Thiết kế tuyến đờng nối hai điểm A và B đã đợc xác định trên bình đồ khuvực cho trớc

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh SangMục lụcCHƯƠNG 1: lời nói đầu Môn học thiết kế đờng ô tô là một môn khoa học nghiên cứu các nguyên lý và phơng pháp thiết kế đờng và các công trì

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

Mục lụcCHƯƠNG 1: lời nói đầu

Môn học thiết kế đờng ô tô là một môn khoa học nghiên cứu các nguyên lý

và phơng pháp thiết kế đờng và các công trình trên đờng nh nền đờng, mặt đờng,cầu cống, các công trình phục vụ khai thác và tổ chức giao thông để đảm bảocho đờng ô tô thực hiện đợc vai trò của nó trong hệ thống giao thông vận tải Để nắm chắc nội dung chính cần thiết của môn học làm cơ sở để vận dụngtrong thiết kế và thi công tuyến đờng đợc giao, ngoài việc phải nắm chắc nộidung còn phải vận dung những kiến thức đó vào công việc cụ thể Chính vì vậynhiệm vụ đặt ra là thiết kế một con đờng cụ thể hoàn chỉnh nối hai điểm A,B chotrớc trong điều kiện địa hình phức tạp và thi công khó khăn

Do kiến thức còn hạn chế, lại cha có thực tế kiểm nghiệm nên đồ án thiết kếnày còn có nhiều thiếu xót Mong thầy và bộ môn đóng góp ý kiến cho em để

em hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình

CHƯƠNG 2: Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế tuyến đờng nối hai điểm A và B đã đợc xác định trên bình đồ khuvực cho trớc

CHƯƠNG 4: TIÊU CHUẩN, TàI LIệU DùNG TRONG THIếT Kế

1 Tiêu chuẩn thiết kế đờng Ôtô TCVN - 4054 – 98;

2 Quy Trình Thiết Kế áo Đờng mềm 22 TCN - 211 – 93;

3 Quy Trình Khảo sát đờng Ôtô 22 TCN - 263 – 2000;

4 Tiêu chuẩn tính toán các đặc trng dòng chảy lũ 22 TCN 220 95;

5 Định hình cống tròn 78 - 02X;

6 Giáo trình thiết kế đờng ôtô - Tập 1, tập 2 và tập 3;

7 Sổ tay thiết kế đờng ôtô;

CHƯƠNG 5: Nội dung thiết kế:

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

Điều kiện địa chất: Tuyến dự định thiết kế đi qua vùng có địa hình đồng

bằng và đồi, nhiều chỗ cao thấp khác nhau,nhiều sờn dốc, điều kiện địa chấtphức tạp Do vậy cần khảo sát địa chất cụ thể và đầy đủ

Điều kiện khí hậu thuỷ văn : Khu vực tuyến dự định qua một số sông suối.

Điều kiện cung cấp vật liệu: Do tuyến thuết kế chạy dọc theo trục đờng

quốc lộ đã có sẵn và cách khu vực dân c đông đúc không xa, nên vật liệu rảI ờng có khả năng cung cấp đầy đủ và có thể tận dụng nguyên vật liệu, cấp phối

đ-đồi tại địa phơng

PHầN 2: Xác định các yếu tố kỹ thuật của tyến

ii xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đờng.

Căn cứ vào lu lợng tính toán, ý nghĩa phục vụ của tuyến và các tiêu chuẩnthiết kế đờng TCVN 4054-2005 để xác định cấp hạng đờng

Căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đờng 4054-05 và căn cứ vào địa hình khu vựctuyến, tra bảng 3 tiểu chuẩn xác định tuyến là đờng cấp IV

D: nhân tố động lực của xe, tra biểu đồ nhân tố động lực của mỗi loạixe

Đối với xe con: do khả năng khắc phục độ dốc tơng đối lớn nên takhông cần kiểm tra điều kiện này

Đối với xe tải, chọn xe tính toán và với V = 60 km/h tra biểu đồ nhân tố

động lực ta đợc D = 0,03

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

f: hệ số sức cản lăn đợc chọn tuỳ theo từng loại mặt đờng thiết kế Vớimặt đờng Bê tông nhựa, tra bảng ta đợc f = 0,01 – 0,02 ta chọn f = 0,01

: Hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đờng, phụ thuộc vào trạng tháimặt đờng Khi tính toán, lấy trong điều kiện bất lợi, tức là mặt đờng ẩm và bẩn.Tra bảng ta đợc  = 0,3

Dựa vào các giá trị tính toán trên đây kết hợp với tra theo quy trình, để việc

chạy xe an toàn mà vẫn kinh tế ta chọn i max = 6%

Với các xe tải khi chuyển động với độ dốc lớn hơn độ dốc theo điều kiện lựckéo (2%) thì chạy với vận tốc nhỏ hơn vận tốc thiết kế

3.2 Các đặc trng hình học trên mặt cắt ngang.

3.2.1 Nhận xét:

Bề mặt nền đờng gồm có phần xe chạy và lề đờng, khi cần thiết phải có dảiphân cách, nhng với tuyến đờng cấp thiết kế này ta không bố trí giải phân cách(a=0)

giản hơn so với mặt đờng (bớt lớp, bớt chiều dầy, dùng vật liệu kém hơn) nhnglớp mặt của nó phải làm cùng vật liệu với lớp của mặt phần xe chạy

Sơ đồ cấu tạo chung của mặt cắt ngang nền đờng nh hình vẽ dới đây

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

Tra bảng 6 quy trình thiết kế: TCVN 4054-2005, với cấp đờng IV và địa

Z.NTrong đó

nLX : Số làn xe yêu cầu

Ncdgiờ : Lu lợng xe thiết kế giờ cao điểm

Ncđgiờ = (0,10,12)Ntbnăm (xcqđ/h)với Ntbnăm = 2650 (xcqđ/ngdêm)

 Ncđgiờ = 0,12x2650 =318 (xcqđ/h)

Nth : Năng lực thông hành thực tế, Nth = 1000 (xcqđ/h)

Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành, với Vtt = 60 Km/h => Z = 0,77Vậy ta có :

nlx =

1000 77 0

318

=0.41Nhận thấy khả năng thông xe của đờng chỉ cần 1 làn xe là đủ Tuy nhiênthực tế xe chạy trên đờng rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác nhau.Mặt khác theo quy trình thiết kế TCVN 4054-2005 đã tra ở trên đối với đờng cấp

a

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

+ Chiều rộng của 1 làn xe phụ thuộc vào chiều rộng của thùng xe và vận tốc

xe chạy Chiều rộng mặt đờng phụ thuộc vào số làn xe, chiều rộng của một làn

xe, khoảng cách giữa hai xe chạy ngợc chiều

Trong đó:

a: Chiều rộng thùng xex: 1/2 khoảng cách giữa 2 xe chạy ngợc chiều nhauc: Khoảng cách giữa 2 bánh xe

3.2.4 Độ dốc ngang mặt đờng, lề đờng.

Mặt đờng đợc bố trí độ dốc ngang để đảm bảo thoát nớc Tuy nhiên, độ dốcngang phải nhỏ để đảm bảo xe chạy đợc êm thuận Độ dốc ngang lề gia cố

l 2

l 2

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

phải đảm bảo yêu cầu thoát nớc và phụ thuộc vào vật liệu thông thờng đợclàm cùng một loại vật liệu với phần xe chạy Để đảm bảo yêu cầu thi công dâychuyền lấy độ dốc ngang lề gia cố bằng độ dốc ngang phần xe chạy Theo tiêuchuẩn Việt nam 4054-05 :

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 bớtkhối lợng đào đắp trong xây dựng và tránh phải phá bỏ những công trình đắt tiềnthì phải sử dụng các bán kính nhỏ Khi đó yêu cầu của đờng cong bằng 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 là  2

Bán kính đờng cong bằng nhỏ nhất đợc xác định theo các trờng hợp sau:

3.3.1 Khi bố trí siêu cao lớn nhất 6%:

Một tuyến đờng ôtô thông thờng gồm có nhiều đoạn gãy khúc Để triệt tiêucác đoạn gãy khúc ngời ta thờng bố trí nối nó bằng một đờng cong tròn Khi xechạy trên đờng cong tròn sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm, lực này sẽ đẩy xe rangoài làm xe chạy mất ổn định Trong khi chọn tuyến nếu có điều kiện ngời kỹ

s luôn vận dụng các bán kính đờng cong lớn để xe chạy dễ dàng Nhng khi chọntuyến phải bám sát địa hình để có khối lợng đào đắp ít nhất Khi khó khăn phảidùng bán kính tối thiểu Rmin

2 min

sc max

VR

Vậy kiến nghị chọn Rmin = 135m.

3.3.2 Trờng hợp bố trí siêu cao thông thờng :

Trên đờng cong có bố trí siêu cao thông thờng, isc= 4%

2

sc

VR



Trong đó : isc: độ dốc siêu cao của mặt đờng , lấy isc = 0,04

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

: hệ số lực đẩy ngang trong tính toán Rtth, lấy =0,15

Vậy kiến nghị chọn R = 250m

3.3.3 Khi không bố trí siêu cao:

Khi có điều kiện làm bán kính lớn và không cần phải bố trí siêu cao, lúc đótrắc ngang làm hai mái và isc = - in độ dốc ngang tối thiểu thoát nớc tuỳ theo vậtliệu cấu tạo mắt đờng Hệ số lực ngang do muốn cải thiện điều kiện xe chạy nênphải dùng 0,08 Khi đó:

2 ksc

n

VR



Trong đó:

V : Tốc độ thiết kế, Vtk = 60 km/h

 : Hệ số lực đẩy ngang đợc lấy với giá trị =0,08

Theo TCVN 4054-05, bán kính đờng cong khi không bố trí siêu cao là

Trong đó:

L : Chiều dài từ đầu xe đến trục sau

V: Vận tốc tính toán xe chạy

R: Bán kính đờng cong tính toán

Tính cho trờng hợp xe tải L = 8m Đối với đoạn đờng cong có bố trí siêucao 6% có Rmin = 135 m

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

Khi đó chiều rộng mặt đờng trong đờng cong là B = b + e =7,5 + 1 = 8,5m

3.4.2 Đoạn nối mở rộng.

Trên bình đồ, cần phải có một đoạn nối mở rộng Chiều dài đoạn nối mởrộng có thể lấy theo tỉ lệ mở rộng 1m trên 10m dài hoặc khi có đờng congchuyển tiếp thì lấy trùng với đờng cong chuyển tiếp và đoạn nối siêu, tức là đoạnnối là : L = max( Lct , Lnsc) ≥ 10

3.5 siêu cao và đoạn nối siêu cao.

3.5.1 Độ dốc siêu cao i sc

Để đảm bảo an toàn và tiện lợi cho việc điều khiển xe ở các đờng cong cóbán nhỏ ta phải làm siêu cao tức là làm cho mặt đờng có độ dốc ngang nghiêng

về phía bụng đờng cong Siêu cao là cấu tạo mặt cắt ngang đặc biệt ở trong các

đờng cong có R nhỏ có độ dốc ngang một mái nghiêng về bụng đờng cong, độdốc ngang đó gọi là độ dốc siêu cao (isc )

Tác dụng :

+ Siêu cao có tác dụng tâm lí có lợi cho ngời lái làm cho ngời lái tự tin cho

xe chạy với vận tốc nh khi đi ở đờng thẳng

+ Giảm lực ngang, hạn chế tác hại của lực li tâm

+ Làm cho mặt đờng hài hoà không bị thu hẹp khi vào đờng cong

Theo tiêu chuẩn thiết kế đờng ôtô Việt Nam quy định trị số độ dốc siêu cao phụthuộc vào tốc độ thiết kế và bán kính đờng cong nằm

i sc  μ

2

V127.RTrong đó :

R : bán kính đờng cong tối thiểu (có bố trí siêu cao max), R = 135m  : hệ số lc ngang (đảm bảo êm thuận cho hành khách :  = 0,15)

KL: isc,max = 6% ; isc,min = 2% ( để đảm bảo thoát nớc )

3.5.2 Đoạn nối siêu cao

Đoạn nối siêu cao đợc thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách điềuhoà từ mặt cắt ngang thông thờng (hai mái, với độ dốc tối thiểu thoát nớc) sangmặt cắt ngang đặc biệt Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một dốc dọc phụ ip Tiêu chuẩnnớc ta qui định ip = 1% với đờng có vận tốc thiết kế 20 – 40km/h, với các cấp

B : Bề rộng phần xe chạy, B = 8,5 m (xét trờng hợp có mở rộng 1m)

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

i n : Độ dốc ngang mặt đờng, i n = 2%

ip : Độ dốc dọc phụ thêm, với đờng cấp IV lấy bằng 0,5%

i SC : Độ dốc siêu cao, với đờng cấp IV và xét cho trờng hợp siêu caolớn nhất : isc = 6%

+ Trùng hoàn toàn với đờng cong chuyển tiếp đối với những đờng cong có

bố trí đờng cong chuyển tiếp

+ Trùng với đoạn nối mở rộng đối với đờng cong có bố trí mở rộng

+ Một nửa ở ngoài đờng thẳng và một nửa ở trong đờng cong khi không

có đờng cong chuyển tiếp

3.6 Đờng cong chuyển tiếp.

Để đảm bảo tuyến phù hợp với quỹ đạo xe chạy và để đảm bảo điều kiện xechạy không bị thay đổi đột ngột ở hai đoạn đầu đờng cong, ngời ta bố trí đờngcong chuyển tiếp

Để đơn giản cho cấu tạo đờng cong chuyển tiếp thờng đợc bố trí trùng với

đoạn nối siêu cao và đoạn nối mở rộng phần xe chạy Chiều dài đờng congchuyểt tiếp Lct đợc tính bằng công thức :

3 CT

VL

47RI

Trong đó

V : Vận tốc tính toán, V = 60km/h

R : Bán kính đờng cong, R = 135m (tính cho trờng hợp bố trí siêu caomax)

i sc

i n

i n i

n

L 3

L 2

L 1

L sc

B

i p

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

I : độ tăng của gia tốc li tâm, theo quy trình thì I = 0,5m/s3

3.7 xác định bán kính đờng cong đứng tối thiểu.

Để đảm bảo trắc dọc lợn đều không gãy khúc, xe chạy an toàn tiện lợi, tạinhững chỗ đờng đổi dốc mà hiệu đại số giữa hai độ dốc  1% (với V40km/h)hay 2% (với V=2040 km/h) phải thiết kế đờng cong đứng có dạng đờng congtròn Trị số bán kính đờng cong đứng tối thiểu đợc lựa chọn theo địa hình, tạothuận lợi cho xe chạy, đảm bảo tầm nhìn ban ngày và ban đêm, hạn chế lựcxung kích, lực li tâm theo chiều đứng

3.7.1 Trị số bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lồi

Bán kính tối thiểu của đờng cong đứng lồi đợc xác định từ điều kiện đảmbảo tầm nhìn của ngời lái xe trên mặt đờng

Sơ đồ tính toán:

Trong sơ đồ tính toán:

 d1 : Chiều cao tầm mắt ngời lái xe trên mặt đờng

 d2 : Chiều cao chớng ngại vật phải nhìn thấy



Trờng hợp bảo đảm bảo tầm nhìn hai chiều:

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

KL: Chọn bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lồi R = 2550m

3.7.2 Trị số bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lõm

Về ban đêm, pha đèn ôtô chiếu trong đờng cong đứng lõm một chiều dài nhỏ

hơn so với trên đờng bằng

Sơ đồ tính toán:

Trong sơ đồ trên:

 hp : chiều cao pha đèn, lấy hp =1 (m)

 S1 : chiều dài tầm nhìn một chiều S1 = 92,5 m

KL: Chọn bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lõm R = 1635m

Trong thiết kế trắc dọc, việc thiết kế lựa chọn bán kính đờng cong đứng là nhằmtạo điều kiện cho xe chạy về phơng diện động lực cũng nh về phơng diện quanghọc, cơ học Một yêu cầu nữa là đờng cong đứng phải bám sát địa

hình, càng bám sát địa hình thì khối lợng thi công càng nhỏ, công trình càng ổn

định lâu dài hơn Trong các trờng hợp không tránh đợc mới phải dùng các giớihạn tính toán ở trên

3.8_Các yếu tố khi đổi dốc trên mặt cắt dọc là:

Tra bảng 17-TCTK ta có: Độ dốc đổi dốc :i ≥ 1%

Chiều dài tối thiểu đổi dốc: 150m

3.9_Chiều dài đờng cong đứng tối thiểu: 50m

Chiều dài lớn nhất của dốc dọc: Tra bảng 16-TCTK, với i%= 6% thì :L=600m

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

iii kết luận tổng hợp các chỉ tiêu.

Qua tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với TCVN 4054-05của Bộ giao thông vận tải Đồng thời căn cứ vào tình hình thực tế của tuyến đ-ờng, tính kỹ thuật và kinh tế Khi thiết kế sử dụng các chỉ tiêu cơ bản của tuyến

Đờng cong chuyển tiếp

12

Bán kính đờng cong đứng

- Đờng cong lồi tối thiểu

- Đờng lõm tối thiểu

mm

25501635

25001000

25501635

Phần 3: Thiết kế tuyến trên bình đồ

Thiết kế tuyến trên bình đồ có đờng đồng mức bao gồm các công việc sau:

+ Vạch các phơng án tuyến đi qua 2 điểm A và B

+ Đo góc, cắm cong, tính các yếu tố của đờng cong

+ Đo dài và cắm các cọc chi tiết nh các cọc tại lý trình, các cọc cáchnhau 100m, các cọc tại vị trí tiếp đầu, tiếp cuối và đỉnh đờng cong nằm

+ Xác định cao độ tự nhiên của các cọc chi tiết

Nguyên tắc chung của việc thiết kế là phải phối hợp giữa bình đồ, trắcngang, trắc dọc để kết hợp hài hoà giữa các yếu tố của tuyến, thờng thì nên chọnhai tuyến sơ bộ sau đó so sánh chỉ tiêu kỹ thuật của hai phơng án để chọn ra ph-

ơng án tối u

I phơng pháp thiết kế tuyến trên bình đồ:

1.1 Các phơng pháp đi tuyến:

GVHD: Tăng Văn Ca HVTH: Nguyễn Thanh Sang

+ Phơng pháp đi tuyến theo thung lũng sông: u điểm của phuơng

pháp này tuyến đi trên địa hình bằng phẳng dẫn đến khối lợng đào đắp nhỏ và

độ dốc dọc nhỏ; nhng phơng pháp này lại có nhợc điểm là số lợng công trìnhthoát nớc lớn, khẩu độ lớn, mức độ ổn định của nền đuờng kém do nền đờng bịnớc xâm thực

+ Phơng pháp đi tuyến men theo sờn dốc: u điểm của phơng pháp

này là độ dốc nhỏ do bám đờng đồng mức; nhng phơng pháp này lại có nhợc

điểm là tuyến gẫy khúc nhiều, nền đờng dễ mất ổn định do nhiều nguyên nhân(thế nằm của đá, tính chất của đá, thảm thực vật trên sờn dốc, nớc ngầm, độ dốccủa sờn dốc )

+ Phơng pháp đi tuyến theo đuờng phân thuỷ: u điểm của phơng

pháp này là số lợng công trình thoát nớc ít, khẩu độ nhỏ, nền đuờng hầu nh ổn

định, tầm nhìn thoáng, cảnh quan đẹp; nhng phơng pháp này lại có nhợc điểm là

địa hình gồ ghề dẫn đến khối lợng đào đắp lớn và độ dốc lớn

Trong thực tế tuỳ vào tình hình tuyến cần thiết kế mà ngời ta chọn phơngpháp đI tuyến cho phù hợp Trong đồ án này chủ yếu em sử dụng phơng phápmen theo sờn dốc, đồng thời căn cứ vào tình hình sông ngòi, các đờng phân thuỷ

mà có tuyến đI cho hợp lý

1.2 Trình tự vạch tuyến: Để vạch các phơng án tuyến trên bình đồ, công việc

trớc tiên là ta phải nghiên cứu thật kỹ điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ

văn, cảnh quan thiên nhiên nơi đặt tuyến; xác định các điểm khống chế màtuyến phải đi qua nh :

+ Điểm đầu và điểm cuối của tuyến trên bình đồ : A, B

+ Nơi giao nhau với các đờng ô tô cấp cao hơn

+ Điểm giao nhau đờng sắt

+ Điểm ở đầu cầu

+ Điểm khống chế cao độ tránh ngập nớc

Khi đã nghiên cứu kỹ những điều kiện trên ta tiến hành đánh dấu những khuvực bất lợi về địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn mà tuyến nên tránh và đánhdấu sơ bộ các điểm thuận lợi mà tuyến có thể chạy qua

Trên cơ sở những điểm nói trên ta tiến hành kẻ những đờng dẫn hớng tuyếnchung cho toàn tuyến và cho từng đoạn cục bộ; sau đó căn cứ vào điều kiện địahình, các trị số bán kính đờng cong theo quy trình để bố trí đờng cong nằm tạinhững vị trí thay đổi hớng tuyến Nếu địa hình thuận lợi, nên cố gắng sử dụng đ-ờng cong có bán kính lớn để tạo điều kiện thuận lợi cho xe chạy

1.3 Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ :

Thiết kế tuyến trên bình đồ phải tuân theo các nguyên tắc sau:

+ Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật của tuyến nh: độ dốc dọc lớn nhất, bánkính đờng cong nằm tối thiểu

+ Tại các vị trí chuyển hớng phải bố trí đờng cong nằm có bán kính đủlớn để đảm bảo cho xe chạy an toàn, êm thuận; đờng cong nằm đợc bố trí chophù hợp với điều kiện địa hình, nên bám sát đờng đồng mức để giảm khối lợng

đào, đắp

+ Sau các đoạn thẳng dài không bố trí các đờng cong có bán kính congnằm tối thiểu