ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG THIẾT KẾ TUYẾN ĐƯỜNG AB TRẦN QUỐC TUẤN K46

- Tốc độ thiết kế: V = 60 Km/h 2.2 Căn cứ vào các kết quả điều tra, khảo sát tại hiện trường về các đặc điểm địa hình, địa mạo, điều kiện tự nhiên khí hậu, địa chất, thủy văn,… của khu v

PHẦN I:

LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ

Chương 1:

GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH CHUNG CỦA TUYẾN

- Kết quả dự án về mật độ xe cho tuyến đường A - B năm tương lai đạt lưu lượng

xe thiết kế N = 4110 xcqđ/ngày đêm

- Tốc độ thiết kế: V = 60 Km/h

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

3 Mục tiêu của dự án

Việc hình thành tuyến đường A - B trong tương lai sẽ mở ra nhiều cơ hội thuận lợi

để thúc đẩy phát triển về nhiều mặt: kinh tế, văn hoá, xã hội, an ninh, quốc phòng của địa phương Tạo điều kiện dễ dàng cho việc giao lưu hàng hoá và hành khách trong vùng nhằm rút ngắn khoảng cách giữa đồng bằng với miền núi, giữa thành thị với nông thôn vùng sâu, vùng xa…

Vì vậy, mục tiêu của dự án là nghiên cứu các khả năng xây dựng một tuyến đường

nối hai điểm A - B một cách hợp lý xét trên các góc độ kinh tế, kỹ thuật …

4 Phạm vi nghiên cứu:

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

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

5 Các tiêu chuẩn, qui chuẩn áp dụng:

- Đường ô tô TCVN 4054 – 05

- Áo đường mềm 211TCN - 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 vận tải: 22 TCN-2005…

Chương 2:

ĐIỀU KIỆN

TỰ NHIÊN TUYẾN ĐI QUA

coOod

1 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 phần cuối tuyến là tập trung đông dân cư hơn Dân cư hai bên tuyến gồm cả người Kinh di

cư và 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 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 tưỡng cho người dân Góp phần vào củng 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 E-F thiết kế đi qua khu vực miền núi Đông Nam Bộ Đây là vùng đất đồi núi, địa hình hiểm trở, sườn dốc 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 bão 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 :

Địa chất vùng tuyến đi qua tương đối ổn định, trên suốt chiều dài tuyến hầu như dưới lớp hữu cơ dày từ 10 – 20cm là lớp đất á sét cứng và sét lẫn sỏi sạn chiều dày bình quân từ 1 – 5m Bên dưới là nền đá gốc có cường độ cao hầu như không bị bào mòn và xâm thực Ở vài vị trí có thể khai thác đá phục vụ cho việc xây dựng nền và mặt đường Vùng này không có hiện tượng đá lăn, đất trượt, không có hang động castơ hay không có hiện tượng sụt lỡ

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

4 Vật liệu xây dựng:

Nguồn nguyên vật liệu dùng để xây dựng tuyến đường chủ yếu như: đá, cát, đất đắp nền… rất sẵn và phong phú tại khu vực Do vậy, cần khai thác và tận dụng tối đa các loại vật liệu địa phương sẵn có thì giá thành xây dựng tuyến sẽ giảm đáng kể do cự

ly vận chuyển ngắn

Các loại vật liệu khác như: Cây, gỗ, tre nứa … dùng làm lán trại, cốt pha và các công trình phụ khác cũng sẳn có rất thuận lợi cho việc tổ chức và triển khai thực hiện việc xây dựng tuyến đường

Các vật liệu còn lại như: Ximăng, sắt thép, gạch… được mua từ thành phố Hồ Chí Minh

5 Đặc điểm về thủy lực-thuỷ văn:

Tuy lưu vực có diện tích tương đối lớn nhưng lượng nước chủ yếu tập trung vào mùa mưa, còn mùa khô hầu như các suối đều cạn Đây cũng là một đặc 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 tròn còn tại khu vực suối lớn lưu lượng tập trung lớn vào mùa mưa có thể đặt cống vuông

Địa chất ở hai bên bờ suối ổn định, ít bị xói lở 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

6 Đặc điểm khí hậu khí tượng:

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:

+ Nắng

Khu vực có rất nhiều nắng trong mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau,

số giờ nắng không vượt quá 200 giờ /tháng , các tháng ít nắng nhất là tháng 6 đến tháng 9

Bảng thống kê tầng suất gió trong năm:

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

B B-ĐB Đ-B Đ-ĐB

Đ Đ-ĐN Đ-N N-ĐN

N N-TN T-N T-TN

T T-TB T-B B-TB Không gió

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

Căn cứ vào bảng số liệu vẽ được các biểu đồ sau:

(mm) 400

Ngày 30

10 20

0 12 10

8 9

1 Tháng

BIỂU ĐỒ SỐ NGÀY MƯA

1 Tháng

12 (%)

13.4

BIỂU ĐỒ HOA GIÓ

4.9 3.8

8.8

3.6 3.8

3.1 4.9

4.1 6.6

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

- Mức chênh lệch nhiệt độ giữa các mùa và giữa các giờ trong ngày không lớn nên ảnh hưởng của thay đổi nhiệt độ đến kết cấu công trình không lớn

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 việc thông thường khác, việc dựng lán trại có thể tận dụng cây rừng và các vật liệu sẵn có

- 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, sắt thép, và các vật liệu khác phục vụ cho công trình có thể vận chuyển từ nơi khác đến nhưng

Chương 3:

XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG CỦA ĐƯỜNG VÀ QUI MÔ CÔNG TRÌNH

coOod

1.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

2 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 thiết

kế và các số liệu ban đầu Thường dựa trên các yếu tố sau:

- Bình đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000

- Ý 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 năm thứ 15: N15 = 4110 xcqđ/nđ

- Lưu lượng xe thiết kế được quy đổi về xe con tính theo công thức:

Ntb năm = ∑a i n i xcqđ/nđ Trong đó :

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

- ni : Số lượng từng loại xe khác nhau

- Khả năng thiết kế theo những điều kiện nhất định…

2.1 Lưu lượng xe và thành phần dòng xe:

Lưu lượng xe là một đặc trưng vận tải quan trọng có tính chất quyết định đối với việc xác định tiêu chuẩn của đường

Lưu lượng xe chạy là số phương tiện vận tải đi qua một mặt cắt ngang của đường

trong một đơn vị thời gian

Lưu lượng xe thiết kế là số xe con được qui đổi từ các loại xe khác thông qua một mặt cắt trong một đơn vị thơi gian, tính cho năm tương lai

Lưu lượng xe thiết kế được quy đổi về xe con : Nqđ =4110 xcqđ/nđ

Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm, theo điều 3.3.3 TCVN 4054 - 2005có:

Ncđgiờ = ( 0.1 ÷ 0.12 ) ×Ntbnăm = 0.11 × 4110 = 452 (xcqđ/giờ)

là xe tính toán, với vận tốc thiết kế là 60 km/h

3.1 Các yếu tố của mặt cắt ngang:

Mặt cắt ngang của tuyến có dạng như sau:

ilgc : độ dốc lề đường gia co

N Z

N n

Trong đó:

nlx: Số làn xe yêu cầu, được lấy tròn theo điều 4.2.1 quy trình 4054-2005

Ncđgiờ = (0.10 ÷ 0.12).Ntbnăm à lấy Ncđgiờ = 0.11 × Ntbnăm.

Z: Hệ số sử dụng năng lực thông hành, theo điều 4.2.2 TCVN 4054-2005 vận tốc thiết kế là vtt = 60km/h và địa hình vùng núi, ta lấy Z = 0.77

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

Suy ra:

0.590.77 1000

Vậy ta thiết kế đường có 2 làn xe

3.1.2 Tính khả năng thông xe của đường (năng lực thông hành của đường):

Khả năng thông xe của đường là số đơn vị phương tiện giao thông lớn nhất có thể chạy qua một mặt cắt của đường trong một đơn vị thời gian mà giả thiết rằng xe chạy liên tục

Khả năng thông xe của một đoạn đường nào đó phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, thành phần xe chạy trên đường và các biện pháp tổ chức giao thông Về mặt lý thuyết khả năng thông xe lớn nhất của một làn xe được xác định 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…

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

N=

d

V

×1000

d = Lk + L1 + Sh + Lo

Lk : Chiều dài lấy theo xe con qui đổi(xe con), lấy theo quy trình 4054-05:

Lk = 6m

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 = 5m

Sh : cự li hãm xe:

).(

254

2

i

V k

V N

d

Nếu xe chạy mà không thấy nguy hiểm thì thực tế khả năng thông xe của một làn

xe trên mỗi giờ chỉ bằng 0.3÷0.5 trị số N tính ở trên, tức là:

Khả năng thông xe thực tế của mỗi làn trong 1 giờ :

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

Bl =

2

c b x c

B1 = 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 xe bên cạnh chạy ngược chiều nên: x = 0.5 + 0.005×V (m)

Vậy chiều rộng của mỗi làn xe theo tính toán là B1 = 3 m

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

+ Xác định chiều rộng của mặt đường:

Chiều rộng mặt đường : được xác định căn cứ vào số làn xe nlx và chiều rộng của mỗi làn

Chiều rộng mặt đường Bm được xác định phụ thuộc vào số làn xe nlx và chiều rộng mỗi làn xe.Với đường có 2 làn xe, chiều rộng của mặt đường được tính như sau:

Bm = 2× B1 = 2×3.55 = 7.1 m Theo bảng 7, điều 4.1.2 TCVN 4054-05 với đường có cấp kỹ thuật là 60km/h thì chiều rộng của mặt đường (phần xe chạy) là: Bm =2×3 = 6 m

Vậy bề rộng mặt đường (phần xe chạy) là: Bm = 6.0m

+ Xác định chiều rộng của lề đường:

Với Vtt = 60 km/h theo điều 4.1.2 TCVN 4054-05 ta có chiều rộng tối thiểu của lề đường là 1,5m và chiều rộng phần gia cố là 1,0m Chọn chiều rộng lề đường

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

Độ dốc ngang của mặt đường và lề đường phải đảm bảo an toàn cho xe chạy thoát nước được thuận lợi Các độ dốc ngang này phụ thuộc nhiều vào vật liệu cấu tạo mặt đường và 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%

- Độ dốc ngang cuả phần lề không gia cố là 6%

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

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

3.2.1 Cự ly hãm xe: Khi xử lý các tình huống giao thông trên đường hoặc gặp chỗ có

điều kiện đường xấu đi thì người lái xe phải căn cứ vào khoảng cách tới các mục tiêu hoặc chướng ngại vật để ước tính cường độ hãm phanh sao cho xe dừng lại kịp trước chúng Khi thiết kế phải đảm bảo khoảng cách này cho người lái xe trong mọi trường hợp

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

Cự ly hãm xe là cự ly cần thiết đủ để người lái xe phát hiện ra chướng ngại vật và kịp thời hãm phanh, xử lý tình huống một cách an toàn

Quá trình hãm xe có thể mô tả qua đồ thị như sau:

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 gian đó

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 hãm phanh lý thuyết:

)(2

2 2 2 1 '

i g

V V

Nhưng trong thực tế không thể thực hiện cự ly này vì khi hãm xe ở cường độ cao

có thể bánh xe bị trượt, quay nhất là trên đường ẩm ướt Do đó người ta điều chỉnh lại

cự ly hãm xe như sau :

)(2

)( 12 22'

i g

V V k

)(254

)( 12 22'

i

V V k

Vậy toàn bộ cự ly hãm xe là:

)(254

)(

6.3

2 2 2 1 1

0

i

V V k V S

±

−

×+

34.02254(0.5 0)

Vậy xét trường hợp xe chạy xuống dốc trong diều kiện bình thường:

Sh = 34.02 m

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

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 chỗ

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 Khoảng cách đó được gọi là cự ly tầm

nhìn, kí hiệu là So

Khi tính toán So, để phù hợp với điều kiện xe chạy thực tế trên đường người ta chia

ra các trường hợp sau đây :

- 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 với các cấp hạng đường Ở đây, với cấp hạng kỹ thuật là cấp 60 ta chọn xét theo hai trường hợp đầu

Tầm nhìn được tính toán trong điều kiện bình thường: hệ số bám ϕ = 0.5, độ dốc dọc của đường id = 0 %

a) 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 phải dừng lại trước chướng ngại vật một cách an toàn

S01 = l1 + l2 +l0 Trong đó:

l1: Quãng đường ôtô đi được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lý, theo quy định t = 1s

ð l1 = V.t = V.1 = V

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

)(2

22

i g

V k l

)(2

l i g

V k V

±+

=

0 2 01

)(254

.6

V k V

±+

60 1.2 60

10 60.683.6 254 (0.5 0)

Theo bảng10 điều 5.1 quy trình 4054-05 quy định với Vtt = 60 km/h thì chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định là 75m Do đó, chọn S01 = 75m

b) Tầm nhìn hai chiều (sơ đồ 2):

Theo sơ đồ này tình huống đặt ra là hai xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe phải kịp thời phát hiện ra nhau và dừng lại trước nhau một khoảng cách an toàn 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

0 2 2 2 02

)(

i g

V k t V

−+

i

ϕ ϕ

l1 = V1.t (V1 m/s, t = 1s) àl1 =

6.31

V

=16.67 ( m/s) Với V1 = V3 = 60Km/h

i g

V k S

±

=

222

i g

V k S

2 1

1 2 2 2 1 2

1

)(2

)

(

V V

i g

V V V k V V

ϕ

m

x

9040

60127

60)

4060(2.1406.3

=

−

−+

3

1.( 2 )

S04 l0

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

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

R =

)(2

n i g

2

n i

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 µ phải dựa vào các điều kiện sau:

ê Điều kiện ổn định chống lật của xe :

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

ê Điều kiện ổn định chống trượt ngang :

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

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

µ≤ 0.1 : khó nhận biết xe vào đường cong

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

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

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

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

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

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

µ= 0.08 khi không bố trí siêu cao

Vậy 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=7%

Rscmin =

).(

127

2

scMax i

V

+

260127.(0.15 0.07)+ ≈ 129m

+ Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất thông thường với: in = 4% và V=60 Km/h

Rttmin =

60127.(0.08 n) 127.(0.15 0.04)

Rkscmin =

60127.(0.08 n) 127.(0.08 0.02)

V

Theo bảng 11 điều 5.3 TCVN 4054-05 quy định với cấp đường 60:

- Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất, với siêu cao 7% là Rmin=125 m

- Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất thông thương,với siêu cao 4%:Rmin=250m

- Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất khi không bố trí siêu cao: Rmin= 1500m

Bảng tính toán bán kính đường cong nằm

vị

Tính toán

Tiêu chuẩn

Kiến nghị

3.4 Tính toán và bố trí 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 nhỏ

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

Từ công thức trên cho thấy isc phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm R, hệ số lực đẩy ngang µ Thế các giá trị khác nhau của R vào công thức trên ta có thể tính được isc tương ứng

Nếu lấy R = Rmin = 125m thì:

260

Tuy nhiên trị số isc thông thường không tính toán cụ thể mà kiến nghị dùng theo 13

điều 5.5.1 TCVN 4054-05 quy định với Vtt = 60 Km/h thì độ dốc siêu cao ứng với

từng bán kính đường cong cụ thể như sau:

Căn cứ vào tính toán và tiêu chuẩn thiết kế đường otô TCVN 4054-05 có Rmin=

125m Vậy độ dốc siêu cao lớn nhất là isc = 7% và isc nhỏ nhất là isc = 2% (lấy theo độ

dốc ngang mặt đường và không nhỏ hơn 2%)

3.4.2 Xác định chiều dài đoạn nối siêu cao: Lnsc

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

Lnsc =

p

sc i

i

B+∆)×(

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(%) Vậy Lnsc = (6 0.9) 0.04

0.005

=55.2m

3.4.3 Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp: Lct

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 0 đạt đến giá trị : Flt =

R g

V G

2

- Góc hợp giữa trục bánh xe trước và trục xe từ giá trị bằng 0 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 5.6 TCVN4054-05 qui định chiều dài đường cong chuyển tiếp Lct không nhỏ

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

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

Lct =

R

V tt

×5.233

Trên đoạn nối siêu cao mặt cắt ngang hai mái được chuyển thành mặt cắt ngang 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 đĩ thực hiện nâng siêu cao bằng cách :

- Quay quanh mép trong của phần xe chạy

- Quay quanh tim đường

Mỗi phương pháp đều cĩ ưu nhược điểm riêng, tuỳ trường hợp cụ thể mà ta chọn

để áp dụng

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

Đoạn nối siêu cao

i=in

Đường cong tròn

Đươøng cong chuyển tiếp i=imax

i=imax

i=imax

B

3.5 Tính độ mở rộng mặt đường trong đường cong:

Khi xe chạy trong đường cong, mỗi bánh xe chuyển động theo một quy đạo riêng (trục sau xe cố định luơn luơn hướng tâm, cịn trục bánh trước hợp với trục xe một gĩc) Chiều rộng của mặt đường mà ơtơ chiếm trong đường cong sẽ lớn hơn so với chiều rộng mặt đường khi xe chạy trên đường thẳng, nhất là khi xe đi vào đường cong

cĩ bán kính nhỏ hoặc cấu tạo hình học của xe lớn Vì vậy đối với những đường cong

cĩ bán kính nhỏ thì cần thiết phải mở rộng mặt đường Trị số độ mở rộng mặt đường phải đảm bảo khoảng cách giữa hai ơ tơ và giữa ơtơ với mép mặt đường như trên đường thẳng

Cụ thể ta xét sơ đồ sau:

e= A +0.05×

22

+ Với đường có hai làn xe:

L A 0.05

222

Trong đó:

e: Độ mở rộng của 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

3.6 Tính nối tiếp các đường cong:

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

b) 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

thì đoạn thẳng còn lại nếu đủ dài lớn hơn hoặc bằng 20÷25m thì

bố trí đoạn đó hai mái Nếu không đủ dài thì bố trí một mái

TC1

Ñ2 TÑ2

O2 L2/2

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

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 tốn tầm nhìn trên đường cong

đến chướng ngại vật Z Khoảng cách từ quỹ đạo xe

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

B A

Phạm vi giải tỏa

S

Z Zo

Đường bao các tia nhìn

Quỹ đạo mắt người lái

B

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

Xảy ra hai trường hợp:

+ Chiều dài tầm nhìn nhỏ hơn cung đường trịn (S ≤ K)

β/2

S z

β

Z = )

21

R: bán kính đường cong nằm

S : chiều dài tầm nhìn

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

2

Sin K

Trong đó:

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

R: Bán kính đường cong, lấy R = 125 m

S : chiều dài tầm nhìn xe chạy lấy theo sơ đồ 2 nên S = 150 m

S R

1

68(1 ) 125 (1 cos ) 21.37

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

4.1 Xác định độ dốc dọc tối đa:

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

Độ dốc dọc của đường ảnh hưởng rất lớn đến giá thành xây dựng, giá thành vận doanh, mức độ an toàn xe chạy Ở vùng núi, nếu độ dốc dọc càng lớn thì chiều dài tuyến đường càng được rút ngắn, khối lượng đào dắp càng giảm khi đó giá thành đầu

tư xây dựng sẽ giảm nhưng bù lại chi phí vận doanh tăng lên khi độ dốc dọc càng lớn

Do vậy, người ta đưa ra khái niệm độ dốc dọc tối ưu là độ dốc ứng với tổng chi phí xây dựng và khai tháclà nhỏ nhất Độ dốc dọc lớn nhất của đường imax được xác định thông qua quân hệ giữa đặc tính động lực của ôtô, lực cản, điều kiện đường 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 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

4.2 Xác định bán kính tối thiểu của đường cong 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 đứng Có hai loại đường cong đứng:

- Đường cong đứng lồi

- Đường cong đứng lõm

- 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 bảo tầm nhìn của người lái xe trên đường Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu được xác 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 và ôtô 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

4000min =Vậy chọn bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu theo quy định R loi m

4000min =

- Bán kính 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, lò xo (nhíp) xe ôtô không bị hỏng do lực ly tâm Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu xác định theo công thức:

b

V

R lom

2 min = , (V m/s)

3 , (V km/h)

Trong đó:

V: Vận tốc tính toán lấy bằng vận tốc thiết kế, V = 60km/h

b: Gia tốc ly tâm cho phép Trang 62 giáo trình thiết kế đường ôtô tập 1 (Đỗ Bá Chương NXB Giáo Dục - 1998) có b = 0.5÷0.7m/s2, ta chọn b = 0.5m/s2

Vậy:

2 min 2

60

555.553.6 0.5

lõm

×Theo quy định ở bảng 19 điều 5.8.2 TCVN 4054-05 thì bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu giới hạn đối với cấp đường 60km/h là 1000m và bán kính đường cong lõm tối thiểu thông thường là 1500m

Vậy chọn bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu theo quy định

4.3 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 với cấp kỹ thuật 60km/h là: Lmin = 150m

- Chiều dài đoạn dốc lớn nhất:

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

Trong đường cong (nằm) có bố trí siêu cao, nhất là những đường cong có bán kính

bé thì dộ dốc dọc ở mép mặt đường về phía bụng đường cong sẽ lớn hơn so với độ dốc dọc ở tim đường vì chiều dài đường cong ơ phía bụng ngắn hơn ở tim đường Vì vậy

để đảm bảo độ dốc dọc sau thiết kế không vượt quá trị số quy định thì ta phải chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong (đặc biệt là trong đường cong bán kính bé) một lượng là ∆i

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 = α.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 = α.R.i

- Chênh cao so với đầu đường cong ở phía bụng:

m m

m

2(

α

Ta có: H = Hm ð ×R×i= × R−b)×i m

2(

α α

2

b R

i R

i b i b R

i R i

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:

@ Tóm lại:

Bảng các yếu tố kỹ thuật của tuyến đường:

STT YẾU TỐ KỸ THUẬT ĐƠN

VỊ

GIÁ TRỊ TÍNH

TOÁN

TIÊU CHUẨN

KIẾN NGHỊ

11 Mở rộng mặt đường trong đường cong:

+ Bán kính thông thường (R = 250m) m 0.63 0.6 0.9 + Bán kính tối thiểu (Rmin = 125m) m 1.05 0.6 0.9

18 Bán kính của đường cong đứng

+ Bán kính đường cong đứng lồi:

CHƯƠNG 5:

PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

—{–

1 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, mức chênh cao 10m

- 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 khu dân cư, quy hoạch xây dựng các công trình thủy lợi trong vùng

2 Xác định các điểm khống chế của 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, 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 A có cao độ m, điểm cuối tuyến B có cao độ m Hai điểm này là hai điểm kinh tế, chính trị và văn hóa quan trọng trong vùng Chiều dài giữa hai điểm tính theo đường chim bay khoảng m

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

3 Nguyên tắc và cách vạch tuyến trên bình đồ:

3.1 Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ:

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

- Đảm bảo xe chạy an toàn và êm thuận

- Đảm bảo tốt các yêu cầu về kinh tế và quốc phòng

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

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

3.2 Cách vạch tuyến trên bình đồ:

Dựa vào các căn cứ, các điểm khống chế và các nguyên tắc trên Ta dùng compa

đi độ dốc đều 4% (ta dùng độ dốc nhỏ hơn độ dốc tối đa để sau này còn điều chỉnh vị trí các đỉnh) Các đường đồng mức cách nhau 10m, do vậy mở khẩu độ compa là 10mm Sau đó, ta xê dịch các đỉnh sao cho giảm bớt được điểm gãy mà vẫn đảm bảo

độ dốc dọc không quá 7%

Bằng cách này ta vạch được rất nhiều các phương án tuyến nhưng sau khi cân nhắc ta chọn phương án sau: Tuyến đi từ điểm đầu A men theo con suối chính theo hướng ĐĐB –NĐN đến B Tuyến có 8 đỉnh, chiều dài toàn tuyến là 8604 m, bán kính lớn nhất 600 m, bán kính nhỏ nhất là 200 m Tuyến có 10 vị trí phải đặt cống địa hình,

2 vị trí đặt cống cấu tạo

4 Thiết kế bình đồ:

4.1 Chọn bán kính đường cong trên bình đồ:

Tuyến đường thiết kế là thuộc loại đường đồi cho nên tuyến phải đổi hướng nhiều lần để giảm tối thiểu khối lượng đào đắp nhưng sự đổi hướng nhiều lần lại làm

tăng mức độ quanh co của tuyến Chính vì vậy trên tuyến ta cần phải bố trí các đường cong 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 nếu dài 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 là bán kính R và góc chuyển hướngα Đường cong tròn gồm các điểm chủ yếu sau:

+ Điểm tiếp đầu: TĐ

+ Điểm tiếp cuối: TC

1

φ R