ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG THÀNH PHỐ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NÚT GIAO THÔNG LẬP THỂ VÀ CẦU DẦM BẢN BTCT DỰ ỨNG LỰC

SỰ CẦN THIẾT PHẢI THIẾT KẾ NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC Để quyết định các giải pháp tổ chức giao thông và lựa chọn loại hình của nút giao thông ta có thể căn cứ vào các thông số như: lưu lượ

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC Trang

Lời nói đầu ……… ……… 4

Nhiệm vụ thiết kế ……… 5

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ………7

Phần I : Thiết kế sơ bộ nút giao thông lập thể Chương 1: Tổng quan về nút giao thông Đồng Văn ………… 6

1.Đặc điểm hiện trạng nút giao thông Đồng Văn ……… 6

Chương 2: Thiết kế tổ chức nút giao thông Đồng Văn ……… 8

2.1 Sự cần thiết phải thiết kế nút giao thông lập thể ……… 8

2.2 Quy mô nút giao thông Đồng Văn ……… 10

2.3 Đặc điểm tổ chức giao thông các phương án TK nút Đồng Văn 10

2.4 Kiến nghị ……… 13

Chương 3: Thiết kế hình học nút giao thông Đồng Văn ……… 14

3.1 Lựa chọn các thông số kỹ thuật thiết kế nút giao ……… 14

3.2 Lựa chọn tốc độ tính toán trên các cầu nhánh và vòng xuyến 15

3.3 Xác định tầm nhìn trên cầu nhánh ……… 15

3.4 Thiết kế mặt bằng nút giao ……… 18

3.5 Phương án tuyến trên mặt bằng ……… 21

3.6 Thiết kế trắc dọc tuyến ……… 23

3.7 Thiết kế trắc ngang ……… 24

3.8 Giải pháp thiết kế kết cấu cầu trong nút giao ……… 28

Trang 2

ĐẠI HỌC GTVT - HN THIẾT KẾ TỔNG THỂ NỦT GT LẬP THỂ

Sv Đỗ Ngọc Quỳnh 6 Công trình GTTP A-K44

LỜI NÓI ĐẦU:

Đất nước ta trong quá trình đổi mới phát triển kinh tế đi lên thì yêu cầu đòi hỏi

phải phát triển hệ thống cơ sở hạ tầng GTVT một cách khoa học vì GTVT là nền tảng

để phát triển các ngành khác Để đáp ứng được yêu cầu cấp bách này thì cần phải đẩy

mạnh xây dựng các đường ôtô cao tốc,nâng cấp hàng loạt các quốc lộ tỉnh lộ, xây

dựng những cây cầu có quy mô lớn và có vẻ đẹp kiến trúc hiện đại…Thực tế hiện này

rất cần có những kỹ sư có trình độ chuyên môn tốt, vững vàng để có thể nhanh chóng

nắm bắt được các công nghệ xây dựng Cầu -đường tiên tiến hiện đại để góp phần xây

dựng nên các công trình có chất lượng và có tính nghệ thuật cao

Sau thời gian học tập tại Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố -Trường

ĐHGTVT,bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các

thầy cô trong trường ĐHGTVT nói chung và các thầy cô trong Khoa Công trình nói

riêng em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho công việc của một kỹ sư

tương lai

Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu

kiến thức tại trường ,đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian

qua của mỗi sinh viên Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được sự giúp

đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn CTGTTP,đặc biệt là sự giúp đỡ trực

tiếp của :

+/ Giáo viên hướng dẫn : - Th.s Nguyễn Đức Thị Thu Định

+/ Giáo viên đọc duyệt : - GS.TS Nguyễn Viết Trung

- Th.s Vũ Quang Trung

Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh

nghiệm thực tế còn có hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi

những thiếu sót Em xin kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể

hoàn thành đồ án tốt nghiệp và vững vàng về trình độ chuyên môn khi công tác thực

Trang 3

Sv Đỗ Ngọc Quỳnh 7 Công trình GTTP A-K44 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………

………

…… ………

………

Trang 4

Sv Đỗ Ngọc Quỳnh 8 Công trình GTTP A-K44 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT ………

………

Trang 6

CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ NÚT GIAO THÔNG ĐỒNG VĂN

I ĐẶC ĐIỂM NÚT GIAO THÔNG ĐỒNG VĂN

Nút giao Đồng Văn là nút giao giữa QL38 với QL1A và đường sắt Bắc Nam (nút giao thông Đồng Văn) Đây là một nút giao thông trọng điểm, thường xuyên xảy

ra tình trạng ách tắc, mất an toàn giao thông trên QL1A đoạn từ Đồng Văn đến Phủ

Lý.Hiện trạng nút giao là ngã 3 thị trấn Đồng Văn, huyện Duy Tiên (Hà Nam), đoạn

giao giữa QL1A và QL38 Nguyên nhân thường dẫn đến ách tắc tại nút giao là do số

lượng xe ôtô các tỉnh về Hà Nội nhiều mà khả năng lưu thông tại nút giao cùng mức

này là rất kém Hơn nữa, do ngã 3 Đồng Văn đường hẹp nên chỉ cần vài chiếc xe tải

hạng nặng rẽ ngang trong vài phút sẽ gây ùn tắc cho các phương tiện cả một chặng

đường dài.Đây là nút giao ngã ba cùng mức nên thường xảy ra xung đột giao cắt giữa

các dòng xe chạy thẳng theo quốc lộ 1A với dòng xe muốn rẽ trái từ quốc lộ 38 đi về

Phủ Lý( Hà Nam) Nguy hiểm hơn là tại đây vẫn thường xảy ra những vụ tai nạn

thương tâm do tàu đâm vào do còn tồn tại giao cắt trực tiếp giữa đường sắt Bắc- Nam

chạy dọc quốc lộ 1A với giao thông đường bộ,nên hiện tượng ùn tắc vào những thời

điểm có tàu chạy qua là rất thường xuyên Khi xảy ra tai nạn, mất an toàn giao thông

do đường tại khu vực này không có giải phân cách cứng ,bề rộng đường hẹp nên hiện

tượng ùn tắc diễn ra nhiều giờ đồng hồ mặc dù vẫn có lực lượng cảnh sát giao thông

tham gia điều khiển tại nút giao

Quốc lộ 1A (QL1A) là tuyến đường xuyên suốt Việt Nam Quốc lộ bắt đầu

(km0 ) tại cửa khẩu Hữu Nghị Quan trên biên giới giữa Việt Nam và Trung Quốc Nó

kết thúc tại điểm cuối ( Km 2301 +340 ) tại xã Năm Căn huyện Ngọc Hiến tỉnh Cà

Mau Quốc lộ 1A trong suốt lịch sử của nó đã thúc đẩy sự phát triển của các địa

phương mà nó đi qua nhưng bản thân nó lại không được phát triển Vì vậy QL1A đã

không đáp ứng được nhu cầu lưu thông của thời hiện tại Nay QL1A đang được làm

mới theo hướng nâng cấp các đoạn xa đô thị Do đó mà đoạn qua ngã ba Đồng Văn

giao với quốc lộ 38 thường sảy ra ùn tắc do quá tải về lưu lượng trên QL1A,nên đường

chính tại nút giao thông là tuyến QL1A được ưu tiên khi lưu thông qua nút,còn tuyến

phụ là tuyến QL38 thì các phương tiện lưu thông có trách nhiệm chờ đợi khi qua nút

Trang 7

Nhánh tuyến QL 38 dài 85km điểm đầu từ thị xã Bắc Ninh,điểm cuối tại thị trấn Đồng

Văn – Hà Nam

Một vài hình ảnh ùn tắc thường xảy ra trên QL1A :

Trang 8

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TỔ CHỨC NÚT GIAO THÔNG

ĐỒNG VĂN

II.1 SỰ CẦN THIẾT PHẢI THIẾT KẾ NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC

Để quyết định các giải pháp tổ chức giao thông và lựa chọn loại hình của nút

giao thông ta có thể căn cứ vào các thông số như: lưu lượng xe chạy trên các đường

chính và đường phụ, số vụ tai nạn giao thông trong năm,độ phức tạp của nút hiện tại…

Quốc lộ 38, nối Hà Nam với Hưng Yên, Hải Dương, Bắc Ninh Cầu Yên Lệnh

nối liền hai huyết mạch giao thông lớn là QL1A và QL5, thuận lợi cho các phương

tiện giao thông từ các tỉnh phía Nam ra các tỉnh vùng Đông Bắc Sau khi QL38 được

đầu tư khôi phục sẽ là tuyến giao thông trung tâm của ĐBSH Trục giao thông này

nằm trong vành đai 5 của Thủ đô Hà Nội, kết nối các thành phố, thị xã vệ tinh của các

tỉnh vùng như Hà Nam, Hưng Yên, Hải Dương, Bắc Ninh, Sơn Tây, Hòa Lạc với Hà

Nội Đồng thời là tuyến đường giao thông phân luồng cho xe quá cảnh vào Thủ đô Hà

Nội từ QL1A đi Hải Phòng cũng như một số tỉnh Đông Bắc và ngược lại Các phương

tiện giao thông từ phía Nam ra các tỉnh vùng Đông Bắc không phải qua Hà Nội nữa,

giao thông ở Thủ đô nhờ thế sẽ giảm được áp lực và tắc nghẽn Cây cầu càng có ý

nghĩa hơn khi mà hiện nay cầu Chương Dương đang xuống cấp, xe trọng tải lớn không

qua được Cầu phao Khuyến Lương hiện đã tạm ngưng hoạt động vì vào mùa lũ Sự

xuất hiện cầu Yên Lệnh là cực kỳ cần thiết, đúng lúc Đối với nhân dân hai tỉnh Hưng

Yên và Hà Nam, cây cầu sẽ tạo cơ hội thuận lợi trong phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt

là khi hai tỉnh đang chú trọng phát triển các khu công nghiệp, mong muốn xây dựng và

thu hút ngày càng nhiều hơn các doanh nghiệp, các nhà đầu tư vào sản xuất, kinh

doanh tại địa phương mình

Quốc lộ 38 sẽ được cải tạo,nâng cấp đạt tiêu chuẩn đường cấp III Đoạn từ thị

trấn Đồng Văn tới Cầu Nhật Tựu làm mới tuyến tránh thị trấn Đồng Văn,nên cần phải

xây dựng nút giao khác mức với QL 1A và đường sắt, nắn cải cục bộ một số đoạn

tuyến tránh các khu dân cư trên tuyến là điều cần thiết để đảm bảo khả năng thông

hành cho các tuyến,vì trường hợp giao nhau giữa hai đường quốc lộ ( QL1A với vận

Trang 9

tốc thiết kế là 80Km/h và QL 38 khi nâng cấp thành đường vành đai 5 liên kết các thị

xã,thành phố vói Hà Nội) tổ chức nút giao thông khác mức là bắt buộc

Mặt khác Theo số liệu nghiên cứu trong báo cáo khả thi dự án QL38 đoạn nối

cầu Yên Lệnh với QL1A thì đến năm 2024 lưu lượng xe qua cầu Yên Lệnh là 8.776 xe

quy đổi ứng với lưu lượng này thì cấp đường thiết kế là đường cấp III đồng bằng Với

lưu lượng của đường phụ tại nút giao trong năm tương lai nhủ vậy khi tham khảo theo

đồ thị lựa chọn loại hình nút giao thông trên đường ô tô của E.M.Lôbanôv ( LB Nga)

thấy nút giao thông Đồng Văn cần thiết phải tổ chức giao thông khác mức

Trong giai đoạn hiện nay tiến tới 2010 thì cục Đường sắt có kế hoạch nâng cao

tốc độ vận hành trên tuyến đường sắt B-N cũng như hoàn thiện khổ đường sắt, tăng số

lượt vận doanh thì phải tổ chức giao nhau khác mức giữa đường bộ với đường sắt để

giao thông đường bộ không bị gián đoạn khi có đường sắt đi qua

Hiệu quả của việc xây dựng các công trình ở nút giao thông khác mức biểu thị ở

những mặt sau :

- Đảm bảo an toàn cho xe chạy trong nút do đã triệt tiêu hoàn toàn các xung đột

nguy hiểm ( giao cắt) của các luồng xe ra vào nút

- Tăng khả năng thông xe của nút giao thông do không có giao cắt của các

luồng xe

- Do không xảy ra ùn tắc giao thông nên cải thiện đáng kể môi trường đô thị, và

sức khỏe con người cũng như tiết kiệm chi phí vận doanh

II.2.QUY MÔ NÚT GIAO THÔNG ĐỒNG VĂN VÀ TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG

Dự án nút giao thông Đồng Văn chủ yếu nằm trong địa bàn thị trấn Đồng Văn

Trục chính của thị trấn Đồng Văn là dọc theo QL1A và đường sắt Thống Nhất Trục

chính này đã chia thị trấn Đồng Văn ra làm 2 khu vực rõ ràng là bên phải và bên trái

tuyến đường sắt Thống Nhất Khu vực bên phải tuyến đường sắt Thống Nhất dân cư

sống tập trung sát dọc QL1A và đã định cư tương đối lâu Theo hướng về phía cầu

Trang 10

Nhật Tựu, sau khi vượt qua lớp nhà đầu tiên của QL1A là khu vực ao thoát nước và

khu vực dân cư thưa thớt hơn Theo hướng QL38 về phía cầu Yên Lệnh dân cư cũng

sống tập trung sát mặt đường, tuy nhiên chỉ chủ yếu bắt đầu sau khi QL38 nâng cấp

Tóm lại dọc theo trục QL1A phía phải tuyến và dọc theo trục QL38 có đặc điểm địa

hình, địa vật như đường đô thị

Trong nút giao thông này, xe có nhiều chuyển động khác với trên đường thường Ta

thấy giữa các làn xe có bốn chuyển động: nhập dòng, tách dòng, cắt dòng và trộn

dòng Tương quan vị thế các xe trong các chuyển động tạo thành các xung đột

Các xung đột trong nút Đồng Văn có ba loại: điểm nhập, điểm tách và điểm cắt Chuyển động trộn dòng là tổng hợp của hai xung đột: một điểm nhập và một điểm

tách

Trong các xung đột, nguy hiểm nhất là điểm cắt mà đặc biệt ở đây lại có sự giao cắt

giữa đường ôtô và đường sắt

Cách tháo gỡ xung đột đầu tiên ta nghĩ tới là chấp nhận các xung đột có thể chấp nhận

được Như vậy thực tế hàng ngày ta chấp nhận sống chung với các xung đột Điều này

sẽ gây lãng phí thời gian tiền bạc và ô nhiễm môi trường Khi đã chấp nhận các xung

đột, muốn giảm độ nguy hiểm ta phải định vị nó để phân phối hợp lý mật độ xung đột

và định trước các góc giao có lợi Tức là phải có biện pháp phân định không gian

Một biện pháp nữa là phân định thời gian tức là dùng đèn tín hiệu phân thời gian thành

các pha Mỗi pha cấm một số luồng thông qua và một số luồng được phép thông qua

Như vậy số xung đột giảm rõ rệt và chỉ còn tồn tại xung đột chấp nhận được

Tuy nhiên với nút giao Đồng Văn, khi mà các đường giao là QL1A, đường sắt quốc

gia và tuyến đường QL38 thì sự giao cắt và thời gian chờ đợi qua nút lớn sẽ làm cho

hiệu quả kinh tế xã hội của dự án đạt được là không cao

Như vậy một biện pháp đặt ra tích cực hơn là thiết kế nút giao khác mức để phân tách

các luồng xe nhằm đảm bảo an toàn xe chạy và giảm thời gian thông qua của nút Do

nút Đồng Văn là giao của tuyến QL1A đặc biệt quan trọng với đường QL38 ( đường

vành đai liên kết giữa các thị xã, thành phố xung quanh HN) nên quy mô của nút là

nút giao liên thông

Trang 11

II.2.1.Quy mô xây dựng:

Tuyến đường trên quốc lộ 1A (Hà Nội – Phủ lý) trong phạm vi nút giao có quy

Quy mô mặt cắt ngang đường QL-1A

Tuyến đường quốc lộ 38 kéo dài (Từ Yên Lệnh đi Nhật Tựu) trong phạm vi nút

giao có quy mô mặt cắt ngang là:

Trang 12

Mặt cắt ngang đường quốc lộ 38

II.2.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật:

Tiêu chuẩn thiết kế tuyến:

• Nút giao: Trong phạm vi nút giao các nhánh được thiết kế theo cấp tốc độ Vtk=40 Km/h

• Đường đường quốc lộ 1A được thiết kế theo tiêu chuẩn đường đô thị,

• Bán kính cong nằm nhỏ nhất trong nút Rmin = 60 m

• Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất ngoài nút Rmin = 250 m

• Đường cong đứng lồi tối thiểu:

Rmin = 700 (Vtk=40 km/h)

Rmin = 4000 m (Vtk=80 km/h)

Trang 13

• Đường cong đứng lõm tối thiểu:

Rmin = 450 m (Vtk=40 km/h)

Rmin = 2000m (Vtk=80 km/h)

• Độ dốc dọc tối đa: imax =4%

Tiêu chuẩn thiết kế cầu:

• Tải trọng: Hoạt tải thiết kế HL93 (22 TCN 272-05)

• Lực động đất: cấp 7

• Tĩnh không thiết kế cho đường bộ: Htt = 4,7m

• Tĩnh không thiết kế cho đường sắt: Htt = 6m

II.3 ĐẶC ĐIỂM TỔ CHỨC GT VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ NÚT

II.3.1.Phương án 1: Nút giao dạng bán hoa thị kết hợp cầu vượt quay đầu

Để giải quyết triệt để xung đột giữa các hướng thiết kế cầu vượt qua đường sắt và

QL1A với tĩnh không qua đường sắt là H=6.0m và tĩnh không qua QL1A là H=4.75m

Tổ chức giao thông:

Các hướng đi thẳng trên QL1A được thông qua bằng các làn xe dưới cầu vượt

Riêng phần xe thô sơ theo hướng từ Phủ Lý về Hà Nội được bố trí kẹp sát giữa mép

đường hiện tại và các nhánh cầu dẫn

Các phương tiện theo hướng Phủ Lý đi Yên Lệnh qua nhánh cầu rẽ phải

Các phương tiện từ Yên Lệnh đi Phủ Lý qua cầu vượt QL1A rồi theo nhánh rẽ hoa

thị gián tiếp bán kính R=45m

Xe từ Yên Lệnh đi Hà Nội qua nhánh cầu rẽ phải

Xe từ Hà Nội đi Yên Lệnh qua nhánh rẽ gián tiếp lên cầu vượt qua QL1A

Các hướng rẽ phải từ Hà Nội đi Tế Tiêu và từ Tế Tiêu đi Phủ Lý qua các đường

nhánh rẽ phải với bán kính R=60m

Hướng đi từ Phủ Lý đi Tế Tiêu thì thông qua cầu nhánh đi lên cầu chính về phía

Yên Lệnh rối rẽ phải lên cầu vượt vòng quay đầu lại đi ngược lên cầu chính thẳng về

phía Tế Tiêu

Hướng từ Tế Tiêu rẽ trái đi Hà Nội thì từ Tế Tiêu đi thẳng lên cầu chính rồi rẽ phải

lên cầu vượt phía Yên Lệnh quay đầu lại lên cầu chính rồi rẽ phải xuống cầu nhánh đi

về Hà Nội

Trên tất cả các nhánh nối tổ chức giao thông theo một chiều

Trang 14

Ưu điểm:

Giải quyết triệt để giao cắt giữa các luồng phương tiện giao thông

Tổ chức giao thông tại nút mạch lạc và rõ ràng

Ưu tiên được các hướng chính

Trang 15

II.3.2 Phưong án 2: Thiết kế đảo xuyến ở trên cao

Thiết kế đảo tròn trên cao kết hợp với các cầu nhánh giải quyết liên hệ giao thông

cho các hướng: Tế Tiêu đi Yên Lênh-Phủ Hà Nội và Yên Lệnh đi Tế Tiêu-Phủ

Lý-Hà Nội

Tổ chức giao thông:

Nút giao thông hình xuyến là một nút giao thông có 1 đảo lớn ở trung tâm, để có thể

cùng vuợt được tĩnh không đường bộ ( H = 4.75m) và tĩnh không đường sắt ( H = 6m;

khổ đường săt B – N là khổ 1000mm thì H tk = 5.1m nhưng để dự trù cho truờng hợp

trong năm tương lai sẽ thay khổ 1435mm nên lấy H = 6m) Trong nút thì các hướng xe

chạy đều bám theo quỹ đạo quanh đảo có chiều ngược chiều kim đồng hồ

Các xe từ Hà Nội đi Phủ Lý và ngược lại vẫn ưu tiên đi thẳng theo QL 1A dưới

vòng xuyến đảm bảo tốc độ thiết kế 80 km/h

Còn các dòng lưu thông còn lại đều đi lên đảo xuyến theo các nhánh cầu lên đảo tròn

trên cao thực hiện trộn dòng rồi tách ra các hướng mong muốn

Ưu điểm:

- Tốn ít diện tích và ưu tiên được cho hướng chính Hà Nội-Phủ Lý

- Tổ chức giao thông đơn giản loại bỏ hết các xung đột nguy hiểm là giao cắt đảm

bảo cho xe chạy thuận tiện và an toàn

- Công trình giao thông có kiến trúc mỹ quan đẹp, là điểm nhấn của đô thị hiện đại

Nhược điểm:

- Tồn tại nhiều xung đột nhập dòng và tách dòng trên đảo tròn trên cao

II.4.KIẾN NGHỊ

Căn cứ vào đặc điểm giao thông nút giao cũng như đặc điểm địa hình dân cư tại khu

vực nút kiến nghị thiết kế tổ chức giao thông nút Đồng Văn theo phương án 2 Phương

án này giải quyết tương đối triệt để giao cắt giữa các luồng phương tiện giao thông đặc

biệt là các giao cắt với đường sắt, đồng thời tổ chức giao thông tại nút mạch lạc và rõ

ràng Ưu tiên được các hướng chính

Trang 16

Tổ chức giao thông phương án đảo tròn trên cao tại nút Đồng Văn

Trang 17

CHƯƠNG III:

THIẾT KẾ HÌNH HỌC NÚT GIAO THÔNG ĐỒNG VĂN

III.1 LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT THIẾT KẾ NÚT GIAO

III.1.1 Các thông số kỹ thuật thiết kế vòng xuyến:

+ Tốc độ tính toán trong vòng xuyến: vd = 40km/h = 11.11m/s

+ Góc giao của 2 đường ôtô: 0

61.86

III.1.2 Các thông số kỹ thuật thiết kế cầu nhánh:

+ Tốc độ tính toán trong cầu nhánh: vd = 40km/h = 11.11m/s

Vì nút giao khác mức thường chiếm dụng mặt bằng lớn, do đó để giảm kích

thước của nút người ta thường giảm tốc độ ở các cầu nhánh Vì vậy lựa chọn tốc độ

tính toán của các cầu nhánh cần được luận chứng kỹ lưỡng Không thể chọn tốc độ

thiết kế của cầu nhánh bằng tốc độ xe chạy trên đường chính vào nút vì hai lý do sau:

+ Thứ nhất là tốc độ xe rẽ lớn thì đòi hỏi phải thiết kế cầu rẽ có chiều dài

lớn Điều này dẫn đến khối lượng và gía thành xây dựng tăng lên, đồng thời tăng diện

tích chiếm dụng mặt bằng

+ Thứ hai là không thể lựa chọn tốc độ trên cầu nhánh quá cao do thông

thường cầu nhánh rẽ chỉ có một làn xe dành cho đi chung cả xe con và xe bus có tốc

độ thiết kế thấp sẽ không đạt được tốc độ thiết kế cao

Trang 18

Trong thành phố, do điều kiện hạn hẹp về mặt bằng nên các nhà chuyên môn

khuyên nên dùng tiêu chuẩn ứng với điều kiện tối thiểu, nghĩa là tốc độ tính toán của

các cầu nhánh trong các nút giao khác mức ở thành phố chỉ nên chọn V=25-40 km/h,

chỉ đối với đường cao tốc thành phố mới chọn V=50km/h

Từ tất cả các điều trên và theo quy trình thiết kế đường đô thị mới nhất của

nước ta: Đường đô thị - Yêu cầu thiết kế mang ký hiệu 104 – 2007 với vận tốc trên

đường chính 60km/h ,vận tốc thiết kế trên cầu nhánh đều được chọn là 40km/h

Tại vòng xuyến các dòng xe nhập dòng vào vòng xuyến nên các phương tiện

không thể đi với tốc độ cao được, vì vậy tốc độ thiết kế cho vòng xuyến được chọn là

30km/h

III.3.XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN TRÊN CẦU NHÁNH CÓ MỘT LÀN XE TRONG

PHẠM VI NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC

III.3.1Tính toán tầm nhìn trên bình đồ

Khoảng cách tầm nhìn trên bình đồ của các cầu nhánh có một làn xe trong phạm

vi nút giao thông khác mức được xác định theo điều kiện tầm nhìn hãm xe trước

chướng ngại vật (tầm nhìn phía trước)

l 2

l1

l0 S

Sơ đồ tính toán tầm nhình cho đường nhánh có một làn xe

Và được tính theo công thức:

S = l1+l2+l0

Trong đó:

l1- chiều dài đoạn đường ứng với thời gian phản ứng tâm lý của người lái xe

l1= v.tf

v - tốc độ chạy xe trên cầu nhánh, m/s

tf - thời gian phản ứng tâm lý của lái xe, tf = 0 4 ÷ 1 2s Chọn tf = 1,0s

Trang 19

l2- chiều dài hãm xe

)(

2

2 2

i f g

v K v

t l

±++

=

ϕ

Trong đó:

t- thời gian lái xe tác dụng và tăng lực hãm lên các bánh xe Chọn loại

phanh là phanh thuỷ lực nên chọn t = 0.2s

K - hệ số sử dụng phanh, trị số K thay đổi từ 1,1 đến 2,0 (để đảm bảo cho

xe chạy trên cầu nhánh an toàn thường chọn K = 2,0)

ϕ- hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường, lấy ϕ= 0,5

f - hệ số sức cản lăn (f=0,02-0,03), lấy f = 0,02

i- độ dốc dọc đường nhánh, lấy trường hợp bất lợi nhất là xe xuống dốc, i= 0,08

0

l - cự ly an toàn dừng xe trước chướng ngại vật Thường chọn l0= 5m

Từ đây, công thức được viết lại:

2)(

2

.)

i f g

v K t

t v

±++

5)08,002,05,0(81,9.2

11.11.2)

2,00,1(11.11

Trang 20

)(43

5)02,05,0(82,9.2

11,11.2)

2,00,1(11,11

)(2

.)

(

2 0 2

m

l f g

v K t

t v

=

++

=

+++

+

=

ϕ

Vậy S =43 m( )

III.3.3 Xác định bán kính đường cong đứng của các cầu nhánh

Đối với các đường cong đứng lồi thì bán kính được xác định theo công thức

2

= Trong đó:

S - tầm nhìn tính toán trên trắc dọc cầu nhánh

h= 1,2 m chiều cao mắt người lái xe

Vậy bán kính đường cong đứng lồi là:

Rloi 770 m

2 , 1 2

432 =

Theo TCXDVN 104 : 2007 với tốc độ tính toán là 40km/h thì bán kính đường

cong đứng tối thiểu mong muốn là 700m (bảng 29) Đồng thời chiều dài tối thiểu tiêu

chuẩn của đường cong đứng là 35m

Khi mong muốn thiết kế đường cong đứng thỏa mãn tiêu chuẩn và tiếp tuyến với

đường đổ dốc 4.5% trên trắc dọc thì sơ đồ tính toán bán kính đường cong đứng như

sau:

a a

Trong đó: tgα =i d =0.045 0 0 ' "

35342576

=

⇒α

Trang 21

Tính cho trường hợp chiều dài đường cong đứng tối thiểu: l = 35m

Công thức tính chiều dài đường cong chắn góc α là:

180

576.214.3

Kiến nghị chọn bán kính đường cong đứng lồi là: R = 800 m

Đối với đường cong đứng lõm thì bán kính đường cong được tính với hai điều

kiện:

- Bảo đảm tầm nhìn ban đêm

- Bảo đảm an toàn cho xe chạy khi đi vào đường cong lõm

Bán kính đường cong lõm được xác định theo công thức

)2sin.(

2

α S h

S R

h - chiều cao của đèn pha so với mặt đường Chiều cao này phụ thuộc vào cấu

tạo từng loại ô tô sẽ có giá trị khác nhau Khi tính toán láy h f = 0,7m

α = 4-60 góc chiếu của pha ô tô, chọn α= 50

Vậy bán kính đường cong đứng lõm là:

378( )

)2

5sin.407,0(2

Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 : 2007, với tốc độ thiết kế là 40km/h thì bán

kính đường cong đứng lõm tối thiểu mong muốn là 700m (bảng 29),

Vậy chọn R lom =800 m( )

Trang 22

III.4 THIẾT KẾ MẶT BẰNG NÚT GIAO

III.4.1 Nguyên tắc thiết kế:

- Các yếu tố tuyến trên mặt bằng phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật tương ứng với

vận tốc thiết kế

- Mặt bằng tuyến phù hợp với các quy hoạch hai bên đường và các dự án khác có

liên quan

- Tuyến phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật và hạn chế tới mức thấp nhất khối lượng

xây dựng và giải phóng mặt bằng, tuy nhiên cũng phải đảm bảo an toàn và êm

thuận tới mức tối đa cho người và phương tiện khi tham gia giao thông trong nút

- Phối hợp hài hoà giữa các yếu tố: bình đồ - trắc dọc - trắc ngang - cảnh quan

- Kết cấu cầu phù hợp với trình độ và năng lực thi công của nhà thầu trong nước

- Hạn chế chiều cao kiến trúc

- Đảm bảo tính thông thoáng và thẩm mỹ cao

- Hạn chế ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình thi công như độ rung và tiếng

ồn…

III.4.2 Giải pháp thiết kế

a Phương pháp kết hợp vòng xuyến với các đường nhánh rẽ phải

Có 3 phương pháp kết hợp nhánh rẽ phải với vòng xuyến như sau:

- Đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với vòng xuyến

- Trục của đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với trục của vòng xuyến (hai trục này

tiếp xúc với nhau tại một điểm)

- Đường nhánh rẽ phải nhập vào vòng xuyến một đoạn chung cd

Trang 23

c

d A

Sau khi xem xét và phân tích 3 phương pháp kết hợp trên và dựa vào hiện trạng của

nút kiến nghị lựa chọn phương pháp đường nhánh rẽ phải nhập vào vòng xuyến một

đoạn chung cd ( hình 3) – đoạn trộn dòng này tạo điều kiện thuận lợi cho các dòng xe

rẽ trái, vì trên đường đi của mình chúng không gặp phải giao cắt cùng mức

b Tính toán và lựa chọn bán kính của vòng xuyến và cầu nhánh

* Xác định bán kính vòng xuyến theo công thức:

R =

)(

2

sc

i g

11

2

sc

i g

Trang 24

Kiến nghị chọn bán kính vòng nhánh là: R = 60m

Các nhánh rẽ phải được thiết kế với bán kính cong nằm R=60 m không có đường

cong chuyển tiếp (Theo điều 10.5.1- Tiêu chuẩn thiết kế đường đô thị 104-2007 thì V

> 60km/h mới cần thiết bố trí đường cong chuyển tiếp)

III.5 PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN MẶT BẰNG ĐƯỢC ĐƯA RA NHƯ SAU

Cầu trong nút giao được phân chia và gọi tên như sau:

(Thứ tự trụ trên vòng xuyến được đánh số từ 1 đến 16 theo ngược chiều kim đồng hồ)

Bảng 2: Tên cầu và vị trí

TT Tên cầu Mô tả vị trí

1 Vòng xuyến chính Từ trụ TX1 đến trụ TX16

Trang 26

III.6.THIẾT KẾ TRẮC DỌC TUYẾN

III.6.1 Nguyên tắc thiết kế trắc dọc:

- Trắc dọc thiết kế phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật đối với cấp thiết kế

- Cao độ thiết kế phù hợp với các cao độ khống chế

- Đảm bảo tĩnh không yêu cầu khi giao cắt với các tuyến giao thông khác

III.6.2 Xác định các cao độ khống chế trên trắc dọc

Cao độ khống chế trắc dọc của nút được xác định như sau:

- Vòng xuyến vượt đường sắt và QL1A được khống chế bởi cao độ đường

hiện tại, cao độ đường sắt,tĩnh không đường sắt và tĩnh không dưới cầu

- Các cầu nhánh trong nút khống chế bởi cao độ đường hiện tại,cao độ vòng

xuyến và tĩnh không đường sắt

III.6.3 Xác định độ dốc dọc :

Độ dốc dọc trên cầu nhánh của nút giao được lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như điều kiện địa hình, tốc độ tính toán, thành phần xe chạy trong nút…

Do chức năng sử dụng nên cấu tạo các loại xe khác nhau Với các loại xe như

xe con, xe du lịch thì có thể khắc phục được độ dốc dọc lớn (tới 10%) mà không cần

giảm tốc độ Nhưng với các loại xe khác như xe buýt thì độ dốc dọc lớn xe càng phải

giảm tốc độ để tăng sức kéo khi leo dốc

Vì vậy, độ dốc dọc lớn nhất được lựa chọn trên đường nhánh phải đảm bảo khả

năng chạy xe của các loại phương tiện có trong thành phần dòng xe

Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 : 2007 qui định độ dốc dọc tối đa (bảng 24) đối

40127

2 2

Trang 27

Như vậy kiến nghị chọn độ dốc dọc của các cầu nhánh trong nút là 4%

Kết quả thiết kế trắc dọc:

Trắc dọc thiết kế đảm bảo tĩnh không đường sắt H = 6m tính từ đỉnh ray hiện tại tới

dáy dầm và tĩnh không đường bộ H = 4.75m

III.7.1 Nguyên tắc thiết kế mặt cắt ngang:

- Bề rộng mặt cắt ngang đảm bảo bố trí đủ số làn xe theo yêu cầu theo đúng quy

định của quy trình

Trang 28

- Mặt cắt ngang cần thoả mãn quy mô và yêu cầu kỹ thuật đối với cấp đường

thiết kế

Các yếu tố trên mặt cắt ngang được bố trí hài hoà, đảm bảo phù hợp với các

công trình hai bên tuyến, thuận tiện cho việc bố trí các công trình phục vụ trên tuyến

và các khu đô thị

- Mặt cắt ngang vừa đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật đồng thời cũng hạn chế tới mức

thấp nhất giá thành xây dựng

III.7.2 Xác định độ dốc ngang và siêu cao:

Tại nút giao thông có sự gặp gỡ và tiếp xúc của nhiều tuyến, nhiều đường cong theo

chiều khác nhau, cấu tạo siêu cao sẽ tạo nên gờ lồi ở giữa phần xe chạy, xe chuyển

làn sẽ không êm thuận nhất là các xe có chiều dài lớn như xe buýt

Vì vậy tại vòng xuyến nơi có nhiều dòng xe nhập dòng và tách dòng kiến nghị

không bố trí siêu cao

Trên các đường giao thông thông thường, có quy định siêu cao theo trị số bán kính

đường cong nằm nhưng trong nút giao thông, tốc độ xe phân tán, hệ số lực ngang

biến đổi rất nhiều nên quy định này thường không chặt chẽ

Việc phối hợp các siêu cao, các mặt cắt ngang phải đảm bảo hai nguyên tắc:

- Đảm bảo êm thuận cho luồng xe chính

- Hạn chế các chỗ có độ dốc nhỏ hơn 0.5% để đảm bảo thoát nước tốt

Căn cứ theo tốc độ thiết kế và TCXDVN 104-2007, kiến nghị chọn độ dốc siêu cao

trong các cầu nhánh là isc = 4%

Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 : 2007 độ dốc ngang phần xe chạy cho mặt

đường bê tông nhựa là 15-25%o (bảng 12), mà trên vòng xuyến không bố trí siêu cao

đồng thời các dòng xe nhập dòng vào vòng xuyến và tách dòng ra khỏi vòng xuyến từ

nhiều hướng khác nhau nên trên vòng xuyến kiến nghị bố trí dốc ngang hai mái với độ

dốc ngang là 2%o

III.7.3 Xác định chiều dài yêu cầu của đoạn trộn dòng của nút giao

vòng xuyến khác mức

Trang 29

An toàn xe chạy và khả năng thông hành của các đoạn trộn dòng phụ thuộc vào

chiều dài của chúng

ϕ

ε ϕ

δ

1 1

1

a

b t

n m

h k

d

1

Đoạn trộn dòng NH phải thỏa mãn điều kiện NH > ltrộn dòng Chiều dài đoạn trộn

dòng được tra theo bảng , phụ thuộc vào tốc độ tính toán và thời gian t=3s-4s

+

=

→+

+

=

r R

r r

+

=

→+

+

=

r R

r r

R

r

1 1

Trang 30

3656553

.06070

+

δ Cos

' 0 1

6080

+

δ Cos

Góc chắn các đoạn cung KL và MI bằng :

' 0 ' 0 0 0

2433365690

ϕ

' 0 ' 0 0 1

' 0 0

×

Kiểm tra chiều dài MH đủ để trộn dòng theo điều kiện : MH ≥l tr

Ta có vận tốc trong các nhánh rẽ V=40 km\h=11.111m\s nhưng trong đoạn

trôn dòng ta chỉ tính với 70% vận tốc thiết kế trong nhánh ( theo tiêu chuẩn AASHTO)

hoặc lấy bằng 0.75 Vtk (theo TC Pháp) vậy trong đoạn trộn dòng

V=30km\h=8.333m\s

Tao có : ltr=(3 ÷ 4)V = (3 ÷ 4)8.333

ltr=25÷33 m

MH = 31.76 m nằm trong khoảng ltr=25÷33 m thỏa mãn, bảo đảm cho xe chạy tên

đoạn trộn dòng có tốc độ Vtr=8.333m\s trong thời gian t>3s

Vâỵ với bán kính vòng xuyến R=70 m va bán kính cong nằm của đường nhánh

r=60 đảm bảo đoạn trộn dòng cho xe chạy an toàn khi nhập dòng và tách dòng

Trang 31

III.7.4 Kết quả thiết kế

- Bề rộng mặt cắt ngang được thống kê dưới bảng sau:

Bảng 5 : Tổng hợp bề rộng mặt cắt ngang

làn(m)

Số làn

Bề rộng lan can 1 bên (m)

Tổng bề rộng cầu(m)

III.8 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẦU TRONG NÚT GIAO :

III.8.1 Kết cấu nhịp cầu nhánh A, B,C,D, vòng xuyến trên cao:

* Thiết kế sơ đồ kết cấu nhịp đảm bảo 2 nguyên tắc:

- Bố trí cấu tạo hợp lý đoạn tách từ vòng xuyến ra cầu nhánh theo vị trí tương đối

của đường sắt và QL 1A

- Đảm bảo sau khi san nền theo quy hoạch thì đáy dầm không quá sát mặt đất

Trang 32

Dầm bản cho các cầu trong nút có chiều cao H = 1.45m không đổi dọc theo suốt

chiều dài cầu Dầm được thiết kế có đáy phẳng, độ dốc ngang dầm được điều chỉnh

bằng độ dốc xà mũ Bề rộng đáy dầm cho các cầu khác nhau là khác nhau, bề rộng

này được lựa chọn trên nguyên tắc giữ nguyên bề rộng cánh hẫng trên suốt chiều dài

Trang 33

+/ Các mố M1-A, M1-B, M1C, M1- D la các mố chữ U, bê tông cốt thép thường

làm trên móng cọc khoan nhồi với số cọc dự kiến là 6 cọc , chiều dài cọc là 40m

Trang 34

Bảng thông số của mố cầu :

+/ Trụ cầu đước thiết kế là các trụ cột có mác bê tông 30MPa , trên các bệ móng

là 6 cọc khoan nhồi D= 1m có chiều dài dự kiến là 40m

Trang 35

Bảng thông số trụ cầu trên vòng xuyến :

Bảng thông số trụ cầu trên các cầu nhánhA,B,C,D:

Trang 36

Mặt cầu là bộ phận chịu ảnh hưởng trực tiếp của bánh xe, đáp ứng yêu cầu chịu

hao mòn, ít bị hao mòn và không gây xung kích lớn, đảm bảo cho xe chạy êm thuận

Kết cấu mặt cầu vừa đảm bảo thoát nước nhanh và trọng lượng bản thân nhẹ

Thiết kế lớp phủ mặt cầu dầy 74mm gồm các lớp sau:

- Lớp atphan hạt mịn: t = 30mm

- Lớp atphan hạt trung: t = 40mm

- Lớp phòng nước bằng vật liệu chuyên dụng: t = 4mm

b Lan can

Lan can cầu được thống nhất trong toàn dự án, được đúc sẵn bằng BTCT theo

kích thước định hình dưới đây

Trang 37

Các ống thoát nước trên mặt cầu ở mỗi bên được thu vào ống nhựa PVC có

đường kính 200mm chạy dọc dưới cánh dầm Các ống này chạy về mố và được dẫn

Toàn bộ dự án kiến nghị sử dụng khe biến dạng cao su cốt bản thép, bề mặt phía trên

cao su được dán lớp hợp kim chống mài mòn

3.8.4 Các thông số vật liệu và kiểm toán sơ bộ mặt cắt dầm

a Vật liệu xây dựng cầu

b Bê tông:

- Bê tông dầm bản: C40, f’c=40Mpa;

- Bê tông trụ, mố: C35, f’c=35Mpa;

- Bê tông cọc khoan nhồi, cọc đúc sẵn, cống hộp: C30, f’c=30Mpa;

- Tường lan can, tường chắn, dải phân cách giữa: C25, f’c=25Mpa;

Trang 38

- Bê tông lót móng: C15, f’c=15Mpa

(f’c là cường độ chịu nén của mẫu bê tông hình trụ tròn đường kính D=15cm,

cao H=30cm tại tuổi 28 ngày)

c Cốt thép thường:

- Cốt thép dầm, trụ, cọc khoan nhồi: CIII, giới hạn chảy fy=400Mpa;

- Cốt thép tròn trơn trong các cấu kiện: CI, giới hạn chảy fy=240Mpa

d Cốt thép dự ứng lực:

- Tao thép gồm 7 sợi, đường kính 15.2mm có độ tự chùng thấp, cấp 270 theo

tiêu chuẩn ASTM416-90a Các thông số cáp cho trong bảng sau:

Cường độ chảy Mpa 1670

Bó cáp dự ứng lực dọc sử dụng loại 12T15

Bó cáp dự ứng lực ngang sử dụng loại 3T15

Trang 39

TRƯỜNG ĐH GTVT- HN ĐATN – THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Sv Đỗ Ngọc Quỳnh Công Trình GTTP A-K44 43

Phần II:

THI T K K THU T

DẦM BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL

Trang 40

TRƯỜNG ĐH GTVT- HN ĐATN – THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Sv Đỗ Ngọc Quỳnh Công Trình GTTP A-K44 44

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT

CẤU NHỊP BẢN CONG

I.1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ CẦU CONG

I.1.1 Đường tim cầu cong trên mặt bằng

Cầu cong được mô tả bởi một đường mang đầy đủ các thông số đặc trưng và thường chọn là đường tim cầu Đường tim cầu cong trên mặt bằng có thể có dạng đường cong tròn, đường cong chuyển tiếp hoặc sự kết hợp của đường cong tròn, đường cong chuyển tiếp và các đoạn thẳng chêm Nguyên tắc xác định đường cong tim cầu theo đúng quy định được nêu trong các tiêu chuẩn thiết kế đường

Hình 1.1 Hình ảnh mô phỏng đường cong tim cầu và góc chắn ở tâm

Cầu cong sẽ chịu lực càng phức tạp khi bán kính cong càng nhỏ và góc chắn ở tâm lớn Do các yếu tố khống chế khác như độ dốc ngang, lực ly tâm, độ an toàn

xe chạy,… mà bán kính đường cong tim cầu trong tiêu chuẩn thiết kế đường được quy định cũng khá lớn nên các vấn đề xử lý đối với cầu cong trong thực tế thiết kế

Định dạng
Số trang	141
Dung lượng	1,03 MB