Phần II thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến từ km4+600 đến km 6+100, đường cấp 3 miền núi tốc độ 60km
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (398.97 KB, 46 trang )
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
PHẦN II
THIẾT KẾ
KỸ THUẬT
(Đoạn từ Km 4+600 đến Km 6+100)
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 133
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
CHƯƠNG I
THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ ĐOẠN TUYẾN
(Từ Km 4+600 đến Km 6+100)
I.
Thiết kế bình đồ tuyến:
- Sau khi chọn phương án tuyến I và tiến hành khảo sát chi tiết tại thuộc đòa
ta lập và vẽ được bản đồ đòa hình tỉ lệ 1/1000 và dựa vào bản đồ này để thiết
kế bình đồ tuyến đường.
- Trong phần thiết kế cơ sở ta đã có các cọc Km, H, C, ND, TD, P, TC, NC và
bây giờ ta cần phải thêm các cọc C là các cọc rải đều có khoảng cách giữa các
cọc là 20m.
- Trong phạm vi đồ án ta chỉ thiết kế bình đồ tuyến từ Km 4+600 đến Km
6+100 của phương án tuyến đã chọn (phương án I).
II.
Thiết kế đường cong nằm:
1.Mục đích và nội dung tính toán:
a.Mục đích:
Khi xe chạy trên đường cong nằm thì xe phải chòu nhiều điều kiện bất lợi so
với khi xe chạy trên đường thẳng, những điều kiện bất lợi đó là:
- Khi xe chạy vào đường cong bán kính nhỏ thì yêu cầu bề rộng của
đường phải lớn hơn so với đường thẳng thì xe mới chạy được bình thường.
-
Khi xe chạy vào đường cong thì tầm nhìn bò cản trở.
- Khi xe chạy vào đường cong phải chòu thêm lực ly tâm gây ra hiện tượng
xe bò trượt ngang hoặc bò 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 siêu cao.
-
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.
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 134
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
2.Tính toán thiết kế đường cong nằm:
2.1. Tính toán thiết kế đường cong nằm R=300m
Các yếu tố của đường cong thiết kế:
- Góc chuyển hướng: α = 62o56'29''
- Bán kính đường cong: R = 300 m
- Chiều dài tiếp tuyến: T = 208.84 m
- Phân cự: P =52.15 m
- Chiều dài đường cong: K = 379.56m
a. Tính toán siêu cao:
• Độ dốc siêu cao:
Theo TCVN 4054-2005 với bán kính đường cong nằm 300m và tốc độ thiết
kế V = 60 Km/h thì độ dốc siêu cao thiết kế là 2%.
• Tính toán chiều dài đoạn nối siêu cao:
L nsc =
(B + ∆ ) × i sc
ip
B = 8m : Bề rộng phần xe chạy, có tính lề gia cố B = Bn + Blg c = 6 + 1× 2 = 8
isc= 2 % : Độ dốc siêu cao.
∆ : độ mở rộng mặt đường trong đường cong; ∆ = 0 m
ip= 0.5 % : Độ dốc phụ thêm để nâng siêu cao ứng với vận tốc 60 Km/h.
(8 + 0) × 2
= 32 m
0.5
Theo TCVN 4054-2005, đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường cong
chuyển tiếp. Theo TCVN 4054-05 (Bảng 14), đối với đường cấp III đòa hình
vùng núi, Vtk= 60 Km/h, R= 300m, isc = 2%, đường 2 làn xe thì Lnsc = 50m
=> Chọn Lnsc = 50 m (1).
⇒
L nsc =
• Bố trí siêu cao:
Trong đoạn cong thiết kế đoạn nối siêu cao, ta thực hiện chuyển từ trắc
ngang hai mái sang trắc ngang một mái (isc).
Trình tự thực hiện chung:
• Nâng dần độ dốc ngang lề gia cố lên bằng độ dốc ngang mặt đường. Tuy
nhiên tuyến đường thiết kế có ilề = in nên không thực hiện bước này.
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 135
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
• Lấy tim phần xe chạy làm tâm, quay nửa phần mặt đường phía ngoài cho
đến khi đạt được mặt cắt ngang một mái bằng độ dốc ngang mặt đường.
• Lấy mép phần xe chạy phía trong (khi chưa mở rộng) làm tâm quay cho tới
khi mặt cắt ngang đường có độ nghiêng bằng độ dốc siêu cao thiết kế.
Xác đònh khoảng cách giữa các mặt cắt ngang đặc trưng:
Khoảng cách từ MCN đầu tiên đến MCN có độ dốc ngang nửa phần xe
chạy bằng không (quay quanh mặt đường 1 góc 2%):
L=
L × 2 50 × 2
=
= 25 m
2isc
2×2
Khoảng cách từ MCN i=0% MCN 1 mái i = 2% (quay 1 góc 2%)
L=
L × 2 50 × 2
=
= 25m
2×2
4
Cao độ thiết kế của các mặt cắt ngang đặc trưng:
Các cao độ thiết kế của 2 mép lề đường, 2 mép phần xe chạy và của tim
đường ở các mặt cắt ngang đặc trưng được xác đònh dựa vào mặt cắt dọc thiết kế
và độ dốc ngang của từng bộ phận của mặt cắt ngang đặc trưng.
Đối với các mặt cắt trung gian (thường được rải đều với cự ly 10m), các cao
độ đều được xác đònh bằng cách nội suy.
b. Tính toán phần mở rộng khi xe chạy trên đường cong:
Tính toán với xe tải:
Độ mở rộng mặt đường cho 1 làn xe:
l2
0.05 × V
eW =
+
2× R
R
Trong đó :
l = 8 m: Khoảng cách từ trục sau của xe tới đầu mũi xe (bảng 1 TCVN40542005)
Bán kính đường cong nằm R = 300m.
82
0.05 × 60
+
= 0.28 m
ew =
2 × 300
300
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 136
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Độ mở rộng của mặt đường 2 làn xe:
∆ = 2 × ew = 2 × 0.28 = 0.56 m
Vậy chọn ∆ = 0.56 m làm giá trò thiết kế và đoạn mở rộng được bố trí 1 nửa
về phía bụng và 1 nửa về phía lưng của đường cong.
Theo TCVN 4054-2005 bảng 12: Với R = 300m không cần mở rộng bụng
trong đường cong.
c. Tính toán đường cong chuyển tiếp:
•
Các yếu tố của đường cong tròn:
- Góc chuyển hướng: α = 62o56'29'' .
- Bán kính đường cong: R = 300 m.
•
Xác đònh chiều dài đường cong chuyển tiếp:
Chọn đường cong chuyển tiếp có dạng đường cong Clotoit.
A 2 R 300
> =
= 33.33 m (1)
Lct =
R
9
9
Với :
A : thông số clotoit .
R : bán kính đường cong .
Điều kiện về tăng cường độ gia tốc li tâm một cách từ từ:
V3
V3
603
=
= 30.64m (2)
Lct=
=
47 × [I 0 ] × R 23.5 × R 23.5 × 300
Trong đó:
V = Vtk = 60 km/h.
R = 300m.
I 0 : độ tăng gia tốc ly tâm I 0 = 0.5m/s3.
Và điều kiện đảm bảo bố trí được L n,sc : Lct ≥ Ln,sc = 50 m (TCVN 40542005)(3)
Kết luận: Lct = max[(1),(2),(3)] = 50 m.
Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp: L = 50 m.
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 137
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Kiểm tra điều kiện cấu tạo đường cong chuyển tiếp dạng
clothoide:
2ϕ0 ≤ α
Trong đó:
ϕ0 =
50
L
= 0.083 (rad) = 40 46'28.73''
=
2R
2 × 300
α = 62o56'29'' (góc chuyển hướng)
o
Ta có: 2ϕ0 = 9 32'57.47'' < α vậy điều kiện cấu tạo thỏa mãn.
Độ dài đường cong cơ bản sau khi đã dòch chuyển :
K0 = R ×
•
π
π
× (α − 2 × ϕ0 ) = 300 ×
× (62 o56'29'− 9 o32'57.47'') = 279.56m
0
180
180
Xác đònh thông số Clothoide:
C = R × Lct = 300 × 50 = 15000
x0 = S −
y=
S5
S9
505
509
+
=
50
−
+
= 49.965m
40× C2 3456× C 4
40 ×15000 2 3456×150004
S3
S7
S11
503
507
5011
−
+
=
−
+
= 1.388m
6× C 336× C3 42240× C5 6×15000 336×150003 42240×150005
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 138
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
•
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Xác đònh thông số độ dòch chuyển p và t:
p = Y0 - R (l - Cosϕ0) = 1.388 - 300 × (1-cos( 4o 46'28.73'' )) = 0.347m
t = X0 - Rsin ϕ0 = 49.965 - 300 × sin( 4o 46'28.73'' ) = 24.994 m
Vì: p = 0.347 <
lựa chọn lại.
R
300
=
= 3 nên đường cong chuyển tiếp không cần phải
100 100
•
Tính lại bán kính đường cong R1 và tính chính xác các yếu tố của
đường cong tròn theo R1:
R1 = R+p = 300 + 0.347= 300.347 m
α
62056 ' 29 ''
) = 183.842 m
T = R1 × tan( ) = 300.347 × tan(
2
2
K=
π × R1 × α π × 300.347 × 62056 '29 ''
=
= 329.942 m
1800
1800
•
Xác đònh điểm bắt đầu và điểm kết thúc của đường cong chuyển
tiếp 1:
Phần còn lại của đường cong tròn cơ bản:
K0 = R × ( α – 2 × ϕ )=300 × (
π× 62056 ' 29 ''
π× 40 46'28.73''
×
–2
) =
1800
180 0
279.56 m
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 139
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Chiều dài đường cong: K = K0 + 2 × Lct = 279.56 + 2 × 50 =379.56 m.
• Xác đònh tọa độ các điểm trung gian:
Tọa độ các điểm trung gian có chiều dải S i cũng được xác đònh tương tự như xác
đònh tọa độ điểm cuối của đường cong chuyển tiếp. Khoảng cách các điểm trung
gian 10m.
C = R × Lct
S5
S9
x =S −
+
40× C2 3456× C 4
y=
S3
S7
S11
−
+
6× C 336× C3 42240× C5
STT
ND
1
2
3
4
TD
Bảng cắm tọa độ đường cong chuyển tiếp
S
R
Lct
C
x
0
300
50
15000 0.000
10
300
50
15000 10.000
20
300
50
15000 20.000
30
300
50
15000 29.997
40
300
50
15000 39.989
50
300
50
15000 49.965
y
0.000
0.011
0.089
0.300
0.711
1.388
• Xác đònh các điểm trung gian của đường tròn K o:
Để chi tiết, trên đường cong tròn K o , cứ 10 m ta cắm 1 cọc rải đều từ 2 phía T đ và
Tc cho đến điểm giữa của đường cong (do tính đối xứng của đường cong). Tọa độ
các cọc được xác đònh như sau:
Xác đònh các góc chắn cung:
180 0 × S 180 0 × 10 o
α =
=
= 1 54'35.49''
π× R
π × 300
,
⇒ α’i = i × α’
Tọa độ của điểm thứ i theo hệ trục tọa độ X ND Y là :
xi = Rsin βi + t
yi = R1 – Rcos βi
Với βi = ϕ0 + i × α '
ϕ0 = 40 46 ' 28.73'' , t = 24.994 m, p = 0.347 m
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 140
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
STT
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Tên
cọc
TD
I5
I6
I7
I8
I9
I10
I11
I12
I13
I14
I15
I16
I17
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Bảng cắm tọa độ đường cong tròn
Khoảng
αi
Bán kính
βi
cách cọc
R(m)
R1(m)
S(m)
300
300.347
0
0
4.775
300
300.347
10
1.910 6.685
300
300.347
20
3.820 8.594
300
300.347
30
5.730 10.504
300
300.347
40
7.639 12.414
300
300.347
50
9.549 14.324
300
300.347
60
11.459 16.234
300
300.347
70
13.369 18.144
300
300.347
80
15.279 20.054
300
300.347
90
17.189 21.963
300
300.347
100
19.099 23.873
300
300.347
110
21.008 25.783
300
300.347
120
22.918 27.693
300
300.347
130
24.828 29.603
300
300.347
139.78 26.696 31.471
Tọa độ
x(m)
49.965
59.915
69.825
79.686
89.487
99.215
108.861
118.414
127.863
137.198
146.408
155.484
164.414
173.189
181.613
y(m)
1.388
2.386
3.716
5.375
7.361
9.673
12.308
15.263
18.535
22.120
26.014
30.213
34.712
39.506
44.475
d. Bảo đảm tầm nhìn trên đường cong nằm:
Khi xe chạy vào đường cong, tầm nhìn của người lái xe bò hạn chế do vật cản ở
gần đường cong như: mái ta luy đường đào, cây cối xung quanh…
Khi vào đường cong tài xế thường có xu hướng cho xe chạy vào giữa mặt đường
tạo cảm giác an toàn nhằm không bò trượt ra ngoài đường cong, do vậy khi tính
toán tầm nhìn khi xe chạy vào đường cong phải tính cho trường hợp nhìn thấy xe
chạy ngược chiều và đường có dải phân cách giữa nên không có xe chạy ngược
chiều. Trong phần tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến đường, ta đã
xác đònh được tầm nhìn xe chạy: S = S2 =150m.
Xác đònh bán kính q đạo của mắt người lái xe dựa theo qui đònh tính từ mắt người
lái xe có vò trí cách mép phần xe chạy bên tay phải là 1.5m, không mở rộng mặt
đường:
B
6
R1 = R − − 1.5 ÷ = 300 − − 1.5 ÷ = 298.5 m
2
2
Vì K0 = 279. 56 m > S = 150 m nên phạm vi tầm nhìn tính từ mắt người lái xe được
xác đònh theo công thức sau:
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 141
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
α
Z = R 1 × 1 - cos 1 ÷
2
α là góc ở tâm chắn cung S:
α1 = S ×
180
180
= 150 ×
= 280 47'30.66''
π × R1
π × 298.5
⇒ Z = R1 × (1 − cos
α1
280 47'30.66''
) = 298.5 × (1 − cos
) = 9.37 m
2
2
Zo : Khoảng cách từ mắt người lái đến chướng ngại vật.
Z : Khoảng cách cần phá bỏ chướng ngại vật.
Z < Zo: Tầm nhìn được đảm bảo
Z > Zo: Tầm nhìn không đảm bảo phải phá bỏ chướng ngại vật.
Nhận xét: Ta nhận thấy khoảng cách từ mắt người lái đến mép ngoài lề gia
cố ít nhất là: Z0min= 1.5+Blềgiaco =1.5+1= 2.5 (m) < Z =9.37m
Vậy tầm nhìn không được bảo đảm, cần bố trí độ mở rộng.
2.2. Tính toán thiết kế đường cong nằm R=400
Các yếu tố của đường cong thiết kế:
- Góc chuyển hướng: α = 27 o 41'48''
- Bán kính đường cong: R = 400 m
- Chiều dài tiếp tuyến: T = 123.67 m
- Phân cự: P =12.24 m
- Chiều dài đường cong: K = 243.36m
II.2.2.1. Tính toán siêu cao:
• Độ dốc siêu cao:
Theo TCVN 4054-2005 với bán kính đường cong nằm 400m và tốc độ thiết
kế V = 60 Km/h thì độ dốc siêu cao thiết kế là 2%.
• Tính toán chiều dài đoạn nối siêu cao:
L nsc =
(B + ∆ ) × i sc
ip
B = 8m : Bề rộng phần xe chạy, có tính lề gia cố B = Bn + Blg c = 6 + 1× 2 = 8
isc= 2 % : Độ dốc siêu cao.
∆ : độ mở rộng mặt đường trong đường cong; ∆ = 0 m
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 142
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
ip= 0.5 % : Độ dốc phụ thêm để nâng siêu cao ứng với vận tốc 60 Km/h.
(8 + 0) × 2
= 32 m
0.5
Theo TCVN 4054-2005, đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường cong
chuyển tiếp. Theo TCVN 4054-05 (Bảng 14), đối với đường cấp III đòa hình
vùng núi, Vtk= 60 Km/h, R= 400m, isc = 2%, đường 2 làn xe thì Lnsc = 50m
=> Chọn Lnsc = 50 m (1)
⇒
L nsc =
• Bố trí siêu cao:
Trong đoạn cong thiết kế đoạn nối siêu cao, ta thực hiện chuyển từ trắc
ngang hai mái sang trắc ngang một mái (isc).
Trình tự thực hiện chung:
• Nâng dần độ dốc ngang lề gia cố lên bằng độ dốc ngang mặt đường. Tuy
nhiên tuyến đường thiết kế có ilề = in nên không thực hiện bước này.
• Lấy tim phần xe chạy làm tâm, quay nửa phần mặt đường phía ngoài cho
đến khi đạt được mặt cắt ngang một mái bằng độ dốc ngang mặt đường.
• Lấy mép phần xe chạy phía trong (khi chưa mở rộng) làm tâm quay cho tới
khi mặt cắt ngang đường có độ nghiêng bằng độ dốc siêu cao thiết kế.
Xác đònh khoảng cách giữa các mặt cắt ngang đặc trưng:
Khoảng cách từ MCN đầu tiên đến MCN có độ dốc ngang nửa phần xe
chạy bằng không (quay quanh mặt đường 1 góc 2%):
L=
L × 2 50 × 2
=
= 25 m
2isc
2×2
Khoảng cách từ MCN i=0% MCN 1 mái i = 2% (quay 1 góc 2%)
L=
L × 2 50 × 2
=
= 25m
2×2
4
Cao độ thiết kế của các mặt cắt ngang đặc trưng:
Các cao độ thiết kế của 2 mép lề đường, 2 mép phần xe chạy và của tim
đường ở các mặt cắt ngang đặc trưng được xác đònh dựa vào mặt cắt dọc thiết kế
và độ dốc ngang của từng bộ phận của mặt cắt ngang đặc trưng.
Đối với các mặt cắt trung gian (thường được rải đều với cự ly 10m), các cao
độ đều được xác đònh bằng cách nội suy.
Tính toán phần mở rộng khi xe chạy trên đường cong:
Tính toán với xe tải:
Độ mở rộng mặt đường cho 1 làn xe:
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 143
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
eW =
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
l2
0.05 × V
+
2× R
R
Trong đó :
l = 8 m: Khoảng cách từ trục sau của xe tới đầu mũi xe (bảng 1 TCVN40542005)
Bán kính đường cong nằm R = 400m.
82
0.05 × 60
+
= 0.23 m
ew =
2 × 400
400
Độ mở rộng của mặt đường 2 làn xe:
∆ = 2 × ew = 2 × 0.23 = 0.46 m
Vậy chọn ∆ = 0.46 m làm giá trò thiết kế và đoạn mở rộng được bố trí 1 nửa
về phía bụng và 1 nửa về phía lưng của đường cong.
Theo TCVN 4054-2005 bảng 12: Với R = 400m không cần mở rộng bụng
trong đường cong.
Tính toán đường cong chuyển tiếp:
•
Các yếu tố của đường cong tròn:
- Góc chuyển hướng: α = 27 o 41'48''
- Bán kính đường cong: R = 400 m
•
Xác đònh chiều dài đường cong chuyển tiếp:
Chọn đường cong chuyển tiếp có dạng đường cong Clotoit.
A 2 R 400
> =
= 44.44 m (1)
Lct =
R
9
9
Với :
A : thông số clotoit
R : bán kính đường cong
Điều kiện về tăng cường độ gia tốc li tâm một cách từ từ:
V3
V3
603
=
= 22.98m (2)
Lct=
=
47 × [I 0 ] × R 23.5 × R 23.5 × 400
Trong đó:
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
V = Vtk = 60 km/h
Trang 144
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
R = 400m
I 0 : độ tăng gia tốc ly tâm I 0 = 0.5m/s3
Và điều kiện đảm bảo bố trí được Ln,sc : Lct = Ln,sc = 50 m (3)
Kết luận: Lct = max[(1),(2),(3)] = 50 m
Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp: L = 50 m.
Kiểm tra điều kiện cấu tạo đường cong chuyển tiếp dạng
clothoide:
2ϕ0 ≤ α
Trong đó:
ϕ0 =
50
L
= 0.0625 (rad) = 3o34'51.55''
=
2R
2 × 400
α = 27o 41'48'' (góc chuyển hướng)
o
Ta có: 2ϕ0 = 7 9' 43.1'' < α vậy điều kiện cấu tạo thỏa mãn.
Độ dài đường cong cơ bản sau khi đã dòch chuyển :
K0 = R ×
π
π
× (α − 2 × ϕ0 ) = 400 ×
× (27o 41'48''− 2 × 3o 43'51.55'') = 143.36m
0
180
180
Xác đònh thông số Clothoide:
•
C = R × Lct = 400 × 50 = 20000
S5
S9
505
509
X0 = S −
+
= 50 −
+
= 49.98m
40× C 2 3456× C4
40 × 200002 3456× 200004
Y0 =
•
S3
S7
S11
503
507
5011
−
+
=
−
+
= 1.0414m
6× C 336× C3 42240× C5 6× 20000 336× 200003 42240× 200005
Xác đònh thông số độ dòch chuyển p và t:
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 145
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
p = Y0 - R (l - Cosϕ0) = 1.0414 - 400 × (1-cos( 3o34'51.55'' )) = 0.26m
t = X0 - Rsin ϕ0 = 49.98 - 400 × sin( 3o34'51.55'' ) = 24.996 m
Vì: p = 0.26 <
lựa chọn lại.
R
400
=
= 4 nên đường cong chuyển tiếp không cần phải
100 100
•
Tính lại bán kính đường cong R1 và tính chính xác các yếu tố của
đường cong tròn theo R1:
R1 = R+P = 400 + 0.26= 400.26 m
α
270 41'48''
) = 98.67 m
T = R1 × tan( ) = 400.26 × tan(
2
2
K=
π × R1 × α π × 400.26 × 270 41'48''
=
= 193.485 m
1800
1800
•
Xác đònh điểm bắt đầu và điểm kết thúc của đường cong chuyển
tiếp 1:
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 146
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Phần còn lại của đường cong tròn cơ bản:
K0 = R × ( α – 2 × ϕ )=400 × (
π× 270 41' 48''
π× 3034'51.55''
×
–2
) =
1800
180 0
143.36m
Chiều dài đường cong: K = K0 + 2 × Lct = 143.36 + 2 × 50 =243.36 m.
• Xác đònh tọa độ các điểm trung gian:
Tọa độ các điểm trung gian có chiều dải S i cũng được xác đònh tương tự như xác
đònh tọa độ điểm cuối của đường cong chuyển tiếp. Khoảng cách các điểm trung
gian 10m.
C = R × Lct
x =S −
y=
S5
S9
+
40× C2 3456× C 4
S3
S7
S11
−
+
6× C 336× C3 42240× C5
STT
ND
1
2
3
4
TD
Bảng cắm tọa độ đường cong chuyển tiếp
S
R
Lct
C
x
y
0
400
50
20000 0.000 0.000
10
400
50
20000 10.000 0.008
20
400
50
20000 20.000 0.067
30
400
50
20000 29.998 0.225
40
400
50
20000 39.994 0.533
50
400
50
20000 49.980 1.0414
• Xác đònh các điểm trung gian của đường tròn K o:
Để chi tiết, trên đường cong tròn K o , cứ 10 m ta cắm 1 cọc rải đều từ 2 phía T đ và
Tc cho đến điểm giữa của đường cong (do tính đối xứng của đường cong). Tọa độ
các cọc được xác đònh như sau:
Xác đònh các góc chắn cung:
α, =
180 × S 180 × 10
=
= 1.4323o
π× R
π × 400
⇒ α’i = i × α’
Tọa độ của điểm thứ i theo hệ trục tọa độ X ND Y là:
xi = Rsin βi + t
yi = R1 – Rcos βi
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 147
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Với βi = ϕ0 + i × α '
ϕ0 = 3.580 , t = 24.5 m, p = 0.22 m
STT
Tên
cọc
0
1
2
3
4
5
6
P
TD
I5
I6
I7
I8
I9
I10
P
Bảng cắm tọa độ đường cong tròn
Khoảng
αi
Bán kính
βi
cách cọc
R(m)
R1(m)
S(m)
400
400.26
0
0
3.581
400
400.26
10
1.432
5.013
400
400.26
20
2.865
6.446
400
400.26
30
4.297
7.878
400
400.26
40
5.730
9.311
400
400.26
50
7.162
10.743
400
400.26
60
8.594
12.175
400
400.26
71.68
10.267
13.848
Tọa độ
x(m)
49.978
59.949
69.899
79.821
89.708
99.555
109.356
120.735
y(m)
1.041
1.790
2.789
4.035
5.530
7.271
9.257
11.887
Bảo đảm tầm nhìn trên đường cong nằm:
Khi xe chạy vào đường cong, tầm nhìn của người lái xe bò hạn chế do vật cản ở
gần đường cong như: mái ta luy đường đào, cây cối xung quanh…
Khi vào đường cong tài xế thường có xu hướng cho xe chạy vào giữa mặt đường
tạo cảm giác an toàn nhằm không bò trượt ra ngoài đường cong, do vậy khi tính
toán tầm nhìn khi xe chạy vào đường cong phải tính cho trường hợp nhìn thấy xe
chạy ngược chiều và đường có dải phân cách giữa nên không có xe chạy ngược
chiều. Trong phần tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến đường, ta đã
xác đònh được tầm nhìn xe chạy: S = S2 =150m.
Xác đònh bán kính q đạo của mắt người lái xe dựa theo qui đònh tính từ mắt người
lái xe có vò trí cách mép phần xe chạy bên tay phải là 1.5m, không mở rộng mặt
đường:
B
6
R1 = R − − 1.5 ÷ = 400 − − 1.5 ÷ = 398.5 m
2
2
Vì K0 = 143.36 m < S = 150 m
α
Z1 = R1 × 1 - cos ÷ = 398.5×
2
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
270 41'48"
1
cos
÷ = 11.58
2
Trang 148
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
Z2 =
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
1
α 1
27 0 41'48"
= 0.795
( S2 − K 0 ) .sin = ( 150 − 143.36 ) .sin
2
2 2
2
Z = Z1 + Z 2 = 11.58 + 0.795 = 12.375 m
Zo : Khoảng cách từ mắt người lái đến chướng ngại vật.
Z : Khoảng cách cần phá bỏ chướng ngại vật.
Z < Zo: Tầm nhìn được đảm bảo
Z > Zo: Tầm nhìn không đảm bảo phải phá bỏ chướng ngại vật.
Nhận xét: Ta nhận thấy khoảng cách từ mắt người lái đến mép ngoài lề gia
cố ít nhất là: Z0min= 1.5+Blềgiaco =1.5+1 = 2.5 (m) < Z =12.375m
Vậy tầm nhìn được bảo đảm, không cần bố trí độ mở rộng.
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ TRẮC DỌC
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 149
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
I.
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Thiết kế đường đỏ:
Trắc dọc biểu thò độ dốc dọc của đường và vò trí tương đối của phần xe chạy và
mặt đất. Việc vạch đường đỏ cần phối hợp chặt chẽ với thiết kế bình đồ, thiết kế
mặt cắt ngang để đảm bảo khối lượng đào đắp nhỏ nhất, đường không bò gãy khúc,
rõ ràng và hài hòa về mặt thò giác, chất lượng khai thác của đường như tốc độ xe
chạy, năng lực thông xe, an toàn xe chạy cao, chi phí nhiên liệu giảm, thoát nước
tốt.
Đường đỏ được thiết kế với tỉ lệ X: 1/1000, Y:1/100.
Trong đoạn thiết kế kỷ thuật được chọn độ dốc thay đổi của 2 đoạn dốc thay đổi
>1% nên phải bố trí đường cong đứng.
Độ dốc các đường cong đứng tương ứng:
Stt
1
2
3
4
5
II.
R
6000
4000
4000
4000
4000
i1(%)
-0.52
0.68
-1.96
0.0
3.68
i2(%)
0.68
-1.96
0.0
3.68
-0.97
Tính toán các yếu tố đường cong đứng:
Để liên kết các dốc dọc trên mặt cắt dọc người ta phải dùng các đường cong đứng
để xe chạy điều hòa, thuận lợi, bảo đảm tầm nhìn ban ngày và ban đêm, đảm bảo
hạn chế lực xung kích, lực li tâm theo chiều đứng.
Tác dụng của đường cong đứng là chuyển tiếp độ dốc dọc từ i1 đến i 2
Yêu cầu giá trò bán kính đường cong đứng :
-
Hợp với đòa hình, thuận lợi cho xe chạy và mỹ quan cho đường.
-
Đảm bảo tầm nhìn ở đường cong đứng lồi.
-
Đảm bảo không gãy nhíp xe ở đường cong đứng lõm.
-
Đảm bảo tầm nhìn ban đêm ở đường cong đứng lõm.
Các chổ đổi dốc trên mặt cắt dọc (lớn hơn 1% khi tốc độ thiết kế Vtk ≥ 60 Km/h)
phải nối tiếp bằng các đường cong đứng lồi hay lõm. Các đường cong này có thể là
đường cong tròn hoặc parabol bậc hai. Để đơn giản người ta thường tính theo
parabol bậc hai.
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 150
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
y=
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
x2
2R
R: Bán kính tại điểm gốc tọa độ ở đó độ dốc của mặt cắt dọc bằng 0
x, y: hoành độ và tung độ của điểm đang xét.
Dấu “+” tương ứng với đường cong lồi.
Dấu “-“ tương ứng với đường cong lõm.
y
i1
TD
i2
TĐ-Đ
yA
xA
T
+x
Đ
P
T
TC-Đ
-x
TC
Xét một điểm A bất kỳ trên đường cong có độ dốc iA, ta có:
x A = R × i A
x 2A
y
=
A
2R
Độ dốc của điểm A được lấy như sau:
-
Lên dốc mang dấu ( + )
-
Xuống dốc mang dấu ( - )
Từ đó ta xác đònh được chiều dài đường cong đứng tạo bởi 2 dốc i 1 và i2:
K = R i1 − i2
Hay:
K = R× ( i1 + i 2 ) : 2 độdốc khác dấu
K = R× ( i1 - i 2 ) : 2 độdốc cùng dấu
Tiếp tuyến đường cong:
T = 0.5 × R i1 − i2
T = 0.5 × R× ( i1 + i 2 ) : 2 độdốc khác dấu
Hay:
K = 0.5 × R× ( i1 - i 2 ) : 2 độdốc cùng dấu
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 151
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Từ cao độ, lý trình của điểm Đ, xác đònh cao độ và lý trình các điểm
trung gian.
Cự ly các điểm trung gian nên chọn theo ∆i.
+ ∆i = 1‰ với Vtk = 80 Km/h.
+ ∆i = 2‰ với Vtk = 60 Km/h.
+ ∆i = 4‰ với Vtk < 60 Km/h
• Đường cong : R =6000, i1 =-0.52%, i2 = 0.68%
0.52 + 0.68
T = 0.5 × 6000 ×
÷ = 36m
100
Cao độ và lý trình đỉnh P (vò trí đổi dốc): hP = 45.648; Km 4+980.6
Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:
∆ h TD-P = T× i1 = 36 ×
0.52
= 0.1872 m
100
Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:
∆ h TC-P = T× i2 = 36 ×
0.68
= 0.2448m
100
Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:
h TD = 45.648+ 0.1872 = 45.835 m
Cao độ điểm tiếp cuối của đường cong:
h TC = 45.648 +0.2448 = 45.893 m
Tọa độ của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:
6000× 0.52
= 31.2
x TD = R×i1 =
100
2
2
y = x T D = 31.2 = 0.0811
TD 2 R 2× 6000
Tọa độ của điểm tiếp cuối so với đỉnh đường cong:
6000× 0.68
= 40.8
x TC = R×i 2 =
100
2
2
y = x TC = 40.8 = 0.139
TC 2 R 2× 6000
Cao độ đỉnh Đ của đường cong:
h Đ = 45.835-0.0811= 45.754 m hay h Đ = 45.893 -0.139 =45.754 m
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 152
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Lý trình tiếp đầu, tiếp cuối, đỉnh Đ của đường cong:
TD = P – T =4980.6 – 36 = 4944.6 m
TC = P + T = 4980.6+ 36= 5016.6m
Đ = TD + xTD = 4944.6 + 31.2 = 4975.8 m
Kiểm tra lại : Đ = TC – xTc = 5016.6 – 40.8 =4975.8 m
Với :
P
R
Đỉnh Đ
Cao độ
Lý trình
Cao độ
Lý trình
4000 45.648
4980.6
45.754
4975.8
Bảng xác đònh cao độ, lý trình các điểm trung gian
0
Tên cọc i( /00)
-5.2
TD
1
-4
2
-2
Đ
0
4
2
5
4
6
6
TC
6.8
x (m)
-31.2
-24
-12
0
12
24
36
40.8
y (m)
0.081
0.048
0.012
0.000
0.012
0.048
0.108
0.139
Lý trình
4944.6
4951.8
4963.8
4975.8
4987.8
4999.8
5011.8
5016.6
Cao độ
(m)
45.835
45.802
45.766
45.754
45.766
45.802
45.862
45.893
• Đường cong : R =4000, i1 = 0.68%, i2 = -1.96%
0.68 + 1.96
T = 0.5 × 4000 ×
÷ = 52.8 m
100
Cao độ và lý trình đỉnh P (vò trí đổi dốc): hP = 46.792m; Km 5+149.84
Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:
∆ h TD-P = T× i1 = 52.8 ×
0.68
= 0.359 m
100
Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:
∆ h TC-P = T× i2 = 52.8 ×
1.96
= 1.035m
100
Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:
h TD = 46.792- 0.359 = 46.433 m
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 153
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Cao độ điểm tiếp cuối của đường cong:
h TC = 46.792 – 1.035= 45.757 m
Tọa độ của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:
4000× 0.68
= 27.2
x TD = R×i1 =
100
2
2
y = x T D = 27.2 = 0.092
TD 2 R 2× 4000
Tọa độ của điểm tiếp cuối so với đỉnh đường cong:
4000×1.96
= 78.4
x TC = R×i 2 =
100
2
2
y = x TC = 78.4 = 0.768
TC 2 R 2× 4000
Cao độ đỉnh Đ của đường cong:
h Đ = 46.433+ 0.092 = 46.525 m hay h Đ = 45.757+0.768 =46.525 m
Lý trình tiếp đầu, tiếp cuối, đỉnh Đ của đường cong:
LTTD = P – T =5149.84 – 52.8 = 5097.04 m
LTTC = P + T = 5149.84+ 52.8= 5202.64 m
Đ = TD + xTD = 5097.04 + 27.2 = 5124.24
Kiểm tra lại : Đ = TC – xTc = 5202.64 – 78.4 = 5124.24m
Với :
P
R
Đỉnh Đ
Cao độ
Lý trình
Cao độ
Lý trình
4000 46.792
5+149.84
46.525
5+124.24
Bảng xác đònh cao độ, lý trình các điểm trung gian
Tên cọc i(0/00)
TD
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
6.8
x (m)
y (m)
Lý trình
27.2
0.092
5097.04
Cao độ
(m)
46.433
Trang 154
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
1
2
3
Đ
4
5
6
7
8
9
10
11
12
TC
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-18
-19.6
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
24
16
8
0
-8
-16
-24
-32
-40
-48
-56
-64
-72
-78.4
0.072
0.032
0.008
0.000
0.008
0.032
0.072
0.128
0.200
0.288
0.392
0.512
0.648
0.768
5100.24
5108.24
5116.24
5124.24
5132.24
5140.24
5148.24
5156.24
5164.24
5172.24
5180.24
5188.24
5196.24
5202.64
46.453
46.493
46.517
46.525
46.517
46.493
46.453
46.397
46.325
46.237
46.133
46.013
45.877
45.757
• Đường cong : R =4000, i1 = -1.96%, i2 = 0%
1.96 + 0
T = 0.5 × 4000 ×
÷ = 39.2 m
100
Cao độ và lý trình đỉnh P (vò trí đổi dốc): hP = 43.27m; Km 5+329.62
Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:
∆ h TD-P = T× i1 = 39.2 ×
1.96
= 0.768m
100
Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:
∆ h TC-P = T× i2 = 39.2 ×
0
= 0m
100
Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:
h TD = 43.27-0.768 = 43.038 m
Cao độ điểm tiếp cuối của đường cong:
h TC = 43.27 +0= 43.27 m
Tọa độ của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:
4000×1.96
= 78.4
x TD = R×i1 =
100
2
2
y = x T D = 78.4 = 0.768
TD 2 R 2× 4000
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 155
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Tọa độ của điểm tiếp cuối so với đỉnh đường cong:
4000× 0
x TC = R×i 2 = 100 = 0
2
2
y = x TC = 0
=0
TC 2 R 2× 4000
Cao độ đỉnh Đ của đường cong:
h Đ = 43.038-0.768 = 43.27 m hay h Đ = 43.27-0 =43.27 m
Lý trình tiếp đầu, tiếp cuối, đỉnh Đ của đường cong:
LTTD = P – T =5329.62 – 39.2 = 5290.42 m
LTTC = P + T = 5329.62+ 39.2= 5368.82 m
Đ = TD + xTD = 5290.42 + 78.4 = 5368.82
Kiểm tra lại : Đ = TC – xTc = 5368.82– 0 = 5368.82m
Với :
P
R
4000
Đỉnh Đ
Cao độ
Lý trình
Cao độ
Lý trình
43.27
5+329.62
43.27
5+368.82
Bảng xác đònh cao độ, lý trình các điểm trung gian
Tên cọc i(0/00)
TD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Đ=TC
-19.6
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
x (m)
y (m)
Lý trình
-78.4
-72
-64
-56
-48
-40
-32
-24
-16
-8
0
0.768
0.648
0.512
0.392
0.288
0.200
0.128
0.072
0.032
0.008
0.000
5290.42
5296.82
5304.82
5312.82
5320.82
5328.82
5336.82
5344.82
5352.82
5360.82
5368.82
Cao độ
(m)
44.038
43.918
43.782
43.662
43.558
43.470
43.398
43.342
43.302
43.278
43.270
• Đường cong : R =4000, i1 = 0%, i2 = 3.68%
0 + 3.68
T = 0.5 × 4000 ×
÷ = 73.6 m
100
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Trang 156
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD:Th.PHAN TÔ ANH VŨ
Cao độ và lý trình đỉnh P (vò trí đổi dốc): hP = 43.27m; Km 5+619.62
Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:
∆ h TD-P = T× i1 = 73.6 ×
0
= 0m
100
Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:
∆ h TC-P = T× i 2 = 73.6 ×
3.68
= 2.708m
100
Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:
h TD = 43.27+0 = 43.27 m
Cao độ điểm tiếp cuối của đường cong:
h TC = 43.27 +2.708= 45.978 m
Tọa độ của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:
4000× 0
x TD = R×i1 = 100 = 0
2
2
y = xTD = 0
=0
TD 2 R 2× 4000
Tọa độ của điểm tiếp cuối so với đỉnh đường cong:
4000×3.68
= 147.2
x TC = R×i 2 =
100
2
2
y = x TC = 147.2 = 2.708
TC 2 R 2× 4000
Cao độ đỉnh Đ của đường cong:
h Đ = 43.27-0 = 43.27 m hay h Đ = 45.978-2.708 =43.27 m
Lý trình tiếp đầu, tiếp cuối, đỉnh Đ của đường cong:
LTTD = P – T =5619.62 – 73.6 = 5546.02 m
LTTC = P + T = 5619.62+ 73.6= 5693.22 m
Đ = TD + xTD = 5546.02 + 0 = 5546.02
Kiểm tra lại : Đ = TC – xTc = 5693.22– 147.2 = 5546.02m
Với :
P
R
4000
SVTH:MAI VĂN QUYỀN
Đỉnh Đ
Cao độ
Lý trình
Cao độ
Lý trình
43.27
5619.62
43.27
5+546.02
Trang 157
