do an tot nghiep thiet ke duong cap 4 mien nui

Đường cấp 4 miền núi 60 kmh, lưu lượng 630 xengđ tuong lai Thành phần xe : con : 2 trục : 3 trục : buýt = 15 : 36 : 30 : 19 Mặt cắt ngang phần xe chạy 6m; Lề gia cố 1m; Lề không gia cố 0.5m Kết cấu áo đường 2 pa : betong nhựa, betong nhua Cống điển hình : Cống đơn 1.75 m

PHẦN II

THIẾT KẾ KỸ THUẬT (Đoạn từ Km 4+600 đến Km

6+100)

CHƯƠNG I THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ ĐOẠN TUYẾN

(Từ Km 4+600 đến Km 6+100)

I Thiết kế bình đồ tuyến:

- Sau khi chọn phương án tuyến I và tiến hành khảo sát

chi tiết tại thuộc địa ta lập và vẽ được bản đồ địa hình

tỉ lệ 1/1000 và dựa vào bản đồ này để thiết kế bìnhđồ tuyến đường

- Trong phần thiết kế cơ sở ta đã có các cọc Km, H, C,

ND, TD, P, TC, NC và bây giờ ta cần phải thêm các cọc Clà các cọc rải đều có khoảng cách giữa các cọc là20m

- Trong phạm vi đồ án ta chỉ thiết kế bình đồ tuyến từ

Km 4+600 đến Km 6+100 của phương án tuyến đã chọn(phương án I)

II Thiết kế đường cong nằm:

1.Mục đích và nội dung tính toán:

a.Mục đích:

Khi xe chạy trên đường cong nằm thì xe phải chịu nhiềuđiều kiện bất lợi so với khi xe chạy trên đường thẳng,những điều kiện bất lợi đó là:

- Khi xe chạy vào đường cong bán kính nhỏ thì yêu

cầu bề rộng của đường phải lớn hơn so với đườngthẳng thì xe mới chạy được bình thường

- Khi xe chạy vào đường cong thì tầm nhìn bị cản trở.

- Khi xe chạy vào đường cong phải chịu thêm lực ly

tâm gây ra hiện tượng xe bị trượt ngang hoặc bị lậtngang

- Từ những điều kiện bất lợi trên ta tính toán và

thiết kế đường cong nằm

b.Nội dung tính toán:

- Các yếu tố đường cong thiết kế

- Tính toán siêu cao

- Tính toán phần mở rộng đường của xe chạy khi vàođường cong

- Tính toán đường cong chuyển tiếp

- Tính toán bảo đảm tầm nhìn.

2.Tính toán thiết kế đường cong nằm:

2.1 Tính toán thiết kế đường cong nằm R=300m

Các yếu tố của đường cong thiết kế:

- Góc chuyển hướng: α = 62 56'29'' o

- Bán kính đường cong: R = 300 m

- Chiều dài tiếp tuyến: T = 208.84 m

- Phân cự: P =52.15 m

- Chiều dài đường cong: K = 379.56m

a Tính toán siêu cao:

• Độ dốc siêu cao:

Theo TCVN 4054-2005 với bán kính đường cong nằm300m và tốc độ thiết kế V = 60 Km/h thì độ dốc siêu caothiết kế là 2%

• Tính toán chiều dài đoạn nối siêu cao:

sc nsc

isc= 2 % : Độ dốc siêu cao

với vận tốc 60 Km/h

⇒ L = nsc (8 + 0) 2× = 32 m

0.5Theo TCVN 4054-2005, đoạn nối siêu cao được bố trí trùngvới đường cong chuyển tiếp Theo TCVN 4054-05 (Bảng 14),

300m, isc = 2%, đường 2 làn xe thì Lnsc = 50m

=> Chọn Lnsc = 50 m (1)

• Bố trí siêu cao:

Trong đoạn cong thiết kế đoạn nối siêu cao, ta thựchiện chuyển từ trắc ngang hai mái sang trắc ngang mộtmái (isc)

Trình tự thực hiện chung:

đường phía ngoài cho đến khi đạt được mặt cắt ngangmột mái bằng độ dốc ngang mặt đường

làm tâm quay cho tới khi mặt cắt ngang đường có độnghiêng bằng độ dốc siêu cao thiết kế

Xác định khoảng cách giữa các mặt cắt ngang đặc trưng:

Khoảng cách từ MCN đầu tiên đến MCN có độ dốcngang nửa phần xe chạy bằng không (quay quanh mặtđường 1 góc 2%):

Đối với các mặt cắt trung gian (thường được rải đềuvới cự ly 10m), các cao độ đều được xác định bằng cáchnội suy

b Tính toán phần mở rộng khi xe chạy trên đường cong:

Tính toán với xe tải:

Độ mở rộng mặt đường cho 1 làn xe:

2 W

rộng được bố trí 1 nửa về phía bụng và 1 nửa về phía lưngcủa đường cong

Theo TCVN 4054-2005 bảng 12: Với R = 300m không cầnmở rộng bụng trong đường cong

c Tính toán đường cong chuyển tiếp:

• Các yếu tố của đường cong tròn:

- Góc chuyển hướng: α = 62 56'29'' o

- Bán kính đường cong: R = 300 m

• Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp:

Chọn đường cong chuyển tiếp có dạng đường congClotoit

Lct = A2 > R 300= =33.33 m

Với :

A : thông số clotoit

R : bán kính đường cong

Điều kiện về tăng cường độ gia tốc li tâm một cáchtừ từ:

Trong đó: V = Vtk = 60 km/h.

R = 300m

 I0 : độ tăng gia tốc ly tâm  I0 = 0.5m/s3

Và điều kiện đảm bảo bố trí được Ln,sc : Lct ≥ Ln,sc = 50 m(TCVN 4054-2005)(3)

Kết luận: Lct = max[(1),(2),(3)] = 50 m

Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp: L = 50 m

 Kiểm tra điều kiện cấu tạo đường cong chuyển tiếp dạng clothoide:

• Xác định thông số độ dịch chuyển p và t:

p = Y0 - R (l - Cosϕ0) = 1.388 - 300×(1-cos(4 46'28.73''o ))

= 0.347m

t = X0 - Rsinϕ0= 49.965 - 300×sin(4 46'28.73''o ) = 24.994 m

Vì: p = 0.347 < R =300=3

không cần phải lựa chọn lại

• Tính lại bán kính đường cong R 1 và tính chính xác các yếu tố của đường cong tròn theo R 1 :

T = 1 tan( ) 300.347 tan(62 56'29 ''0 ) 183.842

R × α = × = m

0 1

• Xác định tọa độ các điểm trung gian:

xác định tương tự như xác định tọa độ điểm cuối củađường cong chuyển tiếp Khoảng cách các điểm trung gian10m

• Xác định các điểm trung gian của đường tròn K o :

cọc rải đều từ 2 phía Tđ và Tc cho đến điểm giữa củađường cong (do tính đối xứng của đường cong) Tọa độ cáccọc được xác định như sau:

Xác định các góc chắn cung:

Bảng cắm tọa độ đường cong tròn

14 300 300.347 139.78 26.696 31.471 181.613 44.475

d Bảo đảm tầm nhìn trên đường cong nằm:

Khi xe chạy vào đường cong, tầm nhìn của người lái xe

bị hạn chế do vật cản ở gần đường cong như: mái ta luyđường đào, cây cối xung quanh…

Khi vào đường cong tài xế thường có xu hướng cho xechạy vào giữa mặt đường tạo cảm giác an toàn nhằmkhông bị trượt ra ngoài đường cong, do vậy khi tính toántầm nhìn khi xe chạy vào đường cong phải tính cho trườnghợp nhìn thấy xe chạy ngược chiều và đường có dải phâncách giữa nên không có xe chạy ngược chiều Trong phầntính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến

Xác định bán kính quĩ đạo của mắt người lái xe dựatheo qui định tính từ mắt người lái xe có vị trí cách mépphần xe chạy bên tay phải là 1.5m, không mở rộng mặtđường:

từ mắt người lái xe được xác định theo công thức sau:

1 1

Z : Khoảng cách cần phá bỏ chướng ngại vật

Z < Zo: Tầm nhìn được đảm bảo

ngại vật

Nhận xét: Ta nhận thấy khoảng cách từ mắt người

lái đến mép ngoài lề gia cố ít nhất là: Z0min= 1.5+Blềgiaco

=1.5+1= 2.5 (m) < Z =9.37m

Vậy tầm nhìn không được bảo đảm, cần bố trí độmở rộng

2.2 Tính toán thiết kế đường cong nằm R=400

Các yếu tố của đường cong thiết kế:

- Góc chuyển hướng: α =27 41'48''o

- Bán kính đường cong: R = 400 m

- Chiều dài tiếp tuyến: T = 123.67 m

- Phân cự: P =12.24 m

- Chiều dài đường cong: K = 243.36m

• Độ dốc siêu cao:

Theo TCVN 4054-2005 với bán kính đường cong nằm400m và tốc độ thiết kế V = 60 Km/h thì độ dốc siêu caothiết kế là 2%

• Tính toán chiều dài đoạn nối siêu cao:

sc nsc

isc= 2 % : Độ dốc siêu cao

với vận tốc 60 Km/h

⇒ L = nsc (8 + 0) 2× = 32 m

0.5Theo TCVN 4054-2005, đoạn nối siêu cao được bố trí trùngvới đường cong chuyển tiếp Theo TCVN 4054-05 (Bảng 14),

400m, isc = 2%, đường 2 làn xe thì Lnsc = 50m

=> Chọn Lnsc = 50 m (1)

• Bố trí siêu cao:

Trong đoạn cong thiết kế đoạn nối siêu cao, ta thựchiện chuyển từ trắc ngang hai mái sang trắc ngang mộtmái (isc)

Trình tự thực hiện chung:

đường phía ngoài cho đến khi đạt được mặt cắt ngangmột mái bằng độ dốc ngang mặt đường

làm tâm quay cho tới khi mặt cắt ngang đường có độnghiêng bằng độ dốc siêu cao thiết kế

Xác định khoảng cách giữa các mặt cắt ngang đặc trưng:

Khoảng cách từ MCN đầu tiên đến MCN có độ dốcngang nửa phần xe chạy bằng không (quay quanh mặtđường 1 góc 2%):

Đối với các mặt cắt trung gian (thường được rải đềuvới cự ly 10m), các cao độ đều được xác định bằng cáchnội suy

đường cong:

Tính toán với xe tải:

Độ mở rộng mặt đường cho 1 làn xe:

2 W

rộng được bố trí 1 nửa về phía bụng và 1 nửa về phía lưngcủa đường cong.

Theo TCVN 4054-2005 bảng 12: Với R = 400m không cầnmở rộng bụng trong đường cong

• Các yếu tố của đường cong tròn:

27 41'48''

=

- Bán kính đường cong: R = 400 m

• Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp:

Chọn đường cong chuyển tiếp có dạng đường congClotoit

Lct = A2 > R = 400=44.44 m

Với :

A : thông số clotoit

R : bán kính đường cong

Điều kiện về tăng cường độ gia tốc li tâm một cáchtừ từ:

 I0 : độ tăng gia tốc ly tâm  I0 = 0.5m/s3

Và điều kiện đảm bảo bố trí được Ln,sc : Lct = Ln,sc = 50 m(3)

Kết luận: Lct = max[(1),(2),(3)] = 50 m

Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp: L = 50 m

 Kiểm tra điều kiện cấu tạo đường cong chuyển tiếp dạng clothoide:

p = Y0 - R (l - Cosϕ0) = 1.0414 - 400×(1-cos(3 34'51.55''o ))

= 0.26m

t = X0 - Rsinϕ0= 49.98 - 400×sin(3 34'51.55''o ) = 24.996 m

Vì: p = 0.26 < R = 400=4

không cần phải lựa chọn lại

• Tính lại bán kính đường cong R 1 và tính chính xác các yếu tố của đường cong tròn theo R 1 :

Phần còn lại của đường cong tròn cơ bản:

• Xác định tọa độ các điểm trung gian:

xác định tương tự như xác định tọa độ điểm cuối củađường cong chuyển tiếp Khoảng cách các điểm trung gian10m

• Xác định các điểm trung gian của đường tròn K o :

cọc rải đều từ 2 phía Tđ và Tc cho đến điểm giữa củađường cong (do tính đối xứng của đường cong) Tọa độ cáccọc được xác định như sau:

Xác định các góc chắn cung:

Bảng cắm tọa độ đường cong tròn

Khi xe chạy vào đường cong, tầm nhìn của người lái xe

bị hạn chế do vật cản ở gần đường cong như: mái ta luyđường đào, cây cối xung quanh…

Khi vào đường cong tài xế thường có xu hướng cho xechạy vào giữa mặt đường tạo cảm giác an toàn nhằmkhông bị trượt ra ngoài đường cong, do vậy khi tính toántầm nhìn khi xe chạy vào đường cong phải tính cho trườnghợp nhìn thấy xe chạy ngược chiều và đường có dải phâncách giữa nên không có xe chạy ngược chiều Trong phầntính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến

Xác định bán kính quĩ đạo của mắt người lái xe dựatheo qui định tính từ mắt người lái xe có vị trí cách mépphần xe chạy bên tay phải là 1.5m, không mở rộng mặtđường:

Z : Khoảng cách cần phá bỏ chướng ngại vật.

Z < Zo: Tầm nhìn được đảm bảo

ngại vật

Nhận xét: Ta nhận thấy khoảng cách từ mắt người

lái đến mép ngoài lề gia cố ít nhất là: Z0min= 1.5+Blềgiaco

=1.5+1 = 2.5 (m) < Z =12.375m

Vậy tầm nhìn được bảo đảm, không cần bố trí độmở rộng

CHƯƠNG II THIẾT KẾ TRẮC DỌC

I Thiết kế đường đỏ:

Trắc dọc biểu thị độ dốc dọc của đường và vị trítương đối của phần xe chạy và mặt đất Việc vạch đườngđỏ cần phối hợp chặt chẽ với thiết kế bình đồ, thiết kếmặt cắt ngang để đảm bảo khối lượng đào đắp nhỏnhất, đường không bị gãy khúc, rõ ràng và hài hòa vềmặt thị giác, chất lượng khai thác của đường như tốc độ

xe chạy, năng lực thông xe, an toàn xe chạy cao, chi phí nhiênliệu giảm, thoát nước tốt

Đường đỏ được thiết kế với tỉ lệ X: 1/1000, Y:1/100.Trong đoạn thiết kế kỷ thuật được chọn độ dốc thayđổi của 2 đoạn dốc thay đổi >1% nên phải bố trí đườngcong đứng

Độ dốc các đường cong đứng tương ứng:

II Tính toán các yếu tố đường cong đứng:

Để liên kết các dốc dọc trên mặt cắt dọc người taphải dùng các đường cong đứng để xe chạy điều hòa,thuận lợi, bảo đảm tầm nhìn ban ngày và ban đêm, đảmbảo hạn chế lực xung kích, lực li tâm theo chiều đứng

Tác dụng của đường cong đứng là chuyển tiếp độdốc dọc từ i đến 1 i2

Yêu cầu giá trị bán kính đường cong đứng :

- Hợp với địa hình, thuận lợi cho xe chạy và mỹ

quan cho đường

- Đảm bảo tầm nhìn ở đường cong đứng lồi.

- Đảm bảo không gãy nhíp xe ở đường cong đứng

lõm

- Đảm bảo tầm nhìn ban đêm ở đường cong đứng

= 2

2

x y R

R: Bán kính tại điểm gốc tọa độ ở đó độ dốccủa mặt cắt dọc bằng 0

x, y: hoành độ và tung độ của điểm đang xét.Dấu “+” tương ứng với đường cong lồi

Dấu “-“ tương ứng với đường cong lõm

x = R ix

y = 2R

Độ dốc của điểm A được lấy như sau:

- Lên dốc mang dấu ( + )

- Xuống dốc mang dấu ( - )

Từ đó ta xác định được chiều dài đường cong đứngtạo bởi 2 dốc i1 và i2:

K = Ri i1− 2

Hay:

K =R ( i +i ) : 2 đo ädốc khác dấu

K =R ( i - i ) : 2 đo ädốc cùng dấu

Tiếp tuyến đường cong:

T =0.5 R ( i +i ) : 2 đo ädốc khác dấu

K =0.5 R ( i - i ) : 2 đo ädốc cùng dấuTừ cao độ, lý trình của điểm Đ, xác định cao độ vàlý trình các điểm trung gian

Cự ly các điểm trung gian nên chọn theo ∆i

Km 4+980.6

Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:

∆hTD-P =T i =36× 1 ×0.52=0.1872m

100Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:

∆hTC-P =T i =36× 2 ×0.68=0.2448m

100Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:

TD

h =45.648+ 0.1872 = 45.835 mCao độ điểm tiếp cuối của đường cong:

TC

h =45.648 +0.2448 = 45.893 mTọa độ của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:

TD 1

T D TD

Tọa độ của điểm tiếp cuối so với đỉnh đường cong:

TC 2

TC TC

Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:

∆hTD-P =T i =52.8× 1 ×0.68=0.359m

100Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:

∆hTC-P =T i =52.8× 2 ×1.96=1.035m

100Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:

TD

h =46.792- 0.359 = 46.433 mCao độ điểm tiếp cuối của đường cong:

TC

h =46.792 – 1.035= 45.757 mTọa độ của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:

TD 1

T D TD

Bảng xác định cao độ, lý trình các điểm trung gian

Km 5+329.62

Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:

∆hTD-P =T i =39.2× 1 ×1.96=0.768m

100Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:

∆hTC-P =T i =39.2× 2 × 0 =0m

100Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:

Km 5+619.62

Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:

∆hTD-P =T i =73.6× 1 × 0 =0m

100Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:

∆hTC-P =T i =73.6× 2 ×3.68=2.708m

100Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:

TD

h =43.27+0 = 43.27 mCao độ điểm tiếp cuối của đường cong:

TC

h =43.27 +2.708= 45.978 mTọa độ của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:

TD 1

2 2

T D TD

Cao độ và lý trình đỉnh P (vị trí đổi dốc): hP = 50.705m;

Km 5+821.87

Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:

∆hTD-P =T i =93× 1 ×3.68=3.422m

100Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:

∆hTC-P =T i =93× 2 ×0.97=0.902m

100Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:

TD

h =50.705- 3.422 = 47.283 mCao độ điểm tiếp cuối của đường cong:

TC

h =50.705 – 0.902= 49.803 mTọa độ của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:

TD 1

T D TD

CHƯƠNG III THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

I Kết cấu áo đường cho phần xe chạy:

Trong thiết kế sơ bộ ta đã kiểm tra và so sánh haiphương án kết cấu áo đường và chọn được phương án II.Kết cấu này đã đạt yêu cầu về cường độ theo tiêuchuẩn độ võng đàn hồi, cắt trượt trong nền đất, chịu kéouốn trong các lớp bê tông nhựa

Cấu tạo các lớp mặt đường từ trên xuống như sau:

cm

cm

- Cấp phối đá dăm loại I dày 28 cm

- Cấp phối đá dăm loại II dày 34 cm

Các đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu:

+ Nền đường

Đất đắp nền

đường :Á sét lẫn sỏi sạn

E ku

(Mp a)

E tr

(Mp a)

R u

(Mp a)

C (Mp a)

ϕ

(đ ộ )

Bê tông nhựa

Cấp phối đá

II Kết cấu áo đường cho phần lề gia cố:

Thông thường lề đường có 2 chức năng chủ yếu là:để xe cộ dừng đỗ lại vì lý do đột xuất và để tạo ra “hiệuứng thành bên” để bảo vệ cạnh mép của các lớp kếtcấu mặt đường phần xe chạy chính Ngoài ra, còn được xemlà chỗ tránh xe đảm bảo giao thông khi tiến hành sửachữa mặt đường phần xe chạy chính và riêng ở nước talề đường còn dùng cho các xe 2 bánh và xe thô sơ đi lại

Trên thực tế ở nước ta và nhiều nước khác, việcbánh xe tải thường xuyên xâm phạm lề đường là mộttrong các nguyên nhân chủ yếu làm hư hỏng mặt lềđường Do đó nên chọn kết cấu lề gia cố như kết cấuphần xe chạy chính

Đã kiểm tra chi tiết trong phần thiết kế sơ bộ