ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ ĐƯỜNG BỘ THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG AB TỈNH BÌNH PHƯỚC

Bán kính đường cong nằm: Tại những vị trí tuyến đổi hướng, để đảm bảo cho xe chạy an toàn, tiện lợi và kinh tế với vận tốc thiết tính toán cần phải bố trí đường cong bằng có bán kính hợp

PHẦN I THIẾT KẾ DỰ ÁN

KHẢ THI

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

—{–

Tên dự án: BÁO CÁO DỰ ÁN KHẢ THI

( Tuyến đường A – B dài 8175m )

I NHỮNG CĂN CỨ :

Căn cứ Nghị định số : 52/1999/NĐ-CP Hà nội ngày 8 tháng 7 năm 1999 “ V/v ban hành quy chế quản lý đầu tư và xây dựng”, tïheo điều 23 có qui định Trình tự nội dung hồ sơ báo cáo tiền khả thi cho các dự án đầu tư xây dựng nói chung

Căn cứ vào quy hoạch tổng thề mạng luới giao thông đã được phê duyệt

Căn cứ vào kế hoạch xây dựng tuyến A – B trong năm đã được phê duyệt Căn cứ vào các kết luận đã được thông qua trong bước Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi, cụ thể:

Kết qủa dự báo về mật độ xe cho tuyến A – B đến năm 2020 đạt:

N= 1100 xe/nđ

Tốc độ xe chạy dùng để thiết kế Vtk = 60 km/h

Căn cứ vào các kết quả điều tra, khảo sát tại hiện trường

UBND tỉnh Bình phước quyết định tiến bước lập báo cáo khả thi và thiết kế kỹ thuật tuyến A –B huyện Bù Đăng tỉnh Bình Phước

II QUY PHẠM SỬ DỤNG :

Quy phạm kỹ thuật thiết kế đường phố, quảng trường đô thị 20 TCN 104-83 Quy phạm thiết kế đường ôtô TCVN 4054-98

Quy trình khảo sát đường ôtô 22 TCN 263-00

Quy trình khoan thăm dò địa chất 22 TCN 260-00

Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ 22 TCN 211-93

Quy trình thiết kế mặt đường mềm 22 TCN 211-93

III GIỚI THIỆU TUYẾN ĐƯỜNG :

Tỉnh Bình Phước là tỉnh miền đồi núi thuộc vùng Đông nam bộ có:

Diện tích : 6.796Km2

Dân số : 653.644 người (thống kế 1999 )

Tỉnh lỵ : thị xã Đồng Xoài

Các huyện : Đồng phú, Phước long, Lộc ninh, Bù đăng, Bình long

Dân tộc : Kinh, Xtiêng, Khơmer, M’nông

Ở vào vị trí tiếp giáp giữa đồng bằng và cao nguyên Đây là tỉnh có nhiều rừng rậm nhưng đất khá bằng phẳng Phần lớn là đất đỏ nên trồng cây công nghiệp cao su, tiêu , điều càphê….và rất thuận lợi cho công tác xây dựng đường

Khí hậu Bình Phước chia làm hai mùa, mùa mưa từ tháng năm đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng tư năm sau Lượng mưa trung bình hàng năm 2110mm

Giao thông đường bộ là chính, phần lớn xây dựng trước 1975 và cải tạo lại vào những năm thập niên 1990

Thực hiện chính sách dân tộc của Đảng và Chính phủ phát triển vùng sâu vùng xa… UBND tỉnh Bình Phước quy hoạch mạng lưới giao vận tải trong Tỉnh nói chung và huyện Bù Đăng nói riêng đến năm 2020

Tuyến đường A –B chạy theo hướng Tây nam – Đông bắc Khoảng cách từ A –

B tính theo đường chim bay khoảng 7675 m thuộc huyện Bù Đăng nằm ở phía tây bắc tỉnh Bình Phước, phía bắc tây bắc giáp tỉnh Đăc Lắc, phía đông giáp tỉnh Lâm Đồng, phía nam giáp tỉnh Đồng Nai, phía tây và tây bắc giáp thị xã Đồng Xoài và huyện Phước Long Với ưu thế vị trí thuận lợi cho việc phát triển giao thông Vì vậy tuyến A – B năm trong quy hoạch tổng thể đã được phê duyệt Khi tuyến đường này được hoàn thành đưa vào sử dụng chắc chắn no ùsẽ có tác động tích cực đến đời sống văn hóa, kinh tế, chính trị của đồng bào dân tộc nhân dân trong khu vực Mặt khác tuyến đường sẽ giúp cho việc thông thương giữa các vùng lân cận được thuận lợi hơn Hơn nữa, nó giúp phát triển du lịch vùng căn cứ địa cách mạng Sóc BomBo, vùng đất có truyền thống chống Mỹ cứu nước , vùng đất có tiềm năng về cây công nghiệp, chăn nuôi, phát triển kinh tế trang trại

2 Mưa:

Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, vào mùa mưa số ngày mưa thường xuyên, lượng mưa trung bình tăng lên, độ ẩm tăng Vào mùa nắng số ngày mưa rất ít, độ ẩm giảm Lượng mưa lớn nhất vào tháng 7 là 300mm, thấp nhất là tháng 1 khoảng 80mm

3 Độ ẩm, lương bốc hơi:

Vào mùa mưa độ ẩm tăng, mùa khô độ ẩm giảm Độ ẩm cao nhất vào tháng 7 là 84%, thấp nhất vào tháng 1 là 74%

Lượng bốc hơi cao nhất là 145mm vào tháng 7, thấp nhất là 60mm vào tháng 1

Theo số liệu nhiều năm quan trắc ta có các bảng, đồ thị các yếu tố khí hậu thủy văn như sau

BẢNG 1: TẦN SUẤT – HƯỚNG GIÓ

Tần suất 4.9 3.7 11.2 6.6 4.1 4.1 6.6 9.3 4.4

Hướng gió NTN TN TTN T TTB TB BTB LẶNG TỔNG

BẢNG 3: NHIỆT ĐỘ – LƯỢNG BỐC HƠI – ĐỘ ẨM

Nhiệt độ 17 21 25 28 32 35 35 33 29.5 27 21 14

Lượng bốc hơi 60 70 90 110 120 140 145 120 110 100 75 65

II TÌNH HÌNH ĐỊA CHẤT :

1 Địa chất công trình:

Địa chất vùng này tương đối ổn định Dưới lớp hữu cơ dày khoảng 20 -:- 40cm là lớp á cát và á sét lẫn sỏi sạn dày từ 4 -:- 6m Bên dưới là nền đá gốc Địa chất vùng này rất tốt cho việc làm đường, ở một số vị trí có thể khai thác đá phục vụ cho việc xây dựng nền, mặt và các công trình trên đường

Trong khu vực tuyến không có các hiện tượng đất trượt, sụt lở, đá lăn, hang động, castơ nên thuận lợi cho việc triển tuyến và xây dựng đường sẽ không cần đến các công trình gia cố phức tạp

Về các chỉ tiêu cơ lý của đất vùng tuyến đi qua như sau:

Dạng đất Độ ẩm thiên nhiên

2 Vật liệu xây dựng:

Tuyến đi qua địa hình vùng núi nên rất sẵn có các vật liệu thiên nhiên Qua khảo sát ngoài thực địa thấy có một số núi đá có chất lượng và trữ lượng cao và ở gần nơi xây dựng tuyến đã có một số đơn vị trong tỉnh đang khai thác nên đá để xây dựng có thể mua các loại đá từ những mỏ đá này nhằm giảm bớt chi phí vận chuyển, góp phần giảm bớt giá thành công trình

Về đất đắp nền đường: đất trong vùng chủ yếu là á cát, qua phân tích nhận thấy rằng đất có các chỉ tiêu cơ lý cũng như thành phần hạt rất tốt, rất phù hợp để đắp nền đường chính vì vậy ta có thể vận chuyển từ nền đào sang nền đắp, vận chuyển từ thùng đấu hoặc vận chuyển từ các mỏ đất gần đó

III KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ:

Như vậy, hướng tuyến đi qua gặp một vài khó khăn như :

Đi qua những thung lũng, những suối cạn, đi qua rất nhiều núi do đó nhìn chung tuyến quanh co, một số nơi tuyến đi qua vùng trồng cây công nghiệp

Tuyến đi qua vùng núi nên việc vận chuyển máy móc, nhân lực gặp nhiều khó khăn đặc biệt vào mùa mưa đường trơn trượt, một số nơi phải mở đường mòn để đưa nhân lực, vật lực vào phục vụ công trình

Về thuận lợi:

Có thể tận dụng dân địa phương làm lao động phổ thông và các công việc thông thường khác, việc dựng lán trại có thể tận dụng cây rừng và các vật liệu sẵn có

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

Về vật liệu xây dựng, tận dụng tối đa các vật liệu sẵn có, đất đá trong vùng đảm bảo về chất lượng cũng như trữ lượng Ximăng, thép, cát và các vật liệu khác phục vụ cho công trình có thể vận chuyển từ nơi khác đến nhưng cự ly không xa lắm

BIỂU ĐỒ LƯỢNG MƯA

BIỂU ĐỒ LƯỢNG BỐC HƠI

BIỂU ĐỒ HOA GIÓ

012345678910

NTNTN

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA

ĐƯỜNG

—{–

I XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG ĐƯỜNG :

1 Lưu lượng xe trong năm tương lai :

Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và các số liệu được giao :

Bình đồ địa hình tỷ lệ 1 : 25.000 địa hình đồi núi

Lưu lượng xe chạy : 700 xe/ ngày đêm

+ Thành phần xe chạy :

Xe trục 10 T : 35% = 245 xe

Xe trục 6 T ) : 55% = 385 xe

Xe con : 10% = 70 xe

Lưu lượng xe thiết kế :

Lưu lượng xe thiết kế được qui đổi về xe con như sau :

Ntk = aix Ni

Trong đó:

Ntk : lưu lượng xe thiết kế ( xeqđ/ngđ )

ai : hệ số quy đổi về xe con của từng loại xe khác nhau

Ni : Lưu lượng loại xe i trong năm tương lai

Ntk = 245x2+385x2+70x1 = 1453 xeqđ/ngđ

2 Cấp của đường :

Theo bảng 1; 2; 3; 4 và 5 Qui trình thiết kế đường TCVN 4054–98 chọn :

Cấp hạng kỹ thuật : 60

Vận tốc thiết kế: 60 Km/h

Cấp quản lý của đường là cấp III

Chức năng của đường nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa của địa phương với nhau

II XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ GIỚI HẠN TRÊN TRẮC DỌC :

1 Xác định độ dốc dọc theo điều kiện chuyển động :

Độ dốc dọc có ảnh hưởng rất lớn tới giá thành xây dựng, giá thành vận doanh, mức độ an toàn chạy xe Việc xác định độ dốc dọc của đường còn phải thỏa mãn các điều kiện sau:

Sức kéo của ôtô phải lớn hơn các lực cản trên đường

Sức kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám của bánh xe chủ động để xe chạy trên đường không bị trơn trượt

Độ dốc dọc được xác định theo công thức:

i = D – f

Trong đó :

D: nhân tố động lực

f: hệ số cản lăn

Đối với mặt đường bêtông nhựa và mặt đường láng nhựa lấy f=0.02

Theo TCVN 4054 - 98 imax = 7% Kiến nghị chọn imax = 7% Khi xe chạy trên những đoạn dốc lớn xe phải cài số nhỏ Chiều dài các đoạn dốc không được vượt qúa

và cũng không nhỏ hơn các giá trị trong TCVN 4054 – 98

2 Kiểm toán độ dốc dọc theo điều kiện bám:

Theo điều kiện về lực bám giữa lốp xe với mặt đường Để xe chuyển động được

an toàn thì sức kéo có ích của ôtô phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám của lớp xe với mặt đường Như vậy điều kiện độ dốc dọc lớn nhất phải nhỏ hơn độ dốc dọc tính theo lực bám ( ib ), được tính trong trường hợp

ib > idmax

Trong đó :

Db: đặc tính động lực tính theo lực bám của mỗi loại đường

Db được tính theo công thức sau:

ib: độ dốc dọc tính theo điều kiện bám ib = Db – f

Tính toán trong trường hợp khi xe chuyển động đều trong trường hợp bất lợi khi xe lên dốc

G

P G

Gb: trọng lượng tác dụng lên bánh xe chủ động

+ Đối với xe tải Gb = 0.7G

+ Đối với xe hai trục Gb = G

+ Đối với xe con Gb = 0.5G

G: trọng lượng xe chất đầy hàng

w: hệ số bám dọc lấy theo điều kiện bất lợi, w = 0.3

13

F v2K

Pw =

Trong đó:

Pw: lực cản không khí

K: hệ số cản của không khí, K = 0.07

F: diện tích hình chiếu của xe

F = 0.775.B.H

B: chiều rộng khổ xe, B = 2.5 m

H: chiều cao khổ xe, H = 4m

Tính toán kiểm tra đối với xe, Zin –130 vận tốc tính toán 60 km/h, ta có:

F = 0.775.B.H = 0.775x2.5x4 = 7.75 m2

150 13

60 75 7 07

= x x

D b

ib = Db – f = 0.18 – 0.02 = 0.16

Ta thấy ib > idmax Vậy thỏa mãn điều kiện bám

3 Độ dốc dọc trong đường cong:

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

Khi dốc ở trắc dọc trùng với đường cong trên bình đồ và đặc biệt khi độ dốc dọc và bán kính đường cong nhỏ thì điều kiện vận chuyển của ôtô trở nên khó khăn và phức tạp Lúc đó, độ dốc dọc ở mép mặt đường về phía bụng đường cong sẽ lớn hơn độ dốc dọc ở tim đường Độ chênh về dốc dọc được xác định như sau:

B R

i B i

−

=

∆

2

Trong đó:

B: chiều rộng mặt đường

i: độ dốc dọc lấy bằng imax = 7%

R: bán kính đường cong lấy bằng Rmin = 125m

%2.071252

Vậy độ dốc dọc trong đường cong là:

imaxR = imax - ∆i = 7 – 0.2 = 6.8%

Mặt khác độ dốc dọc trong đường cong cũng có thể tính theo công thức sau:

nì ì

R

imax = 2max − 2

% 7 6 2

III XÁC ĐỊNH CHIỀU RỘNG LÀN XE, CHIỀU RỘNG MẶT ĐƯỜNG, NỀN ĐƯỜNG

1 Khả năng thông xe của đường :

a) Khả năng thông xe lý thuyết :

Là số xe lớn nhất có thể qua mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian với điều kiện về dòng xe và đường

Điều kiện lý tưởng về đường : độ dốc dọc bằng 0 ; không có đường cong bán kính nhỏ ; không bị ảnh hưởng của nút giao thông ; mặt đường khô ráo và có độ nhám tốt Điều kiện lý tưởng về dòng xe : đó là dòng xe con thuần nhất, các xe chạy không cản trở lẫn nhau

Khả năng thông xe của đường phụ thuộc vào số làn xe và khả năng thông xe của mỗi làn

Sơ đồ tính toán có dạng như sau

L0 = l1 +V.t + Sh +l0

l1 : chiều dài quảng quảng đường xe chạy được tương ứng với thời gian lái xe nhận ra chướng ngại vật cần phải sử dụng phanh, trong tính toán thời gian phản ứng thường lấy bằng 1s, ta có l1 : V/3.6m

l0 : Chiều dài xe, l0 = 5m

lk : Khoảng cách an toàn, lk = 5m

Sh: Cự ly hãm xe

) ( 254

k : Hệ số sử dụng phanh, k = 1.4

: Hệ số bám dọc, ϕ = 0.3 ( trong trường hợp bất lợi nhất )

i : Độ dốc dọc

Công thức xác định thông xe lý thuyết :

254 6 3

1000

l l kv v

v

k + + +

ϕ

Trong đó :

V : Vận tốc xe chạy ( Km/h )

L0 : Khổ động lực của xe ( m )

Tính cho xe Zill – 130 :

) / ( 647 5 5 3 0 254

60 4 1 6 3 60

60 1000

x x

x

+ + +

=Tính cho xe M – 20 :

) / ( 534 5 5 3 0 254

80 4 1 6 3 80

80 1000

x x

x

+ + +

257.4ZxN

N

lth

cđg

33.0

nlx: số làn xe yêu cầu, lấy tròn

Ncđgi: lưu lượng xe thiết kế ở giờ cao điểm

Nlth: năng lực thông hành tối đa Nlth = 1000

Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành Z= 0.77

So sánh với khả năng thông xe tính toán, thấy rằng chỉ cần một làn xe cũng cũng đủ yêu cầu thiết kế Tuy nhiên, vì xe lưu thông hai chiều và dự kiến cho phát triển giao

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

thông trong tương lai nên kiến nghị chọn theo điều 4.2.1 TCVN 4054 – 98 , hai làn xe thiết kế

2 Chiều rộng mặt đường :

Trên cơ sở khả năng phục vụ tuyến đường và điều kiện địa hình chọn sơ bộ mặt cắt ngang để tính toán

Trong đó :

Bn: chiều rộng nền đường

Bm: chiều rộng mặt đường

Bl: chiều rộng lề đường

il: độ dốc lề đường

in: độ dốc ngang mặt đường

Chiều rộng làn xe phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Chiều rộng thùng xe a(m)

Khoảng cách giữa hai bánh xe sau c(m)

Khoảng cách từ bánh xe tới mép đường y(m)

Khoảng cách từ mép thùng xe mép làn x(m)

Chiều rộng một làn xe tính theo công thức:

y x c a

2

Theo kinh nghiệm x = y = 0.5+0.005V

Bề rộng nền đường 12m

Phần gia cố 2m

Phần xe chạy 7 m

Lề 2,5

m

Lề 2,5 m

Do đó:

V c

V c

a

2

74 1 47 2 01 0 1

+

=

So sánh với tiêu chuẩn TCVN 4054 – 98 ta chọn B = 3.5 m

Chiều rộng phần xe chạy :

Bm = nlxB

B : chiều rộng làn xe

nlx : số làn xe

3 Lề đường :

B1 = 2.5 m ; trong đó phần gia cố 2m ; il = 2% = in ; phần đất il = 6%

Áp dụng theo TCVN 4054 – 98 đối với cấp kỹ thuật 60

4 Nền đường :

Bn = Bm + 2.B1 = 7 +2x2.5 =12m

SAU ĐÂY LÀ BẢNG TỔNG HỢP CÁC YẾU TỐ TRẮC NGANG:

STT YẾU TỐ KỸ THUẬT ĐƠN VỊ TOÁN TÍNH QUI PHẠM NGHỊ KIẾN

6

Độ dốc ngang lề đường

- Có gia cố

IV XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT TRÊN BÌNH ĐỒ:

1 Bán kính đường cong nằm:

Tại những vị trí tuyến đổi hướng, để đảm bảo cho xe chạy an toàn, tiện lợi và kinh tế với vận tốc thiết tính toán cần phải bố trí đường cong bằng có bán kính hợp lý Việc sử dụng bán kính đường cong bằng có bán kính lớn không những cải thiện được điều kiện xe chạy mà cho phép rút ngắn chiều dài tuyến, giảm bớt các chi phí về vận tải Tuy nhiên trong điều kiện khó khăn về địa hình, để giảm bớt khối lượng đào đắp trong

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

xây dựng và tránh phải phá bỏ những công trình đắt tiền thì phải sử dụng bán kính nhỏ Khi đó yếu cầu của đường cong bằng phải đảm bảo điều kiện ổn định chống trượt ngang khi xe chạy với tốc độ tính toán, điều kiện êm thuận cho hành khách và kinh tế khi sử dụng ôtô

Bán kính đường cong bằng nhỏ nhất được xác định theo hai trường hợp sau : Trên đường cong không bố trí siêu cao tính cho trường hợp bất lợi xe chạy phía lưng đường cong

Trên đường cong bán kính nhỏ nhất trong điều kiện hạn chế và có bố trí siêu cao

) ( ) ( 127

2

m i

v R

in: độ dốc ngang của đường ( in = 0.02 )

Dấu (-) trong trường hợp không bố trí siêu cao ( µ = 0.08)

Dấu (+) trong trường hợp có bố trí siêu cao ( µ = 0.06)

m: hệ số lực đẩy ngang

Điều kiện chống trượt ngang: m £ wo

wo: Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường và đảm bảo đồng thời bám dọc thường chọn wo =0.64w

w= Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường w = 0.3

Bán kính tối thiểu không bố trí siêu cao :

m

) 02 0 08 0 ( 127

602

−

=Bán kính tối thiểu có bố trí siêu cao :

m

%) 6 15 0 ( 127

602

−

=

2 Siêu cao và bố trí siêu cao :

Để đảm bảo an toàn và tiện lợi cho xe chạy ở các đưởng cong bán kính nhỏ cần phải làm độ dốc nghiêng về phía bụng đường cong gọi là siêu cao

Siêu cao và tính toán độ dốc siêu cao:

R: bán kính đường cong

v: vận tốc xe chạy (km/h)

m: hệ số lực đẩy ngang

Trị số isc ở đây không tính toán cụ thể mà kiến nghị dùng TCVN 4054 – 98:

ĐỘ DỐC SIÊU CAO ỨNG VỚI CÁC BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM: Tốc độ tính

3 Chiều dài đoạn nối siêu cao:

Khi xe chạy từ mặt cắt ngang hai mái sang mặt cắt ngang một mái ( trên đoạn cong tròn có bố trí siêu cao) để đảm bảo xe chạy không bị lắc ngang, cần thiết phải có có một đoạn nối siêu cao đủ dài để chuyển từ mặt cắt ngang đường hai mái sang đường một mái Chiều dài đoạn nối siêu cao tối thiểu được tính theo công thức :

n

sc nsc

i

i B

Trong đó:

B: bề rộng phần xe chạy

D: độ mở rộng phần xe chạy

isc: độ dốc siêu cao

in: độ dốc của đoạn nâng siêu cao

Theo TCN 4054 –98 có Vtt≥ 60 Km/h thì in = 5%

m

005 0

06 0 ) 6 0 7

=Tùy thuộc vào bán kính đường cong và Isc của từng đường cong mà có đoạn nối siêu cao tương ứng

Trước khi vào đoạn nối siêu cao, cần một đoạn 10m để vuốt cho lề có cùng một độ dốc với mặt đường in Sau đó tiến hành một trong ba phương pháp sau:

Phương pháp 1 : Quay quanh tim đường để nâng phần đường phía lưng đường cong cho

có cùng độ dốc phần xe chạy, tiếp tục quay cả phần xe chạy và lề gia cố quanh tim đường cho tới khi đạt độ dốc siêu cao

Phương pháp 2 : Quay quanh tim đường để nâng phần đường phía lưng đường cong cho

có cùng độ dốc phần xe chạy, tiếp tục quay phía bụng phần xe chạy cả mặt cắt ngang cho tới khi đạt độ dốc siêu cao

Phương pháp 3 : Thực hiện quay quanh một trục ảo, cách mép phần xe bên ngoài một

cự ly là 7m ( áp dụng trong trường hợp phần xe chạy lớn hơn 7m )

Thực hiện nối siêu cao trên tuyến được sử dụng phương pháp hai Khi có đường cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao trùng với đường cong chuyển tiếp Khi không có đoạn nối siêu cao bố trí một nửa nằm ngoài đường thẳng, một nửa nằm trong cung tròn

4 Chiều dài đường cong chuyển tiếp:

Khi vận tốc lớn để đảm bảo có sự chuyển biến điều hòa về lực ly tâm, về góc α ( góc hợp bởi trục trước và trục sau ) và về cảm giác của khách, cần phải làm một đường cong chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong tròn Làm đường cong chuyển tiếp làm cho tuyến có dạng hài hòa hơn, tầm nhìn được đảm bảo hơn,

Đường cong chuyển tiếp bố trí trùng với đoạn nối siêu cao và đoạn nối mở rộng phần xe chạy

m R

V

ct =

Trong đó :

Vtt : Vận tốc thiết kế

R : Bán kính đường cong

m x

125 5 23

603

=

=

5 Tính toán độ mở rộng mặt đường trên đường cong:

Khi xe chạy trên đường cong mỗi bánh xe chuyển động theo một quỹ đạo riêng Trục sau cố định luôn hướng tâm, còn bánh trước hợp với trục sau một góc Cho nên

xe cần một chiều rộng lớn hơn trên đường thẳng Để đảm bảo trên đường cong tương đương như trên đường thẳng ở các đường cong có bán kính nhỏ hơn hoặc bằng 250m theo TCVN 4054 – 98 sẽ phải mở rộng thêm phần xe chạy Trị số này phải đảm bảo sao cho khoảng cách giữa ôtô và mép đường, giữa ôtô với nhau như trên đường thẳng

Sơ đồ tính toán độ mở rộng trên đường hai làn xe

Dựa vào sơ đồ hình vẽ, chiều rộng cần mở rộng trên một làn xe chạy (e1)

xR

L e

2

2

1 =

Trong đó :

R : Bán kính đường cong

L : Chiều dài từ trục sau tới giảm xóc trước

Công thức trên mới chỉ xét tới mặt hình học, để tính tới độ sàng ngang của xe khi chuyển động ta phải bổ xung thêm biểu thức hiệu chỉnh

2

2 1

05 0

xV xR

L

Độ mở rộng đường cong với đường có hai làn, xác định như sau:

2 1

2

1 0

e e R

V R

L

Trong đó:

V : vận tốc thiết kế

LA : khoảng cách từ đầu xe tới trục bánh sau

R: bán kính đường cong

Công thức đơn giản :

R

E = 50Sau khi tính toán ta được E = 1.049m

Theo số liệu ban đầu đã cho LA = 5m là xe chiếm nhiều nhất trên đường, Aùp dụng TCN 4054 – 98 Thiết kế cho tuyến A – B

Kiến nghị E = 0.6 theo TCVN 4054 - 98

6 Tính toán tầm nhìn xe chạy :

Để đảm bảo xe chạy an toàn, lái xe luôn luôn phải nhìn rõ một đoạn đường phía trước để xử lý các tình huống xảy ra trên đường, như tránh các chướng ngại vật người, súc vật, các loại xe lưu thông khác …Vì vậy, đoạn đường để nhìn thấy rõ ở phía trước gọi là tầm nhìn Khi thiết kế tuyến các yếu tố của tuyến trên bình đồ và trên trắc dọc đều phải đảm bảo có đủ tầm nhìn để xe chạy an toàn và tiện lợi

Cự ly tầm nhìn nói chung phụ thuộc vào tốc độ xe chạy và biện pháp điều khiển

xe cần áp dụng khi xử lý các tình huống và được tính theo hai trường hợp sau :

a) Tầm nhìn một chiều: xe cần hãm kịp dừng trước chướng ngại, chiều dài tầm nhìn xác định theo sơ đồ sau :

Công thức tầm nhìn một chiều :

S1 = L1+Sh+L0

Trong đó:

L1: đoạn phản ứng tâm lý

Sh: chiều dài hãm xe

L0: khoảng cách an toàn, lấy bằng 5m

Nếu vận tốc tính bằng km/h thì:

0 2

1

) ( 254 6

kv v

± +

=

ϕ

Trong đó:

v: vận tốc trước khi phanh

k: hệ số sử dụng phanh (xe tải k =1.4, xe con k = 1.2)

w: hệ số bám w = 0.3 (trong điều kiện bất lợi)

i : độ dốc, (-): xuống dốc, (+): lên dốc

S01

S n

60 2 1 6

3

− +

=Theo TCVN 4054 - 98 thì S1 = 75 m Kết hợp với tính toán chọn S1 = 75m để thiết kế

b) Tầm nhìn hai chiều : Khi hai xe chạy ngược chiều cần hãm để không đâm vào nhau, là trường hợp khó có thể xảy ra Giả thiết có trường hợp lái xe không chấp hành luật giao thông, tính toán cho trường hợp này gồm hai giai đoạn phản ứng tâm lý của hai người điều khiển xe

Sơ đồ tính toán như hình vẽ:

Công thức tầm nhìn hai chiều :

S2 = 2l1 + l2 + l3 + lk

) (

154

6

3

2

2 2 2 2

i

V k v S

− +

l2 : Chiều dài cần để ôtô một trở về làn xe của mình

l3 : Đoạn đường ôtô hai đi được khi ôtô một lái tránh

lk : Khoảng cách an toàn giữa hai xe

a : Khoảng cách giữ a hai trục các làn xe

r : bán kính tối thiểu mà xe có thể lái rẽ mà không phải giảm tốc độ được

m x

x x

) 07 0 3 0 ( 154

3 0 60 2 1 6

3

60 2

2 2

2

− +

=Theo TCVN 4054 – 98 thì kiến nghị chọn S2 = 150 m

c) Xác định chiều dài tầm nhìn theo sơ đồ 4 :

Công thức đơn giản :

Để đảm bảo tầm nhìn tính toán, trắc dọc lượn đều không gãy khúc, xe chạy an toàn tiện lợi, tại những chỗ đường đổi dốc mà hiệu đại số giữa hai độ dốc đó lớn hơn bằng một phần trăm phải thiết kế đường cong đứng có dạng đường cong tròn

a) Trị số bán kính trên đường cong đứng lồi :

Tầm nhìn một chiều :

Theo hệ thức vòng tròn ta có :

2

d d

L R

+

=

Trong đó :

d1 : Chiều cao mắt người lái xe so với mặt đường

d2 : Chiều cao chướng ngại vật phải nhìn thấy

R : Bán kính đường cong đứng cần bố trí

Tầm nhìn một chiều:

Trường hợp phải nhìn thấy chướng ngại vật cố định, thì L =S1 = 75

Theo TCVN 4054 – 98 d = d1 = d2 =1.2m

d

S R

2

2 1

=

m

) 2 1 2 1 ( 2

75

2

2

= +

=

Tầm nhìn hai chiều:

Để đảm bảo tầm nhìn hai chiều, lấy L = S2 =150m

Theo TCVN 4054 – 98 d = d1 = d2 =1.2m

d

S R

8

2 2

=

m x

2.18

1502 =

=

Bảng tổng hợp tính toán đường cong lồi

Loại tầm nhìn Cự ly tầm nhìn Tính toán Bán kính đường cong đứng lồi Qui phạm Kiến nghị

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

b) Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm:

Tính theo điều kiện hạn chế lực ly tâm : Trong đường cong đứng lõm , lực ly tâm thêm vào tải trọng xe gây khó chịu cho hành khách và siêu tải cho lò so Do đó phải hạn chế lực ly tâm này bằng cách bố trí đường cong lõm với bán kính sao cho lực ly tâm gây ra không vượt quá giới hạn cho phép

Độ tăng của gia tốc ly tâm được quy định là :

b R

V

a = 2 ≤Với b là gia tốc ly tâm cho phép, b = 0.5 – 0.7 ( m/s2) V(m/s)

Vậy :

b

V R

2

≥Áp dụng TCVN 4054 – 98 lấy b = 0.5m/s2; V(Km/h)

m x

b

V

5 0 13

60 13

2 2

min = = =Theo TCVN 4054 - 98 thì Rlõm = 1000 m

Tính theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

Về ban đêm đèn pha ôtô chiếu trong đường cong đứng lõm một chiều dài nhỏ hơn trên đường bằng

Áp dụng công thức:

S2 = 2R(hp + S1sin α)

) ( ) sin (

2

2 1

h x

S R

p + α

=

Trong đó :

hp = Chiều cao đèn pha lấy bằng 1

α: Góc mở của đèn pha lấy bằng 1

S1 : Chiều dài tầm nhìn một chiều, m

m x

x

) 17 0 75 1 ( 2

752

+

=Theo TCVN 4054 – 98 quy định bán kính tối thiểu đường cong lõm ứng với V = 60 Km/h là 1000m Qua tính toán áp dụng theo quy trình để thiết kế tuyến A – B

Khi thiết kế trắc dọc, việc lựa chọn bán kính đường cong đứng là nhằm tạo điều kiện tốt cho xe chạy về phương diện động lực học cũng như về quang học, cơ học để cho xe chạy với tốc độ mong muốn và an toàn Một yêu cầu nữa là đường cong đứng phải bám sát địa hình, càng bám sát thì, không những khối lượng công trình bớt đi, mà còn đảm bảo công trình ổn định lâu dài

8 Tĩnh không của tuyến A-B :

51

a

Tĩnh không là giới hạn không gian nhằm đảm bảo lưu thông cho các loại xe Không cho phép tồn tại bất cứ chướng ngại vật nào , kể cả các công trình thuộc về đường như biển báo, cột chiếu sáng… nằm trong phạm vi của tĩnh không

Theo TCVN 4054 – 98 được quy định như hình vẽ :

Trong đó :

Lgc: Bề rộng gia cố lấy bằng 2m

B : bề rộng phần xe chạy

h : chiều cao tĩnh không mép ngoài của lề

H : Chiều cao tĩnh không, tính từ điểm cao nhất phần xe chạy

BẢNG THÔNG KÊ CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN

STT YẾU TỐ KỸ THUẬT ĐƠN VỊ TÍNH TOÁN QUY TRÌNH KIẾN NGHỊ

5 Bán kính tối thiểu trên

đường cong bằng

7 Chiều dài đoạn nối siêu

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

12 Bề rộng tối thiểu nền

đường

+ Phần gia cố + Phần lề đất

m

m

2x2 2x0.5

2x2 2x0.5

BẢNG TỔNG HỢP YẾU TỐ KỸ THUẬT TRÊN TOÀN TUYẾN:

STT Yếu tố kỹ thuật Đv Tính toán phạm Quy Kiến nghị

9

Bán kính đường cong nằm

m

11 Độ mở rộng mặt đường trong đường cong m 1.049 0.6 0.6

CHƯƠNG : IV PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

—{–

I NHỮNG CĂN CỨ ĐỂ XÁC ĐỊNH TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ :

∗ Để vạch tuyến trên bình đồ ta cần phải dựa vào các căn cứ sau:

ü Tình hình địa hình, địa mạo của khu vực tuyến đi qua

ü Bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 25000, mức chênh cao 10m

ü Cấp hạng kỹ thuật của đường

ü Nhu cầu phát triển kinh tế, văn hóa của khu vực tuyến đi qua trong tương lai

Tham khảo bản đồ qui hoạch phát triển mạng lưới giao thông, qui hoạch khu dân cư, qui hoạch xây dựng các công trình thủy lợi trong vùng

II XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ TRÊN TUYẾN :

Điểm khống chế là những điểm tuyến bắt buộc phải đi qua hoặc phải tránh Đó là những điểm đầu, điểm cuối và những điểm ở giữa như là chỗ giao nhau với đường ôtô cấp hạng cao hơn,điểm giao nhau với đường sắt,những điểm giao nhau với dòng nước lớn, những chỗ thấp nhất của dãy núi,những chỗ tận dụng được đoạn đường đã có Điểm đầu tuyến có cao độ 14m; điểm cuối tuyến có cao độ 28.8m Chiều dài giữa hai điểm tính theo đường chim bay khoảng 7675m và độ chênh cao là 14.8m

Dựa vào những điểm khống chế đã được xác định ta bắt đầu tiến hành vạch tuyến trên bình đồ

III NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ :

∗ Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ:

Khi vạch tuyến trên bình đồ cần phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

ü Đảm bảo xe chạy an toàn và êm thuận.Đảm bảo tốt các yêu cầu về kinh tế và quốc phòng

ü Đảm bảo giá thành xây dựng là rẻ nhất và không cần phải sử dụng các biện pháp thi công phức tạp

ü Đảm bảo cho việc duy tu bảo dưỡng sau này được thuận lợi

Dựa vào các căn cứ thiết kế , các điểm khống chế và thiết kế trên tôi vạch được nhiều phương án tuyến nối liền các điểm khống chế Thông qua việc xem xet phân tích bằng mắt và gọi ý của gíao viên hướng dẫn tôi đã tìm được một phương án tốt hơn tất cả các phương án khác để tiến hành thiết kế

IV THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ :

Tuyến đường A-B thuộc tuyến đường miền núi độ dốc dọc tối đa cho phép là 7% , độ dốc dọc trên đường cong là 6,8% , bán kính đường cong tối thiểu là 125m Để đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật nhưng giá thành xây dựng thấp thì tuyến cần phải triển khai nhiều

Tuy nhiên việc phóng tuyến và chọn bán kính đường cong thích hợp sẽ làm giảm giá yhành xây dựng cũng như chi phí khai thác đường

Nếu bán kính đường cong thì tốc độ xe chạy không bị ảnh hưởng , vấn đề an toàn và êm thuận được nâng lên nhưng giá thành xây dựng lớn Cho nên việc xác định bán kính đường cong phù hợp nghĩa là phải dựa vào địa hình cụ thể , có như thế mới đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật

P

Các điểm chủ yếu của đưởng cong tròn là :

− Điểm tiếp đầu : TĐ

− Điểm giữa : P

− Điểm cuối : TC

− Góc chuyển hướng : θ

Bán kính đường cong : R

∗ Cách xác định đường cong trên bình đồ như sau :

ü Xác định góc ngoạt θ bằng thước đo độ

ü Chọn bán kính đường cong R

ü Tính các yếu tố cơ bản của đường cong

ü Từ đỉnh đường cong đo theo 2 cánh tuyến một đoạn có chiều dài bằng T , xác định

TĐ , Đ ,TC

ü Xác định đường phân giác góc TĐ , Đ , TC

ü Từ TĐ hoặc TC dựng đường vuông góc cắt đường phân giác tại điểm O Từ điểm O mở khẩu độ compa với bán kính R xác định được đường cong tròn Điểm P chính là giao điểm của đường cong tròn với đường phân giác

∗ Cách xác định đường cong tròn trên thực địa :

ü Trên thực địa ta dùng máy kinh vĩ đặt tại đỉnh Đ kiểm tra góc ngoặt

ü Quay máy ngắm theo đỉnh sau dùng thước thép đo theo hướng ngắm 1 đoạn có chiều dài có chiều dài bằng T xác định được TĐ , tương tự ta xác định được TC

ü Từ TĐ hoặc TC ta quay 1 góc

2

180 − φ xác định hướng phân giác Trên hướng đó

dùng thước đo 1 đoạn P từ đỉnh Đ ta xác định được điểm P

ü Các điểm chi tiết trên đường cong có thể xác bằng phương pháp tọa độ vuông , tọa độ cực hoặc phương pháp dây cung kéo dài

BẢNG TỔNG HỢP CÁC YẾU TỐ ĐƯỜNG CONG :

∗ Vạch tuyến trên bình đồ :

Sau khi có được 2 điểm đầu và cuối tuyến xác định các điểm khống chế , và các điểm cơ sở như vị trí cần vượt đèo , sườn dốc cần phải men theo Khi đã

R β

Đ

C

O

TC α

có các điểm khống chế cơ sở dùng compa đo độ dốc đều có độ dốc 7% , các đường đồng mức cách nhau 10m sau đó xê dịch chọn đỉnh sao cho giảm bớt các điểm gãy khúc mà vẫn đảm bảo được độ dốc không qúa 7%

Với cách làm như trên sẽ xây dựng được nhiều phương án tuyến Bằng mắt lựa chọn được lữa chọn được những phương án tốt hơn và cuối cùng chọn được 1 phương án tốt nhất để tiến thiết kế

Sau khi xác định được các đường cong ta tiến hành lên đường đen của phương án tuyến Để vẽ được đường đen ta phải xác định các cọc trên tuyến về cự ly và cao độ Các cọc trên tuyến gồm có :

−Cọc Km

−Cọc 100m : H (cứ 100m ta đặt 1 cọc)

−Cọc địa hình D (đặt tại các vị trí có địa hình thay đổi)

−Cọc cầu cống : C (đặt tại các vị trí làm cầu cống)

Khoảng cách giữa các cọc trên đường thẳng được xác định bằng thước và trên đường cong có ghi góc ngoặt θ bán kính R được xác định như sau :

+ Xác định các cọc trên đường cong khi đã biết khoảng cách giữa các cọc (dùng cho các cọc H và cọc Km)

Tại tiếp đầu TĐ của đường cong đặt 1 hệ tọa độ vuông góc (như hình vẽ) ,

khoảng cách từ điểm đầu tới H là S

β = 180

Sau khi xác định được x và y dùng thước xác định được cọc H trên đường cong Khi đã có vị trí cọc trên đường cong cần xác định khoảng cách (dùng cho các cọc địa hình hay cọc Km) , dùng thước đo độ , đo góc Như vậy khoảng cách từ cọc C đến TĐ là :

180

.

S = π β

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

—{–

Hệ thống thoát nước đường ôtô bao gồm hàng loạt các công trình và các biện pháp kỹ thuật được xây dựng để đảm bảo nền đường không bị ẩm ướt Các công trình này có tác dụng tập trung thoát nước nền đường hoặc ngăn chặn nước ngấm vào nền đường và mặt đường làm cho cường độ chịu lực của nền đất và vật liệu làm mặt đường giảm đáng kể và do đó kết cấu mặt đường dễ bị phá hỏng Vì vậy, việc thiết kế hệ thống thoát nước trên đường một cách hợp lý có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế và nâng cao chất lượng khai thác đường ôtô Theo phương án tuyến đã vạch, để đảm bảo thoát nước tốt cho đường cần thiết kế cầu, cống và rãnh

I YÊU CẦU THIẾT KẾ :

Khi thiết kế công trình thoát nước phải tuân thủ các nguyên tắc sau đây:

1- Đối với hệ thống rãnh:

b) Rãnh đỉnh:

Rãnh đỉnh được bố trí ở những nơi sườn núi có độ dốc khá lớn diện tích lưu vực tụ nước lớn mà rãnh dọc không đảm bảo thoát kịp Độ dốc dọc của rãnh đỉnh cũng không được 0,5%; vị trí của rãnh phải cách mép ta luy nền đường ít nhất là 5m

Mặt cắt ngang của rãnh dọc và đỉnh có dạng hình thang, có kích thước mặt cắt ngang sao cho mực nước cao nhất trong rãnh cách đỉnh rãnh không được nhỏ hơn 0,2cm

2 Đối với công trình cầu cống qua đường:

Khi lưu lượng nước Q≤20m3/s thì nên bố trí cống, khi Q>20m3/s thì nên bố trí cầu

a) Đối với cống:

Cống có nhiều loại như cống tròn, cống vuông, cống vòm Khẩu độ cống có thể từ 0,5÷6m Theo kinh nghiệm nếu lưu lượng Q< 20m3/s thì làm cống, nếu lưu lượng Q > 20m3/s thì làm cầu có lợi hơn Ngoài những công trình như cầu cống bố trí theo địa hình phải đặt thêm các cống cấu tạo để đảm bảo thoát nước tốt cho đường Theo qui trình chiều dài nền đường đào tối đa là 500m phải đặt một cống cấu tạo để thoát nước qua đường, cống cấu tạo không cần tính toán, khẩu độ không nhỏ hơn 0,75m; khi thiết kế cống thoát nước cần tuân thủ các qui định như :

• Bề dày lớp đất đắp trên cống không được nhỏ hơn 0,5m so với mực nước dâng trước công trình

• Nên đặt cống vuông góc với tim tuyến để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế, cố gắng sử dụng các cấu kiện đúc sẵn

• Cao độ mặt đường chỗ có cống tròn phải cao hơn đỉnh cống ít nhất là 0,5m Khi chiều dày áo đường lớn hơn 0,5m độ chênh cao này phải đủ làm chiều dày áo đường

• Cống phải có đầy đủ các công trình thượng và hạ lưu, không cho nước xói vào thân nền đường Thiết kế cống sao cho đơn giản, dễ thi công, cố gắng sử dụng các phương pháp thi công cơ giới để đẩy nhanh tiến độ thi công công trình b) Đối với cầu :

Thiết kế xây dựng cầu phải chọn các vị trí có:

• Chiều sâu ngập và phạm vi ngập nước trên bãi sông ứng với mức tính toán là nhỏ nhất

• Lòng sông thẳng, ổn định, lưu lượng chảy chủ yếu theo dòng chủ

• Hướng nước chảy mùa lũ và mùa cạn gần song song với nhau Việc làm cầu không gây ra ngập nhiều đất trồng trọt hay làm hư hại tới công trình thủy lợi đã có

II NỘI DUNG TÍNH TOÁN :

1 Cống cấu tạo :

Được bố trí ở những chỗ nền đường đào để thoát nước qua đường, khoảng 300 ÷

500m bố trí một cống tránh cho rãnh dọc bị nước tràn ra ngoài do lưu lượng quá lớn Các loại cống cấu tạo nói chung không phải tính khẩu độ mà chỉ chọn theo kinh nghiệm và lượng mưa tại khu vực tuyến đi qua Tuyến đi qua địa hình tương đối dốc, để đảm bảo thoát nước tốt và để thuận lợi cho thi công, tôi kiến nghị chọn cống cấu tạo là loại cống f75 cm

2 Cống địa hình :

Là các cống được bố trí ở những vị trí có đường tụ thủy, suối, suối cạn….Khi đó, khẩu độ cống phải được tính toán cụ thể, nó phụ thuộc lượng mưa trong vùng, diện tích lưu vực tụ nước chảy về cống, đặc điểm địa hình, địa mạo

Cống được bố trí để thoát nước, vì vậy khẩu độ của nó phải đủ để thông qua được lưu lượng tính toán Lưu lượng này đối với cống địa hình chính là lượng nước đổ về cống từ lưu vực tụ nước ở vị trí đó

Hiện nay có khá nhiều công thức để tính toán và xác định lưu vực dòng chảy theo diện tích lưu vực trong đó phổ biến hơn cả là hai công thức sau:

Ø Công thức của Viện thiết kế giao thông Việt Nam:

100

1 = S = =

K

K2 : Hệ số phụ thuộc chu kỳ tính toán N; N = 25 suy ra K2 = 0,65

K3 : Hệ số xét ảnh hưởng độ dốc lòng suối; với độ dốc 4,0% thì K3 = 1,25

⇒ K = 0,585

Công thức trên được sử dụng rộng rãi ở nước ta và qua kinh nghiệm thực tế cho thấy công thức này áp dụng rất thích hợp, cho kết qủa chính xác cao ở địa hình rừng

Dự định đặt cống φ1,5 không áp, do vậy quá trình tính toán như sau:

Điều kiện đảm bảo cống chảy không áp là H < 1,4hcv đối với miệng cống làm theo dạng dòng chảy

Trong đó:

H : Chiều cao nước dâng trước cống

hcv : Chiều cao cống ở cửa vào

2 2

*

c c

g

V h

0,9

c

2 c

hg

V43,1

Trong đó:

hc : Chiều cao nước chảy trong cống tại chỗ thu hẹp

hk : Chiều sâu phân giới

cc : Hệ số vận tốc khi cống làm việc không áp, đối với cửa cống thường cc = 0,85

∗ Xác định chiều sâu phân giới hk :

Giả thiết đặt cống có đường kính d = 1,50m và tính toán :

0,2419 50

, 1 81 , 9

246 4

2 5

2

=

=

d g Q

Tra bảng 13-20 Giáo trình thiết kế đường ôtô tập II :

• Vậy cống thỏa mãn điều kiện làm việc không áp

∗ Vận tốc nước chảy trong cống: Vc =

c

Q ω

Trong đó:

vc : Diện tích nước chảy tại chỗ cong hẹp trong cống ứng với chiều cao hc, xác định bằng cách tra đồ thị 13.4 (Giáo trình thiết kế đường ôtô tập II)

5 , 1

9734 ,

246 ,

=

∗ Kiểm tra khả năng thoát nước của cống:

Chọn độ dốc cống ic = 2%, cần so sánh với ik;

Độ dốc phân giới ik được xác định như sau:

2 2

Ψc : Hệ số vận tốc, Ψc = 0,85

vc : Diện tích dòng chảy ở chiều sâu phân giới hk

H = 1,9467m

2419 , 0 50 , 1

* 81 , 9

246 , 4

2 5

2

=

=

d g Q

Như vậy khả năng thoát nước của cống là:

∗ Tính toán chiều dài cống :

Chiều dài của cống phụ thuộc chiều rộng nền đường, chiều cao đất đắp, độ dốc mái taluy tại vị trí đặt cống

Chiều dài cống được tính theo công thức sau:

Lc = Bn + 2a

Bn : Chiều rộng nền đường, Bn = 12m

a = Hđắp * 1,5

Lc = Bn + 3Hđắp = 12 + 3* 0,5 = 13,5m chọn Lc = 14m

∗ Cao độ đất đắp trên cống:

• Đối với cống có áp

Hđđ = Hnd + 0,5

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

Bn

1:1.5

Hnd: chiều cao nước dâng

• Đối với cống không áp:

Hđđ = Hđc + 0,5

Hđc : cao độ đỉnh cống

• Ta có Hđđ = 1,5+0,5 = 2,0m

Như vậy chiều cao đất đắp tại cống thỏa mãn

KẾT LUẬN: Cống C3 tại lý trình Km2+600 hoàn toàn thỏa mãn các điều kiện thủy lực, cấu tạo, cũng như về chiều cao đất đắp

Cũng với trình tự và cách tính toán như trên ta tính được khẩu độ và chiều dài các cống trên tuyến như trong bảng sau:

BẢNG TỔNG HỢP CÁC SỐ LƯỢNG CỐNG TRÊN TUYẾN :

STT Lý trình F (m2) Q (m3/s) Khẩu độ (m) Lc (m)

Lgc b

+ Đối với cống :

Các trị số trên hình được tính như sau : tính cho cống đại diện φ 1.5m

Lgc = 3.d : với d là khẩu độ của cống nên Lgc = 4,5m tính từ cửa ra

Ht > Hx + 0,5m

Trong đó chiều sâu xói :

gc x

L b

b xHx

H

5 2

2

+

=

H : chiều sâu nước dâng trước công trình

Để tính được Hx ta tra bảng 7.7 “trong sổ tay thiết kế đường ôtô “ dựa trên quan hệ Lgc /b và Hx/H

Giả sử Lgc/b = 3 tra bảng ta được Hx/H = 0.65

Nên Hx = 0.65.H và Ht > 0.65.H + 0.5

3 Tính Toán Rãnh Dọc:

a) Các yêu cầu chung:

Ø Rãnh dọc hay còn gọi là rãnh biên dùng để thoát nước nền đường bao gồm nước mưa chảy trên một nửa chiều rộng mặt đường, phần nước mưa trên taluy nền đào và trên phần sườn dốc từ mép taluy nền đào tới rãnh đỉnh (khoảng cách này là 5m)

Ø Rãnh dọc bố trí trên toàn bộ nền đào và trên những đoạn đường đắp thấp dưới 0,6m

Ø Để đảm bảo thoát nước tốt, tránh hiện tượng lắng đọng làm lấp rãnh, qui định độ dốc dọc tối thiểu của rãnh là 0,5%; trường hợp cá biệt không được nhỏ hơn 0,3%

Ø Không để rãnh nền đường đắp chảy về nền đường đào, không cho nước từ các rãnh khác chảy về rãnh dọc và luôn luôn tìm cách tháo nước rãnh dọc Đối với rãnh tiết diện hình thang cứ 500m, tiết diện tam giác cứ 250m phải tìm cách tháo nước từ rãnh ra chỗ trũng, suối gần đấy hay làm cống thoát nước

Ø Rãnh dọc thường sử dụng phổ biến nhất là rãnh có dạng hình thang hay hình tam giác Rãnh dọc có dạng hình tam giác thường dùng cho các đoạn đường qua đá hoặc chỗ đất cứng khó đào Đối với tuyến đường đang

h0 : Chiều sâu nước chảy, ho = 0,3m

H : Chiều sâu rãnh

'

) (

h m b

h mh b R

Ta có công thức tính lưu lượng thoát nước của rãnh: Q = v * V

V: vận tốc nước chảy trong rãnh

Ta thấy lưu lượng nước chảy tỉ lệ thuận với bán kính R Từ đó nếu diện tích thoát nước v không đổi thì rãnh có chu vi ướt nhỏ nhất có khả năng thoát nước lớn nhất Vậy khả năng thoát nước lớn nhất khi:

0

=

β d

dQ

với b: tỉ số giữa chiều rộng và chiều sâu nước chảy

Điều kiện để tiết diện hình thang tối ưu về mặt thủy lực là:

m m h

b

2 '

) 1

( ) 1 (

m ' m ( h );

m ' m (

0 2

m = 1

h0 = 0,2m

B = b + 2mh0 = 0,4 + 2*1*0,2 = 0,80 m (B: đáy lớn hình thang) Kiểm tra khả năng thoát nước của rãnh, nước mặt tập trung về rãnh trên suốt chiều dài rãnh, dựa vào bình đồ và trắc dọc xác định được diện tích khu vực tụ nước bằng cách khoanh đường phân thủy với đoạn dài nhất

v Xác định lưu lượng thực tế nước chảy qua mặt cắt ngang của rãnh:

Q = Q1 + Q2

Trong đó:

Q1 : Phần lưu lượng nước đến rãnh từ ½ mặt đường

Q2 : phần lưu lượng nước đến rãnh từ taluy nền đào

Aùp dụng công thức gần đúng để xác định Q

Q = 0,56 (h - z) F

Trong đó:

h : Chiều dày dòng chảy do mưa trong thời gian 30’ nhận được h = 35mm

Z : Đặc trưng cho khả năng quyện nước bề mặt, z = 5

F : Diện tích bề mặt dồn nước tới rãnh dọc Theo thiết kế dọc tuyến tại các đoạn nền đào cứ 300 -:- 500m ta đặt 1 cống thoát nước ngang đường

Ta có: F = F1 + F2 Trong đó:

F1 : diện tích phần mặt đường tích nước

F2 : diện tích phần mặt taluy nền đào

Xét trường hợp bất lợi nhất với chiều dài 500m đặt một cống thoát nước ngang đường

Ta có: F1 = L*Bn / 2 = 500* 12 / 2 = 3000 m2

F2 = L* h = 500*3 = 1500 m2 (chọn chiều cao taluy nền đào 3m)

Vậy lưu lượng thực tế là:

n : Hệ số nhám lòng rãnh; n = 0,02

y : Hệ số trong công thức Sêzy, y = 1/6

97 , 0

12 , 0

, 0

* 2 2 4 , 0 ho ' m

= χ

).

s / m ( 005

, 0

* 124

, 0

* 02 , 0

1

Vậy khả năng thoát nước của rãnh Qtk = V*v = 0,879 * 0,12 = 0,106 m3/s

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

Ta thấy Qtk = 0,106 m3/s > Qtt = 0,0756 m3/s Vậy với độ dốc rãnh là 0,5% và kích thước rãnh đã chọn như trên thì đảm bảo thoát nước hết Kích thước đã chọn là hợp lý

BẢNG TỔNG HỢP CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC

TT Lý trình F (m2) Q (m3/s) Khẩu độ (m) Lc (m) Tên công trình

BẢNG TỔNG HỢP TÍNH CỐNG

TT Lý trình F (m2) (mQ 3/s) Khẩu độ (m) Q2/gd5 kk/kd hk/d hk hc H

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

CHƯƠNG Vi PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN TRẮC DỌC

—{–

Thiết kế trắc dọc làmột công việc rất phức tạp, nó liên quan đến khối lượng đào đắp nền đường, điều kiện chạy xe, sự ổn định của nền đường và các công trình trên đường, việc bố trí các công trình thoát nước.…Chính vì thế khi kẻ đường đỏ cần phải cân nhắc giải quyết tổng thể các vấn đề trên để sao cho đường đỏ thiết kế lên được hài hòa và hợp lý nhất

I PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĐƯỜNG ĐỎ :

Thiết kế đường đỏ thường được thực hiện theo hai cách: đường cắt và đường bao Mỗi phương pháp thường phù hợp với loại địa hình nhất định

Ø Thiết kế đường bao là làm cho đường đỏ lượn theo mặt đất mà có cao độ cao hơn mặt đất bằng chiều cao thiết kế Thiết kế đường bao là phương pháp làm cho khối lượng đất ít nhất, thuận lợi cho việc sử dụng cơ giới và đồng thời làm cho nền đường ít chịu ảnh hưởng của nước và được ổn định

Nói chung, phương pháp thiết kế đường bao chỉ phù hợp những nơi có địa hình tương đối bằng phẳng, không có những chỗ quá nhấp nhô Phương pháp này thường chỉ phù hợp ở những vùng đồng bằng, còn ở vùng đồi núi trắc dọc có nhiều chổ nhấp nhô, địa hình lên xuống thất thường, nếu kẻ đường bao sẽ làm cho xe chạy không thuận lợi vì phải lên dốc xuống dốc nhiều Như vậy sẽ vừa tốn nhiên liệu vừa gây khó khăn cho người lái xe vì phải đổi số nhiều để khắc phục dốc

Ø Thiết kế đường cắt có nghĩa là đường đỏ sẽ cắt đường đen ở một số chỗ tức là cao độ của đường đỏ có chỗ cao hơn mặt đất thiên nhiên, có chỗ thấp hơn làm hình thành trên dọc tuyến những đoạn đường đào và đắp xen kẽ nhau Phương pháp này thường được áp dụng ở những nơi có địa hình gồ ghề như vùng núi

Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là có thể tận dụng đất ở nền đắp để vận chuyển dọc sang đắp ở nền đắp nên tiết kiệm được một phần chi phí để mua đất

Khi thiết kế trắc dọc trong bất cứ trường hợp nào cũng phải cố gắng kẻ đường đỏ sao cho càng bám sát mặt đất thiên nhiên càng tốt để tránh đào sâu đắp cao, bảo đảm cho sự ổn định của nền đường Để đảm bảo được điều này thông thường phải kết hợp giữa hai phương pháp kẻ đường đỏ trên tức là ta kẻ bao ở những đoạn địa hình thoải, còn ở những nơi địa hình gãy khúc nhiều thì ta lại kẻ cắt

II MỘT SỐ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ ĐƯỜNG ĐỎ :

Ø Đường đỏ phải có độ dốc dọc không vượt qúa qui định của qui trình trên đường thẳng và trên đường cong

Ø Khi kẻ đường đỏ cần chú ý đến điều kiện bố trí rãnh dọc thoát nước Để đảm bảo thoát nước mặt tốt và không làm rãnh dọc quá sâu, nên tránh thiết kế độ dốc dọc tuyến 0% Độ dốc dọc nhỏ nhất của rãnh là 0,5%; trường hợp cá biệt có thể cho phép 0,3%

Ø Phải thiết kế đường cong nối dốc dọc ở những chỗ đường đỏ đổi dốc mà hiệu đại số của độ dốc dọc nơi đổi dốc lớn hơn 1% (với đường có Vtt = 20 -:- 40 km/h là 2%) Về vị trí, đường cong đứng nên trùng với đường cong nằm Hai đường cong không chênh lệch quá ¼ chiều dài đường cong ngắn hơn

Ø Đường đỏ đi qua vị trí cầu, cống phải chú ý đến cao độ của nền đường sao cho đảm bảo đủ chiều cao

• Cao độ thiết kế đường ở chỗ có cầu được xác định như sau:

H = MNCN + Z + C

Trong đó:

Z : Khoảng cách cần thiết từ MNCN đến đáy dầm

C : Chiều cao cấu tạo của cầu

Ø Đối với cống không áp cao độ mép nền đường phải đảm bảo cao hơn đỉnh cống ít nhất là 0,5m

Ø Đối với cống có áp cao độ mép nền đường phải đảm bảo cao hơn mực nước dâng trước cống ít nhất là 0,5m

Ø Ở những nơi địa hình núi khó có thể thiết kế đường đỏ với độ dốc lớn hơn trong qui phạm nhưng không qúa 1% Chiều dài lớn nhất của đoạn dốc phải tuân theo chỉ dẫn trong qui phạm tương ứng với từng độ dốc, chiều dài tối thiểu của các đoạn dốc phải tuân theo qui phạm ứng với từng cấp kỹ thuật

Ø Khi kẻ đường đỏ chú ý không kẻ các đoạn tuyến lắt nhắt

III GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG ÁN ĐƯỜNG ĐỎ ĐÃ VẠCH :

Cách vẽ đường đỏ bao gồm các bước sau:

• Vẽ đường đen (cao độ đường đen được lấy từ bình đồ địa hình, đối với những cao độ không rõ ràng thì phải thị sát ngoài thực địa)

• Vẽ trắc ngang thiên nhiên cho các cọc

• Xác định cao độ các điểm khống chế

GVHD : NGUYỄN NGỌC BÍCH

• Dựa vào bình đồ, cao độ các điểm khống chế, trắc ngang thiên nhiên của từng cọc, các nguyên tắc khi thiết kế đường đỏ và qui phạm thiết kế hiện hành để thiết kế đường đỏ

Với cách vẽ như vậy ta vẽ được phương án tuyến có những đặc điểm như sau:

Trên toàn tuyến độ dốc lớn nhất là 1.15%, có 10 vị trí cần đặt cống địa hình, có 1 cầu, tuyến không vi phạm các tiêu chuẩn qui định trong qui phạm hiện hành.

+ Nền dường đào với ta luy 1 : 1 , rãnh dọc có kích thước như hình vẽ , mái ta luy của rãnh 1 : 1 , rãnh có dạng hình thang Nền đào có thể là nền đao hoàn toàn hoặc đào chữ L

+ Nền đường đắp lấy ta luy 1 : 1,5 Nền đắp có thể đắp thấp hoặc đắp cao nhưng chiều cao đắp không nên qúa 6m và nếu ciều cao đắp không qúa 0.6m thì phải bố trí rãnh dọc , rãnh có kích thước như trong nền đào

+ Nền đường nửa đào nửa đắp là nền kết hợp giữa 2 loại trên Loại này thường áp dụng ở những đoạn tuyến có sườn dốc lớn , với loại này độ dốc ta luy 2 bên là 1: 1,5

+ Với nền đường đắp khi độ dốc sườn lớn hơn 2% thì phải đánh cấp , bề rộng tối thiểu của mỗi cấp tùy thuộc vào phương pháp thi công Nếu thi công bằng máy thì bề rộng bằng bề của máy , nếu thi công thủ công thì bề rộng tối thiểu là 1m Độ dốc của mỗi cấp ngang về phía sườn là 1% đến 2%