Thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến bao gồm thiết kế bình đồ, trắc dọc, chi tiết cống và kết cấu mặt đường

Tại những vị trí tuyến đổi hớng, để đảm bảo cho xe chạy an toàn, tiện lợi và kinh tế với vận tốc tính toán cần phải bố trí đờng cong bằng có bán kính hợp lý.Việc sử dụng bán kính đờng co

đáp ứng nhu cầu giao thông ngày càng tăng của x hội.ã

Là một sinh viên khoa Cầu Đờng - Khoá 7 - Trờng ĐHDL Phơng Đông, sau 5 năm rèn luyện, đợc sự đồng ý của Bộ môn Đờng bộ, khoa Cầu Đờng và Ban giám hiệu Trờng

ĐHDL Phơng Đông em đợc làm tốt nghiệp với nhiệm vụ tham gia thiết kế một đoạn tuyến nằm trong mạng lới đờng của tỉnh Lào Cai

Đồ án của em gồm ba phần :

-Phần thứ nhất : Lập dự án khả thi đoạn tuyến A-B với bình đồ tỷ lệ 1/10.000

-Phần thứ hai : Thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến bao gồm thiết kế bình đồ, trắc dọc,

chi tiết cống và kết cấu mặt đờng

- Phần thứ ba : Thiết kế thi công một phần của con đờng

Mặc dù còn hạn chế về nhiều mặt nhất là những hạn chế về trình độ chuyên môn và thực tế sản suất, nhng đợc sự giúp đỡ của các thầy giáo trong bộ môn và đặc biệt là sự h-ớng dẫn tận tình của NGƯT.PGS.TS Vũ Đình Phụng Em đ hoàn thành đồ án đã ợc giao

đúng thời hạn và theo yêu cầu của nhà trờng

Do lần đầu tham gia công tác thiết kế nên chắc chắn bản đồ án này của em không thể tránh khỏi thiếu sót và cha đáp ứng đợc yêu cầu đề ra.Thành thật mong nhận đợc sự

đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để đồ án của em đợc hoàn chỉnh hơn

1

phÇn ILËp dù ¸n kh¶ thi tuyÕn

Thuyết minh

Lập dự án khả thi tuyến

Giới thiệu chung

1 Trong sự nghiệp đổi mới và hiện đại hoá, công nghiệp hoá đất nớc, xây dựng cơ

sở hạ tầng, giao thông vận tải đóng một vai trò quan trọng và có ý nghĩa quyết

định đến sự phát triển kinh tế của xã hội.

Đ có nhiều dự án cải tạo nâng cấp các tuyến đã ờng quốc gia đợc đề cập đến năm 2010.Tuy vậy, việc hoạch định hệ thống các trục đờng quốc gia vẫn là một yêu cầu cấp thiết do đặc điểm vĩ mô của nó Các trục đờng này cần giải quyết đợc các vấn đề cấp bách của hiện tại, hớng đến một tơng lai với một chức năng cơ bản và quan trọng là liên kết các khu vực đô thị - dân c, các vùng kinh tế phát triển, hiện tại và tơng lai các trục chính này cần

đợc kết hợp một cách hài hòa với mạng lới giao thông quốc gia và các qui hoạch có liên quan của các ngành kinh tế quốc dân khác Chúng sẽ đợc xây dựng từng bớc theo tính chất cấp bách của các yêu cầu đầu t và trên cơ sở năng lực tài chính quốc gia, góp phần vào việc phân bố lại lực lợng lao động trong cả nớc và phát triển các tiềm năng kinh tế x ã hội mọi miền đất nớc

Để góp phần cho mạng lới đờng thông suốt, nhiệm vụ đề ra thiết kế khả thi một đoạn tuyến qua địa phận thuộc tỉnh Lào Cai Đoạn này nối với tuyến đờng chính dẫn lên khu du lịch Sa Pa nổi tiếng phía Tây Bắc của Việt Nam

2 Quy phạm sử dụng:

- Tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô TCVN 4054 - 98

- Quy phạm thiết kế áo đờng mềm 22 TCN 211 - 93

- Quy trình khảo sát 22_TCN 27 - 84 và 22 TCN 82 - 85

3 Hình thức đầu t và nguồn vốn:

Vốn đầu t gồm : 20% nguồn vốn trong nớc và 80% vốn vay của Nhật Bản(ODA)Hình thức đầu t:

+ Nền đờng và các công trình cầu cống: Đầu t tập trung một lần

+ áo Đờng: Đề xuất hai phơng án: Đầu t tập trung một lần và đầu t

phân kỳ

3

Trên cơ sở so sánh lập luận chứng kinh tế kỹ thuật để chọn phơng án đầu t.

Ch ơng I

Đặc điểm kinh tế - xã hội - mạng l ới giao thông Khảo sát Các điều kiện tự nhiên khu vực nghiên

cứu.

I.1- Địa hình địa mạo

Đoạn tuyến A-B theo chiều dài đờng chim bay dài 5.1 km.Đoạn tuyến này đi qua khu vực có nhiều đồi cao, địa hình chủ yếu đi theo 2 bên của lòng suối nhỏ.Cây mọc tha thớt, có bụi rậm, suối có lòng lạch khá bằng phẳng, bề mặt nhiều sỏi cuội

I.2 Điều kiện địa chất :

Về địa chất dọc tuyến thuộc kỷ trầm tích đệ tam.Địa hình cho phép xây dựng trên nền đờng ổn định.Trong vùng không có hiện tợng Cástơ, sụt lở.Tầng phủ thuộc loại ASét.Mực nớc ngầm ảnh hởng không đáng kể đến mặt đờng.Mực nớc sông về mùa lũ không lớn lắm do vùng có độ cao so với mực nớc biển, nên vận tốc nớc chảy lớn và không gây ra ngập úng trong thời gian dài cho các vùng lân cận

I.3 Tình hình khí hậu thuỷ văn:

Trên bản đồ phân khu vực khí hậu vùng núi Việt Nam, khu vực đi qua thuộc khu vực III (Lào Cai) khí hậu nhiệt đới gió mùa Nhiệt độ trung bình năm 220C Mùa Đông nhiệt độ trung bình từ 150C đến 230C, còn vào mùa hè, nhiệt độ trung bình là 250C đến 38C, nóng nhất là vào tháng 7 nhiệt độ trung bình xấp xỉ 400C Lợng ma trung bình năm khoảng 1226mm.Vào các tháng mùa hè lợng ma thờng lớn hơn.Các hớng gió chủ yếu trong năm là Tây, Tây Nam và Đông Bắc

Bảng I: Nhiệt độ - Độ ẩm trung bình các tháng trong năm.

Độ ẩm (%) 65 68 73 81 86 88 90 85 84 81 72 68

Bảng II: Lợng bốc hơi trung bình các tháng trong năm.

Bảng III: Tần suất gió trung bình trong năm:

I.4 Về vật liệu địa phơng

Nghiên cứu vật liệu địa phơng dọc tuyến cho thấy:

- Có sẵn các mỏ vật liệu cấp phối đá dăm và sỏi cuội chất lợng tốt Cự ly vận chuyển trung bình 2km

- Đất nền á sét có cờng độ tốt phục vụ cho việc làm nền đờng

- Địa chất qua kết quả khảo sát: từ 0ữ3m cho thấy nền đất có Moduyn đàn hồi E0 vào khoảng: 370 ữ 450daN/cm2.Nh vậy cho thấy nền đất ở đây là tơng đối tốt

I.5 Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu.

5

I.5.1.Dân số và sự phát triển dân số.

Dân c gồm nhiều thành phần, trong đó dân tộc thiểu số chiếm khoảng 30%,

Dân số khu vực nghiên cứu vào khoảng 500-1000 ngời/Km2.Tỷ lệ tăng trởng dân số là 2,1% năm Những năm gần đây tỷ lệ tăng dân số có xu hớng giảm nhng tỷ lệ trung bình vẫn ở mức cao

Theo phân bố giới tính và tuổi: Nam giới chiếm 53%, Nữ giới chiếm khoảng 47%, trẻ

em và ngời già chiếm 30%

Lực lợng lao động và việc làm: Chiếm 70% dân số khu vực, trong đó 15% là cha có việc làm

I.5.2 Hiện trạng kinh tế.

Toàn vùng cơ bản nông nghiệp vẫn là chủ yếu Đời sống nhân dân còn thấp, tỷ lệ hộ

đói nghèo còn cao Cơ sỏ hạ tầng thiếu đồng bộ và yếu kém, đặc biệt đây lại là vùng núi Tuy vậy môi trờng kinh tế x hội có những thế mạnh để thúc đẩy kinh tế trong giai đoạn tới:ã

- Nhiều tiềm năng về phát triển du lịch, giao lu văn hoá và kinh tế với nớc bạn Trung Quốc

- Dân số đông nên sức lao động dồi dào

- Là cửa ngõ với nớc Trung Quốc

I.5.3.Chiến lợc phát triển kinh tế xã hội.

Quan điểm phát triển là gắn chỉ tiêu tăng trởng kinh tế với chỉ tiêu tiến bộ và công bằng x hội.Nhằm trã ớc hết tạo việc làm, nâng cao mức sống và trình độ dân trí cho dân c-.Trớc hết là xây dựng cơ sở hạ tầng (mạng lới giao thông, hệ thống điện ).Chuyển dịch cơ cấu kinh tế của vùng theo hớng công nghiệp hoá, hiện đại hoá.Tiếp tục phát triển nông, lâm nghiệp

Một số chỉ tiêu phát triển kinh tế : Phấn đấu đẩy nhanh tốc độ tăng trởng kinh tế vùng đạt trên 10%/Năm giai đoạn 2000 - 2010.Tăng tỷ trọng công nghiệp trong tổng GDP từ 13%(1994) lên 23%(2010).(Viện dài hạn Bộ kế hoạch và đầu t )

I.6- Hiện trạng giao thông khu vực.

I.6.1-Đờng Bộ:

Giao thông đờng bộ trong vùng chủ yếu là các đờng giao thông nhỏ liên x , huyệnã

và cha đợc xếp hạng.Đờng giao thông chính là con đờng Tỉnh lộ nối liền từ Thủ đô Hà nội và các Tỉnh lân cận tới điểm du lịch SaPa

I.6.2.Đờng sắt:

Trong khu vực nghiên cứu đờng sắt là tuyến đờng nối liền từ Hà Nội lên Lào Cai Con đờng này đang đợc nâng cấp nhằm phục vụ đời sống của nhân dân và cho khách du lịch đến khu du lịch SaPa

I.7 Dự báo nhu cầu vận tải:

Mục đích của dự báo nhu cầu vận tải là ớc tính trên tuyến đờng A-B khi tuyến này

đ-ợc hình thành Theo định hớng đây sẽ là đờng cấp III nên lợng vận tải ở đây là lợng vận tải liên thành phố, huyện tỉnh từ Đông sang Tây và ngợc lại.Kết quả dự báo: Số xe trung bình ngày đêm đến năm thứ 2024 (năm thứ 20 của thời kỳ tính toán ) là 1320 xe/ ngày đêm

I.8.Sự cần thiết phải đầu t xây dựng tuyến đờng A-B

Nh đ phân tích ở trên, cần thiết phải đầu tã xây dựng tuyến đờng A-B vì những lý do sau đây:

- Phục vụ dân sinh tại đó đến các khu vực xung quanh

- Điều tiết thúc đẩy nền kinh tế đất nớc

- Ngoài ra còn góp phần củng cố an ninh quốc phòng

Ch ơng II

Xác định các yếu tố kỹ thuật của đờng.

II.1- Xác định cấp đờng

7

Cấp đờng tuyến A-B là đờng cấp IV quản lý với vận tốc thiết kế là 60Km/h ; lu lợng

xe tính toán Ntt=1320 xe/ngày đêm

II.2 Xác định độ dốc dọc lớn nhất.

II.2.1 Xác định độ dốc dọc tối đa theo đặc tính động lực.

Độ dốc dọc lớn nhất của đờng khi thiết kế đợc tính toán căn cứ vào khả năng vợt dốc của các loại xe, tức là phụ thuộc vào nhân tố động lực của ô tô và đợc tính theo công thức sau:

Dk=f ± i ± δj

Trong đó:

+ Dk : Đặc tính động lực biểu thị cho sức kéo của ô tô

+ f : Hệ số cản lăn lấy bằng 0,02 ( mặt đờng bê tông nhựa )

+ i : Độ dốc đờng biểu thị bằng %

+ j : Gia tốc chuyển động của xe

( Lấy dấu + khi xe lên dốc , lấy dấu - khi xe xuống dốc)

Giả thiết xe chuyển động đều, hệ số sức cản quán tính δj = 0

Tính toán cho trờng hợp bất lợi nhất : Khi xe lên dốc :

ib : Đợc tính trong trờng hợp lực kéo của ô tô tối đa = lực bám giữa lốp xe với mặt đờng

G

P G

Db= f  ib δj

Ta tính toán trong trờng hợp khi xe chuyển động đều và ở điều kiện bất lợi là khi xe

đang lên dốc (δj =0 , ib mang dấu dơng )

Db=f+ib ∧ ib=D-f

Gb: Trọng lợng bám của ô tô đợc lấy nh sau:

+ Đối với xe tải : Gb=0,7G

+ Đối với xe hai cầu : Gb=G

+ Đối với xe du lịch : Gb=0,5G

Với : G : Trọng lợng của ô tô khi chở hàng

Ψ : Hệ số bám dọc khi tính cho trờng hợp bất lợi nhất.(ớt)

Pw : Lực cản không khí tính theo công thức sau:

13

.F V2

k

P w = Trong đó :

k : Hệ số sức cản không khí - đối với xe tải k=0.07

F : Diện tích hình chiếu lên mặt phẳng vuông góc với hớng chuyển động

F=0,775.B.H

Với B : Chiều rộng của xe

H : Chiều cao của xe

V : Vận tốc thiết kế : v=60 km/h

Tra bảng 3-8_Sổ tay thiết kế đờng ta đợc: Ψ =0,55

Tra các số liệu từng loại xe cụ thể và tính toán ta đợc kết quả sau:

Với mặt đờng nhựa hệ số f= 0,02.Ta tính ib=Db- f Kết hợp với độ dốc imax tính đợc theo đặc tính động lực

Điều kiện để xe chạy không bị trợt và mất ổn định là ib ≥ imax Các điều kiện đợc kiểm tra ở trên bảng và đều đảm bảo

Theo qui trình TCVN 4054-1998 qui định với đờng có tốc độ tính toán 60 km/h thì độ dốc dọc lớn nhất cho phép là idmã =7%

Kết hợp giữa tính toán và qui trình chọn độ dốc dọc tối đa là 7% để thiết kế cho tuyến A-B

II.3 Xác định chiều rộng làn xe, mặt đờng, nền đờng.

9

Bề rộng của một làn xe đợc xác định phụ thuộc vào chiều rộng của thùng xe, khoảng cách từ thùng xe đến làn xe bên cạnh và từ bánh xe đến mép phần xe chạy.Các khoảng cách này dao động trong phạm vi đáng kể tuỳ thuộc vào ngời lái xe và đợc xác định dựa vào số liệu thống kê từ các số liệu quan sát ngoài thực tế.Với đờng hai làn xe bề rộng mỗi làn đợc xác định theo công thức sau:

B = (b+c)/2 +x+yTrong đó :

B : Bề rộng thùng xe

C : Khoảng cách giữa hai bánh xe

X : Khoảng cách từ mép sờn thùng xe tới làn bên cạnh

0 8 0 8 3 59 ( )

2

92 1 5 2

B = + + + =

Bề rộng của mặt đờng 2 phần xe chạy là : B= 2ìB1 = 2ì3,59 = 7,18 (m)

Theo qui trình TCVN4054_1998 với đờng cấp kỹ thuật 60 km/h có các tiêu chuẩn mặt cắt ngang đờng nh sau :

+ Bề rộng tối thiểu của nền đờng : 12 (m)

Kết hợp giữa tính toán và qui trình, ta chọn các chỉ tiêu để thiết kế tuyến AB là:

+ Bề rộng tối thiểu của nền đờng : 12 (m)

II.4 Xác định bán kính tối thiểu trên đờng cong nằm.

Tại những vị trí tuyến đổi hớng, để đảm bảo cho xe chạy an toàn, tiện lợi và kinh tế với vận tốc tính toán cần phải bố trí đờng cong bằng có bán kính hợp lý.Việc sử dụng bán kính đờng cong có bán kính lớn không những cải thiện đợc điều kiện xe chạy mà còn cho phép rút ngắn chiều dài tuyến, giảm bớt các chi phí về vận tải.Tuy nhiên trong điều kiện khó khăn về địa hình, để giảm bớt khối lợng đào đắp trong xây dựng và tránh phải phá bỏ những công trình đắt tiền thì phải sử dụng các bán kính nhỏ.Khi đó yêu cầu của đờng cong nằm là phải đảm bảo điều kiện ổn định chống trợt ngang khi xe chạy với tốc độ tính toán, điều kiện

êm thuận cho hành khách và kinh tế khi sử dụng ô tô

Theo các điều kiện trên thì hệ số lực ngang tính toán luôn luôn phải nhỏ hơn hệ số bám theo phơng ngang à ≤ ψ 2

11

Bán kính đờng cong nằm nhỏ nhất đợc xác định theo hai trờng hợp sau:

+ Tr ờng hợp 1 : Trên đờng cong không bố trí siêu cao, tính cho trờng hợp bất lợi xe chạy

phía lng đờng cong

) (

Trong đó : in : Độ dốc ngang của mặt đờng, lấy in=0,02

∝ : Hệ số lực đẩy ngang trong tính toán Rmin , không bố trí siêu

135 06 0 15 0 127

60 127

2

ã

2

= +

= + à

II.5 Siêu cao và bố trí siêu cao

Nghiên cứu sự vận chuyển của ô tô, ta thấy khi ô tô chạy trên đờng cong bằng ô tô

có xu thế bị trợt hoặc lật đổ về phía lng đờng cong do ảnh hởng của lực li tâm.Trên các đờng cong có bán kính nhỏ, sự ảnh hởng này càng lớn.Để đảm bảo an toàn và tiện lợi cho xe chạy thì ở các đờng cong bán kính nhỏ, ngời ta thờng xây dựng làn đờng có độ dốc ngang nghiêng về phía bụng đờng cong gọi là siêu cao.Độ dốc siêu cao có tác dụng giảm bớt lực ngang và tác động tâm lý có lợi cho ngời lái xe, làm cho ngời lái tự tin có thể cho xe chạy với

Độ dốc siêu cao cần thiết để xe chạy với tốc độ trên đờng cong có bán kính R đợc xác định theo công thức :

60 2

0.077Theo TCVN - 4054 - 1998 qui định độ dốc siêu cao lớn nhất = 6%

Kết hợp giữa độ dốc tính toán và độ dốc theo qui phạm ta chọn độ dốc siêu cao để thiết kế là 3%

II.5.1.Tính chiều dài đoạn nối siêu cao.

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

p

sc nsc

i

i B

L = + ∆ ì

Trong đó :

+ isc: Độ dốc siêu cao

+ip : Độ dốc phụ chèn đoạn nối siêu cao (độ dốc nâng siêu cao tính bằng %)

Đối với đờng có v = 20 4 40 km/h thì ip= 1%

Đối với đờng có v / 60 km/h thì ip= 0,5%

+B : Chiều rộng đờng xe chạy tính = (m)

+∆ : Độ mở rộng của phần xe chạy tính =(m).Tra bảng 10 TCVN 4054-98 lấy ∆= 0.9 (m).Và tính trong trờng hợp độ dốc siêu cao max = 6%

13

( ) 95( )

005 0

06 0 9 0 7

m

L nsc = + ì =

Tuỳ thuộc bán kính đờng cong và isc của từng đờng cong mà có đoạn nối siêu cao tơng ứng

II.5.2 Tính đờng cong chuyển tiếp.

Khi xe chạy với vận tốc lớn, để đảm bảo có sự chuyển biến điều hoà về lực li tâm, về góc α (góc hợp bởi trục bánh trớc và trục bánh sau của xe) và về cảm giác của hành khách, cần phải cần phải làm một đờng cong chuyển tiếp giữa đờng thẳng và đờng cong tròn.Làm đờng cong chuyển tiếp làm tuyến có dạng hài hoà hơn, tầm nhìn đợc đảm bảo hơn, mức độ tiện nghi an toàn đều tăng rõ rệt

Theo qui trình TCVN4054-98 qui định: Phải bố trí đờng cong chuyển tiếp trên đờng có:

i

i B

V

L ct

47

R(m) 135 150 200 250 300 350 400 450 500

ct

L (m) 68.1 61.28 45.96 36.76 30.64 26.26 22.98 20.43 18.38

II.6 Mở rộng phần xe chạy trên đờng cong.

Khi xe chạy trên đờng cong mỗi bánh xe chuyển động theo một quĩ đạo riêng: Trục sau cố định luôn luôn hớng tâm còn bánh trớc hợp với trục sau một góc, nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đơng thẳng Vì vậy để đảm bảo trên đờng cong tơng đơng nh trên đờng thẳng ở các đờng cong có bán kính nhỏ ( [ 250 m theo TCVN - 4054 -98 ) sẽ phải mở rộng thêm phần xe chạy Trị số mở rộng này phải đảm bảo sao cho khoảng cách giữa ô tô và mép đờng, giữa hai ô tô với nhau phải nh trên đờng thẳng

Sơ đồ tính toán độ mở rộng trên đờng hai làn xe.

Dựa vào sơ đồ hình vẽ, chiều rộng cần mở rộng trên một làn xe chạy (e1) đợc tính theo công thức :

Trong đó: + R : Bán kính đờng cong

+ L : Chiều dài tính từ trục sau của xe tới giảm xóc đằng trớc

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

2

2 2

05 0

V R

L

e = + ì

Độ mở rộng đờng cong của phần xe chạy có hai làn xe sẽ là:

15

2 2 1

1 0

R

V R

L e e

<200

 150

<150  10 0

<100  7 0

II.7 Tính toán tầm nhìn xe chạy.

Để đảm bảo xe chạy an toàn, lái xe luôn luôn phải nhìn rõ một đoạn đờng phía trớc

để xử lý mọi tình huống về đờng và về giao thông nh tránh các chỗ hỏng, các chớng ngại

vật, tránh hoặc vợt cự ly.Đoạn đờng tối thiểu cần nhìn thấy rõ ở phía trớc đó gọi là tầm nhìn.Khi thiết kế tuyến các yếu tố của tuyến trên bình đồ và trên trắc dọc đều phải đảm bảo

có đủ tầm nhìn để xe chạy an toàn và tiện lợi

Cự ly tầm nhìn nói chung phụ thuộc vào tốc độ xe chạy và biện pháp điều khiển xe cần áp dụng khi xử lý các tình huống và đợc tính theo hai trờng hợp sau:

*/Tr ờng hợp 1 Xe cần h m để kịp dừng trã ớc chớng ngại vật, chiều dài tầm nhìn đợc xác

KV V

± +

=

) ( 254 6

60 4 1 6 3

=

Theo qui phạm TCVN - 4054 - 98 qui định chiều dài tầm nhìn trớc chớng ngại vật cố

định (tầm nhìn một chiều ) với vận tốc thiết kế v = 60 km/h

là 75 m Kết hợp tính toán với qui trình ta chọn S01= 75 m để thiết kế

17

*/Tr ờng hợp 2 Khi hai xe ngợc chiều cần h m để không đâm vào nhau Chiều dàiãtầm nhìn hai chiều đợc xác định theo sơ đồ sau:

Công thức xác định tầm nhìn hai chiều: S02= 2l1 + l0 + 2l

0 2 2

2 02

) (

127 8

Kv V

± +

=

ϕ ϕ

) ( 7 117 5 5 0 127

5 0 60 4 1 8 1

=

Theo TCVN4054-98 qui định : Chiều dài tầm nhìn thấy xe ngợc chiều (tầm nhìn 2 chiều) của đờng có cấp kỹ thuật 60 km/h là 150 m.Kết hợp giữa qui phạm và tính toán ta chọn:

S02 = 150 m để thiết kế

II.8 Tính đờng cong đứng đảm bảo tầm nhìn trên trắc dọc.

Để đảm bảo tầm nhìn tính toán, trắc dọc lợn đều không g y khúc, xe chạy an toànãtiện lợi, tại những chỗ đờng đổi dốc mà hiệu đại số giữa 2 độ dốc đó / 10% phải thiết kế đ-ờng cong đứng có dạng đờng cong tròn.Trị số bán kính tối thiểu đờng cong đứng phải thoả

m n điều kiện về tốc độ tính toán qui định đối với tuyến AB (60 km/h).ã

II.8.1 Trị số bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lồi

Bán kính tối thiểu của đờng cong đứng lồi từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn của ngời lái

xe trên mặt đờng.Tính cho trờng hợp 2 ô tô cùng loại gặp nhau ∏ d1=d2 (chiều cao tính từ mắt của ngời lái xe xuống mặt đờng)

Ta có công thức tính trị số bán kính đờng cong đứng lồi tối thiểu :

Xác định theo tầm nhìn 2 chiều:

) ( 9375 2

1 2

150 2

2 2

1 2

75 2

2 2

II.8.2 Trị số bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lõm.

Bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lõm đợc xác định từ điều kiện đảm bảo không gây khó chịu đối với hành khách và vợt tải chịu đợc của lò xò ô tô bởi lực li tâm theo công thức sau:

) ( 8 553 5 6

R lõm = = =

Đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

) ( 6 1333 )

1 sin 75 8 0 ( 2

75 )

2 sin (

2

1

2 1

S h

S R

f

+

= +

=

α

Căn cứ vào Bảng 9_TCVN4054-98.Kiến nghị chọn:

) ( 1000

R lõm =

19

TT các chỉ tiêu kỹ thuật đơn vị theo tính

toán

theo quy phạm

kiến nghị chọn thiết kế

Ch ơng III

+ Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật đ khống chế trã ớc nh: độ dốc dọc lớn nhất bán kính đờng cong tối thiểu, chiều rộng mặt đờng để vạch tuyến

+ Tại các vị trí đổi hớng tuyến đợc bố trí đờng cong nằm có bán kính đủ lớn để bám sát các đờng đồng mức phù hợp với địa hình, tránh việc đào - đắp lớn

+ Để ngời lái xe không chủ quan, kém phản xạ khi chạy trên đờng thẳng thì các

đoạn thẳng trên bình đồ không đợc thiết kế quá dài (không quá 3 km)

+ Tại các vị trí tuyến cắt qua các dòng chảy, cố gắng bố trí các công trình vuông góc với dòng chảy

+ Các đoạn thẳng chêm giữa hai đờng cong phải đủ dài để có thể bố trí đờng cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao, mở rộng đờng cong nếu có và không nhỏ hơn 2V (m) giữa hai đờng cong ngợc chiều.Trong trờng hợp địa hình núi khó có Vtk< 60 km/h thì không bắt buộc nh trên nhng đoạn chêm cần đủ dài để bố trí chuyển tiếp các yếu tố siêu cao

21

Xuất phát từ những nguyên tắc trên, tiến hành vạch tuyến nh đợc thể hiện trên bình

đồ

III.2 Tính toán các yếu tố kỹ thuật của đờng cong.

Sau khi sơ bộ vạch tuyến trên bình đồ, tại những điểm chuyển hớng, bố trí các đờng cong tròn để nối hai đoạn thẳng của tuyến.Trên những đờng cong tròn đều có những điểm chủ yếu sau đây Tđ , P , Tc và các yếu tố:

υ : Góc chuyển hớng

R: Bán kính đờng cong tròn

T: Độ dài tiếp tuyến

K: Độ dài đờng cong

23

CH ơNG IV

thiết kế tuyến trên trắc dọc

IV.1 Nguyên tắc thiết kế.

+ Thiết kế đờng đỏ phải căn cứ vào điều kiện địa hình, thổ nhỡng địa chất, thuỷ văn để đảm bảo đờng ổn định, vững chắc dới tác dụng của tải trọng xe cộ và các nhân tố

tự nhiên sau này

+ Đảm bảo cho xe chạy an toàn, êm thuận với vận tốc ít thay đổi trên tuyến, đảm bảo công vận chuỷên là kinh tế nhất

+ Tránh việc đào sâu, đắp cao vì nh vậy không kinh tế, làm tăng tĩnh tải và mái dốc khó ổn định.ở những đoạn đờng đào thì phải đảm bảo độ dốc dọc tối thiểu là 0,5% để đảm bảo thoát nớc r nh dọc Trên các đoạn cá biệt cho phép độ dốc dọc trong nền đào nhỏ hơnã0,5% nhng chiều dài không đợc quá 50 m

+ Tại những nơi đờng đỏ đổi dốc mà hiệu đại số giữa hai dốc lớn hơn 1% , đều bố trí

đờng cong đứng để đảm bảo tầm nhìn tính toán và để trắc dọc lợn đều, xe chạy đợc êm thuận.Các bán kính đợc thiết kế trên đờng cong đứng đều đảm bảo lớn hơn bán kính tối thiểu đợc tính từ trớc

Các số liệu cụ thể về cự ly các cọc trên bình đồ, cao độ đờng đen, cao độ đờng đỏ,

độ dốc dọc, các yếu tố đờng cong đứng đợc thể hiện đầy đủ trên bản vẽ trắc dọc có tỷ lệ dài 1/5000; tỷ lệ cao 1/500

IV.2 Tính toán khối lợng đào đắp.

Thiết kế trắc ngang

*/ Nguyên tắc thiết kế Khi thiết kế trắc ngang phải căn cứ vào cao độ của đờng đỏ và đờng

đen, đồng thời phải căn cứ vào địa hình cụ thể tại vị trí mặt cắt ngang, để từ đó mới có thể

xác định đợc trắc ngang thuộc dạng nào: Đào hoàn toàn, đắp hoàn toàn, đào hình chữ L, nửa đào nửa đắp

Thiết kế chọn độ dốc nh sau:

+ Đối với nền đờng đắp , ta luy là 1/1,5

+ Đối với nền đờng đào , ta luy là 1/1.5Căn cứ vào trắc dọc tuyến, kết hợp với bình đồ, thiết kế tuyến có các trắc ngang

điển hình sau:

Trắc ngang điển hình

a:Nền đờng đắp hoàn toàn

b: Nền đờng đào hoàn toàn

c: Nền đờng nửa đào nửa đắp

Dựa vào cao độ đào đắp tại vị trí các cọc và dạng trắc ngang nền đờng tại đó, ta tính toán đợc diện tích đào đắp cho mỗi trắc ngang nền đờng.Khối lợng đào đắp giữa hai mặt cắt ngang liên tiếp đợc tính bởi công thức:

Qi=Li.Fitb

Trong đó: Li : Cự ly giữa hai mặt cắt ngang

Fitb : Diện tích đào hoặc đắp trung bình giữa hai mặt cắt ngang

Trờng hợp từ mặt cắt ngang đào chuyển sang mặt cắt ngang đắp hoặc ngợc lại ta phải xác định tơng đối vị trí

25

Ch ơng V

thiết kế các công trình thoát nớc

V.1 Nguyên tắc và yêu cầu thiết kế.

Việc thoát nớc cho nền đờng và mặt đờng giữ một vai trò quan trọng, nó là một biện pháp tơng đối chủ động để cải thiện chế độ thuỷ nhiệt của nền đất

Nếu thoát nớc tốt nền đờng và mặt đờng luôn đợc khô ráo, lúc đó nền đờng sẽ đảm bảo về cờng độ và ổn định, không bị sụt lở Mặt đờng khô ráo sẽ đảm bảo xe chạy an toàn

và êm thuận

Do đó việc thiết kế các công trình thoát nớc cần đảm bảo những yêu cầu sau:

+ Nên đặt cống vông góc với tim đờng để đảm bảo kỹ thuật và kinh tế

+ Khẩu độ của cống không nên dùng loại nhỏ hơn 0,75 m để tiện cho việc duy tu bảo dỡng sau này

+ Mực nớc chảy trong cống phải cách đỉnh cống một đoạn để đảm bảo những vật trôi có thể thoát qua

+ Bề dầy lớp đất đắp trên cống không đợc nhỏ hơn 0,5 m để đảm bảo cống không bị

vỡ dới tác dụng của tải trọng xe.Riêng đối với các cống bán áp và có áp phải xác định đợc mực nớc dềnh trớc cống để thiết kế nền đờng

Sau khi tính đợc lu lợng, theo qui phạm:

+ Nếu Q[15 m3/s, thì dùng cống tròn

+ Nếu 15<Q<25 m3/s, thì dùng cống bản

+ Nếu Q/ 25 m3/s, thì dùng cầu khẩu độ không nên nhỏ hơn 3 m

Trong đồ án thiết kế này, tuyến cắt qua những con suối nhỏ, đa số chỉ cắt qua các khe tụ thuỷ, sẽ hình thành dòng chảy khi có trời ma, nên tại những vị trí đó phải đặt cống địa hình.(Vị trí các cống đợc thể hiện trên trắc dọc)

Qua tham khảo số liệu của cơ quan địa chất thuỷ văn địa phơng và qua tính toán ta lập đợc bảng thống kê cống.

29

V.2.3 Bố trí cống cấu tạo.

Mục đích của việc bố trí cống cấu tạo là nhằm dẫn nớc từ r nh biên ra ngoài phạmã

vi của đờng.Nó phụ thuộc vào khả năng thoát nớc của r nh biên và thã ờng đặt ở những vị trí

có thể dễ dàng dẫn nớc ra ngoài phạm vi của đờng

Theo qui định thiết kế của Bộ Giao Thông Vận Tải qui định :Đối với r nh hình thang thì tốiã

đa là 500 m dài r nh phải bố trí cống cấu tạo để thoát nã ớc r nh dọc.ã

Ngoài ra tại những chỗ trũng trên trắc dọc, mặc dù không hình thành dòng chảy

nh-ng nớc đọnh-ng bên lề lớn có thể làm nền đờnh-ng bị ẩm ớt, em cũnh-ng đặt cốnh-ng cấu tạo

Đối với tuyến AB thì căn cứ vào địa hình và chiều dài r nh biên, em bố trí một sốãcống cấu tạo.Các cống cấu tạo đợc bố trí theo qui định của Bộ Giao Thông Vận Tải và không phải tính toán cụ thể

V.2.4 Thiết kế rãnh thoát nớc.

Hệ thống r nh thoát nã ớc trên tuyến AB do diện tích sờn lu vực đổ về không lớn lắm nên không cần bố trí r nh đỉnh để đón nã ớc từ sờn lu vực chảy về phía đờng, cũng nh không phải bố trí các r nh tập trung nã ớc mà chỉ có r nh dọc đã ợc bố trí ở nền đờng đào, nửa đào nửa đắp, và trên đoạn đờng đắp thấp hơn 0,6 m để thoát nớc từ 1/ 2 diện tích mặt đờng và phần ta luy sờn lu vực đổ xuống

Đối với tuyến AB, trong các điều kiện bình thờng, r nh dọc thã ờng đợc thiết kế theo cấu tạo định hình sẵn mà không cần phải tính toán thuỷ lực

Độ dốc dọc của r nh: Do r nh dọc thã ã ờng đợc thiết kế song song với mép của nền

đờng nên độ dốc dọc của r nh thã ờng có cùng độ dốc của đờng đó Mà khi thiết kế đ đảmãbảo là i > 0,5% trên những đoạn đờng đào, nên tốc độ nớc chảy không nhỏ hơn tốc độ làm phù sa lắng đọng, nên r nh dọc đã ợc đảm bảo không bị phù sa lắng đọng

Tiết diện của r nh đã ợc lấy theo định hình nh hình vẽ.Với kích thớc này r nh đảmãbảo có đủ khả năng thoát nớc

Tuy nhiên việc kiểm tra xem r nh có đủ khả năng thoát nã ớc hay không để đặt cống cấu tạo sẽ đợc kiểm tra cụ thể trong phần thiết kế kỹ thuật, nó phụ thuộc vào độ dốc lòng

r nh, chiều dài và biện pháp xử lý lòng r nh.ã ã

Trên những đoạn tuyến chuyển từ nền đờng đào sang nền đờng đắp, nớc trên r nhãdọc của nền đào phải đợc dẫn ra ngoài phạm vi của nền đờng đắp để đảm bảo an toàn cho

đoạn đờng đắp

Ch ơng VI

thiết kế mặt đờng

VI.1 Các yêu cầu đối với mặt đờng.

Mặt đờng là công trình đợc xây dựng trên nền đờng bằng những lớp vật liệu có độ cứng và cờng độ lớn hơn so với nền đờng.Mặt đờng chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xe chạy và của các yếu tố thiên nhiên.Do đó mặt đờng phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

1 Phải có đủ cờng độ chung, tức là trong quá trình khai thác mặt đờng không đợc phát sinh những biến dạng không cho phép nh : Biến dạng thẳng đứng, biến dạng trợt và cờng độ đó phải đợc duy trì trong suốt quá trình sử dụng

Theo qui trình thì : Một số kết cấu áo đờng đợc xem nh là đủ cờng độ nếu nh trong suốt quá trình sử dụng, dới tác dụng của tải trọng dòng xe, tại bất kỳ điểm nào trong kết cấu áo

đờng (kể cả nền đất) cũng không phát sinh biến dạng dẻo, tính liên tục của các lớp liền khối không bị phá vỡ và độ lún của kết cấu áo đờng không vợt quá trị số cho phép

2 Kết cấu áo đờng phải bằng phẳng, đảm bảo cho xe chạy an toàn, êm thuận với tốc độ thiết kế

3 Kết cấu áo đờng phải đảm bảo đủ độ nhám nhất định để đảm bảo sức bám của ô tô với mặt đờng

4 Kết cấu áo đờng phải chịu sự bào mòn tốt, sử dụng đợc vật liệu có sẵn tại địa

ph-ơng và phù hợp với công nghệ thi công

VI.2 Tính toán kết cấu áo đờng.

VI.2.1 Nguyên tắc chung

Mặt đờng chịu sự phá hoại thờng xuyên của các phơng tiện giao thông và các yếu tố môi trờng, nó ảnh hởng trực tiếp tới chất lợng vận hành của đờng cũng nh giá thành xây

31

dung công trình.Vì vậy, phải thiết kế áo đờng đảm bảo cho xe chạy êm thuận, kinh tế, thoả mẵn các yêu cầu về kỹ thuật đề ra.

Việc lựa chọn loại mặt đờng và móng đờng ta căn cứ vào các yếu tố sau:

+Đối với mặt đờng :

ý nghĩa cấp hạng kỹ thuật của đờng

Lu lợng xe chạy thiết kế

Tốc độ xe chạy tính toán, khả năng cung cấp vật liệu

Phơng tiện thi công, điều kiện khí hậu và điều kiện để duy tu, bảo dỡng

Tận dụng vật liệu địa phơng

+ Đối với móng đờng:

- Điều kiện địa chất, thuỷ văn, thổ nhỡng

- Tình hình nguyên vật liệu có sẵn

Sau khi thiết kế cấu tạo kết cấu áo đờng, nhiệm vụ của việc tính toán là kiểm tra, xem xét cấu tạo kết cấu áo đờng đ đề xuất có đủ cã ờng độ không, đồng thời tính toán xác định lại

bề dầy cần thiết của mỗi lớp cấu tạo

Việc tính toán kết cấu áo đờng gồm nội dung kiểm tra 3 tiêu chuẩn về cờng độ dới

đây:

1.Tính toán độ lún đàn hồi thông qua khả năng chống biến dạng (biểu thị bằng môđuyn đàn hồi) của cả kết cấu áo đờng và khống chế để trị số mô duyn đàn hồi của cả kết cấu phải lớn hơn trị số mô đuyn đàn hồi yêu cầu (Ech > EYc)

2.Tính toán ứng suất cắt ở trong nền đất và các lớp vật liệu yếu xem nó có vợt quá trị số giới hạn cho phép không

3.Tính toán ứng suất uốn ở đáy các lớp vật liệu liền khối nhằm khống chế không cho phép nứt ở các lớp đó

Trong phạm vi đồ án chỉ thiết kế kết cấu áo đờng cho đờng cấp IV, có 2 làn xe, không có giải phân cách giữa.Với các số liệu ban đầu nh sau:

VI.2.2.Số liệu ban đầu

30352555

Hệ số tăng trởng xe : α= 8%

Tải trọng tính toán tiêu chuẩn: Với đờng ôtô là loại đờng ôtô công cộng, nên:

Loại tải trọng tính toán tiêu chuẩn là: 10T

Ta có : - áp lực tính toán tiêu chẩn lên mặt đờng : P = 6Kg/cm2

- Đờng kính vệt bánh xe : D = 33 cm

VI.3 Trình tự tính toán.

VI.3.1 Lu lợng xe tính toán tại các năm:

Quy luật tăng trởng dòng xe xác định theo công thức sau:

Ni=N1(1+α)i− 1 (I)Trong đó:

N

08 1

1320

= 306 (xe/ng.đ)

33

áp dụng công thức (I).Tính toán lu lợng các loại xe tơng ứng ở các năm thứ : 1, 5, 10,

VI.3.2.Quy đổi về xe có tải trọng trục 10T

Quy đổi lu lợng xe sang lu lợng xe tiêu chuẩn đợc tính theo công thức:

VI.3.3 Xác định môđuyn đàn hồi phục vụ tính toán.

Dựa vào lu lợng, bảng tra trong tiêu chuẩn 22TCN211-93.Ta có bảng sau:

Cấp áo đờng Năm tính

*/Nền đất: Đất nền là đất á sét, mực nớc ngầm thấp :

+ Môđuyn đàn hồi = 400 daN/cm2

Đặc trng các vật liệu làm kết cấu áo đờng:

Theo số liệu điêu tra khảo sát ta có đặc trng của một số loại vật liệu sử dụng trong kết cấu áo đờng đợc thể hiện trong các bảng sau:

E (daN/cm2)

35

Tính trợt

t0=600

Tính võng t

0

=300

Tính kéo uốn t0=150

Cấp phối đá dăm loại I 3000 3000

Cát đen gia cố 8% xi

măng

VI.4 Tính toán áo đờng theo các phơng án đầu t.

VI.4.1 Nguyên tắc cấu tạo:

- Thiết kế kết cấu áo đờng theo nguyên tắc thiết kế tổng thể nền mặt đờng, kết cấu

áo đờng phải kín và ổn định nhiệt

- Phải tận dung tối đa vật liệu tại chỗ, vận dụng kinh nghiệm về xây dựng khai thác

áo đờng trong điều kiện địa phơng

- Phù hợp với cơ giới hoá thi công và công tác duy tu, bảo dỡng

- áo đờng phải ổn định, đủ cờng độ, chịu bào mòn tốt dới tác dụng của xe chạy và khí hậu

- Các vật liệu trong kết cấu phải có cờng độ giảm dần từ trên xuống dới, phù hợp với trạng thái phân bố ứng suất để giảm giá thành

- Không có quá nhiều lớp gây phức tạp cho dây chuyền công nghệ thi công

VI.4.2 Các giải pháp xây dựng mặt đờng.

- Đầu t tập trung 15 năm đầu

- Đầu t phân kỳ: Trên cơ sở kết cấu áo đờng tập trung xe, thời gian sử dụng các loại mặt đờng, tiến hành chọn kết cấu áo đờng phân kỳ 5 năm đầu và 10 năm sau

VI.4.2.1 Phơng án tập trung một lần:

Ta thiết kế áo đờng cho 15 năm với lu lợng xe tính toán là: 153 xe/ng.đ với Eyc

=1550daN/cm2

VI.4.2.2 Đề suất các giải pháp kết cấu áo đờng:

Do lớp kết cấu bê tông nhựa đắt tiền hơn các lớp khác nên khi thiết kế ta chọn trớc chiều dày lớp BTN.Thay đổi chiều dày các lớp khác, kết hợp tính toán chiều dày các lớp dới

để chọn ra phơng án kết cấu móng áo đờng kinh tế nhất

VI.4.2 Xác định mô đuyn đàn hồi chung yêu cầu của mặt đờng:

Với lu lợng tính toán 192 xe/ngày đêm mô đuyn đàn hồi chung yêu cầu là: 1765 daN/cm2

VI.4.3 Sơ bộ chọn kết cấu áo đờng.

cấp phối đá dăm loại i, eđh = 3000 dan/cm2

bê tông nhựa hạt thô, eđh = 3500 dan/cm2

bê tông nhựa hạt mịn, eđh = 2700 dan/cm2

Eyc = 1550 daN/cm2

Nền đất Eđh = 400 daN/cm2 , C=0.4daN/cm2, cát đen gia cố 8% xm, eđh = 2800 dan/cm2

h1 h2 h3=7cm h4=5cm

cấp phối đá dăm loại i, eđh = 3000 dan/cm2

bê tông nhựa hạt thô, eđh = 3500 dan/cm2

bê tông nhựa hạt mịn, eđh = 2700 dan/cm2

Eyc = 1550 daN/cm2

Nền đất Eđh = 400 daN/cm2 , C=0.4daN/cm2, Cấp phối sỏi cuội, eđh = 2200 dan/cm2

h1 h2 h3=7cm h4=5cm

cấp phối sỏi cuội, eđh = 2200 dan/cm2

bê tông nhựa hạt thô, eđh = 3500 dan/cm2

bê tông nhựa hạt mịn, eđh = 2700 dan/cm2

Eyc = 1550 daN/cm2

Nền đất Eđh = 400 daN/cm2 , C=0.4daN/cm2,

đá dăm gia cố 5%xm, eđh = 3500 dan/cm2

h1 h2 h3=7cm

h4=5cm

bª t«ng nhùa h¹t th«, e®h = 3500 dan/cm2

bª t«ng nhùa h¹t mÞn, e®h = 2700 dan/cm2

5

4 = =

D h

424 0 3500

30 1482 3

3

=

=

E Ech

121 0 33

1414 2

E

Ech

424 0 33

14 2

=

=

D

h

14 0.424 0.438 0.308 924.00 0.330 0.143 0.758 25.01 25

16 0.485 0.438 0.291 873.00 0.312 0.143 0.673 22.21 22

18 0.545 0.438 0.268 804.00 0.287 0.143 0.589 19.43 19C

14 0.424 0.438 0.215 860.00 0.391 0.751 0.751 24.79 25

16 0.485 0.438 0.198 792.00 0.360 0.653 0.653 21.56 22

18 0.545 0.438 0.179 716.00 0.325 0.547 0.547 18.06 18D

B¶ng gi¸ thµnh kÕt cÊu mãng cu¶ c¸c ph¬ng ¸n.

Ph¬ng ¸n h2

(cm)

§¬n vÞ (m 2 )

Gi¸ thµnh (§ång)

h1 (cm)

§¬n vÞ (m 2 )

Gi¸ thµnh (§ång)

Tæng gi¸ thµnh (§ång)

39

420 0 2200

00 924 1

áo đờng của phơng án tập trung nh sau:

VI.4.4 Tính toán kiểm tra kết cấu chọn:

Kiểm tra theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi:

Chuyển hệ kết cấu đ chọn về hệ hai lớp bằng cách quy đổi các lớp kết cấu áo đã ờng lần lợt về hệ một lớp dựa theo công thức sau:

-Etb = E1

3 3 / 1

+

k Kt

cấp phối đá dăm loại i, eđh = 3000 dan/cm2

bê tông nhựa hạt thô, eđh = 3500 dan/cm2

bê tông nhựa hạt mịn, eđh = 2700 dan/cm2

Eyc = 1550 daN/cm2

Nền đất Eđh = 400 daN/cm2 , C=0.4daN/cm2, Cấp phối sỏi cuội, eđh = 2200 dan/cm2