ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG AB DƯƠNG TRỌNG THỂ K44

- Việc thi công có thể thực hiện quanh năm .Tuy nhiên cần lưu ý đến khoảng thời gian từ tháng 7 đến tháng 10 do những tháng này có lượng mưa lớn , mưa to kéo dài , dể xảy ra lũ và cầng l

PHAÀN I:

Chương I: GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH CHUNG CỦA TUYẾN

+ Xe con chiếm 20% tức 864 xe/nđ

+ Xe tải nhẹ chiếm 30% tức 1296 xe/nđ

+ Xe tải trung chiếm 45% tức 1944 xe/nđ

+ Xe tải nặng chiếm 5% tức 216 xe/nđ

2 Căn cứ vào các kết quả điều tra, khảo sát tại hiện trường về các đặc điểm địahình, địa mạo, điều kiện tự nhiên khí hậu, địa chất, thủy văn,… của khu vực tuyến điqua; về tình hình dân sinh, kinh tế, chính trị văn hóa, các nguồn cung cấp vật liệu xâydựng trong vùng

III Mục tiêu của dự án

Việc hình thành tuyến đường A - B trong tương lai sẽ mở ra nhiều cơ hội thuận lợiđể thúc đẩy phát triển về nhiều mặt: kinh tế, văn hoá, xã hội, an ninh, quốc phòngcủa địa phương Tạo điều kiện dễ dàng cho việc giao lưu hàng hoá và hành kháchtrong vùng nhằm rút ngắn khoảng cách giữa đồng bằng với miền núi, giữa thành thịvới nông thôn vùng sâu, vùng xa…

Vì vậy, mục tiêu của dự án là nghiên cứu các khả năng xây dựng một tuyếnđường nối hai điểm A - B một cách hợp lý xét trên các góc độ kinh tế, kỹ thuật …

IV Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi hướng chung của tuyến(từ khu vực của điểm A đến khu vực của điểmB)

- Khái quát quan hệ với các quy hoạch của hệ thống giao thông khu vực

V Các tiêu chuẩn, qui trình áp dụng

- ĐƯỜNG Ô TÔ-TCTK 4054-05

- ÁO ĐƯỜNG MỀM 22TCN 211-06

- Qui trình khoan thăm dò địa chất công trình: 22TCN 259-2000

- Qui trình khảo sát đường ô tô:22TCN 263-2000

- Chỉ dẫn lập báo cáo đầu tư và dự án đầu tư xây dựng công trình giao thông vậntải: 22 TCN-2005…

Chương II: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TUYẾN ĐI QUA

oOo

I. Sơ lược về tình hình dân cư và phát triển kinh tế

Tuyến đường xây dựng mới do đó dân cư hai bên tuyến rất thưa thớt, chỉ có phầnđầu tuyến là tập trung đông dân cư hơn Dân cư hai bên tuyến gồm cả người kinh di cưvà người dân tộc thiểu số bản địa sống xen kẽ Đời sống kinh tế chưa phát triển lắm.Nghề nghiệp chủ yếu là làm và khai thác lâm sản…

Về chính trị khu vực này là vùng căn cứ cách mạng của các thời kỳ kháng chiếntinh thần giác ngộ cách mạng của nhân dân rất cao, đồng thời là vùng có vị trí về anninh chính trị rất quan trọng Chính vì vậy Đảng và nhà nước rất chăm lo phát triểnkinh tế văn hóa tư tưởng cho người dân Góp phần vào củng cố vững chắc nền quốcphòng 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 vuichơi 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

II Đặc điểm về địa hình địa mạo.

Tuyến A - B thiết kế đi qua khu vực miền núi Đông Nam Bộ Đây là vùng đấtđồi núi, địa hình hiểm trở, sườn dốc Vùng này có khí hậu cận nhiệt đới gió mùa, chialàm hai mùa rõ rệt Rừng có nhiều lâm sản quý, đất đai màu mỡ Đặc biệt miền ĐôngNam Bộ có địa thế rất quan trọng trong xây dựng và bảo vệ tổ quốc Vì thế Đảng vànhà nước luôn quan tâm đầu tư phát triển thực hiện chính sách kinh tế mới, đưa dân từmiền xuôi lên đây lập nghiệp, xây dựng các khu công nông trường nhằm khai tháctiềm năng to lớn về kinh tế và giữ vững an ninh quốc phòng

III 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 Bên dưới làtầng đá gốc có cường độ cao hầu như chưa bị phong hóa Dọc tuyến có một số mỏ sỏiđỏ có các chỉ tiêu cơ lý của đạt yêu cầu phục vụ xây dựng đường Do đặt trưng củađịa chất chủ yếu là đất á cát cho nên vùng này không có hang động castơ, cát chảy vàxói lỡ Không có hiện tượng đá lăn hay đá trượt

IV Vật liệu xây dựng

Vật liệu xây dựng phục vụ cho công tác xây lắp các hạng mục công trình dự kiếnnhư sau

- Vật liệu đá cát mua ở các mỏ gần đó

- Xi măng, sắt thép mua từ thành phố Hồ Chí Minh

- Đất đắp nền đường khai thác tại các mỏ đất tại địa phương và dọc tuyến

V Đặt điểm về địa chất thuỷ văn.

Tuy lưu vực có diện tích tương đối lớn nhưng lượng nước chủ yếu tập trung vàomùa mưa, còn mùa khô hầu như các suối đều cạn Đây cũng là một đặt trưng về địachất thuỷ văn của khu vực đồi núi vì vậy mực nước ngầm ở rất sâu ít ảnh hưỡng đếncông trình nền mặt đường

Tại các khu vực có suối nhỏ có thể đặt cống tròn còn tại khu vực suối lớn lưulượng tập trung lớn vào mùa mưa có thể đặt cống vuông

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

VI 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 mùarõ rệt là mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa nắng từ tháng 11 đến tháng 4 nămsau

- Các chỉ tiêu khí hậu:

+ Nắng

Khu vực có rất nhiều nắng trong mùa khô từ tháng XI đến V , số giờ nắng khôngvượt quá 200 giờ /tháng , các tháng ít nắng nhất là VI đến tháng IX

+ Chế độ ẩm

Biến trình độ ẩm trong năm tương ứng với biến trình mưa và ngược biến vớibiến trình nhiệt độ

+ Lượng mây

Lượng mây trung bình vào khoảng 6/10 , thời kỳ nhiều mây trùng với các thángmưa nhiều , lượng mây vào khoảng 7/10

+ Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ cao nhất: 340C

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

Nhiệt độ trung bình : 26-270C , chênh lệch nhiệt độ trung bình trong năm rấtnhỏ

+ Mưa:

Lượng mưa nhiều nhất trong tháng là 300mm

Số ngày mưa nhiều nhất trong tháng là 28ngày

+ Gió:

Gió đổi chiều rỏ rệt theo mùa và hướng gió thịnh hành khá phù hợp vớihướng gió mùa toàn khu vực Tốc độ gió gió trung bình trong khu vực thay đổi từ2-4 m/s Hướng gió chủ yếu là Đông Bắc và Tây Nam

Bảng thống kê tầng suất gió trong năm:

Hướng gió Số ngày gió trong năm Tỷ số % số ngày gió

4.93.111.26.64.14.16.69.34.48.813.43.84.93.63.86.01.4

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

(mm) 400

1 Tháng

12 (%)

BIỂU ĐỒ SỐ

1 Tháng

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0

10 20

13.4

BIỂU ĐỒ HOA GIÓ

4.9 3.8

8.8

3.6 3.8

6.0

11.2

9.3

4.4 6.6 4.1

3.1 4.9

4.1 6.6

* Nhận xét : Với đặc trưng khí hậu thuỷ văn khu vực như trên có thể nêu lên một số

nhận xét có liên quan đến việc xây dựng công trình như sau :

- Việc thi công có thể thực hiện quanh năm Tuy nhiên cần lưu ý đến khoảng thời gian từ tháng 7 đến tháng 10 do những tháng này có lượng mưa lớn , mưa to kéo dài , dể xảy ra lũ và cầng lưu ý đến các công trình thoát nước

- Việc vận chuyển vật liệu , vật tư thiết bị phục vụ cho việc xây dựng tuyến có thể vận chuyển theo đường nội bộ sẵn có của địa phương và đường tạm

VII Kết luận và kiến nghị:

Như vậy, hướng tuyến đi qua gặp một số thuận lợi và khó khăn như:

+ Thuận lợi:

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

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

+ Khó khăn:

- Đi qua những thung lũng, suối cạn, nhiều khe núi, nhìn chung tuyến quanh

co và 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 nhiềukhó khăn đặc biệt vào mùa mưa đường trơn trượt, một số nơi phải mở đường tạmđể đưa nhân lực, vật lực vào phục vụ công trình

Chương III: XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG CỦA ĐƯỜNG VÀ QUI MÔ CÔNG TRÌNH

 oOo

I Các tiêu chuẩn thiết kế

- Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054-2005

- Qui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79.

- Qui trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211 - 06

- Tiêu chuẩn khảo sát thiết kế 22 TCN 27 - 99

II Xác định cấp hạng kỹ thuật và cấp quản lý của đường

Cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường thường được chọn căn cứ vào nhiệm vụ thiếtkế và các số liệu ban đầu Thường dựa trên các yếu tố sau:

- Bình đồ địa hình tỷ lệ 1: 25000

- Ýù nghĩa của con đường về chính trị, kinh tế, văn hóa

- Địa hình khu vực tuyến đi qua

- Theo số liệu dự báo lưu lượng xe thiết kế đã quy đổi vào cuối thời kì khai tháclà Nqd = 4320xe/nđ

+ Xe con chiếm 20% tức 864 xe/nđ

+ Xe tải nhẹ chiếm 30% tức 1296 xe/nđ

+ Xe tải trung chiếm 45% tức 1944 xe/nđ

+ Xe tải nặng chiếm 5% tức 216 xe/nđTheo điều 3.4.2 TCVN 4054-05 ta thấy Nqđ lớn hơn 3000 xe/nđ nên ta chọn cấphạng kỹ thuật của đường như sau:

+ Cấp quản lý: cấp III

+ Cấp kỹ thuật: 80 vùng đồi

+ Vận tốc thiết kế : Vtt = 80km/h

III Xác định các yếu tố kỹ thuật:

Khi xác định các yếu tố kỹ thuật ta căn cứ vào thành phần xe chạy và cấp hạngcủa đường Ta thấy, trên đường thành phần xe tải trung chiếm đa số, vậy ta chọn xetải trung là xe tính toán, với vận tốc thiết kế là 80 km/h

1 Các yếu tố của mặt cắt ngang:

Mặt cắt ngang của tuyến có dạng như sau:

Trong đó:

Bn : chiều rộng nền đường

Bm : chiều rộng mặt đường

Bl : chiều rộng lề đường

im : độ dốc mặt đường

ilgc : độ dốc lề đường gia cố

ilkgc : độ dốc lề đường không gia cố

a) Xác định số làn xe trên mặt cắt ngang:

Số làn xe trên mặt cắt ngang được xác định theo công thức:





Trong đó:

nlx: Số làn xe yêu cầu, được lấy tròn theo điều 4.2.1 TCVN 4054-05

Ncđgiờ: Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm, theo điều 3.3.3 TCVN 4054 -05 tacó:

Ncđgiờ = (0.1 ÷ 0.12).Ntbnăm Chọn Ncđgiờ = 0.11  Ntbnăm = 0.11  4320 = 475 (xe qđ/giờ)

Z: Hệ số sử dụng năng lực thông hành, theo điều 4.2.2 TCVN 4054-05 vận tốc thiết kế là vtt = 80km/h ta lấy Z = 0.55

Nlth: Năng lực thông hành tối đa, Nlth = 1000 xcqđ/h (khi không có dải phân cách trái chiều và ôtô chạy chung với xe thô sơ)

1000 55 0

N Z N

Theo TCVN 4054 -05 với tuyến đường có cấp kỹ thuật là 80, cấp quản lý là III thì số làn xe yêu cầu là: nlx = 2 (làn xe).

Vậy ta thiết kế đường có 2 làn xe

b) Tính khả năng thông xe của đường (năng lực thông hành của đường)

Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất được xác định theo công thức:

N= 1000dV , xe/giờTrong đó:

N : khả năng thông xe theo lý thuyết

V: Vận tốc thiết kế, V= 80km/h

d: Khổ động học, xác định theo công thức : d = Lk + L1 + Sh + Lo

Lk : Chiều dài xe tải (xe tải trung chiếm số lượng lớn nhất trong dòng xe)theo TCVN 4054-05: Lk = 12m

L1 : Cự li phản ứng tâm lý của người lái: L1= V t (lấy t=1s)

Lo : Khoảng cách an toàn sau khi dừng xe Lo = 5÷10 (m)

i là độ dốc dọc, lấy i = 0 (đường bằng)

K : hệ số sử dụng phanh, k =1.2

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

) 0 3 0 ( 254

80 2 1 1 6 3

80 12

571

140

80 1000 1000

+ Bề rộng một làn xe (chiều rộng làn xe ngoài cùng) được tính như sau:

Bl = ycxb2 c = bcxy

2

Với: B1 : Chiều rộng một làn xe (m)

b : Chiều rộng thùng xe(m), ta lấy b = 2.5 m

c : Khoảng cách giữa hai bánh xe(m), ta lấy c = 1.4 m

x : Khoảng cách từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh(m) Do làn xebên cạnh chạy ngược chiều nên: x = 0.5 + 0.005V (m)

V: Tốc độ xe chạy, V =80 km/h

x = 0.5 + 0.00580 = 0.9 m

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

y = 0.5 + 0.005V

y = 0.5+ 0.005 80 = 0.9 m

Suy ra: B1 = 0 9 0 9

2

4 1 5 2







= 3.75 m Vậy chiều rộng của mỗi làn xe theo tính toán là B1 = 3.75 m

d Xác định chiều rộng của mặt đường, lề đường, nền đường:

+ Xác định chiều rộng của mặt đường:

Với đường có 2 làn xe, chiều rộng của mặt đường được tính như sau:

Bm = 2 B1 = 23.7 5 = 7.5 mTheo bảng 6, điều 4.1.2 TCVN 4054-05 với đường có cấp kỹ thuật là 80km/

h thì chiều rộng của mặt đường (phần xe chạy) là: Bm =23.5 = 7.0 m

Vậy bề rộng mặt đường (phần xe chạy) là: Bm = 7.0m

+ Xác định chiều rộng của lề đường:

Theo bảng , điều 4.1.2 TCVN 4054-05 với đường có cấp kỹ thuật là 80km/hthì chiều rộng của phần lề đường là: Blề =22.5 = 5m, trong đó phần lề có giacố là Blgc= 22 = 4m

+ Xác định bề rộng nền đường:

Bề rộng của nền đường được xác định theo công thức:

Bn = Bm + Blề = 7.0 + 5.0 = 12 m

e Chọn độ dốc ngang của mặt đường, lề đường:

Theo quy định ở bảng 9, điều 4.9 TCVN 4054-05 ta có:

- Độ dốc ngang của mặt đường bê tông nhựa là 2%

- Độ dốc ngang của phần lề gia cố có cùng độ dốc với mặt đường, tức là 2%

Bảng tổng hợp các yếu tố kỹ thuật của trắc ngang V tk = 80km/h

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

2 Các yếu tố kỹ thuật trên bình đồ và trên trắc ngang

t1 : Thời gian phản ứng tâm lý của người lái xe

t2 : Thời gian chuẩn bị hãm phanh

t3 : Thời gian đạp phanh

Trong thiết kế đường ô tô, người ta quy định : t1 = t2 = t3 = 1 s, trong thời gianđó xe đi được quãng đường : V1 x ( t1 + t2+ t3) = V1( m )

t4 : Thời gian giữ phanh ở cường độ cần thiết

t5 : Thời gian nhả phanh

Chiều dài từ V1 đến V2 gọi là chiều dài hãm phanh Từ sơ đồ trên ta có cự ly hãmphanh lý thuyết:

2 ( 22)

2 1 '

i g

V V

) ( 2

)

2

2 1 '

i g

V V k

2 1 '

i

V V k

V2 : vận tốc sau lúc hãm phanh, V2 = 0

k : hệ số sử dụng phanh, k=1.21.4, lấy k = 1.2  : hệ số bám của xe với mặt đường, tra bảng xét cho điều kiện xechạy bình thường, đường khô ráo :  = 0.5

i : là độ dốc dọc của đường, chọn i = 4 % khi xe đang xuống dốcSuy ra :

65 73

) 04 0 5 0 ( 254

) 0 80 ( 2

b) Tính toán các sơ đồ tầm nhìn xe chạy (từ sơ đồ 1÷4):

- Sơ đồ tầm nhìn một chiều: hãm xe dừng lại trước chướng ngại vật trên

cùng một làn với một khoảng cách an toàn nào đó

- Sơ đồ tầm nhìn hai chiều: Hai xe ngược chiều trên cùng một làn phải

dừng lại kịp thời cách nhau một đoạn an toàn

- Sơ đồ tầm nhìn tránh xe: Hai xe ngược chiều trên cùng một làn xe chạy

sai phải kịp thời trở về làn xe của mình một cách an toàn

- Sơ đồ tầm nhìn vượt xe: tính toán khoảng cách sao cho xe 1 có thể vượt

xe 2 và trở về làn cũ của mình an toàn trước khi gặp xe 3 đang chạy ngược lại

Các trường hợp trên là những trường hợp thường hay xảy ra tương ứng vớicác cấp hạng đường Ở đây, với cấp hạng kỹ thuật là cấp 80 ta chọn xét theo haitrường hợp đầu

Tầm nhìn được tính toán trong điều kiện bình thường: hệ số bám  = 0.5, độdốc dọc của đường id = 4 %

b.1 Tầm nhìn một chiều hay tầm nhìn hãm xe (sơ đồ 1):

Theo sơ đồ này ôtô gặp chướng ngại vật trên làn xe đang chạy và cần phảidừng lại trước chướng ngại vật một cách an toàn

l2: Quãng đường ôtô đi được trong suốt quá trình hãm phanh (chiều dài hãm xe), xác định theo công thức:

) ( 2

2 2

i g

V k l

) ( 2

.

l i g

V k V

) ( 254

6

.

V k V

Với k : Hệ số sử dụng phanh trung bình, lấy k = 1.2

V: Vận tốc thiết kế của xe V = 80km/h

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

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

m

) 0 5 0 ( 254

80 2 1 6 3

b.2 Tầm nhìn hai chiều (sơ đồ 2):

Theo sơ đồ này tình huống đặt ra là hai xe chạy ngược chiều nhau trên cùngmột làn xe phải kịp thời phát hiện ra nhau và dừng lại trước nhau một khoảng cách antoàn l0, hoặc ôtô chạy sai kịp thời trở về làn xe của mình gọi là tầm nhìn hai chiều S02

S02 = l1 + l2 + Sh1 + Sh2 + l0

2 2

2 1

) ( 2

) ( 2

.

l i g

V k i

g

V k

2 02

) (

.

i g

V k t V

m l

i

V k V

) 0 5 0 ( 127

5 0 80 2 1 8 1

80 )

( 127

8

.

2 0

2 2

Theo bảng 9 điều 5.1 quy trình 4054-05 quy định với Vtt = 80 km/h thì chiềudài tầm nhìn thấy xe ngược chiều là 200 m Do đó, chọn S02 = 200 m

b.3 Tầm nhìn vượt xe (sơ đồ 4):

l1 = V1.t (V1 m/s, t = 1s) l1 =

6 3

1

V

(V1 m/s)

2 1

2 1 1 2

)(

V V

S S V l







) ( 2

2 1 1

i g

V k S

V k S







2 1

2 1 2 1

1

254

26

V i

V V k V V

V V

V1 = V3 = V = 80km/h

V2 = V1/5 = 80/5 = 16km/hSuy ra:

  0

2 2

2 1 2 1

1 1

04

254

46

V V k V V

V V

 

0 5 0 254

16 80 2 1 16 80

80 4 6 3

c Xác định bán kính tối thiểu của đường cong nằm:

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

n

i g

V



  ,(v m/s)Hoặc: R= 127 (2 )

V: Vận tốc thiết kế, V = 80km/h

g : Gia tốc trọng trường, g = 9.81m/s2

 : Hệ số lực đẩy ngang

in : Độ dốc ngang của mặt đường, in = 2%

(+): dùng cho trường hợp có siêu cao

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

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

 Điều kiện ổn định chống lật của xe :

 =0.6 : lấy theo trị số an toàn nhỏ nhất

 Điều kiện ổn định chống trượt ngang :

 =0.12 : lấy trong điều bất lợi nhất : mặt đường có bùn bẩn

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

  0.1 : khó nhận biết xe vào đường cong

  0.15 : bắt đầu cảm nhận xe đã vào đường cong

 = 0.2 : cảm thấy có đường cong rõ rệt và hơi khó chịu

 = 0.3 : cảm thấy rất nguy hiểm, xe như muốn lật đổ

 Điều kiện tiết kiệm nhiên liệu và săm lốp, nghiên cứu cho thấy :

 = 0.1 : hệ số lực đẩy ngang hạn chế, để săm lốp và nhiên liệu không tăng lên nhiều

 Quy trình 4054-05 quy định lấy :  = 0.15 khi có bố trí siêu cao

= 0.08 khi không bố trí siêu caoVậy bán kính tối thiểu của đường cong nằm R được xác định như sau:

+ Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất khi có bố trí siêu cao in = iscmax= 8%

RMin = 127.(0.082 ) 127.(0.80082 0.02)

 i n

V

= 839.89mTheo bảng 11 điều 5.3 TCVN 4054-05 quy định với cấp đường 80:

- Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất, với siêu cao 8% là Rmin= 250 m

- Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất thông thường, với siêu cao 4%: Rmin= 400 m

- Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất khi không bố trí siêu cao là Rmin = 2500 m

Bảng tính toán bán kính đường cong nằm

RMin Đơn vị Tính toán Tiêu chuẩn Kiến nghịCó siêu cao

Thông thường

Không có siêu cao

mmm

219.10265.23839.89

2504002500

2504002500

d Tính toán và bố trí siêu cao:

Siêu cao có tác dụng làm giảm lực đẩy ngang, tạo điều kiện cho xe chạy antoàn và tiện lợi trong việc điều khiển xe chạy ở đường cong có bán kính nhỏ

d.1 Xác định độ dốc siêu cao:

Độ dốc siêu cao được xác định theo công thức:

Trong đó:

V: Vận tốc thiết kế V= 80km/h

R: Bán kính đường cong nằm

: Hệ số lực đẩy ngang tính toán

2: 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, hệsố lực đẩy ngang 2, thường lấy từ 2 = 0.08÷0.1 tối đa là 0.15

Nếu lấy R = Rmin = 250m thì:

0 1 0 102 10 2 %

250 127

R (m) 250-275 275-300 300-350 350-425 425-500 -650500 2500650- >2500

isc

Khônglàm siêucaoCăn cứ vào tính toán và tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054-05 có Rmin

= 250m Vậy độ dốc siêu cao lớn nhất là isc = 8% và nhỏ nhất là isc = 2% (lấytheo độ dốc ngang mặt đường và không nhỏ hơn 2%)

d.2 Xác định chiều dài đoạn nối siêu cao: Lnsc

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

Trong đó:

B: Chiều rộng phần xe chạy, B= 7.0m

: Độ mở rộng của phần xe chạy(m)

Theo bảng 12 điều 5.4.3 TCVN 4054-05 có  =0.6 m

isc : Độ dốc siêu cao (%), lấy cho trường hợp thông thường isc = 4%

ip : Độ dốc phụ thêm ở mép ngoài mặt đường trong quá trình nâng siêu cao(%) Đối với đường vùng đồi ta chọn ip = 0.5%

 Lnsc =

005 0

04 0 ) 8 0 7

= 62.4m

d.3 Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp:

Điều 5.6 TCVN 4054-05 qui định chiều dài đường cong chuyển tiếp Lct không nhỏhơn chiều dài các đoạn nối siêu cao Lnsc và đoạn nối mỡ rộng (Lct không nhỏ hơn15m)

Có 3 dạng đường cong chuyển tiếp: Parabol bậc 3, đường cong hoa thị vàđường cong xoắn ốc clôtôit Ở đây dùng đường cong xoắn ốc clôtôit Khi đó, chiềudài đường cong chuyển tiếp được xác định theo công thức sau :

Lct =

R

V tt

 5 23

3

Trong đó

Vtt : Vận tốc tính toán thiết kế tuyến Vtt = 80km/h

R :Bán kính đường cong nằm(m)

Chiều dài đường cong chuyển tiếp tuỳ thuộc vào bán kính R Ở đây lấy trongđiều kiện bán kính nhỏ nhất thông thường để tính toán Rmin = 400 m

Suy ra : Lct = 54 47m

400 5 23

80 3





Ta thấy Lct = 54.47m  Lnsc = 62.4m

Vậy để thõa mãn điều 5.6 TCVN 4054-05, ta chọn Lct = 70m

d.4 Bố trí siêu cao:

Thông thường chiều dài đoạn nối siêu cao bố trí bằng chiều dài đường congchuyển tiếp

Trên đoạn nối siêu cao mặt cắt ngang hai mái được chuyển thành mặt cắtngang có độ dốc siêu cao, trước khi nâng cần phải nâng các bộ phận bên ngoài phần

xe chạy

Cụ thể là lề đường sẽ được nâng lên với độ dốc bằng độ dốc của phần xe chạy(ở phía lưng đường cong, cách vị trí nâng siêu cao 10 m) sau đó thực hiện nâng siêucao bằng cách :

- Quay quanh mép trong của phần xe chạy

- Quay quanh tim đường

Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng, tuỳ trường hợp cụ thể mà tachọn để áp dụng

Sơ đồ bố trí siêu cao trong trường hợp có đường cong chuyển tiếp như sau:

Đoạn nối siêu cao

Đường cong tròn

i=imax

B

e Tính độ mở rộng mặt đường trong đường cong:

Sơ đồ mở rộng mặt đường trong đường cong

Công thức xác định độ mở rộng mặt đường:

+ Với đường có một làn xe:

R

V R

L



 0 05

L A 0 05

2 2

2

Trong đó:

e: Độ mở rộng mặt đường của một làn xe (m)

LA: Chiều dài khung xe (là chiều dài từ trục sau xe đến đầu mũi xe trước).R: Bán kính của đường cong.

V: Vận tốc chạy xe

Tính độ mở rộng phần xe chạy 2 làn xe trong đường cong có bán kính nhỏnhất thông thường R = 400m là :

ER = 0 56

400

80 1 0 400

Ngoài ra, tùy trường hợp cụ thể mà ta sẽ tính E tương ứng với từng giá trị R

g Tính nối tiếp các đường cong:

g.1 Trường hợp hai đường cong cùng chiều (hai đường cong có tâm quay về

1 phía)

a Khi hai đường cong cùng chiều nằm kề nhau có bán kính lớn, có cùng độdốc siêu cao hoặc không có bố trí siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau Lúc này

ta có đường cong ghép và điều kiện để ghép là: R1\R2  1.3

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

Đ2 TĐ2

O2 L2/2

g.2 Trường hợp hai đường cong ngược chiều (hai đường cong có tâm quay về

2 phía khác nhau)

a Nếu hai đường cong ngược chiều nằm kề nhau có bán kính lớn và khôngcần làm siêu cao thì cũng có thể nối trực tiếp với nhau

b Nếu hai đường cong ngược chiều nằm kề nhau có bố trí siêu cao thì chiềudài đoạn chêm m phải đủ để bố trí đường cong chuyển tiếp hoặc đoạn nối siêu cao

Theo quy định ở điều 5.2.2 TCVN 4054-05 thì m  2V

V: Vận tốc tính toán thiết kế V= 80km/h

Vậy m  280 =160m

Đ2TĐ2

Đ2TĐ2

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 cầnphá bỏ

Sơ đồ tính toán tầm nhìn trên đường cong

đến chướng ngại vật Z

Khoảng cách từ quỹ đạo xe

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 đườngcong có chiều dài dây cung bằng cự ly tầm nhìn, ta lấy tầm nhìn hai chiều S02 = 200m(sở dĩ ta không lấy tầm nhìn vượt xe S04 = 550m là vì không cho vượt xe ở những chổđường cong) Nối chúng lại bằng những đường thẳng gọi là các tia nhìn vẽ đường baocác tia nhìn xác định được phạm vi phá bỏ

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

Đường bao các tia nhìn Quỹ đạo mắt người lái

 Phương pháp giải tích (ta dùng phương pháp này):

Xảy ra hai trường hợp:

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

 

Z = )

2 1

R: bán kính đường cong nằm

S : chiều dài tầm nhìn

+ Chiều dài tầm nhìn lớn hơn chiều dài đường cong (S > K)



R S

 : góc ngoặt của đường cong tròn, ở đây ta chọn  = 450

R: Bán kính đường cong, lấy R = 250 m

S : chiều dài tầm nhìn xe chạy lấy theo sơ đồ 2 nên S = 200 m Từ hình vẽ ta có:

180

25014.345180

200 180 180



Vậy phạm vi xóa bỏ chướng ngại vật là :

2

46 cos 1 ( 250 ) 2 1

(

0 1

3 Các chỉ tiêu kỹ thuật trên trắc dọc của tuyến đường

a Xác định độ dốc dọc tối đa:

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

Khi 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 độnglực 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

Trong đó:

D : nhân tố động lực của xe

f : hệ số lực cản lăn trung bình

i : độ dốc dọc của đườngĐộ dốc dọc tối đa xe có thể khắc phục ở chuyển số thích hợp được tính:

Vì chọn idMax = 5% nhỏ hơn độ dốc dọc tính toán cho nên đối với xe tải trungđảm bảo khả năng leo dốc.

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

Pk  Pcản

Lực kéo phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám của bánh xe chủ động trên đường ik  ib

ib :Độ dốc dọc tính theo điều kiện bám của xe được xác định:

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

 : 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  trong tìnhtrạng mặt đường ẩm ướt bất lợi cho xe:  = 0.3

Pw : lực cản của không khí khi xe chạy

Pw =

13

2

V F

F: Diện tích hình chiếu của xe lên mặt phẳng vuông góc với hướng xechạy,

F = 0.8BH

B: Chiều rộng xe, B = 2.5m

H: Chiều cao xe, H = 4.0m

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 với

xe trục 11T chiếm ¾ trọng lượng xe thì:







ib = D – f = 0.199 - 0.02 = 0.177 = 17.7%

Với : ik = 5%  ib = 17.7% xe đảm bảo leo dốc khi chọn độ dốc dọc idMax = 5%

b Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng:

 Bán kính đường cong đứng lồi (đường cong nối dốc đứng lồi):

Bán kính tối thiểu của đường đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm bảotầm nhìn của người lái xe trên đường Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu đượcxác định theo công thức:

2 2 1 min

) (

L: Cự ly tầm nhìn của người lái

d1, d2: Chiều cao tầm nhìn của người lái so với mặt đường của ôtô 1 vàôtô 2

Các yếu tố trên được biểu diễn qua sơ đồ sau:

Sơ đồ bố trí đường cong nối dốc đứng lồi

B

i1

d1 L1

A R L

O

L2

C d2

69.922

2 2

1 8

3 175 8

Vậy chọn bán kính đường cong đứng lồi nhỏ nhất là R loi m

4000

min 

 Bán kính đường cong đứng lõm:

Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu được xác định từ điều kiện không gâykhó chịu cho hành khách, lò xo (nhíp) xe ôtô không bị hỏng do lực ly tâm Bán kínhđường cong đứng lõm tối thiểu xác định theo công thức:

b

V

min  , (V m/s)hoặc:

6

Trong đó:

V: Vận tốc tính toán lấy bằng vận tốc thiết kế, V = 80km/h

b: Gia tốc ly tâm cho phép Theo giáo trình thiết kế đường ôtô tập 1 (Đỗ BáChương NXB Giáo Dục - 1998) có b = 0.5÷0.7m/s2, ta chọn b = 0.5m/s2

5 0 6 3

Vậy chọn bán kính đường cong đứng lồi nhỏ nhất là Rminlom  2000m

c Xác định chiều dài đoạn dốc lớn nhất, nhỏ nhất (phụ thuộc vào cấp đường và độ dốc dọc):

 Chiều dài đoạn dốc nhỏ nhất:

Theo điều 5.7.6 TCVN 4054-05 thì chiều dài đoạn dốc dọc nhỏ nhất ứng vớicấp kỹ thuật 80km/h là: Lmin = 200m

 Chiều dài đoạn dốc lớn nhất:

Theo điều 5.7.5 TCVN 4054-05 thì chiều dài đoạn dốc dọc lớn nhất ứng vớicấp kỹ thuật 80km/h, độ dốc dọc id = 5% là: Lmax = 700m

d Tính chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong nằm:

Trị số chiết giảm độ dốc dọc trong đướng cong i có thể xác định như sau:Cách 1: Xác định i theo b, i và R

Chiều dài đường cong ở tim đường: L = .R = K

Chiều dài đường cong ở phía bụng: )

2 (R b

Chênh cao so với đầu đường cong ở tim đường: H = K.i = .R.i

Chênh cao so với đầu đường cong ở phía bụng:

m m

m

2 (



Ta có: H = Hm  Ri  R b) i m

2 (





2

b R

i R

i b i b R

i R i i

Trong đó:

b: Chiều rộng phần xe chạy, b = 7.0m

i : Độ dốc dọc ở tim đường, i = imax = 5%

R: Bán kính đường cong

0 7 250 2

5 0 7

Cách 2: Xác định i theo isc , id , và imax

Gọi ix là độ dốc dọc trong đường cong có siêu cao (độ dốc chéo), khi đó gầnđúng có:

ix = i sc2 i2

i : Độ dốc dọc theo hướng tiếp tuyến đường tròn

R-b/2 R

imi

b



isc : Độ dốc siêu cao của đường cong.

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

i = ix - id = i sc2 i2 - id

id : Độ dốc dọc lớn nhất, imax =5%

Suy ra: idmax = imax - I

Cách 3: Xác định i theo quy định ở điều 5.8.7 TCVN 4054-05 (khi R  50m)

Lượng chiết giảm độ dốc dọc lớn nhất,

TOÁN

TIÊU CHUẨN

KIẾN NGHỊ

+ Có siêu cao + Bình thường + Không siêu cao Mở rộng mặt đường trong đường cong

Độ dốc siêu cao + Lớn nhất (max) + Nhỏ nhất (min) Chiều dài đoạn nối siêu cao Chiều dài đoạn chuyển tiếp Cự ly hãm xe

làn m m m m m

%

%

%

m m m m

%

% m m m

0.609 3.75 7.5 - - 12.5 - - -

219.10 265.2 839.9 0.56

1.02 - 62.4 54.47 65.73

2 3.5 7.0 22.5 22 12 2 2 6

250 400 2500 0.6

8 2 70 70 -

2 3.5 7.0 22.5 22 12 2 2 6

250 400 2500 0.6

8 2 70 70 70

+ Bán kính đường cong đứng lõm (min)

Chiều dài đoạn dốc + Nhỏ nhất + Lớn nhất

m m

%

m m

m m

92.69 175.3 322.4

3201.5 987.65

100 200 550 5

4000 2000

200 700

100 200 550 5

4000 2000 200 700

Chương IV: PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

oOo

I Những căn cứ để xác định bình đồ

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

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

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25000, có các đường đồng mức cơ bản chênh nhau10m

- Cấp hạng kỹ thuật của đường

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

- Tham khảo bản đồ quy hoạch phát triển mạng lưới giao thông, quy hoạch khudân cư, quy hoạch xây dựng các công trình thủy lợi trong vùng

II Xác định các điểm khống chế của tuyến:

Trên bình đồ địa hình tỷ lệ 1/25000 ta có hai điểm khống chế cho trước đó là điểmđầu A (có cao độ 250.94m) và điểm cuối tuyến B (có cao độ 278.41m Nối hai điểmkhống chế này với nhau được tuyến đường chim bay giữa hai điểm khống chế,khoảng 7500m

III Thiết kế bình đồ

1 Chọn bán kính đường cong trên bình đồ

Việc lựa chọn bán kính đường cong cần phải dựa vào các yếu tố sau:

- Đảm bảo sự an toàn và êm thuận khi xe chạy vào đường cong vì lực ly tâm có

xu hướng làm cho xe bị trượt hoặc lật đổ

- Giảm thiểu khối lượng đào đắp

- Việc bố trí đường cong cũng làm tăng sự chú ý của lái xe vì đường thẳng nếudài qúa sẽ làm cho điều kiện lái xe trở nên đơn điệu, người lái xe sinh ra chủ quan,phản xạ kém dễ gây tai nạn

Đường cong trên bình đồ bố trí theo cung tròn, đặc trưng của đường cong tròn làbán kính R và góc chuyển hướng  Đường cong tròn gồm các điểm chủ yếu sau: + Điểm tiếp đầu: TĐ

+ Điểm tiếp cuối: TC

+ Điểm giữa: P

Các yếu tố chủ yếu của đường cong tròn được xác định theo công thức sau:

2 tg R

T  ; 180 0

R

2 Cos

1 ( R R 2 cos

- Cọc 100m, ký hiệu là cọc H

- Cọc trong đường cong

- Cọc cống, ký hiệu là C

2 Cách xác định đường cong trên bình đồ

- Xác định góc ngoặc  trên bình đồ bằng thước đo độ

- Chọn bán kính đường cong R phù hợp

- 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 xácđịnh được TĐ, TC của đường cong

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

- Từ TĐ hoặc TC dựng đường vuông góc với cánh tuyến cắt đường phân giáctại điểm O Từ O mở khẩu độ compa với bán kính R xác định được đường congtròn Điểm P chính là giao của cung tròn và đường phân giác

- Từ đỉnh dùng thước đo theo đường phân giác chiều dài bằng p xác định đượcđiểm P

3 Cách xác định đường cong trên thực địa

Đặt máy kinh vĩ đặt tại đỉnh Đ, ngắm theo đỉnh sau, dùng thước thép đo theo timtuyến từ Đ, một đoạn có chiều dài bằng T, ta được điểm TĐ Cũng làm tương tựnhư vậy ta cắm được diểm TC Từ điểm TĐ (TC) quay máy kinh vĩ một góc2

4 Chuyển các điểm cọc 100m từ tiếp tuyến xuống đường tròn theo phương pháp toạ độ vuông góc:

R

R

R

i ii ii

x3

x2

x1

3' 2'

1'

2

1

3 X

R

K i

.

180 0

X H



B

AC

HB

HA

HC

Chương V: THIẾT KẾ TRẮC DỌC

oOo

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

1 Thiết kế đường bao:

Là làm cho đường đỏ lượn theo mặt đất mà có cao độ cao hơn mặt đất bằngchiều 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 hưởngcủa nước và được ổn định

Phương pháp kẻ cắt Phương pháp kẻ bao

2 Thiết kế đường cắt:

Nghĩa là đường đỏ sẽ cắt đường đen ở một số chỗ tức là cao độ của đường đỏ cóchỗ cao hơn mặt đất thiên nhiên, có chỗ thấp hơn làm hình thành trên dọc tuyếnnhững đoạn đường đào và đắp xen kẽ nhau Phương pháp này thường được áp dụng ởnhững nơi có địa hình không bằng phẳng như vùng núi

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

II Một số yêu cầu khi thiết kế đường đỏ:

- Khi thiết kế đường đỏ phải chú ý sao cho khối lượng đào đắp ít nhất, đảm bảo sựổn định của nền đường, phải tránh xây dựng các công trình phức tạp và tốn kém nhưkè chắn, tường chắn

- Đường đỏ phải có độ dốc dọc không vượt quá quy định của quy trình trên đườngthẳng và trên đường cong

- Khi kẻ đường đỏ cần chú ý đến điều kiện bố trí rãnh dọc thoát nước Để đảm bảothoát nước mặt tốt và không làm rãnh dọc quá sâu, ở những đoạn đường đào nên thiếtkế độ dốc dọc tối thiểu là 0.5% Độ dốc dọc nhỏ nhất của rãnh là 0.5%, trường hợp cábiệt có thể cho phép 0.3%

- Phải thiết kế đường cong nối dốc đứng ở những chỗ đường đỏ đổi dốc mà hiệu đạisố của độ dốc dọc nơi đổi dốc lớn hơn 1% (với đường có Vtt = 80 km/h) Về vị trí,đường cong đứng nên trùng với đường cong nằm Hai đường cong không chênh lệchqúa ¼ chiều dài đường cong ngắn hơn