TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG
Tình hình văn hóa, chính trị, kinh tế
1.1.1 Tình hình văn hoá, chính trị
Chính trị ổn định tại khu vực này, nơi có đông dân cư sinh sống, nhưng mức sống và văn hóa còn tương đối thấp Đời sống văn hóa và hoạt động giải trí chưa phát triển mạnh mẽ, và việc học của người dân gặp khó khăn, đặc biệt vào mùa mưa Vận chuyển nông sản và hàng hóa chủ yếu phụ thuộc vào gia súc, dẫn đến nhiều hạn chế Việc xây dựng tuyến đường mới sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển, bao gồm bệnh viện, trường học và khu vui chơi giải trí, từ đó nâng cao trình độ dân trí trong cộng đồng.
1.1.2 Tình hình kinh teá daân sinh
Khu vực tuyến đi qua có dân số đang gia tăng và địa hình miền núi trung du với nhiều đồi cao và sườn dốc Người dân chủ yếu làm rẫy và chăn nuôi, trồng các loại cây như cao su, đậu phộng, và cà phê Việc hoàn thành tuyến đường này sẽ góp phần cải thiện đáng kể đời sống và kinh tế của vùng.
Điều kiện tự nhiên
Long Khánh nằm ở phía Đông của tỉnh Đồng Nai, cách trung tâm thành phố Đồng Nai khoảng 25km về phía Đông, huyện có vị trí nhƣ sau:
- Phía Bắc giáp với huyện Xuân Lộc huyện Thống Nhất
- Phía Tây giáp với huyện huyện Thống Nhất
- Phía Nam giáp với huyện Cẩm Mỹ
- Phía Đông giáp với huyện Xuân Lộc
Địa hình của khu vực này có độ chênh cao giữa hai đường đồng mức kề nhau là 5m, tạo nên những nét đặc trưng hiểm trở Nơi đây có những ngọn núi dựng đứng cùng với những sườn núi thoải, tạo ra sự đa dạng trong địa mạo.
Vùng tuyến đi qua và khu vực lân cận có địa hình đồi núi cao, hiểm trở, dẫn đến hiện tượng nước mưa nhanh chóng tập trung ở những khu vực thấp, hình thành các suối nhỏ và đất đai màu mỡ Dòng chảy lớn trong mùa mưa, cùng với việc lưu vực xung quanh ít ao hồ, đòi hỏi thiết kế các công trình thoát nước phải chú trọng đến lưu lượng nước trong mùa mưa.
Với địa hình tuyến đi vòng quanh, tuyến chủ yếu men theo sườn dốc và ven sông, có những đoạn ôm sát vực và cần làm cống vượt qua suối Địa mạo tuyến đi qua triền đồi, xung quanh là rừng cây nhỏ và đồi cỏ, nơi cư dân sống thưa thớt Một số đoạn tuyến đi qua rừng và vùng nương rẫy ít Việc xây dựng tuyến giúp giảm chi phí đền bù giải tỏa cho dự án, và qua khảo sát thực tế, có thể tận dụng đất từ nền đào gần đó hoặc từ thùng đấu bên cạnh để xây dựng nền đất đắp hiệu quả.
Khu vực này chủ yếu chỉ có nước mặt, với sự thiếu hụt nước ngầm Dọc theo tuyến đường đi qua, có một số nhánh sông, kênh và suối cung cấp nước theo mùa Trong mùa khô, lượng nước khá ít, nhưng vào mùa mưa, các suối có thể dâng cao, dẫn đến nguy cơ lũ nhỏ.
Tại các khu vực suối nhỏ, có thể xây dựng cống hoặc cầu nhỏ, trong khi suối lớn hoặc sông cần cầu lớn hơn để vượt qua Địa chất hai bên nhánh sông và kênh ít bị xói lở, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công công trình thoát nước Khu vực này không có khe xói và có địa chất ổn định, với nhiều bãi cát, sỏi dọc theo các con suối có thể sử dụng làm mặt đường Hơn nữa, không có hiện tượng đá lăn, hang động cát-tơ hay sụt lở, cho thấy địa chất rất tốt cho việc xây dựng tuyến.
1.2.4 Tình hình khí hậu trong khu vực
Tuyến V-P đi qua khu vực đồi núi với khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặc trưng bởi nắng nhiều và mưa ít Khu vực này chịu ảnh hưởng của gió mùa, tạo ra hai mùa rõ rệt trong năm.
- Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9
Mùa nắng tại khu vực này kéo dài từ tháng 10 đến tháng 3, là thời điểm lý tưởng để xây dựng do ảnh hưởng của gió mùa khô và đặc điểm mưa rào Do đó, việc lựa chọn thời gian xây dựng vào mùa nắng là rất quan trọng.
Theo dữ liệu khí tượng thủy văn qua nhiều năm quan trắc, có thể lập bảng và đồ thị thể hiện các yếu tố khí tượng thủy văn của khu vực mà tuyến đường đi qua.
Hướng gió - Ngày gió -Tần suất
Hướng gió B BĐB ĐB ĐĐB Đ ĐĐN ĐN NĐN N
Hướng gió NTN TN TTN T TTB TB BTB Lặng Tổng
Taàn suaát 6.1 6.8 10.1 4.9 3.6 3.8 7.4 0 100 Độ ẩm – Nhiệt độ – Lượng bốc hơi – Lượng mưa
Nhieọt độ( o C) 19 21 22 24 26 26.5 25 24.5 23 22.5 20 18 Lượng bốc hôi (mm) 50 58 63 97 110 115 130 170 165 90 87 83 Lượng mửa
Số ngày mửa 2 3 5 6 13 15 16 14 13 12 8 4 Độ ẩm
Các số liệu này được biểu diển bằng các biểu đồ sau
Trong xây dựng, vật liệu như đá, cát và đất có khối lượng lớn Để giảm chi phí khai thác và vận chuyển, cần tận dụng tối đa vật liệu địa phương.
Khi xây dựng nền đường, có thể sử dụng đá từ các mỏ đá địa phương đã được thăm dò và kiểm nghiệm phù hợp với yêu cầu xây dựng Vật liệu xây dựng ảnh hưởng lớn đến quá trình thi công, bên cạnh đó, các vật liệu như tre, nứa, gỗ cũng dễ dàng tìm thấy để làm láng trại cho công nhân Đất xây dựng nền đường có thể lấy từ nền đường đào hoặc từ các mỏ đất gần đó, nhưng cần phải kiểm tra chất lượng đất để đảm bảo phù hợp với công trình Cát có thể khai thác từ các bãi dọc theo suối, tạo thuận lợi cho việc xây dựng.
1.4 Mạng lưới giao thông khu vực đi qua
1.4.1 Tình trạng mạng lưới giao thông trong khu vực
Mạng lưới giao thông vận tải trong vùng còn hạn chế, chủ yếu chỉ có một số tuyến đường chính và Quốc Lộ được trải nhựa, trong khi phần lớn vẫn là đường đất hoặc các lối đi mòn do người dân tự phát Việc xây dựng tuyến đường mới sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho người dân trong việc di chuyển, giúp họ đi lại dễ dàng hơn.
1.4.2 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng tuyến đường Để tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy tiến trình xây dựng và phát triển các vùng nông thôn, miền núi, rút ngắn khoảng cách giữa nông thôn và thành thị Vì vậy việc xây dựng tuyến đường nối liền hai điểm V –P là hết sức cần thiết Sau khi công trình hoàn thành, sẽ mang lại nhiều lợi ích cho nhân dân và đất nước Cụ thể như :
Nâng cao đời sống vật chất và văn hóa cho người dân khu vực lân cận là một nhiệm vụ quan trọng, đồng thời cần tuyên truyền các đường lối, chủ trương của Đảng và Nhà nước đến với cộng đồng.
- Phục vụ cho nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa, thúc đẩy kinh tế phát triển
- Làm cơ sở cho việc bố trí dân cư, giữ đất, giữ rừng
- Tạo điều kiện khai thác du lịch, phát triển kinh tế dịch vụ, kinh tế trang trại
- Phục vụ cho công tác tuần tra, an ninh quốc phòng được kịp thời, lieõn tuùc.
Kết luận
Việc xây dựng tuyến dự án là cần thiết và cấp bách để nâng cao mức sống của người dân trong khu vực, đồng thời góp phần vào sự phát triển kinh tế và văn hóa của địa phương.
- Thuận tiện cho việc đi lại, học hành, làm ăn của người dân và thuận tiện cho việc quản lý đất đai và phát triển lâm nghiệp
- Tạo điều kiện khai thác, phát triển du lịch và các loại hình vận tải khác …
- Với những lợi ích nêu trên, thì việc quyết định xây dựng tuyến đường dự án là hết sức cần thiết và đúng đắn
Tuyến đường hoàn thành không chỉ gia tăng kết nối trong mạng lưới giao thông của tỉnh mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống cho cư dân khu vực lân cận, đồng thời thúc đẩy sự phát triển kinh tế của vùng.
Tuyến đường thông suốt đóng vai trò quan trọng trong quốc phòng, giúp triển khai lực lượng nhanh chóng và xử lý kịp thời các tình huống bất ngờ Điều này không chỉ đảm bảo an ninh quốc phòng mà còn góp phần duy trì trật tự an toàn xã hội.
XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU CỦA TUYẾN ĐƯỜNG
Xác định cấp hạng kỹ thuật và cấp quản lý của tuyến đường
Dựa trên nhiệm vụ thiết kế tuyến đường giữa hai điểm V-P và mục đích xây dựng tuyến V-P, cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường được xác định dựa vào các yếu tố quan trọng.
- Giao thông đúng với chức năng của đường trong mạng lưới giao thoâng
- Lưu lượng xe thiết kế
- Địa hình khu vực tuyến đi qua
- Hiệu quả tốt về kinh tế, chính trị, xã hội của tuyến
- Khả năng khai thác của tuyến khi đưa vào sử dụng trong điều kiện nhaỏt ủũnh
2.1.1 Số liệu thiết kế ban đầu gồm
Bản đồ tỷ lệ 1:10000 Độ chênh cao giữa hai đường đồng mức : h = 5m
Lưu lượng xe chạy năm đầu tiên khai thác : N0 = 625 (xe/ngày đêm) Mức tăng xe hàng năm p = 6 % = 0,06
Xe buýt nhỏ (dưới 25 chỗ) : 2% (có tải trọng trục 4 tấn)
Xe buýt lớn: : 4% (có tải trọng trục 4 tấn)
Lưu lượng xe thiết kế là số lượng xe con được quy đổi từ các loại xe khác, đo lường qua một mặt cắt trong một đơn vị thời gian, dựa trên năm tính toán tương lai Năm tương lai được xác định là năm thứ 20 sau khi đưa đường cấp I và II vào sử dụng; năm thứ 15 cho đường cấp III và IV; và năm thứ 10 đối với đường cấp V, VI cũng như các đường thiết kế nâng cấp, cải tạo.
2.1.2 Xác định cấp hạng kỹ thuật
2.1.2.1 Lưu lượng xe con quy đổi hiện tại
Số lượng xe thứ i (Ni) trong một ngày đêm ở năm đầu khai thác
Heọ soỏ quy đổi ra xe con (ai)
Soá xe con quy đổi từ xe thứ i
Tổng cộng: Niai = 1437 Hệ số quy đổi dựa vào Bảng 2 TCVN 4054-05
2.1.2.2 Xác định cấp hạng kỹ thuật
Lưu lượng xe thiết kế bình quân cho năm tương lai được xác định :
Nt : Lưu lượng xe chạy bình quân của năm tương lai (xcqđ/ngđ)
N0 qđ : Lưu lượng xe chạy bình quân của năm đầu khai thác đường oõtoõ (xcqủ/ngủ)
P : Mức tăng xe hàng năm; p = 6,0%
Lưu lượng xe thiết kế cho năm tương lai năm thứ 20 :
Lưu lượng xe thiết kế cho năm tương lai năm thứ 15 :
Dựa vào lưu lượng xe tính toán được và Bảng 3 TCVN 4054-05, ta chọn :
Cấp thiết kế của đường là cấp III
2.1.2.3 Xác định cấp thiết kế và cấp quản lý của đường ôtô
Theo TCVN4054–05, ứng với lưu lượng xe thiết kế là 3249 (xcqđ/ngđ), tuyến đường trong địa hình đồng bằng và đồi’, ta chọn:
Cấp thiết kế III là loại đường trục chính, có vai trò kết nối các trung tâm kinh tế, chính trị và văn hóa lớn của đất nước và địa phương, bao gồm quốc lộ và đường tỉnh.
- Vận tốc thiếât kế: Vtk = 60 Km/h
Theo tiêu chuẩn TCVN 4054-2005 với tuyến đường là đường cấp III miền núi ta có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nhƣ bảng sau
Bảng thống kê các thông số kỹ thuật của tuyến đường
Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Trị số
Cấp thiết kế Cấp III
Tốc độ thiết kế Km/h 60
Số làn xe chạy làn 2.0
Bề rộng một làn xe m 3.0
Bán kính đườn cong nằm tối thiểu thông thường m 250 Bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn m 125
Tầm nhìn trước xe ngược chiều S 2 m 150 Độ dốc dọc lớn nhất % 7 Độ dốc siêu cao lớn nhất % 7
Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu thông thường m 4000
Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu thông thường m 2000 Độ dốc ngang mặt đường % 2 Độ dốc ngang lề gia cố % 2
Cấp áo đường thiết kế A1
Thiết kế bình đồ tuyến đường
2.2.1 Căn cứ vạch tuyến trên bình đồ
Tình hình địa hình, địa mạo, địa chất thủy văn … của khu vực tuyến Cấp thiết kế của đường là cấp III, tốc độ thiết kế là 80 Km/h
Nhu cầu phát triển kinh tế trong tương lai của vùng tuyến đi qua Xác định đường dẫn hướng tuyến chung cho toàn tuyến và từng đoạn
Cần phải tránh các chướng ngại vật mặt dầu tuyến có thể dài ra
2.2.2 Nguyên tắc vạch tuyến trên bình đồ
Để tối ưu hóa hướng tuyến, nên chọn đường đi gần nhất với đường chim bay Lưu lượng xe càng cao thì chiều dài tuyến cần được rút ngắn, tuy nhiên cần tránh những đoạn thẳng quá dài (>3Km) để giảm nguy cơ tai nạn do sự lơ đãng của tài xế.
Tuyến đường cần được thiết kế hài hòa với địa hình xung quanh, tránh việc tạo ra các đoạn đường quanh co trên đồng bằng hoặc đường thẳng trên địa hình miền núi Đồng thời, cần chú ý đến yếu tố kiến trúc cho các tuyến đường phục vụ du lịch, đường đi qua công viên, cũng như các lối vào khu nghỉ dưỡng và các di tích văn hóa, lịch sử.
Khi vạch tuyến, nếu có thể, cần tránh đi qua những vị trí bất lợi về thổ nhưỡng, thủy văn, địa chất (đầm lầy, khe xói, đá lăn,…)
Khi thiết kế đường đi qua khu vực địa hình đồi nhấp nhô, cần sử dụng bán kính lớn để phù hợp với đường cong tự nhiên của địa hình Đồng thời, cần tránh các vòng lượn nhỏ và các đoạn tuyến bị gãy khúc trong cả bình đồ và mặt cắt dọc.
Khi thiết kế đường đi theo đường phân thủy, cần chú ý quan sát hướng chính của đường phân thủy và điều chỉnh cho thẳng trên từng đoạn cắt qua đỉnh khe Nên chọn những sườn ổn định để đặt tuyến, tránh các điểm nhô cao và tìm kiếm những đèo thuận lợi để vượt qua.
Khi chọn vị trí tuyến cắt qua sông, suối, cần ưu tiên những đoạn thẳng, có bờ và dòng chảy ổn định với điều kiện địa chất thuận lợi Đặc biệt, khi vượt sông lớn, tuyến nên được thiết kế thẳng góc hoặc gần thẳng góc với dòng chảy trong mùa lũ, nhưng không được làm cho tuyến bị gãy khúc.
Tuyến thiết kế đi qua vùng đồng bằng với địa hình phẳng, không bị ảnh hưởng bởi độ dốc Dựa trên bản đồ tỷ lệ 1/1000 của khu vực tuyến, chúng ta sẽ tiến hành thiết kế theo nguyên tắc đã nêu.
Đầu tiên, hãy liệt kê tất cả các phương án tuyến có thể thực hiện Tiếp theo, tiến hành so sánh và loại bỏ những phương án không thuận lợi, từ đó chọn ra các phương án tối ưu nhất.
Phóng tuyến trên hiện trường và khảo sát tuyến là bước quan trọng trong quá trình thiết kế Việc tổng hợp số liệu đầu vào giúp tiếp tục tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và thực hiện so sánh cần thiết.
Trong đồ án này, chúng ta cần xác định hai phương án tuyến tối ưu trên bản đồ để so sánh và lựa chọn phương án tốt nhất.
2.2.3 Xác định các yếu tố kỹ thuật của bình đồ
Dựa vào địa hình và địa chất tại đỉnh đường cong, chúng ta lựa chọn sơ bộ chiều dài phân cự p để đảm bảo tim đường đi qua vị trí hợp lý nhất Từ đó, tiến hành tính toán và xác định sơ bộ bán kính R, với nguyên tắc rằng bán kính đường cong phải càng lớn càng tốt.
Hình 2.1 Sơ đồ tính toán các yếu tố kỹ thuật của đường cong nằm
Sau khi có bán kính R ta tiến hành tính toán các yếu tố đường cong theo các công thức dưới đây:
Chiều dài phân cự: 1 ( ) cos 2
Ta chỉ bố trí đường cong nằm tại các đỉnh có góc ngoặt >5 0
Các yếu tố kỹ thuật của tuyến đường
2.3.1 Các yếu tố trên đường cong
2.3.1.1 Thiết kế đường cong nằm a Muùc ủớch
Khi xe di chuyển trên đường cong nằm, nó phải đối mặt với nhiều điều kiện bất lợi so với khi chạy trên đường thẳng Những điều kiện này bao gồm sự gia tăng lực ly tâm, ảnh hưởng đến độ bám đường và khả năng kiểm soát của xe.
Khi xe di chuyển vào những đoạn đường cong có bán kính nhỏ, bề rộng của đường cần phải lớn hơn so với đường thẳng để đảm bảo xe có thể hoạt động một cách 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 lật ngang
- 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 phần mở rộng đường của xe chạy khi vào đường cong
- Tính toán đường cong chuyển tiếp
- Tính toán bảo đảm tầm nhìn
Bảng tổng hợp các yếu tố đường cong nằm
2.3.1.2 Đường cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao, đoạn nối mở rộng
2.3.1.2.1 Chiều dài đường cong chuyển tiếp
Khi vận tốc thiết kế (Vtk) đạt hoặc vượt 60 Km/h, cần thiết phải bố trí đường cong chuyển tiếp để kết nối giữa đường thẳng và đường cong tròn Đường cong chuyển tiếp có thể được thiết kế dưới dạng đường cong clôtôit, đường cong parabol bậc 3, hoặc đường cong nhiều cung tròn.
Chiều dài đường cong chuyển tiếp cần đảm bảo đủ để bố trí, giúp hành khách không cảm thấy đột ngột khi xe vào đường cong.
V = 60 km/h (vận tốc xe chạy thiết kế)
R %0m (bán kính đường cong nằm khi có bố trí siêu cao (4%)
I: độ tăng gia tốc ly tâm cho phép Theo TCVN lấy I = 0,5 m/s 3
Đoạn nối siêu cao là phần chuyển tiếp từ độ dốc ngang của mặt đường có hai mái nghiêng sang độ dốc siêu cao Để đảm bảo bố trí đoạn nối này, cần chọn Lct = 40 (m) và điều kiện 2 phải được đáp ứng.
B = 6 m (bề rộng của mặt đường).Theo Bảng 7 TCVN 4054-05 đối với đường cấp III, địa hình vùng núi thì chiều rộng 1 làn là 3m
= 2e ( độ mở rộng phần xe chạy)
Trong đó: l = 6.5 m (chiều dài tính từ trục sau của xe tới giảm xóc đằng trước đối với xe tải)
Chiều dài đoạn đường được tính là = 0.6 m, với độ dốc siêu cao isc = 4% Theo TCVN 4054-05, bán kính tối thiểu khi có siêu cao là R = 300 m Độ dốc phụ lớn nhất ip = 0,005 (0,5%) áp dụng cho tốc độ Vtt ≥ 60 km/h.
Theo Bảng 14 TCVN 4054-05 ứng với tốc độ thiết kế Vtk = 60 Km/h và bán kính R = 300 m, siêu cao isc = 3% thì L min nsc = 50 m
Vậy ta chọn Lnsc = 50 m ẹieàu kieọn 3 :
R = 250 m (bán kính đường cong nằm trên bình đồ ứng với isc)
Chiều dài đường cong nhỏ nhất được chọn bằng giá trị lớn nhất trong 3 ủieàu kieọn treõn :
L ct min = max(ủk1,ủk2,ủk3)= max(40,50,30) = 50 m
Vậy ta chọn Lct = 50 m để thiết kế
2.3.1.2.2 Tính toán đoạn nối mở rộng trong đường cong
Khi xe di chuyển qua đường cong, cần mở rộng phần xe chạy Đối với bán kính đường cong nhỏ hơn hoặc bằng 250 m, việc mở rộng này phải tuân theo quy định trong Bảng 12 TCVN 4054-05.
Khi xe di chuyển trên đường cong, trục sau luôn hướng tâm trong khi bánh trước tạo một góc với trục xe, yêu cầu chiều rộng lớn hơn so với đường thẳng Độ mở rộng cần thiết được bố trí ở cả hai bên đường cong, cụ thể là phía lưng và bụng Trong trường hợp khó khăn, có thể chỉ bố trí một bên Độ mở rộng nên được đặt trên diện tích phần lề gia cố, và dải dẫn hướng cùng các cấu trúc khác như làn phụ cho xe thô sơ phải nằm phía tay phải của độ mở rộng Khi mở rộng nền đường, cần đảm bảo phần lề đất còn ít nhất 0,5m Đối với các đoạn cong, việc mở rộng mặt đường là cần thiết với độ mở rộng phù hợp.
: độ mở rộng của phần xe chạy
2 l = 6,5 m (chiều dài tính từ trục sau của xe tới giảm xóc đằng trước đối với xe tải)
R = 250 m (bán kính nhỏ nhất trong đoạn nối siêu cao)
V = 60 Km/h (vận tốc xe chạy)
Như đã tính ở trên = 2ew = 0,548 m
2.3.1.2.3 Bố trí siêu cao và cắm cọc chi tiết trong đường cong
Bố trí siêu cao được thực hiện theo các bước sau
Lấy tim đường làm tâm quay nửa phần xe chạy phía ngoài cho đến khi đạt được mặt cắt ngang một mái, với độ dốc ngang tương đương 2% như độ dốc ngang mặt phía bụng đường cong.
Nâng mép ngoài phần xe chạy : h1 = 2 x B x in = 2 x 3 x 0,02 = 0,12 (m)
(B là bề rộng một làn xe)
Chiều dài cần thiết để nâng là:
Lấy tim mặt đường làm tâm quay, quay toàn bộ mặt đường lên đến độ dốc siêu cao thiết kế (isc = 4%)
Nâng mép ngoài phần xe chạy (phía lưng đường cong) : h 2 B i ( sc 2%) 3 (4% 2%) 0.06 m
Chiều dài cần thiết để nâng là :
2.3.1.2.4 Trình tự tính toán và cắm cọc chi tiết trong đường cong chuyển tiếp
* Cách cắm đường cong chuyển tiếp x
- Bước 1 : kiểm tra điều kiện
- Bước 3 : đo từ D theo hướng tuyến một đoạn T0 ta xác định được điểm O (Nẹ)
- Bước 4 : từ điểm O đo ngược lại Đ một đoạn x0 ta xác định được điểm
- Bước 5 : tại A đo theo hướng vuông góc với OĐ một đoạn y0 ta xác định được O ’ (TĐ)
Bước 6 là xác định tọa độ x,y của điểm trung gian trên đường cong chuyển tiếp thông qua các hàm xn = f1(nΔS) và yn = f2(nΔS) với n = 1,2,3 Cự ly giữa các điểm trung gian được thiết lập trong khoảng từ 5 đến 10 mét Để đảm bảo tính chính xác, cự ly giữa các điểm trung gian nên được xác định dựa trên Δφ, vì độ cong của đường cong luôn có sự biến đổi.
* Xác định góc 0 và kiểm tra điều kiện
- Với đường cong thứ nhất:
= 21 0 16’22’’ (góc ngoặt của hướng tuyến)
Vậy thỏa mãn điều kiện
- Với đường cong thứ hai:
= 51 0 22’21’’ (góc ngoặt của hướng tuyến)
Vậy thỏa mãn điều kiện
Với đường cong thứ ba:
= 27 0 44’51’’ (góc ngoặt của hướng tuyến)
Vậy thỏa mãn điều kiện
Xác định tọa độ điểm cuối của đường cong chuyển tiếp là (x0, y0), trong đó x0 = f(C; Lct = S) và y0 = f(C; Lct = S) Tọa độ này chính là điểm tiếp đầu của đường cong tròn.
Thông số của đường cong chuyển tiếp phải thỏa mãn các điều kiện sau :
* Xác định các chuyển dịch p và t p = yo – R(1 - cos0) = 1,445 – 250(1-cos(6 0 18 ’ 20 ’’ ) = 0,412 m t = xo – R.sin0 = Lct/2 = 50/2 = 25 m
Kieồm tra ủieàu kieọn p < 0,01xR
Ta thấy p = 0,412 < 0,01R = 2,5 = > thỏa điều kiện
Nếu p 0,01R phải cấu tạo lại
- Với đường cong thứ nhất:
- Với đường cong thứ hai:
- Với dường cong thứ ba:
* Xác định các điểm trung gian theo công thức
Bảng cắm cọc trong đường cong chuyển tiếp Đường cong thứ nhất
11 KM5 50 250 50 13750 148.72 10.56 Đường cong thứ hai
10 TC9 45 250 50 13750 141.57 25.90 Đường cong thứ tƣ
2.3.2 Xác định tầm nhìn xe chạy
Để nâng cao độ an toàn khi lái xe và tăng cường sự tin cậy tâm lý, việc đảm bảo chiều dài tầm nhìn trên đường là điều thiết yếu.
Tầm nhìn được tính từ mắt của lái xe với chiều cao 1m so với mặt đường, trong khi xe ngược chiều có chiều cao 1.2m và chướng ngại vật trên mặt đường có chiều cao 0.1m.
Khi thiết kế, việc kiểm tra tầm nhìn là rất quan trọng Những chướng ngại vật không đảm bảo tầm nhìn cần được loại bỏ, như chặt cây hoặc đào mái taluy Sau khi dỡ bỏ, chướng ngại vật phải thấp hơn tia nhìn ít nhất 0,3m Trong trường hợp khó khăn, có thể sử dụng gương cầu, biển báo, biển hạn chế tốc độ hoặc biển cấm vượt xe để cải thiện tầm nhìn.
2.3.2.1 Xác định tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định
Tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định là khoảng cách cần thiết để người lái xe có thể phát hiện chướng ngại vật, từ đó thực hiện việc hãm phanh và dừng xe một cách an toàn.
V = 60 km/h (tốc độ xe chạy)
K =1,3 : hệ số xét đến hiệu quả của bộ phận hãm phanh đối với xe tải lat = 5 ÷ 10m, lấy lat = 5m là khoảng cách an toàn
THIẾT KẾ TRẮC DỌC, TRẮC NGANG VÀ NỀN ĐƯỜNG
Thiết kế trắc dọc
3.1.1 Nh ững yêu cầu và nguyên tắc cơ bản khi thiết kế trắc dọc
Thiết kế trắc dọc đường đỏ là một công việc phức tạp, liên quan đến khối lượng đào đắp nền đường, điều kiện xe chạy, sự ổn định của nền đường và các công trình trên đường, cùng với việc bố trí các công trình thoát nước Do đó, cần cân nhắc giải quyết tổng thể các vấn đề này để đảm bảo đường đỏ được thiết kế hài hòa và hợp lý.
Khi thiết kế trắc dọc, việc xác định các điểm khống chế là rất quan trọng Những điểm khống chế này ảnh hưởng đến tuổi thọ và chất lượng công trình, cũng như phương pháp xây dựng Các yếu tố cần chú ý bao gồm cao độ nền đường đắp bãi sông, trên cống, nền đường ở những khu vực bị ngập nước, cao độ khống chế và yêu cầu xây dựng tường chắn.
Cao độ nền đường qua bãi sông cần được tính toán sao cho mép nền đường cao hơn mức nước tính toán, với mực nước dềnh và chiều cao sóng ít nhất trên 0,5m Đối với cống, cao độ nền đường phải đảm bảo chiều dày đất đắp tối thiểu là 0,5m để tải trọng được phân bố đều Nếu chiều dày áo đường lớn hơn 0,5m, chênh cao giữa mặt đường và đỉnh cống cũng cần đủ để lắp đặt áo đường Nếu không đáp ứng được các điều kiện này, cần hạ cống hoặc sử dụng loại cống chịu lực trực tiếp như cống bản.
Dốc dọc là yếu tố hình học có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu khai thác cơ bản của đường như tốc độ xe chạy, thời gian di chuyển, năng lực thông hành, an toàn và mức tiêu hao nhiên liệu Mặc dù khối lượng xây dựng có thể tăng do yêu cầu thiết kế, nhưng cần ưu tiên tạo tuyến đường đều, sử dụng các độ dốc nhỏ và ít thay đổi để đảm bảo hiệu quả vận tải.
Trắc dọc tim đường được thể hiện dưới dạng một đường gãy khúc, trong đó các điểm gãy khúc được bố trí với các đường cong đứng lồi và lõm, tạo thành những yếu tố cơ bản của trắc dọc.
Trắc dọc của đường ảnh hưởng lớn đến an toàn vận chuyển và năng suất ôtô Thiết kế trắc dọc không thể bị giới hạn hoàn toàn, nhưng để đảm bảo an toàn và êm thuận trong vận chuyển, cần phải áp dụng hợp lý các quy tắc thiết kế đường và tuân thủ các chỉ dẫn theo quy định hiện hành nhằm tối ưu hóa chi phí vận chuyển và xây dựng.
Trắc dọc của đường thiết kế, được tính theo mép nền, được gọi là đường đỏ, trong khi trắc dọc của mặt đất thiên nhiên, tính theo tim đường, được gọi là đường đen Cao độ của các điểm trên đường thiết kế được gọi là cao độ thiết kế (đường đỏ), còn cao độ của các điểm trên đất thiên nhiên được gọi là cao độ tự nhiên (đường đen).
Khi thiết kế trắc dọc cần chú ý những điểm sau :
- Ở những nơi địa hình núi khó khăn có thể thiết kế đường đỏ với độ dốc tăng thêm lên 1% nhưng độ dốc dọc lớn nhất không vượt quá 11%
- Đường đi qua khu dân cư không nên làm dốc dọc quá 4%
- Trong đường đào, độ dốc dọc tối thiểu là 0,5% nhưng đối với trường hợp khó khăn có thể là 0,3% nhưng chiều dài đoạn dốc này không dài quá 50m
Chiều dài đoạn dốc dọc không được vượt quá quy định trong Bảng 16 TCVN 4054-05 Khi chiều dài vượt quá giới hạn này, cần thiết phải bố trí các đoạn chêm dốc 2,5% và đảm bảo chiều dài đủ để thiết kế đường cong đứng.
- Chiều dài tối thiểu đoạn đổi dốc phải đủ để bố trí đường cong đứng và không nhỏ hơn các quy định ở Bảng 17 TCVN 4054-05
- Khi kẻ đường đỏ chú ý không được kẻ các đoạn quá bé để tạo điều kiện thuận lợi cho thi công cơ giới
3.1.2 Xác định điểm khống chế khi thiết kế đường đỏ
Khi vạch tuyến đi qua hai điểm đã chọn, cần xác định các điểm khống chế giữa chúng Những điểm khống chế này bao gồm các yếu tố đã được xác định chính xác, như cao độ nền đường tại nơi giao nhau, cùng mức với đường sắt và đường ô tô cấp cao hơn, cũng như điểm đầu và điểm cuối của tuyến đường.
Bằng cách nối cao độ giữa các điểm khống chế, chúng ta xác định được tuyến đường chim bay giữa các điểm này Tiếp theo, từ các điểm khống chế, cần xác định các điểm cơ sở cho tuyến đường nhằm đảm bảo các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật, bao gồm các điểm vượt suối và vượt đèo.
Khi đoạn tuyến đi qua các công trình thoát nước, cần đảm bảo yêu cầu về cao độ Đối với cống không áp, chiều cao đất đắp trên cống phải lớn hơn 0,5m tính từ đỉnh cống Đối với cống có áp, chiều cao này được tính từ mực nước dâng.
Khi thiết kế trắc dọc nên chú ý đến điều kiện thi công sau này
Việc đặt cống có thể tiến hành theo 2 giải pháp sau
Đặt cống trực tiếp trên nền thiên nhiên mà không cần đào sâu lòng suối giúp duy trì chế độ chảy của nước trong lòng suối, từ đó giảm thiểu nguy cơ xói lở công trình.
Việc đặt cống có đào sâu lòng suối khác biệt so với phương pháp đặt cống trên nền thiên nhiên Do đó, cần căn cứ vào tình hình cụ thể để lựa chọn phương án đặt cống phù hợp.
Việc thiết kế trắc dọc có ảnh hưởng rất lớn đến giá thành xây dựng và giá thành khai thác đường
Khi thiết kế đường đỏ nên tránh
- ẹaộp khi tuyeỏn ủang leõn doỏc
- Đào khi tuyến qua các khe, các lòng suối hoặc các đường tụ thủy
- Để đảm bảo cho khối lượng đào đất là nhỏ nhất nên cố gắng cho đường đỏ đi gần sát với đường đen
- Khi kẻ đường đỏ chú ý không kẻ các đoạn tuyến lắc nhắc, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công cơ giới
Độ dốc dọc của tuyến đường là yếu tố quan trọng nhất, ảnh hưởng lớn đến chi phí xây dựng và chất lượng sử dụng Độ dốc dọc lớn giúp giảm khối lượng đào đắp và chi phí xây dựng, nhưng lại làm giảm tốc độ xe chạy, dẫn đến giá thành vận chuyển cao, đặc biệt với các tuyến đường chính có khối lượng vận chuyển lớn Ngược lại, độ dốc nhỏ làm tăng chi phí xây dựng nhưng cho phép tốc độ xe chạy cao, giảm giá thành vận chuyển Sau khi thiết kế trắc dọc, cần kiểm tra các thông số, chủ yếu là độ dốc dọc, theo hai điều kiện để đảm bảo hiệu quả.
- Theo điều kiện sức kéo
i max keo D max keo - fv
- Theo điều kiện sức bám i max bam D max bam - fv
= > imax = min i max keo ; i max bam
* Theo điều kiện sức kéo
Ta xét xe đang lên dốc và chuyển động đều : D f + i
Dmax là nhân tố động lực quan trọng của các loại xe, được xác định từ biểu đồ ứng với vận tốc tính toán Hệ số cản lăn fv khi tốc độ xe chạy V ≤ 60 km/h thay đổi không đáng kể, chủ yếu phụ thuộc vào loại và tình trạng mặt đường Đối với mặt đường bê tông nhựa, ta có thể lấy fv = f0 = 0.02.
Tra biểu đồ ứng với xe con, vận tốc thiết kế Vtk = 60 (km/h) = >
Tra biểu đồ ứng với xe tải vừa, vận tốc thiết kế Vtk = 60 (km/h) = >
Vậy ta chọn i max keo 8%
* Theo điều kiện sức bám
Xe chỉ có thể chuyển động khi lực kéo < lực bám giữa bánh xe và mặt đường
i max bam D max bam - fv
d = 0,3 (hệ số bám (hệ số ma sát) giữa bánh xe và mặt đường trong điều kiện ẩm và bẩn (điều kiện bất lợi nhất)) m = G
Gb : áp lực của các bánh xe chủ động
G : trọng lượng toàn bộ của ôtô
Pw : lực cản không khí
K : hệ số sức cản không khí Đối với xe tải K = (0,06-0,07), ta chọn K = 0,07 (kgs 2 /m 4 )
F : diện tích cản không khí
V : tốc độ xe chạy (V = 60 (km/h)
Ta chỉ xét xe chiếm đa số đó là xe tải vừa
= > Diện tích cản khí F = 0.8B*H = 0.82,54 = 8 (m 2 ) m = (0,65-0,7) đối với xe tải Chọn m = 0,7
D max bam - fv = 0,191 – 0,02 = 0,171 = 17,1% i max doc = min i max keo ; i max bam = min (8%,17,1%) = 8%
Theo Bảng 15 TCVN 4054-05 với Vtt = 60 km/h, cấp thiết kế là cấp III, khu vực miền núi = > i max doc = 7%
Vậy ta chọn độ dốc i max tk = i max doc = 7% để thiết kế
Với những tính toán ở trên ta có thấy rằng tuyến đường thiết kế đủ diều kiện đảm bảo cho xe hoạt động trong những điều kiện khắc nhiệt nhất
Thiết kế trắc ngang
Mặt cắt ngang của đường là hình chiếu vuông góc với trục của nền đường và áo đường, hiển thị các bộ phận như mái taluy, rãnh thoát nước, và cao độ thi công Nó thể hiện hình dạng của nền đường và diện tích mặt cắt nền đường (F đào, F đắp).
3.2.1 Kết quả thiết kế trắc ngang của tuyến thiết kế
Căn cứ vào trắc ngang thiết kế (sử dụng phần mềm Nova_TDN), tuyến đường có các dạng trắc ngang sau:
Nền đường đắp hoàn toàn
Nền đường đào hoàn toàn
3.2.2 Tính toán khối lượng đào đắp trên tuyến
Tính toán khối lượng đào đắp là cơ sở quan trọng để lập dự toán kinh phí xây dựng và tổ chức thi công Khối lượng này phụ thuộc vào kích thước nền, chiều dài đoạn đường, và địa hình khu vực xây dựng Các thông số này được xác định thông qua quá trình tính toán và lựa chọn yếu tố tuyến trong thiết kế Công thức xác định khối lượng đào đắp sẽ được áp dụng để tính toán chính xác.
Trong đó: + V: Thể tích đất cần đào đắp, m 3
+ Fi: Diện tích đào đắp ở trắc ngang thứ i (m 2 )
+ Fi+1: Diện tích đào đắp ở trắc ngang thứ i+1(m 2 )
+ Li: Chiều dài giữa hai trắc ngang (m)
Bảng tổng hợp khối lƣợng đào, đắp trên toàn tuyến và trắc ngang điển hình của tuyến thể hiện ở phần phụ biểu 02
Thiết kế nền đường
Nền đường là bộ phận thiết yếu của tuyến giao thông, đóng vai trò là nền tảng cho phần xe chạy và là cơ sở để xây dựng áo đường, đảm bảo cường độ và sự ổn định Do đó, nền đường cần có khả năng chịu tải cần thiết và chống chịu được các tác động từ thiên nhiên Khi thiết kế nền đường, cần chú ý đến các yêu cầu về độ bền và khả năng chịu lực.
- Nền đường phải đảm bảo luôn ổn định toàn khối, kích thước và hình dạng của nền đường không bị phá huỷ, biến dạng trong mọi trường hợp
- Không có những biến dạng nguy hiểm, lún quá mức cho phép dưới tác dụng của xe và trọng lƣợng bản thân
- Nền đường không quá ẩm, không giảm cường độ trong thời kì ẩm ƣớt, duy trì đƣợc độ cao trong suốt quá trình sử dụng
- Tại những đoạn có nền đất yếu cần phải xử lý trước khi đắp nền
3.3.1 Kiểm tra độ dốc mái taluy nền đường
Việc xác định độ dốc mái taluy nền đường rất quan trọng, ảnh hưởng đến độ ổn định và chi phí xây dựng Cần tính toán hợp lý để chọn độ dốc phù hợp với từng loại nền đất Khảo sát thực tế cho thấy địa chất chủ yếu là đất sét pha chặt và không có hiện tượng sạt lở Theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4054 - 2005, độ dốc mái taluy được xác định như sau:
- Độ dốc mái taluy đường đắp: 1:1,5
- Độ dốc mái taluy đường đào: 1:1
* Tính toán kiểm tra ổn định mái taluy nền đường
Việc kiểm tra độ ổn định của nền đường liên quan đến việc đánh giá sự ổn định của mái taluy đắp Để thực hiện kiểm tra này, chúng ta áp dụng công thức do giáo sư MN Maslov đưa ra.
Trong đó: α: là góc nghiêng của mái taluy, α = arctg(1:1,5) = 33,7 0 h: Chiều cao độ ổn định với mái ta luy 1:1,5
C : Lực dính của đất, C = 0,28 ( daN/cm 2 )= 1,8 (T/m 2 )
: Dung trọng của đất nền, = 1,9 (T/m 3 )
Với độ dốc mái ta luy 1:1,5 và loại đất sử dụng để đắp nền, chiều cao ổn định có thể đạt được là 7,53m Tuy nhiên, tuyến đường được thiết kế chỉ đắp cao nhất 3,65m, đảm bảo đáp ứng các điều kiện ổn định của nền đường.
Rãnh biên là công trình thoát nước quan trọng của nền đường, thường được xây dựng ở những đoạn đường đào và đắp thấp Công trình này có chức năng chính là thoát nước mưa từ mặt đường và lề đường, giúp duy trì an toàn và ổn định cho hạ tầng giao thông.
Khi thiết kế rãnh biên, cần xem xét các yếu tố như địa hình, khí hậu, thuỷ văn, chế độ nước ngầm và lượng mưa của lưu vực Có ba loại rãnh biên cơ bản: hình thang, hình tam giác và hình bán nguyệt Trong quá trình thi công, rãnh hình thang được ưu tiên do dễ thi công và bảo trì Dựa vào TCVN 4054-98 cùng với các điều kiện địa chất và khí hậu thuỷ văn, tôi đã quyết định chọn rãnh hình thang cho thiết kế này.
Hình dạng rãnh biên ảnh hưởng đến lưu lượng nước dồn về rãnh, đặc biệt là ở những rãnh thoát nước với lưu vực tụ nước nhỏ và thời gian tập trung ngắn, thường chỉ từ 10 đến 20 phút Đối với đường ôtô thông thường, lưu lượng thiết kế của rãnh được xác định dựa trên cường độ mưa.
F = L.(l1 + bmr + 0,5BMặt Đường) (3-2) l 1 : Bề rộng dồn nước từ phía trên mái dốc taluy, l 1 = 20m bmr: Bề rộng mặt rãnh, bmr = 1,2m
BMặt Đường: Bề rộng mặt đường, BMặt Đường = 3.0m
L: Chiều dài đoạn tập trung nước lớn nhất, L= 263,07(m)
* : Hệ số dòng chảy = 0,95, do F < 0,1 km 2
* : Hệ số triết giảm đầm lầy lấy bằng 1
*: Hệ số xác định theo bảng 9 -11 tài liệu 2, = 0,84
*aP: Cường độ mưa tính toán bằng mm/phút p n t
A và B: Hệ số phản ánh sức mƣa của vùng thiết kế, A= 1,305
B = 2,060 n: hệ số phản ánh dạng cơn mƣa tính toán, n = 0,405
N: Chu kỳ tính toán lưu lượng năm, N= 25 với tần suất lũ 0,4 t: Thời gian tính toán mưa lấy bằng thời gian tập trung nước, t = 15 phút (Tra phụ lục 7 [2] -Trang 244)
Thay vào công thức (3-1) ta đƣợc:
Vậy lưu lượng lớn nhất có thể dồn về công trình là Q max = 0,13(m 3 /s)
3.3.4 Kiểm tra lưu lượng thoát nước thực tế của rãnh biên đã chọn Để bảo đảm điều kiện thoát nước của rãnh thì lượng nước thoát thực tế phải lớn hơn lượng nước đổ về rãnh Nền đường chỉ được đảm bảo khi mặt nước chảy cách mặt bề mặt rãnh là 20cm
Lưu lượng thoát nước thực tế của rãnh:
+ω: Tiết diện nước chảy trong rãnh ω= (bdr + m.h0).h0 = (40 + 1.20).20 = 1200(cm 2 ) = 0,12(m 2 )
* m: Hệ số mái dốc taluy, m 2
* h0: Chiều sâu nước chảy, h0 = 20 cm
+ V: Vận tốc dòng chảy trong rãnh
1.R 0,5 + y i (6.3) n: Hệ số nhám lòng rãnh (n = 0,014) Tra bảng 13.3 Tập 2 thiết kế đường ôtô y: Hệ số mũ của công thức Sêzi, y 6
Để tính toán độ dốc lòng rãnh (ir), ta sử dụng công thức: ir = 0,4 + [1 + 1/2 + 1 + 1/2] * 0,2, kết quả là 0,96 m Theo quy trình thiết kế đường, nhằm tránh tình trạng ứ đọng bùn cát trong lòng rãnh, độ dốc không được thiết kế nhỏ hơn 5‰ Do đó, ta chọn độ dốc lòng rãnh là ir = 10‰.
Thay các giá trị vào ta có: R 96 , 0
Kết quả tính toán cho thấy Q TT lớn hơn Q Max, do đó, rãnh biên được thiết kế phải đảm bảo khả năng thoát nước hiệu quả, góp phần duy trì điều kiện thoát nước tốt cho nền đường và mặt đường.
C: Lực dính của đất, C = 0,28( daN/cm 2 )= 1,8 (T/m 2 )
: Dung trọng của đất nền, = 1,9 (T/m 3 )
Với độ dốc mái ta luy là 1:1,5 và loại đất sử dụng để đắp nền, chiều cao ổn định có thể đạt được là 7,53m Tuyến đường được thiết kế có độ cao tối đa là 3,65m, đảm bảo đáp ứng các điều kiện ổn định cho nền đường.
THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
Các yêu cầu cơ bản đồi với kết cấu áo đường
Để đảm bảo xe hoạt động an toàn, êm ái và tiết kiệm, đồng thời đạt hiệu quả cao trong khai thác và vận hành, việc thiết kế và xây dựng áo đường cần tuân thủ các yêu cầu cơ bản sau đây.
Áo đường cần đảm bảo cường độ chung và tại từng điểm trong mỗi lớp vật liệu, phản ánh khả năng chống lại biến dạng thẳng đứng, trượt, co, dãn do kéo, uốn hoặc nhiệt độ Đồng thời, nó phải chịu được các tác động phá hoại từ xe cộ như chống bong bật và tạo vết hằn bánh xe, cũng như các yếu tố thiên nhiên Quan trọng hơn, cường độ và sức chịu đựng của áo đường cần ổn định theo điều kiện thời tiết và khí hậu, vì vậy cấu trúc vật liệu và hình dạng bề mặt cần thiết phải cho phép thoát nước mưa nhanh chóng khỏi khu vực xe chạy.
Mặt đường cần đạt độ bằng phẳng nhất định để giảm sức cản lăn và giảm sóc khi xe chạy, từ đó nâng cao tốc độ xe, tiết kiệm nhiên liệu và kéo dài tuổi thọ của xe cùng phụ tùng Đây là yêu cầu quan trọng để hạ giá thành vận tải, liên quan chặt chẽ đến cường độ áo đường; cường độ thấp sẽ dẫn đến biến dạng, lồi lõm, bong bật và ổ gà Để đảm bảo độ bằng phẳng, cần nghiên cứu và chọn kết cấu lớp thích hợp, đặc biệt là lớp bề mặt, cùng với các biện pháp kỹ thuật và công nghệ thi công phù hợp.
Bề mặt áo đường cần đảm bảo độ nhám phù hợp, đặc biệt trong điều kiện thời tiết mưa, nhằm tăng cường hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường Điều này giúp xe di chuyển an toàn ở tốc độ cao và có khả năng dừng nhanh chóng khi cần thiết.
Áo đường cần được thiết kế để sản sinh ít bụi nhất có thể, vì bụi do xe cộ gây ra không chỉ làm bào mòn mặt đường mà còn giảm tầm nhìn, ảnh hưởng tiêu cực đến hành khách, hàng hóa và các bộ phận máy móc của xe, đồng thời gây ô nhiễm môi trường.
Áo đường không nhất thiết phải đáp ứng mọi yêu cầu một cách hoàn hảo, vì điều này có thể gây tốn kém, đặc biệt khi cường độ vận tải thấp Do đó, nhà thiết kế cần dựa vào các yêu cầu thực tế và mục đích xây dựng đường để lựa chọn kết cấu mặt đường phù hợp, đáp ứng các tiêu chí ở mức độ khác nhau.
Xác định tải trọng tính toán
4.2.1 Tải trọng tính toán tiêu chuẩn
Tải trọng tính toán tiêu chuẩn theo quy định ở 22 TCN 211-93 đối với kết cấu áo đường mềm và 22 TCN 223 đối với kết cấu áo đường cứng
TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN TIÊU CHUẨN
Loại đường Tải trọng truùc (T)
- Các loại áo đường mềm thuộc mạng lưới chung 10
- Đường cao tốc, đường công nghiệp, đường trục chính toàn thành 12
- Các đường đô thị khác ít quan trọng 9,5
4.2.2 Tải trọng tính toán tiêu chuẩn
Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn cho ô tô được quy định là 100 kN, áp dụng cho trục đơn, do tuyến đường thiết kế thuộc loại cấp III khu vực miền núi, nơi mà ô tô các cấp nằm trong mạng lưới chung.
Lưu lượng xe chạy năm đầu tiên khai thác : N0 = 625 (xe/ngày đêm) Thành phần xe chạy ở năm đầu khai thác:
Trọng lượng truùc Pi (kN)
Soá bánh cuûa moãi cuùm bánh
Khoảng cách giữa các truùc sau (m)
- Xe tải nhẹ (2 trục-tải trọng trục 4 T) : 22%
- Xe tải vừa (2 trục-tải trọng trục 8 T) : 44%
- Xe tải nặng (2 trục-tải trọng trục 10 T): 10%
Mức tăng xe hàng năm p = 6,0% = 0,060
4.2.3 Tính số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn 100kN
Loại xe Pi(Kn) C1 C2 ni C1.C2.ni.(Pi/100) 4,4
Xe buýt nhỏ Trục trước
Xe buýt lớn Trục trước
Xe tải nhẹ Trục trước
Xe tải vừa Trục trước
Xe tải nặng Trục trước
* Theo mục 3.2.3 22TCN211-06 không cần quy đổi trục có trọng lượng
4.2.3.4 Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe N tt
Vì đường thiết kế có hai làn xe và khong có dải phân cách giữa nên theo 3.3.2 (22TCN211-06) fL =0,55, Ntk (1 (trục/ngày đêm.2 chiều)
Vậy N tt 281 0 55 155 (trục/làn.ngày đêm)
4.2.3.5 Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm N e
Trong đó: Ntt 5 (trục/ngày.đêm) q = 6% = 0.06
4.2.3.6 Xác định mô đun đàn hồi yêu cầu chung của mặt đường
Vì số trục xe tính toán trong 1 ngày đêm trên 1 làn xe là 155 trục/ngày đêm nên tra bảng 3.4 (nội suy giữa Ntt0 và Ntt 0) ta được
Theo bảng 3.5, trị số tối thiểu của mô đun đàn hồi yêu cầu đối với đường cấp III là 140 >155 MPa, vậy ta chọn Eyc5 MPa để kiểm toán.
Chọn kết cấu áo đường
Kết cấu áo đường gồm tầng mặt và tầng móng :
- Tầng mặt ta có thể dùng bê tông nhựa chặt loại AI (15), bê tông nhựa chặt loại AII (25)
- Tầng móng ta có thể dùng đá dăm macađam, cấp phối sỏi cuội, cấp phối đá dăm…
Nền đất là á sét có độ ẩm tương đối 0,6 và hệ số độ chặt k = 0,95 > C = 0,032; = 24 0 , E BMPa (tra Bảng B.3 22 TCN 211-06)
Dự kiến cấu tạo kết cấu thiết kế và đặc trưng tính toán của mỗi lớp
Tính veà keùo uoán 1.BTNC loại AI(15) 5 420 300 1800 2,8 - - 2.BTNC loại AI(25) 7 350 250 1600 2,0 - -
5.Đất nền á sét ở độ ẩm tương đối tính toán
4.3.2 Tính toán ki ểm tra cường độ chung của kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi a/ Đổi các lớp đã chọn về 1 lớp có mô đun đàn hồi trung bình Etb bằng cách đổi các lớp kết cấu áo đường lần lượt 2 lớp một từ dưới lên trên theo công thức sau :
E t E h1 , h2 , E1 , E2 lần lượt là chiều dày và mô đun đàn hồi của các lớp dưới và lớp trên
Sơ đồ kết cấu: Đất nền á sét, E = 42 (MPa ) 0
BTNC loại AI (15), E = 420 (MPa ) BTNC loại AII (25), E = 350 (MPa )
Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb:
BTNC loại AI (15) 420 1,710 5 0,082 66 256,773 b/ Xét đến hệ số điều chỉnh: =f( d h ), với 2
Theo bảng 3.6 (22TCN211-06), hệ số được xác định là 1,210 Do đó, kết cấu nhiều lớp có thể chuyển đổi thành kết cấu hai lớp với lớp trên có độ dày 66 cm Mô đun đàn hồi trung bình được tính toán là E tb = × E tb ' = 1.210 × 256.773 = 10,695 MPa Để tính toán giá trị Ech của toàn bộ kết cấu, sử dụng đồ thị trong Hình 3.1 (22TCN211).
Từ hai tỷ số trên tra toán đồ Hình 3.1 đƣợc 0 56
E ch , vậy Ech 10.6950.563,989 (MPa) d/ Kiểm tra lại điều kiện: yc dv cd ch K E
E Đường cấp III, hai làn xe nên theo bảng 3.3 chon độ tin cậy thiết kế là 0.90, do vậy theo bảng 3.2 xác định đƣợc K cd dv 1 1
Cho thấy kết cấu dự kiến đảm bảo đạt yêu cầu về cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép
4.3.4 Tính toán kiểm tra cường độ dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất a/ Tính Etb của cả 4 lớp kết cấu (đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên)
Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm E tb ' như bảng sau:
-Xét đến hệ số điều chỉnh β =f( 2
H ) tương tự như tính toán ở trên
Do vậy: E tb =1.210240.235)0.685 MPa b/ Xác định ƯS cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong đất nền Tax:
Theo biểu đồ Hình 3.2 với góc nội ma sát của đất nền f $ 0 , tra được 0 0128 p
Vì áp lực trên mặt đường của bánh xe tiêu chuẩn tính toán p=0.6 MPa
T ax 0 0128 0 6 0 00768 MPa c/ Xác định ƯS cắt hoạt động do tải trọng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất Tav:
Tra toán đồ Hình 3.4, được Tav=-0.0015 MPa d/ Xác định trị số Ctt theo công thức: c tt c K 1 K 2 K 3
K2 =0.8 (Vì số trục xe tính toán ở đây là 155