Thiết kế tuyến đường đi qua địa phận thôn đức sơn ,thị xã ninh hòa, tỉnh khánh hoà

Khả năng thông xe theo lý thuyết lớn nhất của một làn xe được xác định theo công thức lý thuyết với giả thiết đoàn xe cùng loại chạy với tốc độ đều là V và liêntục nối đuôi nhau , xe nọ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

* *

*

ĐỒ ÁN MÔN THIẾT KẾ ĐƯỜNG

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: VŨ THÀNH LONG

MỤC LỤC:

CHƯƠNG 1 5

GIỚI THIỆU CHUNG 5

1.1 Tổng quan 5

1.3: Các quy trình, quy phạm áp dụng: 7

1.3.1 Quy trình khảo sát: 7

1.3.2 Các quy trình quy phạm thiết kế: 8

1.5 Điều kiện địa hình 8

1.6 Điều kiện địa chất 9

1.7 Vật liệu xây dựng 10

CHƯƠNG 2 11

XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TUYẾN 11

2.3.1 Các chỉ tiêu của tuyến 14

2.3.1.1 Tốc độ thiết kế tuyến 14

2.3.1.2 Năng lực thông xe và số làn xe 14

2.3.1.3 Xác định độ dốc dọc lớn nhất 18

2.3.1.4 Xác định tầm nhìn xe chạy : 21

2.3.1.5 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu trên bình đồ 24

2.3.1.5 Xác định đoạn nối siêu cao 25

2.3.1.6 Xác định độ mở rộng của đường cong và đoạn nối mở rộng 26

2.3.1.7 Xác định trị số tối thiểu bán kính đường cong đứng lồi và lõm 27

2.3.9 Lựa chọn kết cấu áo đường, tải trọng xe tính toán 29

2.3.2 Kết luận 30

CHƯƠNG 3 32

THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG 32

3.1 Giải pháp thiết kế phương án tuyến 32

Hướng tuyến: Đoạn tuyến từ E đến F thuộc dự án xã Ninh Sơn thị xã Ninh hòa tỉnh Khánh Hòa 32

3.1.1 Thiết kế bình đồ tuyến đường 32

3.1.1.1 Nguyên tắc thiết kế tuyến 32

3.1.3 Thiết kế trắc ngang 44

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG , MẶT ĐƯỜNG……… 48

4.1.4.1 Yêu cầu cầu chung đối với nền đường 48

4.1.4.2 Nguyên tắc thiết kế nền đường 48

4.1.4.3 Giải pháp thiết kế nền đường 49

4.1.5 Thiết kế kết cấu áo đường 49

4.1.5.1 Nguyên tắc thiết kế mặt đường 49

4.1.5.2 Tiêu chuẩn tính toán thiết kế áo đường 50

Vật liệu 52

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC………58

5.1.6.1 Rãnh thoát nước 59

CHƯƠN 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

6.1 Kết luận 66

6.2 Phạm vi nghiên cứu 66

6.3 Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật 66

6.4 Kiến nghị 66

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Tổng quan.

- Tỉnh Khánh Hòa ở về phía khu vực duyên hải Nam Trung Bộ của Việt

Nam, phía Bắc giáp ba huyện Sông Hinh, Đông Hòa và Tây Hòa củatỉnh Phú Yên, phía Tây giáp hai huyện M'Drăk và Krông Bông của tỉnhĐắk Lắk, phía Nam giáp huyện Bác Ái và Thuận Bắc của tỉnh NinhThuận, phía Tây Nam giáp huyện Lạc Dương của tỉnh Lâm Đồng, phíaĐông giáp Biển Đông Phần lãnh hải có hệ thống đảo, đặc biệt là huyệnđảo Trường Sa, có vị trí rất quan trọng về kinh tế, quốc phòng của cảnước Khánh Hoà nằm giữa hai thành phố lớn là thành phố Hồ Chí Minh

và Đà Nẵng, là các trọng điểm phát triển kinh tế của cả nước, trungtâm tỉnh lỵ Tỉnh lỵ của Khánh Hòa là thành phố Nha Trang, cách Thànhphố Hồ Chí Minh 447 km và cách thủ đô Hà Nội 1.278 km đường bộ Với

vị trí địa lý như vậy đã tạo điều kiện thuận lợi cho Khánh Hoà phát triểnsản xuất hàng hoá và mở rộng giao lưu kinh tế - xã hội với các tỉnhtrong cả nước và quốc tế

- Khánh Hòa có diện tích tự nhiên là 5.197 km² Phần đất liền của tỉnhnằm kéo dài từ tọa độ địa lý 12°52’15" đến 11°42’50" vĩ độ Bắc và từ108°40’33" đến 109°27’55" kinh độ Đông Điểm cực Đông trên đất liềncủa Khánh Hòa nằm tại Mũi Đôi trên bán đảo Hòn Gốm, huyện VạnNinh và cũng là điểm cực đông trên đất liền của Việt Nam Chiều dàivào khoảng 150 km, chiều ngang chỗ rộng nhất vào khoảng 90 km

- Khánh Hòa là một trong những tỉnh có đường bờ biển dài và đẹp nhấtViệt Nam Đường bờ biển kéo dài từ xã Đại Lãnh tới cuối vịnh CamRanh, có độ dài khoảng 385 km tính theo mép nước với nhiều cửa lạch,đầm, vịnh, cùng khoảng 200 đảo lớn, nhỏ ven bờ và các đảo san hôcủa quần đảo Trường Sa Khánh Hòa có sáu đầm và vịnh lớn, đó là ĐạiLãnh, vịnh Vân Phong, Hòn Khói, vịnh Nha Phu, vịnh Nha Trang (CùHuân) và vịnh Cam Ranh Trong đó có nổi bật nhất vịnh Cam Ranh với

chiều dài 16 km, chiều rộng 32 km, thông với biển thông qua eo biểnrộng 1,6 km, có độ sâu từ 18-20 m và thường được xem là cảng biển cóđiều kiện tự nhiên tốt nhất Đông Nam Á trước đây được sử dụng làmcăn cứ quân sự của Hoa Kỳ rồi Liên Xô (sau này là Nga) nhưng nay đãđược chuyển thành cảng dân sự Vừa có lợi thế tự nhiên rất có lợi choquân sự, quốc phòng lại cận kề tuyến đường vận tải biển quốc tế trọngyếu nên từ hàng trăm năm nay vịnh Cam Ranh luôn được hải quân cáccường quốc coi là “trung tâm dịch vụ hậu cần” quan trọng.

2

3 Hình I.1.1 Vị trí địa lý tỉnh Khánh Hòa

- Hai điểm E, F mà tuyến đi qua thuộc địa phận Thôn Đức Sơn , xã NinhSơn, thị xã Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa

- Thị xã Ninh Hoà là vùng đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ, thuộctỉnh Khánh Hoà, nằm về phía Đông vòng cung Bắc Nam của dải TrườngSơn trên toạ độ từ 12020’ - 12045’ độ Vĩ Bắc và từ 105o52’ - 109o20’

độ Kinh Đông Thị xã Ninh Hòa phía Đông giáp Biển Đông; phía Tâygiáp huyện M’Đrắk, tỉnh Đắk Lắk; Tây Nam giáp huyện Khánh Vĩnh,

tỉnh Khánh Hòa; Tây Bắc giáp huyện sông Hinh, tỉnh Phú Yên; phíaNam giáp huyện Diên Khánh và thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa;phía Bắc giáp huyện Vạn Ninh, tỉnh Khánh Hòa Trung tâm thị xã cáchthành phố Nha Trang 33 km về phía Bắc (theo quốc lộ 1A).

Ninh Hòa có tổng diện tích đất tự nhiên là 119.777 ha, có trên 70% lànúi rừng, 0,44% là động cát ven biển

- Đồng bằng nơi đây là một lòng chảo hơi tròn, ba mặt bị núi baobọc, bán kính khoảng 15 km Địa hình thấp dần từ Tây sang Đông

và từ Bắc xuống Nam Vùng trung tâm đồng bằng đất đai tương đốiphì nhiêu

- Địa hình thị xã Ninh Hòa bị chia cắt nhiều bởi núi cao, nhiều dốc

và đèo

hiểm trở Phía Tây trên quốc lộ 26 có đèo Dốc Đất, đèo PhượngHoàng Phía Nam trên quốc lộ 1A có đèo Rọ Tượng, đèo Rù Rì PhíaBắc có dốc Giồng Thanh, dốc Đá Trắng Phía Đông đồng bằng có dảinúi Hòn Hèo chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, ba mặt nhô rabiển tạo thành một bán đảo lớn (146 km2) với nhiều đỉnh cao trên700m

- Bờ biển Ninh Hoà có nhiều nơi lồi lõm, khúc khuỷu, có nhiều cửasông, cửa lạch nằm sâu trong đất liền Bờ biển có nhiều nơi bãi triềurộng thuận lợi cho nghề nuôi trồng hải sản xuất khẩu và làm muối

1.2: Phạm vi nghiên cứu của dự án :

- Điểm đầu: E

- Điểm cuối: F

- Chiều dài tuyến:2762.51 m

- Nội dung thiết kế tuyến: xây dựng tuyến đường mới nối hai điểm E-F

1.3: Các quy trình, quy phạm áp dụng:

1.3.1 Quy trình khảo sát:

- Quy trình khảo sát đường ô tô: 22 TCN 263- 2000

- Quy phạm đo vẽ bản đồ địa hình: 96 TCN 43 – 90

- Công tác trắc địa trong XD – yêu cầu chung: TCVN 9398:2012

- Quy trình khảo sát thuỷ văn: 22 TCN 27 – 84

- Quy trình khảo sát địa chất: 22 TCN 27 – 84

- Quy trình khoan thăm dò địa chất: 22 TCN 259-2000

- Quy trình thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT): TCVN 9351: 2012

- Quy trình thí nghiệm đất xây dựng: TCVN8868: 2011

- Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu: 22TCN 262-2000

- Quy trình thử nghiệm xác định mô đun đàn hồi chung của kết cấu bằng cần đo độvõng Benkelman: TCVN 8867:2011

1.3.2 Các quy trình quy phạm thiết kế:

- Đường ôtô tiêu chuẩn thiết kế : TCVN 4054 -2005

- Quy trình thiết kế áo đường mềm: 22TCN 211-06

- Quy trình thiết kế áo đường cứng: QĐ3230 /QĐ-BGTVT

- Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ: TCVN 9845: 2013

- Quy phạm KSTK nền đường ô tô qua vùng đất yếu: 22 TCN 262 – 2000

- Điều lệ biển báo đường bộ: QCVN41:2012/BGTVT

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272-05

1.4: Điều kiện khí hậu thủy văn:

- Thị xã Ninh Hòa nằm trong tiểu vùng khí hậu đồng bằng ven biển, mang đặc trưng củakhí hậu nhiệt đới gió mùa và chịu ảnh hưởng của khí hậu đại dương nên quanh năm khíhậu nơi đây tương đối ôn hoà, mùa đông không rét buốt với nhiệt độ trung bình hàng năm

là 26,60C, độ ẩm bình quân hàng năm là 70%-80% Lượng mưa trung bình hàng năm là

1350 mm, thời tiết mưa rải không đều, hàng năm mưa nhiều vào tháng 10, tháng 11,thường gây lũ lớn nhưng ít khi có bão Mùa khô nắng nhiều, gió Tây Nam thổi mạnh,thường gây hạn hán gay gắt Nhiệt lượng ánh sáng dồi dào với 2.482 giờ nắng trong năm,tổng nhiệt lượng bình quân trong năm 9.5000C

Nhiệt độ

trung

bình/thán

Một

Hai

Ba

Bốn

Năm

Sáu

Bảy

Tám

Chín

Mười

Mườ

i một

Mườ

i hai

Bảng I.8.1 Bảng nhiệt độ trong năm của khu vực tuyến.

1.5 Điều kiện địa hình.

Ninh Hòa có tổng diện tích đất tự nhiên là 119.777 ha, có trên 70% là núi rừng, 0,44%

là động cát ven biển

Đồng bằng nơi đây là một lòng chảo hơi tròn, ba mặt bị núi bao bọc, bán kính khoảng

15 km Địa hình thấp dần từ Tây sang Đông và từ Bắc xuống Nam Vùng trung tâm đồngbằng đất đai tương đối phì nhiêu

Địa hình thị xã Ninh Hòa bị chia cắt nhiều bởi núi cao, nhiều dốc và đèo hiểm trở.Phía Tây trên quốc lộ 26 có đèo Dốc Đất, đèo Phượng Hoàng Phía Nam trên quốc lộ 1A

có đèo Rọ Tượng, đèo Rù Rì Phía Bắc có dốc Giồng Thanh, dốc Đá Trắng Phía Đôngđồng bằng có dải núi Hòn Hèo chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, ba mặt nhô rabiển tạo thành một bán đảo lớn (146 km2) với nhiều đỉnh cao trên 700m

- Bờ biển Ninh Hoà có nhiều nơi lồi lõm, khúc khuỷu, có nhiều cửa sông, cửa lạch

nằm sâu trong đất liền Bờ biển có nhiều nơi bãi triều rộng thuận lợi cho nghề nuôi trồnghải sản xuất khẩu

- Hệ thống sông ngòi và nguồn nước

Hệ thống sông suối ở thị xã Ninh Hoà tương đối dày, nhưng phân bố không đều.Vùng núi cao mật độ lưới sông dày khoảng 1km/km2, vùng đồng bằng ven biển có mật

độ lưới sông mỏng hơn khoảng 0,6km/km2 Với đặc điểm địa hình chia cắt nên sông ngòinơi đây thường ngắn và dốc, lưu lượng giữa mùa mưa và mùa khô chênh lệch rất lớn.Mùa mưa tốc độ dòng chảy bề mặt lớn thường gây lũ lụt Vào mùa khô lưu lượng nướccác sông thấp, nhiều sông suối bị khô cạn nhanh

Thị xã Ninh Hoà có hệ thống sông chính là sông Cái dài 49 km, chia thành 2 nhánh lớn

là nhánh sông Cái ở phía Nam và nhánh sông Đá bàn ở phía Bắc Sông Cái có nguồn gốc

từ núi Chư Hơ Mu ở độ cao 2051 m, chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam và đổ ra

đầm Nha Phu Sông Cái Ninh Hòa có tiềm năng về thủy điện như Eakrôngru Vùngthượng nguồn có hồ chứa nước Đá bàn và Suối Trầu.

Vùng thị xã Ninh Hòa có hai dạng nước ngầm chính gồm: dạng nước ngầm tồn tạitrong trầm tích sông suối, tập trung ở các xã phía Tây và Tây Bắc của thị xã và dạngnước ngầm tồn tại trong trầm tích sông biển và biển, tập trung ở các xã phía Đông vàĐông Nam của thị xã

1.6 Điều kiện địa chất

Toàn thị xã Ninh Hòa có 8 nhóm đất và 18 loại đất Trong đó, nhóm đất có diện tíchlớn nhất là nhóm đất đỏ vàng với 74.651 ha, chiếm 72,28% tổng diện tích đất, phù hợp sửdụng vào sản xuất lâm nghiệp hoặc sản xuất nông – lâm kết hợp, phát triển vườn rừng.Nhóm đất phù sa có diện tích khá lớn là 7.281 ha, chiếm 7,05% tổng diện tích, thuận lợicho sản xuất nông nghiệp, có khả năng trồng nhiều loại cây khác nhau như lúa, màu, câycông nghiệp ngắn ngày

1.7 Vật liệu xây dựng.

Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu đáp ứng đủ việc xây dựng đường cự li di chuyển

<5km Đơn vị thi công có đầy đủ năng lực máy móc , thiết bị để đáp ứng nhu cầu về chấtlượng và tiến độ xây dựng công trình Có khả năng tận dụng nguyên vật liệu địa phương trong khu vực tuyến đi qua có mỏ cấp phối đá dăm với trữ lượng tương đối lớn và theo sốliệu khảo sát sơ bộ thì thấy các đồi đất gần đó có thể đắp nền đường được phạm vi từ các

mỏ đến phạm vi công trình từ 500m đến 1000m

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TUYẾN

2.1: Danh mục Tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm áp dụng.

3 Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô

tô trên đất yếu

22 TCN 262 2000

-4 Quy trình khoan thăm dò địa chất công

trình Công tác trắc địa trong xây yêu cầu chung Tiêu

dựng-22TCN 2000

259-TCVN9398:2012

5 Kỹ thuật đo và xử lý số liệu GPS trong

trắc địa công trình

QCVN9401:2012

6 Khảo sát kỹ thuật phục vụ thi công

móng cọc

20TCN 160-87

7 Quy trình khảo sát địa chất công trình

và thiết kế biện pháp ổn định nềnđường vùng có hoạt động trượt, sạt lở

22TCVN 171-87

8 Quy trình thí nghiệm cắt cánh hiện

trường

22TCN 2006

355-9 Quy trình thí nghiệm xuyên tính (CPR 22TCN 317-04

12 Đất xây dựng phương pháp thí nghiệm

hiện trường – Thí nghiệm xuyên tiêuchuẩn

315/QĐ-BGTVT

4 Tiêu chuẩn thiết kế (phần nút giao) 22TCN 273-01

10 Công trình giao thông vùng động

đất-Tiêu chuẩn thiết kế

22TCN 211-95

11 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về báo

hiệu đường bộ

BGTVT

13 Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng

thái giới hạn (để thiết kế cống)

22TCN 18-1979

14 Kết cấu bê tông và BTCT- Tiêu chuẩn

thiết kế

2012

TCVN5574-C Thi công và nghiệm thu

1 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp

ghép – Quy phạm thi công và nghiệmthu

TCVN 2012

9115-2 Công tác đất- Thi công và nghiệm thu TCVN

4447-2012

4 Yêu cầu kỹ thuật thép cốt bê tông TCVN 1651-1:

7 Lớp móng cấp phối đá dăm trong kết

cấu áo đường ô tô, vật liệu thi công và nghiệm thu

TCVN 2011

8859-8 Mặt đường bê tông nhựa nóng – Yêu

cầu thi công và nghiệm thu

TCVN 2011

8819-9 Mặt đường láng nhũ tương đường axít

– thi công và nghiệm thu

TCVN9505:

2012

10 Lớp kết cấu áo đường đá dăm nước –

thi công và nghiệm thu

TCVN9054:2012

11 Móng cấp phối đá dăm và cấp phối

thiên nhiên gia cố xi măng trong kếtcấu áo đường ô tô- thi công và nghiệmthu

TCVN8858:2011

12 Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm

thu bấc thấm trong xây dựng nềnđường đất yếu

22TCN 236-97

13 Kết cấu gạch đá – Quy phạm thi công

và nghiệm thu

TCVN 2011

4085-14 Các tiêu chẩn, quy trình, quy phạm có

liên quan

2.2: Lựa chọn quy mô và tiêu chuẩn thiết kế tuyến (dựa vào chức năng, địa hình, lưu lượng xe chạy ).

Dựa vào chức năng, địa hình, lưu lượng xe chạy thực tế, lựa chọn được quy mô

và cấp hạng dự án nghiên cứu như sau:

- Tuyến thiết kế đạt tiêu chuẩn đường cấp IV đồng bằng theo tiêu chuẩn thiết kếđường ô tô TCVN 4054-2005 đường ôtô - tiêu chuẩn thiết kế;

- Vận tốc thiết kế: V = 60 Km/h;

- Bán kính cong nằm nhỏ nhất ứng với siêu cao 6% R = 125÷150 m;

- Rmin thông thường = 250m; R không làm siêu cao ≥ 1500m;

- Bán kính đường cong lồi nhỏ nhất R giới hạn= 2500m;

- Bán kính đường cong lồi thông thường Rthông thường= 4000m;

- Bán kính đường cong lõm nhỏ nhất R giới hạn= 1000m;

- Bán kính đường cong lõm R thông thường=1500m;

- Chiều dài tối thiểu đổi dốc 200m;

- Dốc dọc lớn nhất Idmax = 6%, Độ dốc siêu cao lớn nhất 4%;

- Chiều dài đoạn nối siêu cao L=50m;

- Chiều dài tầm nhìn trước xe ngược chiều S2 = 150m; tầm nhìn vượt xe Svx =350m, tầm nhìn hãm xe S1 = 75m;

- Chiều rộng nền đường Bnền = 9,0m;

- Chiều rộng mặt đường Bmặt = 6,0m;

- Chiều rộng lề và lề gia cố Blề =2,0m (cho cả hai bên);

- Chiều rộng lề đất Blề đất=1,0m (cho cả 2 bên)

- Độ dốc ngang mặt đường imặt =ilề gia cố=2%;

- Độ dốc ngang lề đường ilề đất = 4% dốc về phía ngoài;

- Chọn độ dốc ta luy;

+ Độ dốc ta luy nền đường đắp: 1/1,5

+ Dốc ta luy nền đường đào: 1/1

- Tần xuất thiết kế đường, cầu và cống P = 4%;

- Tải trọng thiết kế cầu cống HL-93;

- Kết cấu mặt đường thiết là kế kết cấu áo đường mềm:

- Cống ngang đường:Thiết kế vĩnh cửu đủ khẩu độ thoát nước cống tròn KĐ 1m;

2.3: Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến:

2.3.1 Các chỉ tiêu của tuyến

2.3.1.1 Tốc độ thiết kế tuyến.

Theo yêu cầu của Chủ đầu tư cấp hạng kỹ thuật đường là cấp III MN, Vtk = 60Km/h

2.3.1.2 Năng lực thông xe và số làn xe

a) Xác định khả năng thông xe.

Ngoài yếu tố độ dốc dọc của tuyến đường mà xe có thể leo được dốc còn phảixét đến yếu tố khả năng xe thông hành trên tuyến đường đó Khả năng thông xecủa đường là số phương tiện giao thông có thể chạy qua một mặt cắt bất kì trongmột đơn vị thời gian Khả năng thông xe của đường phụ thuộc vào nhiều yếu tốnhư: chiều rộng làn xe, thành phần xe lưu thông, vận tốc các loại xe, khả năngthông xe mỗi làn và số làn

Khả năng thông xe theo lý thuyết lớn nhất của một làn xe được xác định theo công thức lý thuyết với giả thiết đoàn xe cùng loại chạy với tốc độ đều là V và liêntục nối đuôi nhau , xe nọ cách xe kia một khoảng không đổi tối thiểu để đảm bảo

an toàn ở điều kiện thời tiết thuận lợi Loại xe được sử dụng là xe con xếp thànhhàng trên một làn xe

V : vận tốc xe chạy đều trên toàn tuyến (Km/h ) lấy bằng Vt

Sh - chiều dài đoạn đường mà xe đi đựơc trong quá trình hãm phanh , được tính theo công thức

2

*254( )

K V S

h  i

l0 - cự ly an toàn lấy trong khoảng từ 5 - 10 (m ) ta chọn l0 = 5 ( m )

lx -chiều dài xe ( m ) , theo TCVN 4054-05 chiều dài xe con chọn

dđường

Hình 9.1 Mặt cắt ngang nền đường

cdgio lx

th

N n

q: Tỷ lệ tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm (5%-10%) ta chọn 7.5%

Bảng 9.1 Bảng tính số lượng xe năm đầu

TT Loại xe

Tỷ lệ (%)

Trọng lượng trục Pi (KN) Số

trục sau

Số bánh của mỗi trục bánh sau

Lưu lượng xe

ni xe/ng.đ

Trục trước

Trục sau

Quy đổi hệ số xe ra xe con

Bảng 9.2 Bảng tính quy đổi hệ số ra xe con năm đầu

Hệ số quy đổi(HS) tra bảng

2 (MN)

Thành phầnxe

Xe conquy đổi

-Lưu lượng xe thiết kế ở năm thứ 15 là : Nxc/nd=840.78(1+0.075)^14=2314.19 Xc/nd

Kết quả lưu lượng xe thiết kế 2314.19 (xcqđ/nđ) được tra ở Bảng 3 TCVN 4054 – 05.

Thuộc cấp đường cấp IV

Kết luận: dựa vào chức năng và địa hình ta chọn

Hạng đường thiết kế là cấp IV-ĐB

Tra Bảng 4 TCVN 4054 – 05, ta được tốc độ thiết kế là V=60(km/h)

a) Xác định độ dốc dọc theo sức kéo của xe

Độ đốc dọc lớn nhất imax phụ thuộc vào loại xe thiết kế, tốc độ tánh toán vàloại kết cấu mặt đường Độ dốc dọc lớn nhất phải đảm bảo cho các loại xe lênđược dốc với vận tốc thiết kế và được xác định theo hai điều kiện sau:

Theo vận tốc xe chạy thiết kế để đảm bảo xe có khả năng vượt dốc ta tínhtoán với hai loại xe là xe tải và xe con theo công thức sau:

max

i  D f Trong đó

D : là yếu tố động lực của xe, được xác định từ biểu đồ nhân tố động lực họccủa xe

Hình 9.2 Biểu đồ nhân tố học của xe con rA3-21Von Ga

f : là hệ số cản lăn, phụ thuộc vào vật liệu làm mặt đường

Do ta chỉ tính toán cho năm tương lai là 15 năm và điều kiện địa hình là miềnnúi nên ta chọn loại mặt đường bê tông nhựa

Tra bảng (1-2 bài giảng TKĐ) đối với mặt đường bê tông nhựa ta có f = 0.01

- 0.02 , ta chọn f = 0.01

Để xác định D ta căn cứ vào biểu đồ động lực học với cách chọn như sau:

Chọn vận tốc xe là V = 40 (km/h ) và ứng với chuyển số xe là số cao nhất mà

xe có khả năng chạy

Tra biểu đồ nhân tố động lực với xe con rA3-21Von Ga:

Với V= 60 (km/h) ta có D = 0.09

0,07 0,01 0,06 6%.

max

i

b) Xác định độ dốc dọc tối đa theo đặc tính động lực của xe

Nguyên lý tính toán: Sức kéo của xe phải lớn hơn tổng lực cản trên đường.Khi đó độ dốc dọc lớn nhất của đường được tính toán căn cứ vào khả năng vượtdốc của các loại xe, tức là phụ thuộc vào nhân tố động lực của ô tô và được tínhtheo công thức sau: Dk=f  i  dj

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, ta cú j = 0  hệ số sức cản quán tính: dj = 0 Tính toán cho trường hợp bất lợi nhất: Khi xe lên dốc :

Dk  f + i  imax= Dk - f

Với Vtt = 60 km/h ( vận tốc thiết kế: tốc độ lớn nhất của xe đơn chiếc có thểchạy an toàn trong diều kiện bình thường do sức bám của bánh xe vào mặt đường),tra bảng đặc tính động lực của xe và thay vào công thức tính toán ta có bảng sau: Bảng tra nhân tố động lực

Căn cứ vào bảng trên ta chọn imax=6%

Vỡ trong lưu lượng xe ta thấy rằng lượng xe con chiếm nhiều hơn cả nên độdốc dọc tối đa là tính cho xe con Do vậy, khi xe cú trục 6-8T muốn vượt dốc thìphải chuyển sang số III và chạy với tốc độ 35-40 km/h, còn xe có trục 10 T phảichuyễn sang số II và chạy với tốc độ 30 Km/h thid mới vượt được dốc

Xác định độ dốc dọc tính theo lực bám

Theo điều kiện về lực bám giữa lốp xe với mặt đường Để cho xe chuyểnđộng được an toàn thể sức kéo có ích của ô tô phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám củalốp xe với mặt đường Như vậy theo điều kiện này độ dốc dọc lớn nhất phải nhỏhơn độ dốc dọc tính theo lực bám (ib): ib được tính trong trường hợp lực kéo của ô

tô tối đa bằng lực bám giữa lốp xe với mặt đường

Công thức:

Db = >DTrong đó :

D: Đặc tính động lực của ô tô đó tính ở trên

: hệ số bám dọc bánh xe với mặt đường phụ thuộc trạng thái bánh xe

với mặt đường, trường hợp bất lợi nhất (mặt đường ẩm và bẩn) lấy =0,3

Pw: lực cản không khí của xe

Pw = φFV2/13Trong đó :

-K: hệ số sức cản không khí phụ thuộc mật độ không khí và hình dáng xe

-F : diện tích chắn gió của xe F=0,8*B*H Với B: chiều rộng của xe

H: chiều cao của xe

-V: vận tốc thiết kế V=60km/h

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

là khi xe đang lên dốc (dj =0, ib mang dấu dương )

Db=f+ib  ib= Db -fVới mặt đường nhựa hệ số f= 0,02 ta tính ib=Db-f

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

0.03

là tầm nhìn xe chạy Do vậy khi thiết kế đường ta phải đảm bảo yếu tố này để

người lái xe có thể yên tâm tham gia giao thông

a.Xác định chiều dài tầm nhìn theo sơ đồ 1

Chướng ngại vật trong sơ đồ là một vật cố định , nằm cùng với làn xe đang chạy (như ,đá hay cây )

Điều kiện để bố trí tầm nhìn :

Xe đang chạy vận tốc V Điều kiện để đảm bảo an toàn là người lái xe phải nhìn thấy chướng ngại vật tĩnh nằm trên đường từ khoảng cách tối thiểu S1 (m) để ngườilái xe kịp hãm dừng và cách chướng ngại vật tĩnh một cự li an toàn L0

2 kV 254(φ-i max )

Lpư : Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý ; là đoạn đường xe chạy được trongthời gian phản ứng tâm lý tpư tính cho 1s , khi tính V (Km/h) =VTK

 L pư =

V3,6 (m).

Sh : Chiều dài hãm xe, Sh =

2254( max)

kV i

L0 : Cự ly an toàn, L0 =510 m, lấy L0 =10 m

V : Vận tốc xe chạy tính toán V = 60Km/h

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

 : Hệ số bám dọc trên đường  = 0,5 ( xét trong điều kiện thông thường)

i : độ dốc dọc trên đường , ta lấy cho trường hợp bất lợi nhất khi xe xuống

dốc với i=imax=5%



 + l0 =

) ( 53 68 10 ) 07 0 5 0 ( 254

60

2 , 1 6 , 3

b.Chiều dài tầm nhìn hai chiều (tính theo sơ đồ 2)

Tình huống : Có 2 xe chạy ngược chiều trên cùng một làn đường , Để đảm bảo an toàn hai xe phải nhìn thấy nhau từ một cự li tối thiểu S2 nào đấy để hai xe kịp hãm dừng cách nhau một cự li an toàn L0

5,0

*60

*2,18,1

60

2 2

Tình huống đặt ra là 2 xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn đường, Để an toàn thì xe chạy trái làn phải kịp lái về làn xe của mình để tránh xe kia một cách

an toàn mà không giảm tốc độ và được tính theo công thức sau :

L2: Chiều dài xe thứ 2 chạy được L2= L1

Khi xe 1 chạy chạy tránh xe 2 để an toàn thì xe 1 phải rẽ sang làn của mình với bánkính rẽ tối thiểu được tính theo điều kiện ổn định chống trượt ngang

2

; :127( ) n

n n

V R

*127

Hình 9.5 Sơ đồ tính toán tầm nhìn vượt xe

Xét theo sơ đồ 4, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với khoảng cách

an toàn Sh1-Sh2, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có xe, xe 1 lợi dụng làntrái để vượt xe và quay về làn xe của mình

Tầm nhìn vượt xe được tính theo công thức sau :

Điều kiện bình thường thì : S4 = 6V

Cưỡng bức : S4 = 4V

Xét cho điều kiện bình thường tính cho 10 s

Ta có: S4 = 6V= 6*60= 360m

theo quy trình tầm nhìn tối thiểu là 350 m chọn S 4 = 360m.

2.3.1.5 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu trên bình đồ

Tại những vị trí tuyến đường đổi hướng ngoặt phải hoặc trái , ta phải bố tríđường cong cơ bản có bán kính đủ lớn để hạn chế lực đẩy ngang gây nguy hiểmcho lái xe và hành khách cũng như sự chuyển động của xe.Tuy nhiên do điều kiệnđịa hình bị hạn chế nên ta bố trí đương cong có bán kính lớn thì việc thi công sẽ rấtkhó khăn và khối lượng thi công tăng lên nhiều làm tăng giá thành công trình Từnhững vấn đề trên, ta cần phải xác định bán kính tối thiểu của đường cong mộtcách hợp lí nhất

a Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất (m) :

Rmin = 127.( max max)

2

sc i

V



Trong đó : V- tốc độ xe chạy tính toán (km/h) , V = 60 km/h

=129(m)127.(0,15+0,07)

Mặt khác theo TCVN 4054-05 đối với đường cấp IV-ĐB có V = 60km/h thì bán kính đường cong nhỏ nhất giới hạn là 125 m

Vậy ta chọn bán kính đường cong nằm nhỏ nhất R min = 125 m.

b Bán kính đường cong thông thường (m) :

2

sctt i

V



Trong đó : V- tốc độ xe chạy tính toán (km/h) , V = 60 km/h

 - hệ số lực ngang,  = 0.05 -:- 0.08, địa hình không thuận lợi ta chọn  =0.08

isctt = độ dốc siêu cao tính toán = imax - 2% = 7% - 2% = 5%

Vậy ta chọn bán kính đường cong thông thường R ttmin = 250m.

c Bán kính đường cong nằm tối thiểu không cần bố trí siêu cao (m) :

Rksc = 127.( )

2

n i

V



Trong đó : V- tốc độ xe chạy tính toán (km/h) , V = 60 km/h

2.3.1.5 Xác định đoạn nối siêu cao

Đoạn nối siêu cao được thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách hài hoà từtrắc ngang thông thường hai mái với độ dốc tối thiểu để thoát nước sang

trắc ngang đặc biệt có siêu cao ( trắc ngang một mái ) Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một

độ dốc dọc phụ ip phía lưng đường cong

* Sơ đồ bố trí đoạn nối siêu cao:

Hình 9.6 Sơ đồ bố trí đoạn nối siêu cao

Chiều dài đoạn nối siêu cao được tính theo công thức quay quanh tim

LSC =

2

b i sc n i ip

isc : Độ dốc siêu cao, ứng với các bán kính đường cong nằm khác

nhau thì độ dốc siêu cao sẽ khác nhau  chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao sẽ khácnhau

Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao tối thiểu ứng với siêu cao 6%

Lnsc=

7 *(0.07 0.02)

42 2*0.005





m Chiều dài đường cong chuyển tiếp

Lct = Vtt: Vận tốc thiết kkế của xe chạy Vtt=60 km/h

Chọn: L nsc = L ct =50 m

2.3.1.6 Xác định độ mở rộng của đường cong và đoạn nối mở rộng

Sơ đồ tính toán

Hình 9.7 Sơ đồ bố trí độ mở rộng

Khi xe chạy trên đường cong vệt bánh trước và vệt bánh sau xe không

trùng nhau Do đó để xe có thể chạy được bình thường cần phải mở rộng phần xechạy lớn hơn so với trên đường thẳng

Khi R<=250 m thì mới cần mở rộng phần xe chạy

Giả thiết quỹ đạo chuyển động của xe là đường tròn

= 0,66 (m)

Tuy nhiên các đường cong của tuyến đều có bán kính lớn hơn 250 m nên trên tuyếnkhông cần mở rộng đường cong

2.3.1.7 Xác định trị số tối thiểu bán kính đường cong đứng lồi và lõm

Trên trắc dọc, tại những vị trí đổi dốc, người ta phải bố trí đường cong lồi

B

R

L K1 e1

K2

e2

L

0

hoặc lõm để xe chạy êm thuận với vận tốc thiết kế với vận tốc thiết kế

V=60(km/h) thì ta phải bố trí đường cong đứng khi những chỗ đổi dốc có  i 1%

a Tính 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 đảm bảo tầm nhìn chạy trên mặt đường

*2

Theo tiêu chuẩn việt nam 4054-05, đối với đường cấp IV –ĐB có V=60(km/h),

bán kính lồi nhỏ nhất là 4000 m Vì vậy chọn theo quy trình R min =4000 m.

b Tính bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu

- Khi xe chạy vào đường cong đứng lõm thường thì tâm lý người lái xe là muốncho xe chạy nhanh để lên dốc Do đó thường phát sinh vấn đề vượt tải do lực li tâm, đồng thời gây khó chịu cho hành khách Vì vậy để xe chạy trong đường cong

Rmin = 6,5

V2 Với vận tốc tính toán V= 60 Km/h

S R

2 hp S sin 



Trong đó hp : Chiều cao đèn pha lấy hp =1.2 m

 : Góc mở của đèn pha xe, thông thường lấy = 1o

S1 : Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 100 m

)(1695)

1

*1002.1(

*2

2.3.9 Lựa chọn kết cấu áo đường, tải trọng xe tính toán

Ntk được tính theo công thức sau :

c =1,0 cho các trục sau loại mỗi cụm bánh có hai bánh (cụm bánh đôi)

Bảng 2 Bảng quy đổi trục xe ra trục xe tiêu chuẩn 100KN

26.4

0 1 6.4 242.85 4.43Trục

Trục sau 95.80 1 1 185.71 153.76

3

Xe tải 2tr

Trục trước 25.8 1 6.4 157.14 2.59Trục

sau 69.6 1 1 157.14 31.9

4

Xe tải 3tr

Trục trước 45.4 1 6.4 142.85 28.32Trục

sau 90 2.2 1 142.85 197.68Tổng (Trục xe tiêu chuẩn/ngày đêm) quy đổi 100KN 518.75

*Số trục xe tính toán tiêu chuẩn/làn xe :

L tk

Nội suy ta tính được Eyc = 173.69 (MPa)

Tra bảng 3.5 quy trình 22TCN211- 06 ứng cấp đường A1 cấp IV thì modun đàn hồi tốithiểu => Ett = 130 (MPa)

=> Chọn Eyc = 173.69 (MPa) để kiểm toán

*Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán:

Sau khi tính được số trục xe dự báo ở năm cuối thời hạn thiết kế, tính số trục xe tiêuchuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán như sau:

Chọn mặt đường cấp cao A1

Giả sử ta chọn lớp kết cấu áo đường như sau:

+ Lớp mặt BTN chặt 12.5 dày 5cm

+ Lớp BTN chặt 19 dày 7cm

+ Lớp móng trên: Cấp phối đá dăm loại I dày 24cm

+ Lớp móng dưới: Cấp phối đá dăm loại 2 dày 30 cm

2.3.2 Kết luận

Qua quá trình tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với quyphạm tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054 - 05 Đồng thời căn cứ vào tình hìnhthực tế của tuyến đường, điều kiện kinh tế - xã hội nơi tuyến đi qua ta có bảng tổnghợp sau:

Tính toán

Quy phạm

Lựa chọn

9 Bán kính đường cong siêu

cao nhỏ nhất

10 Bán kính đường cong siêu

11 Bán kính đường cong không

19 Tải trọng thiết kế HL-93

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HÌNH HỌC TUYẾN ĐƯỜNG

3.1 Giải pháp thiết kế phương án tuyến

Hướng tuyến: Đoạn tuyến từ E đến F thuộc dự án xã Ninh Sơn thị xã Ninh hòa

tỉnh Khánh Hòa

3.1.1 Thiết kế bình đồ tuyến đường

3.1.1.1 Nguyên tắc thiết kế tuyến

Dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật đã chọn ở chương 2

- Tránh các khu vực dân cư, khu vực di tích lịch sử

- Bảo đảm các chỉ tiêu về kinh tế, giảm thiểu chiếm dụng đất canh tác và di dời nhàcửa, tránh đền bù giải toả, giảm thiểu kinh phí xây dựng

- Hệ số triển tuyến hợp lý

- Qua các điểm nơi khống chế: các điểm khống chế có thể là các điểm sau:

+ Điểm đầu và điểm cuối tuyến

+ Vị trí vượt sông thuận lợi

+ Cao độ khu dân cư, thị trấn, thành phố

+ Nơi giao nhau với các tuyến giao thông khác

- Tránh qua các khu vực cĩ địa chất phức tạp, đầm lầy, ao hồ, đại hình khơng ổnđịnh, mực nước ngầm cao

- Các cọc ghi trên bình đồ cọc Km, cọc H, cọc đỉnh P, cọc tiếp đầu TĐ, tiếp cuốiđường cong TC và các cọc phụ

- Các yếu tố của tuyến trên bình đồ phối hợp với các yếu tố của tuyến trên trắc dọc, trắc ngang và được chú ý thiết kế để bảo đảm sự đều đặn và mềm mại của

tuyến trong khơng gian

- Tuyến được sửa chữa, bố trí hợp lý hơn, phối hợp các yếu tố để đạt được yêu cầutồn diện bảo đảm các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật cĩ chất lượng tốt và giá thành hạ

- Căn cứ vào địa hình địa mạo, địa chất thủy văn, các tiêu chuẩn kỹ thuật đã tínhtốn, bố trí độ dốc siêu cao, chiều dài đường vuốt nối, tầm nhìn và mở rộng trên đườngcong nằm để chọn bán kính đường cong đứng tại các điểm nối dốc cho hợp lý

- Dựa vào những nguyên tắc trên, hướng tuyến từ X đến M đã chọn và các điểmkhống chế để tiến hành thiết kế trên bình đồ Kết quả được thể hiện trong tập bản vẽ

3.1.1.2 Các yếu tố đường cong nằm

Các yếu tố cơ bản của đường cong tròn được tính theo công thức :

- Độ dài tiếp tuyến : T R tg 2



 

- Độ dài đường phân giác:

1

cos2

- Điểm nối đầu : NĐ

- Điểm tiếp đầu : TĐ

- Điểm giữa : P

- Điểm tiếp cuối : TC

- Điểm nối cuối : NC

Các yếu tố của đường cong chuyển tiếp:

Đường cong chuyển tiếp clothoideL: chiều dài đường cong chuyển tiếpW: Độ mở rộng trong đường cong

Isc: Độ dốc siêu cao trong đường cong

Bảng 4 Các yếu tố trên đường cong

1 P1 44 ° 02 ' 02 '' 600 511.1 267.6 47.3 2 0