Thiết kế hai phương án tuyến đường ô tô đi qua 2 điểm A-B thuộc địa phận xã Đăk Nhau huyện Bù Đăng tỉnh Bình Phước

Là sinh viên khoa công trình – Lớp Tự động hóa thiết kế cầu đường K48 – TrườngĐại Học Giao Thông Vận Tải, sau thời gian học tập tại trường bằng sự nỗ lực của bảnthân cùng với sự chỉ bảo

MỤC LỤC

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ 10

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUYẾN 11

I GIỚI THIỆU CHUNG 11

II PHÂN TÍCH LƯU LƯỢNG XE 11

III CÁC QUY TRÌNH QUY PHẠM ĐƯỢC SỬ DỤNG 12

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHUNG CỦA TOÀN TUYẾN 13

I XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT CỦA TUYẾN 13

II XÁC ĐỊNH ĐỘ DỐC DỌC TỐI ĐA CỦA TUYẾN 14

III XÁC ĐỊNH NĂNG LỰC THÔNG HÀNH XE CỦA TUYẾN ĐƯỜNG 18

IV.XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TẦM NHÌN 20

V.XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ TRÊN MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG 23

VI.XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH TỐI THIỂU CỦA ĐƯỜNG CONG NẰM 25

VII.XÁC ĐỊNH ĐỘ MỞ RỘNG CỦA ĐƯỜNG CONG 27

VIII.SIÊU CAO 28

IX.XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TỐI THIỂU BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI LÕM 29

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 33

I.XÁC ĐỊNH CẤU TẠO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 33

II.KIỂM TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 37

III.KẾT CẤU LỀ GIA CỐ 43

CHƯƠNG IV:THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 44

I PHƯƠNG ÁN 1 44

II PHƯƠNG ÁN 2 44

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THỦY VĂN, THỦY LỰC CHO CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC 46

I TÍNH LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY 47

II XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ VÀ CAO ĐỘ KHỐNG CHẾ CỦA CỐNG 49

III XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ VÀ CAO ĐỘ KHỐNG CHẾ CỦA CẦU 52

CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ TRẮC DỌC-TRẮC NGANG 60

I.THIẾT KẾ TRẮC DỌC 60

II.THIẾT KẾ TRẮC NGANG 61

CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ RÃNH THOÁT NƯỚC 63

CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐẢM BẢO GIAO THÔNG 69

I.BIỂN BÁO HIỆU 69

II.CỌC TIÊU, CỘT CÂY SỐ 71

III.SƠN VẠCH TRÊN ĐƯỜNG 73

CHƯƠNG IX: BÓC TÁCH KHỐI LƯỢNG VÀ 75

TÍNH DỰ TOÁN 75

I.TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG 75

II.BÓC TÁCH KHỐI LƯỢNG 76

III.TỔNG HỢP CHI PHÍ XÂY DỰNG 81

IV.TỔNG HỢP DỰ TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG 81

V BẢNG DỰ TOÁN CHI TIẾT 82

CHƯƠNG X: SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN TUYẾN VÀ KẾT LUẬN 91

PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT 94

CHƯƠNG I:TÍNH TOÁN THỦY LỰC THỦY VĂN CỐNG 95

I TÍNH TOÁN THỦY VĂN 95

II TÍNH TOÁN THỦY LỰC 95

III GIA CỐ HẠ LƯU CỐNG 96

CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG 98

I SỐ LIỆU THIẾT KẾ 98

II.TÍNH TOÁN NGOẠI LỰC 98

III.TÍNH TOÁN NỘI LỰC 100

IV.TỔNG HỢP MÔ MEN 102

V CHỌN TIẾT DIỆN CỐNG 103

VI KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ĐẢM BẢO CƯỜNG ĐỘ VÀ KIỂM TOÁN NỨT .104

VII KIỂM TRA ỨNG SUẤT ĐẤT NỀN 105

PHẦN III: CHUYÊN ĐỀ TỰ ĐỘNG HÓA 107

CHƯƠNG I: NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ NÂNG CẤP ĐƯỜNG Ô TÔ 108

1.THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 108

2.THIẾT KẾ TRẮC DỌC 108

3.THIẾT KẾ TRẮC NGANG 109

CHƯƠNG II: CÁCH GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BẰNG PHẦN MỀM

ADS-ROAD 110

I.SỐ LIỆU BÀI TOÁN 110

II.GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN BẰNG ADS-ROAD 111

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ NÂNG CẤP MỞ RỘNG MỘT ĐOẠN TUYẾN 127

1.SỐ LIỆU 127

2.CÁC BƯỚC THỰC HIỆN 127

CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ĐÁP ỨNG YÊU CẦU CỦA PHẦN MỀM ADS-ROAD 148

LỜI MỞ ĐẦU

I MỤC ĐÍCH CỦA ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Bước vào thời kỳ đổi mới đất nước ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất

hạ tầng kỹ thuật Giao thông vận tải là một trong những nghành được quan tâm và đầu tưnhiều vì nó là huyết mạch của nền kinh tế đất nước, là nền tảng để phát triển các ngànhkhác

Hiện nay ngành xây dựng cầu đường ở nước ta đang phát triển vượt bậc và đangđảm đương trọng trách xây dựng những công trình đường, cầu lớn, hiện đại, là trọng điểmcủa quốc gia Với sự hợp tác khoa học kỹ thuật nhiều mặt chúng ta đang tiếp cận vớinhững công nghệ hiện đại trên thế giới Việc sử dụng các phần mềm thiết kế đã rút ngắnthời gian và chi phí thiết kế đáng kể Điều đó đặt ra yêu cầu cần có một đội ngũ kỹ sưnắm chắc chuyên môn vừa sử dụng thành thạo máy tính

Là sinh viên khoa công trình – Lớp Tự động hóa thiết kế cầu đường K48 – TrườngĐại Học Giao Thông Vận Tải, sau thời gian học tập tại trường bằng sự nỗ lực của bảnthân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ của các thầy cô trong trường nói chung và các thầy côkhoa Công Trình nói riêng em đã tích lũy được nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho côngviệc của một kỹ sư tương lai

Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiếnthức tại trường, đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua củamỗi sinh viên

Do thời gian tiến hành làm đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệmcòn hạn chế nên trong tập đồ án này chắc không tránh khỏi thiếu sót Em xin kính mongcác thầy cô trong bộ môn góp ý để em có thể hoàn thiện hơn đồ án cũng như kiến thứcchuyên môn của mình

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm của các thầy cô trong trường,trong bộ môn TĐHTKCĐ, đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình học tập, đặc biệt là thầy

Lê Quỳnh Mai – Giáo viên hướng dẫn đã rất nhiệt tình hướng dẫn tạo điều kiện giúp emhoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Hà Nội, ngày 14 tháng 5 năm 2012 Sinh viên

Lê Văn Thường

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUYẾN

I GIỚI THIỆU CHUNG

Thiết kế hai phương án tuyến đường ô tô đi qua 2 điểm A-B thuộc địa phận xã ĐăkNhau huyện Bù Đăng tỉnh Bình Phước dựa trên bản đồ địa hình 1/25.000, các điểm khốngchế và lưu lượng xe cho trước

II PHÂN TÍCH LƯU LƯỢNG XE

Bảng lưu lượng các loại xe:

Bảng thông số các loại xe:

ở trục sau

Khoảngcách giữacác trụcsau (m)

Trụctrước Trục sau

-III CÁC QUY TRÌNH QUY PHẠM ĐƯỢC SỬ DỤNG

- Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05

- Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06

- Tiêu chuẩn về điều lệ báo hiệu giao thông đường bộ 22 TCN 237-01

- Các tiêu chuẩn khác…

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHUNG CỦA TOÀN TUYẾN

I XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT CỦA TUYẾN

Việc xác định cấp hạng kỹ thuật của đường căn cứ vào các yếu tố sau:

- Căn cứ vào chức năng tuyến đường

- Căn cứ vào đặc điểm địa hình khu vực tuyến đường đi qua: địa hình khu vực

đi qua chủ yếu là đồi

- Căn cứ vào lưu lượng xe thiết kế: là số xe con quy đổi tính cho năm khai thácthứ 15 kể từ ngày thông xe đầu tiên

Lưu lượng xe con quy đổi tính cho năm đầu tiên được tính theo công thức:

Trong đó:

- Ni: Lưu lượng của loại xe thứ i ở năm đầu tiên(Xe/ngđ)

- : Hệ số quy đổi từ loại xe thứ I ra xe con tiêu chuẩn (Được tra từ bảng 2trang 8 TCVN 4054-05 ứng với địa hình vùng núi)

Bảng quy đổi các loại xe ra xe con tiêu chuẩn:

Loại xe Ni(xe/ngđ) Hệ số quy đổi Xe con tiêu chuẩn

Xe máy 71 0.3 21.3

Vậy ta có lưu lượng xe con quy đổi ở năm đầu tiên là: N o = 995,9 (xe/ngđ)

Lưu lượng xe của năm tương lai có thể được xác định theo quy luật hàm số mũ như sau:

Nt = N0(1 + q)t – 1

Trong đó:

- Nt: Lưu lượng xe ở năm tương lai

- q: Hệ số tăng trưởng xe hàng năm, lấy q = 7%

- t: Thời gian dự báo kể từ năm đầu tiên, t = 15 năm

Vậy ta có lưu lượng xe ở năm tương lai (năm thứ 15) là :

Nt = N0(1 + q)t – 1 = 995.9(1 + 0.07)15 – 1 = 2568 (xe/ngđ)

Vậy lưu lượng xe thiết kế là : N TK = N t = 2568 (xe/ngđ)

Căn cứ vào chức năng của con đường và địa hình khu vực, kết hợp với giá trị thamkhảo là lưu lượng thiết kế so sánh trong bảng 3 - trang 9- TCVN 4054-05.Quyết định

chọn cấp thiết kế đường là Cấp IV.

Vận tốc thiết kế V tk = 40 km/h (Bảng 4 – trang 10 – TCVN 4054-05 ứng với đường

cấp IV miền núi)

II XÁC ĐỊNH ĐỘ DỐC DỌC TỐI ĐA CỦA TUYẾN

Độ dốc dọc lớn nhất cho phép của tuyến đường là idmax được xác định xuất phát từhai điều kiện sau:

- Xe chuyển động được trên đường về mặt lực cản

- Xe chuyển động được trên đường về mặt lực bám của lốp xe với mặt đường

1 Xác định độ dốc dọc theo sức kéo của xe

Độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đường được tính toán căn cứ vào khả năng vượt dốc của các loại xe Hay nói cách khác nó phụ thuộc vào nhân tố động lực học của ôtô và được xác định từ công thức sau:

Xét cho trường hợp bất lợi nhất, vậy D ≥ f + i => imax = D - f

Với vận tốc thiết kế VTK = 40 Km/h tra bảng nhân tố động lực với một số loại xetương đương và thay vào công thức trên ta được:

Bảng tính toán độ dốc lớn nhất theo đặc tính động lực của xe:

Nhận xét :

Theo bảng trên nếu chọn độ dốc i max = 3.1% thì tất cả các xe đều đi được với Vtk,

tuy nhiên đây là đường miền núi địa hình khó khăn nên khi để độ dốc lớn nhất như vậy thìkhối lượng đào đắp lớn,gây tốn kém trong quá trình xây dựng

Nếu chọn độ dốc i max = 6% thì xe con Vtk ,còn các xe còn lại phải về số mới đi

được

Do đó chọn imax theo tính toán là i max = 6%

Theo bảng 15 – trang 23 TCVN 4054-05 có quy định ứng với đường cấp IV miềnnúi có imax = 8%

Kiến nghị chọn độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đường khi thiết kế là i max = 6% Giá trị i max (%):

Tính toán Quy trình Kiến nghị

2 Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực bám

Để xe chuyển động được an toàn thì giữa bánh xe và mặt đường phải có lực bám,đây chính là lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường và khi hãm xe thì chính nó lại trởthành lực hãm để xe có thể dừng lại được Vì vậy điều kiện để xe chuyển động được antoàn là độ dốc dọc lớn nhất theo sức kéo phải nhỏ hơn hoặc bằng độ dốc dọc theo sứcbám giữa lốp xe và mặt đường

Công thức xác định độ dốc theo lực bám:

i b = Db – f Trong đó :

- Hệ số sức cản lăn của đường, f = 0,02

- Db Đặc tính động lực của xe tính theo lực bám

Db =

- V: Tốc độ tương đối của xe, tức là phải kể cả tốc độ tương đối của gió Trong

điều kiện trung bình coi tốc độ gió bằng 0 Vậy V bằng tốc độ ô tô, V=Vtk =

40 (km/h)

- K: Hệ số cản của không khí

Đối với xe con K = (0,025  0,035) chọn K= 0,03

Đối với xe tải K = (0,06  0,07) chọn K= 0,06

Đối với xe buýt K = (0,04  0,06) chọn K= 0,06

- B : bề rộng xe (Tra theo quy trình 4054 - 05)

- H : chiều cao xe (Tra theo quy trình 4054 - 05)

Bảng kết quả 1 Loại xe B(m) H(m) F(m2) Pw(Kg) G b (Kg) G(Kg)  D b

1 Khả năng thông xe lý thuyết tối đa của một làn xe:

Giả thiết rằng trên một làn xe, dòng xe chỉ có một loại xe (xe con) chạy cùng mộttốc độ V = 40 km/h, xe nọ chạy cách xe kia một cự li an toàn tối thiểu d

- lx: Chiều dài toàn xe theo quy trình 4054-05 , (đối xe con).

- l0: Chiều dài cự li an toàn, , chọn l0=10 m

- lf : Chiều dài xe chạy trong thời gian phản ứng tâm lí, (m).

- Sh: Chiều dài đoạn hãm xe bằng chiều dài hãm ô tô chạy sau trừ đi chiều dài

hãm ôtô chạy trước Xem xe chạy trước đứng im hoặc dừng đột ngột, ta có:

- k : Hệ số sử dụng phanh, lấy với xe con k = 1,2

-  : Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường, khi tính với năng lực thông hành

xe trong điều kiện lí tưởng (Tra giáo trình TKĐ ôtô tập 1)  = 0,7

- i: Độ dốc dọc, tính cho trường hợp đường bằng phẳng thì i = 0%

Từ những giá trị đã tính ở trên, thay vào ta được:

2 Khả năng thông xe thực tế của một làn xe

- Là khả năng thông xe xét đến điều kiện cụ thể của đường và giao thông trênđường

- Với trường hợp đường cấp IV, không có dải phân cách.Theo điều 4.2.2 trang

12 TCVN4054-05.Ta lấy như sau:

Số làn xe cần thiết trên đường:

Số làn xe cần thiết xác định theo công thức (Điều 4.2.2 quy trình 4054 - 05):

n = (n là số nguyên)Trong đó:

- n : Số làn xe cần thiết trên đường

- Ncđg : Lưu lượng xe thiết kể giờ cao điểm (Điều 3.3.3 quy trình 4054 - 05)

Chọn: Ncdg=0.12 * 2568 = 308.16 (xe/h)

- Z: Hệ sử dụng năng lực thông hành Với Vtk= 40km/h và địa hình đồi núi nên

Vậy chọn số làn xe của tuyến đường là n = 2.

IV.XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TẦM NHÌN

1 Xác định tầm nhìn một chiều (theo sơ đồ 1)

Tầm nhìn dừng xe S1 là khoảng cách nhỏ nhất đủ để người lái xe xử lí và hãm xetrước trướng ngại một khoảng cách an toàn lo

Chướng ngại vật trong sơ đồ này là một vật cố định nằm trên làn xe đang chạy như:

đá đổ, hố sụt Xe đang chạy với vận tốc V, có thể dừng lại an toàn trước chướng ngại vậtvới chiều dài tầm nhìn S1 bao gồm một đoạn phản ứng tâm lý lpư , một đoạn hãm xe Sh vàmột đoạn dự trữ l0.

Theo bảng 10 điều 5.1.1 TCVN 4054 - 05 đối với đường cấp IV tốc độ thiết kế là

V = 40km/h thì trị số tối thiểu S1 = 40m Vậy đối chiếu kết quả trên với quy trình ta chọn

cự ly tầm nhìn theo sơ đồ 1 là S1 = 40 m

Phạm vi áp dụng: Sơ đồ tầm nhìn một chiều được ứng dụng, kiểm tra trong bất cứ

tình huống nào của đường

2 Tầm nhìn hai chiều (tầm nhìn thấy xe ngược chiều)

Tính cho hai xe chạy ngược chiều trên cùng 1 làn cần hãm để kịp dừng xe để khôngđâm vào nhau

Sơ đồ tính toán :

Phạm vi áp dụng: Áp dụng với đường không có dải phân cách ở trung tâm và dùng

để tính toán bán kính đường cong đứng

Công thức tính:

S4 =Trong đó:

Phạm vi áp dụng: Sơ đồ tầm nhìn vượt xe là trường hợp phổ biến trên đường có 2

làn xe và không có dải phân cách trung tâm

V.XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ TRÊN MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG

1 Bề rộng một làn xe

Bề rộng của làn xe chạy được xác định dựa vào các điều kiện sau:

- Dựa vào vận tốc xe chạy V = 40 km/h

- Dựa vào kích thước thùng xe và khoảng cách giữa hai trục bánh xe

- Dựa vào khoảng cách an toàn từ xe đến mép của phần xe chạy trên đường

- Dựa vào khoảng cách an toàn giữa hai xe chạy trái chiều hoặc cùng chiều trênđường.

Bề rộng một làn xe với đường có 2 làn xe được xác định theo công thức:

B = x + y + Trong đó:

- x: Khoảng cách từ sườn thùng xe đến làn bên cạnh:

- y: Khoảng cách an toàn từ bánh xe đến mép phần xe chạy

Trị số x, y thường được lấy theo công thức thực nghiệm sau:

x = y = 0.5 + 0.005*V với V (km/h)

Theo bảng 1 điều 3.2.1 TCVN 4054-05  ta có bảng sau:

Loại xe Chiều dài

toàn xe

Chiều rộng phủ bì Chiều cao

K/cách giữa

2 bánh xe

Nhận xét: Ta thấy bề rộng làn xe phụ thuộc vào tốc độ và kích thước xe.Để đảm

bảo xe chạy an toàn và đáp ứng được nhu cầu vận chuyển trong tương lai ta tính toán vớiloại xe có kích thước lớn hơn, trong đó xe tải là loại xe có kích thước lớn nhất.Do đó tacăn cứ vào kích thước xe tải để tính bề rộng làn xe

- a: Chiều rộng thùng xe: a = 2.5 m.

- b: Khoảng cách giữa hai bánh xe: b = 1.8 m.

Vậy x = y = 0.5 + 0.005*V = 0.5 + 0.005*40 = 0.5 + 0.2 = 0.7 m

Vậy chiều rộng một làn xe: L = 0.7 + 0.7 + = 3.5 m.

Chọn bề rộng làn xe:

Theo bảng 7điều 4.1.2 quy trình 4054 - 05 ta có chiều rộng một làn xe tối thiểu trênmặt cắt ngang cho địa hình vùng núi: L = 2.75 m

Nhưng nhận thấy do nhu cầu vận chuyển trong tương lai và xe đi theo cả hai chiều

đi và về nên kiến nghị chọn 2 làn, mỗi làn rộng 3.5m

2 Bề rộng mặt đường

- Đường được thiết kế không có dải phân cách

- Bề rộng phần xe chạy: Bm=2 x 3.5 = 7.0 m.

3 Bề rộng lề đường

Bề rộng lề đường được lấy theo bảng 7điều 4.1.2 quy trình 4054 - 05

Với đường cấp IV địa hình miền núi thì:

- Bề rộng của hai bên lề đường: Blđ = 2 x 1.0 m

- Bề rộng phần lề gia cố : Blgc = 2 x 0.5 m

4 Bề rộng nền đường

Bn = Bm+Blđ =7.0+2 x 1.0 = 9 m

5 Độ dốc ngang của lề đường, mặt đường

Với dự kiến mặt đường nhựa, theo bảng 9 điều 4.9 TCVN 4054-05, chọn:

1 Trường hợp đường cong không bố trí siêu cao

Bán kính tối thiểu của đường cong nằm tính theo công thức:

Rmin= Trong đó:

- V: Vận tốc thiết kế của tuyến đường V=40km/h.

- : Hệ số lực đẩy ngang được lấy với giá trị =0.08

2 Trường hợp đường cong có bố trí siêu cao

a Ứng với siêu cao lớn nhất

Theo quy trình 4054 - 05 thì độ dốc siêu cao lớn nhất iscmax = 6% đối với đường cấp

IV có V=40 km/h

Bán kính đường cong nhỏ nhất được xác định:

Rmin=Trong đó :

b Ứng với siêu cao thông thường

Theo quy trình, độ dốc siêu cao thông thường isc= 4 %

Bán kính đường cong nhỏ nhất được xác định:

Rmin =Trong đó :

- V: vận tốc tính toán V=40 km/h

- : hệ số lực đẩy ngang  = 0.1

- i = isc = 0.04

Thay vào ta có:

- Với S1: Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1

- Với : Góc mở cửa đèn pha =2030 lấy =20

Khi R< Rminbđ = 600 m thì phải khắc phục bằng việc cắm biển hạn chế tốc độ về banđêm, bố trí đèn chiếu sáng, hoặc bố trí gương cầu

VII.XÁC ĐỊNH ĐỘ MỞ RỘNG CỦA ĐƯỜNG CONG

Độ mở rộng trong đường cong nó phụ thuộc vào bán kính đường cong, chiều dài xe,vận tốc thiết kế V Độ mở rộng cho cả hai làn xe (đường có hai làn xe) được tính theocông thức:

e = trong đó:

- L: Chiều dài từ trục bánh xe sau đến giảm xóc phía trước Theo quy trình lấyL= 8 m

Nam quy định trị số độ dốc siêu cao phụ thuộc vào tốc độ thiết kế và bán kính đườngcong nằm.

Độ dốc siêu cao cần thiết kế để xe chạy với tốc độ trên đường cong có bán kính Rđược xác định theo công thức:

2 Chiều dài đoạn nối siêu cao

Chiều dài đoạn nối siêu cao được tính theo công thức sau :

Lsc = Trong đó :

- B là chiều rộng phần xe chạy

- ip là độ dốc dọc tương đối của mép ngoài mặt đường so với mép trong mặtđường

Kết hợp tính toán và tra quy trình TCVN 4054-05 phụ thuộc bán kính đường cong

và isc mà ta quyết định chọn chiều dài đoạn nối siêu cao ứng với từng đường cong

Trước khi vào đoạn nối siêu cao cần có một đoạn 10 m để vuốt cho lề đường cócùng độ dốc với mặt đường ip Sau đó tiến hành bố trí siêu cao theo phương pháp sau:Quay phần đường phía lưng đường cong quanh tim đường cho tới khi cả mặt cắtngang có độ dốc ngang của phần xe chạy, sau đó vẫn tiếp tục quay quanh tim đường tớilúc đạt độ dốc siêu cao

IX.XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TỐI THIỂU BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI LÕM

Theo quy trình 4054 - 05 với cấp đường IV thì khi hiệu đại số của độ dốc dọc nơi

đổi dốc lớn hơn 2% (i  2%) phải bố trí đường cong đứng Có thể lựa chọn đường cong tròn hoặc cong Parabol, còn nếu i ≤ 2% chỉ cần vát tròn.

Trị số đường cong đứng chọn theo địa hình để tạo thuận lợi cho xe chạy và khôngnhỏ hơn quy định trị số trong bảng 19 của quy trình 4054 – 05

1 Xác định bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lồi

Trị số tối thiểu của bán kính đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiện đảmbảo tầm nhìn xe chạy trên mặt đường

Theo giáo trình TKĐ F1 Công thức xác định như sau:

Vì đường không làm dải phân cách trung tâm  S = S2 ; d1=d2=d

2 Xác định bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lõm

Bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lõm xác định từ hai điều kiện:

- Hạn chế lực ly tâm

- Đảm bảo tầm nhìn ban đêm

2.1 Theo điều kiện đảm bảo tính êm thuận:

Khi xe chạy vào đường cong thì chịu tác dụng của lực ly tâm e =

Với gia tốc ly tâm b = Người ta thường khống chế b = 0.5 m/s2 .

Khi đó ta có công tính toán như sau:

Vậy chọn bán kính lồi nhỏ nhất theo Qui trình là: Rmin = 700 m

3 Bảng thống kê các yếu tố kĩ thuật tuyến

STT Các yếu tố kĩ thuật Đơn vị Tính toán Quy trình Kiến nghị

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

I.XÁC ĐỊNH CẤU TẠO KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

1 Xác định số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100KN ở năm đầu khai thác

Theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN211-06 khi tính toán kết cấu áođường mềm phải quy các xe về tải trọng trụ tính toán Ở đây ta quy đổi về xe trục chuẩn100kN (vì thiết kế đường cấp IV) có áp lực tính toán lên mặt đường p = 6 (daN/cm2) vàđường kính vệt bánh xe D = 33 cm

Bảng dự báo thành phần giao thông ở năm đầu sau khi đưa đường vào khai thác sửdụng:

Loại xe

Pi(kN)

Sốtrụcsau

Số bánhcủa mỗicụm bánhtrục sau

Khoảngcách giữacác trụcsau (m)

Lượng xe

ni xe/ngđTrục

trước

Trụcsau

Trong đó:

- C1, C2 : Hệ số phụ thuộc số bánh xe và trục xe

- Pi : Tải trọng từng trục xe

- ni : Lưu lượng xe i

Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục xe tiêu chuẩn:

Xe tải trục

2x9T

3 Xác định số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế

Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong thời hạn thiết kế được xác định theo số trục xetiêu chuẩn ở năm cuối thời hạn thiết kế như sau:

tt

Trong đó:

- q : Tỷ lệ tăng trưởng xe bình quân hàng năm.

- t : Thời hạn thiết kế t = 15 năm

- Ntt : Số trục xe quy đổi về số trục xe tiêu chuẩn ở năm đầu thời hạn thiết kế.Theo tính toán trên ta có: Ntt = 81.4 trục/ngđ

Vậy ta có:

4 Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đường

Giả thiết địa chất trên toàn tuyến thiết kế là đồng dạng

a Chọn loại tầng mặt:

Ta thấy đường thiết kế là đường miền núi cấp IV, có lưu lượng xe trung bình và thờihạn thiết kế là 15 năm.Theo bảng 2.1 quy trình 22TCN211-06 chọn loại tầng mặt A1 với

2 lớp vật liệu: Bê tông nhựa hạt trung và bê tông nhựa hạt lớn

Theo bảng 2.4 quy trình 22TCN211-06.Để đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế tachọn bề dầy lớp bê tông nhựa như sau:

c Chọn loại nền đất

Nhận thấy khu vực xây thiết kế tuyến là vùng núi, nhiều núi do đó kiến nghị sử dụngvật liệu đất tại địa phương.

Sau khi lựa chọn loại đất ta lựa chọn loại đất nền là đất á sét loại I, độ ẩm tương đối

so với độ ẩm giới hạn chảy xác định theo thí nghiệm là 0.6 và độ chặt K98

Căn cứ vào phụ lục C của quy trình 22TCN211-06 ta có bảng tổng hợp các thông

số kết cấu áo đường:

Tính vềkéo uốn

Sau khi lựa chọn kết cấu mặt đường ta tiến hành kiểm toán kết cấu mặt đường theo cáctrạng thái giới hạn

II.KIỂM TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

1 Kiểm toán kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi

Điều kiện kiểm toán: E  ch K cd dv E yc

Với đường cấp IV miền núi ta lựa chọn độ tin cậy khi thiết kế là 0.9 nên

Khi kiểm toán kết cấu mặt đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi ta sử dụng môđun đàn hồi của vật liệu ở 300C

Trước hết ta chuyển đổi hệ kết cấu mặt đường nhiều lớp về hệ hai lớp theo côngthức:

Với k=h2/h1 và t=E2/E1

Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb

Xét tới hế số điều chỉnh β =f(H/D) với H/D = 50/33 = 1.515

=> Kết cấu thỏa mãn điều kiện độ võng đàn hồi cho phép

2 Kiểm toán kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt

Điều kiện kiểm toán: tr

cd

tt av

ax K

C T

Nền đất ở đây là đất á sét có C = 0.032 daN/cm2,  = 240

Kết quả tinh đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb

β = 1.191 => Etbdc = 1.191x272.5= 324.25 Mpa

Ta có:

Vậy tra toán đồ Hình 3-3 ( 22 TCN 211- 06 Hình 3-3 ) ta được:

Với p là áp lực tính toán của xe tiêu chuẩn lên mặt đường Ta có p = 0.6 MPa

- K2 : Hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu

K2 phụ thuộc vào số trục xe quy đổi trên ngày đêm Ta có số trục xe quy đổitrên ngày đêm là 80.3 trục/ngđ nên K2 = 1

- K3 : Hệ số gia tăng sức chống cắt trượt của đất Ta có K3 = 1.5

Vậy trị số lực dính tính toán là Ctt = 0.0320.611.5 = 0.0288 MPa

Với độ tin cậy khi thiết kế là 0.9 nên ta có: 0.94

Vậy ta có :

Vậy

Vậy kết cấu áo đường thoả mãn yêu cầu theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt

3 Kiểm toán kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn

Điều kiện kiểm toán: ku

cd

ku tt

ku K

R



Trong đó :

- ku : Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dướitác dụng của tải trọng bánh xe

tt

R : Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối

- do thiết kế với độ tin cậy 0.9

Ta có:  ku ku pk b

Trong đó:

- ku: Ứng suất kéo uốn đơn vị

- p : Áp lực bánh của tải trọng tính toán

- kb: Hệ số xét đến đặc điểm của phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dướitác dụng tải trọng tính toán là tải trọng bánh đôi hoặc bánh đơn Đối với cụmbánh đôi thì kb = 0.85

Đối với bê tông nhựa lớp dưới:

Ta có:

h1 = 12 cm

1683.33 MPa

Ta xác định mô đun đàn hồi chung của nền đất và lớp móng (bao gồm lớp cấp phối

đá dăm I và cấp phối đá dăm II) Echm1 Để xác định Echm1 trước hết ta quy đổi hai lớp cấpphối đá dăm I và cấp phối đá dăm II về hệ một lớp Theo kết quả quy đổi ở trên ta có:

Etb1= 273 MPa

Tra toán đồ ta được: ku = 2.1237

Ta quy đổi ba lớp phía dưới (lớp bê tông nhựa chặt hạt thô, lớp cấp phối đá dăm I vàlớp cấp phối đá dăm II) về hệ một lớp Như quy đổi ở trên ta có:

Lớp kết cấu E t=E2/E1 hi(cm) k=h2/h1 Htb(cm) Etb(Mpa)

Vậy ta có:

0.1515

9.795Tra toán đồ ta được: ku = 1.98

- k2: Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thơi gian và theo các tác nhân vềkhí hậu, thời tiết Đối với bê tông nhựa chặt loại I thì k2 = 1, đối với bê tôngnhựa chặt loại II thì k2 = 0.8

- Rku : Cường đồ chịu uốn của bê tông nhựa

+ Đối với bê tông nhựa lớp dưới Rku = 2

+ Đối với bê tông nhựa lớp trên Rku = 2.8

ku

tt

R = k1k2Rku = 0.56912.8 = 1.5932 MPa

1.77> 1.01Vậy kết cấu mặt đường dự kiến thoả mãn yêu cầu theo tiêu chuẩn về kéo uốn

Như vậy kết cấu mặt đường dự kiến đảm bảo được tất cả các điều kiện về cường độ,

do đó ta chọn kết cấu này làm kết cấu mặt đường thiết kế