nghiên cứu lập dự án đầu tư xâydựng tuyến A-B đường cấp IV, địa hình miền núi, vận tốc 40km/h

- Cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường được xác định căn cứ vào chức năng của mỗi tuyến đường, vào lưu lượng xe thiết kế, vào vận tốc thiết kế và vào điều kiện địa hình vùng đặt tuyến.+ Lưu

LỜI NÓI ĐẦU

Trên thế giới đối với tất cả các nước có nền công nghiệp và kinh tế phát triển thì giaothông 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 thôngđường bộ ngày càng có ý nghĩa quan trọng

Theo chủ trương chính sách của Đảng và Chính phủ, việc nâng cấp, cải tạo, làm mớitoàn bộ các tuyến đường trong mạng lưới giao thông toàn quốc là vấn đề cấp thiết nhằm đápứng nhu cầu giao thông ngày càng tăng Do đó việc tiến hành nghiên cứu lập dự án đầu tư xâydựng tuyến A-B có một ý nghĩa hết sức quan trọng, nó góp phần thúc đẩy sự phát triển nềnkinh tế của địa phương, nâng cao trình độ dân trí, góp phần quan trọng vào sự nghiệp Côngnghiệp hoá- Hiện đại hoá đất nước

Vì lần đầu tham gia công tác thiết kế, kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn bài đồ ánnày của em không thể tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của cácthầy giáo và các bạn để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn

Giới thiệu vị trí tuyến:

Tuyến đường nối 2 điểm A-B, khu vực tuyến đi qua chủ yếu là đồi núi, có sông hồ suốinhỏ Địa hình đồi núi

- Cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường được xác định căn cứ vào chức năng của mỗi tuyến đường, vào lưu lượng xe thiết kế, vào vận tốc thiết kế và vào điều kiện địa hình vùng đặt tuyến.+ Lưu lượng xe thiết kế là số xe con quy đổi từ các loại xe khác, thông qua một mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai

+ Theo số liệu khảo sát được trên đoạn đường thiết kế và qua sử lý số liệu bằng phương pháp thống kê có lưu lượng các thành phần xe tham gia giao thông trên tuyến như sau:

Số lượng xe tính toán năm hiện tại là: N = 390 (xe/ng.đêm)

Loại xe Tỷ lệ % Lưu lượng Ni Hệ số quy đổi ai

= 774,15 ( xcqđ/ng.đêm )

+ Lưu lượng xe trung bình ngày đêm tại năm tương lai là:

1 0

)1.(  

 tbnd t

t

N

Trong đó: q = 7% : Hệ số tăng trưởng xe hàng năm

t = 10 năm : Thời gian khai thác

1 0

)1.( 

Vậy xác định tuyến A-B là đường cấp IV, địa hình miền núi

II- Xác định Vận tốc thiết kế

Ở trên ta đã xác định tuyến A-B là đường cấp IV, địa hình miền núi

Vậy vận tốc thiết kế là Vtk = 40 (km/h)

III- Xác định độ dốc dọc tối đa của đường ( i max )

Để xe chuyển động được thì giữa xe và mặt đường phải có lực bám nghĩa là sức kéo có ích của động cơ phải nhỏ hơn lực bám Lực bám này phụ thuộc vào áp lực bánh xe lên đường khi xe lên dốc, áp lực bánh xe lên đường giảm Do đó độ dốc lớn nhất phải nhỏ hơn độ dóc tínhtoán theo imax

Trong đó: D : Nhân tố động lực của xe

f : Hệ số cản lăn khi xe chạy, f= 0,02

Với: V: Vận tốc tương đối của gió và xe xét trong trường hợp không có gió.

F : diện tích chắn gió của xe F = 0,75.B.H

k : Hệ số phụ thuộc vào loại xe

Tính với xe con quy đổi: k = 0,03; G=3600Kg ; Gk=1800Kg; B =1,8m;H = 2m

Vậy: max

0,03.60.60.0, 75.1,8.21800.0,5

13 0, 02 0, 223600

i



=> imax = 22%

- Theo TCVN 4054 - 05, với Đường cấp IV-Miền núi ( tốc độ tính toán là V= 40 Km/h ) thì

độ dốc dọc lớn nhất là imax= 8 % Vậy kiến nghị chọn imax= 8 %

V

+

max)(

V

(m)

Sh : Chiều dài hãm xe, Sh =

max)(

10 39,13,6 254 0,5 0,08

Theo TCVN 4054:2005, tầm nhìn tối thiểu trước chướng ngại vật cố định đối với đường cấpIV- Miền núi có tốc độ thiết kế Vtk = 40 km/h là S1 = 40 m

 Chọn tầm nhìn trước xe ngược chiều S2 = 80 m

4.3- Chiều dài tầm nhìn vượt xe S 4

Sơ đồ tính toán 3:

Từ hình vẽ ta có: S4=l1 +l2 +l’2 +l3

Xét theo sơ đồ trên, 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 làn trái để vượt xe Taxét trường hợp nguy hiểm nhất là xe 3 cũng chạy với vận tốc nhanh như xe 1

Chiều dài tầm nhìn vượt xe có 2 trường hợp:

Lo : Khoảng cách an toàn giữa hai xe: l3=10m

Lx : Chiều dài xe, lấy theo quy trình với xe con: lx = 6 m

Sh : Chiều dài đoạn hãm xe

Lpư : chiều dài xe chạy được ứng với thời gian phản ứng tâm lý của lái xe

5.2- Khả năng thông xe thực tế của một làn xe và số làn xe

Số làn xe trên mặt cắt ngang được xác định theo công thức: nLX =

lth

Z.N

cdgio N

Trong đó: Ncđgiờ : Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

Ncdgiờ= (0,10,12).Ntbnăm (xcqđ/h) Ở đây chọn Ncdgiờ =0,12 Ntbnăm

 Ncdgiờ = 1424 0,12 = 171 (xcqđ/h)

Nlth : Năng lực thông hành tối đa

Khi không có phân cách giữa phần xe chạy trái chiều và ôtô chạy chung với xe thô sơ thì Nlth =

1000 (xcqđ/h)

Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành, với Vtt = 40 km/h (Tra TCVN 4054-2005) => Z = 0,85

Do đó : nLX = 0 , 201

1000 85 , 0

a

Độ dốc ngang mặt đường, lề đường

- Độ dốc ngang mặt đường in = 2,0 % ( Betong nhựa)

- Độ dốc ngang lề đường il = 3,0 % ( Lát đá phẳng)

VIII- Xác định bán kính đường cong bằng tối thiểu

8.1- Bán kính đường cong bằng tối thiểu giới hạn R min

Rmin =

) (

- Theo TCVN 4054 - 05, bán kính đường cong nằm tối thiểu ứng với siêu cao 6 % và vậntốc 40km/h là 60 m Vậy kiến nghị chọn Rmin = 70 m

8.2- Bán kính đường cong bằng tối thiểu thông thường

Rttmin =

) (

 : Hệ số lực đẩy ngang với = 0,060,08 Chọn  = 0,08

isctt : Độ dốc siêu cao thông thường, i sctt = i scmax – 2 % = 4 %Vậy, Rmin =

2

40127.(0,08 0, 04) = 104,9 m

- Theo TCVN 4054 - 2005, bán kính đường cong nằm tối thiểu ứng với siêu cao 4% vàvận tốc 40 km/h là 75 m Vậy kiến nghị chọn Rttmin = 110 m

8.3- Bán kính đường cong bằng tối thiểu không cần bố trí siêu cao

R kscmin =

) (

- Theo TCVN 4054 - 05, với vận tốc 60 km/h không cần làm siêu cao thì bán kínhđường cong nằm R ksc 600m

Vậy kiến nghị chọn Rkscmin = 630 m

IX- Xác định độ mở rộng, đoạn nối mở rộng, siêu cao

9.1- Xác định độ mở rộng, đoạn nối mở rộng

Sơ đồ tính toán

Khi xe chạy trên đường cong, trục sau cố định luôn luôn hướng tâm, còn bánh trướchợp với trục xe 1 góc nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đường thẳng Độ mở rộngcủa 1 làn xe :

e1 = 

R 2

L2

R

V

05 , 0

Vậy độ mở rộng của phần xe chạy có 2 làn xe gồm có e1 và e2

Trong đó: L : Chiều dài từ đầu xe đến trục sau

V: Vận tốc tính toán xe chạyR: Bán kính tính cho trường hợp bất lợi nhất Rmin = 70 (m)Tính cho trường hợp xe tải L = 7,3 m

- Có đủ chiều dài để mở rộng 1m trên chiều dài ít nhất là 10m

- Trên suốt đoạn nối mở rộng, độ mở rộng được thực hiện theo luật bậc nhất

- Đoạn nối mở rộng có 1 phần nửa nằm trên đường cong và 1 phần nằm trên đườngthẳng

9.2- Xác định siêu cao và đoạn nối siêu cao

- Siêu cao : i sc =

R g n

V 2

Độ dốc siêu cao lớn nhất là 6% và nhỏ nhất tuỳ thuộc vào độ dốc mặt đường nhưng không <2%

- Đoạn nối siêu cao:

Đoạn nối siêu cao được thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách hài hoà từ trắc ngangthông thường hai mái với độ dốc tối thiểu để thoát nước sang trắc ngang đặc biệt có siêu cao

Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một độ dốc dọc phụ ip

Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4054-05, chiều dài đoạn nối siêu cao được tính theo công thức

(phương pháp quay quanh tim): Lsc =

p

n sci2

)ii.(

Theo TCVN 4054 - 05, để đảm bảo xe chạy êm thuận vào những chỗ đổi dốc thì phải

bố trí đường cong đứng khi hiệu hai độ dốc:

i

 >= 1% khi Vtk60km/h ;  i >= 2% khi Vtk40km/h

10.1- Tính toán bán kính đường cong lồi tối thiểu

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

Rmin = 2

2 1

2 1

).(

S

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

d2 : Chiều cao chướng ngại vậtVới d2 = 0 thì Rmin =

1 1

Vậy kiến nghị chọn: Rmin = 1000m

10.2- Tính toán bán kính đường cong lõm tối thiểu

10.2.1 Theo điều kiện đảm bảo tính êm thuận

Khi xe chạy vào đường cong đứng lõm,người lái xe thường có xu hướng tăng tốc xe đểlên dốc, do đó thường phát sinh ra vấn đề vượt tải, đông thời gây khó chịu cho hành khách Vìvậy phải thiết kế đường cong đứng lõm có bán kính hợp lí nhằm bảo đảm yêu cầu trên, theoTCVN ta phải hạn chế gia tốc li tâm b không vượt quá từ 0,50,7 m/s2 Chọn b = 0,5 m/s2

Công thức xác định: RMin =

b

V

13

2

=4026,5 = 246 m

10.2.2 Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm

2 1 1

S

2 S sin

Min R



Trong đó: h : Chiều cao đèn pha lấy h =0,75 m

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

S1 : Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 40 m



2

402.(0,75 40 1 )

Vậy kiến nghị chọn Rmin = 700m

XI- Bảo đảm tầm nhìn trên bình đồ

Sơ đồ tính toán

S

0

Z Z

0

Để đảm bảo cho người lái xe chạy với tốc độ thiết kế  phải tính toán để đảm bảo tầmnhìn với giả thiết tầm nhìn của người lái xe cao 1,2m so với mặt đường.

Gọi Z 0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chướng ngại vật

Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến giới hạn tầm nhìn

Ta có: Z =

R

S8

2 0

Vậy để đảm bảo tầm nhìn của người lái xe khi vào đường cong là : Z = 15,3 (m).

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM

Việc lựa chọn kết cấu áo đường được dựa trên các yếu tố sau:

+) Đối với mặt đường

- Ý nghĩa cấp hạng kỹ thuật của đường

- Lưu lượng xe chạy thiết kế

- Tốc độ xe chạy tính toán Khả năng cung cấp vật liệu, phương tiện thi công, điềukiện khí hậu và điều kiện để duy tu bão dưỡng

+) Đối với móng đường

- Điều kiện địa chất thuỷ văn, thổ nhưỡng

- Tình hình nguyên vật liệu có sẵn

I- Thông số tính toán

1- Tính toán thông số tải trọng giao thông

Tải trọng trục xe tính toán được tiêu chuẩn hoá như sau:

Lượng xe 2chiều ni

(xe/ngày đêm)Trục trước Trục sau

- Thời kỳ thiết kế(năm tính toán) : t = 10 (năm).

Tính s tr c xe qui ố trục xe qui đổi về trục xe tiêu chuẩn: ục xe qui đổi về trục xe tiêu chuẩn: đổi về trục xe tiêu chuẩn: ề trục xe tiêu chuẩn: ục xe qui đổi về trục xe tiêu chuẩn:i v tr c xe tiêu chu n:ẩn:

Loại xe

N i = C 1 C 2 N i (P i /100) 4.4

Xe buýt nhỏ Trục trướcTrục sau 26.445.2 11 6.41 9090 23

   

07 , 0

1 ) 07 , 0 1

2- Thông số Vật liệu làm mặt đường, nền đường

Sơ bộ chọn kết cấu Áo đường:

Lớp kết cấu Chiều dày lớp

Φ (độ)

Tính về độ võng

Tính về trượt

Tính về kéo uốn

II- Kiểm toán

1- Kiểm toán TTGH về độ võng đàn hồi

Công thức kiểm toán: Ech ≥ Kcd dv.Eyc

Vị trí kiểm toán tại tâm vòng tròn gia tải ở trên mặt của lớp Đá dăm tiêu chuẩn

Lớp láng nhựa dày 3(cm) không đưa vào kiểm toán.

- Đổi lớp :

- Ta có Công thức :

3 1/3 1

1

1 0,625.1,57175

450,

Vậy : E ch = 160 (Mpa) > 142 (Mpa) = K cd dv E yc => ĐẠT

2- Kiểm toán TTGH về ứng suất cắt trượt

Vị trí kiểm toán tại tâm vòng tròn gia tải ở trong Nền đất và trong lớp CP sỏi đồi

Công thức kiểm toán : T = T ax + T av < tr tt

cd

C K a) Trong nền đất

2

5482

- Tính E ch trên mặt lớp CP sỏi đồi:

450,

25

0, 7633

2,62105

2 5407

K = 0,0268 (Mpa)

Vậy : T = T ax + T ax = 0,025 (Mpa) < 0,0268 (Mpa) = tr tt

cd

C

K => ĐẠT

Không phải kiểm toán TTGH ứng suất kéo uốn (Vì Kết cấu không có lớp vật liệu liền khối).

KẾT LUẬN: Các kết quả kiểm toán theo trình tự tính toán như trên cho thấy kết cấu dự kiến

đảm bảo được tất cả các điều kiện về cường độ, do đó có thể chấp nhận nó làm kết cấu thiết kế

PHẦN 3 : TÍNH TOÁN KHẨU ĐỘ CỐNG, CẦU NHỎ

I- THÔNG SỐ VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

1 Thông số thủy văn chung:

Địa điểm công trình: LÂM ĐỒNG (Xác định Trên bình đồ_Nậm Bản, Lâm Hà, Lâm Đồng)Thuộc vùng mưa: XVI (Phụ lục 12a _ Thiết Kế Đường F3: Công trình vượt sông)Tần suất tính toán P% : 4 (%) (Bảng 30 _ TCVN 4054 - 2005)

Trạm đo mưa: Lâm Hà (Trên bình đồ được giao)

Lượng mưa ngày Hp (mm): 128 (mm) (Phụ lục 15 _ Thiết Kế Đường F3: Công trình vượt sông)

2 Thông số địa hình:

- Tra hệ số dòng chảy α ứng với cấp đất:

Loại đất: Đất đen, đất xám, đất đỏ bazan

Áp dụng cho diện tích lưu vực có F < 100 Km 2

Lưu lượng được tính theo công thức cường độ giới hạn ( 22 TCN 220 - 95 của Bộ GTVT )

- AP là mô đun dòng chảy đỉnh lũ ứng với tầng suất thiết kế, phụ thuộc vào 2 trị số:

+) Фls trị số đặc trưng địa mạo dòng sông ( suối )

4 / 1 4

/ 1 3 /

1000

P ls

ls ls

H F

J m

L



L chiều dài sông ( suối ) chính (Km)

Jls độ dốc sông suối chính tính theo phần nghìn

+) τsd thời gian tập trung nước trên sườn dốc phụ thuộc vào:

Hệ số địa mạo thủy văn của sườn dốc Фsd

Hệ số địa mạo thủy văn của sườn dốc : 0,3 0,4

6 , 0)(

)1000(

P sd sd

sd sd

H J

Lsd :chiều dài bình quân sườn dốc lưu vực (Km)

Đối với lưu vực có 2 sườn dốc: 1,8( )







l L

F

L sd

- Σl Tổl Tổng chiều dài các sông suối nhánh trên lưu vực (km)

- F diện tích lưu vực (km2) ; δ hệ số chiết giảm lưu lượng xét đến sự ảnh hưởng của ao hồ

II- TÍNH TOÁN CHI TIẾT LƯU LƯỢNG NƯỚC ĐỔ VỀ CÔNG TRÌNH ( Q P )

Địa chất lưu vực: Đất cấp III

Lượng mưa ngày thiết kế : Hp% = 128 (mm) → Tra được:  = 0,852Diện tích lưu vực: F = 0,074 (km2)

c) Mô đuyn dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế ( Ap%)

Ap% : Phụ thuộc vào thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc τsd và đặc trưng địa mạo lòngsuối Φls

- Thời gian tập trung nước trên sườn dốc ( τsd ) : phụ thuộc vào

Hệ số địa mạo thủy văn của sườn dốc (Фsd) : 0,3 0,4

6 , 0

) (

) 1000 (

P sd sd

sd sd

H J

m

L



Lsd : Chiều dài bình quân sườn dốc lưu vực (Km)

Lưu vực tại Cống 1 là lưu vực 2 sườn dốc nên ta áp dụng công thức sau:

sd sd P

L

→ τsd = 12,51 (phút) ( Tra phụ lục 2-8 sổ tay thủy văn)

- Đặc trưng địa mạo lòng suối: 1/3 1/4 1/4

) (

1000

P ls

ls

ls

H F

J m

Từ τsd và Φls ta tra được: Ap% = 0,301 (Tra phụ lục 2-4 sổ tay thủy văn)

- Hệ số triết giảm lưu lượng do ao hồ và đầm lầy: δ = 1 (vì không cchiuj ảnh hưởng của ao hồ,

đầm lầy trong lưu vực)

Vậy Lưu lượng thiết kế : QP = Qtk = 2,427 (m3/s)

Địa chất lưu vực: Đất cấp III

Lượng mưa ngày thiết kế : Hp% = 128 (mm) → Tra được  = 0,626Diện tích lưu vực: F = 2,8 (km2)

c) Mô đuyn dòng chảy đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế ( Ap%)

Ap% : Phụ thuộc vào thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc τsd và đặc trưng địa mạo lòngsuối Φls

- Thời gian tập trung nước trên sườn dốc ( τsd ) : phụ thuộc vào

Hệ số địa mạo thủy văn của sườn dốc Фsd

4 , 0 3

, 0

6 , 0

)(

)1000(

P sd sd

sd sd

H J m

L



Lsd : Chiều dài bình quân sườn dốc lưu vực (Km)

Lưu vực tại Cống 4 là lưu vực 2 sườn dốc nên ta áp dụng công thức sau:

msd : Hệ số nhám sườn dốc ( msd = 0.25)

sd sd P

L

→ τsd = 36,67 (phút) (phụ lục 2-8 sổ tay thủy văn)

Đặc trưng địa mạo lòng suối: 1/3 1/4 1/4

) (

1000

P ls

ls

ls

H F

J m

Từ τsd và Φls ta tra được: AP% = 0,149 (tra phụ lục 2-4 sổ tay thủy văn)

- Hệ số triết giảm lưu lượng do ao hồ và đầm lầy: δ = 1 (vì không cchiuj ảnh hưởng của ao hồ,

đầm lầy trong lưu vực)

Vậy Lưu lượng thiết kế : QP = Qtk = 33,38 (m3/s)

- Chế độ chảy: Chảy không áp

Vì địa hình miền núi nên thiết kế như vậy để tránh việc cây, cỏ trôi làm tắc cống

2- CỐNG 2 : QP = Qtk = 1.312 (m3/s)

Mực nước dâng trước cống: H= 0,88 m

Vận tốc dòng chảy: V = 2,02 m/s

Chế độ chảy: Chảy không áp

Vì địa hình miền núi nên thiết kế như vậy để tránh việc cây, cỏ trôi làm tắc cống

=> Thiết kế Cầu nhỏ hoặc dùng 2 Cống hộp: mỗi cống có BxH = 4x4 (m).

Mực nước dâng trước cống: H= 5,4 m

- Chế độ chảy: Chảy không áp

Vì địa hình miền núi nên thiết kế như vậy để tránh việc cây, cỏ trôi làm tắc cống

PHẦN 4 : THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ, TRẮC DỌC, TRẮC NGANG