớc tốt không bị cỏ mọc và bồi lắng.
+Bố trí đờng cong đứng trên tất cả những nơi đổi dốc có hiệu đại số giữa hai độ dốc /2% , và gọt tròn những chỗ trắc dọc đổi dốc nhng hiệu đại số giữa hai độ dôc < 2%.
+Tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công cơ giới.
Các số liệu cụ thể : cự ly, độ cao, vị trí cống....đều đợc thể hiện trên bản vẽ trắc dọc có tỷ lệ cao 1/100, tỷ lệ dài 1/1000.
III.2. Bố trí đờng cong đứng trên trắc dọc.
Sau khi xác định đợc trị số độ dốc dọc tại các vị trí đổi dốc, đờng cong đứng đợc bố trí tại những vị trí đổi dốc lớn ( hiệu đại số giữa hai độ dốc/2%)
III.2.1.Trị số bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng.
Theo tính toán từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn của ngời lái xe trên mặt đờng, kết hợp với quy phạm thiết kế TCVN - 4054 - 1998 quy định bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng phụ thuộc vào vận tốc xe chạy tính toán nh đ nêu trong phần thiết kế sơ bộ. Em chọn trịã số bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng để thiết kế cho đoạn tuyến từ Km1 = 200 đến KM2 = 200 nh sau:
+Bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lồi: Rmin = 700m. +Bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lõm: Rmin = 450m.
Tuy nhiên trên đoạn tuyến này, các bán kính đờng cong sử dụng lớn hơn rất nhiều so với bán kính tối thiểu.
III.2.2. Xác định các yếu tố của đờng cong đứng.
Bán kính đờng cong : thờng đợc chọn phù hợp với địa hình đảm bảo lớn hơn trị số tối thiểu và không làm tăng nhiều khối lợng đào đắp.
Sau khi chọn bán kính, các yếu tố còn lại của đờng cong đợc xác định theo các công thức sau:
+Chiều dài đờng cong:
K = R(i1 - i2) (m) +Chiều dài tiếp tuyến đờng cong:
T = R(i1 - i2)/2 (m) +Độ dài phân cự:
P = T2/2R (m)
Đờng cong đứng là đờng tròn có dạng x2= y(2R -y). Để đơn giản ta tính theo parabol bậc hai có dạng:
y = 6x2/2R
Trong đó:
R - bán kính đờng cong tại điểm gốc của toạ độ tại đỉnh đờng cong. Dấu (+) tơng ứng với đờng cong đứng lồi, dấu (-) ứng với đờng cong đứng lõm.
i1,i2 - Độ dốc của hai đoạn dốc nối nhau bằng đờng cong đứng, lên dốc lấy dấu (+) và xuống dốc lấy dấu (-)
Sau khi tính toán chi tiết tại các vị trí đổi dốc, ta đ xác định đã ợc các yếu tố của đ- ờng cong đứng và bố trí trên bản vẽ trắc dọc.
III.3. Đờng cong chuyển tiếp
Khi xe chạy từ đờng thẳng vào đờng cong , phải chịu các thay đổi: + Bán kính từ 1: chuyển bằng R.
+ Lực li tâm từ chỗ bằng không đạt tới trị Gv2/gR.
+ Góc ; hợp bởi giữa trục bánh trớc và trục xe từ chỗ bằng không ( trên đờng thẳng ) tới chỗ bằng ; (trên đờng cong).
Những biến đổi đột ngột đó gây cảm giác khó chịu cho lái xe và hành khách .
Khi vận tốc lớn để đảm bảo có sự chuyển biến điều hoà về lực li tâm , về góc α ( góc hợp bởi trục bánh trớc và trục bánh sau) và về cảm giác của hành khách , cần phải cần phải làm một đờng cong chuyển tiếp giữa đờng thẳng và đờng cong tròn . Làm đờng cong chuyển tiếp làm tuyến có dạng hài hoà hơn , tầm nhìn đợc đảm bảo hơn , mức độ tiện nghi an toàn đều tăng rõ rệt.
Để cấu tạo đờng cong chuyển tiếp ta có các giả thiết :
+ Tốc độ xe chạy trên đờng cong chuyển tiếp không đổi và bằng tốc độ thiết kế (xe chạy trên đờng thẳng).
+ Trên chiều dài của đờng cong chuyển tiếp , gia tốc li tâm thay đổi từ 0 đến v2/R, đồng thời bán kính cong thay đổi đều từ : tới R, tỉ lệ bậc nhất với chiều dài đờng cong chuyển tiếp từ s = 0 tới s = L. (với L chiều dài đờng cong chuyển tiếp)
+Gia tốc li tâm tăng đều tức là độ tăng gia tốc li tâm bằng hằng số: I = v2/Rt (m/s3)
t: là thời gian xe chạy từ đầu tới cuối đờng cong chuyển tiếp, t = L/v, do đó : I = v3/RL2 (m/s3)
từ đó suy ra chiều dài đờng cong chuyển tiếp L = v3/IR = V3/47IR
trong đó : v và V là tốc độ thiết kế, lần lợt có thứ nguyên m/s và km/h ;
I là độ tăng gia tốc li tâm, quy trình Mỹ là 0,3 4 0,9 m/s3, Pháp lấy 0,6541,00 m/s3, Liên Xô cũ và Việt Nam lấy bằng 0,5 m/s3.
Để cấu tạo đơn giản, đờng cong chuyển tiếp và đoạn nối siêu cao phải bố trí trùng nhau, do đó phải lấy cùng một chiều dài , tức là lấy theo trị số lớn nhất trong hai trị số là chiều dài đoạn nối siêu cao và chiều dài đờng cong chuyển tiếp.
Theo qui trình TCVN -4054 - 98 qui định: phải bố trí đờng cong chuyển tiếp trên đ- ờng có Vtt / 60 km/h .Vì tuyến AB của ta là đờng có cấp kỹ thuật 60 km/h nên ta phải bố trí đờng cong chuyển tiếp.
III.4. Bố trí siêu cao.
Việc bố trí siêu cao trên đờng cong có tác dụng giảm bớt lực ngang và tác động tâm lý có lợi cho ngời lái xe cũng nh hành khách.
Theo TCVN - 4054 - 1998, quy định bố trí độ dốc siêu cao trên các đờng cong phụ thuộc vào bán kính đờng cong và tốc độ xe chạy tính toán.
Với đờng có tốc độ tính toán V= 60 km/h nh đ tính tính toán ở phần thiết kế sơ bộ thì chỉã khi bán kính đờng cong [ 500 m thì mới phải bố trí siêu cao .Vì vậy trong đoạn tuyến từ Km1+900 đến Km3+274 ta chỉ phải bố trí siêu cao ( có bán kính R =400 m).
III.4.1. Độ dốc siêu cao.
Theo công thức tính toán : isc = V 2 _ _ à
127R
Theo TCVN - 4054 -1998 quy định với vận tốc xe chạy tính toán V= 60 km/h , bán kính đờng cong từ 400m. Mặt khác độ dốc ngang mặt đờng ta đ thiết kế ở phần sơ bộ là:ã in= 2%. Vậy trên đờng thứ hai ta bố trí độ dốc siêu cao là 3%.
III.4.2. Chiều dài đoạn nối siêu cao.
Đoạn nối siêu cao đợc thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách điều hoà từ trắc ngang thông thờng ( hai mái, với độ dốc tối thiểu thoát nớc) sang độ dốc ngang một mái (siêu cao). Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một độ dốc ip ; quy trình nớc ta không quy định rõ độ dốc dọc phụ này nhng nhiều nớc quy định: Đối với đờng cấp I và II không đợc quá 0,5% , với các đờng còn lại không đợc quá 1% , nhng trên đờng núi có thể lấy 2%. Vì tuyến đờng đợc thiết kế là đờng cấp IV nên ta lấy ip = 1% để thiết kế.
Chiều dài đoạn nối siêu cao đợc tính theo công thức sau: Lsc= isc.(B+ ∆ )
ip
Trong đó : B - chiều phần xe chạy. B = 7 m
∆ - chiều rộng phần mở rộng. ∆ = 0,4m isc - độ dốc siêu cao. isc = 2,5%
thay vào công thức tính toán ta đợc:
Lsc= 0,025(7 + 0,4)/0,01 = 18.5 m. Chọn bằng 20 m
III.5. Tính toán mở rộng trên đờng cong.
Để đảm bảo xe chạy trên đờng cong tơng đơng nh trên đờng thẳng, quy trình TCVN - 4054 - 1998 quy định với các đờng cong có bán kính nhỏ hơn 500 m đều phải mở rộng phần
xe chạy trong đờng cong. Nh vậy đờng cong có R = 400 m nên phải mở rộng phần xe chạy trên đờng cong
Chiều rộng phần mở rộng trên đờng cong phụ thuộc vào vận tốc tính toán, vào bán kính đờng cong , và đợc quy định cụ thể trong bảng 10 - trang 19 - TCVN - 4054 - 1998.Tra bảng với trờng hợp cụ thể của đờng cong thứ hai với R = 400 m, vận tốc thiết kế = 60 km/h ta đợc độ mở rộng là E = 0,4m. Phần mở rộng đợc mở rộng về phía bụng đờng cong và đoạn nối mở rộng đợc bố trí hoàn toàn trùng với đoạn nối siêu cao.
III.6. Trắc ngang.
Trắc ngang đợc thiết kế theo đúng tiêu chuẩn kỹ thật (TCVN40_54_98) Toàn bộ trắc ngang trên tuyến đợc bổ xung trong phần phụ lục.
VII.
Lập công thức xác định điểm xuyên: Đờng đỏ là dốc thẳng: 2 1 1 1 1 h h h I X + = Đờng đỏ là đờng cong đứng:
Hoành độ điểm xuyên so với điểm trớc nó đợc xác định theo công thức:
h j I R Rj R X = j± 2+ 2 −