Thiết kế tuyến đờng nối hai điểm A và B đã đợc xác định trên bình đồ khuvực cho trớc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (276.05 KB, 26 trang )
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
Mục lục
CHƯƠNG 1: lời nói đầu
Môn học thiết kế đờng ô tô là một môn khoa học nghiên cứu các nguyên lý
và phơng pháp thiết kế đờng và các công trình trên đờng nh nền đờng, mặt đờng,
cầu cống, các công trình phục vụ khai thác và tổ chức giao thông để đảm bảo
cho đờng ô tô thực hiện đợc vai trò của nó trong hệ thống giao thông vận tải.
Để nắm chắc nội dung chính cần thiết của môn học làm cơ sở để vận dụng
trong thiết kế và thi công tuyến đờng đợc giao, ngoài việc phải nắm chắc nội
dung còn phải vận dung những kiến thức đó vào công việc cụ thể. Chính vì vậy
nhiệm vụ đặt ra là thiết kế một con đờng cụ thể hoàn chỉnh nối hai điểm A,B cho
trớc trong điều kiện địa hình phức tạp và thi công khó khăn.
Do kiến thức còn hạn chế, lại cha có thực tế kiểm nghiệm nên đồ án thiết kế
này còn có nhiều thiếu xót. Mong thầy và bộ môn đóng góp ý kiến cho em để
em hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình.
CHƯƠNG 2: Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế tuyến đờng nối hai điểm A và B đã đợc xác định trên bình đồ khu
vực cho trớc.
CHƯƠNG 3: Số liệu thiết kế:
Bình đồ khu vực tỷ lệ 1 : 5000
Trắc dọc : Tỷ lệ ngang:1:5000
Tỷ lệ đứng: 1:500
Lu lợng xe chạy(xe/ngày đêm):
Xe con: 1000 xe
Xe tải < 5T: 400 xe
Xe tải < 8T: 200 xe
Xe tải < 14T: 100 xe
CHƯƠNG 4: TIÊU CHUẩN, TàI LIệU DùNG TRONG THIếT Kế
1. Tiêu chuẩn thiết kế đờng Ôtô TCVN - 4054 98;
2. Quy Trình Thiết Kế áo Đờng mềm 22 TCN - 211 93;
3. Quy Trình Khảo sát đờng Ôtô 22 TCN - 263 2000;
4. Tiêu chuẩn tính toán các đặc trng dòng chảy lũ 22 TCN - 220 95;
5. Định hình cống tròn 78 - 02X;
6. Giáo trình thiết kế đờng ôtô - Tập 1, tập 2 và tập 3;
7. Sổ tay thiết kế đờng ôtô;
CHƯƠNG 5: Nội dung thiết kế:
Phần 1: Đặc điểm chung
Phần 2: Xác định các yếu tố kỹ thuật của đờng
Phần 3: Thiết kế trên bình đồ.
Phần 4: Thiết kế trắc dọc.
Phần 5: Thiết kế trắc ngang, tính khối lợng đào, đắp.
Phần 6: Thiết kế mặt đờng mềm.
Phần 7: Thiết kế các công trình thoát nớc, cầu, cống.
Phần 8: Kết luận
Phần 1: Đặc điểm chung
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
1
Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
Điều kiện địa chất: Tuyến dự định thiết kế đi qua vùng có địa hình đồng
bằng và đồi, nhiều chỗ cao thấp khác nhau,nhiều sờn dốc, điều kiện địa chất
phức tạp. Do vậy cần khảo sát địa chất cụ thể và đầy đủ.
Điều kiện khí hậu thuỷ văn : Khu vực tuyến dự định qua một số sông suối.
Điều kiện cung cấp vật liệu: Do tuyến thuết kế chạy dọc theo trục đờng
quốc lộ đã có sẵn và cách khu vực dân c đông đúc không xa, nên vật liệu rảI đờng có khả năng cung cấp đầy đủ và có thể tận dụng nguyên vật liệu, cấp phối
đồi tại địa phơng.
PHầN 2: Xác định các yếu tố kỹ thuật của tyến
I. Tính cờng độ xe chậy:
Theo số liệu đã cho, ta có:
Ntt = Ni.ai =1000 + 400.2 +200.2,5 + 100.3.5 = 2650 xe/ng.đêm
Trong đó: Ni là lu lợng xe chậy của xe con, xe tải <5T, <8T, <14T (theo số
liệu thiết kế)
ai là hệ số quy đổi r axe con tính toán tơng ứng
a1 = 1 (xe con)
a2 = 2,5 (xe tải <5T)
a3 = 2,5 (xe tải <8T)
a4 = 3,5 ( xe tải <14T)
ii. xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đờng.
Căn cứ vào lu lợng tính toán, ý nghĩa phục vụ của tuyến và các tiêu chuẩn
thiết kế đờng TCVN 4054-2005 để xác định cấp hạng đờng.
Căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đờng 4054-05 và căn cứ vào địa hình khu vực
tuyến, tra bảng 3 tiểu chuẩn xác định tuyến là đờng cấp IV
Ngoài ra tra bảng 4-TCTK phụ thuộc vào cấp đờng và địa hình vùng đồng bằng
đồi ta có vận tốc thiết kế Vtt = 60km/h.
Do yêu cầu phải đảm bảo các tiêu chuẩn của tuyến đờng, nên chọn loại mặt
đờng Bê tông nhựa.
iii . xác định các yếu tố kỹ thuật của tuyến đờng.
3.1. Độ dốc dọc.
Theo quy trình TCVN 4054-05, đối với đờng đồng bằng đồi cấp IV thì độ
dốc dọc lớn nhất là imax = 6%
Theo điều kiện để xe chuyển động đợc trên đờng phải thoả mãn điều kiện
lực kéo, lực bám.
3.1.1. Theo điều kiện lực kéo:
imax = D f
Trong đó:
D: nhân tố động lực của xe, tra biểu đồ nhân tố động lực của mỗi loại
xe.
Đối với xe con: do khả năng khắc phục độ dốc tơng đối lớn nên ta
không cần kiểm tra điều kiện này.
Đối với xe tải, chọn xe tính toán và với V = 60 km/h tra biểu đồ nhân tố
động lực ta đợc D = 0,03.
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
2
Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
f: hệ số sức cản lăn đợc chọn tuỳ theo từng loại mặt đờng thiết kế. Với
mặt đờng Bê tông nhựa, tra bảng ta đợc f = 0,01 0,02 ta chọn f = 0,01.
=> imax = 0,03 0,01 = 0,02 = 2%
3.1.2. Theo điều kiện lực bám.
imax = D' - f
G k Pw
Trong đó D' =
G
D': nhân tố động lực xác định theo điều kiện bám của ôtô.
: Hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đờng, phụ thuộc vào trạng thái
mặt đờng. Khi tính toán, lấy trong điều kiện bất lợi, tức là mặt đờng ẩm và bẩn.
Tra bảng ta đợc = 0,3
Gk : Trọng lợng của trục bánh xe chủ động (kg)
Xét cho xe trục 10T, Gk = 10000kg
G : Trọng lợng toàn bộ xe thiết kế (kg)
Thờng Gk = 0,7G -> G = 14285kg
Pw : Sức cản của không khí (kg);
Pw = K.F.V2/13
Trong đó : K là Hệ số sức cản của không khí K = 0,07( kg.s2/m4).
F là diện tích hình chiếu của xe lên mặt phẳng vuông góc với hớng chuyển động : F = 0,8 .B.H
Xét cho xe tải B = 2,5m ; H = 4m -> F = 0,8x2,5x4 = 8 m2
=> Pw = 0,07x8x602/13 = 115,1 kg
0,3 ì 10000 115,1
=> D' =
= 0,2
14285
=> imax = D f = 0,2 0,01 = 19%
Dựa vào các giá trị tính toán trên đây kết hợp với tra theo quy trình, để việc
chạy xe an toàn mà vẫn kinh tế ta chọn imax = 6%
Với các xe tải khi chuyển động với độ dốc lớn hơn độ dốc theo điều kiện lực
kéo (2%) thì chạy với vận tốc nhỏ hơn vận tốc thiết kế.
3.2. Các đặc trng hình học trên mặt cắt ngang.
3.2.1. Nhận xét:
Bề mặt nền đờng gồm có phần xe chạy và lề đờng, khi cần thiết phải có dải
phân cách, nhng với tuyến đờng cấp thiết kế này ta không bố trí giải phân cách
(a=0)
Lề đờng khi Vtk = 60 km/h có một phần gia cố. Phần lề gia cố cấu tạo đơn
giản hơn so với mặt đờng (bớt lớp, bớt chiều dầy, dùng vật liệu kém hơn) nhng
lớp mặt của nó phải làm cùng vật liệu với lớp của mặt phần xe chạy.
Sơ đồ cấu tạo chung của mặt cắt ngang nền đờng nh hình vẽ dới đây
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
3
Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
Bề mặt nền đờng
Lề đờng
Phần xe chạy
Lề đờng
Phần gia cố
Tra bảng 6 quy trình thiết kế: TCVN 4054-2005, với cấp đờng IV và địa hình
vùng đồng bằng đồi ta có.
+ Số làn xe của tuyến đờng : n=2.
+ Chiều rộng một làn xe: 3,5 m
+ Chiều rộng nền đờng: B =9 m
+ Chiều rộng phần xe chậy : b =7 m
+ Chiều rộng lề gia cố : 0,5 m
+ Chiều rộng lề đờng: c=1 m
Ngoài ra, theo tính toán các đặc trng hình học mặt cắt ngang đợc tính nh sau
3.2.2. Số làn xe.
Số làn xe trên mặt cắt ngang đợc xác định theo công thức:
N
n LX = cdgio
Z.N th
Trong đó
nLX : Số làn xe yêu cầu
Ncdgiờ : Lu lợng xe thiết kế giờ cao điểm
Ncđgiờ = (0,1ữ0,12)Ntbnăm (xcqđ/h)
với Ntbnăm = 2650 (xcqđ/ngdêm)
Ncđgiờ = 0,12x2650 =318 (xcqđ/h)
Nth : Năng lực thông hành thực tế, Nth = 1000 (xcqđ/h)
Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành, với Vtt = 60 Km/h => Z = 0,77
Vậy ta có :
nlx =
318
=0.41
0.77.1000
Nhận thấy khả năng thông xe của đờng chỉ cần 1 làn xe là đủ. Tuy nhiên
thực tế xe chạy trên đờng rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác nhau.
Mặt khác theo quy trình thiết kế TCVN 4054-2005 đã tra ở trên đối với đờng cấp
IV phải bố trí từ 2 làn xe trở lên.
Do đó chọn đờng 2 làn xe: n = 2.
3.2.3. Chiều rộng 1 làn xe, mặt đờng, nền đờng,lề gia cô
+Sơ đồ tính toán:
a
x
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
x
4
Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
l2
l2
c
y
+ Chiều rộng của 1 làn xe phụ thuộc vào chiều rộng của thùng xe và vận tốc
xe chạy. Chiều rộng mặt đờng phụ thuộc vào số làn xe, chiều rộng của một làn
xe, khoảng cách giữa hai xe chạy ngợc chiều.
Trong đó:
a: Chiều rộng thùng xe
x: 1/2 khoảng cách giữa 2 xe chạy ngợc chiều nhau
c: Khoảng cách giữa 2 bánh xe
y: Khoảng cách từ tâm bánh xe đến mép làn xe
a+c
l2: Chiều rộng một làn xe l2 =
+x+y
2
Với:
x = 0,5 + 0,005V (m)
y = 0,5 + 0,005V (m) đối với xe chạy ngợc chiều.
a+c
l2 =
+ 1 + 0,01V
2
a+c
Với vận tốc xe chạy tính toán Vtk = 60 (Km/h) l2 =
+ 1,6 (m)
2
Các kích thớc của xe thiết kế:
K/cách giữa
Loại xe
Chiều dài
Chiều rộng
Chiều cao
2 bánh xe
Xe con
6,0
1,8
2,0
1,6
Xe tải
12,0
2,5
4,0
1,8
Tính cho xe có kích thớc lớn nhất và phổ biến trong dòng xe tơng lai : tính
cho xe tải a = 2,5 m; c = 1,8 m
2,5 + 1,8
=> l2 =
+ 1,6 = 3,75
(m)
2
Chiều rộng phần xe chậy: b = 2.l2 = 2x3,75 = 7,5 (m)
Dựa vào tính toán và quy trình thiết kế => chọn nh bảng sau:
Các yếu tố
Chiều rộng 1 làn xe
Chiều rộng lề đờng
Chiều rộng gia cố
Chiều rộng phần xe chậy
Chiều rộng nền đờng
Kích thớc (m)
3,75
2 x 1.0
2 x 0.5
7,5
9,5
3.2.4. Độ dốc ngang mặt đờng, lề đờng.
Mặt đờng đợc bố trí độ dốc ngang để đảm bảo thoát nớc. Tuy nhiên, độ dốc
ngang phải nhỏ để đảm bảo xe chạy đợc êm thuận. Độ dốc ngang lề gia cố
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
5
Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
phải đảm bảo yêu cầu thoát nớc và phụ thuộc vào vật liệu thông thờng đợc
làm cùng một loại vật liệu với phần xe chạy. Để đảm bảo yêu cầu thi công dây
chuyền lấy độ dốc ngang lề gia cố bằng độ dốc ngang phần xe chạy. Theo tiêu
chuẩn Việt nam 4054-05 :
+ Độ dốc ngang mặt đờng (mặt đờng bê tông nhựa)
: 2,0 %
+ Độ dốc ngang lề gia cố
: 2,0 %
+ Độ dốc ngang lề đất
: 6,0 %
3.3. xác định bán kính đờng cong nằm tối thiểu trên
bình đồ.
Tại những vị trí tuyến đổi hớng, để đảm bảo cho xe chạy an toàn, tiện lợi và
kinh tế với vận tốc tính toán cần phải bố trí đờng cong bằng có bán kính hợp lý.
Việc sử dụng bán kính đờng cong có bán kính lớn không những cải thiện đợc
điều kiện xe chạy mà còn cho phép rút ngắn chiều dài tuyến, giảm bớt các
chi phí về vận tải. Tuy nhiên trong điều kiện khó khăn về địa hình, để giảm bớt
khối lợng đào đắp trong xây dựng và tránh phải phá bỏ những công trình đắt tiền
thì phải sử dụng các bán kính nhỏ. Khi đó yêu cầu của đờng cong bằng là phải
đảm bảo điều kiện ổn định chống trợt ngang khi xe chạy với tốc độ tính toán,
điều kiện êm thuận cho hành khách và kinh tế khi sử dụng ô tô.
Theo các điều kiện trên thì hệ số lực ngang tính toán luôn luôn phải nhỏ hơn
hệ số bám theo phơng ngang là 2
Bán kính đờng cong bằng nhỏ nhất đợc xác định theo các trờng hợp sau:
3.3.1. Khi bố trí siêu cao lớn nhất 6%:
Một tuyến đờng ôtô thông thờng gồm có nhiều đoạn gãy khúc. Để triệt tiêu
các đoạn gãy khúc ngời ta thờng bố trí nối nó bằng một đờng cong tròn. Khi xe
chạy trên đờng cong tròn sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm, lực này sẽ đẩy xe ra
ngoài làm xe chạy mất ổn định. Trong khi chọn tuyến nếu có điều kiện ngời kỹ
s luôn vận dụng các bán kính đờng cong lớn để xe chạy dễ dàng. Nhng khi chọn
tuyến phải bám sát địa hình để có khối lợng đào đắp ít nhất. Khi khó khăn phải
dùng bán kính tối thiểu Rmin .
Trong đó:
V2
R min =
127( à + isc max )
V: vận tốc tính toán
V = 60km/h
à : hệ số lực đẩy ngang
à = 0,15
i scmax : độ dốc siêu cao lớn nhất : i scmax = 6%
602
R min =
= 135m
127(0,15 + 0,06)
Theo TCVN 4054-05, bán kính đờng cong nhỏ nhất ứng với siêu cao max
6% là 125m.
Vậy kiến nghị chọn Rmin = 135m.
3.3.2. Trờng hợp bố trí siêu cao thông thờng :
Trên đờng cong có bố trí siêu cao thông thờng, isc= 4%
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
6
Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
2
V
R=
127( à + isc )
Trong đó :
isc: độ dốc siêu cao của mặt đờng , lấy isc = 0,04
: hệ số lực đẩy ngang trong tính toán Rtth, lấy à=0,15
V: vận tốc xe chạy thiết kế V = 60 km/h
Thay vào công thức tính ta có:
602
R=
150m
127(0,15 + 0,04)
Theo TCVN 4054-05, bán kính đờng cong ứng với siêu cao thông thờng là
250m.
Vậy kiến nghị chọn R = 250m.
3.3.3. Khi không bố trí siêu cao:
Khi có điều kiện làm bán kính lớn và không cần phải bố trí siêu cao, lúc đó
trắc ngang làm hai mái và isc = - in độ dốc ngang tối thiểu thoát nớc tuỳ theo vật
liệu cấu tạo mắt đờng. Hệ số lực ngang do muốn cải thiện điều kiện xe chạy nên
phải dùng 0,08. Khi đó:
R ksc
V2
=
127( à i n )
Trong đó:
V : Tốc độ thiết kế, Vtk = 60 km/h
à : Hệ số lực đẩy ngang đợc lấy với giá trị à=0,08
in : Độ dốc ngang mặt đờng. Vì mặt đờng làm bằng bê tông nhựa nên ta
chọn in = 0,02
Để cho xe chuyển động an toàn thì công thức trên lấy dấu (-) để tính toán
(tức xe chạy ở mái ngoài).
R ksc
602
=
= 472m
127(0,08 0,02)
Theo TCVN 4054-05, bán kính đờng cong khi không bố trí siêu cao là
1500m. Vậy kiến nghị chọn Rksc = 1500m.
3.4. độ mở rộng và đoạn nối mở rộng.
3.4.1. Độ mở rộng.
2
0,1V
E = e 1 + e2 = L +
R
R
Trong đó:
L : Chiều dài từ đầu xe đến trục sau
V: Vận tốc tính toán xe chạy
R: Bán kính đờng cong tính toán.
Tính cho trờng hợp xe tải L = 8m. Đối với đoạn đờng cong có bố trí siêu
cao 6% có Rmin = 135 m.
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
7
Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
2
=> E =
8
0,1x60
+
= 1m
135
135
Theo TCVN 4054-05, với Rmin = 100ữ150 m thì E = 0,9 m
Kết hợp tính toán và quy trình ta chọn E = 1m
Khi đó chiều rộng mặt đờng trong đờng cong là B = b + e =7,5 + 1 = 8,5m
3.4.2. Đoạn nối mở rộng.
Trên bình đồ, cần phải có một đoạn nối mở rộng. Chiều dài đoạn nối mở
rộng có thể lấy theo tỉ lệ mở rộng 1m trên 10m dài hoặc khi có đờng cong
chuyển tiếp thì lấy trùng với đờng cong chuyển tiếp và đoạn nối siêu, tức là đoạn
nối là : L = max( Lct , Lnsc) 10
3.5. siêu cao và đoạn nối siêu cao.
3.5.1. Độ dốc siêu cao isc
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 là làm cho mặt đờng có độ dốc ngang nghiêng
về phía bụng đờng cong. Siêu cao là cấu tạo mặt cắt ngang đặc biệt ở trong các
đờng cong có R nhỏ có độ dốc ngang một mái nghiêng về bụng đờng cong, độ
dốc ngang đó gọi là độ dốc siêu cao (isc )
Tác dụng :
+ Siêu cao có tác dụng tâm lí có lợi cho ngời lái làm cho ngời lái tự tin cho
xe chạy với vận tốc nh khi đi ở đờng thẳng.
+ 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.
Theo tiêu chuẩn thiết kế đờng ôtô Việt Nam quy định trị số độ dốc siêu cao phụ
thuộc vào tốc độ thiết kế và bán kính đờng cong nằm.
V2
isc =
127.R
Trong đó :
R : bán kính đờng cong tối thiểu (có bố trí siêu cao max), R = 135m.
à : hệ số lc ngang (đảm bảo êm thuận cho hành khách : à = 0,15)
V : vận tốc thiết kế V= 60 km/h
Thay vào công thức tính ta có:
60 2
isc =
0,15 = 0,06 = 6%
127 ì 135
Theo TCVN 4054-05 qui định độ dốc tối đa của siêu cao là 6%
KL: isc,max = 6% ; isc,min = 2% ( để đảm bảo thoát nớc )
3.5.2. Đoạn nối siêu cao.
Đoạn nối siêu cao đợc thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách điều
hoà từ mặt cắt ngang thông thờng (hai mái, với độ dốc tối thiểu thoát nớc) sang
mặt cắt ngang đặc biệt. Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một dốc dọc phụ i p .Tiêu chuẩn
nớc ta qui định ip = 1% với đờng có vận tốc thiết kế 20 40km/h, với các cấp
đờng còn lại là 0,5%
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
8
Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
Theo TCVN 4054-05, chiều dài đoạn nối siêu cao đợc tính theo công thức :
B(isc + i n )
L NSC =
2i p
Trong đó
B : Bề rộng phần xe chạy, B = 8,5 m (xét trờng hợp có mở rộng 1m).
i n : Độ dốc ngang mặt đờng, i n = 2%.
ip : Độ dốc dọc phụ thêm, với đờng cấp IV lấy bằng 0,5%.
i SC : Độ dốc siêu cao, với đờng cấp IV và xét cho trờng hợp siêu cao
lớn nhất : isc = 6%
Thay số vào ta đợc:
B(isc + i n ) 8,5(0,06 + 0,02)
L NSC =
=
= 68m
2i p
2x0,005
Đoạn nối siêu cao đợc bố trí nh sau:
isc
L3
ip
L2
in
in
Lsc
L1
in
B
+ Trùng hoàn toàn với đờng cong chuyển tiếp đối với những đờng cong có
bố trí đờng cong chuyển tiếp.
+ Trùng với đoạn nối mở rộng đối với đờng cong có bố trí mở rộng.
+ Một nửa ở ngoài đờng thẳng và một nửa ở trong đờng cong khi không
có đờng cong chuyển tiếp.
3.6. Đờng cong chuyển tiếp.
Để đảm bảo tuyến phù hợp với quỹ đạo xe chạy và để đảm bảo điều kiện xe
chạy không bị thay đổi đột ngột ở hai đoạn đầu đờng cong, ngời ta bố trí đờng
cong chuyển tiếp.
Để đơn giản cho cấu tạo đờng cong chuyển tiếp thờng đợc bố trí trùng với
đoạn nối siêu cao và đoạn nối mở rộng phần xe chạy. Chiều dài đờng cong
chuyểt tiếp Lct đợc tính bằng công thức :
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
9
Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
L CT =
3
V
47RI
Trong đó
V : Vận tốc tính toán, V = 60km/h.
R : Bán kính đờng cong, R = 135m (tính cho trờng hợp bố trí siêu cao
max).
I : độ tăng của gia tốc li tâm, theo quy trình thì I = 0,5m/s3
L CT
V3
603
=
=
= 68m
47RI 47x135x0,5
Nếu không bố trí siêu cao, R = 1500m thì: L CT =
603
= 6m
47x1500x0,5
Khi bố trí siêu cao thông thờng, R= 250m, thì: L CT =
603
= 37m
47x250x0,5
3.7. xác định bán kính đờng cong đứng tối thiểu.
Để đảm bảo trắc dọc lợn đều không gãy khúc, xe chạy an toàn tiện lợi, tại
những chỗ đờng đổi dốc mà hiệu đại số giữa hai độ dốc 1% (với V40km/h)
hay 2% (với V=20ữ40 km/h) phải thiết kế đờng cong đứng có dạng đờng cong
tròn. Trị số bán kính đờng cong đứng tối thiểu đợc lựa chọn theo địa hình, tạo
thuận lợi cho xe chạy, đảm bảo tầm nhìn ban ngày và ban đêm, hạn chế lực xung
kích, lực li tâm theo chiều đứng.
3.7.1. Trị số bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lồi
Bán kính tối thiểu của đờng cong đứng lồi đợc xác định từ điều kiện đảm
bảo tầm nhìn của ngời lái xe trên mặt đờng.
Sơ đồ tính toán:
Trong sơ đồ tính toán:
d1 : Chiều cao tầm mắt ngời lái xe trên mặt đờng.
d2 : Chiều cao chớng ngại vật phải nhìn thấy.
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
10 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
R : Bán kính đờng cong đứng cần bố trí.
Công thức:
L2
R=
2
2 d1 + d 2
(
)
Trờng hợp bảo đảm bảo tầm nhìn hai chiều:
L = S2 = 156,5m và d1 = d2 = 1,2m.
R=
2
(
156,52
1,2 + 1,2
)
2
2550m
Theo TCVN 4054-05 qui định bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lồi
với vận tốc tính toán 60 km/h là 2500 m.
KL: Chọn bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lồi R = 2550m
3.7.2. Trị số bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lõm
Về ban đêm, pha đèn ôtô chiếu trong đờng cong đứng lõm một chiều dài nhỏ
hơn so với trên đờng bằng.
Sơ đồ tính toán:
hp
S
h
Trong sơ đồ trên:
hp : chiều cao pha đèn, lấy hp =1 (m)
: góc mở của pha đèn, lấy = 10
S1 : chiều dài tầm nhìn một chiều S1 = 92,5 m
Theo sơ đồ tính toán trên ta có hệ thức gần đúng:
S12 = 2R (hp + S1 sin)
R=
S12
92,52
=
1635m
2(h p + S1 sin ) 2(1 + 92,5sin1o )
Theo TCVN 4054-05 qui định bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lõm
ứng với tốc độ tính toán 60 km/h là 1000 m.
KL: Chọn bán kính tối thiểu trên đờng cong đứng lõm R = 1635m
Trong thiết kế trắc dọc, việc thiết kế lựa chọn bán kính đờng cong đứng là nhằm
tạo điều kiện cho xe chạy về phơng diện động lực cũng nh về phơng diện quang
học, cơ học. Một yêu cầu nữa là đờng cong đứng phải bám sát địa
hình, càng bám sát địa hình thì khối lợng thi công càng nhỏ, công trình càng ổn
định lâu dài hơn. Trong các trờng hợp không tránh đợc mới phải dùng các giới
hạn tính toán ở trên.
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
11 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
3.8_Các yếu tố khi đổi dốc trên mặt cắt dọc là:
Tra bảng 17-TCTK ta có: Độ dốc đổi dốc :i 1%
Chiều dài tối thiểu đổi dốc: 150m
3.9_Chiều dài đờng cong đứng tối thiểu: 50m
Chiều dài lớn nhất của dốc dọc: Tra bảng 16-TCTK, với i%= 6% thì :
L=600m
iii. kết luận tổng hợp các chỉ tiêu.
Qua tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với TCVN 4054-05
của Bộ giao thông vận tải. Đồng thời căn cứ vào tình hình thực tế của tuyến đờng, tính kỹ thuật và kinh tế. Khi thiết kế sử dụng các chỉ tiêu cơ bản của tuyến
đợc lập vào bảng sau:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Các chỉ tiêu
Cấp hạng đờng
Độ dốc dọc tối đa
Số làn xe
Chiều rộng mặt đờng
Chiều rộng nền đờng
Độ dốc ngang mặt đờng
Bán kính đờng cong nằm
- Có siêu cao max (6%)
- Siêu cao thông thờng (4%)
- Không có siêu cao
Độ mở rộng
Đoạn nối mở rộng
Siêu cao
Đoạn nối siêu cao (max)
Đờng cong chuyển tiếp
- Siêu cao max (6%)
- Không có siêu cao
Bán kính đờng cong đứng
- Đờng cong lồi tối thiểu
- Đờng lõm tối thiểu
Đơn
vị
%
làn
m
m
%
Trị số
Tính toán Quy phạm
IV
6
1
2
7,5
7
9,5
9
2ữ2,5
m
m
m
m
m
%
m
135
150
472
1
2ữ6
68
m
m
68
6
m
m
2550
1635
125
250
1500
0,9
10
2ữ6
Thiết kế
IV
6
2
7,5
9,5
2
135
250
1500
1
10
2ữ6
68
68
6
2500
1000
2550
1635
Phần 3: Thiết kế tuyến trên bình đồ
Thiết kế tuyến trên bình đồ có đờng đồng mức bao gồm các công việc sau:
+ Vạch các phơng án tuyến đi qua 2 điểm A và B
+ Đo góc, cắm cong, tính các yếu tố của đờng cong.
+ Đo dài và cắm các cọc chi tiết nh các cọc tại lý trình, các cọc cách
nhau 100m, các cọc tại vị trí tiếp đầu, tiếp cuối và đỉnh đờng cong nằm.
+ Xác định cao độ tự nhiên của các cọc chi tiết.
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
12 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
Nguyên tắc chung của việc thiết kế là phải phối hợp giữa bình đồ, trắc
ngang, trắc dọc để kết hợp hài hoà giữa các yếu tố của tuyến, thờng thì nên chọn
hai tuyến sơ bộ sau đó so sánh chỉ tiêu kỹ thuật của hai phơng án để chọn ra phơng án tối u.
I. phơng pháp thiết kế tuyến trên bình đồ:
1.1. Các phơng pháp đi tuyến:
+ Phơng pháp đi tuyến theo thung lũng sông: u điểm của phuơng
pháp này tuyến đi trên địa hình bằng phẳng dẫn đến khối lợng đào đắp nhỏ và
độ dốc dọc nhỏ; nhng phơng pháp này lại có nhợc điểm là số lợng công trình
thoát nớc lớn, khẩu độ lớn, mức độ ổn định của nền đuờng kém do nền đờng bị
nớc xâm thực.
+ Phơng pháp đi tuyến men theo sờn dốc: u điểm của phơng pháp
này là độ dốc nhỏ do bám đờng đồng mức; nhng phơng pháp này lại có nhợc
điểm là tuyến gẫy khúc nhiều, nền đờng dễ mất ổn định do nhiều nguyên nhân
(thế nằm của đá, tính chất của đá, thảm thực vật trên sờn dốc, nớc ngầm, độ dốc
của sờn dốc...)
+ Phơng pháp đi tuyến theo đuờng phân thuỷ: u điểm của phơng
pháp này là số lợng công trình thoát nớc ít, khẩu độ nhỏ, nền đuờng hầu nh ổn
định, tầm nhìn thoáng, cảnh quan đẹp; nhng phơng pháp này lại có nhợc điểm là
địa hình gồ ghề dẫn đến khối lợng đào đắp lớn và độ dốc lớn.
Trong thực tế tuỳ vào tình hình tuyến cần thiết kế mà ngời ta chọn phơng
pháp đI tuyến cho phù hợp. Trong đồ án này chủ yếu em sử dụng phơng pháp
men theo sờn dốc, đồng thời căn cứ vào tình hình sông ngòi, các đờng phân thuỷ
mà có tuyến đI cho hợp lý.
1.2. Trình tự vạch tuyến: Để vạch các phơng án tuyến trên bình đồ, công việc
trớc tiên là ta phải nghiên cứu thật kỹ điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ
văn, cảnh quan thiên nhiên nơi đặt tuyến; xác định các điểm khống chế mà
tuyến phải đi qua nh :
+ Điểm đầu và điểm cuối của tuyến trên bình đồ : A, B.
+ Nơi giao nhau với các đờng ô tô cấp cao hơn
+ Điểm giao nhau đờng sắt
+ Điểm ở đầu cầu.
+ Điểm khống chế cao độ tránh ngập nớc.
Khi đã nghiên cứu kỹ những điều kiện trên ta tiến hành đánh dấu những khu
vực bất lợi về địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn mà tuyến nên tránh và đánh
dấu sơ bộ các điểm thuận lợi mà tuyến có thể chạy qua.
Trên cơ sở những điểm nói trên ta tiến hành kẻ những đờng dẫn hớng tuyến
chung cho toàn tuyến và cho từng đoạn cục bộ; sau đó căn cứ vào điều kiện địa
hình, các trị số bán kính đờng cong theo quy trình để bố trí đờng cong nằm tại
những vị trí thay đổi hớng tuyến. Nếu địa hình thuận lợi, nên cố gắng sử dụng đờng cong có bán kính lớn để tạo điều kiện thuận lợi cho xe chạy.
1.3. Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ :
Thiết kế tuyến trên bình đồ phải tuân theo các nguyên tắc sau:
+ Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật của tuyến nh: độ dốc dọc lớn nhất, bán
kính đờng cong nằm tối thiểu...
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
13 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
+ Tại các vị trí chuyển hớng phải bố trí đờng cong nằm có bán kính đủ lớn
để đảm bảo cho xe chạy an toàn, êm thuận; đờng cong nằm đợc bố trí cho phù
hợp với điều kiện địa hình, nên bám sát đờng đồng mức để giảm khối lợng đào,
đắp...
+ Sau các đoạn thẳng dài không bố trí các đờng cong có bán kính cong
nằm tối thiểu.
+ Khi góc chuyển hớng nhỏ (<80) phải làm bán kính đờng cong lớn theo
quy định ở TCVN 4054-05.
+ Không bố trí các đoạn đờng thẳng dài quá 3km.
+ Giữa các đờng cong tròn phải có các đoạn chêm đủ dài: để bố trí đờng
cong chuyển tiếp và không nhỏ hơn 2V (m) giữa các đờng cong ngợc chiều, (V
(km/h) : vận tốc tính toán).
+ Giữa các đờng cong cùng chiều không bố trí đoạn chêm ngắn. Khi có
thể, nên nối trực tiếp bằng một đờng cong bán kính lớn.
+ Không bố trí đoạn chêm ngắn giữa hai đờng cong ngợc chiều; trờng hợp
có thể nên giải quyết bằng 2 cách:
Tăng bán kính cho 2 đờng cong nối liền.
Đoạn chêm phải lớn hơn 200m.
+ Cố gắng bố trí tuyến thẳng trên cầu và hầm. Với đờng có vận tốc tính
toán Vtt 60km/h khi cần thiết, trên cầu và hầm có thể thiết kế đờng cong đứng
và nằm để đảm bảo tính liên tục của công trình.
+ Tuyến đờng phải lợi dụng đợc phong cảnh 2 bên đờng nh đồi, núi, mặt
nớc, các hàng cây lớn, các công trình kiến trúc... để tạo cảnh quan cho đờng.
+ Tuyến đờng phải là một công trình bổ xung cho cảnh quan: uốn theo
các sờn đồi, các con sông, tránh cắt nát địa hình, các chỗ đào sâu đắp cao phải
bố trí trồng cây cho phủ các đống đất thừa và các thùng đấu phải có thiết kế sửa
sang lại.
+ Thiết kế tuyến phải đảm bảo các điểm khống chế nh điểm đầu, điểm
cuối của tuyến, vị trí vợt dòng nớc, nơi giao nhau với các đờng giao thông
khác...
II. phơng án tuyến qua hai điểm a- b :
Căn cứ vào các nguyên tắc cơ bản trên, căn cứ vào bình đồ khu vực và hai
điểm A,B đã cho, tiến hành vạch đợc phơng án tuyến đợc thể hiện trên bình đồ
khu vực.
III. tính toán các yếu tố đờng cong nằm
Việc định đỉnh làm sao để thuận lợi cho việc bố trí tuyến trên thực địa, hài
hoà về mặt thị giác và đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật về các hình học.
Sơ đồ đờng cong tròn
T P
R
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
14 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
TRong đó: : Góc chuyển hớng
R: Bán kính đờng cong, ở đây em chọn bán kính các đờng cong đều
bằng bán kính tối thiểu đã thiết kế ở trên và bằng: 135m
T: Chiều dài tiếp tuyến
K: Chiều dài đờng cong
P: Độ phân cự
D: Đoạn thu ngắn
Các yếu tố đờng cong tròn bố trí tại điểm chuyển hớng để nối hai đoạn thẳng
của tuyến đợc tính toán theo các công thức sau:
Chiều dài tiếp tuyến T = R.tg
(m)
2
Chiều dài đờng cong K = .R. (m)
180
Chiều dài đờng phân giác P = R .
1
1 (m)
cos / 2
Đoạn thu ngắn D = 2T - K (m).
Tiến hành đo góc trên bình đồ và căn cứ vào điều kiện địa hình, bán kính
các đờng cong nằm nằm đã lựa chọn ta có bảng các yếu tố đờng cong, kết quả
nh trên bản thiết kế trắc dọc.
Ngoài cách tính toán trên, còn có thể dựa vào phần mềm NOVA để tính toán
và thiết kế các yếu tố đờng cong nằm
iv. tính cao độ và các khoảng cách giữa các cọc:
Cao độ tại các cọc đợc xác định căn cứ vào vị trí của cọc đó trên bình đồ
bằng cách nội suy theo cao độ của các đờng đồng mức đã biết.
Khoảng cách giữa các cọc xác định bằng phơng pháp đo với tỷ lệ tơng ứng
trên bình đồ.
Tính cao độ và khoảng cách dựa vào phần mềm NOVA
Theo phơng pháp đó, cao độ và khoảng cách các đờng đồng mức đợc thể hiện
nh trên bản thiết kế trắc dọc.
Phần 4: Thiết Kế trắc dọc
1. Xác định độ dốc dọc của đờng:
- Độ dốc dọc của đờng phải đảm bảo đạt đợc hai yêu cầu:
+ Làm cho khối lợng đào đắp ít nhất để có giá thành xây dung nhỏ nhất.
+ Để đảm bảo xe chậy thuận lợi mà giá thành vận tả duy tu bảo dỡng đờng
là nhỏ nhất
- Độ Dốc dọc lớn nhất thiết kế là 6%
- Độ dốc dọc nhỏ nhất ở trên đoạn đờng đào là 0,5%
- Độ dốc trên đoạn đổi dốc nhỏ nhất là 1%
- Chiều dài tối thiểu đoạn đổi dốc là 150m.
2. Nguyên tắc khi thiết kế trắc dọc:
Thiết kế trắc dọc phải đảm bảo theo đúng quy trình và những quy định chung
trong tài liệu thiết kế đờng ô tô-tập 1.
3. Yêu cầu khi thiết kế trắc dọc:
+ Các dốc bé và ít thay đổi độ dốc
+ Trắc dọc cần phải đợc phối hợp với bình đồ ở địa hình cụ thể.
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
15 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
+ Đảm bảo yêu cầu của điểm khống chế theo dọc tuyến.
+ Thoát nớc tốt cho nền đờng và khu vực hai bên đờng
+ Không nên đào quá sâu hoặc đáp quá cao.
+ Đáy rãnh thờng có cùng độ dốc với tim đờng, vì vậy khi độ dốc dọ lớn phải
có biện pháp ổn định đáy rãnh.
+ Khi độ dốc dọc nhỏ thì độ dốc đáy rãnh phải lớn hơn 0,5%
+ Khi thiết kế cần chú ý đến điều kiện thi công
+ Nếu mặt cầu làm bằng gỗ thì phảI giảm dốc.
4. Nội dung thiết kế:
Trắc dọc tuyến đợc thiết kế theo phơng pháp chủ đạo là phơng pháp đờng bao
, tuy nhiên do điều kiện địa hình không cho phép nên co một số chỗ đợc thiết kế
theo phơng pháp đờng cắt. Tức là căn cứ vào địa hình cụ thể, các cao độ tự nhiên
trên dọc theo tuyến mà ta thiết kế trắc dọc đi sát theo đờng bao địa hình hoặc có
những đoạn phải cắt qua địa hình khi độ dốc lớn.
Kết quả thiết kế trắc dọc đợc thể hiện nh trên bản vẽ trắc dọc.
5. Bố trí đờng cong đứng trên trắc dọc.
Sau khi đã chọn bán kính đờng cong theo bảng các chỉ tiêu kỹ thuật của đờng
đã tính toán ở trên thì các yếu tố còn lại của đờng cong đợc xác định theo công
thức sau:
Chiều dài đờng cong:
K = R.(i1 - i2)
(m)
i i
Tiếp tuyến đờng cong: T = R.( 1 2 )
(m)
2
Độ dài phân cự:
2
P= T
(m)
2R
Tung độ các điểm trung gian trên đờng cong có hoành độ x đợc xác định
X2
i=
2R
theo công thức:
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.
i1,i2 : Độ dốc của hai đoạn nối nhau bằng đờng cong đứng .
dấu (+) ứng với lên dốc.
dấu (-) ứng với xuống dốc.
Chọn bán kính các đơng cong đứng và kết quả tính toán các yếu tố đờng
cong thể hiện nh trên bản vẽ trắc dọc.
Phần 5: thiết kế trắc ngang
1. Các loại trắc ngang điển hình
+ Nền đờng đắp
+ Nền nửa đào nửa đắp
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
16 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
+ Nền đờng đào
2. Yêu cầu khi thiết kế trắc ngang:
+ Phải đảm bảo theo quy trình thiết kế.
+ Thiết kế cho các mặt cắt tại các cọc đã xác định trên bình đồ.
3. Phơng phápThiết 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 405498, mặt cắt ngang đợc thiết kế cho toàn tuyến A &B
Kích thớc các bộ phận cơ bản trên mặt cắt ngang đờng nh sau:
- Độ dốc ngang mặt đờng phần xe chạy và phần lề gia cố: i=2%.
- Độ dốc ngang phần lề đờng : i=6%.
- Bề rộng phần xe chạy : 2* 3,75 = 7,5m.
- Bề rộng phần lề đờng: 2*1,0 = 2,0m.
- Bề rộng phần lề gia cố : 2*0,5 = 1m .
- Bề rộng chung nền đờng : B = 9,5m .
- Độ dốc mái taluy nền đào : 1:1,5
- Chiều dày KCM đờng phần xe chạy : 50 cm.
- Chiều dày phần lề gia cố : 30 cm.
- Độ dốc mái ta luy 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.
- Nếu chiều cao nền đắp >0,5m thì không cần làm rãnh dọc
- Nền đào và nửa đắp, nửa đào phảI bố trí rãnh dọc theo tiêu chuẩn
- Chiều sâu rãnh dọc nhỏ nhất là : 0,.4 m
- Độ dốc của dốc dọc thờng lấy theo độ dốc của đờng, khi đờng có độ dốc
nhỏ thì độ đóc rãnh dọc tối thiểu cũng phải không nhỏ hơn 0,5%
4. 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 mặt cắt ngang cần tính diện tích đào đất, diện tích bóc đất
hữu cơ, diện tích đắp đất, diện tích đào rãnh, chiều dài ta luy đào, chiều dài
taluy đắp.
Khối lợng đào đắp của một đoạn tuyến đợc tính bằng cách lấy trung bình
diện tích giữa hai trắc ngang kề nhau nhân với khoảng cách giữa chúng.
Công thức tính:
Vđào = ( Fđào1 +Fđào2 )lđ /2
Vđắp = ( Fđắp1 +Fđắp2 )lđ /2
Trong đó
Fđào1 , Fđắp1 là diện tích đào và đắp MCN đầu đọan lđ .
Fđào2 , Fđắp2 là diện tích đào và đắp MCN cuối đoạn lđ .
lđ là chiều dài đoạn đào hoặc đắp
Lấy tổng các đoạn ta sẽ đợc khối lợng trên toàn tuyến.
Thiết kế trắc ngang cũng nh tính toán khối lợng đào đắp, ngoài phơng pháp
thông thờng trên còn có thể sử dụng phần mềm NOVA để thiết kế với các số liệu
thiêt kế theo quy trình.
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
17 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
Kết quả thiết kế trắc ngang và tính khối lợng đào đắp thể hiện nh trên bản vẽ
thiết kế trắc ngang và trên bảng tính khối lợng đào đắp.
Phần 6: Thiết kế kết cấu áo đờng MềM
áo đờng là bộ phận rất quan trọng, nó chiếm một phần chi phí xây dng tơng đối cao trong giá thành xây dựng đờng.
Kết cấu áo đờng mềm đợc thiết kế theo tiêu chuẩn: 22 TCN 211-93
I. Các yêu cầu chung với áo đờng
áo đờng là công trình đợc xây dựng trên nền đờng bằng nhiều tầng, lớp
vật liệu có độ cứng và cờng độ lớn hơn so với đất nền đờng để phục vụ cho xe
chạy, trực tiếp chịu tác dụng phá hoại thờng xuyên của tải trọng xe và của các
yếu tố thiên nhiên. Nh vậy, để bảo đảm xe chạy an toàn, êm thuận, kinh tế thì
việc xây dựng áo đờng cần phải đảm bảo các yêu cầu sau :
+ Đảm bảo đủ cờng độ.
+ Đảm bảo độ bằng phẳng .
+ Đảm bảo đủ độ nhám .
+ Không trơn lầy khi ma và không khô bụi khi trời ma.
+ Sử dụng tối đa vật liệu tại chỗ
+ Tính đến khả năng thi công, cơ giới hoá-công nghệ hoá trong thi công.
II. Các lớp chính trong kết cấu áo đờng:
1. Lớp áo đờng ( chủ yếu chịu lực ngang)
- Tầng mặt:
+ Lớp mặt trên
+ Lớp mặt dới
- Tầng móng:
+Lớp móng trên
+Lớp móng dới
2. Lớp đáy áo đờng( bề dầy nhỏ)
3. Lớp nền
+ Độ chặt của đất nền K= 0,95; riêng 30 cm nền đất phía trên nền đờng
(giáp lớp kết cấu mặt đờng) độ chặt đợc sử dụng là K= 0,98-1,0, ở đây chọn K =
0,98.( Theo tiêu chuẩn-Trang105)
+ Mô đuyn đàn hồi Eo= 400daN/cm2.
+ Lực dính C= 0,18 daN/cm2.
+ Góc ma sát = 220.
III. Tính toán kết cấu áo đờng:
Tính toán kết cấu áo đờng theo 3 tiêu chuẩn về cờng độ dới đây:
+ Tính toán theo điều kiện cân bằng giới hạn về trợt trong nền đất và các
lớp vật liệu kém dính xem nó có vợt quá trị số giới hạn cho phép không.
+ Tính toán theo điều kiện chịu kéo khi uốn phát sinh ở đáy các lớp vật
liệu liền khối nhằm khống chế không cho phép nứt ở đáy các lớp đó.
+ Tính toán theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi thông qua khả năng chống
biến dạng(biểu thị bằng mô đuyn đàn hồi) của cả KCAD và khống chế trị số mô
đuyn đàn hồi của cả kết cấu phải lớn hơn trị số mô đuyn đàn hồi yêu cầu (E ch>
Eyc).
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
18 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
1. Xác định lu lợng xe tính toán.
Theo TCVN tất cả các loại áo đờng mềm khi tính toán cờng độ, tải trọng
tiêu chuẩn đợc qui định trục xe ô tô (trục đơn) có tải trọng 10T đối với tất cả các
loại áo đờng mềm thuộc mạng lới chung, và có tải trọng trục 12T đối với tất cả
các kết cấu áo đờng mềm thuộc đờng đô thị, đờng cao tốc, đờng công nghiệp và
đờng trục chính toàn thành. Do đó trong đồ án này thiêt kế theo tảI trọng trục
tiêu chuẩn là 10T. Lu lợng xe chạy tính toán đợc xác định theo công thức: Ntt=
.ai.Ni.
Với đờng 2 làn xe không có dải phân cách giữa thì = 0,55.
Ni: Lu lợng xe thực tế ở năm tơng lai của loại xe thứ i.
ai : Hệ số qui đổi về xe tiêu chuẩn, tra bảng 3-2 QT (trang 111TCTK) ta có:
+ Với ô tô tải trọng trục <5T có ai=0,02.
+ Với ô tô tải trọng trục <8T có ai=0,36.
+ Với ô tô tải trọng trục <14T có ai= 1,0.
+ Với ô tô con thì bỏ qua .
Nh vậy ta có: Ntt= 0,55.(0,02.400+200.0,36+100.1) = 99 (trụcxe/ng.đêm).
2. Mô đun đàn hồi yêu cầu của mặt đờng.
Với áo đờng đợc chọn cấp A2, với lu lợng xe chạy tính toán 99 trục xe /
ngày đêm tra bảng 3-3 QT (trang 112) thiết kế áo đờng mềm ta đợc mô đun đàn
hồi yêu cầu của mặt đờng:
Eyc=1087,8 daN/cm2 , Giá trị này lớn hơn giá trị mô đun đàn hồi yêu cầu
tối thiểu tra ở bảng 3-4 QTTK ( trang 112), nên chọn để thiết kế.
3. Chọn sơ bộ KCAĐ
+ Lớp 1: Đá dăm trộn nhựa rải nóng: h3 = 10cm
Lớp 2: Đá dăm macadam: h2 = 10cm
Lớp 3: Cấp phối sỏi cuội cát: h1 = 30cm
Lớp 4: Đất nền á cát.
+ Các đặc trng của vật liệu làm áo đờng và nền đờng nh sau:
Vật liệu
1. Đá dăm trộn nhựa đặc
2. Đá dăm macadan
3. Cấp phối sỏi cuội cát
4. Đất nền á cát
E (daN/cm2)
R
2
Tính độ
Tính (daN/cm )
Võng tr kéo uốn
2500
9000
14
3500
1800
400
C
daN/cm2
(độ)
0,18
20
4. Kiểm toán kết cấu áo đờng theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi:
+ Tính toán qui đổi lớp tơng đơng bằng cách chuyển hệ nhiều lớp về hệ hai
lớp bằng cách đổi các lớp kết cấu áo đờng lần lợt hai lớp một từ dới lên theo
công thức:
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
19 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
1/ 3 3
Etb = .E1. 1 + K.t
1+ K
Trong đó:
K=
h2
;
h1
h 2 E2
h 1 E1
t=
E2
E1
Với
h1, h2 : Chiều dày lớp dới và lớp trên của áo đờng.
E1, E2: Môđun đàn hồi của vật liệu lớp dới và lớp trên.
+ Kết quả tính toán đợc ghi nh bảng sau:
Lớp
3
2
1
Vật liệu
Đá dăm trộn nhựa
Đá dăm macadan
Cấp phối sỏi cuội cát
E1
2500
3500
1800
t
1.161
1,94
h1
10
10
30
k
0.25
0.333
htb
50
40
Etb
2220
2153
Ta có :
H/D=50/33=1.52 do đó tra bảng 3-6(Trang 114-QT) đợc hệ số điều
chỉnh = 1.18
Với D là đờng kính vệt bánh xe tính toán, tra tiêu chuẩn ứng vói xe trục 10T thì
D = 33cm
Do đó ta có: Etbtt = Etb = 2220*1.18=2620 (daN/cm2)
Dùng toán đồ KôGan (H11-10-Thiết kế đờng ô tô-t2-Trang 110)
Với :
Eo/E1=400/2620 = 0.153
H/D = 1,52
Xác định đợc ta đợc: Ech/E1=0.535 Ech =0.535*2620=1402 daN/cm2
Ech > Eyc nên kết cấu đã chọn đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép.
5. Kiểm tra nền đất và lớp cấp phối sỏi cuội cát theo tiêu chuẩn đảm bảo
không trợt:
a. Kiểm tra đối với nền đất:
Đa các lớp kết cấu áo đờng về một lớp (nh trên)
E
2620
H
= 6,55 ; = 220.
Từ các số liệu: = 1,52 ; 1 =
E0
400
D
Tra toán đồ H3-7( Trang 118-QTTK) xác định đợc ax/p = 0,0235
ax=5ì 0,0235 = 0,1175 (daN/cm2).
Từ H =50 cm, =220, tra toán đồ H3-9 ( Trang 120-QTTK) ta xác định đợc
av= -0,007 (daN/cm2).
ứng suất cắt hoạt động trong đất là: = ax+ av = 0,1105 (daN/cm2).
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
20 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
ứng suất cắt cho phép của nền đất : [] = K.C
Ta có
[] = K.C
1
K .K
K= 1 2 ì
Kt
n.m
Trong đó :
K1 : Hệ số xét đến sự giảm khả năng chống cắt dới tác dụng của tải
trọng trùng phục K1 = 0,6.
K2 : Hệ số an toàn xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu.
K2= 1,0 (vì Ntt < 100 xe)
Kt : Hệ số vợt tải do xe chạy; Kt=1,0 (vì mặt đờng A2)
n : Hệ số xét đến sự quá tải do xe chạy gây ra: n = 1,15.
m : Hệ số xét đến điều kiện tiếp xúc của lớp kết cấu trên thực tế
không đúng nh giả thiết m = 0,65 với nền đờng á cát.
C : Lực dính của đất
C = 0,18
0,6 x1,0
1
[] = 1,15 x0,65 . .0,18 = 0,1448 daN/cm2 .
1
= 0,1105 < [] = 0,1448 daN/cm2
=> nền đất đảm bảo chống trợt.
b. Kiểm toán đối với lớp cấp phối sỏi cuội cát:
+ Đổi các lớp đá dăm camadan và lớp đá dăm trộn nhựa về một lớp tơng đơng
có chiều dầy htb = 10+10 = 20cm
Ta có : k = h2/h1 = 10/10 =1,0
t = E2/E1 =2500/3500 = 0,714
Vậy:
3
1/ 3
Etb = .E1. 1 + K.t
1+ K
Trong đó: với H/D = 20/33 =0,606 thì tra bảng ta có =1,048
Thay vào tính ta có : Etb = 3115 daN/cm2
+ Xác định Ech.m trên mặt lớp cấp phối sỏi cuội cát.
Từ các tỷ số : H/D =30/33 = 0,909
E0/E1 = 400/1800 = 0.222
Tra toán đồ ta xác định đợc Ech/E1 = 0,492
DO đó : Ech = 866 daN/cm2
Ta có sơ đồ tính toán gồm: H=20cm, E1=3115 daN/cm2, Ech = 886 daN/cm2
Từ : H/D = 0.606, E2 = Ech = 886 daN/cm2, c=0,35; =370
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
21 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
E1/E2 = 3115/886 =3,5
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
Tra toán đồ Hình 3-7-QTTK ta có: ax/p = 0,025
ax= 5.0,025 = 0,125 daN/cm2
Từ H= 20cm, = 370, tra toán đồ hình 3-9-QTTK ta có: ax=-0,013
= 0,125-0,013 = 0,112
Mặt khác, tơng tự trên ta có:
0,6 x1,0
1
[] = 1,15 x0,65 . .0,35 = 0,2809 daN/cm2
1
Vậy:
= 0,112 < [] = 0,2809 daN/cm2
=> nền đất đảm bảo chống trợt
6. Kiểm tra các lớp BTN theo điều kiện chịu kéo khi uốn.
+ Xác định Ech.m trên mặt lớp cấp phối đá dăm macadam
Đổi hai lớp cấp phối sỏi cuội cát và lớp đá dăm camadam và lớp nền về một
lớp tơng đơng có h = 30+10= 40cm
Và tính tơng tự nh tren ta có: Etb = 2153.1,131 = 2435 daN/cm2
+ Sử dụng toán đồ KôGan để qui 2 lớp cấp phối và lớp nền về 1 lớp .
Ta có :H/D=40/33= 1,21
Eo/Etb= 400/2435= 0.164
Tra toán đồ KôGan ta đợc Môđun đàn hồi chung của cả 3 lớp dới cùng là
Ech/E1=0,485 Ech =0,485.2435 =1180 daN/cm2
+ Ta có sơ đồ tính:
H/D = 10/33 = 0,303; H=10cm; E1= 9000 daN/cm2; Ech.m =1180 daN/cm2
Và E1/Ech.m = 9000/1180 = 7,63
Tra toán đồ hình 3-11-QTTK xác định ứng suất kéo uốn
u =1.7 daN/cm2
ku= 1,15. p . u ku =1,15ì 5 ì 1.7= 9,775 (daN/cm2).
Nh vậy : ku < [ku] = 12 (daN/cm2).
Nên lớp đá dăm trộn nhựa đợc đảm bảo điều kiện chịu kéo uốn.
Tóm lại: kết cấu đã chọn đảm bảo tất cả các điều kiện về cờng độ nên chọn
kết cấu áo đờng nh trên.
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
22 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
Phần 7: Thiết kế các công trình thoát nớc.
1.Bố trí cầu, cống
a. Vị trí dự kiến bố trí cầu, cống:
Đợc bố trí để đảm bảo thoát nớc mặt thờng xuyên từ các dòng chảy , hoặc ở
những vị trí đớng đi qua địa hình thấp ( tụ thủy) . Dự định bố trí 1 cầu nhỏ tại vị
trí tuyến đờng cắt sông nhỏ lần thứ nhất(gần đờng cong nằm thứ hai) và bố trí
một cống tại vị trí tuyến đờng cắt sông lần 2.
b.Bố trí cầu, cống theo tính toán:
Đợc bố trí để thoát lu lợng nớc tính toán từ lu vực chảy về công trình theo
hai con suối nhỏ cắt ngang qua tuyến đờng thiết kế.
c. Yêu cầu bố trí :
+ Khẩu độ cầu không nên nhỏ hơn 3m
+ Nên đặt cống vuông góc với tim đờng để đảm bảo kỹ thuật và kinh tế.
+ Khẩu độ cống không nên dùng loại nhỏ hơn 75cm để tiện cho việc thi
công sau này.thờng ding loại 0,75m;1m;1,25m;1,5m
+ Mực nớc chảy trong cống phải cách đỉnh cống một đoạn để đảm bảo
những vật trôi nhỏ có thể thoát qua.
+ Bề dầy lớp đất lắp trên mặt cống không đợc nhỏ hơn 0,5m đối với cống
không áp và phải lớn hơn 0,5 m so với mục nớc dâng trớc cống đối với cống có
áp.
+ Nên sử dụng kết cấu định hình cống và phải thiết kế làm sao cho đơn
giản để khi thi công đợc đễ dàng.
2. Nội dung tính toán .
a. Xác định lu lợng nớc tại vị trí tuyến cắt sông suối nhỏ:
Với cầu nhỏ thiết kế tần suất là 2%, tức chu kỳ là 50 năm
Với cống thiết kế ứng tần suet là 4%, tức là chu kỳ 25 năm
Lu lợng dòng chảy về công trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh điều kiện khí
hậu, địa hình địa mạo, địa chất của địa phơng và đợc xác định theo công thức
của Viện nghiên cứu Đờng bộ Liên Xô (cũ) công thức của Bônđakov có sửa đổi.
Công thức:
Q= .(h-z)3/2. F2/3... (m3/s).
Trong đó :
: Hệ số địa mạo phụ thuộc địa hình và độ dốc lòng suối, tra bảng 9-15
trong thiết kế đờng ôtô tập 3.
h: Chiều dày dòng chảy (mm) tra phụ lục 8 trong TKD F3, thời gian
cung cấp nớc tg=30 và cấp đất theo cờng độ thấm 0.3 mm/phút,
+ ứng với cống, chu kỳ 25 năm h= 23 mm
+ úng với cầu nhỏ, chu kỳ 50 năm h=31 mm
Z: Lợng tổn thất do cây cỏ (mm) tra bảng .Với thời gian tập trung nớc t=
30 phút, z= 15mm.
: Hệ số triết giảm lu lợng do sự truyền đỉnh lũ, phụ thuộc khoảng cách
từ tâm khu tụ nớc tới vị trí công trình , tra bảng .
: Hệ số triết giảm so ảnh hởng của hồ ao, = 1.
F: Diện tích lu vực tụ nớc (km2), xác định trực tiếp trên bình đồ .
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
23 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
+ Tại trí công trình cầu nhỏ: F=1,5 km2
+ Tại vị trí cống:
F=1,0 km2
: Hệ số phân bố ma không đều trên lu vực, tra bảng 2.5.
Các số liệu trên đợc tra trong cuốn Cống và cầu nhỏ trên đờng ô tô Nhà
xuất bản GTVT năm 1999.
Thay vào công thức trên ta có lu lợng qua công trình là:
+ Với cầu nhỏ: Q1 = 2,18 m3/s
+ Với cống : Q2 = 0,59 m3/s
b. Xác định khẩu độ và các yếu tố thuỷ lực của cầu, cống:
Trong phần thiết kế sơ bộ này, qui trình cho phép ta sử dụng bảng tra định
hình cống.Từ lu lợng tại mỗi vị trí cống ta xác định khẩu độ cống và các yếu tố
thuỷ lực của cống dựa vào việc tra bảng 13-18a Thiết kế đờng ôtô tập II- Nhà
xuất bản GTVT.
* Tính cho cống:
Khả năng thoát nớc của cống đợc tính cho trờng hợp nớc trong cống chảy
theo chế độ không áp , giả sử mực nớc dâng trớc cống thấp hơn cao độ
vai đờng 0,75m , tức là chiều cao mực nớc dâng trớc cửa cống là Hd= Hv
0,75m
Với Hv là chiều cao vai đờng tại vị trí cống
Hv=Ht 0.02*(Bm+Blgc)-0.06*Bld
Bld : Bề rộng một bên lề đờng phần không có gia cố: =0.5 m
Blgc : Bề rộng một bên lề đờng phần có gia cố: =1m
Bm : Bề rộng mặt đờng phần xe chạy = 7.5m
Ht : Chiều cao đắp tại tim đờng theo trắc dọc (m).(=1.5m)
Hd= 0.55m
Khả năng thóat nớc của cống đợc tính theo công thức :
d
Qc2 =0,85*c* gH =0.85*
4
2
gH (d=1m là đờng kính của cống)
=1.54 m3/s > 0.59 m3/s
cống đủ khả năng thoát nớc.
* Tính cho cầu bản nhỏ: Giả sử vận tốc nớc chảy qua cầu là 1m/s, khi đó với
khẩu độ cầu đợc chọn là 3m thì khả năng thoát nớc của cầu là: Qc1= 7,065 m3/s
> Q1, do đó cầu đủ khả năng thoát nớc.
c. Xác định chiều dài cầu, cống.
Khi xác định chiều dài cầu, cống cần tính đến chiều rộng của nền đờng,
chiều cao nền đắp, độ dốc mái taluy, độ dốc cầu, cống và kết cấu cầu, cống. Ban
đầu chiều dài cầu, cống đợc xác định sơ bộ theo công thức, sau đó đợc chọn sao
cho phù hợp với số lợng đoạn cống tiêu chuẩn cần thiết (chiều dài cống là bội số
của 1,0m ).
Sơ đồ tính toán
`
B
x
H
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
Hc
x
24 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
GVHD: Tăng Văn Ca
HVTH: Nguyễn Thanh Sang
Trong đó:
Hn: Chiều cao nền đờng.
Hc: Chiều cao đỉnh cống.
B : Bề rộng nền đờng.
Để tính chiều dài cống ta cần xét đến độ dốc dọc của cầu, cống (i c), độ dốc
dọc của lề đờng. Nhng ở đây toàn bộ cầu, cống đều có độ dốc nhỏ (tính theo 0/00)
nên ta có thể bỏ qua yếu tố độ dốc dọc của cầu, cống.
Công thức:
Lc=B+2[1.5 x(Ht- 0,02x(0.5* Bm + Blgc) 0,06x Blđ- d - )+m ]
=11,725m
Trong đó :
B : Bề rộng chung nền đờng , B =9,5m.
d : Đờng kính ống cầu hoặc cống.
: Chiều dày thành cầu, cống kể cả lớp chống thấm (m).
m : Chiều dày hai phần cửa cầu, cống, lấy m= 0,4m .
Gọi là góc giữa tim cống và tim đờng thì chiều dài cầu, cống khi xét đến
góc nghiêng của cầu, cống trên mặt bằng là : Lc= L0c / sin.
4- Bố trí rãnh dọc ( rãnh biên )
+ Rãnh dọc đợc bố trí tuỳ theo tổng đoạn đờng, việc này đợc tiến hành nhờ
sự trợ giúp của phần mềm NOVA
+ Rãnh dọc đợc làm ở những đoạn đờng đào, nửa đào nửa đắp, đờng không
đào không đắp và nền đờng đắp thấp hơn 0,5 m.
+ Rãnh dọc làm để thoát nớc khi ma từ mặt đờng và diện tích hai bên đờng.
Rãnh dọc có tác dụng làm cho nền đờng luôn khô ráo do đó đảm bảo cờng độ
nền và mặt đờng luôn ổn định.
+ Trong những trờng hợp rãnh không chỉ dùng để thoát nớc ở mặt đờng và
khu vực hai bên đờng thì rãnh phải đợc tính toán và dựa vào lu lợng
40cm
Cấu tạo rãnh dọc
20cm
40cm
5- Bố trí rãnh đĩnh .
Căn cứ vào diện tích lu vực cũng nh điều kiện địa hình ta thấy trên toàn
tuyến diện tích sờn lu vực đổ về không lớn lắm nên không cần thiết kế rãnh đỉnh
để đón nớc cũng nh không phải bố trí rãnh tập trung nớc.
Phần 8: Kết luận
Đồ án: Thiết kế đờng ô tô
25 Bộ môn: Cầu đờng_Sân bay
