ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ ĐƯỜNG BỘ THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG AB PHẠM MINH TUẤN

• Từ các yếu tố nêu trên và căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN4054-98 sẽ xác định được cấp hạng cụ thể của đường.. Chiều dài đường cong chuyển tiếp được xác định theo công thứ

PHẦN 1

THIẾT KẾ

SƠ BỘ

Chương 1: GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH CHUNG CỦA

Trong thời kỳ đổi mới của đất nước dưới chính sách quản lý kinh tế đúng đắn của Đảng và nhà nước đã thu hút được sự đầu tư mạnh mẽ từ nước ngoài

Do vậy nhu cầu về giao thông vận tải ở nước ta ngày càng cao Dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông ở những thành phố lớn tập trung dân cư nhiều cũng như các khu kinh tế tập trung… Còn ở các vùng nông thôn, miền núi, trung du

cơ sở hạ tầng về giao thông vận tải lạc hậu thô sơ, không đảm bảo được nhu cầu phát triển kinh tế, đi lại của nhân dân trong vùng còn khó khăn

Tóm lại, cơ sở hạ tầng của nước ta chưa đáp ứng tốt tốc độ phát triển của nền kinh tế trong thời kỳ đổi mới Vì vậy, hiện nay việc xây dựng phát triển mạng lưới giao thông trong cả nước là nhiệm vụ trọng tâm hàng đầu trong kế hoạch hàng năm của nhà nước ta

II- Tình Hình Chung Của Tuyến:

1> Sơ lược về tình hình dân cư và phát triển kinh tế

Khu vực tuyến đi qua có dân cư tương đối thưa chỉ tập trung ở hai đầu tuyến Phần lớn là người dân tộc thiểu số sinh sống xen kẻ với người kinh Họ sống tập trung ở các thung lũng hoặc gần các sông suối Đời sống kinh tế chưa phát triển lắm Nghề nghiệp chủ yếu là làm rẩy chăn nuôi và khai thác lâm sản…

Về chính trị khu vực này sát biên giới đây là vùng căn cứ cách mạng của các thời kỳ kháng chiến tinh thần giác ngộ cách mạng của nhân dân rất cao, đồng thời là vùng có vị trí về an ninh chính trị rất quan trọng Chính vì vậy Đảng và nhà nước rất chăm lo phát triển kinh tế văn hóa tư tưởng cho người dân Góp phần vào cũng cố vững chắc nền quốc phòng toàn dân Giữ vững ổn định chính trị cho cả nước

Về văn hóa, vùng đang phổ cập hết tiểu học, nhiều trường học, trạm y tế khu vui chơi giải trí … sẽ được hình thành sau khi xây dựng tuyến

Tóm lại: Sau khi xây dựng xong tuyến đường, sẽ hình thành khu kinh tế mới vùng này phát triển thành khu dân cư đông đúc và đời sống ở đây sẽ được nâng cao

2> Đặc điểm về địa hình địa mạo

Tuyến S-N thiết kế đi qua khu vực miền núi Đông Nam Bộ Đây là vùng đất rộng đồi núi tương đối cao, tuy nhiên địa hình ít hiểm trở, sườn dốc thoải Vùng này có khí hậu cận nhiệt đới gió mùa, chia làm hai mùa rõ rệt Rừng có nhiều lâm sản quý , đất đai màu mỡ Đặc biệt miền Đông Nam Bộ có địa thế rất quan trọng trong xây dựng và bảo vệ tổ quốc Vì thế,Đảng và Nhà nước luôn quan tâm đầu tư phát triển thực hiện chính sách kinh tế mới, đưa dân từ miền xuôi lên đây lập nghiệp, xây dựng các khu công nông trường nhằm khai thác tiềm năng to lớn về kinh tế và giữ vững an ninh quốc phòng

3> Đặc điểm về địa chất và vật liệu xây dựng

Khu vực có tuyến đường đi qua có địa chất chủ yếu là đất đỏ Bazan Dưới lớp đất mùn hữu cơ dày độ từ 0.2-0.6m là lớp đất đỏ dày từ 1-6m, bên dưới là tầng đá gốc có cường độ cao hầu như chưa bị phong hóa Dọc tuyến có một số mỏ sỏi đỏ có các chỉ tiêu cơ lý của đạt yêu cầu phục vụ xây dựng đường Do đặt trưng của địa chất chủ yếu là đất Á Cát cho nên vùng này không có hang động castơ, cát chảy và xói lỡ Không có hiện tượng đá lăn hay đá trượt

Đất đá là các loại vật liệu có khối lượng lớn khi xây dựng đường Để giảm giá thành xây dựng cần khai thác và tận dụng tối đa các loại vật liệu sẳn có tại địa phương

Trong công tác xây dựng nền, vì trên tòan bộ tuyến có địa chất đồng nhất và đảm bảo về các chỉ tiêu cơ lý cho đất đắp nền đường Cho nên có thể tận dụng đất đào vận chuyển sang đắp cho nền đắp, hoặc khai thác đất ở các vùng lân cận gần đó để đắp nền đường

Ngoài ra còn có các loại vật liệu khác phục vụ cho việc làm lán trại như tre, nứa , lá lợp nhà

Kết luận: Địa chất và vật liệu khu vực này tương đối thuận lợi cho việc xây dựng tuyến đường

4> Đặt điểm về địa chất thuỷ văn

Dọc theo tuyến đi qua có một vài nhánh suối phân bố thưa, lưu lượng ở các suối nhỏ Lượng nước chỉ tập trung vào mùa mưa, còn mùa khô hầu như các suối đều cạn Đây cũng là một đặt trưng về địa chất thuỷ văn của khu vực đồi núi vì vậy mực nước ngầm ở rất sâu ít ảnh hưỡng đến công trình nền mặt đường

Tại các khu vực có suối nhỏ có thể đặt cống còn tại khu vực suối lớn lưu lượng tập trung lớn vào mùa mưa có thể đặt cầu, tuy nhiên khẩu độ cầu không lớn lắm

Địa chất ở hai bên bờ suối ổn định, ít bị xói lỡ thuận lợi cho việc làm các công trình vượt dòng nước Vì tuyến chỉ đi qua các nhánh suối cạn vào mùa khô và chỉ có nước vào mùa mưa cho nên việc thi công lắp đặt các công trình vượt dòng nước rất thuận lợi

5> Đặc điểm khí hậu khí tượng

•Tình hình khí hậu

Tuyến đường xây dựng thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa Trong năm có hai mùa rõ rệt là mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa nắng từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

- Các chỉ tiêu khí hậu:

+ Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ cao nhất: 360C

Tháng nóng nhất: tháng 7 đến tháng 8

Nhiệt độ thấp nhất: 180C

Các tháng lạnh nhất trong năm: từ tháng 12 đến tháng 1

+ Mưa:

Lượng mưa nhiều nhất trong tháng là 300mm

Số ngày mưa nhiều nhất trong tháng là 28ngày

Theo tài liệu khí tượng địa chất thuỷ văn thu thập được:

B IE ÅU Đ O À L Ư Ơ ÏN G M Ư A T H A ÙN G

3 0

1 1

1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1

BIỂU ĐỒ SỐ NGÀY MƯA

30

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

10 20

40

Tháng

10 9 8 7 6 5 4 3 2

10 20 30

12 11

6.6 3.1

4.9

4.4 8.8 13.4

3.8 4.9 3.6 3.8 6.0

9.3

6.6 4.1 4.1

100

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Tháng

80

60 50

Chương 2: CẤP HẠNG KỸ THUẬT VÀ QUY MÔ CỦA

ĐƯỜNG

Ï š & œ Ị

I- Cấp Hạng Kỹ Thuật Của Tuyến

Cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường được chọn phải dựa vào các yếu tố sau:

• Khả năng vận tải của xe thiết kế

• Lưu lượng xe chạy trên tuyến

• Địa hình khu vực tuyến đi qua

• Ý nghĩa của con đường về chính trị, kinh tế, văn hóa

• Khả năng thiết kế theo những điều kiện nhất định

• Từ các yếu tố nêu trên và căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN4054-98 sẽ xác định được cấp hạng cụ thể của đường

Theo số liệu dự báo:

+ Lưu lượng xe thiết kế: Ntk =1990 x/nđ

+ Xe con tải trọng trục đơn 1.5T chiếm 30% có 547 x/nđ

+ Xe tải trung tải trọng 6 T-8 T chiếm 65% có 1293.5 x/nđ

+ Xe tải nặng 10 T chiếm 5% có 99.5 x/nđ

+ Tính đổi ra xe con theo công thức sau: Nqđ =∑ Ni× ai

Ni : lưu lượng xe thứ i

ai : hệ số qui đổi ra xe con của các loại xe thứ i Lấy ở bảng 2 điều 3.3.2 TCVN 4054-98

Bảng tính lưu lượng xe qui đổi:

Loại xe Hệ số qui đổi

(ai) Lưu lượng xe(Ni) Lưu lượng qui đổi(N=aix Ni)

Tổng hợp các yếu tố trên tôi quyết định chọn cấp hạng kỹ thuật của đường là cấp 80 Cấp quản lý là cấp III miền núi Tốc độ thiết kế Vtk=80km/h

II- Xác Định Các Yếu Tố Kỹ Thuật Của Tuyến Đường

• Các căn cứ để xác định các yếu tố kỹ thuật của tuyến đường + Địa hình : Qua quá trình khảo sát, căn cứ vào bình đồ thấy khu vực tuyến đi qua làvùng miền núi

+ Lưu lượng thiết kế: Theo lưu lượng điều tra được và lưu lượng quy đổi

• Các yếu tố kỹ thuật của tuyến đường cần xác định là:

+ Bình đồ tuyến đường

+ Hình cắt dọc đường

+ Hình cắt ngang của đường

1> Các yếu tố kỹ thuật trên bình đồ

a) Bán kính đường cong nằm

Bán kính đường cong nằm được xác định theo công thức:

V2

127(µ ± In ) Với : R : bán kính đường cong nằm(m)

V : vận tốc thiết kế(m/s)

µ : hệ số lực đẩy ngang

in : độ dốc ngang của mặt đường

(+): dùng cho trường hợp có siêu cao

(-): dùng cho trường hợp không có siêu cao

Để xác định lực đẩy ngang µ phải dựa vào các điều kiện sau:

Điều kiện ổn định chống lật của xe Lấy theo trị số an toàn nhỏ nhất

µ =0.6

Điều kiện ổn định chống trượt ngang: Lấy trong điều kiện bất lợi nhất Mặt dường có bùn bẩn µ =0.12

Điều kiện về êm thuận và tiện nghi đối với hành khách:

Khi µ ≤ 0.1:hành khách khó nhận biết xe vào đường cong

µ ≤ 0.15: Hành khách bắt đầu cảm nhận xe đã vào đường cong

µ = 0.2: Hành khách cảm thấy khó chịu

µ = 0.3: Hành khách cảm thấy xô dạt về một phía

Điều kiện tiết kiệm nhiên liệu và săm lốp Sau khi nghiên cứu thực nghiệm cho thấy để săm lốp và nhiên liệu không tăng lên quá đáng hệ số lực đẩy ngang hạn chế là 0.1

Tổng hợp tất cả các chỉ tiêu trên kiến nghị lấy µ = 0.15

Vậy bán kính đường cong nằm R được xác định như sau:

+Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi có siêu cao lớn nhất iscMax =6%

R=

)15

.0(127

802

Theo bảng 9 điều 5.1 TCVN 4054-98 khi không có siêu cao

RMin =1000m

Bảng tính toán bán kính đường cong nằm

Có siêu cao

b) Tính toán siêu cao

Siêu cao có tác dụng làm giảm lực đẩy ngang, tạo điều kiện cho xe chạy

an toàn và tiện lợi trong việc điều khiển xe chạy ở đường cong có bán kính

V : vận tốc thiết kế V=80km/h

R : bán kính đường cong nằm

µ : hệ số lực đẩy ngang tính toán

ϕ2 : hệ số bám ngang của lốp xe với đường

Từ công thức trên cho thấy isc phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm R,

hệ số lực đẩy ngang ϕ2, thường lấy từ ϕ2 = 0.08-0.1 tối đa là 0.15

Theo bảng 11 điều 5.6.1 TCVN 4054-98 có độ dốc siêu cao như sau:

siêu cao Căn cứ vào tính toán và tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054-98 có

RMin=250m vậy isc 6% và isc nhỏ nhất isc = in =2% để đảm bảo thoát nước trong

đường cong

B

Đoạn

nối siêu

cao

i=i

m ax

Đoạn n ối siêu cao

R

i=in

c) Chiều dài đoạn nối siêu cao:Lnsc

Chiều dài đoạn nối siêu cao được xác định theo công thức:

B : chiều rộng phần xe chạy (m): B=7m

∆ : độ mở rộng của phần xe chạy(m)

Theo bảng 10 điều 5.5.2 TCVN 4054-98 có ∆ =0.6m

isc : độ dốc siêu cao (%)

ip : độ dốc phụ thêm ở mép ngoài mặt đường trong quá trình nâng siêu cao(%)

Theo điều 5.6.4 TCVN 4054-98 với Vtt ≥ 60km/h; ip = 0.5% lấy cho trường hợp iscMax = 6%

Vậy : Lnsc = 92m

% 5 0

% 6 ) 6 0 7 (

=

×

Bố trí đoạn nối siêu cao như hình vẽ trên

d) Tính toán đường cong chuyển tiếp

Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong phải chịu các thay đổi:

-Bán kính từ +∞ đến R

-Lực ly tâm từ chổ bằng không đạt đến giá trị : Flt =

R g

V G

×

-Góc hợp giữa trục bánh xe trước và trục xe từ giá trị bằng không chuyển đến giá trị α trên đường cong

Những biến đổi đột ngột đó gây cảm giác khó chịu cho lái xe và hành khách Vì vậy để đảm bảo có sự chuyển biến điều hòa về lực li tâm, về góc

ngoặc và về cảm giác của người đi xe cần phải làm đường cong chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong tròn

Ngoài những tác động cơ học trên, khi làm đường cong chuyển tiếp còn có tác dụng làm cho tuyến hài hòa hơn , tầm nhìn đảm bảo hơn, mức độ tiện nghi và an toàn tăng lên rõ rệt

Điều 5.7.2 TCVN4054-98 qui định chiều dài đường cong chuyển tiếp Lct

không nhỏ hơn chiều dài các đoạn nối siêu cao và đoạn nối mỡ rộng (Lct

không nhỏ hơn 15m)

Chiều dài đường cong chuyển tiếp được xác định theo công thức sau :

3

Với : Vtt : vận tốc tính toán thiết kế tuyến Vtt =60km/h

R : bán kính đường cong nằm(m)

Chiều dài đường cong chuyển tiếp tuỳ thuộc vào bán kính R Ở đây lấy trong điều kiện bán kính nhỏ nhất để tính toán RMin =250m

Vậy : Lct = 87.1m

2505.23

=

Chọn : Lct = Lnsc = 92m

Bố trí đường cong chuyển tiếp như hình trang 11

e) Tính độ mở rộng mặt đường trong đường cong

Khi xe chạy trong đường cong, trục sau xe cố định luôn luôn hướng tâm, còn trục bánh trước hợp với trục xe một góc (như hình vẽ) nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đường thẳng, nhất là khi xe đi vào đường cong có bán kính nhỏ Vì vậy đối với những đường cong có bán kính nhỏ thì cần thiết phải mở rộng mặt đường

Công thức tính độ mỡ rộng của phần xe chạy đường hai làn xe:

E =

R

V R

+

Với : L : chiều dài từ trục sau xe đến đầu mũi xe trước Vì thành phần

xe chạy trên tuyến theo số liệu khảo sát đa số là xe tải loại trung cho nên lấy L=8m(bảng 10 điều 5.5.2 TCVN 4054-98)

V : vận tốc xe chạy thiết kế V = 80km/h

R : bán kính đường cong nằm

Độ mở rộng phần xe chạy khi RMin =250m

E = 0.76m

250

801.0250

f) Tính nối tiếp các đường cong

Khi hai đường cong không có siêu cao chúng có thể nối trực tiếp với nhau

Khi hai đường cong có siêu cao thì đoạn chêm phải đủ dài để bố trí hai nữa đường cong chuyển tiếp Hoặc hai nữa đoạn nối siêu cao

TC2

L2/2 L1/2

• Hai đường cong ngược chiều

Hai đường cong ngược chiều không có siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau

Hai đường cong ngược chiều có bố trí siêu cao thì chiều dài đoạn chêm phải đủ để bố trí hai đường cong chuyển tiếp hoặc hai đoạn nối siêu cao

Tính cho trường hợp bất lợi nhất khi hai đường cong ngược chiều có cùng

R và bằng RMin ứng với siêu cao 6% có đoạn nối siêu cao là Lsc = 92m

g) Xác định tầm nhìn

Khi điều khiển xe chạy trên đường thì người lái xe phải nhìn rõ một đoạn đường ở phía trước để kịp thời xử lý mọi tình huống về đường và giao thông như tránh các chổ hư hỏng, vượt xe hoặc kịp thời hoặc nhìn thấy các biển báo Chiều dài đoạn đường tối thiểu cần nhìn thấy trước đó gọi là tấm nhìn xe chạy Tính toán xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy nhằm đảm bảo xe chạy

an toàn

Khi xe chạy trên đường thông thường xảy ra các tình huống sau:

+ Cần hãm xe kịp dừng lại trước chướng ngại vật

+ Hai xe ngược chiều nhau phải dừng lại trước nhau

+ Hai xe ngược chiều nhau tránh nhau không cần giảm tốc độ

+ Hai xe vượt nhau

Tuy nhiên ở đây với cấp đường 80km/h cho nên chỉ cần xét hai trường hợp đầu

Tầm nhìn được tính toán trong điều kiện bình thường Hệ số bám ϕ =0.5 (Lấy ở bảng 2-2 trang 26 giáo trình thiết kế đường ôtô tập 1 Đỗ Bá Chương NXBGD)

Xét trong điều kiện đường bằng phẳng id=0%

• Xác định cự ly tầm nhìn một chiều

Trường hợp này chướng ngại vật là một vật cố định nằm trên làn xe chạy như: đá đổ, đất trượt, hố sụt, cây đổ và hàng của xe trước rơi Xe đang chạy với tốc độ V có thể dừng an toàn trước chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S1(tầm nhìn một chiều)

Sơ đồ tính toán tầm nhìn một chiều:

S o

Chiều dài tầm nhìn một chiều được xác định: S1 =L1 + Sh + Lk

Với : L1: chiều dài phản ứng tâm lý của người lái xe khi thấy chướng ngại vật L1 =V× t (t =1s) L1 = V

L : chiều đoạn dự trữ an toàn L = (3-5)m

Sh : quãng đường ôtô đi được trong quá trình hãm xe được xác định:

Sh =

)(254

2

i

V k

±

×

×

ϕ

Với : k : hệ số sử dụng phanh trung bình dùng k = 1.2

V : vận tốc thiết kế của xe V = 80km/h

ϕ : hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường ϕ = 0.5

I : độ dốc dọc của đường trong điều kiện bình thường lấy id=0%

i

V k V

+

±

×+

)(2546

.3

2

5.0254

802.16.3

=+

×

×+

• Xác cự ly tầm nhìn hai chiều

Hai xe ôtô chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe và phải nhìn thấy nhau từ một khoảng cách đủ để hãm phanh dừng lại trước nhau một khoảng cách an toàn

Sơ đồ tính toán tầm nhìn hai chiều:

l 1 S h l k S h l 1

S o

Chiều dài tầm nhìn hai chiều được xác định : S2 =L1 + Sh1 + Sh2 + Lk

Tuy nhiên vì tính cho cùng một loại xe chạy cùng một vận tốc nên S2

được tính như sau:

i

V k V

5.0127

5.0802.18.1

80)

(1278

×

×

×+

=+

−

×

×

×+

ϕ

ϕ

h) Xác định tầm nhìn trên đường cong nằm

Khi xe chạy vào đường cong nằm, nhất là đường cong có bán kính nhỏ, nhiều trường hợp có chướng ngại vật nằm phía bụng đường cong gây cản trở cho tầm nhìn như mái ta luy, cây cối trên đường Tầm nhìn trong đường cong được kiểm tra đối với xe chạy trong làn phía bụng đường cong với giả thiết mắt người lái xe cách mép đường 1.5m và ở độ cao cách mặt đường 1.2m

Gọi : Zo là khoảng cách từ mắt người lái xe đến chướng ngại vật

Z là khoảng cách từ mắt người lái xe đến ranh giới chướng ngại vật cần phá bỏ

Sơ đồ tính toán tầm nhìn trên đường cong:

Cóù hai phương pháp xác định phạm vi phá bỏ của chướng ngại vật:

• Phương pháp đồ giải

Trên quỹ đạo xe chạy xác định điểm đầu và điểm cuối của những đường cong có chiều dài dây cung bằng cự ly tầm nhìn (lấy tầm nhìn hai chiều S2

=200m ) Nối chúng lại bằng những đường thẳng gọi là các tia nhìn vẽ đường bao các tia nhìn xác định được phạm vi phá bỏ

Sơ đồ xác định phạm vi phá bỏ theo phương pháp đồ giải:

Đ ường bao các tia nhìn

Q uỹ đạo m ắt người lái B

S2

• Phương pháp giải tích

Xảy ra hai trường hợp:

+ Chiều dài tầm nhìn S nhỏ hơn cung đường tròn K

Z = )

21

Với : R : bán kính đường cong nằm

S : chiều dài tầm nhìn

+ Chiều dài tầm nhìn S lớn hơn chiều dài đường cong K Khi đó phần phá bỏ có hai phần : Z = Z1 + Z2

Z1= )

21

Cos

R − ; Z2 =

2)

(2

Sin K

S 1

α β

2> Tính các yếu tố kỹ thuật trên hình cắt dọc

a) Xác định độ dốc dọc tối đa đối với các loại xe

Độ dốc dọc của đường ảnh hưởng rất lớn đến giá thành xây dựng, giá thành vận doanh, mức độ an toàn xe chạy Muốn cho xe chạy trên đường luôn đảm bảo vận tốc thiết kế, phù hợp với địa hình khu vực tuyến cần xác định độ dốc dọc dựa vào các yếu tố sau:

+ Sức kéo phải lớn hơn sức cản ( f±i ) của đường

+ Sức kéo phải nhỏ hơn lực bám để xe chạy không bị trượt

+ Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực kéo của động cơ (theo nhân tố động lực của xe)

+ Theo thiết kế đường ôtô khi xe chạy với tốc độ đều nhân tố động lực của xe được tính : D = f ± i

D : nhân tố động lực của xe

f : hệ số lực cản lăn trung bình

i : độ dốc dọc của đường

Điều kiện cần thiết của đường để đảm bảo xe chạy với một tốc độ cân bằng yêu cầu Trên loại mặt đường đã biết, hệ số cản lăn f Độ dốc dọc tối đa

xe có thể khắc phục ở chuyển số thích hợp được tính:

i = D – f

Căn cứ vào thành phần xe thiết kế chọn loại xe chiếm đa số để tính toán có xe 6T – 8T chiếm 65% vậy chọn xe 6T – 8T làm đại diện

Theo bảng 2-1 trang 15 giáo trình thết kế đường ôtô tập 1 Đỗ Bá Chương (NXBGD) chọn f = 0.02 cho mặt đường bêtông nhựa

Theo biểu đồ nhân tố động lực, với tốc độ 80 km/h và ở chuyển số lớn nhất của xe 6T – 8T xác định được D = 0.055

+Kiểm tra độ dốc dọc theo điều kiện bám

Muốn xe chạy được trên đường cần phải đảm bảo các điều kiện sau:

Với : Gb : trọng lượng bám phụ thuộc vào loại ôtô

Xe tải nặng có hai cầu trở lên : Gb = G

Xe tải trung có một cầu : Gb =(0.65-0.7)G

Xe con : Gb = 0.55G

ϕ : hệ số bám dọc phụ thuộc vào từng loại mặt đường, độ cứng của lốp

xe và tốc độ xe chạy Để xe chạy được trong mọi điều kiện đường chọn ϕ trong tình trạng mặt đường ẩm ướt bất lợi cho xe: ϕ = 0.3

Pw : lực cản của không khí khi xe chạy

Pw =

13

2

V F

K : hệ số cản của không khí k = 0.07

V : vận tốc thiết kế V = 80km/h

G : trọng lượng của toàn bộ xe Xét trong điều kiện xe chở đầy hàng xe tải trọng trục 6T – 8T nên G = 9T = 9000kg

Vậy: Pw = 275.7kg

13

8045.28.007

b) Tính chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong nằm

Trong đường cong nằm nhất là những đường cong có bán kính nhỏ phải làm siêu cao Vì vậy trong trường hợp này độ dốc dọc trong đường cong nằm sẽ bị nâng cao hơn bình thường Nếu trong đường cong nằm có siêu cao trùng với đoạn tuyến có độ dốc dọc lớn, thì độ dốc dọc ở đoạn này sẽ vượt qua giới hạn cho phép Cho nên cần phải tính toán chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong nằm

Gọi ix là độ dốc dọc trong đường cong có siêu cao, gần đúng có

ix = ì

i : độ dốc dọc theo hướng tiếp tuyến đường tròn

isc : độ dốc siêu cao của đường cong

Vậy trị số chiết giảm độ dốc dọc trong đướng cong là:

∆I = ix -id = 2 2

i

id : độ dốc dọc lớn nhất idMax =6%

idMaxcd = idMax -∆i

Bảng chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong có siêu cao

c) Tính thiết kế đường cong nối dốc đứng

Khi hai đoạn tuyến cùng một đỉnh trên trắc dọc có độ dốc dọc khác nhau sẽ tạo một góc gãy Để cho xe chạy êm thuận an toàn và đảm bảo tầm nhìn cho người lái xe thì tại các góc gãy cần thiết kế đường cong nối dốc đứng

• Bố trí đường cong nối dốc đứng lồi

Bán kính tối thiểu của đường đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn của người lái xe trên đường

i1

d1 L1

A

R L

L = S : cự ly tầm nhìn của người điều khiển ôtô

d1; d2 : chiều cao tầm nhìn của người lái so với mặt đường của ôtô một và ôtô hai

+Theo tầm nhìn một chiều sơ đồ một thì d1=d =1.2m, d2 = 0

Rđ1 = m

d

S

32042

.12

7.872

2 2

.18

39.1658

• Bố trí đường cong đứng lõm

Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu được xác định từ điều kiện không gây khó chịu cho hành khách và cho lò xo (nhíp) xe ôtô không bị hỏng

do lực ly tâm

Công thức tính : R =

b

V : vận tốc tính toán lấy bằng vận tốc thiết kế

b : gia tốc ly tâm cho phép Trang 62 giáo trình thiết kế đường ôtô tập 1 (Đỗ Bá Chương NXBGD) có b = 0.5-0.7m/s2 chọn b = 0.5m/s2

Vậy : RđlõmMin = 988m

6.35.0

3> Xác định hình cắt ngang đường

• Để xác định hình cắt ngang đường cần xác định các yếu tố sau: + Số làn xe

+ Chiều rộng làn xe

• Xác định số làn xe chạy

+ Số làn xe chạy được xác định theo công thức: nlx=

lth

cđgi

ZxN N

Với : nlx : số làn xe yêu cầu

Ncđgiờ : lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

Điều 3.3.3 TCVN 4054-98 có Ncđgiờ =(0.1-0.12)Ntbnăm

Lấy Ncđgiờ =0.12×3979.75 = 477.57 xqđ /h

Nlth : năng lực thông hành tối đa.Điều 4.2.2 TCVN 4054-98 có Nlth

=1000xcqđ/h

Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành

Điều 4.2.2 TCVN 4054-98 có Z=0.55 (vùng đồi núi)

Vậy : nlx = 0 87

1000 55 0

75 477

=

Theo bảng 6 điều 4.1.2 TCVN 4054-98 đường cấp 80 km/h chọn 2 làn xe

• Xác định bề rộng làn xe

Bề rộng làn xe chạy thông qua tính toán để đảm bảo xe chạy an toàn và thuận lợi theo vận tốc thiết kế

Bề rộng làn xe chạy được tính như sau: Bl = b+c+x+ y

Với : Bl : chiều rộng làn xe chạy(m)

b : chiều rộng thùng xe(m)

c : khoảng cách giữa hai bánh xe(m)

x : khoảng cách từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh(m)

y : khoảng cách từ bánh xe đến mép phần xe chạy(m)

Từ công thức kinh nghiệm có:

+ +

• Chiều rộng mặt đường : Bm

- Phụ thuộc vào số làn xe nlx

- Phụ thuộc vào chiều rộng mỗi làn xe

Bm = 2×B1 =2x4=8.0 m

Bảng 6 điều 4.1.2 TCVN 4054-98 với cấp đường 80km/h có nlx = 3.5m Vậy : Bm =3.5×2 = 7.0 m

• Độ dốc ngang lề đường, mặt đường:

Độ dốc ngang mặt đường và lề đường phải đảm bảo an toàn cho xe chạy thoát nước được thuận lợi

Bảng 8 điều 4.7 TCVN 4054-98 qui định độ dốc ngang của mặt đường bê tông nhựa là 2% Phần lề gia cố có cùng độ dốcvới mặt đường Độ dốc ngang lề không gia cố là 6%

Bảng tổng hợp các yếu tố kỹ thuật của trắc ngang Vtk=60km/h

Yếu tố kỹ thuật Đơn vị Tính toán Tiêu chuẩn Kiến nghị

+Hình thức mặt cắt ngang đường như sau:

Blkgc

im igc ikgc

Với : Bm, Bn : Chiều rộng mặt đường và nền đường

Bgc, Bkgc : chiều rộng phần lề gia cố và lề không gia cố

im ,ilgc : Độ dốc ngang mặt dường, độ dốc ngang lề có gia cố

ikgc : Độ dốc ngang lề không gia cố

• Kiểm tra năng lực thông hành của đường

Khả năng thông xe lý thuyết được tính theo điều kiện lý tưỡng( đường thẳng, không dốc, không chướng ngại vật ) Các xe chạy cùng vận tốc, cách nhau một khoảng không đổi và cùng một loại xe)

Lk : chiều dài lấy theo xe con qui đổi : Lk = 6m

L1 : cự li phản ứng tâm lý của người lái: L1 = V×t (t = 1s )

L0 : khoảng cách an toàn sau khi dừng xe L0 = 5m

Sh : cự li hãm xe: Sh =

) ( 254

2

i

v k

±

×

ϕ

i = 0 : (đường bằng)

K : hệ số sử dụng phanh k =1.2

ϕ : hệ số bám lấy trong điều kiện bất lợi nhất ϕ = 0.3

3 0 254

80 2 1 6 3

80 6

2

+

×

× +

Năng lực thông xe lý thuyết là:

N=

d v

Khả năng thông xe thực tế tính cho một làn xe chỉ bằng: ( 0.3-0.5 )N

BỀ RỘNG MẶT ĐƯỜNG

BỀ RỘNG LỀ ĐƯỜNG

BỀ RỘNG NỀN ĐƯỜNG

ĐỘ DỐC NGANG MẶT ĐƯỜNG

ĐỘ DỐC NGANG LỀ GIA CỐ

ĐỘ DỐC NGANG LỀ KHÔNG GIA

CỐ BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM:

+ CÓ SIÊU CAO + KHÔNG SIÊU CAO

ĐỘ DỐC SIÊU CAO MAX

CHIỀU DÀI ĐOẠN CHUYỂN TIẾP

CHIỀU DÀI ĐOẠN CHÊM

TẦM NHÌN:

+ TẦM NHÌN MỘT CHIỀU

+ TẦM NHÌN HAI CHIỀU

ĐỘ DỐC DỌC MAX BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG

LỒI BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG

LÕM ĐỘ MỞûÕ RỘNG LÀN XE TRONG

ĐƯỜNG CONG CÓ R MIN

m

m

1 4.0 8.0 13.0

3204

988 0.76

2 3.5 7.0 2x3.0

2 3.5 7.0 2x3.0

Chương 3: THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ

Ï š & œ Ị

I- Những Căn Cứ Để Thiết Kế Bình Đồ

Để vạch được tuyến trên bình đồ dựa vào các yếu tố sau:

+ Bản đồ địa hình vùng tuyến đi qua tỷ lệ 1/25000 có các đường đồng mức chênh nhau m

+ Cấp hạng kỹ thuật của đường : cấp 80

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

+ Nhu cầu vận phát triển trong tương lai của vùng tuyến đi qua

II- Xác Định Các Điểm Khống Chế, Điểm Cơ Sở

Trên bình đồ địa hình tỷ lệ 1/25000 ta có hai điểm khống chế cho trước đó là điểm đầu và điểm cuối tuyến Cần xác định các điểm khống chế khác nằm giữa chúng Các điểm khống chế là các điểm ở cao độ mép nền đường đã được xác định Nối các điểm khống chế đó với nhau 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 các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế Các điểm cơ sở thường là các điểm vượt qua đèo sông suối

III- Nguyên Tắc Thiết Kế Tuyến

+ Đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật

+ Đảm bảo xe chạy an toàn êm thuận

+ Đảm bảo cho việc thi công quản lý sữa chữa và khai thác tuyến đường tốt nhất

+ Đảm bảo giá thành xây dựng cũng như giá thành vận doanh là rẽ nhất Trên cơ sở những tài liệu đã thu thập được về tình hình kinh tế, chính trị, địa lý, tự nhiên khu vực và các tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến Căn cứ vào điểm đầu và điểm cuối tuyến, các điểm khống chế và các điểm cơ sở trên bình đồ để thiết kế tuyến đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật Từ đó tìm ra các giải pháp thích hợp để thiết kế tuyến, thiết kế tổ chức thi công tuyến đường đảm bảo chất lượng Đảm bảo yêu cầu phục vụ của tuyến

IV- Đặc Điểm Phương Aùn Tuyến

Dựa vào bản đồ địa hình qua hai điểm A-B cho trước Với cao độ tại điểm A là 123 m ( điểm đầu tuyến) và điểm B cuối tuyến có cao độ 83.0 m Mục đích của tuyến A-B được thiết kế xây dựng nhằm phục vụ phát triển kinh tế trong vùng và phục vụ việc đi lại của nhân dân cũng như đảm bảo an ninh

chính trị của địa phương và độ chênh cao giữa hai điểm A-B là 50 m Trên tuyến có các nhánh suối

Dựa vào căn cứ thiết kế các điểm khống chế và các nguyên tắc trên cũng như các đặc điểm của tuyến đường, vạch được nhiều phương án tuyến nối liền các điểm khống chế và chọn được phương án tuyến tốt nhất là tuyến đường sườn , men theo các sườn dốc thoải, qua các lưu vực suối có địa chất thủy văn ổn định, địa chất tốt, nước ngầm ở sâu và không có hiện tượng sụt lỡ

Phương án Chiều dài đường chim bay Chiều dài thực H/s triển tuyến Ktt

V- Thiết Kế Bình Đồ

Tuyến đường A-B thuộc đường cấp III miền núi Tốc độ thiết kế 80km/h Độ dốc dọc cho phép tối đa là 6% Độ dốc siêu cao trên đường cong lớn nhất 6% Bán kính đường cong nằm tối thiểu là 250m Nếu bán kính đường cong lớn thì tốc độ xe chạy không bị ảnh hưỡng vấn đề an toàn và êm thuận được nâng lên, tuy nhiên việc chọn bán kính quá lớn trong một số trường hợp sẽ gặp khó khăn về mặt địa hình Cho nên việc xác định bán kính đường cong nằm phải phù hợp Nghĩa là phải dựa vào địa hình cụ thể và đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật

Các điểm chủ yếu của đường cong tròn là: góc chuyển hướng α, bán kính đường cong nằm R, tiếp đầu TĐ, tiếp cuối TC, điểm phân giác P và chiều dài đường cong K

R T

α Tg R

1> Cách vạch tuyến trên bình đồ

Sau khi có hai điểm đầu tuyến, cuối tuyến, các điểm khống chế khác như

vị trí vượt đèo, sườn dốc, lưu vực suối cần phải men theo Dùng compa đi dốc đều với độ dốc bằng một nửa độ dốc dọc lớn nhất đã tính toán được idMax =6% với các đường đồng mức cách nhau 10 m

Sau đó xê dịch các đỉnh của các cánh tuyến sao cho giảm bớt các điểm gãy khúc mà vẫn đảm bảo được độ dốc không quá 6%

Với cách đi tuyến như trên sẽ xác định được nhiều phương án tuyến từ đó chọn ra 2 phương án tốt nhất

2> Cách xác định đường cong trên bình đồ

+ Xác định góc ngoặc α trên bình đồ bằng thước đo độ

+ Chọn bán kính đường cong R

+ Tính các yếu tố cơ bản của đường cong T, P, K

+ Từ đỉnh đường cong đo theo hai cánh tuyến một đoạn có chiều dài bằng

T xác định được TĐ, TC của đường cong

+ Xác định đường phân giác góc TĐ-Đ-TC

+ Từ đỉnh dùng thước đo theo đường phân giác chiều dài bằng P xác định được điểm P

3> Cách xác định đường cong tròn trên thực địa

- Trên thực địa dùng máy kinh vĩ đặt tại đỉnh Đ kiểm tra góc ngoặc Sau

đó quay máy ngắm về đỉnh trước dùng thước đo một đoạn có chiều dài T xác định được TĐ Làm tương tự cũng xác định được TC

- Từ hướng TĐ hoặc TC quay máy một góc (

2

1800 −α ) xác định hướng phân giác Trên hướng đó dùng thước đo một đoạn bằng P tính từ đỉnh Đ xác định được điểm P

- Các điểm chi tiết trên đường cong có thể xác định bằng phương pháp

tọa độ vuông góc, tọa độ cực, hoặc phương pháp dây cung kéo dài

4> Cắm các cọc trên tuyến

Trên bình đồ sau khi vạch tuyến tiến hành cắm các cọc gồm các cọc sau: + Cọc KM

+ Cọc 100m (cọc H )

+ Cọc địa hình đặt tại các vị trí có địa hình thay đổi đột ngột như sông suối khe

Các cọc trên đường thẳng được xác định bằng thước đo dài Các cọc trên đường cong có góc ngoặc α, bán kính R sẽ được xác định như sau:

Tại tiếp đầu TĐ vàTC của đường cong đặt một hệ trục tọa độ vuông góc Tọa độ điểm chi tiết trong đường cong được xác định theo công thức:

X = R×Sinβ

Y =R×(1-Cosβ) Với : β =

S

H Y

60

143.61 138.52 149.57 138.52 173.20 160.80 105.10

275.76 272.27 277.50 274.89 314.16 285.80 209.44

25 15.78 35.22 10.60 46.41 47.25 5.5

Bảng tổng hợp các yếu tố đường cong theo phương án 2 đã chọn

293.22 246.09 305.43 305.43 293.22 250.45 248.70 246.09 274.89

39.77 27.13

16 24.26 18.37 23.66 34.47 27.13 19.50

Chương 4: THIẾT KẾ HÌNH CẮT DỌC

Ï š & œ Ị

Trong các yếu tố hình học có thể nói hình cắt dọc có ảnh hưỡng lớn đến nhiều chỉ tiêu khai thác cơ bản nhất của đường như tốc độ, thời gian, năng lực thông xe, an toàn xe chạy, mức tiêu hao nhiên liệu, giá thành vận doanh

Vì vậy khi thiết kế hình cắt dọc cần tuân thủ các yêu cầu sau:

• Đảm bảo tuyến hài hòa ít thay đổi, nên dùng độ dốc bé Chỉ trong trường hợp khó khăn mới dùng đến giá trị giới hạn: iMax

• Khi thiết kế hình cắt dọc phải phối hợp với thiết kế bình đồ và thiết kế hình cắt ngang

• Đảm bảo yêu cầu các điểm khống chế suốt dọc tuyến đường Thoát nước tốt cho nền đường và khu vực hai bên đường đảm bảo nền đường luôn khô ráo Đảm bảo thoát nước tốt cho rãnh dọc, trong đường đào và đường đắp thấp độ dốc dọc không được nhỏ hơn 0.5% trong điều kiện đặt biệt có thể làm độ dốc dọc lớn hơn hoặc bằng 0.3% Độ dốc của rãnh dọc thường lấy bằng độ

dốc của đường đỏ và phải đảm bảo nước chảy thông suốt

• Để khối lượng đào đắp nhỏ và đảm bảo cho nền đường ổn định cố gắng cho đường đỏ đi gần hoặc song song với đường đen

• Để thoát nước tốt cho rãnh dọc, đồng thới chống lắng đọng và cỏ mọc trong rãnh dọc Ơû những nơi đường đắp thấp và đường đào nên bố trí đường đỏ có độ dốc dọc tối thiểu là 0.5% Cá biệt ở những nơi khó khăn có thể bố trí dốc dọc 0.3%

• Đường ở địa hình khó khăn có độ dốc dọc lớn hơn 5% thì cứ 2000m phải bố trí một đoạn chêm có chiều dài không nhỏ hơn 150m và độ dốc dọc không lớn hơn 2.5%

• Ơû những nơi thay đổi độ dốc dọc mà tổng đại số hai độ dốc kề nhau lớn hơn hoặc bằng1%(cấp đường 80km/h) thì phải bố trí đường cong nối dốc đứng

• Ngoài ra khi thiết kế hình cắt dọc cần phải bảo đảm các yêu cầu sau: + Tránh đào trên đồng bằng

+ Tránh đắp trên sườn dốc

+ Tránh nước của nền đường đắp chảy vào nền đường đào

+ Đổi dốc trong đường cong chỉ nên đổi dốc ở những vị trí điểm P hoặc bằng ¼ đường cong tính từ điểm P

+ Khi nền đắp lớn hơn 0.5m có thể thiết kế độ dốc dọc 0%

• Từ những điểm nêu trên có phương án thiết kế trắc dọc như sau:

+ Sau khi lên cao độ đường đen cần kết hợp bình đồ và đường đen để vẽ hình cắt ngang của tất cả các cọc trên tuyến, đây là hình cắt ngang hiện trạng của tuyến

+ Xác định các điểm cao độ khống chế trên tuyến Dựa vào hình cắt ngang và cao độ các điểm khống chế có thể xác định hình cắt ngang là nền đào hoàn toàn, đào chữ L, nữa đào nữa đắp hay nền đắp

Với cách vẽ trên vẽ được phương án tuyến có đặc điểm sau:

Trên toàn tuyến có độ dốc dọc lớn nhất là 5.8% nhỏ nhất là 0% Độ dốc bình quân trên toàn tuyến tương đối nhỏ Phương án này đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật quy định trong tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-98 Trong phương án này có số lượng cống như sau:

Phương án 1:

Cống địa hình : 2 cống đôi ∅ 2.0m

Cống cấu tạo : 11 cống ∅ 1.0m

Phương án 2:

Cống địa hình: 2 cống đôi ∅ 2.0m

1 cống ∅ 2.0m và 1 cống ∅ 1.0m

Cống cấu tạo: 9 cống ∅ 1.0m

Chương 5: THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG

Ï š & œ Ị

• Thiết kế nền đường

Nền đường đào có ta luy 1:1 rãnh dọc có kích thước hình thang, mái ta luy 1:1 rộng 0.4m, cao 0.6m Nền đào có thể đào hoàn toàn hoặc đào chữ L

Nền đường đắp lấy độ dốc ta luy 1:1.5 Nếu chiều cao không lớn hơn 0.5m thì phải bố trí rãnh dọc như ở nền đào

Nền nữa đào nữa đắp là loại nền đường kết hợp hai loại trên Loại này thường áp dụng cho tuyến ở khu vực sườn dốc lớn Dốc ta luy loại đường này là 1:1.5

Khi sườn dốc có độ dốc lớn hơn 20% đối với đường đắp phải đánh cấp Các dạng hình cắt ngang nền đường của tuyến đường

• Tính khối tượng đào đắp

Khối lượng đào đắp nền đường được xác định theo từng cọc chi tiết trên tuyến Dựa vào cao độ đường đỏ và thiết kế hình cắt ngang tính được khối lượng đào đắp theo công thức sau:

V = F +F ×L

2

2 1

(m3)

F1 ; F2 : diện tích hình cắt tại hình cắt 1 và 2

L : khoảng cách giữa hai hình cắt

Phương án 1:

Khối lượng đào nền + rãnh : Vđào = 66300.44 m3

Khối lượng đắp nền : Vđắp = 22624.24 m3

Phương án 2:

Khối lượng đào nền + rãnh : Vđào = 67380.76 m3

Khối lượng đắp nền : Vđắp = 42377.27 m3

*Phương án 1:

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PA1 TỪ KM0-KM6+715.24

Tên cọc K/cách Đ_ nền Đ_ nền Đ_rãnh Đ_ nền Đ_ nền Đ_rãnh Đ_ nền Đ_ nền Đ_rãnh

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG TỪ KM0-KM7+357.65

Tên cọc K/cách Đ_nền Đ_nền Đ_rãnh Đ_nền Đ_nền Đ_rãnh Đ_nền Đ_nền Đ_rãnh