Do an tot nghiep cong trinh xay dung cau duong

Nội dung của đồ án tốt nghiệp Là một sinh viên lớp Đường Bộ- K44 - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội, được sự đồng ý của Bộ môn Đường Bộ, khoa Công Trình và Ban Giám hiệu Trường

Phần mở đầu

1 Mục đích của đồ án tốt nghiệp

Trên thế giới cũng như hiện nay, đối với các nước có nền công nghiệp và kinh tế phát triển thì giao thông đường bộ đóng một vai trò chiến lược Nó là huyết mạch của đất nước

Đối với nước ta, một nước có nền kinh tế đang ở giai đoạn phát triển - cần phải có cơ sở hạ tầng tốt - Giao thông đường bộ ngày càng có ý nghĩa quan trọng

Nhằm củng cố những kiến thức đã được học và giúp cho sinh viên nắm bắt thực tiễn, hàng năm bộ môn Đường Bộ khoa Công Trình trường Đại học Giao Thông Vận Tải tổ chức đợt bảo vệ tốt nghiệp với mục tiêu đào tạo đội ngũ kĩ sư ngành xây dựng cầu đường giỏi chuyên môn, nhanh nhậy trong lao động sản xuất, phục vụ tốt sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đó là tất cả những

điều tâm huyết nhất của nhà trường nói chung và các thầy, các cô trong bộ môn nói riêng

2 Nội dung của đồ án tốt nghiệp

Là một sinh viên lớp Đường Bộ- K44 - Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội, được sự đồng ý của Bộ môn Đường Bộ, khoa Công Trình và Ban

Giám hiệu Trường Đại học Giao Thông Vận Tải em được làm tốt nghiệp với nhiệm vụ tham gia thiết kế một đoạn tuyến A-B

Đồ án gồm ba phần:

- Phần thứ nhất: Lập hồ sơ báo cáo nghiên cứu khả thi tuyến A-B

- Phần thứ hai: Thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến Km154– Km155

- Phần thứ ba: Tổ chức thi công

Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn và thực tế sản suất nên đồ án này của em không thể tránh khỏi thiếu sót Thành thật mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn đồng nghiệp để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn

Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Sơn

Lớp Đường Bộ B- K44

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Giao thông Vận tải – Hà Nội đã tận tình dậy dỗ trong 5 năm học, các thầy cô khoa công trình đã hướng dẫn chuyên môn

Đặc biệt cảm ơn Thầy Vũ Mạnh Hùng đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Sơn Lớp Đường Bộ B-K44

NhËn xÐt cña gi¸o viªn

NhËn xÐt cña gi¸o viªn

pHÇn I

thiÕt kÕ kh¶ thi

Dù ¸n I- xa lé B¾c Nam Km0+00 ÷Km6+100

Chương I

Tình hình chung khu vực tuyến

Tổng quan

Giới thiệu về dự án

Xa lộ Bắc Nam có chiều dài xấp xỉ 1700km được chia thành 6 dự án về đường và 3 dự

án về cầu lớn Dự án I là dự án thành phần về đường của dự án xa lộ Bắc Nam Phạm vi của dự án thuôc khu vực xã Xuân Bình , Xã bình Lương , Tỉnh thanh Hoá

Đoạn tuyến thiết kế đi qua các điểm khống chế sau:

• Điểm đầu tuyến: A

• Điểm cuối tuyến:B Tên dự án: Thiết kế mới tuyến đường từ A đến B, giai đoạn thiết kế khả thi

Tuyến AB thiết kế nằm trọn trong địa phận tỉnh Thanh Hoá

- Quyết định số 789/TTg ngày 24/09/1997 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt quy hoạch tổng thể xa lộ Bắc Nam

- Quyết định số 1167/KHĐT ngày 40/06/1997 của Bộ trưởng Bộ GTVT giao nhiệm vụ Tư vấn Tổng thể xa lộ Bắc Nam cho Tổng công ty TVTK GTVT và ban hành "Quy định tạm thời về công tác Tư vấn Tổng thể dự án xa lộ Bắc Nam"

- Thông báo số 1791/VPTT-BCĐ về nội dung Hội nghị thẩm định báo cáo đầu kỳ của các dự án

- Thông báo số 1800/VPTT-BCĐ ngày 26/08/1997 về Hội nghị thẩm định đề cương KSTK của các dự án

- Thông báo số 1803/VPTT-BCĐ về Hội nghị thẩm đình lần thứ hai báo cáo đầu kỳ dự

o Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô 22TCN 27-84

o Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình 22TCN 82-85

o Quy trình khảo sát địa chất 22TCN 27-82

Các quy trình quy phạm thiết kế

o Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-98

o Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-93

o Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 1979-Bộ GTVT

o Quy trình lập thiết kế tổ chức xây dựng và thiết kế thi công TCVN 4252-88

o Quy trình tính toán dòng chảy lũ do mưa rào ở lưu vực nhỏ -Viện thiết

kế GT 1979

Các thiết kế định hình

o Định hình cống tròn BTCT 78-02X

o Các định hình mố trụ và các công trình khác đã áp dụng trong ngành

Điều kiện tự nhiên khu vực tuyến

Điều kiện địa hình

Dự án II của xa lộ Bắc Nam nằm trong vùng đồi núi tỉnh Thanh Hoá, địa hình tương đối phức tạp đồi núi thấp và có vực sâu thay đổi lên xuống nhiều bậc, có lớp phủ thực vật cây cối rậm rạp, lẫn cây lúa nước,…

Tuy nhiên đoạn tuyến thiết kế AB nằm trọn trong địa phận huyện Như Xuân tỉnh Thanh Hoá lại có địa hình không phải điển hình cho cả dự án Địa hình mà đoạn tuyến này đi qua là đồi thấp tương đối bằng phẳng với các thung lũng và đồng bằng lúa nước lẫn cây

hoa màu Từ A đến B có độ chênh cao không nhiều Dọc theo tuyến là lúa nước, hoa màu do nhân dân ơ thôn xã trong huyện trồng và khai thác

Điều kiện địa hình nói chung rất thuận lợi cho việc thiết kế và triển khai xây dựng đoạn tuyến Có thể thiết kế đoạn tuyến theo nhiều phương án từ đó có thể lựa chọn được phương án tối ưu nhất

Điều kiện địa chất :

Toàn bộ đoạn tuyến đi qua lãnh thổ địa lý tỉnh Thanh Hoá, và vậy nó mang toàn

bộ đặc trưng địa chất khu vực này

Căn cứ vào kết quả các lộ trình đo vẽ địa chất công trình, các kết quả khoan đào, kết quả phân tích các mẫu đất trong phòng, địa tầng toàn đoạn có thể được phân chia như sau:

Lớp hữu cơ dày từ 0,3 - 0,5 m

Lớp đất á sét dày từ 3 - 5 m

Lớp đá sét phong hoá dày 4 - 5m

Lớp đá gốc: đá vôi màu xám xanh, xám trắng, đá Bazan

Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn:

Đoạn tuyến nằm trong địa bàn tỉnh Thanh Hoá nên nó mang đặc thù chung của khí hậu Miền Bắc Khí hâụ thay đổi rõ rệt theo bốn mùa

Nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình hàng năm vào khoảng 22-250 C Những tháng thuộc mùa Đông khá lạnh (từ tháng 11 đến hết tháng2), nhiệt độ giảm xuống dưới 140 C Tháng lạnh nhất là tháng 1 có nhiệt dộ trung bình khoảng 18-190 C Giới hạn thấp nhất của nhiệt

độ xuống tới 8-100 C

Mùa hạ có tới 3 tháng (từ tháng 5 đến tháng 8), nhiệt độ trung bình vượt quá 270C, tháng nóng nhất là tháng 6 và tháng 7 có nhiệt độ trung bình 35 0C Nhiệt độ cao nhất lên tới 380C Biên độ dao động ngày đêm của nhiệt độ vào khoảng 6-70 C

Chế độ mưa :

Lượng mưa trung bình năm trong khu vực vào khoảng 2200-3000mm Số ngày mưa trung bình năm vào khoảng 140-160 ngày Mùa mưa kéo dài khoảng 7 tháng, bắt đầu vào tháng 5 và kết thúc vào tháng 11 Dương lịch Các tháng mưa lớn nhất là các tháng 7,8,9 và tháng 10 Tháng có lượng mưa cực đại là tháng 8 với lượng mưa trung bình tháng vào khoảng 300mm Tháng mưa ít nhất là tháng 1, với lượng mưa trung bình tháng vàp khoảng 25-30mm và số ngày mưa từ 5-7 ngày

Chế độ gió bão

Vùng có chế độ gió thay đổi theo mùa

+Mùa xuân và mùa đông thường là gió Đông bắc, đông nam

+Mùa hè và mùa thu chủ yếu có gió đông nam, tây nam,

Tốc độ gió trung bình cả năm khoảng 2,2m/s Tốc độ gió lớn nhất xảy ra khi có bão

Bão trong khu vực thường xuất hiện vào khoảng tháng 9, tháng 10

Độ ẩm

Thanh Hoá có độ ẩm trung bình hằng năm khoảng 79% Mùa ẩm ướt kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9, có độ ẩm trung bình trên dưới 90% Tháng ẩm nhất là các tháng mùa hè Thời kỳ khô nhất là các tháng mùa đông chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc, nó xuất hiện vào tháng 12 đến tháng 1,2 năm sau, có độ ẩm trung bình là 65-68% Chênh lệch giữa độ ẩm trung bình tháng ẩm nhất và tháng khô nhất đạt tới 22-25%

Mây nắng

Lượng mây trung bình hằng năm khá lớn Thời kỳ nhiều mây nhất là từ tháng 10

đến tháng 3 năm sau Hai tháng nhiều mây nhất là tháng 11 và tháng 12, hai tháng

ít mây nhất là tháng 5 và tháng 6

Tổng cộng cả năm quan sát được 1800 giờ nắng Thời kỳ ít nắng nhất vào mùa

đông, từ tháng 11 đến tháng 2 Thời kỳ nhiều nắng nhất từ tháng 5 đến tháng 7

Qua tài liệu thu thập được của trạm khí tượng thuỷ văn, tôi tập hợp và thống kê

được các số liệu về các yếu tố khí hậu theo bảng sau:

Nhiệt độ - Độ ẩm trung bình các tháng trong năm

Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm

L−îng m−a vµ bèc h¬i trung b×nh c¸c th¸ng trong n¨m

TÇn suÊt giã trung b×nh trong n¨m

4.1 15

®-®b

0.5 2

kh«ng giã

6.8 25

19

4.7

4.1 5.2 17

15 19

6.6 24

8.2

5.8 19

21 28

30 21

24 13 28

T-TN ®-®N

®N

6.8

12.3TN

4.1

B-TB

Tình hình vật liệu địa phương

Đoạn tuyến đi qua khu vực vật liệu xây dựng khá phong phú về trữ lượng,

đảm bảo về chất lượng và thuận tiện cho việc khai thác vận chuyển phục vụ công trình

+ Đá : Có nhiều mỏ khai thác dọc theo tuyến

+Đất đồi có cường độ tốt phục vụ cho việc làm nền đường,đất được khai thác tại chỗ rất thuận tiện cho vận chuyển và thi công

Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu

Dân số và sự phát triển dân số

Dân số tỉnh Thanh Hoá vào khoảng 2770 000 người Tỷ lệ tăng trưởng dân số hằng năm

là 2,1% năm Những năm gần đây tỷ lệ tăng dân số có xu hướng giảm nhưng tỷ lệ trung bình vẫn ở mức cao Mật độ dân số cao hơn so với mật độ dân số trung bình cả nước

Hiện trạng kinh tế

Công nghiệp

- Công nghiệp của tỉnh còn nhỏ bé, chưa thực sự phát triển, chủ yếu tập trung vào một số ngành sản xuất vật liệu xây dựng, chế biến nông lâm thuỷ sản và một số mặt hàng tiêu dùng Tỉ trọng công nghiệp mới chiếm 17-18% GDP thời kỳ 1990-

1994

Nông lâm ngư nghiệp

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

hộ đói nghèo còn cao Cơ sở hạ tầng thiếu đồng bộ và yếu kém, đặc biệt là vùng núi Rừng bị tàn phá nên ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, dẫn đến thường xuyên bị thiên tai đe dọa

Về lâm nghiệp thì chủ yếu là bảo vệ, phục hồi, sản lượng khai thác hằng năm thấp

Tuy vậy môi trường kinh tế xã hội có những thế mạnh để thúc đẩy kinh tế trong giai đoạn tới:

-Nhiều tiềm năng về biển và hải đảo

-Khoáng sản đa dạng và phong phú

-Dân số đông nên sức lao động dồi dào

-Tiềm năng về du lịch nghỉ mát ven biển Sầm Sơn

-Là cửa ngõ với nước Lào

Quan điểm phát triển là gắn chỉ tiêu tăng trưởng kinh tế với chỉ tiêu tiến bộ

và công bằng xã hội Nhằm trước hết tạo việc làm, nâng cao mức sống và trình độ dân trí cho dân cư.Trước hết là xây dựng cơ sở hạ tầng ( mạng lưới giao thông, hệ

thống điện ) Chuyển dịch cơ cấu kinh tế của vùng theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá Tiếp tục phát triển nông lâm ngư nghiệp.

Một số chỉ tiêu phát triển kinh tế : phấn đấu đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng 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 tư )

Hiện trạng giao thông khu vực và Các dự án phát triển giao thông có liên quan

Đường bộ:

- Tuyến đường bộ quan trọng nhất qua vùng là QL1A xuyên Việt đi dọc theo bờ biển Dọc theo hành lang phía Tây có tuyến đường Trường Sơn nay đang bị xuống cấp nghiêm trọng nhưng cũng đã góp phần không nhỏ trong việc giao thông đi lại của đồng bào vùng cao vùng xa Đoạn tuyến cần thiết kế chính nhằm mục đích nâng cấp cải tạo này phục vụ mục tiêu dân sinh kinh tế và quân sự quan trọng

- Giao thông đường bộ trong đoạn tuyến thiết kế chủ yếu là các đường giao thông nhỏ liên xã, huyện và chưa được xếp hạng

- Dự án có quy mô lớn và liên quan trực tiếp tới tuyến đường là đường nối sang Lào đã được hai nước thông qua

Cảng hàng không:

ở gần khu vực nghiên cứu có một số sân bay quân sự với quy mô nhỏ, ngày nay đã không còn được sử dụng

Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng tuyến đường A-B

- Với địa hình trải dài của đất nước, nhu cầu giao thông thông suốt quanh năm, trong mọi tình huống là yêu cầu bức thiết, đồng thời nó là nhân tố quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội và các yêu cầu khác về hành chính, an ninh, quốc phòng trong mỗi khu vực cũng như trong toàn quốc

- Hiện nay trên hướng Bắc- Nam của cả nước đã hình thành mọi loại phương thức vận tải, song vận tải đường bộ với lợi thế về phục vụ vẫn chiếm tỷ trọng khối lượng cao khoảng 70% tổng số hàng và 80% tổng số hành khách hướng Bắc- Nam

- Với yêu cầu vận tải lớn song hạ tầng cơ sở của đường bộ cho tới nay vẫn còn nhiều bất cập Tuyến đường xuyên quốc gia 1A nằm lệch hoàn toàn về phía đông không những không đảm bảo năng lực thông xe nhất là vào mùa lũ tình trạng ách tắt giao thông thường xuyên diễn ra

- Xét trong mạng lưới giao thông quốc gia từ thủ đô Hà Nội đến thành phố Hồ Chí Minh, từ lâu đã hình thành hai trục dọc là QL1A ở phía đông và các QL21A, Ql15A,QL14 ở phía tây Trục dọc phía đông đã nối liền hoàn chỉnh từ Bắc- Nam

còn trục dọc phía tây do nhiều nguyên nhân cộng lại (nhu cầu sử dụng, chi phí

đầu tư ) nên chất lượng sử dụng kém nhiều đoạn không thể thông xe,nhất là vào các mùa lũ

- Từ bối cảnh tổng quan của giao thông đường bộ như đã nêu ở trên yêu cầu cải tạo nâng cấp hoặc làm mới một số đoạn từ Bắc vào Nam theo dọc trục phía tây một cách hoàn chỉnh là cần thiết và phù hợp với các yêu cầu của mục tiêu phát triển dân sinh, kinh tế, chính trị, an ninh, quốc phòng trong địa bàn mỗi tỉnh cũng như trên toàn quốc

- Đối với đoạn dọc trục phía tây, đoạn tuyến thuộc dự án 2 dài 273 km có 15 đầu tuyến là đường xây dựng mới Các tuyến đường này trong chiến tranh chống Mỹ

là trục đường huyết mạch trong vận tải phục vụ chiến trường Miền Nam Song từ lâu không được tu bổ thường xuyên nên từng đoạn bị xuống cấp nghiêm trọng một

số đoạn chưa thông xe

- Việc đầu tư xây dựng tuyến DAII thuộc xa lộ Bắc- Nam thực chất là phục hồi lại đoạn đường đã có từ lâu đi vào hoạt động, nhưng nay đang bị gián đoạn thành những đoạn ngắn Khi xem xét đầu tư cần chú ý đến các điều kiện kinh tế xã hội,

an ninh, quốc phòng Điều kiện quy mô giao thông không nên coi là điều kiện tiên quyết

- Từ những phân tích cụ thể ở trên cho thấy rằng sự đầu tư xây dựng tuyến đường

AB là đúng đắn và cần thiết

Chương V các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến

I Chọn cấp hạng kỹ thuật

Căn cứ vào lưu lượng tính toán, ý nghĩa phục vụ của tuyến và các tiêu chuẩn thiết

kế đường TCVN 4054-98 để xác định cấp hạng đường

Để chọn cấp hạng kỹ thuật đường ta phải quy đổi tất cả các loại xe lưu thông trên đường về một loại xe chung Thông thường ta quy đổi tất cả các loại xe về xe con bằng cách nhân với các hệ số quy đổi

Để thuận tiện cho việc tính toán ta lập bảng sau :

Lưu lượng xe tính cho năm tương lai (xe/ng.đêm)

Stt Loại xe Tỉ lệ

(%)

Lưu lượng (Ni)

Hệ số quy

đổi (ai)

Số xe con quy đổi

t= 15 năm : thời gian tương lai là 15 năm

Căn cứ vào lưu lượng xe thiết kế Ntk=3829(Xcqđ/nđ), tra quy trình 4054-2005

ta chọn tuyến đường là đường cấp III

Nhưng kiến nghị làm đường cấp III ,đường nối các trung tâm kinh tế,chính trị,văn hoá lớn của đất nước.Đường quốc lộ hay đường tỉnh

Luận chứng vận tốc:

Dựa vào lưu lượng xe đã tính đổi, dựa vào các đặc điểm địa hình, địa mạo,

địa chất thuỷ văn nơi tuyến đi qua và tầm quan trọng của tuyến đường đối với sự phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng Tuyến đường AB có lưu lượng xe Ntk=3829 (xcqđ/ng.đêm ) Nên ta chọn vận tốc tính toán thiết kế là 60 km/h

Vậy cấp hạng kỹ thuật đường thiết kế là: cấp 60

II Xác định các đặc trưng hình học đường

1 Xác định độ dốc dọc lớn nhất cho phép: id max

1.1 Xác định độ dốc dọc tối đa 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

f là hệ số cản lăn, với vận tốc thiết kế là 60km/h và chọn mặt đường bê tông

nhựa, theo quy trình f = 0,02.(Giáo trình tr15)

Để thuận tiện cho việc tra biểu đồ nhân tố động lực Ta giả thiết các loại xe

đã cho đều tính với loại xe con và được tính về xe Moscovit Khi đó tiến hành tra

lên biểu đồ đặc tính động lực ứng với vận tốc V=60 km/h ta có:

Dmax= 0,12

=> imax = 0,12 - 0,02 = 0,1

1 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, nó là điều kiện quan

trọng thể hiện được lực kéo, khi hãm xe thì chính nó lại trở thành lực hãm để xe

có thể dừng lại được.Vì vậy điều kiện để xe chuyển động được an toàn là sức kéo phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám giữa lốp xe và mặt đường Tức độ dốc lớn nhất phải nhỏ hơn độ dốc tính theo lực bám ib

ib=D’-f

Trong đó :

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

D’ Đặc tính động lực của xe tính theo lực bám

D’=

G

P

G k ư W

*8.1

*8.0

*03

*3.0

Theo quy phạm 22TCN273-01 đối với đường cấp III,tốc độ thiết kế

V=60km/h, thì imax=7% Vậy ta chọn độ dốc dọc lớn nhất trên tuyến: imax=7%.

2 - Xác định số làn xe, chiều rộng mặt đường, nền đường:

2.1 - Khả năng thông xe của đường

a Khả năng thông xe lý thuyết

Năng lực thông hành lý thuyết là khả năng thông xe trong điều kiện lý tưởng

về dòng xe (dòng xe thuần nhất toàn xe con ) và về đường (làn xe đủ rộng, mặt

đường tốt, tuyến đường thẳng, không dốc, không có trướng ngại vật ), các xe nối

đuôi nhau chạy cùng một vận tốc và cách nhau một khoảng cách tối thiểu không

đổi đảm bảo an toàn

Khả năng thông xe của đường phụ thuộc vào số làn xe và năng lực thông xe của mỗi làn

Giả thiết rằng trên một làn xe, dòng xe chỉ có một loại xe (xe con) chạy

cùng 1 tốc độ V=60 km/h, xe nọ chạy cách xe kia một cự li an toàn tối thiểu d:

Nlt: Khả năng thông xe lý thuyết của một làn xe (xe/h)

V : Vận tốc xe chạy, tính cho cả dòng xe, V=60 (km/h)

L0 : Khổ động lực học của dòng xe (khoảng cách tối thiểu giữa hai xe liền

nhau để bảo đảm an toàn) (m)

f i

V V k

++

ư

ϕ

k: Hệ số sử dụng phanh, lấy với xe con k = 1,2.(Giáo trình tr27)

ϕ: Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường, khi tính với năng lực thông hành xe trong điều kiện bình thường ϕ=0,5.(Giáo trình tr26)

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

V2: Vận tốc xe lúc phanh hẳn, V2=0

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

Nlt=

6 5 ) 02 0 5 0 ( 254

60

* 2 1 6 3 60

60

* 1000 )

( 254

* 6

3

* 1000

2 2

+ + +

+

= + + +

f

V k V

Khả năng thông xe thực tế thường được lấy:

Ntt = β*Nlt Trong đó

Z : Hệ sử dụng năng lực thông hành Với Vtk= 60km/h và địa

hình miền núinên Z= 0,77.(Giáo trình tr91)

Ntx=1000 (xe/h) : Năng lực thông xe tối đa của một làn xe khi

không có phân cách trái chiều và ôtô chạy chung với xe

N

. =0 77 * 1000

498

=0.646=> n=1 Với đường cấp IV theo TCVN 4054-98 số làn xe yêu cầu là 2

3 Bề rộng làn xe chạy

Bề rộng của một làn xe được 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 người lái xe và được xác định dựa vào số liệu thống kê từ các số liệu quan sát ngoài thực

- Dựa vào vận tốc xe chạy V

- Dựa vào kích thước thùng xe gồm : 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 chạy trái chiều hoặc cùng chiều

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

Ta thường lấy y = x = 0,5 + 0,005*V với V(km/h)

Các yếu tố mặt cắt ngang đường

Theo qui trình TCVN - 4054 - 1998 với đường cấp kỹ thuật 60 km/h có các

tiêu chuẩn mặt cắt ngang đường như sau:

+ Bề rộng tối thiểu của nền đường: 9.0 (m)

Kết hợp giữa tính toán và qui trình, ta chọn các chỉ tiêu để thiết kế mặt cắt ngang tuyến AB theo quy trình TCVN4054-98

IV Xác định bán kính tối thiểu trên đường cong bằng

Tại những vị trí tuyến đổi hướng, để đảm bảo cho xe chạy an toàn, tiện lợi

và kinh tế với vận tốc tính toán cần phải bố trí đường cong bằng có bán kính hợp

lý Việc sử dụng bán kính đường cong bằng có bán kính lớn không những cải thiện được 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 lượng 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 đường cong bằng là phải đảm bảo điều kiện ổn định chống trượt 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 phương ngang à Ψ2

Bán kính đường cong bằng nhỏ nhất được xác định theo các trường hợp sau:

+Trường hợp 1: không bố trí siêu cao

Trên đường cong không bố trí siêu cao, tính cho trường hợp bất lợi xe chạy phía lưng đường cong

Rksc = V

2

127 (à - in) Trong đó :

in: độ dốc ngang của mặt đường, lấy in = 0,02

à: hệ số lực đẩy ngang, khi không bố trí siêu cao lấy à = 0,08

Theo quy trình, độ dốc siêu cao thông thường isc=6%

Bán kính đường cong nhỏ nhất được xác định:

Rmin=

) (

127

) 20

) 20 60

Theo quy trình thì độ dốc siêu cao lớn nhất iscmax = 8%

Bán kính đường cong nhỏ nhất được xác định:

Rmin=

) (

Trong đó :

V vận tốc tính toán V=60km/h

à hệ số lực đẩy ngang à = 0,15 i=iscmax=0,08

=>Thay vào ta có:

Rmin=

) 08 0 15 0 ( 127

Vậy ta chọn bán kính đường cong nhỏ nhất: Rmin=125 m

Kết hợp giữa tính toán và qui phạm ta chọn ta chọn tiêu chuẩn để thiết kế như qui phạm

V Tính toán tầm nhìn xe chạy

- Để đảm bảo xe chạy an toàn, lái xe luôn luôn phải nhìn rõ một đoạn đường phía trước để xử lý mọi tình huống về đường và về giao thông trên đường như tránh các chỗ hỏng hóc, các chướng ngại vật, tránh hoặc vượt cự ly Đoạn đường tối thiểu cần nhìn thấy rõ ở phía trước 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 được tính theo hai trường hợp sau:

Trong đó:

S1 : Tầm nhìn được tính toán theo sơ đồ 1

lpư : đoạn phản ứng tâm lý : lpư=

6 , 3

V

với V(km/h)

Sh : Quãng đường xe chạy được trong thời gian hãm phanh

Được xác định theo công thức

* 254

l0 : Cự ly an toàn lấy từ (5 ữ10) ở đây ta lấy l0=8m

Khi đó thay vào ta có công thức tổng quát tính cự ly tầm nhìn theo sơ đồ 1

2

) ( 254 6 ,

Thay số vào ta có:

S1= 8

) 07 0 3 0 ( 254

60

* 2 1 6 , 3

2 Xác định tầm nhìn hai chiều (theo sơ đồ 2):

Tầm nhìn theo sơ đồ này thường xảy ra trên đường cấp thấp hay 2 làn xe không đủ rộng, không có dải phân cách

Tình huống này xảy ra khi hai xe chạy ngược chiều trên cùng một làn xe Hai xe cần hãm kịp thời để không đâm vào nhau

Ta có sơ đồ sau:

S h 1

S 2

11

lp ư 1

2 2

lp ư 2

S h 2

l o

Từ sơ đồ đó ta có công thức tính sau

S2=lpư1+lpư2+Sh1+Sh2+l0 (m)

Trong đó:

S2 : Chiều dài tầm nhìn hai chiều

lpư1; lpư2: Quãng đường xe chạy được trong thời gian phản ứng 1s của

Trong đó: V1,V2 (km/h) lần lượt là tốc độ của xe 1 và xe 2 trong sơ đồ

Sh1,Sh2:Quãng đường xe chạy được trong thời gian giữ phanh của hai

xe

Sh1=

) ( 254

* 12

i

V k

± ϕ

Sh2=

) ( 254

* 2

i

V k

± ϕ

k,i,ϕ : Được lấy như ở sơ đồ 1 tức là :k=1,2; ϕ=0,3; i=0,05

lo : Cự ly an toàn, được lấy từ (5ữ10)m Chọn lo=8m

Từ đó ta có công thức tổng quát

S2= + +

6 , 3

2

± ) ( 254

* 12

i

V K

* 22

i

V K

±

Ta tính cho trường hợp hai xe ngược chiều cùng một vận tốc với V1=V2=V

Khi đó thay vào ta có: S2=

) ( 254

8

, 1

2

i

V K V

V

) (

127

.

2 2 2

i

V K

ư ϕ

ϕ

+ l0 Thay vào ta được:

S2= +

8 , 1

60

) 07 0 3 0 ( 127

3 0 60

* 2 1

2 2

2

ư +8 = 161.25m

Tra theo qui trình : đường cấp III,vận tốc thiết kế 60km/h =>S2=150m

Vậy chọn S2=161.25m

VI Xác định độ dốc cho việc thoát nước trên mặt đường

Để đảm bảo cho việc thoát nước trên mặt đường được nhanh chóng người ta thường bố trí mặt đường có độ dốc ngang để thoát nước sang hai bên Độ dốc ngang này phải đủ lớn để thoát nước, tuy nhiên nó cũng phải đủ nhỏ để xe có thể chạy êm thuận Độ dốc ngang này còn được xác định bởi vật liệu làm kết cấu mặt Theo quy phạm ta chọn:

7 i

* 6

VII Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu

VIII Xác định trị số bán kính tối thiểu của đường cong đứng

Trên trắc dọc tại những vị trí thay đổi độ dốc người ta phải bố trí đường cong lồi hoặc lõm để xe chạy êm thuận và an toàn Với vận tốc thiết kế 60 km/h đường cấp III ta phải bố trí đường cong đứng ở những chỗ ∆i>= 1%

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 đinh từ điều

kiện đảm bảo tầm nhìn xe chạy trên mặt đường

Theo giáo trình TKĐ F1, công thức xác định như sau:

2 1

2

) (

L

+

Trong đó:

L : Chiều dài phải nhìn thấy

d1: Khoảng cách từ mắt người lái xe đến mặt đường, d1=1,2m

d2: Chiều cao chướng ngại vật

Ta tính trong trường hợp đảm bảo tầm nhìn hai chiều L=S2 , ta có:

d

S

8

2

2 Trong đó:

d =d1=d2=1,2m

S2: Tầm nhìn hai chiều, S2=161.25 m

R lồimin =

2 1

* 8

25

= 2708.5m Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4054-2005, đối với đường cấp 60, bán kính

đường cong đứng lồi nhỏ nhất là 2500 m Vì vậy ta chọn Rmin = 2708.5m.

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

Mục đích của việc bố trí đường cong đứng nhằm:

- Đảm bảo xe chạy êm thuận

- Khắc phục hiện tượng siêu tải

- Đảm bảo tầm nhìn vào ban đêm

a Theo điều kiện đảm bảo tính êm thuận:

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

R g

V G

2 1

* 2

100 2

= 1182m Vậy Rlõmmin tính toán lấy bằng max(1182m;554m) = 1182m

Theo quy trình quy định, với đường cấp 60 thì bán kính đường cong lõm nhỏ nhất

định lâu dài hơn Trong các trường hợp không tránh được mới phải dùng các giới hạn tính toán ở trên

IX Siêu cao và bố trí siêu cao

Nghiên cứu sự chuyển động của ô tô ta thấy khi ô tô chạy trên đường cong bằng ô tô có xu thế bị trượt hoặc lật đổ về phía lưng đường cong do ảnh hưởng của lực li tâm Trên các đường cong có bán kính nhỏ sự ảnh hưởng này càng lớn Để

đảm bảo an toàn và tiện lợi cho xe chạy thì ở các đường cong bán kính nhỏ người

ta thường xây dựng làn đường có độ dốc ngang nghiêng về phía bụng đường cong gọi là siêu cao Độ dốc siêu cao có tác dụng giảm bớt lực ngang và tác động tâm

lý có lợi cho người lái xe, làm cho người lái tự tin có thể cho xe chạy với tốc độ như ở ngoài đường thẳng khi chưa vào đường cong

Tuy nhiên độ dốc siêu cao phải nằm trong giới hạn cho phép Độ dốc siêu cao phải đảm bảo là không bị trượt khi mặt đường bị trơn Theo qui phạm thiết kế

đường ô tô Việt Nam qui định trị số độ dốc siêu cao phụ thuộc và tốc độ thiết kế

và bán kính đường cong nằm

1.Độ dốc siêu cao lớn nhất

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

isc = V

2

127R - à Trong đó:

R : bán kính đường cong tối thiểu (có bố trí siêu cao)

2 Đoạn nối siêu cao

Khi xe chạy từ mặt cắt ngang hai mái sang mặt cắt ngang một mái (trên

đoạn cong tròn có bố 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

đường hai mái sang đường một mái Chiều dài đoạn nối siêu cao tối thiểu được tính theo công thức:

Lnsc = sc

n

.i i

B

Trong đó:

+ isc: độ dốc siêu cao

+in : độ dốc nâng siêu cao, theo quy trình với đường cấp 60 tính bằng

in=0,5%

+B : chiều rộng phần đường xe chạy và phần lề gia cố B = 8m

Tra bảng 14 trong quy trình TCVN 4054 - 2005 lấy ∆ = 0.6 m và tính trong trường hợp độ dốc siêu cao lớn nhất isc = 6%, ta được:

Lnsc = sc

n

i i

B

=

5 0

0 8

a Phương pháp 1: Quay quanh tim đường để nâng phần đường phía lưng đường

cong để cho có cùng độ dốc phần xe chạy, sau đó tiếp tục quay trả phần xe chạy

và lề gia cố quanh tim đường cho tới khi đạt độ dốc siêu cao

b Phương pháp 2: Quay phần đường phía lưng đường cong quanh tim đường cho

tới khi cả mặt cắt ngang có độ dốc ngang của phần xe chạy, sau đó quay quanh mép phần xe chạy phía bụng cả mặt cắt ngang cho tới khi đạt độ dốc siêu cao

c Phương pháp 3: Thực hiện quay quanh một trục ảo, cách mép phần xe chạy

bên ngoài một cự ly là 7 m ( áp dụng khi phần xe chạy > 7m )

Thực hiện nối siêu cao trên tuyến được sử dụng phương pháp 1 Khi có

đường cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp Khi không có đường cong chuyển tiếp thì đoạn nối siêu cao bố trí một nửa nằm ngoài đường thẳng và một nửa nằm trong đường cong tròn

x Tính đường cong chuyển tiếp

Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong, bán kính cong thay đổi đột ngột từ ∞ về R, đồng thời lực ly tâm tác dụng vào xe tăng dần từ 0 đến G.V

2

gR Các tác động này gây cảm giac khó chịu cho lái xe và hành khách, mất an toàn cho hàng hoá Điều này đòi hỏi phải bố trí một đường cong chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong tròn Đường cong chuyển tiếp sẽ có tác dụng làm cho tuyến

có dạng hài hoà hơn, tầm nhìn được đảm bảo hơn và mức độ tiện nghi an toàn

đều tăng rõ rệt

Đường cong chuyển tiếp bố trí trùng hợp với đoạn nối siêu cao và đoạn nối

mở rộng phần xe chạy (nếu có)

S¬ §å Bè TrÝ ChuyÓn TiÕp

θ

θ/2 +ϕ0

- TÝnh to¸n vµ c¾m ®−êng cong chuyÓn tiÕp:

C¸c yÕu tè ®−êng cong:

t là chiều dài từ Nđ đến Tđ của đường cong

p : độ dịch chuyển của đường cong

L: Chiều dài đường cong chuyển tiếp

- Tính chiều dài đường cong chuyển tiếp:

Chiều dài đoạn đường cong chuyển tiếp Lcht không nhỏ hơn các đoạn nối

siêu cao và đoạn nối mở rộng (đồng thời Lcht ≥ 15 m) và được tính theo công thức:

Lcht =

R

* 23,5

V 3

Trong đó:

V: tốc độ thiết kế V=60 km/h

R: bán kính đường cong cần làm chuyển tiếp

Tuỳ theo bán kính của từng đường cong ta sẽ tính và bố trí được các đoạn

đường cong chuyển tiếp cần thiết kế

Về dạng hình học, đường cong chuyển tiếp thường là một đường cong

Clôtôit

XI Mở rộng phần xe chạy trên đường cong

Khi xe chạy trên đường cong mỗi bánh xe chuyển động theo một quĩ đạo

riêng: trục sau cố định luôn luôn hướng tâm còn bánh trước hợp với trục sau một

góc, nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đương thẳng Vì vậy để đảm bảo

trên đường cong tương đương như trên đường thẳng ở các đường 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 đường, giữa hai

ô tô với nhau phải như trên đường thẳng

Sơ đồ tính toán độ mở rộng trên đường hai làn xe

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

e1 = L

2

2R Trong đó:

+ L: chiều dài tính từ trục sau của xe tới giảm xóc đằng trước(m) Công thức trên mới chỉ xét tới mặt hình học, để tính tới độ sàng ngang của xe khi chuyển động ta phải bổ sung thêm một biểu thức hiệu chỉnh:

0.05x60

125 = 1.04 m Như vậy tuỳ thuộc vào bán kính đường cong, vận tốc thiết kế và khoảng cách từ trục sau của xe tới giảm xóc đằng trước mà ta tính được độ mở rộng của

đường cong khác nhau. Giá trị độ mở rộng này ta theo qui trình TCVN 4054-2005.Phần mở rộng được bố trí ở bụng đường cong Khi gặp khó khăn được bố trí

ở lưng đường cong, hoặc bố trí đồng thời phía bụng và phía lưng đường cong

Đoạn nối mở rộng là trùng hoàn toàn đoạn nối siêu cao và đường cong chuyển tiếp

XII Tĩnh không

Tĩnh không là giới hạn không gian nhằm đảm bảo lưu thông cho các loại xe không cho phép tồn tại bất kỳ chướng ngại vật nào, kể cả công trình phục vụ về

đường như biển báo, cột chiếu sáng nằm trong phạm vi của tĩnh không

Tĩnh không tối thiểu của đường được qui định như hình vẽ trên: