5.1. Nguyên tắc thiết kế:
- Đối với mọi cấp đường phải đảm bảo đường đỏ thiết kế uốn lượn đều đặn, độ dốc hợp lý, ít thay đổi độ dốc, nên sử dụng trị số độ dốc dọc nhỏ nếu điều kiện địa hình cho phép và chỉ sử dụng các trị số giới hạn như idmax, Rmin, ... ở những nơi có điều kiện địa hình đặc biệt khó khăn.
- Trong phạm vi có thể tránh dùng những đoạn dốc ngược chiều khi tuyến đang liên tục đi lên hay đi xuống.
- Khi thiết kế trắc dọc phải phối hợp với thiết kế trắc ngang và bình đồ
- Để đảm bảo thoát nước mặt tốt và không làm rãnh sâu thì nền đường đào và nền đường nữa đào đắp không nên thiết kế có độ dốc dọc tối thiểu là 50/00 (khi khó khăn là 30/00 và đoạn này không được kéo dài quá 50 m).
- Đường cong đứng phải được bố trí ở những chỗ đường đỏ đổi dốc mà hiệu đại số của độ dốc dọc tại nơi đổi dốc lớn hơn 10 0/00 (đối với V =60 km/h).
- Phải đảm bảo cao độ của những điểm khống chế (bao gồm điểm bắt buộc đường đỏ phải đi qua, điểm đảm bảo cao độ tối thiểu của đường đỏ và điểm đảm bảo cao độ tối đa của đường đỏ), cố gắng bám sát những cao độ mong muốn để đảm bảo các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật và điều kiện thi công.
- Khi thiết kế cố gắng sao cho khối lượng đào và khối lượng đắp trên từng phân đoạn tuyến tương đương nhau tạo điều kiện cho thi công và kinh tế.
- Về nguyên tắc chung thì nên dùng phương pháp đường bao đối với địa hình đồng bằng, đường cắt đôi với địa hình đồi núi.
5.2. Xác định những điểm khống chế:
5.2.1. Xác định cao độ những điểm khống chế đường đỏ phải đi qua:
- Cao độ các điểm khống chế buộc đường đỏ phải đi qua hoặc đường đỏ phải cao hơn cao độ tối thiểu hoặc đường đỏ phải thấp hơn cao độ tối đa qui định như cao độ điểm đầu, điểm cuối của tuyến, cao độ nơi giao với các đường giao thông khác cấp hoặc với đường sắt, cao độ mặt cầu, cao độ tối thiểu đắp trên cống, cao độ nền đường bị ngập nước hai bên, cao độ của đường ở vị trí giao nhau khác mức, ở vị trí có đường dây điện cao thế, cao độ ở những nơi có mực nước ngầm cao .
Trong hai phương án chọn ta có những điểm khống chế sau: -Điểm đầu tuyến : Điểm A có cao độ 208.31m. -Điểm cuối tuyến : Điểm B có cao độ 216.97m.
5.2.2. Xác định cao độ tối thiểu của đường đỏ tại các vị trí đặt cống:
Ta có công thức xác định cao độ tối thiểu tại các vị trí đặt cống: Cao độ tối thiểu đường đỏ = y+ d + k + H + m (m)
Với y: cao độ đáy cống d:khẩu độ cống(m)
k: chiều dày thành cống,k=0.2(m) nếu là cống vuông,k=d/12.5 nếu là cống tròn H: chiều dày lớp áo đường,H=0.5(m)
m: chiều cao đất đắp trên cống,nếu là cống tròn m=0.5,nếu là cống vuông m=0 Các điểm đắp trên cống : Bảng 5.1 P.A STT Lý trình Khẩu độ (cm) Cao độ Đặt cống (m) Cao độ Đỉnh cống (m) Cao độ Đường đỏ (m) 1 1 Km0+700 250 209.65 212.15 212.85 2 Km1+600 200 212.63 214.63 215.79 3 Km2+500 200 219.53 221.53 222.69 4 Km3+00 250 221.67 224.17 224.87 5 Km4+300 250 211.46 213.96 214.66 2 1 Km0+600 125 219.52 220.77 221.87 2 Km1+300 250 220.94 223.44 224.14 3 Km1+800 200 229.67 231.67 232.83 4 Km3+200 125 245.84 247.09 248.19 5 Km 3+400 200 234.62 236.62 237.78 6 Km 4+100 250 220.98 223.48 224.18
5.3. Xác định cao độ các điểm mong muốn:
- Cao độ mong muốn là những điểm làm cho Fđào = Fđắp, để làm được điều này phải lập đồ thị quan hệ giữa diện tích đào và đắp. Do khi thiết kế đường đỏ còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên ở đây ta không xác định cụ thể điểm mong muốn mà tuỳ theo thực tế trắc dọc ta vạch đường đỏ cố gắng làm sao cho Fđào ≈ Fđắp trong điều kiện có thể. Tại nơi có Fđào= Fđắp sẽ xác định được trắc dọc kinh tế.
F(m2)
Hdap (m)
Hình 5.1: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa diện tích đào đắp với chiều cao đào đắp F đào=Fđắp
Đào hoàn toàn Đắp hoàn toàn
Điểm mong muốn là những điểm có cao độ thỏa mãn 1 quan điểm thiết kế theo những hàm mục tiêu.
Ví dụ theo: Khối lượng đào đắp, giá thành xây dựng, ổn định cơ học của mái taluy
Nhưng việc thiết kế đường đỏ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, như: Bình đồ, cảnh quan xung quanh, cao độ các điểm khống chế, độ dốc dọc tối thiểu, độ dốc dọc tối đa, đó là các yếu tố chính để tuyến đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật.
5.4. Quan điểm thiết kế:
- Khi thiết kế đường đỏ cố gắng bám sát các điểm khống chế, thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến: độ dốc dọc lớn nhất, nhỏ nhất (đối với nền đào), bán kính đường cong đứng, phối hợp đường cong đứng với đường cong nằm.
5.5. Thiết kế đường đỏ - Thiết kế đường cong đứng - Lập bảng cắm cong haiphương án: phương án:
5.5.1. Thiết kế đường đỏ:
- Sau khi xác định được các điểm khống chế và các điểm mong muốn, đưa các điểm đó lên trắc dọc đã vẽ đường địa hình tự nhiên (đường đen).
- Từ cao độ 208.31 vạch đường đỏ bám sát những cao độ mong muốn
- Phân trắc dọc thành những đoạn đặc trưng về độ dốc dọc của đường đỏ. Xác định cao độ của điểm đầu đoạn dốc tính toán, định trị số độ dốc dọc cho đoạn đó một cách chính xác (chẵn phần nghìn), tính cao độ của điểm cuối và cứ thế chuyền cao độ đường đỏ ở những cọc tiếp theo cho đến cuối cùng của tuyến.
5.5.2. Các nguyên tắc được áp dụng cho đường đỏ phương án 1:
- Đảm bảo các cao độ các điểm không chế. - Thỏa mãn độ dốc dọc lớn nhất.
- Đảm bảo thoát nước cho nền đường đào. -Ít thay đổi độ dốc.
-Thiết kế đỉnh đường cong đứng và đường cong nằm trùng nhau. -Khối lượng đào đắp tương đương nhau.
5.5.3. Các nguyên tắc được áp dụng cho đường đỏ phương án 2:
- Đảm bảo các cao độ các điểm không chế. - Thỏa mãn độ dốc dọc lớn nhất.
-Thiết kế đỉnh đường cong đứng và đường cong nằm trùng nhau.
12 2
TT T k R i 1 p i2 - Ít thay đổi độ dốc.
- Đảm bảo thoát nước cho nền đường đào. -Khối lượng đào đắp tương đương nhau.
5.5.4. Các yếu tố cong đường cong đứng:
-Sau khi vạch đường đỏ ta tiến hành bố trí đường cong đứng: chọn bán kính đường cong đứng và tính toán các yếu tố của đường cong đứng như sau:
+Chiều dài đường tang của đường cong đứng: 2 ) ( 2 2 1 i i R k T = = −
+ Chiều dài đường cong đứng: k =R(i1−i2)
+ Phân cự của đường cong đứng: R T R k p 2 8 2 2 = =
Hình 5.2: Các yếu tố của đường cong đứng Trong đó:
+ i1 và i2: là độ dốc của 2 đoạn dốc nối với nhau bằng đường cong đứng, lấy dấu (+) khi lên dốc, lấy dấu (-) khi xuống dốc.
+ R: Bán kính đường cong đứng.
Bảng5.2 Các yếu tố cơ bản của đường cong đứng của 2 phương án
P.A STT Lý trình A STT Lý trình i1 (‰) i2 (‰) R (m T (m) K (m) P (m) 1 1 Km2+200 13 -5 6000 54 108 0.24 2 Km2+700 -5 6 6000 33 66 0.09 3 Km3+600 6 -19 6000 75 150 0.47 4 Km4+400 23 -9 6000 73.59 147.18 0.45 2 1 Km0+900 23 -9 6000 96 192 0.77 2 Km1+400 -9 22 6000 93 186 0.72 3 Km2+600 22 -20 6000 126 252 1.32 4 Km2+600 -20 -6 6000 42 84 0.15
Chương 6