ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐƯỜNG Tuyến đường thiết kế từ A– Z thuộc địa bàn tỉnh Khánh Hòa. Đây là tuyến đường làm mới có ý nghĩa rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế địa phương nói riêng và cả nước nói chung. Tuyến đường nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa của tỉnh nhằm từng bước phát triển kinh tế văn hóa toàn tỉnh. Tuyến được xây dựng ngoài công việc chính yếu là vận chuyển hàng hóa phục vụ đi lại của người dân mà còn nâng cao trình độ dân trí của người dân khu vực lân cận tuyến. Vì vậy, nó thực sự cần thiết và phù hợp với chính sách phát triển.

KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG

MÔN HỌC

THIẾT KẾ ĐƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐƯỜNG MỤC LỤC

Chương I GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH CHUNG CỦA TUYẾN 4

I.1 GIỚI THIỆU CHUNG DỰ ÁN: 4

I.1.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

I.1.2 Những căn cứ pháp lý 4

I.2 TÌNH HÌNH KINH TẾ DÂN SINH VÙNG DỰ ÁN 4

I.3 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA VÙNG TUYẾN ĐI QUA 4

I.3.1 Đặc điểm địa hình: 4

I.3.2 Đặc điểm địa chất: 5

I.3.3 Vật liệu xây dựng 5

I.3.4 Đặc điểm khí hậu thời tiết 5

I.3.5 Đặc điểm thủy văn 9

I.4 HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG NGHIÊN CỨU 9

I.5 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG 9

Chương II XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA TUYẾN 10

II.1 XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 10

II.1.1 Lưu lượng xe thiết kế 10

II.1.2 Cấp thiết kế của đường: 10

II.1.3 Tốc độ thiết kế (Vtk) 10

II.2 XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 11

II.2.1 Các yếu tố mặt cắt ngang đường 11

II.2.2 Xác định độ dốc dọc lớn nhất (Idmax ) 13

II.2.3 Tính toán chiều dài tầm nhìn 15

II.2.4 Tính bán kính đường cong nằm 17

II.2.5 Tính toán độ mở rộng trong đường cong : 19

II.2.6 Đoạn nối siêu cao – đường cong chuyển tiếp: 20

II.2.7 Xác định đoạn chêm m giữa 2 đường cong 21

II.2.8 Xác định phạm vi phá bỏ chướng ngại vật trong đường cong: 22

II.2.9 Tính bán kính đường cong đứng 24

II.3 BẢNG TỔNG HỢP CÁC THÔNG SỐ KỶ THUẬT CỦA TUYẾN 24

Chương III THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 26

III.1 NHỮNG CĂN CỨ ĐỂ XÁC ĐỊNH BÌNH ĐỒ : 26

III.2 CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ VÀ CÁC ĐIỂM CƠ SỞ : 26

III.3 NGUYÊN TẮC VÀ CÁCH VẠCH TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ: 26

III.3.1 Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ : 26

III.3.2 Cách vạch tuyến trên bình đồ: 27

III.3.3 Thiết kế bình đồ: 27

III.4 TÍNH TOÁN VÀ CẮM ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 29

Chương IV.THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC 31

IV.1 XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN: 31

IV.2 TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ THUỶ VĂN: 32

IV.3 TÍNH KHẨU ĐỘ CỐNG- CẦU NHỎ : 34

IV.3.1 Trình tự thiết kế 34

IV.3.2 Chọn khẩu độ cống- cầu 35

IV.3.3 Tính toán thủy lực cầu nhỏ 36

IV.3.4 Tính toán rãnh thoát nước : 40

Chương V THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 43

V.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ : 43

V.1.1 Lưu lượng và thành phần dòng xe : 43

V.1.2 Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 120 kN : 43

V.1.3 Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 120 kN (năm thứ 15) 44

V.1.4 Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên một làn xe Ntt : 44

V.1.5 Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm : 45

V.1.6 Môdun đàn hồi yêu cầu Eyc : 45

V.2 KIỂM TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 46

Chương VI.THIẾT KẾ TRẮC DỌC 55

VI.1 XÁC ĐỊNH CAO ĐỘ MẶT ĐẤT TẠI VỊ TRÍ TIM ĐƯỜNG : 55

VI.2 XÁC ĐỊNH CAO ĐỘ ĐƯỜNG THIẾT KẾ 55

VI.3 XÁC ĐỊNH ĐỘ DÓC MÁI TALUY ĐÀO, MÁI TALUY ĐẮP 55

Chương VII THIẾT KẾ TRẮC NGANG 60

VII.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NỀN ĐƯỜNG 60

VII.1.1 Tác dụng của nền đường : 60

VII.1.2 Yêu cầu đối với nền đường : 60

VII.1.3 Yêu cầu khi thiết kế cao độ nền đường : 60

VII.1.4 Cấu tạo nền đường : 61

VII.1.5 Vật liệu đắp nền đường : 65

VII.1.6 Khối lượng đào đắp nền đường : 66

Chương VIII THIẾT KẾ ĐẢM BẢO GIAO THÔNG 70

VIII.1 BIỂN BÁO HIỆU 70

VIII.1.1 Biển nguy hiểm (biển tam giác) 70

VIII.1.2 Biển chỉ dẫn (biển chữ nhật) 70

VIII.2 CỌC TIÊU, CỘT CÂY SỐ, LAN CAN PHÕNG HỘ 70

VIII.2.1 Cột cây số 70

VIII.2.2 Cọc tiêu 70

VIII.2.3 Lan can phòng hộ 71

VIII.3 DẤU HIỆU TRÊN PHẦN XE CHẠY 71

Chương IX.SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TUYẾN 73

IX.1 TÍNH GIÁ THÀNH XÂY DỰNG 73

IX.1.2 Chi phí xây dựng mặt đường 73

IX.1.3 Bảng tổng hợp chi phí xây dựng 74

IX.2 TÍNH GIÁ THÀNH KHAI THÁC` 74

IX.3 TÍNH QUY ĐỔI VỀ NĂM GỐC 75

IX.4 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 77

IX.4.1 Chiều dài tuyến đường : 77

IX.4.2 Góc chuyển hướng bình quân : 79

IX.4.3 Bán kính bình quân : 79

IX.4.4 Mức độ thoải trên trắc dọc : 79

IX.5 SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 80

Chương I GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH CHUNG CỦA TUYẾN

I.1 GIỚI THIỆU CHUNG DỰ ÁN:

I.1.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: Tuyến đường thiết kế từ A– Z thuộc địa bàn tỉnh Khánh Hòa Đây là

tuyến đường làm mới có ý nghĩa rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế địa phương

nói riêng và cả nước nói chung Tuyến đường nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa

của tỉnh nhằm từng bước phát triển kinh tế văn hóa toàn tỉnh Tuyến được xây dựng ngoài

công việc chính yếu là vận chuyển hàng hóa phục vụ đi lại của người dân mà còn nâng

cao trình độ dân trí của người dân khu vực lân cận tuyến Vì vậy, nó thực sự cần thiết và

- Căn cứ vào số liệu điều tra, khảo sát tại hiện trường

- Căn cứ vào các quy trình, quy phạm thiết kế giao thông hiện hành

- Căn cứ vào các yêu cầu do giáo viên hướng dẫn giao cho

I.2 TÌNH HÌNH KINH TẾ DÂN SINH VÙNG DỰ ÁN

- Nơi đây là địa hình miền đồng bằng và đồi dân cư phân bố tập trung hai bên

tuyến đường Nghề nghiệp chính của họ là làm nông và chăn nuôi, các cây trồng chính ở

đây chủ yếu là cây cao su, hồ tiêu, cà phê việc hoàn thành tuyến đường này sẽ giúp cho

việc vận chuyển hàng hóa được dể dàng hơn Giúp cho đời sống và kinh tế vùng này

được cải thiện đáng kể

- Trong vùng này có một vài trường tiểu học còn các trường cấp II, III ở rất xa,

việc đi lại của các em thật sự khó khăn nhất là vào mùa mưa Việc chuyên chở nông sản

và hàng hóa ở đây tương đối bất lợi, chủ yếu là dùng sức kéo của gia súc và xe công

nông

- Về chính trị thì trật tự ổn định, ở đây có nhiều dân sinh sống, mức sống và văn

hoá vùng này tương đối thấp, đời sống văn hóa, sinh hoạt giải trí chưa cao Việc học của

người dân đi lại thật khó 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 hơn nửa bệnh viện, trường học, khu vui chơi giải

trí…trình độ dân trí càng được gia tăng

I.3 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA VÙNG TUYẾN ĐI QUA

I.3.1 Đặc điểm địa hình:

- Tuyến từ A – Z chạy theo hướng Đông –Tây Điểm bắt đầu có cao độ là 45 m

và điểm kết thúc có cao độ là 45m Độ chênh cao trên giữa hai đường đồng mức 5m

Khoảng cách theo đường chim bay của tuyến là 3658 m

- Địa hình ở đây tương đối bằng phẳng, vùng tuyến đi qua và khu vực lân cận

tuyến là vùng đồi, tuyến đi ở cao độ tương đối cao, đi ven sườn đồi gần suối trong đó có 1

suối có dòng chảy tập trung tương đối lớn, độ dốc trung bình của lòng suối không lớn lắm,

lưu vực xung quanh ít ao hồ hay nơi động nước, nên việc thiết kế các công trình thoát

nước đều tính lưu lượng vào mùa mưa Nói chung, khi thiết kế tuyến phải đặt nhiều

đường cong, thỉnh thoảng có những đoạn có độ dốc lớn

- Địa mạo chủ yếu là cỏ và các bụi cây bao bọc, có những chỗ tuyến đi qua rừng,

vườn cây, suối, ao hồ

I.3.2 Đặc điểm địa chất:

- Địa chất vùng tuyến đi qua khá tốt : đất đồi núi, có cấu tạo không phức tạp (đất

cấp III) lớp trên là lớp á cát, lớp dưới là á sét lẫn laterrit Nên tuyến thiết kế không cần xử

lí đất nền Nói chung địa chất vùng này rất thuận lợi cho việc làm đường Ở trên đoạn

tuyến có một vài mỏ sỏi đỏ và mỏ đá có thể khai thác tại chỗ làm kết cấu áo đường và các

công trình trên đường nhằm giảm giá thành xây dựng

- Ở vùng này hầu như không có hiện tượng đá lăn, hiện tượng sụt lở, hang động

castơ nên rất thuận lợi

- 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

I.3.3 Vật liệu xây dựng

- Tuyến đi qua khu vực rất thuận lợi về việc khai thác vật liệu xây dựng Để làm

giảm giá thành khai thác và vận chuyển vật liệu ta cần khai thác, vận dụng tối đa các vật

liệu địa phương sẳn có như : cát, đá, cấp phối cuội sỏi

- Để xây dựng nền đường ta có thể điều phối đào – đắp đất trên tuyến sau khi

tiến hành dọn dẹp đất hữu cơ Ngoài ra còn có những vật liệu phục vụ cho việc làm láng

trại như tre, nứa, gỗ, lá lợp nhà vv Nói chung là sẵn có nên thuận lợi cho việc xây dựng

I.3.4 Đặc điểm khí hậu thời tiết

- Khu vực tuyến A - B 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:

- Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9

- Mùa nắng từ tháng 10 đến tháng 3 Vùng này thuộc khu vực mưa rào, chịu ảnh

hưởng của gió mùa khô Vì vậy phải chú ý chọn thời điểm xây dựng vào mùa nắng tốt

- Theo số liệu khí tượng thủy văn nhiều năm quan trắc có thể lập bảng, và đồ thị

các yếu tố khí tượng thuỷ văn của khu vực mà tuyến đi qua như sau :

Hướng gió - Ngày gió -Tần suất

Độ ẩm – Nhiệt độ – Lượng bốc hơi – Lượng mưa

Các số liệu này được biểu diển bằng các biểu đồ sau

BIỂU ĐỒ HOA GIÓ

6.6 6.1 6.8

10.1

4.9 3.6 3.8

7.4

4.9 3.6

11.2

6.6 4.1 4.4

6.6T

150 130 110 90 70 50

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

THÁNG TRONG NĂM

BIỂU ĐỒ ĐỘ ẨM

%) (

L

THÁNG TRONG NĂM

BIỂU ĐỒ LƯỢNG MƯA

11 12 10

7

4 3

THÁNG TRONG NĂM

BIỂU ĐỒ NHIỆT ĐỘ

6 5 4 3

1

THÁNG TRONG NĂM

BIỂU ĐỒ SỐ NGÀY MƯA TRONG THÁNG

) (

30

20

10

I.3.5 Đặc điểm thủy văn

- Ở khu vực này chỉ cĩ nước mặt, hầu như khơng thấy nước ngầm Dọc theo khu

vực mà tuyến đi qua cĩ một vài nhánh sơng, kênh, suối cĩ nước theo mùa Vào mùa khơ

thì tương đối ít nước, nhưng vào mùa mưa thì nước ở các suối tương đối lớn cĩ thể gây

ra lũ nhỏ

- Tại các khu vực suối nhỏ (suối cạn) ta cĩ thể đặt cống hoặc làm cầu nhỏ, với

những suối lớn hoặc sơng để vượt qua cần phải làm cầu

- Địa chất ở hai bên các nhánh sơng, kênh này ít bị xĩi lở, tương đối thuận lợi

cho việc thi cơng cơng trình thốt nước và cho tồn bộ cơng trình Ở khu vực này khơng

cĩ khe xĩi

I.4 HIỆN TRẠNG MẠNG LƯỚI GIAO THƠNG NGHIÊN CỨU

- Mạng luới giao thơng trong vùng chưa hồn thiện chủ yếu là các đường nội bộ

bằng cấp phối thiên nhiên đã xuống cấp nên việc giao thơng đi lại gặp khĩ khăn đặc biệt là

vào mùa mưa bão

I.5 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG

- Việc đầu tư xây dựng Đường A-Z là cần thiết vì những lý do sau:

- Gĩp phần phát triển cơ sở hạ tầng phục vụ giao thơng liên lạc giữa các

vùng.Bảo vệ an ninh quốc phịng

- Phục vụ dân sinh và phát triển kinh tế cho khu vực miền núi, gĩp phần thực

hiện chủ trương của Nhà nước trong cơng cuộc xố đĩi giảm nghèo Thúc đẩy kinh tế cho

xã ABC là một trong những thơn nghèo thuộc “vùng trũng” về kinh tế của huyện

- Tĩm lại, việc đầu tư xây dựng Đường A-B là cần thiết và phù hợp với nguyện

vọng của nhân dân và chính quyền địa phương

Chương II XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ CÁC YẾU TỐ

KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA TUYẾN

II.1.1 Lưu lượng xe thiết kế

 Lưu lượng xe năm hiện tại : N=383 xe/ng.đêm

 Địa hình vùng: Đồng bằng, đồi

%

Số xe (chiếc)

Hệ số quy đổi

Xe con quy đổi

Đồng bằng, đồi Núi

 Lưu lượng xe con quy đổi ở năm hiện tại : Nxcqđ = 744.70 xcqđ/nd.đêm

 Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai (Ntbnđ)

t-1 tbnd

N Nxcqd(1 p) (xcqđ/ngđ)

- Trong đó:

Nxcqđ: Lưu lượng xe chạy tại thời điểm hiện tại (xcqđ/ngđ) t: Năm tương lai của công trình: t= 15 năm

p: Mức tăng xe hàng năm theo số liệu thống kê p = 12.5%

Vậy lưu lượng xe thiết kế với năm tương lai là năm thứ 15:

Ntbnđ=744.7*(1+0.125)15-1 =3873.617 (xcqđ/ngđ)

 Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm trong năm tương lai (Ngcđ)

Ngcđ=(0.1-:-0.12)Ntbnđ =387.3617-:-464.834 (xcqđ/ngđ)

II.1.2 Cấp thiết kế của đường:

- Tuyến được xây dựng trên địa hình đồng bằng, đồi và có lưu lượng xe thiết kế

Ntbnđ=3873.617 (xcqđ/ng.đ) :

3000 < Ntbnđ < 6000 (xcqđ/ngđ)

- Dựa vào Bảng 3 TCVN 4054-05, ta chọn :

- Cấp thiết kế của đường: cấp III

- Chức năng của đường: Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị,

văn hoá lớn của đất nước, của địa phương Quốc lộ hay liên tỉnh)

- Tốc độ thiết kế là tốc độ được dùng để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ

yếu của đường trong trường hợp khó khăn Tốc độ này khác với tốc độ cho phép

lưu hành trên đường của cơ quan quản lý đường.Tốc độ lưu hành cho phép phụ

thuộc tình trạng thực tế của đường (khí hậu, thời tiết, tình trạng đường, điều kiện

giao thông,…)

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

hình là khu vực đồng bằng, đồi = > Tốc độ thiết kế V tk = 80 (Km/h)

II.2.1 Các yếu tố mặt cắt ngang đường

II.2.1.1 Khả năng thông hành của một làn xe

Khả năng thông xe của đường là số phương tiện giao thông lớn nhất có thể chạy

qua một mặt cắt của đường trong một đơn vị thời gian khi xe chạy liên tục

Khả năng thông xe của đường phụ thộc vào khả năng thông xe của một làn xe và

số làn xe Khả năng thông xe của một làn lại phụ thuộc vào vận tốc và chế độ xe chạy,

nên muốn xác định khả năng thông xe của tuyến đường thì phải xác định khả năng thông

xe của một làn

Việc xác định khả năng thông xe lý thuyết của một làn xe căn cứ vào sơ đồ giả

thuyết các xe chạy phải xét đến vấn đề an toàn là xe chạy nối đuôi nhau cùng tốc độ và xe

này cách xe kia một khoảng không đổi đủ để khi xe trước dừng lại hoặc đánh rơi vật gì thì

xe sau kịp dừng lại cách một khoảng cách an toàn

Khoảng cách tối thiểu giữa hai ôtô khi chạy trên đường bằng, khi hãm tất cả các

Trong đó: lx : Chiều dài xe, l0 = 12m (do xe tải là xe chiếm ưu thế nên ta chọn

chiều dài là chiều dài xe tải để tính toán)

h

K V S

Khả năng thông xe lý thuyết của một làn:

II.2.1.2 Số làn xe trên mặt cắt ngang của đường

Theo TCVN 4054-2005 số làn xe trên mặt cắt ngang được tính:

 cdg lx

lth

N n

Z N

Trong đó:

nlx : số làn xe yêu cầu, được lấy tròn đến số nguyên

Ncđg : lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

Ncdg = 0.12xNtbn = 0.12*3873= 465 (xe/h)

lth

N : năng lực thông hành thực tế của 1 làn xe Khi không có nghiên cứu,

tính toán có thể lấy theo quy trình như sau: khi không có dãi phân cách bên

để phân cách ôtô với xe thô sơ Nlth = 1000 (xcqđ/h/làn) Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành; Vtt = 80 (Km/h))  Z = 0.55

465

0.85

cdg lx

lth

N n

Theo bảng 6 – TCVN 4054-05 thì ta chọn số làn đường là 2 làn

kế

II.2.1.3 Chiều rộng làn xe:

Kích thước xe càng lớn thì bề rộng của 1 làn xe càng lớn, xe có kích thước lớn thì

vận tốc nhỏ và ngược lại Vì vậy khi tính bề rộng của 1 làn xe ta phải tính cho trường hợp

xe con và xe tải chiếm ưu thế

x: khoảng cách giữa mép thùng xe với làn xe bên cạnh

x= 0.5 + 0.005v (làn xe bên cạnh là ngược chiều)

2

x  = 0.35 + 0.005*v (làn xe bên cạnh là cùng chiều) y: khoảng cách giữa tim bánh xe ngoài cùng đến mép mặt đường

Theo bảng 6 TCVN4054-2005 chiều rộng tối thiểu của 1 làn xe ứng với vận tốc 80

km/h, cấp III đồng bằng và đồi là 3.5m Tính toán thì ở trạng thái bất lợi nhất và vì lợi ích

kinh tế nên ta có thể chọn theo bề rộng tối thiểu theo quy trình

Kiến nghị chọn B1 =B/2 = 3.5m

II.2.1.4 Chiều rộng mặt đường:

Bm =n.B = 2 x 3.5 =7 m

Độ dốc ngang của mặt đường i= 2% (tuỳ theo loại vật liệu làm áo đường)

II.2.1.5 Chiều rộng lề đường:

Theo Bảng 6 TCVN 4054-2005, với đường cấp III, chiều rộng lề đường:

II.2.2.1 Xác định độ dốc dọc theo sức kéo của xe

- Độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đường được tính toán căn cứ vào khả năng

vượt dốc của các lọai xe Hay nói cách khác nó phụ thuộc vào nhân tố động lực của ô tô

và được xác định bằng công thức sau :

Ikmax=D – fv

- Trong đó:

+ D là đặc tính động lực của xe, được xác định từ biều đồ nhân tố động lực của xe

+ fv : hệ số cản lăn do tốc độ xe chạy V = 80(km/h) nên

fv = fo* [1-0.01(V-50)]= 0.02*[1-0.01(V-50)] = 0.014

f0 =0.02 (loại mặt đường bê tông nhựa)

Tra biểu đồ nhân tố động lực của từng loại xe ứng với vận tốc V=60 km/h và thay

vào công thức tính imax, ta lập được bảng sau:

II.2.2.2 Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực bám

- Để xe chuyển động được an toàn thì giữa bánh xe và mặt đường phải có lực

bám, đây chính là lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường, nó là điều kiện quan trọng thể

hiện được lực kéo, khi hãm xe thì chính nó lại trở thành lực hãm để xe có thể dừng lại

được Vì vậy điều kiện để xe chuyển động được an toàn là sức kéo phải nhỏ hơn hoặc

bằng sức bám giữa lốp xe và mặt đường Tức là độ dốc lớn nhất phải nhỏ hơn độ dốc tính

+Xe ô tô buýt: K=0,050,07

+ Xe tải: K=0,0250,05

F: diện tích cản gió của ô tô, lấy F=0,8.B.H (m2)

B là bề rộng xe (m), H là chiều cao xe (m) lấy theo bảng 1 TCVN4054-2005

Các số liệu tính toán tổng hợp ở bảng sau:

Ta thấy độ dốc tính theo lực bám của các loại xe đều lớn hơn độ dốc tính theo lực

kéo : i dmax = min (i kmax ; i bmax ) =5,2%

Kết hợp tính toán và đối chiếu với quy phạm đối với đường cấp III đồng bằng, vận

tốc thiết kế V= 80km/h,độ dốc lớn nhất trên toàn tuyến i max =5

II.2.3 Tính toán chiều dài tầm nhìn

- Khi xe chạy trên đường cần phải nhìn rõ 1 đoạn đường phía trước để kịp thời

xử lí các tình huống Đoạn đường đó gọi là tầm nhìn

II.2.3.1 Tầm nhìn 1 chiều (tầm nhìn hãm xe)

- Là đoạn đường đủ để người lái xe nhìn thấy chướng ngại vật sau đó thực hiện

hãm phanh và dừng cách vị trí vật cản 1 đoạn an toàn lk

Hình 2.1 : Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1

k=1.2 : Hệ số sử dụng phanh

= 0,5: Hệ số bám dọc

i : Độ dốc dọc ở đoạn đường xe thực hiện hãm phanh Lấy dấu (+) khi

xe leo dốc, dấu (-) khi xe xuống dốc Theo quy trình đối với đường cấp III thì imax= 5% nên chọn i= 5%

Là đoạn đường để 2 xe chạy ngược chiều nhau trên cùng 1 làn xe và 2 tài xế

cùng thấy nhau , cùng thực hiện hãm phanh và cùng dừng lại cách nhau 1 khoảng

an toàn lk.Như vậy, chiều dài tầm nhìn theo sơ đồ 2 bằng 2 lần tầm nhìn theo sơ đồ

1 Chú ý là trên đường dốc đối với xe này là xuống dốc thì đối với xe ngược chiều

lại là lên dốc

Đây là điều khó có thể xảy ra vì đường có 4 làn xe và có dải phân cách giữa,

nhưng cũng có trường hợp lái xe vô kĩ luật, say rượu tuy rất hãn hữu nhưng vẫn

phải xem xét và dùng để tính toán bán kính đường cong đứng

Hình 2.2 : Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2

2 2

)(

i g

kv v

Theo bảng 10 TCVN 4054-2005 thì tầm nhìn trước xe ngược chiều S2 =

200m ứng với tốc độ thiết kế 80 Km/h

Vậy chọn S 2 = 200m để thiết kế

II.2.3.3 Tầm nhìn vượt xe :

Là đoạn đường có chiều dài đủ để người lái xe ở phía sau vượt qua xe tải

cùng chiều ở phía trước bằng cách đi qua làn xe chạy ngược chiều khi thực hiện

vượt xe

Khi đường có dải phân cách trung tâm, trường hợp này không thể xảy ra, tuy

vậy trên đường cấp cao,tầm nhìn này vẫn phải kiểm tra nhưng với ý nghĩa là bảo

đảm 1 chiều dài nhìn được cho lái xe an tâm chạy với tốc độ cao

Hình 2.3 : Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 4

127

vR

in: Độ dốc ngang của đường Lấy dấu (-) trong trường hợp không bố trí siêu cao Lấy dấu (+) trong trường hợp có bố trí siêu cao

µ: Trị số lực đẩy ngang Trị số lực đẩy ngang được lấy dựa vào các yếu tố sau :

 Điều kiện chống trượt ngang 0

0

 : Hệ số bám ngang giữa bánh xe với mặt đường, 0 0.60.7

 : Hệ số bám dọc Xét trong điều kiện bất lợi của mặt đường (ẩm ướt có bùn đất ) thì  = 0.24

 0 = 0.6 x 0.24 = 0.144

Vậy 0.144

 Điều kiện ổn định chống lật:

h).2

b( 

 Điều kiện êm thuận đối với hành khách :

Theo điều tra xã hội học cho thấy:

Về phương diện êm thuận của hành khách, hệ số lực ngang 0.15

 Điều kiện kinh tế:

Khi xe chạy vào đường cong, dưới tác dụng của lực đẩy ngang, bánh xe quay trong

mặt phẳng lệch với hướng xe chạy một góc  Góc lệch này càng lớn thì tiêu hao nhiên

liệu càng nhiều và lốp xe càng nhanh hỏng Theo điều kiện này hệ số lực đẩy ngang

khống chế là 0.1

Căn cứ vào những điều kiện trên chọn 0.15( cho các trường hợp phải đặt

đường cong Rmin để giảm chi phí xây dựng, nghĩa là trong điều kiện địa hình khó khăn)

II.2.4.1 Bán kính tối thiểu giới hạn khi đường cong có bố trí siêu cao:

sc

V R

( Với iscmax : Độ dốc siêu cao lớn nhất có thể bố trí trong đường cong, theo qui trình

TCVN 4054 –05 với cấp đường 80 lấy iscmax = 8%)

sc

se

V R

i

Theo bảng 13 qui trình TCVN4054-2005: Rmin = 250 m

=> Kết hợp tính toán và quy trình ta chọn : Rscmin = 250 m để tính toán

II.2.4.2 Bán kính tối thiểu thông thường khi đường cong có bố trí siêu cao:

2 min 127(0.15 )

sc

sc

V R

se

V R

i

Theo bảng 13 qui trình TCVN 4054-2005: Rmin = 400 m

=> Kết hợp tính toán và quy trình ta chọn : Rscmin = 400 m để tính toán

II.2.4.3 Bán kính tối thiểu khi đường cong không bố trí siêu cao:

) ( 127

2 min

n

i

V R

V

Theo bảng 11 qui trình TCVN4054-2005: Rmin = 2500 m

Khi chọn bán kính đường cong nên bám theo bình đồ của tuyến để ta xác định sao cho xe

chạy được trong điều kiện tốt nhất

=> Kết hợp tính toán và quy trình ta chọn : Rksc >2500 m để tính toán

Theo Bảng 11 TCVN 4054-2005:

Chỉ trong trường hợp khó khăn mới vận dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu,

khuyến khích dùng bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường trở lên và luôn tận

dụng địa hình để đảm bảo chất lường xe chạy tốt nhất

II.2.5 Tính toán độ mở rộng trong đường cong :

Khi xe chạy trên đường cong có bán kính R≤ 250m thì mỗi bánh xe chạy trên một

quỹ đạo khác nhau, đầu xe ngoài có bán kính lớn nhất và thùng xe phía trong có bán kính

nhỏ nhất, do vậy xe chạy trên đường cong chiếm phần đường rộng hơn so với xe chạy

trên đường thẳng nên yêu cầu phải mở rộng đường cong để dảm bảo xe chạy vẩn bình

Theo điều 5.4 TCVN 4054-2005, ta có: Vì Bán kính đường cong nằm tối thiểu là

Rminsc >250 m nên không cần mở rộng trong đường cong

II.2.6 Đoạn nối siêu cao – đường cong chuyển tiếp:

Để dẫn ôtô từ đường thẳng vào đường cong có độ cong không đổi một cách êm

thuận cần phải bố trí đường cong chuyển tiếp ở hai đầu đường cong sao cho phù hợp với

quỹ đạo xe chạy Chiều dài đường cong chuyển tiếp phải đủ để cho lực ly tâm tăng lên

dần dần từ đường thẳng vào đường cong, tránh sự tăng lực ly tâm quá nhanh và đột ngột

Với Vtk = 80km/h > 60km/h, phải bố trí đường cong chuyển tiếp

Chiều dài của đường cong chuyển tiếp ứng với bán kính cong tối thiểu

+ Điều kiện 1:

Là điều kiện tăng cường độ của gia tốc li tâm 1 cách từ từ, ở đầu đường thẳng bán

kính  ,a lt 0, khi bắt đầu vào đường cong bán kính

R

v a

tăng của gia tốc li tâm(m/s3) theo qui trình VN thì I=0.5m/s3

Thời gian ôtô chạy trên đoạn đường cong chuyển tiếp:

RI

v I

v

L ct

5.0

3 3





3 ct

vL

23.5 * R

R = 250m: bán kính đường cong bằng nhỏ nhất

3 ct

i



 Trong đó :

B = 7 m : Bề rộng phần xe chạy (m)

isc =8% : Độ dốc siêu cao (%)

ip (%) : Độ dốc phụ thêm ở mép ngoài mặt đường do quá trình bố trí nối siêu cao

Với Vtt = 80 Km/h : ta có ip = 0.5%

7 8

112( ) 0.5

sc nsc

Theo bảng 14 TCVN 4054-2005, đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường

công chuyển tiếp, chiều dài đoạn nối siêu cao hoặc chiều dài đường cong chuyển tiếp ứng

với bán kính Rmin=250m là 110m Vậy ta kiến nghị chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp

ứng với đường cong có bán kính tối thiểu là 110m

II.2.7 Xác định đoạn chêm m giữa 2 đường cong

Bố trí nối tiếp các đường cong trên bình đồ a,b) đường cong cùng chiều c) đường cong ngược chiều

II.2.7.1 Hai đường cong cùng chiều :

Hai đường cong cùng chiều có bán kính lớn không phải bố trí siêu cao hoặc có

cùng độ dốc siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau tạo thành đường cong ghép:

TC1=TĐ2

Hai đường cong cùng chiều khi bố trí còn một đoạn chêm m ở giữa thì chiều dài

đoạn chêm này phải thỏa mãn đủ để bố trí 2 nữa chiều dài đường cong chuyển tiếp hoặc

2 nửa chiều dài đoạn nối siêu cao của hai đường cong liền kề

Khi giữa 2 đường cong cùng chiều có đoạn cong m nhưng không thỏa mãn điều

kiện nêu trên thì khi đó có thể tăng bán kính của đường cong để tạo thành một đường

cong ghép với độ dốc siêu cao và độ mở rộng mặt đường là lớn nhất:

2

R

R  1.3

II.2.7.2 Hai đường cong ngược chiều :

Hai đường cong ngược chiều không có siêu caothì có thể nối trực tiếp với nhau để

tạo thành đường cong ghép

Hai đường cong ngược chiều có siêu cao thì chiều dài đoạn chêm m ở giữa thì m

cũng phải thỏa mãn điều kiện nêu trên

II.2.8 Xác định phạm vi phá bỏ chướng ngại vật trong đường cong:

Khi xe chạy trong đường cong tầm nhìn bị hạn chế và bất lợi nhất là những xe chạy

phía bụng đường cong, ở vị trí thay đổi độ dốc quá đột ngột hoặc những chỗ có nhà cửa ở

gần đường

Với giả thiết tầm mắt người lái xe là 1 m.(Tương ứng với xe con)

Khoảng cách từ mắt đến mép đường là : 1.5 m

Gọi Z0 : Khoảng cách từ mắt người lái xe đến chướng ngại vật

Z : Khoảng cách từ mắt người lái xe đến giới hạn cần phá bỏ chướng ngại

vật

Nếu Z < Zo : tầm nhìn được đảm bảo

Z > Zo : tầm nhìn không được đảm bảo đòi hỏi phải dọn bỏ chướng ngại vật

Muốn đảm bảo tầm nhìn trên đường cong cần phải xác định phạm vi phá bỏ

chướng ngại vật cản trở tầm nhìn

Ta có sơ đồ :

Xét trường hợp S<K

Với S: tầm nhìn bất lợi

K: chiều dài đường cong tròn

Ta có Z tính theo công thức sau :

II.2.9 Tính bán kính đường cong đứng

II.2.9.1 Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi:

Được xác định từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn:

1 1

d1: Khoảng cách từ mắt người lái xe đến mặt đường Hai chiều:



Theo Bảng 19 TCVN 4054-2005: Rttlồi 5000m

Rttlồi 5000mVậy ta chọn

II.2.9.2 Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm:

min

Rlõm được xác định theo 2 điều kiện:

*Theo điều kiện đảm bảo khơng gây khĩ chịu đối với hành khách và khơng

gãy nhíp xe do lực ly tâm :

2 min

VR

t

SR

Trong đĩ : + hđ =0.5(m) : độ cao đèn xe ơtơ so với mặt đường

+ St =100(m) : chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định

 = 2o : gĩc chiếu sáng của đèn ơtơ theo phương đứng

Theo Bảng 19 TCVN 4054-2005: Rminlõm 3000(m)

Vậy ta chọn Rminlõm 3000(m)

TT Yếu tố kỹ thuật Đơn

vị

Tính toán

Qui phạm

Kiến nghị

8 - Bán kính đường đứng tối thiểu:

19 - Chiều dài đoạn nối chuyển tiếp với Rmin m 112 110 110

Chương III THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

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

 Tình hình về địa hình địa mạo của khu vực tuyến

 Bản đồ địa hình tỉ lệ 1 :10000 có các đường đồng mức cách nhau 5m

 Cấp hạng kỹ thuật của đường

 Nhu cầu phát triển kinh tế và sự tăng trưởng kinh tế trong tương lai của vùng

tuyến đi qua

Trong thực tế nếu chọn tuyến mà chỉ kẻ qua các điểm khống chế thì sẽ gặp rất

nhiều trở ngại về địa hình, địa mạo, địa chất và thủy văn Không có lợi về mặt kinh tế và kỹ

thuật Có trường hợp ta buộc phải đi tránh chướng ngại vật mặc dù tuyến có thể dài hơn

Như vậy, để vạch tuyến cần xác định các điểm khống chế và các điểm cơ sở

Khi chọn tuyến qua hai điểm đã cho cần phải xác định các điểm khống chế giữa

chúng Các điểm khống chế là những điểm ở đó cao độ mép đường đã được xác định

Các điểm khống chế có loại đã được xác định chính xác, chẳng hạng cao độ nền

đường ở điểm đầu, điểm cuối và một số điểm ở giữa như chổ giao nhau với đường sắt

hoặc đường ôtô cấp hạng cao hơn, những điểm giao nhau với dòng nước lớn Các điểm

cơ sở thường là các điểm vượt suối, vượt đèo, những chổ thấp nhất của dãy núi và cũng

như chổ tận dụng được đoạn đường đã có vv

Nối các điểm khống chế đó lại ta được tuyến đường chim bay giữa các điểm khống

chế Từ các điểm khống chế cần xác định các điểm cơ sở để tuyến đi qua đảm bảo được

các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật

Tuyến A – B chạy theo hướng Tây bắc – Đông nam với chiều dài giữa hai điểm A –

B tính theo đường chim bay là 3658 m, điểm đầu tuyến có cao độ 45 m, điểm cuối tuyến

có cao độ là 45m Hai điểm này có vị trí rất quan trọng về kinh tế, chính trị và văn hóa

trong khu vực

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

bình đồ

III.3.1 Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ :

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

 Đảm bảo xe chạy an toàn và êm thuận

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

 Đảm bảo giá thành xây dựng tuyến là rẻ nhất và không cần phải sử dụng

các biện pháp thi công phức tạp

 Thuận tiện cho việc duy tu, bảo dưỡng trong quá trình khai thác

 Phải vạch tuyến sao cho công vận chuyển, thời gian vận chuyển hàng hóa

và hành khách là nhỏ nhất

III.3.2 Cách vạch tuyến trên bình đồ:

Dựa vào các tiêu chuẩn đã xác định với đường cấp III đồng bằng - đồi, tốc độ thiết

kế V=80km/h và nhìn vào bình đồ, ta vạch được 2 phương án tuyến có thể đi qua Để

thuận lợi cho việc vạch tuyến trên bình đồ ta nên vẽ những đường dẫn hướng chung cho

toàn tuyến và từng đoạn cục bộ

Khi vạch tuyến để đảm bảo độ dốc dọc cho phép thì chiều dài tuyến giữa 2 đường

đồng mức phải thỏa mãn bước compa sau :

-Định bước compa để vạch tuyến :

+ Với  h 5m là độ chênh cao giữa các đường đồng mức

Dựa vào các căn cứ thiết kế, các điểm khống chế, các điểm cơ sở và các nguyên

tắc trên Ta đi compa đi độ dốc đều 5.0% (ta dùng độ dốc nhỏ hơn độ dốc tối đa để sau

này điều chỉnh vị trí các điểm) Các đường đồng mức cách nhau 5m, do vậy khẩu độ

compa là 8cm Sau đó ta xê dịch vị trí các đỉnh sau cho giảm bớt được các điểm gãy mà

vẫn đảm bảo được độ dốc dọc không quá 5.0% và không nhỏ hơn 0.5%

Bằng cách này ta vạch được một số các phương án tuyến Bằng mắt ta lựa chọn,

cân nhắc và chỉ chọn duy nhất một phương án tuyến tối ưu nhất như trên bình đồ để đưa

vào luận chứng KT-KT

III.3.3 Thiết kế bình đồ:

Tuyến đường A-Z thiết kế thuộc loại đường đồng bằng và đồi cho phép độ dốc dọc

tối đa là 5%, độ dốc trên đường cong (độ dốc siêu cao) là 4%, bán kính đường cong tối

thiểu cho phép là 250 m

Nếu R lớn thì tốc độ xe chạy sẽ không bị ảnh hưởng, vấn đề an toàn và êm thuận

được nâng lên nhưng giá thành xây đựng lớn Do đó, việc xác định R phải phù hợp, nghĩa

là phải dựa vào địa hình cụ thể thì mới đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật

III.3.3.1 Các yếu tố đường cong nằm:

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

- Độ dài tiếp tuyến : T R tg

Các yếu tố đường cong tròn Trong đó: : Góc chuyển hướng trên đường cong

R: Bán kính đường cong Các điểm chi tiết chủ yếu của đường cong chuyển tiếp bao gồm :

- Điểm nối đầu : NĐ

- Điểm tiếp đầu : TĐ

- Điểm giữa : D

- Điểm tiếp cuối : TC

- Điểm nối cuối : NC

Các yếu tố của đường cong chuyển tiếp:

L: chiều dài đường cong chuyển tiếp W: Độ mở rộng trong đường cong

Isc: Độ dốc siêu cao trong đường cong

Các yếu tố trên đường cong PA1

III.3.3.2 Xác định cọc thay đổi địa hình

Cọc thay đổi địa hình được cắm tại những vị trí địa hình thay đổi, cắm trong đường

cong Cụ thể, cọc địa hình được cắm tại vị trí có cầu cống, sông ngòi, những điểm địa

hình có sự thay đổi bất thường

Cọc địa hình và các cọc cắm trên đường cong đứng được đánh số từ C1 đến Cn

III.3.3.3 Xác định cự ly giữa các cọc

Cự ly giữa các cọc được thể hiện ở bản vẽ trắc dọc hai phương án tuyến

Việc tính toán và cắm đường cong chuyển tiếp được thực hiện theo trình tự sau:

1 Tính sơ bộ ( để bố trí và kiểm tra) các yếu tố cơ bản của đường cong tròn theo

góc ngoặc α và bán kính đường cong R

T R tg

os2

2 Tính toán và lựa chọn chiều dài bố trí ĐCCT Lct, dựa vào công thức, dựa vào

chiều dài tối thiểu theo quy trình, phù hợp với địa hình và phối hợp tốt các yếu tố của

tuyến, sau đó xác định htoong số A R L ct

3 Tính góc kẹp φ và kiểm tra điều kiện bố trí ĐCCT α≥2.φ, nếu không thỏa mãn thì

tăng bán kính R hoặc giảm Lct

4 Xác định tọa độ của điểm cuối ĐCCT(Xo;Yo) và xác định các chuyển dịch

5.Tính lại bán kính đường cong tròn R1=R+p và tính chính xác các yếu tố cảu

đường cong tròn theo R1

6 Xác định chiều dài phần còn lại cảu đường cong tròn K0 ứng với góc α0 sau khi

Chương IV THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC

Trên tuyến ngoài các công khác thì công trình thoát nước cũng đóng một vai trò rất

quan trọng Nếu giải quyết tốt công việc thoát nước thì đảm bảo được cho cường độ nền

đường và mặt đường, tránh gây sụt lở xói mòn do nước gây ra

Nền đường và các công trình trên đường đều chịu tác dụng của nguồn nước như

nước mưa nước ngầm và nước từ nơi khác đổ về Các nguồn nước đều có tác dụng trực

tiếp đến cường độ và độ và độ ổn định Chính vì vậy cần có công trình điều chỉnh và ngăn

chặn dòng nước

Sau khi vẽ được đường đen và điều chỉnh một số bất hợp lý ta tiến hành tính toán

thủy văn cầu cống, dựa vào bình đồ và cao độ đường đen ta nhận thấy phương án đã

chọn phải bố trí một số cống địa hình và cống cấu tạo, đào rãnh dọc và tọa độ dốc ngang

cho nền đường

Mặt cắt ngang đường chọn như hình vẽ

Theo qui trình tính toán dòng chảy lũ do mưa ở lưu vực nhỏ ( 22TCN 220 – 95)

Lưu lượng của dòng chảy lũ:

Q A   H  F  (m3/s)

Trong đó :

Qp : Lưu lượng dòng chảy lũ ứng với tầng suất thiết kế – tra bảng 30 qui trình

4054-2005 tần suất tính toán thủy văn với các công trình trên đường ô tô ứng với đường cấp III:

P = 4 % đối với cầu nhỏ và cống

P= 4% đối với rãnh đỉnh, rãnh biên

P = 1 % đối với cầu lớn và cầu trung ( Lnhịp > 25 m )

Hp : Lượng mưa ngày (mm) ứng với tầng suất thiết kế

 : Hệ số dòng chảy lũ, lấy tùy thuộc vào loại đất cấu tạo lưu vực có lượng mưa

ngày thiết kế ( Hp ) và diện tích lưu vực

Ap : Mođun đỉnh lũ ứng với tầng suất thiết kế phụ thuộc vào địa mạo thủy văn , thời

gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc s, vùng mưa

1 : Hệ số xét đến sự chiết giãm lưu lượng đỉnh lũ do diện tích ao hồ, đầm lầy, rừng

cây Vì không chiết giãm lấy 1 = 1

F : Diện tích lưu vực (Km2)

- Chiều dài bình quân sườn dốc (bs)

   



l L

l : tổng chiều dài các dòng nhánh (km), chỉ tính những dòng nhánh có chiều dài l >

0.75 B ( B: chiều rộng trung bình của lưu vực )

s s

Js : Độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực(o/oo) Là độ dốc trung bình của 5-6 hướng

dốc nhất trên sườn núi

Từ s tra bảng (2 - 2 ) 22TCN 220 – 95 suy ra xác định được thời gian nước chảy trên

Theo s và vùng mưa là XII tra bảng (2 - 2 ) 22TCN 220 – 95 ta có Ap

BẢNG XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶT TRƯNG THỦY VĂN Phương

án

(km2)

L (km)

l

(km)

b sd (km)

I ls (‰)

I sd (‰) PA1

I sd (‰)

H p (mm)

mưa

sd (phút) PA1

L (km)

H p (mm) m ls

Bước 1: xác định các vị trí cống ( cầu) ( nơi có nước thường xuyên qua đường)

Bước 2: Xác định các diện tích tụ thủy trực tiếp, gián tiếp đổ về công trình thoát nước

(khoanh diện tích tụ thủy trức tiếp trên bình đồ)

Bước 3: Xác định lưu lượng thiết kế từ lưu vực dổ về qua cống (cầu) bằng phương

pháp hình thái áp dụng cho lưu vực nhỏ

Bước 4: Chọn khẩu độ cống (cầu) , loại miệng cống ( miệng theo dòng chảy hay

không), chế độ chảy trong cống ( không áp, bán áp, có áp)

Bước 5: Bố trí cống cấu tạo nếu cần thiết

IV.3.2 Chọn khẩu độ cống- cầu

Trong thực tế người ta đã lập bảng tra sẵn khả năng thoát nước của cống cho cống

tròn và cống vuông Do đó ta đã có Qtk (Qp) có thể dùng bảng tra để xác định khẩu độ

cống, xác định chiều sâu nước dâng H và vận tốc nước chảy v Dựa vào H và v mà định

cao độ nền đường Giả sử chiều dày áo đường là 56 cm

Ta chọn cống bằng BTCT cĩ miệng dạng dịng chảy làm việc theo chế độ không áp

Số cửa [Q p ]

(m 3 /s) H (m) dâng

Vận tốc (m/s)

Chế độ chảy

H dâng (‰)

Km 3+900.00 175 1.79 2.87 2.65 2.29 2.87

Bố trí cống cấu tạo : đối với rãnh tiết diện hình thang cứ cách tối đa 500 m và 250

m đối với tiết diện tam giác phải bố trí cống cấu tạo có đường kính cống 0.75 m để thoát

nước từ rãnh biên về sườn núi bên đường Đối với cống cấu tạo không cần tính toán thủy

lực, chi tiết bố trí thể hiện trên bản vẽ trắc dọc sơ bộ

IV.3.3 Tính toán thủy lực cầu nhỏ

Ta có: Sau khi tính toán được lưu lượng tính toán như đã trình bày ở trên, ta thấy ở

phương án II tại lý trình Km 3+004 có lưu lượng tính toán 25 m3/s<Q= 80,108m3/s<100 m3/s

nên ta tính toán công trình thoát nước là cầu nhỏ tại vị trí này

a) Mặt cắt sông tại vị trí đặt cầu

Trong thực tế khi xác định mặt cắt sông thì phải khảo sát và đo đạc thực tế mặt cắt

sông tại vị trí xây dựng cầu Trong phạm vi đồ án này vì không có số liệu khảo sát thực tế

do đó ta giả thiết mặt cắt sông có dạng hình thang

Lòng suối dưới cầu ở cả hai phương án đều được gia cố xử lý như sau : lòng suối

được san phẳng tạo mặt cắt ngang thoát nước có dạng hình thang, mái ta luy là 1:1.75

Trong khi thi công dòng chảy được dẫn tạm ra ngoài khu vực cầu nhờ kênh đào công vụ

Lòng suối dưới cầu dự kiến gia cố đá lát cỡ 20cm có tốc độ xói cho phép là Vox = 3.5m/s

(phụ lục 6 sách TK đường tập 3) Bề rộng lòng suối sau xử lý cho cả hai phương án tuyến

là 10m ( Không có số liệu địa mạo thủy văn lòng suối để minh họa cho tính toán ta giả

thiết lòng suối khi chưa gia cố cũng có tiết diện hình thang gần giống như khi đã gia cố tức

là có bề rộng đáy là 10m, ta luy 1 :1.75, độ nhám lòng suối là n = 0.05 ứng với đáy suối

có lớp phủ thực vật và có dòng chảy theo chu kì (phụ lục 2))

Với m1 và m2 là hệ số mái dốc của bờ trái và bờ phải bờ, b là bề rộng đáy suối và h

là chiều sâu mực nước

b) Xác định chiều sâu dòng chảy tự nhiên h:

Phương pháp xác định h:

Ta giả thiết chiều sâu dòng chảy h => tính được lưu lượng Q

Ưng với: h1 (m) => Q1 (m3/s)

h2 (m) => Q2(m3/s) h3 (m) => Q3 (m3/s) Xác định lưu lượng Q tương ứng với h theo phương pháp thử dần (trang 68 sách

thiết kế cầu cống nhỏ) như sau:

n = 0.05: hệ số nhám của dòng sông dưới cầu

io: độ dốc tự nhiên của dòng sông

: Diện tích ướt của mặt cắt

So sánh Q với Qtk nếu sai số  5% thì dùng h giả định, nếu sai số >5% thì giả định

lại h và tính lại từ đầu

Vậy độ sâu dòng chảy tự nhiên là:

h (m) Q (m3/s) Qtk(m3/s) Độ lệch

c) Ta chọn phương án gia cố lòng lạch dưới cầu

Gia cố lòng lạch dưới cầu bằng một lớp đá xếp khan Dùng loại mố cầu có một

phần tư nón mố với độ dốc ta luy 1:m = 1:1

d) Chiều sâu phân giới h k

Chiều sâu phân giới hk là chiều sâu dòng chảy ứng với chế độ nước chảy phân giới

(chiều sâu tương ứng với tiết diện dòng chảy có tỷ năng mặt cắt nhỏ nhất)

Với mặt cắt dòng chảy hình thang, chiều sâu phân giới được xác định theo công

Trong đó : k P%3

k

g QB

k: Tiết diện ướt của dòng khi chảy phân giới

Bk: Chiều rộng mặt thoáng của tiết diện ướt

: Hệ số điều chỉnh động năng Kôriolit, lấy bằng 1.0

m : Độ dốc taluy nón mố

g: gia tốc trọng trường (m/s2)

Qtk = Qp% : lưu lượng ứng với tần suất thiết kế (m3/s)

Vậy chiều sâu phân giới hk là :

e) Xác định chế độ chảy dưới cầu

Chế độ chảy dưới cầu được xác định trên cơ sở so sánh hai giá trị là chiều sâu

dòng chảy tự nhiên và chiều sâu dòng chảy phân giới

h < 1.3hk: Chảy tự do

h > 1.3hk: Chảy ngập

Vậy chế độ chảy dưới cầu là :

f) Tính khẩu độ cầu

Từ bảng tổng hợp trên ta nhận thấy cầu trên cả hai phương án đều chảy ở chế

độ chảy ngập Khẩu độ cầu được xác định theo công thức (4-18) sách thiết kế cống và

cầu nhỏ trên đường ô tô

Vcp: Lưu tốc cho phép dưới cầu, như trên ta có Vcp = 3.5 m/s

: Hệ số điều chỉnh động năng, lấy bằng 1.0

g) Xác định chiều sâu nước dâng trước cầu

Chế độ nước chảy dưới cầu là chế độ chảy ngập, do vậy chiều sâu nước dâng

trước cầu được xác định theo công thức (10-29) cách thiết kế đường tập 3:

Đây là bài toán giải lặp, trình tự giải như sau:

- Giả định một VH ban đầu

- Tính H theo công thức như trên

Vậy chiều sâu nước dâng trước cầu H=3.37m

h) Tính chiều dài cầu, cao độ mặt cầu và cao độ tối thiểu đường vào đầu cầu

 Tính cao độ tối thiểu của mặt cầu so đáy sông:

Hcầu = H +  + C Trong đó:

C: chiều cao cấu tạo của hệ mặt cầu, chọn C = 1.2m

H: chiều cao dâng nước trước cầu

: tĩnh không dưới cầu, phụ thuộc vào đặc điểm và yêu cầu thông thuyền của từng sông

Ta có bảng tính kết quả như sau:

 Chiều dài cầu:

Chiều rộng đáy tiết diện hình thang là b Khi đáy lớn là Lc ; chiều cao là hk ; taluy

1:m = 1:1 Suy ra

b = Lc - 2.m.hk Chiều dài toàn bộ cầu:

L = b + 2.m.Hc

Ta có kết quả tính theo bảng sau:

 Cao độ tối thiểu nền đường vào đầu cầu so đáy sông

Cao độ tối thiểu của nền đường đầu cầu được xác định theo công thức sau:

Hn = maxH + 0.5m ; H + hnd Trong đó:

H: Chiều cao nước dâng trước cầu

hnd : chiều dày kết cấu mặt đường, hnd = 0.56m

Ta có kết quả tính theo bảng sau:

IV.3.4 Tính toán rãnh thoát nước :

Công dụng của rãnh : Rãnh dọc dùng để thoát nước mưa từ mặt đường và diện tích lưu

vực đổ về rãnh

Yêu cầu khi thiết kế rãnh

 Tiết diện và độ dốc rãnh phải đảm bảo thoát nước được với lưu lượng tính toán và

kích thước hợp lý, lòng rãnh không phải gia cố bằng những vật liệu đắt tiền mà có

thể sử dụng được vật liệu tại chỗ

 Độ dốc rãnh trong mọi trường hợp phải chọn để tốc độ nước chảy trong rãnh

không làm các hạt phù sa lắng đọng để đảm bảo khả năng thoát nước lớn nhất của

rãnh

 Để lòng rãnh không bị lắng đọng bùn rác, phù sa, độ dốc dọc của rãnh không được

thiết kế nhỏ hơn 0.5%, cá biệt là 0.3%

 Khi thiết kế rãnh phải cố gắng giảm chỗ ngoặt để tránh hiện tượng ứ đọng bùn cát

và gây xói lở tại nơi này Góc ngoặt nên chuyển hướng từ từ, không nên nhỏ hơn

45o, bán kính nên bằng 2 lần bề rộng đáy trên của rãnh nhưng không được nhỏ

hơn 10 m