Đồ án THIẾT kế nút GIAO ĐỒNG văn

Các nhánh rẽ trong nút giao liên thông hoàn chỉnh thường nằm trên đường cong để nối tiếp tuyến vào cầu và phù hợp với địa hình.. Các nút giao khác mức thường đượcxây dựng tại điểm giao n

PHẦN ITHIẾT KẾ SƠ BỘ NÚT GIAO THÔNG ĐỒNG VĂN

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

I.1.MỞ ĐẦU

I.1.1.Nhu cầu xây dựng nút giao khác mức

Với sự phát triển ngày càng tăng của nền kinh tế, lưu lượng giao thông tăng lên vớitốc độ cao Các tỉnh miền núi tăng 6~8%, các tỉnh đồng bằng tăng 8~12%, đặc biệt các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng vv tốc độ gia tăng lên đến 15~20% Giao thông tại các điểm giao nhau của các tuyến đường, đặc biệt là các khu

đô thị đã trở nên mãn tải, khi lưu lượng xe thông qua lớn hơn 400 xe/ngày đêm đòi hỏi phải bố trí các nút giao khác mức

Có nhiều dạng nút giao khác mức: Liên thông hoàn chỉnh, liên thông không hoàn chỉnh và nút giao trực thông Các nhánh rẽ trong nút giao liên thông hoàn chỉnh thường nằm trên đường cong để nối tiếp tuyến vào cầu và phù hợp với địa hình

I.1.2.Cấu tạo nút giao khác mức trên các đô thị và tuyến giao thông

Tuỳ theo tính chất quan trọng và lưu lượng xe thết kế các luồng xe mà người ta chọncác loại nút giao khác mức hoặc nút giao đồng mức

Nút giao khác mức là điểm giao giữa các tuyến giao thông, khi đó các luồng xechuyển hướng từ một tuyến sang một tuyến khác trên những cao độ khác nhau và cácluồng xe khi lưu thông hạn chế xung đột với nhau Các nút giao khác mức thường đượcxây dựng tại điểm giao nhau của các tuyến đường với đường cao tốc, xa lộ hay đườngquốc gia để đảm bảo giữa các nhánh là liên thông giảm thiểu xung đột

Nút giao khác mức hoàn chỉnh là nút giao giữa các tuyến cao tốc, các tuyến có vaitrò bình đẳng trong lưu thông

Nút giao khác mức không hoàn chỉnh là nút giao có phân ra đường chính và đườngphụ Tuyến chính khi lưu thông xung đột được loại bỏ hoàn toàn, nhánh phụ khi lưuthông vẫn tồn tại xung đột tại một số vị trí nhánh rẽ

Nút giao khác mức rất đa dạng được thiết kế tuỳ theo địa hình và yêu cầu giaothông, nút giao được bố trí cho ngã ba, ngã tư hoặc nhiều tuyến giao nhau, sau đây trìnhbày một số dạng nút giao có bố trí cầu cong

Hình I.1: Nhánh rẽ trái nửa trực tiếp

Nút giao ba nhánh trompete:

Nút giao này bố trí cho ngã ba trên đường cao tố khi lưu lượng xe > 1500 xe/h Hìnhdáng nút giao có dạng kèn trompete quay trái hoặc quay phải

Hình I.2: Ngã ba dạng trompete

Nút giao ngã ba hình quả lê:

Trên hình I.3 thể hiện nút giao rẽ trái và rẽ phải hình quả lê Loại này các nhánh rẽbằng cầu vượt cong, có mặt bằng đối xứng chiếm dụng diện tích nhỏ và kiến trúc đẹp

Hình I.3: Ngã ba dạng quả lê

I.1.2.2.Nút giao bốn nhánh ( ngã tư ):

Nút giao hình hoa thị:

Hình I.4 thể hiện nút giao hình hoa thị là dạng nút giao cơ bản, có các chỉ tiêu kinh

tế tốt nhất để xây dựng nút giao các đường cao tốc Nút giao hình hoa thị thường đượcthiết kế khi lưu lượng xe vượt quá 1500 xe/h

Hình I.4: Nút giao hoa thị

Nút giao nhánh rẽ trực tiếp:

Trên hình I.5 cho thấy một dạng nút giao khá phức tạp, các nhánh rẽ đều trực tiếp,không xung đột Nút giao này chỉ thiết kế cho điểm giao nhau của các đường cao tốcnhiều là xe

Hình I.5: Nút giao nhánh rẽ trực tiếp

Nút giao hình thoi

Hình I.6: Nút giao hình thoi

Khi giữa các đường cao tốc có độ chênh cao lớn người ta xây dựng nút giao có dạnghình thoi vì mục tiêu kinh tế Tuy nhiên việc lưu thông các phương tiện không thuận lợilắm do dốc dọc cao và bán kính nhỏ

I.1.3.Các nút giao khác mức tại Việt Nam

Trên thế giới với trình độ công nghệ hiện nay đã có nhiều cầu cong nhiêù tầng đặt trên tuyến và các nút giao khác mức

Ở Việt Nam nút khác mức đã được thiết kế và xây dựng ở các thành phố lớn như

Hà Nội, thành phố Hồ chí Minh và các tuyến quốc lộ lớn như QL1, QL5, QL18 vv

Các nút giao khác mức tại Việt nam được thiết kế chủ yếu bằng dầm thẳng bản mặtcầu cong Dầm cầu có thể là dầm lắp ghép giản đơn mặt cắt chữ “T”, chữ “I”, chữ nhật hoặc dầm bản Bản mặt cầu được đổ tại chỗ có mặt bằng cong theo yêu cầu của tuyến đường Các cầu thiết kế như vậy giải quyết được vấn đề kết cấu nhưng nhịp nhỏ nhiều trụ,không thông thoáng phía dưới nên kiến trúc không đẹp và không vượt được nhịp lớn và khó áp dụng cho các cầu vượt qua các mặt cắt ngang đường có chiều rộng lớn

Các công trình có cầu vượt dầm cong chưa nhiều do công nghệ thi công chưa thuần thục cũng như thiết kế ứng dụng cầu dầm cong chưa được rộng rãi

I.2.ĐẶC ĐIỂM NÚT GIAO ĐỒNG VĂN

I.2.1.Đặc điểm vị trí của nút giao

Nút giao Đồng Văn là nút giao giữa QL38 với QL1A và đường sắt Bắc Nam (nút giao thông Đồng Văn) Đây là một nút giao thông trọng điểm, thường xuyên xảy ra tình trạng ách tắc, mất an toàn giao thông trên QL1A đoạn từ Đồng Văn đến Phủ Lý Việc cải tạo nút sẽ góp phần phục vụ giao thông đã quá tải trên QL1A và giao thông trên QL38, giúp giảm bớt ách tắc giao thông tại khu vực Đồng Văn – Phủ Lý, đồng thời thúc đẩy tiến trình phát triển chuỗi đô thị, các khu công nghiệp của tỉnh Hà Nam

Dự án nút giao thông Đồng Văn chủ yếu nằm trong địa bàn thị trấn Đồng Văn Trục chính của thị trấn Đồng Văn là dọc theo QL1A và đường sắt Thống Nhất Trục chính này đã chia thị trấn Đồng Văn ra làm 2 khu vực rõ ràng là bên phải và bên trái tuyến đường sắt Thống Nhất Khu vực bên phải tuyến đường sắt Thống Nhất dân cư sống tập trung sát dọc QL1A và đã định cư tương đối lâu Theo hướng về phía cầu Nhật Tựu, sau khi vượt qua lớp nhà đầu tiên của QL1A là khu vực ao thoát nước và khu vực dân cư thưa thớt hơn Theo hướng QL38 về phía cầu Yên Lệnh dân cư cũng sống tập trung sát mặt đường, tuy nhiên chỉ chủ yếu bắt đầu sau khi QL38 nâng cấp Tóm lại dọc theo trục QL1A phía phải tuyến và dọc theo trục QL38 có đặc điểm địa hình, địa vật như đường đô thị

I.2.2.Đặc điểm tự nhiên khu vực

I.2.2.1 Địa hình

Dự án nút giao thông Đồng Văn chủ yếu nằm trong địa bàn thị trấn Đồng Văn.Trục chính của thị trấn Đồng Văn là dọc theo QL1A và đường sắt Thống Nhất Trục chính này đã chia thị trấn Đồng Văn ra làm 2 khu vực rõ ràng là bên phải và bên trái tuyến đường sắt Thống Nhất Khu vực bên phải tuyến đường sắt Thống Nhất dân cư sống tập trung sát dọc QL1A và đã định cư tương đối lâu Theo hướng về phía cầu Nhật Tựu, sau khi vượt qua lớp nhà đầu tiên của QL1A là khu vực ao thoát nước và khu vực dân cư thưa thớt hơn Theo hướng QL38 về phía cầu Yên Lệnh dân cư cũng sống tập trung sát mặt đường, tuy nhiên chỉ chủ yếu bắt đầu sau khi QL38 nâng cấp Tóm lại dọc theo trục QL1A phía phải tuyến và dọc theo trục QL38 có đặc điểm địa hình, địa vật như đường đô thị.

Cao độ tuyến QL1A, tuyến đường sắt Thống Nhất và tuyến QL38 đi Hưng Yên vào khoảng +6,0m Cao độ này cao hơn so với khu vực cánh đồng và làng mạc lân cận khoảng từ 3,0m đến 4,0m Với xu hướng sống bám theo các tuyến đường nên các khu vựclân cận ngày càng được nâng dần cao độ do công tác san lấp

I.2.2.2Khí hậu và thủy văn

Vị trí dự án nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ với nét đặc trưng chủ yếu là thời tiết gió mùa Khí hậu ở đây mang đầy đủ những đặc điểm của khí hậu miền: mùa đông chỉ

có thời kỳ đầu tương đối khô còn nửa cuối ẩm ướt, mưa nhiều Tuy nhiên liên quan đến địa hình thấp và bằng phẳng, khí hậu đồng bằng Bắc Bộ đã biểu hiện một số nét riêng biệt Nhìn chung, khí hậu khu vực này tương đối ôn hòa, không xảy ra những nhiệt độ quáthấp trong mùa đông như ở vùng núi phía Bắc, đồng thời cũng ít gặp những ngày thời tiết khô nóng như ở Trung Bộ Dưới đây là các đặc trưng khí tượng chủ yếu tại trạm khí tượng Phủ Lý

Sáu tháng còn lại, từ tháng XI đến tháng IV, thuộc về mùa ít mưa Những tháng đầu mùa đông là thời kỳ ít mưa nhất Mỗi tháng trung bình chỉ quan sát được 6 - 8 ngày mưa nhỏ Tháng có lượng mưa cực tiểu là tháng I và II, với lượng mưa dưới 30mm và 5 -

7 ngày mưa Nửa cuối mùa đông là thời kỳ mưa phùn ẩm ướt Tuy lượng mưa tăng khôngnhiều so với đầu mùa đông nhưng số ngày mưa thì nhiều hơn rõ rệt (10 - 15 ngày mỗi tháng)

Đặc trưng của chế độ mưa

Lượng mưa trung bình năm (mm) 1889

Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất (mm) 325,8

Lượng mưa trung bình tháng nhỏ nhất (mm) 29,3

số giờ nắng trung bình vào khoảng 160 giờ

Gió, bão

Về mùa đông, gió thường thổi tập trung theo hai hướng: hướng Đông Bắc hay hướng Bắc Mùa hạ gió thường thổi theo hướng Đông Nam hoặc hướng Nam

Tốc độ gió mạnh nhất xảy ra vào mùa hạ, khi có dông và bão Tốc độ gió có thể đạt tới trên 40m/s trong bão Mùa đông, khi có gió mùa tràn về gió giật cũng có thể đạt tới

20m/s

Thủy văn, thoát nước

(i) Đặc điểm thủy văn khu vực

Khu vực dự án thuộc vùng ảnh hưởng của sông Nhuệ Dọc theo bờ sông Nhuệ là

hệ thống đê ngăn lũ Hệ thống đê kể trên đã tạo ra hai chế độ thủy văn khác nhau, đó là chế độ thủy văn nội đồng và chế độ thủy văn sông Điều kiện quan trọng để nghiên cứu chế độ thủy văn khu vực là các tuyến đê nêu trên không bị vỡ hoặc tràn với tần suất thiết

kế Trong mùa lũ những trận lũ lớn, kéo dài làm nước sông Nhuệ dâng cao, nếu trùng với các trận mưa lớn sẽ gây ngập lụt trong khu vực nội đồng do các trạm bơm tiêu không hoạtđộng được (hoặc không được phép hoạt động) Tại khu vực phía tây QL1A từ Trạm thu phí Nam Cầu Giẽ tới Km227+000 thuộc khu vực tiêu Tả Đáy – Bắc Châu Giang theo Quyhoạch Phát triển Nông nghiệp tỉnh Hà Nam đến năm 2010 Khu vực này có hướng thoát nước ra sông Nhuệ

(ii) Mực nước thiết kế

Trong phạm vi nút Đồng Văn, các nhánh dọc theo QL1A và dọc theo QL38 về phía Yên Lệnh đều có cao độ cao hơn các tuyến đường hiện tại, đồng thời cao hơn rất nhiều so với khu vực lân cận, do vậy hoàn không bị khống chế bởi mực nước thiết kế các tuyến đường nêu trên

Điều kiện địa chất công trình

Theo tờ bản đồ địa chất và khoáng sản Việt Nam, tỷ lệ 1/200,000, tờ Ninh Bình 48-XXXIV), khu vực thị trấn Đồng Văn, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam bao gồm các hệ tầng thuộc giới Paleo-MesoProterozoi, Trias trung, Neogen và trầm tích Đệ Tứ dày phân

(F-bố từ dưới lên trên

I.3.SỰ CẦN THIẾT PHẢI LÀM NÚT GIAO KHÁC MỨC TẠI ĐỒNG VĂN

Trong nút giao thông này, xe có nhiều chuyển động khác với trên đường thường

Ta thấy giữa các làn xe có bốn chuyển động: nhập dòng, tách dòng, cắt dòng và trộn dòng Tương quan vị thế các xe trong các chuyển động tạo thành các xung đột

Các xung đột trong nút Đồng Văn có ba loại: điểm nhập, điểm tách và điểm

cắt.Chuyển động trộn dòng là tổng hợp của hai xung đột: một điểm nhập và một điểm tách

Trong các xung đột, nguy hiểm nhất là điểm cắt mà đặc biệt ở đây lại có sự giao cắt giữa đường ôtô và đường sắt

Cách tháo gỡ xung đột đầu tiên ta nghĩ tới là chấp nhận các xung đột có thể chấp nhận được Như vậy thực tế hàng ngày ta chấp nhận sống chung với các xung đột Điều này sẽ gây lãng phí thời gian tiền bạc và ô nhiễm môi trường

Khi đã chấp nhận các xung đột, muốn giảm độ nguy hiểm ta phải định vị nó để phân phối hợp lý mật độ xung đột và định trước các góc giao có lợi Tức là phải có biện pháp phân định không gian.

Một biện pháp nữa là phân định thời gian tức là dùng đèn tín hiệu phân thời gian thành các pha Mỗi pha cấm một số luồng thông qua và một số luồng được phép thông qua Như vậy số xung đột giảm rõ rệt và chỉ còn tồn tại xung đột chấp nhận được

Tuy nhiên với nút giao Đồng Văn, khi mà các đường giao là QL1A, đường sắt quốc gia và tuyến đường QL38 thì sự giao cắt và thời gian chờ đợi qua nút lớn sẽ làm chohiệu quả kinh tế xã hội của dự án đạt được là không cao

Như vậy một biện pháp đặt ra tích cực hơn là thiết kế nút giao khác mức để phân tách các luồng xe nhằm đảm bảo an toàn xe chạy và giảm thời gian thông qua của nút.Một vài hình ảnh ùn tắc thường xảy ra trên QL1A :

I.4.HỆ THỐNG QUY PHẠM ÁP DỤNG

- Tiêu chuẩn đường Đô thị TCXDVN 104-2007

- Tiêu chuẩn cầu đường bộ 22TCN 272-05

- Tài liệu tham khảo: Tính toán và thiết kế chi tiết các yếu tố nút giao thông khác mức-GS.TS Nguyễn Xuân Vinh- Nhà xuất bản Xây Dựng

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ NÚT GIAO ĐỒNG VĂN

II.1.QUY MÔ XÂY DỰNG VÀ TIÊU CHUẨN KĨ THUẬT

II.1.1.Quy mô xây dựng

Tuyến đường trên quốc lộ 1A (Hà Nội – Phủ lý) trong phạm vi nút giao có quy mômặt cắt ngang:

 6 làn xe cơ giới 6 3,75 = 22.5 m

 Giải phân cách giữa 3 m

 Giải phân cách bên 2 x 0.5 = 1.0 m

 Tổng cộng 36.5 m

3@3750=11250500

35001500

36500

M?t c?t I-I

Hình II.1.Quy mô mặt cắt ngang đường QL-1A

Tuyến đường quốc lộ 38 kéo dài (Từ Yên Lệnh đi Nhật Tựu) trong phạm vi nútgiao có quy mô mặt cắt ngang là:

 Giải phân cách giữa 3.0 m

 Giải phân cách bên 2x0.5 = 1.0 m

 Lề đất 2 1.5 = 3.0 m

Hình II.2.Mặt cắt ngang đường quốc lộ 38

II.1.2.Tiêu chuẩn kĩ thuật

II.1.2.1.Tiêu chuẩn thiết kế tuyến:

 Nút giao: Trong phạm vi nút giao các nhánh được thiết kế theo cấptốc độ Vtk=40 Km/h (áp dụng cho tất cả các nhánh rẽ trái)

 Đường QL1A từ Hà Nội đi Phủ Lý được thiết kế theo tiêu chuẩn đường đô thị,đường phố cấp II, Vtk= 80km/h

Các chỉ tiêu kĩ thuật chủ yếu:

- tối thiểu giới hạn

- tối thiểu thông thường

- tối thiểu không cần làm siêu cao

601001000

2504002500

 Đường cong đứng

Theo TCXDVN 104 : 2007 bảng 29 điều 11.3.3 ta có

Vtk (km/h) Loại đường cong Rđứng

min tiêu chuẩn (m) Rđứng

min mong muốn (m) Lđc đứng

min tiêu chuẩn (m)

70

 Độ dốc dọc tối đa: imax =4%

II.1.2.2.Tiêu chuẩn thiết kế cầu:

 Tải trọng: Hoạt tải thiết kế HL93 (22 TCN 272-05)

 Phối hợp hài hoà giữa các yếu tố: bình đồ - trắc dọc - trắc ngang - cảnh quan

 Kết cấu cầu phù hợp với trình độ và năng lực thi công của nhà thầu trong nước

 Hạn chế chiều cao kiến trúc

 Đảm bảo tính thông thoáng và thẩm mỹ cao

Hạn chế ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình thi công như độ rung và tiếngồn…

II.3.GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

Với đặc điểm là vị trí giao nhau giữa hai đường cấp cao, đồng thời mặt bằng tại vị trínút thông thoáng, do vậy nút Đồng Văn được xác định giao cắt khác mức liên thông

Các phương án thiết kế nút giao Đồng Văn

II.3.1.Phương án 1: Nút giao dạng nửa hoa thị kết hợp với đảo tròn quay đầu phía Hưng

Yên

Toàn bộ tuyến nằm trong địa bàn huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam, tổng hợp bởi các thành phần sau:

- Tuyến Hà Nội – Phủ Lý sẽ xây dựng hai cầu vượt,gồm

 Cầu thẳng vượt qua nút cho đường ôtô ( Cầu ĐB),trong đó phần cầu phíaPhủ Lý có một đoạn cầu cong

 Cầu vượt thẳng qua nút cho đường sắt ( Cầu ĐS)

- Tuyến Hưng Yên – Tế Tiêu

Ưu nhược điểm của phuong án

 Ưu điểm

Giải quyết triệt để giao cắt giữa các luồng phương tiện giao thông

Tổ chức giao thông tại nút mạch lạc và rõ ràng

Ưu tiên được các hướng chínhCầu vượt cho đường sắt và đường bộ chủ yếu là cầu thẳng

Nhánh A

NhánhD Nhánh F

Thiết kế đảo tròn trên cao kết hợp với các cầu nhánh giải quyết liên hệ giao thông chocác hướng: Tế Tiêu đi Yên Lênh-Phủ Lý-Hà Nội và Yên Lệnh đi Tế Tiêu-Phủ Lý-Hà Nội

Tổ chức giao thông trong nút

Nút giao thông hình xuyến là một nút giao thông có 1 đảo lớn ở trung tâm, để cóthể cùng vuợt được tĩnh không đường bộ ( H = 4.75m) và tĩnh không đường sắt ( H = 6m;khổ đường săt B – N là khổ 1000mm thì H tk = 5.1m nhưng để dự trù cho truờng hợptrong năm tương lai sẽ thay khổ 1435mm nên lấy H = 6m) Trong nút thì các hướng xechạy đều bám theo quỹ đạo quanh đảo có chiều ngược chiều kim đồng hồ

Các xe từ Hà Nội đi Phủ Lý và ngược lại vẫn ưu tiên đi thẳng theo QL 1A dướivòng xuyến đảm bảo tốc độ thiết kế 80 km/h

Còn các dòng lưu thông còn lại đều đi lên đảo xuyến theo các nhánh cầu lên đảo tròn trên cao thực hiện trộn dòng rồi tách ra các hướng mong muốn

Ưu nhược điểm của phuong án

 Ưu điểm

- Tốn ít diện tích và ưu tiên được cho hướng chính Hà Nội-Phủ Lý

- Tổ chức giao thông đơn giản loại bỏ hết các xung đột nguy hiểm là giao cắt đảmbảo cho xe chạy thuận tiện và an toàn

- Công trình giao thông có kiến trúc mỹ quan đẹp, là điểm nhấn của đô thị hiện đại

 Nhược điểm

- Tồn tại nhiều xung đột nhập dòng và tách dòng trên đảo tròn trên cao

Hình II.4.Mặt bằng phương án 2

Đánh giá về phương án nút giao và kiến nghị chọn phương án cho nút giao Đồng Văn

 Cả hai phương án về mặt tổ chức giao thông là như nhau đều xoá bỏ mọi giao cắt,lưu thông qua nút đảm bảo, xe chạy an toàn

 Về mặt kinh tế: Phương án 1 không tốn chi phí cho việc làm cầu nhưng diện tíchgiải phóng mặt bằng lớn hơn so với phương án 2

 Về mặt kĩ thuật: Phương án 2 có kết cấu phức tạp hơn, thiết kế và thi công khó hơn

so với phương án 1

 Về mặt mỹ quan: Phương án 1 đảm bảo mỹ quan, thông thoáng hơn

Do đó kiến nghị lựa chọn phương án 1để thiết kế nút giao Đồng Văn

II.4.TỔ CHỨC GIAO THÔNG CỦA NÚT

Trên tất cả các nhánh nối tổ chức giao thông theo một chiều

 Từ Hà Nội đi

 Phủ Lý: đi thẳng qua cầu vượt ĐB

 Tế Tiêu: rẽ trực tiếp vào nhánh E

 Hưng Yên: đi thẳng qua cầu vượt ĐB,sau dó rẽ vào nhánh D để đi đến Hưng Yên

 Từ Phủ Lý đi

 Hà Nội: đi thẳng qua cầu vượt ĐB

 Tế Tiêu: rẽ trực tiếp vào nhánh D,đi theo đường đến Hưng Yên,quay đầu xetại đảo tròn rồi đến Tế Tiêu

 Hưng Yên: rẽ trực tiếp vào nhánh D

 Từ Hưng Yên đi

 Hà Nội: rẽ trực tiếp vào nhánh F

 Tế Tiêu: đi thẳng chui qua cầu vượt

 Phủ Lý: đi thẳng chui qua cầu vượt đến Tế Tiêu,rẽ vào nhánh C rồi đi đến Phủ Lý

II.5.TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT THIẾT KẾ NÚT GIAO II.5.1.Lựa chọn tốc độ tính toán trên các đường nhánh

Vì nút giao khác mức kiểu hoa thị thường chiếm dụng mặt bằng lớn, do đó để giảm kích thước của nút người ta thường giảm tốc độ ở các cầu nhánh Vì vậy lựa chọn tốc độ tính toán của các đường nhánh cần được luận chứng kỹ lưỡng Không thể chọn tốc độ thiết kế của đường nhánh bằng tốc độ xe chạy trên đường chính vào nút vì hai lý do sau:

 Thứ nhất là tốc độ xe rẽ lớn thì đòi hỏi phải thiết kế đường rẽ có chiều dài lớn.Điều này dẫn đến khối lượng và gía thành xây dựng tăng lên, đồng thời tăng diện tíchchiếm dụng mặt bằng.

 Thứ hai là không thể lựa chọn tốc độ trên đường nhánh quá cao do thông thườngđường rẽ chỉ có một làn xe dành cho đi chung cả xe con và xe bus nên tốc độ thiết kế cao

là không khả thi

 Trong thành phố, do điều kiện hạn hẹp về mặt bằng nên các nhà chuyên mônkhuyên nên dùng tiêu chuẩn ứng với điều kiện tối thiểu, nghĩa là tốc độ tính toán của cácđường nhánh trong các nút giao khác mức ở thành phố chỉ nên chọn V=25-40 km/h, chỉđối với đường cao tốc thành phố mới chọn V=50km/h

II.5.2.1.Tính toán tầm nhìn trên bình đồ

Khoảng cách tầm nhìn trên bình đồ của các cầu nhánh có một làn xe trong phạm vinút giao thông khác mức được xác định theo điều kiện tầm nhìn hãm xe trước chướngngại vật (tầm nhìn phía trước)

II.5.2.1.1.Tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định (S 1 )

Hình II.5.Sơ đồ tính toán tầm nhìn S1

S 1 = l 1 + S h + l 0

Trong đó: Sh: chiều dài hãm xe

lo: đoạn dự trữ an tòan( khỏang cách an toàn)

l0 = 5 ÷ 10 m

l1: chiều dài xe chạy được trong thời gian phản ứng tâm lý(t1),là thờigian cần thiết để nhận biết có chướng ngại vật,có biện pháp xử lý và có thời gian để xửlý(hãm phanh)

l 1 = v.t 1

Với v - tốc độ chạy xe trên cầu nhánh, m/s

T1 - thời gian phản ứng tâm lý của lái xe, t1 = 0.4 ÷1.2 (s)

Chọn t1 = 1,0s

Nên công thức S1 được viết lại thành

S1 = + + l0 (m)Với V: vận tốc xe chạy ngay trước khi hãm phanh (km/h)

k: hệ số sử dụng phanh Chọn k = 1.2

φd: hệ số bám dọc giữa bánh xe và mặt đường

Chọn φd = 0.5 (khi mặt đường khô sạch và xe chạy bình thường)

id: độ dốc dọc của đường Chọn id = 5.5%

Sh1,Sh2: chiều dài hãm phang của xe 1 và xe 2

lo: đoạn dự trữ an tòan( khỏang cách an toàn)

l0 = 5 ÷ 10 m

Nên công thức S2 được viết lại thành

S2 = + + l0 + + (m) Khi hai xe chạy ngược chiều trên cùng 1 tuyến đường (V1 = V2)

Hình II.7.Sơ đồ tính toán tầm nhìn trên trắc dọc

Trong trường hợp tổng quát và để bảo đảm an toàn khi tính toán ta chọn id = 0%

f: hệ số sức cản lăn

φ: hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường → S = 11.11(1.0 + 0.2) + + 5 = 42.07 m

II.5.3.Tính toán và lựa chọn bán kính của đường nhánh

II.5.3.1 Xác định bán kính đường cong nằm của các nhánh

- tối thiểu giới hạn

- tối thiểu thông thường

- tối thiểu không cần làm siêu cao

601001000

→ Kiến nghị chọn bán kính đường nhánh là: R = 65 m

II.5.3.2.Xác định bán kính đường cong đứng

Đối với các đường cong đứng lồi thì bán kính được xác định theo công thức

Trong đó:

S - tầm nhìn tính toán trên trắc dọc cầu nhánh.

h = 1,2 m chiều cao mắt người lái xe.

Vậy bán kính đường cong đứng lồi là:

Theo TCXDVN 104 : 2007 bảng 29 điều 11.3.3 ta có

Vtk (km/h) Loại đường cong Rđứng

min tiêu chuẩn Rđứng

min mong muốn Lđc đứng

min tiêu chuẩn

Lõm 2000 3000 Khi mong muốn thiết kế đường cong đứng thỏa mãn tiêu chuẩn và tiếp tuyến với đường đổ dốc 4% trên trắc dọc thì sơ đồ tính toán bán kính đường cong đứng như sau:

a a

Hình II.8.Sơ đồ tính toán bán kính đường cong đứng

Trong đó: tagα = id = 0.04 → α = 2.8620

Tính cho trường hợp chiều dài đường cong đứng tối thiểu: l = 70m.

Công thức tính chiều dài đường cong chắn góc α là:

→ Chọn Rlồi = 4000 m (để thiên về an toàn )

II.5.4.Xác định độ dốc ngang và độ dốc dọc lớn nhất trên đường nhánh

II.5.4.1.Xác định độ dốc ngang

Đối với các đường nhánh có dạng cong dù có một làn thì tại các đoạn này phải bố trí trắc ngang một mái với siêu cao được chọn isc = 46% Không nên chọn độ nghiêng siêu cao có trị số lớn hơn vì các lý do sau:

 Trên các đường nhánh ngoài các xe con chạy với tốc độ cao còn có các loại xechạy với tốc độ thấp như xe buyt nếu đi trên đường cong có độ dốc siêu cao lớn sẽ dễ xảy

ra hiện tượng mất ổn định, ô tô có xu hướng trượt theo chiều ngang xuống phía dưới, đặcbiệt với các loại xe nặng có trọng tâm đặt ở vị trí tương đối cao

 Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 : 2007 độ dốc ngang phần xe chạy cho mặtđường bê tông nhựa là 15-25%0 (bảng 12 - điều 8.2.5)

 Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 : 2007 qui định độ dốc siêu cao cho đườngcong (bảng 22 – điều 10.5.6)

Vận tốc thiết kế 40 km/h

0,05 30

II.5.4.2.Xác định độ dốc dọc lớn nhất trên đường cong nhánh

Độ dốc dọc lớn nhất trên đường cong nhánh của nút giao thông khác mức được lựachọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện địa hình, tốc độ tính toán, thành phần xe chạy trong nút…

Do chức năng sử dụng nên cấu tạo các loại xe khác nhau Với các loại xe như xe con, xe du lịch thì có thể khắc phục được độ dốc dọc lớn (tới 10%) mà không cần giảm tốc độ Nhưng với các loại xe khác như xe buýt thì độ dốc dọc lớn xe càng phải giảm tốc

độ để tăng sức kéo khi leo dốc

Vì vậy, độ dốc dọc lớn nhất được lựa chọn trên đường nhánh phải đảm bảo khả năng chạy xe của các loại phương tiện có trong thành phần dòng xe

Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 : 2007 qui định độ dốc dọc tối đa (bảng 24)

 Đối với vận tốc thiết kế 40km/h thì id=7% Do đó từ các điều trên và theo tiêuchuẩn thì độ dốc dọc lớn của các đường nhánh rẽ trái được chọn là id = 4%

 Đối với nhánh rẽ phải ta cũng chọn id = 4%

II.6.TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG NHÁNH

II.6.1.Đường nhánh A và B

Nhánh đường A và B là 2 nhánh đường rẽ phải trực tiếp (tính theo dạng ngã 3 giao nhau

hình chiếc lá),nên khi thiết kế không phụ thuộc vào các đường nhánh rẽ trái và bình đồ các nhánh rẽ phải thường được cấu tạo bằng 1 đường cong tròn chêm giữa hai đường cong chuyển tiếp mà không cần đoạn thẳng chêm như đối với các đường nhánh rẽ phải của nút hoa thị hoàn chỉnh

II.6.1.1.Tính toán đường nhánh A

Đường nhánh A là nhánh đường từ đường chính nối vào đường phụ với góc giao giữa hai đường chính

gama beta

anpha

a

beta

01

R

R1O

Các số liệu ban đầu được lựa chọn

 Góc giao nhau của hai đường chính

Vtk (km/h)

Rnằm (m)

40

- tối thiểu giới hạn

- tối thiểu thông thường

- tối thiểu không cần làm siêu cao

601001000

β = 57.3

Vậy ta có: Nhánh A được cấu tạo bởi hai đường cong chuyển tiếp Clothoid ở hai đầu có

chiều dài mỗi phía là L = 65 m kết nối với đường cong tròn dài lc = 48.28m

II.6.1.2.Tính toán đường nhánh B

Đường nhánh B là nhánh đường từ đường phụ nối vào đường chính với góc giao giữa hai đường chính

gama beta

anpha

a

beta

01

R

R1O

Các số liệu ban đầu được lựa chọn

 Góc giao nhau của hai đường chính

Vtk (km/h)

Rnằm (m)

40

- tối thiểu giới hạn

- tối thiểu thông thường

- tối thiểu không cần làm siêu cao

601001000

β = 57.3

Vậy ta có: Nhánh B được cấu tạo bởi hai đường cong chuyển tiếp Clothoid ở hai đầu có

chiều dài mỗi phía là L = 65 m kết nối với đường cong tròn dài lc = 25.48m

II.6.2.Đường nhánh C và D

Đường nhánh C và D là 2 đường nhành rẽ trái gián tiếp,đây là phần mặt bằng không bị khống chế nên ta sẽ thiết kế theo dang hoa thị, với vận tốc thiết kế trong nhánh C và D là 40Km/h, bán kính trong nhánh R=65m, có bố trí đường cong chuyển tiếp

II.6.2.1.Cơ sở lý thuyết tính toán và thiết kế bình đồ đường nhánh rẽ trái gián tiếp

Trong hình dưới là sơ đồ tính toán đường nhánh rẽ trái gián tiếp Đường này được thiết lập bởi hai đường cong chuyển tiếp KK1 và K’K’1 có chiều dài mỗi đoạn là l1, chêm giữa

là một đường cong có bán kính R

A N1

K'1

K'

EK

Hình II.11.Sơ đồ tính toán nhánh C và D

Chiều dài toàn bộ nhánh đường cong rẽ trái gián tiếp tại một phần tư nút giao với góc giao α ≤ 900 sẽ bằng:

Lh = 2L + lc

Trong đó: L – chiều dài toàn bộ đoạn nhánh rẽ NN1 trên bình đồ

Lc – chiều dài đoạn cong tròn, xác định theo công thức:

in- độ dốc ngang mặt đường của đường chính

insc- độ dốc dọc nâng siêu cao

Chiều dài tối thiểu của đường nhánh rẽ trên bính đồ mà ta có thể tự độc lập thiết kế sẽchỉ bao gồm hai đường cong chuyển tiếp KK1 =K’K’1 = l1, kết hợp với đoạn trêm tròn ở giữa có bán kính R và chiều dài lc

Tức là :

L’h = 2l1 + lc

Điều quan trọng là phải xác định khoảng cách từ điểm giao nhau của trục làn xe ngoài cùng của đường chính A đến đầu đường nhánh N (khoảng cách NA) và đến cuối đường nhánh rẽ N1 ( khoảng cách N1A) cùng toàn bộ chiều dài đường rẽ với điều kiện đảm bảo khả năng thiết kế được nó trên trắc dọc

Từ hình vẽ ta xác định khoảng cách AN và N1A như sau :

Trong đó: φ- góc ngoặt đường cong chuyển tiếp

α- góc giao nhau của hai đường chính

xk, yk- tọa độ tại điểm cuối của đường cong chuyển tiếp

II.6.2.2.Tính toán đường nhánh C

Các số liệu ban đầu được lựa chọn :

Chọn đường cong có tốc độ khong đổi clothoid

Bán kính đường cong tròn của đường nhánh R=65m

Góc giao giữa hai đường chính

Xác định trị số góc ngoặt β theo công thức :

-Tính tọa độ điểm cuối đường cong chuyển tiếp theo công thức

Vậy ta có: Nhánh C được cấu tạo bởi hai đường cong chuyển tiếp Clothoid ở hai đầu

có chiều dài mỗi phía là L = 65 m kết nối với đường cong tròn dài lc = 230.87 m

II.6.2.3.Tính toán đường nhánh D

Các số liệu ban đầu được lựa chọn :

Chọn đường cong có tốc độ khong đổi clothoid

Bán kính đường cong tròn của đường nhánh R=65m

Góc giao giữa hai đường chính

- Xác định chiều dài đoạn nối từ đường chính vào đường nhánh theo công thức :

- Xác định trị số góc ngoặt β theo công thức :

Vậy ta có: Nhánh D được cấu tạo bởi hai đường cong chuyển tiếp Clothoid ở hai đầu

có chiều dài mỗi phía là L = 65 m kết nối với đường cong tròn dài lc = 288.698 m

II.7.GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU

II.7.1.Cầu vượt đường bộ

II.7.1.1.Cầu thẳng Hà Nội – Phủ Lý

+/ Sơ đồ cầu: 35+25+7@35 m

+/ Chiều dài cầu: 427,650 m (tính đến đuôi mố) +/ Mặt cắt ngang dầm bản rỗng , có sự thay đổi ở đọan cầu nhánh

+/ Bán kính đường cong lồi: 3000m

+ / Độ dốc ngang của cầu : 2%

+/ Mặt cắt được đỡ bởi 1 trụ

+/ Móng cọc khoan nhồi đường kính 1.0m

+/ Kết cấu mặt cầu gồm 3 lớp :

Lớp phòng nước dày 4 mm Lớp bê tông at phan hạt trung dày 40 mm Lớp bê tông atphan hạt min dày 30 mm + / Gối dùng cho cầu là loại gối chậu

+/ Lan can cầu được thống nhất trong toàn dự án, được đúc sẵn bằng BTCTtheo kích thước định hình

+/ Thoát nước: Các ống thoát nước trên mặt cầu ở mỗi bên được thu vàoống nhựa PVC có đường kính 200mm chạy dọc dưới cánh dầm Các ống này chạy về

mố và được dẫn xuống dưới

+/ Khe biến dạng: Toàn bộ dự án kiến nghị sử dụng khe biến dạng cao sucốt bản thép, bề mặt phía trên cao su được dán lớp hợp kim chống mài mòn

+/ Chiếu sáng : Trên tất cả các cầu nhánh bố trí chiếu sáng một bên phíalưng đường cong

Mặt cắt ngang cầu chính

Hình II.12.Mặt cắt ngang điển hình cầu ĐB

+/ Bề rộng măt cầu có sự thay đổi ở phần tiếp giáp với cầu chính

+/ Độ dốc dọc của cầu 4%

+/ Bán kính đường cong lồi: 4000m

+ / Siêu cao : 4%

+/ Gối dùng cho cầu là loại gối chậu

+/ Lan can cầu được thống nhất trong toàn dự án, được đúc sẵn bằng BTCT theo kích thước định hình

+/ Thoát nước: Các ống thoát nước trên mặt cầu ở mỗi bên được thu vào ốngnhựa PVC có đường kính 200mm chạy dọc dưới cánh dầm Các ống này chạy về mố vàđược dẫn xuống dưới

+/ Khe biến dạng: Toàn bộ dự án kiến nghị sử dụng khe biến dạngcao su cốt bản thép, bề mặt phía trên cao su được dán lớp hợp kim chống mài mòn

+/ Chiếu sáng : Trên tất cả các cầu nhánh bố trí chiếu sáng một bênphía lưng đường cong

+/ Gối dùng cho cầu là loại gối chậu

+/ Lan can cầu được thống nhất trong toàn dự án, được đúc sẵn bằng BTCT theo kích thước định hình

+/ Thoát nước: Các ống thoát nước trên mặt cầu ở mỗi bên được thu vào ốngnhựa PVC có đường kính 200mm chạy dọc dưới cánh dầm Các ống này chạy về mố vàđược dẫn xuống dưới

+/ Khe biến dạng: Toàn bộ dự án kiến nghị sử dụng khe biến dạngcao su cốt bản thép, bề mặt phía trên cao su được dán lớp hợp kim chống mài mòn

+/ Chiếu sáng : Trên tất cả các cầu nhánh bố trí chiếu sáng một bênphía lưng đường cong

Một số mặt cắt ngang cầu nhánh C và D

Hình II.13.Mặt cắt ngang cầu nhánh

II.7.2.Cầu vượt đường sắt

+/ Bán kính đường cong lồi: 3000m

+ / Độ dốc ngang của cầu : 2%,dốc 2 mái

+/ Mặt cắt được đỡ bởi 1 trụ

+/ Móng cọc khoan nhồi đường kính 1.0m

+/ Kết cấu mặt cầu dày 30 cm gồm:

-bản mặt cầu -hệ liên kết đỡ ray -ray

+ / Gối dùng cho cầu là loại gối chậu

+/ Lan can cầu được thống nhất trong toàn dự án, được đúc sẵn bằng BTCTtheo kích thước định hình

+/ Thoát nước: Các ống thoát nước trên mặt cầu ở mỗi bên được thu vàoống nhựa PVC có đường kính 200mm chạy dọc dưới cánh dầm Các ống này chạy về

mố và được dẫn xuống dưới

+/ Khe biến dạng: Toàn bộ dự án kiến nghị sử dụng khe biến dạng cao sucốt bản thép, bề mặt phía trên cao su được dán lớp hợp kim chống mài mòn

+/ Chiếu sáng : Trên tất cả các cầu nhánh bố trí chiếu sáng một bên phía lưng đường cong

Mặt cắt ngang cầu chính

Hình II.14.Mặt cắt ngang điển hình cầu ĐS

II.7.3.Các kết cấu phụ trợ trên cầu

II.7.3.1.Bản mặt cầu

Mặt cầu là bộ phận chịu ảnh hưởng trực tiếp của bánh xe, đáp ứng yêu cầu chịuhao mòn, ít bị hao mòn và không gây xung kích lớn, đảm bảo cho xe chạy êm thuận Kết

Thiết kế lớp phủ mặt cầu dầy 75 mm gồm các lớp sau:

 Lớp atphan hạt mịn: t = 30mm

 Lớp atphan hạt trung: t = 40mm

 Lớp phòng nước bằng vật liệu chuyên dụng: t = 5 mm

II.7.3.2 Lan can

Lan can cầu được thống nhất trong toàn dự án, được đúc sẵn bằng BTCT theo kíchthước định hình dưới đây

 Bê tông dầm bản, dầm hộp: C45, f’c=45Mpa;

 Bê tông trụ, mố: C25, f’c=25Mpa;

 Bê tông cọc khoan nhồi, cọc đúc sẵn, cống hộp: C30, f’c=30Mpa;

 Tường lan can, tường chắn, dải phân cách giữa: C25, f’c=25Mpa;

 Bê tông lót móng: C15, f’c=10 Mpa (f’c là cường độ chịu nén của mẫu bê tônghình trụ tròn đường kính D=15cm, cao H=30cm tại tuổi 28 ngày)

II.7.4.2.Cốt thép thường

 Cốt thép dầm, trụ, cọc khoan nhồi: CIII, giới hạn chảy fy=400Mpa;