ĐỒ án tìm HIỂU đề tài (6)

Độ dốc dọc Độ dốc dọc ảnh hởng rất lớn đến xây dựng tuyến , khi độ dốc dọc lớn đối với đờng miền núi,nó làm giảm khối ợng đào đắp do đó giá thanh xây dựng đợc hạ thấp nhng l-nó lại tiêu

đồ án thiết kế môn học thiết kế đ ờng

kế

 Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế tuyếnnối hai điểm A và B, uyện Mai Châu tỉnhHoà Bình

Số liệu thiết kế :

 Bình đồ khu vực tỷ lệ 1:10000

 Lu lợng xe N =750 xe/ nđ Trong đó :

 Nội dung thiết kế :

Chơng I :Xác định các yếu tố kỹ thuật của đờng theo quitrình

Chơng II: Thiết kế bình đồ

Chơng III: Thiết kế trắc dọc

Chơng IV: Thiết kế trắc ngang, tính khối lợng đào, đắp

Chơng V: Thiết mặt đờng

Chơng VI: Thiết kế các công trình thoát nớc, cầu, cống

Chơng IX: Kết luận – Kiến nghị

phần 2 – nội dung thiết

Lu lợng xe thiết kế: Là số xe con đợc qui đổi từ các loại xe

khác thông qua một mặt cắt ngang trong một đơn vị thờigian

Công thức:

Ntk =  ai.Ni (xe/ng.đ)

Trong đó: Ni là lu lợng loại xe i trong năm tơng lai (xe/ng.đ)

ai là hệ số qui đổi từ các loại xe ra xe con

NTK = (N6T + N8T)*2 + N10T*2.5 + Nxebuýt *2.5+ Nxecon *1

=(263+150)*2 +225*2.5 +75*2.5 +37 =1613(xcqđ/ngđ)

Theo QTVN tơng ứng NTK = 1613 sẽ có VTT =60 km/h

1 Độ dốc dọc

Độ dốc dọc ảnh hởng rất lớn đến xây dựng tuyến , khi

độ dốc dọc lớn đối với đờng miền núi,nó làm giảm khối ợng đào đắp do đó giá thanh xây dựng đợc hạ thấp nhng

l-nó lại tiêu hao nhiên liệu ,hao mòn xăm lốp

Điều kiện về đờng để xe chuyển động đợc trên đờngphải thoả mãn điều kiện lực kéo,lực bám

B,H – chiều rộng và chiều cao lớn nhất của xe ( m )

Với tốc độ tính toán VTT = 60 km/h Dùng biểu đồ nhân tố

động lực thay vào công thức tính imax, ta lập đợc bảngsau: (f = 0.02)

Loại xe Xe tơng ứng Dmax imax =Dmax

-f D i G

P G

b     

nã th× ®i víi vËn tèc nhá h¬n vËn tèc thiÕt kÕ

* 254

* 2

i

V k

Chọn điều kiện xe chạy bình thờng  = 0.5

3 Tầm Nhìn Xe Chạy Theo Các Sơ

Đồ

a Tầm nhìn theo sơ đồ 1 ( tầm nhìn 1 chiều)

- Tình huống : Xe đang chạy gặp chớng ngại vật ở trên cùng làn

xe

- Điều kiện bố trí tầm nhìn : Lái xe phải nhìn thấy chớng ngạivật hoặc biển báo hiệu dừng một khoảng cách đủ lớn để kịpdừng xe an toàn trớc chớng ngại vật

- Tầm nhìn theo sơ đồ này là tầm nhìn một chiều

- Ký hiệu tầm nhìn một chiều : S1

- Chớng ngại vật trong sơ đồ này là một vật cố định nằm trênlàn xe đang chạy nh : đá đổ, hố sụt, Xe đang chạy với vậntốc V (Km/h), có thể dừng lại an toàn trớc chớng ngại vật với chiềudài tầm nhìn s1 bao gồm một đoạn phản ứng tâm lý l1, một

đoạn hãm xe Sh và một đoạn dự trữ l0

Công thức: S1 = l1 + Sh + l0 (m)

l1 – quãng đờng xe chạy trong thời gian phản ứng tâm lý l1 = v*t ( t= 1(s)) Sh – quãng đờng hãm xe l0 – cự ly an toàn l0 = 5 10 (m ) Trờng hợp bất lợi khi xuống dốc : k = 1.4 , l0 = 10 m , V=60 km/h  Thay số ta có S1=68 (m) b Tầm nhìn theo sơ đồ 2 ( tầm nhìn 2 chiều) - Tình huống: Hai xe chạy ngợc chiều trên cùng 1 làn cần hãm để kịp dừng xe để không đâm vào nhau Điều này rất khó có thể xảy ra nhng cũng có trờng hợp lái xe vô kỉ luật, say rợu tuy rất hãn hữu nhng vẫn phải xem xét.

S2 = l1 + l2 + Sh1 +Sh2 + l0 (m)

2 1

* 254

* 6

.

V k V









S2

2

l0

Sơ đồ 2

S1

Sh

Sơ đồ 1

Trờng hợp bất lợi 1 xe lên dốc , 1 xe xuống dốc

Nếu V1 = V2 = V= 60 km/h

 Thay số ta có S2 = 202 (m)

c Tầm nhìn theo sơ đồ 4 ( tầm nhìn vợt xe ) (v1 > v2)

- Tình huống : Xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm trêncùng một làn, xe 1 muốn vợt xe 2 phải đi sang làn bên cạnh (đ-ờng hai lán xe, không có giải phân cách) mà trên làn đó có xe 3

đang chạy ngợc chiều

Ta cần xác định chiều dài tầm nhìn S4 sao cho xe 1 có thể vợtqua xe 2 mà vẫn đảm bảo an toàn, không va chạm với xe 3

S4 = l1+l2+l2’+l3 (m)

4 Độ dốc siêu cao i max

Để đảm bảo an toàn và tiện lợi cho việc điều khiển

xe ở các đờng cong có bán nhỏ ta phải làm siêu cao tức làlàm cho mặt đờng có độ dốc ngang nghiêng về phía

V k V

V S

*6

.36.3

2 2

2 1 2

bụng đờng cong Siêu cao là cấu tạo mặt cắt ngang đặcbiệt ở trong các đờng cong có R nhỏ có độ dốc ngangmột mái nghiêng về bụng đờng cong , độ dốc ngang đógọi là độ dốc siêu cao (isc )

Tác Dụng :

- Siêu cao có tác dụng tâm lí có lợi cho ngời láI làm chongời lái tự tin cho xe chạy với vận tốc nh khi đi ở đờngthẳng

- Giảm lực ngang , hạn chế tác hại của lực li tâm

-Làm cho mặt đờng hàI hoà không bị thu hẹp khi vào

đờng cong

Tiêu chuẩn thiết kế đờng ôtô Việt Nam qui định isc phụthuộc vận tốc thiết kế, R TCVN 4054 : 1998 cũng qui

định độ dốc tối đa của siêu cao là 6%

isc,max = 6% ; isc,min = 2% ( để đảm bảo thoát nớc )

5 Chiều dài đoạn nối siêu cao

Đoạn nối siêu cao đợc thực hiện với mục đích chuyểnhoá một cách điều hoà từ mặt cắt ngang thông thờng( hai mái, với độ dốc tối thiểu thoát nớc ) sang mặt cắtngang đặc biệt Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một dốc dọc phụ

ip Tiêu chuẩn nớc ta qui định ip = 1% đối cấp 20 và cấp

40 ,với các cấp đờng còn lạI là 0.5%

a phơng pháp quay quanh mép

      



g R

v i

i g

-Quay mái mặt đờng bên lơng đờng cong quanh tim ờng cho đạt đến độ dốc isc (thành đờng một mái ).

đ Tiếp tục quay quamh mép trong của mặt đờng ( Khi cha

-Nhợc điểm: Phơng pháp này tim đờng trong đờng cong

bị nâng cao, mép đờng không thay đổi vì vậy nó khó thểhiện trắc ngang nên phơng pháp này ít dùng

b Phơng pháp quay quanh tim

-Quay mái mặt đờng bên lng đờng cong quanh tim đờngcho đạt đến độ dốc in

-Tiếp tục quay quanh tim cho đạt đến độ dốc Isc

- Ưu điểm phơng pháp nay tim đờng không thay đổi nên

ng-ời ta hay dùng phơng pháp này

 Chú ý mép đờng bị hạ thấp khi thiết kếtránh ngập cục bộ cho mép đờng

i

i B

a Trờng hợp đờng cong không bố trí siêu cao :

Bán kính đờng cong đợc xác định trong trờng hợp bất lợinhất là xe chạy ở phần lng đờng cong :

60 2

 = 472.4 m

Trong đó :

 : Hệ số lực đẩy ngang, lấy = 0.08 (để cải thiện

điều kiện xe chạy)

in : Độ dốc ngang mặt đờng , in = 0.02

Mặt khác , theo điều 5.1TCVN 4054 – 98 quy định đối với

đờng cấp 60 thì bán kính đờng cong nhỏ nhất khi không bốtrí siêu cao là Rmin= 500 m

Kiến nghị lấy Rmin,ksc = 500 m theo quy trình

b Trờng hợp đừờng cong bố trí siêu cao :

 Trờng hợp 1: Bán kính tối thiểu Rmin , hệ số lựcngang lớn nhất (0,15) và siêu cao tối đa (0,06).

Công thức xác định bán kính đờng cong nằm :

Rmin =

)i

(127

V

max sc

2



 =

) 06 0 15 0 ( 127

60 2

 = 135 m Theo quy trình thì bán kính đờng cong nằm nhỏ nhất ứngvới siêu cao lớn nhất (6%) đối với đờng cấp 60 là Rmin = 125 m

 Kiến nghị lấy Rmin = 135 m ( theo tính toán )

 Trờng hợp 2 : Bán kính đờng cong thông thờng (ứng

với siêu cao thông thờng isctt = 4% , xét trong điều kiện khó khăn , lấy  = 0.15).

Bán kính đờng cong bằng trong trơng hợp này đợc xác

7 Mở rộng phần xe chạy trong đờng cong

Khi xe chạy trên đờng cong mỗi bánh xe xhạy trên một quỹ đạo riêng, chiều rộng rảI đờng mà xe chiếm lớn hơn khi xe chạy trên

đờng thẳng Để đảm bảo đièu kiện xe chạy trên đờng cong

t-ơng đt-ơng nh trên đờng thẳng ở nhỡng đờng cong có R nhỏ cần phải mở rộng phần xe chạy

Theo qui trình nếu bán kính đờng cong trên bình đồ >250mvới cấp đờng 60 thì không cần bố trí độ mở rộng đờng cong

Đây chọn tất cả các đờng cong có bán kính >250m  Không cần mở rộng đờng cong

8 Bảo đảm tầm nhìn trên bình đồ

Sơ đồ tính toán

tính toán để đảm bảo tầm nhìn với giả thiết tầm nhìncủa ngời lái xe cao .Tuyến đờng không phải là một đờngthẳng liên tục mà gồm những đoạn thẳng và các đoạn congxen kẽ do đó trên tuyến có các chớng ngại vật nh: đồi, núi, nhàcửa, biển quảng cáo

Chính tại vị trí này tầm nhìn của ngời lái xe bị hạnchế,đặc biệt khi vào đờng cong có bán kính nhỏ Do đó, để

S0

Z

Z0

đảm bảo cho ngời lái xe chạy với tốc độ thiết kế  phải 1,2m

so với mặt đờng

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

Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến giới hạn tầm nhìnNếu Z  Z0 thì tầm nhìn đợc đảm bảo

Z < Z0 thì tầm nhìn bị che khuất

Công thức: Z =

R8

80 2

= 13.33 (m)Vậy để đảm bảo tầm nhìn của ngời lái xe khi vào đờng conglà: Z = 13.33m

9 Lựa chọn bán kính đờng cong

đứng

Để liên kết các dốc dọc trên trắc dọc, ngời ta phải dùng các

đờng cong đứng để xe chạy điều hoà, thuận lợi, bảo đảmtầm nhìn ban ngày và ban đêm, đảm bảo hạn chế lực xungkích, lực ly tâm theo chiều đứng

Theo TCVN 4054-98 với đờng cấp 60 khi hiệu đại số của độ dốc dọc nơi đổi dốc >1% phải thiết kế đờng cong đứng.

a.Bán kính đờng cong đứng lồi nhỏ nhất

Để đảm bảo tầm nhìn ban ngày trên đờng cong đứng lồi ta

có sơ đồ tính:

L : Chiều dài phải nhìn thấy.

d1: Chiều cao mắt ngời lái xe trên mặt đờng

d2: Chiều cao chớng ngại vật trên đờng

Để nhìn thấy chớng ngại vật cố định thì L = S1= 38.69 m

 Kiến nghị chọn bán kính theo QT Tuy nhiên, bán kính

đợc lựa chọn càng lớn càng tốt chọn theo địa hình , tạo điều kiện htuận lợi cho xe chạy

b.Bán kính đờng cong đứng lõm nhỏ nhất

Tính theo điều kiện hạn chế lực li tâm. Trong đờng cong

đứng lõm, lực li tâm gia thêm vào tải trọng, gây khó chịu chohành khách và gây siêu tải cho lò xo của xe Do đó phải hạnchế gia tốc li tâm

Để giảm khối lợng đắp ta nên chọn trị số bán kính đứnglõm theo QT Tuy nhiên, để đáp ứng các yêu cầu về phơngdiện động lực cũng nh về phơng diện quang học, cơ học,

đồng thời để bám sát địa hình đảm bảo cho các công trình

ổn định lâu dài ta nên chọn các bán kính theo QT

10.Xác định khả năng thông xe của ờng

lx : ChiÒu dµi xe.

lo : ChiÒu dµi ®o¹n dù tr÷; lo=10m

Sh= S2 - S1 §Ó an toµn ta xÐt S1 = 0 nªn:

Sh =

).(

254

.S

2 2

i

V k

Là số xe có thể chạy qua mặt cắt ngang đờng trong một

đơn vị thời gian với những điều kiện thực tế trên đờng, thờnglấy Ntt= (0,3  0,5).Nlt

Lấy Ntt= 0,4 Nlt ta đợc : Ntt= 0,4*1032 = 412.8 (xe/h)

11 Xác định đặc trng hình học trên mặt cắt ngang

đợc lấy theo quy trình

- Khi Vtt = 60 Km/h, phần gia cố đợc làm bằng vật liệu khácvới lớp mặt phần xe chạy

Mặt cắt ngang nền đờng

b Số làn xe

Số làn xe trên mặt cắt ngang đợc xác định theo côngthức:

Bề mặt nền đ ờng

Lề đ ờng Phần xe chạy

Phần gia cố

Lề đ ờng

nLX =

lth

cdgio

Z.NN

c Chiều rộng 1 làn xe, mặt đờng, nền đờng

Qua thực nghiệm có: x = y = 0,5 + 0,005V = 0,8 (m) với V= 60km/h

Chiều rộng 1 làn xe 3,5Chiều rộng phần xe

chạy 2 x 3,5Phần lề đờng 2 x 2.5Phần lề gia cố 2 x 2.0

đờng để đảm bảo phần lề đờng còn lại tôí thiểu là 0,5m

e Độ dốc ngang mặt đờng, lề đờng

Mặt đờng đợc bố trí độ dốc ngang để đảm bảo thoát

n-ớc Tuy nhiên, độ dốc ngang phải nhỏ để đảm bảo xe chạy đợc

êm thuận Độ dốc ngang mặt đờng và lề đờng lấy theo tiêuchuẩn Việt nam 4054-98 :

STT C¸c chØ tiªu §¬n

vÞ

TrÞ sè

KiÕnnghÞ

TÝnhto¸n

Quyph¹m

Chơng II: Thiết kế tuyến trên bình đồ

1 Các nguyên tắc xác định hớng tuyến

Căn cứ vào bình đồ tỷ lệ 1/25000 voi khoảng cao đềugiữa các đờng đồng mức là 10m, căn cứ vào hai điểm khốngchế A-B ta tiến hành vạch tuyến theo các nguyên tắc sau:

- Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật đã khống chế trớc nh: độdốc dọc lớn nhất, bán kính đờng cong tối thiểu, chiều rộngmặt đờng để vạch hớng tuyến

- Tại các vị trí đổi hớng tuyến ta cần bố trí những đờngcong nằm có bán kính phù hợp với địa hình, tránh việc đào-

đắp lớn

- Tại những nơi tuyến cắt qua dòng chảy,để tạo thuận lợicho việc thoát nớc ở các công trình nên bố trí tuyến đờngvuông góc với dòng chảy Trong một số trờng hợp khó khăn ta mớichấp nhận đi xiên góc với dòng chảy

- Giữa các đờng cong cùng chiều không bố trí các đoạnchêm ngắn Khi có thể nối trực tiếp bằng một đờng cong cóbán kính lớn

- Giữa các đờng cong tròn phải có đoạn chêm đủ dài để

bố trí đờng cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao, mở rộng ờng cong (nếu có) Chúng không nhỏ hơn 2V (m) giữa hai đ-ờng cong ngợc chiều

đ Chiều dài các đoạn đờng thẳng không dài quá 3 Kmtránh tình trạng lái xe chủ quan, kém phản xạ

2 Vạch phơng án tuyến.

Do chênh cao giữa hai điểm A&B là tơng đối lớn và địahình không thoải nên phơng án tuyến đợc vạch bám theo địahình, đi theo các đờng đồng mức

Tuyến đợc thiết kế gồm các đoạn đào đắp xen kẽ Dotuyến không cắt qua vị trí sông suối có lu lợng lớn nào nênkhông bố trí cầu nào trên suốt chiều dàI đoạn tuyến Tại các vịtrí tuyến cắt qua các khu tụ thuỷ ta cần bố trí các cống địahình

Tuyến nối liền các khu dân c, nối với mạng lới đờng Quốcgia tạo điều kiện cho việc phát triển kinh tế- xã hội Đồng thời

nó còn góp phần đảm bảo an ninh, quốc phòng, nâng cao đờisống văn hoá, tinh thần cho nhân dân

T để đảm bảo yêu cầu của đoạn chêm)

 R (m) ; D = 2T - K (m)

Trong đó:

R : Bán kính đờng cong tròn (m)

T : Độ dài tiếp tuyến (m)

p : Độ dài đờng phân giác (m)

K : Độ dài đờng cong (m)

D : Độ dài đoạn đo trọn (m)

Kết quả tính toán đợc tổng hợp trong bảng sau:

Bảng tổng hợp các yếu tố đờng cong

Độ dốc dọc tối đa 8% , đoạn đờng đào độ dốc dọc tối thiểu

Sau khi đã chọn bán kính đờng cong đứng thì các yếu tố còn lại của đờng cong đợc xác định theo công thức sau:

Chiều dài đờng cong: K = R.(i 1 - i 2 ) (m)

Tiếp tuyến đờng cong: T = R.(

đợc xác định theo công thức: i = 

2R

X2

Trong đó:

R : Bán kính đờng cong tại điểm gốc của toạ độ tại

đỉnh đờng cong dấu (+) ứng với đờng cong đứng lồi dấu (-) ứng với đờng cong đứng lõm.

i 1 ,i 2 : Độ dốc của hai đoạn nối nhau bằng đờng cong

Thiết kế trắc ngang

Căn cứ vào đặc điểm địa hình, địa mạo, địa chất, khí hậu , thuỷ văn Căn cứ vào quy mô cấp hạng của đờng, căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô 4054-98, mặt cắt ngang đợc thiết kế cho toàn tuyến A &B nh sau:

- Độ dốc ngang mặt đờng pần xe chạy và phần lề gia cố: i=2%.

- Độ dốc ngang phần lề đất : i=6%.

- Bề rộng phần xe chạy : 2* 3.5 = 7m.

- Bề rộng phần lề gia cố: 2*2,0 =4m.

- Bề rộng phần lề đất : 2*0,5 = 1m

- Bề rộng chung nền đờng : B = 12m

- Độ dốc mái taluy nền đào : 1:1,5

- Chiều dày KCM phần xe chạy : 50 cm.

- Chiều dày phần lề gia cố : 30 cm.

- Độ dốc mái taluy nền đắp : 1:1,5

- Rãnh dọc hình thang đáy nhỏ 0,4m, độ dốc phía ngoài 1:1,5

và độ dốc phía trong theo độ dốc taluy nền đờng ( rãnh dọc do phần mềm tự bố trí theo qui trình : bố tri dọc nền đào và nền

đắp thấp dới 0,6m)

- Độ chặt của đất nền K= 0,95; riêng 50 cm nền đất phía trên nền đờng (giáp lớp KCM) độ chặt đợc sử dụng là K= 0,98.

Một số loại nền đờng trong trờng hợp thông thờng

1a Nền đắp Ví dụ mặt cắt ngang tại H2

b Nền đào Ví dụ mặt cắt ngang tại

c Nền nửa đào, nửa đắp ví dụ mặt cắt ngang tại TC 5 bố trí ở bản vẽ trắc ngang

1- Tính toán khối lợng đào đắp.

Khối lợng đào đắp đợc tính toán cho từng mặt cắt ngang, sau

đó tổng hợp trên toàn tuyến ở mỗi MCN cần tính diện tích đào

đất C3, diện tích bóc đất hữu cơ, diện tích đắp, diện tích đào rãnh, chiều dài taluy đào, chiều dài taluy đắp.

Khối lợng đào đắp của một đoạn tuyến đợc tính bằng cách lấy trung bình giữa hai trắc ngang kề nhau nhân với khoảng cách giữa chúng.

Công thức tính:

V đào = ( F đào1 +F đào2 )l 12 /2

V đắp = ( F đắp1 +F đắp2 )l 12 /2

Trong đó F đào1 , F đắp1 là diện tích đào và đắp MCN đầu đọan l 12

F đào2 , F đắp2 là diện tích đào và đắp MCN cuối đoạn l 12

Lấy tổng các đoạn ta sẽ đợc khối lợng trên toàn tuyến

Tuy nhiên ở đây sử dụng phần mềm TKD nên khối lợng đào đắp do phần

mềm tự tính dựa vào các thông số nhập vào ( đợc tổng hợp ở bảng sau )