THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐOẠN TỪ KM 1 + 92.94 ĐẾN KM 2+100

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

PHẦN II

THIẾT KẾ
KỸ THUẬT
(Đoạn từ Km1+92.94 đến Km2+100)

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 112


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

Chương 1:

I.

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ ĐOẠN TUYẾN
(Từ Km 1+92.94 đến Km2+100)

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 I 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 1+92.94 đến Km
2+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.

2.

Tính toán thiết kế đường cong nằm:
Các yếu tố của đường cong thiết kế:
- Đường cong thứ nhất
o
o
- Góc chuyển hướng: α = 60 46' = 60.77

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 113


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

- Bán kính đường cong: R = 300 m
- Chiều dài tiếp tuyến: T = 201.09 m
- Phân cự: P =48.16 m
- Chiều dài đường cong: K = 368.17m
Với lý trình:
- ND1 : Km:0+0.0000
- TD1 : Km:0+50.00
- P1

: Km:0+184.09

- TC1 : Km:0+318.17
- NC1 : Km:0+368.17
- Đường cong thứ hai
o
o
- Góc chuyển hướng: α = 37 0'54'' = 37.015

- Bán kính đường cong: R = 300 m
- Chiều dài tiếp tuyến: T = 125.53 m
- Phân cự: P =16.73 m
- Chiều dài đường cong: K = 243.81m
Với lý trình:
- ND2 : Km:0+505.6
- TD2 : Km:0+555.6
- P2

: Km:0+626.51

- TC2 : Km:0+698.41
- NC2 : Km:0+748.41
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 = 60Km/h thì độ dốc siêu cao thiết kế là 2%.


Tính toán chiều dài đoạn nối siêu cao:
Đủ Để Bố Trí Đoạn Nối Siêu Cao:
B * isc
Lnsc =
ip
Trong đó :

+ isc =2% : độ dốc siêu cao thiết kế

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 114


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

+ ip = 0.5% : độ dốc phụ theo quy trình việt nam đối với đường
cấp III
→ Lmin
nsc =

9 × 0.02
= 36m

0.005

Theo TCVN 4054-2005: L nsc = 50m . Chọn L nsc = 50m (2)
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 mặt cắt ngang đầu tiên đến mặt cắt ngang có độ dốc ngang
nửa phần xe chạy bằng không:
L 0-1 =

L×i
50 × 2
=
= 25 m
2isc
2×2

Khoảng cách từ mặt cắt 1 đến mặt cắt một mái có độ dốc i = 2%:
L1-2 = L – 2L0-1 = 50 –25 = 25 m

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 đường cong chuyển tiếp:
Đường cong thứ nhất
Các yếu tố của đường cong tròn:
o
o
- Góc chuyển hướng: α = 60 43' = 60.77

- Bán kính đường cong: R = 300 m
- Lý trình đỉnh đường cong tròn: 0 + 201.09=201.09m
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 115


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

- Độ dài tiếp tuyến :
α
60.77

T = R × tg = 300 × tg
= 175.9m
2
2

(xem lại công thức và hình

vẽ có trùng khớp ?)

- Độ dài đường phân giác :




 1



1
P = R×
− 1 = 300 × 
− 1 = 47.77m
 cos α 
 cos 60.77 

2
2




(xem lại công

thức và hình vẽ có trùng khớp ?)
- Độ dài đường cong :
K = R×

π
π
× α = 300 ×
× 60.77o = 318.17m
180
180

(xem lại

công thức và hình vẽ có trùng khớp ?)



Xác đònh chiều dài đường cong chuyển tiếp:
Chọn đường cong chuyển tiếp có dạng đường cong Clotoit.

Chiều dài đường cong chuyển tiếp được xác đònh theo công thức:
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 116


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

603
V3
= 30.64 m (3)
Lct =
=
47 × I × R
47 × 0.5 × 300
Trong đó:
V = VTK = 60 km/h
R = 300 m
I: Độ tăng gia tốc ly tâm không vượt quá [I0] = 0.5
Ngoài ra đường cong chuyển tiếp bố trí theo phương trình clotoit nên chiều
dài đường cong chuyển tiếp phải thỏa mãn điều kiện:
R 300
=
= 33.33 m (4)
9
9
Kết luận: Lct = max[(1),(2),(3).(4)] = 50 m
L ct ≥

Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp: L = 50 m.


Xác đinh vân tốc cho phép khi vào đường cong:
V = 127R(µ + i)
Trong đó:

R = 300
µ = 0.08
i = isc = 2% = 0.02



⇒

V = 127 × 300 × (0.08 + 0.02) = 61.73Km/h > Vmax = 60 Km/h

⇒

Xe không cần hạn chế tốc độ khi vào đường cong

Kiểm tra điều kiên bố trí đường cong chuyển tiếp:
2ϕ ≤ α
Trong đó:
ϕ: góc kẹp giữa đường thẳng và tiếp tuyến ở cuối đường cong chuyển tiếp
ϕ=

L
50
=
= 0.083 Rad = 4.77o
2R 2 × 300

α = 60.77o: góc chuyển hướng.
Ta thấy: α = 60.77o > 2 × ϕ =2 × 4.77 = 9.54o (thỏa mãn điều kiện).


Xác đinh thông số Clothoide:
A = RL = 300 × 50 = 122.47 m



Tính toạ độ điểm cuối của đường cong chuyển tiếp (X 0,Y0)

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 117


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

Lập tỉ số: S =
Với S =
⇒

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

L
50
=
= 0.4083
A 122.47

L
= 0.4083 tra bảng 3-8 [Thiết kế đường ô tô 1 của Đỗ Bá Chương]
A

X0/A = 0.4077 ⇒ X0 = 49.931 m
Y0/A = 0.0113172 ⇒ Y0 = 1.386 m

Đối với các điểm trung gian ta tính tọa độ x;y theo công thức sau:
S5
S9
+
40 × A4 3456 × A8
S3
S7
S 11
Y=
−
+
6 × A2 336 × A6 42240 × A10
x=S−



Xác đinh số độ dòch chuyển p và t:
p = Y0 - R(l - Cos ϕ) = 1.386 - 300(l- Cos 4.77o) = 0.347m
t = X0 – R.Sin ϕ = 49.931 – 300.Sin 4.77o = 24.984 m
Vì: p = 0.347 m < 0.01R = 0.01 × 300 = 30m nên ta giữ nguyên R đã chọn.



Xác đònh điểm bắt đầu và điểm kết thúc của đường cong chuyển tiếp 1:
Tiếp tuyến mới:
T1 = t + T = 24.984 + 175.9 =200.884 m ≈ 201.09m ( do quá trình làm
tròn)

Phần còn lại của đường cong tròn:
K0 =(R-p)( α – 2. ϕ )=300(1.061 –2x 0.083)=268.17m
Lý trình điểm ND và TD:
ND1 = D1 - T1 = 201.09 – 201.09 = 0 m. (D là lý trình tại đỉnh góc
chuyển hướng)
TD1 = ND1 + L1 = 50 = 146.94 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 5m.
Bảng cắm tọa độ đường cong chuyển tiếp
S(m)
0
5
10
15
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

A(m)
122.47
122.47
122.47
122.47

S/A
0.000

0.041
0.082
0.122

x(m)
0.0000
5
10
15

y(m)
0
0.001
0.011
0.038
Trang 118


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

S(m)
20
25
30
35
40
45
50

A(m)

122.47
122.47
122.47
122.47
122.47
122.47
122.47

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

S/A
0.163
0.204
0.245
0.286
0.327
0.367
0.408

x(m)
20
25
30
34.99
39.99
44.98
49.97

y(m)
0.089

0.174
0.3
0.476
0.711
1.012
1.388

Xác đònh các điểm trung gian của đường tròn K o:



Trên đường cong tròn K o , cứ 20 m ta cắm 1 cọc rải đều từ 2 phía 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:
α1 =

180 × S 180 × 20
=
= 3.82o
π× R
3.14 × 300

α2 = 2α1
⇒ αn = n.α1
Tọa độ của điểm thứ i:
xi = R × sin αi
yi = R × (1- cos αi)
Bảng cắm tọa độ đường cong tròn
α

Bán kính Khoảng cách cọc
Tọa độ
R(m)
S(m)
x(m)
y(m)
300
0
0
0
0
300
20
3.82
19.99
0.67
300
40
7.64
39.88
2.66
300
60
11.46
59.61
5.98
300
80
15.28
79.06

10.61
300
100
19.1
98.17
16.52
300
120
22.92
116.83 23.69
300
134.085
25.61
129.673 29.473


Đường cong thứ hai:
Các yếu tố của đường cong tròn:
o
o
- Góc chuyển hướng: α = 37 0'54'' = 37.015

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 119


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

- Bán kính đường cong: R = 300 m
- Lý trình đỉnh đường cong tròn: 505.6 + 125.53=631.13m
- Độ dài tiếp tuyến :
α
37.015
T = R × tg = 300 × tg
= 100.42m
2
2
- Độ dài đường phân giác :




 1



1
P = R×
− 1 = 300 × 
− 1 = 16.36m
 cos α 
 cos 37.015 




2

2
- Độ dài đường cong :
K = R×


π
π
× α = 300 ×
× 37.015o = 193.81m
180
180

Xác đònh chiều dài đường cong chuyển tiếp:
Chọn đường cong chuyển tiếp có dạng đường cong Clotoit.

Chiều dài đường cong chuyển tiếp được xác đònh theo công thức:
603
V3
= 30.64 m (3)
Lct =
=
47 × I × R
47 × 0.5 × 300
Trong đó:
V = VTK = 60 km/h
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 120

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

R = 300 m
I: Độ tăng gia tốc ly tâm không vượt quá [I0] = 0.5
Ngoài ra đường cong chuyển tiếp bố trí theo phương trình clotoit nên chiều
dài đường cong chuyển tiếp phải thỏa mãn điều kiện:
R 300
=
= 33.33 m (4)
9
9
Kết luận: Lct = max[(1),(2),(3).(4)] = 50 m
L ct ≥

Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp: L = 50 m.


Xác đinh vân tốc cho phép khi vào đường cong:
V = 127R(µ + i)
Trong đó:
R = 300
µ = 0.08
i = isc = 2% = 0.02



⇒

V = 127 × 300 × (0.08 + 0.02) = 61.73Km/h > Vmax = 60 Km/h

⇒

Xe không cần hạn chế tốc độ khi vào đường cong

Kiểm tra điều kiên bố trí đường cong chuyển tiếp:
2ϕ ≤ α
Trong đó:
ϕ: góc kẹp giữa đường thẳng và tiếp tuyến ở cuối đường cong chuyển tiếp
ϕ=

L
50
=
= 0.083 Rad = 4.77o
2R 2 × 300

α = 37.015o: góc chuyển hướng.
Ta thấy: α = 37.015o > 2 × ϕ =2 × 4.77 = 9.54o (thỏa mãn điều kiện).


Xác đinh thông số Clothoide:
A = RL = 300 × 50 = 122.47 m



Tính toạ độ điểm cuối của đường cong chuyển tiếp (X 0,Y0)
Lập tỉ số: S =
Với S =

⇒

L
50
=
= 0.4083
A 122.47

L
= 0.4083 tra bảng 3-8 [Thiết kế đường ô tô 1 của Đỗ Bá Chương]
A

X0/A = 0.4077 ⇒ X0 = 49.931 m

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 121


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Y0/A = 0.0113172 ⇒ Y0 = 1.386 m
Đối với các điểm trung gian ta tính tọa độ x;y theo công thức sau:
S5
S9
+
40 × A4 3456 × A8
S3

S7
S 11
Y=
−
+
6 × A2 336 × A6 42240 × A10
x=S−



Xác đinh số độ dòch chuyển p và t:
p = Y0 - R(l - Cos ϕ) = 1.386 - 300(l- Cos 4.77o) = 0.347m
t = X0 – R.Sin ϕ = 49.931 – 300.Sin 4.77o = 24.984 m
Vì: p = 0.347 m < 0.01R = 0.01 × 300 = 30m nên ta giữ nguyên R đã chọn.



Xác đònh điểm bắt đầu và điểm kết thúc của đường cong chuyển tiếp :
Tiếp tuyến mới:
T1 = t + T = 24.984 + 100.42 =125.404 m ≈ 125.53m ( do quá trình làm
tròn)
Phần còn lại của đường cong tròn:
K0 =(R-p)( α – 2. ϕ )=300(0.646 –2x 0.083)=144m
Lý trình điểm ND và TD:
ND = D - T1 = 505.6 m. (D là lý trình tại đỉnh góc chuyển hướng)
TD = ND + L = 505.6 + 50 = 555.6 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 5m.
Bảng cắm tọa độ đường cong chuyển tiếp
S(m)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

A(m)
122.47
122.47
122.47
122.47
122.47
122.47
122.47
122.47
122.47
122.47

S/A
0.000
0.041
0.082
0.122
0.163
0.204
0.245
0.286
0.327
0.367

x(m)
0.0000
5
10
15
20
25
30
34.99
39.99
44.98

y(m)
0
0.001
0.011
0.038
0.089

0.174
0.3
0.476
0.711
1.012
Trang 122


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

S(m)
50


A(m)
122.47

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

S/A
0.408

x(m)
49.97

y(m)
1.388

Xác đònh các điểm trung gian của đường tròn K o:

Trên đường cong tròn K o , cứ 20 m ta cắm 1 cọc rải đều từ 2 phía 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:
α1 =

180 × S 180 × 20
=
= 3.82o
π× R
3.14 × 300

α2 = 2α1
⇒ αn = n.α1
Tọa độ của điểm thứ i:
xi = R × sin αi
yi = R × (1- cos αi)
Bảng cắm tọa độ đường cong tròn
α
Bán kính Khoảng cách cọc
Tọa độ
R(m)
S(m)
x(m)
y(m)
300
0
0
0
0

300
20
3.82
19.99
0.67
300
40
7.64
39.88
2.66
300
60
11.46
59.61
5.98
300
71.91
13.734
71.22
8.58
c.

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 = S1 =75m.
Trong phần tính toán kỹ thuật tại đường cong có bán kính R=300m, ta có góc
giới hạn của đọan đường cong α = 119.23 o , chiều dài đường cong K=368.17m

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 123


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

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

9

R1 = R −  − 1.5 ÷ = 300 −  − 1.5 ÷ = 297 m
2

2

Vì K = 297 m > S = 75 m nên phạm vi tầm nhìn tính từ mắt người lái xe được
xác đònh theo công thức sau:
β


Z = R 1 × 1 - cos ÷
2

β là góc ở tâm chắn cung S:
β = S×

180
180
= 75 ×
= 14.47
π × R1
π × 297

β
14.47
⇒ Z = R1 × (1 − cos ) = 297 × (1 − cos
) = 2.37 m
2
2
Vì Zo > Z nên không can phá bỏ chướng ngại vật trong đường cong.( Z o là
khoảng cách từ quỹ đạo xe chạy đến nơi bắt đầu chướng ngại bao gồm cách mép
xe chạy 1.5m cộng với bề rộng lề và bề rộng mép trên rảnh đối với nền đường đào
và rộng taluy đối với nền đường đắp)
Để bảo đảm an toàn thì ta vẫn giả sử có xe chạy ngược chiều.
S = S2 =150m.
β = S×

180
180
= 150 ×

= 28.94
π × R1
π × 297

β
28.94
⇒ Z = R1 × (1 − cos ) = 297 × (1 − cos
) = 9.42 m
2
2
Như vậy để đảm bảo khoảng cách tính từ vò trí mắt người lái xe (cách mép
mặt đường 1.5m và cao hơn so với mặt đường là 1.2m) đến điểm tương ứng theo
phương ngang trên mái taluy là Z, cần bạt mái taluy ở những đoạn đường đào và
phát quang cây cối, toàn bộ vật cản đối với đoạn đường đắp trong phạm vi Z.

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 124


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

MẶT ĐƯỜNG
PHẦN XE CHẠY

PHẠM VI
PHÁ BỎ Z

1.5m
1.0m

5

3.0m

1.5m

ĐỐI VỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP
MẶT ĐƯỜNG
PHẦN XE CHẠY

PHẠM VI
PHÁ BỎ Z

4

1.5m

1.0m

6

3.0m

1.5m

ĐỐI VỚI NỀN ĐƯỜNG ĐÀO

CHƯƠNG 2:
I.

THIẾT KẾ TRẮC DỌC

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. Việc chọn vò trí đường đỏ tối ưu là bài toán kinh tế tổng hợp xây dựng –
khai thác vận doanh.
Đường đỏ được thiết kế như trên bản vẽ với tỉ lệ X: 1/100 , Y:1/1000.
Stt
1
2
II.

R
4000
4000

i1(%)
-0.28
1.68

i2(%)
1.68

-0.64

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.
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 125


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

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.
Phương trình đường cong đứng có dạng parabol bậc 2:
x2
y=±
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.

T

T
P

xA

Đ

-x
TC-Đ

+x
TD-Đ

O
A

TC

yA

TD

i2

i1
y

Xét một điểm A bất kỳ trên đường cong có dốc iA, ta có:
xA = RiA
2

yA = 0.5R i A
Chênh cao giữa 2 điểm A, B trên đường cong đứng có độ dốc i A, iB :
∆y AB = y A − yB = 0.5R ( iA2 − iB2 )
Khoảng cách giữa 2 điểm A và B:
∆x AB = x A − x B = R iA − iB
Độ dốc của điểm A, B 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
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 126


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Tiếp tuyến đường cong:
T = 0.5R i1 − i2
Phân cự d:
d≅

T2 K2

=
2 R 8R

Các điểm trung gian trên đường cong đứng được chọn theo ∆ i = 0.1% .
•

Kết quả tính toán được lập thành bảng.
Đường cong: R = 4000m, i1 =- 0.28%, i2 = 1.68%
 1.68 + 0.28 
T = 0.5 × 4000 × 
÷ =39.2 m
100


Ta có cao độ và lý trình đỉnh P (vò trí đổi dốc): hP = 54.77m; Km 1+262.94
Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:
∆hTD − P = T × i1 = 39.2 ×

0.28
= 0.1098m
100

Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:
∆hTC − P = T × i2 = 39.2 ×
⇒

1.68
= 0.659 m
100

Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:
hTD = 54.77 + 0.1098 = 54.8798 m
Cao độ điểm tiếp cuối của đường cong:
hTC = 54.77 + 0.659 = 55.429 m
Chênh cao của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:
2

∆yTD − Đ

 0.28 
= 0.5Ri = 0.5 × 4000 × 
÷ = 0.0157
 100 
2
1

Chênh cao của điểm tiếp cuối so với đỉnh đường cong:
2

∆yTC − Đ
⇒

 1.68 
= 0.5Ri = 0.5 × 4000 × 
÷ = 0.5645m
 100 
2
2

Cao độ đỉnh Đ của đường cong:

hĐ = 54.8798 -0.0157= 54.8641
Lý trình tiếp đầu, tiếp cuối, đỉnh Đ của đường cong:
TD = P – T = 1262.94 – 39.2 = 1223.74 m
TC = P + T = 1262.94 + 39.2 = 1302.14 m

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 127


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Đ = TD + xTD = 1223.74 + 4000 × 0.0028 = 1234.94 m
BẢNG XÁC ĐỊNH CAO ĐỘ, LÝ TRÌNH CÁC ĐIỂM TRUNG GIAN

•

Tên cọc

i(0/00)

x (m)

y (m)

Lý trình

Cao độ (m)

TĐ
Đ
1
2
3
4
5
6
TC

-2.8
0
2.5
5
7.5
10
12.5
15
16.8

11.2
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-67.2

-0.0157
0
-0.0125
-0.05
-0.1125
-0.2
-0.3125
-0.45
-0.5645

1223.74
1234.94
1244.94
1254.94
1264.94
1274.94
1284.94
1294.94
1302.14

54.8798
54.8641
54.8766
54.9141
54.9766
55.0641
55.1766
55.3141
55.4286

Đường cong: R = 4000m, i1 =1.68%, i2 = -0.64%
 1.68 + 0.64 
T = 0.5 × 4000 × 
÷ =46.4 m
100


Ta có cao độ và lý trình đỉnh P (vò trí đổi dốc): hP = 57.25m; Km 1+592.94
Chênh cao của điểm tiếp đầu so với điểm P:
∆hTD − P = T × i1 = 46.4 ×

1.68
= 0.78m
100

Chênh cao của điểm tiếp cuối so với điểm P:
∆hTC − P = T × i2 = 46.4 ×
⇒

0.64
= 0.297m
100

Cao độ điểm tiếp đầu của đường cong:
hTD = 57.25 – 0.78 = 56.47 m
Cao độ điểm tiếp cuối của đường cong:
hTC = 57.25 - 0.297 = 56.953 m
Chênh cao của điểm tiếp đầu so với đỉnh đường cong:
2

∆yTD − Đ

 1.68 
= 0.5Ri = 0.5 × 4000 × 
÷ = 0.5645m
100


2
1

Chênh cao của điểm tiếp cuối so với đỉnh đường cong:
2

∆yTC − Đ

 0.64 
= 0.5Ri = 0.5 × 4000 × 
÷ = 0.0819 m
 100 

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

2
2

Trang 128

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

⇒

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Cao độ đỉnh Đ của đường cong:
hĐ = 56.47 +0.5645 = 57.035 m
Lý trình tiếp đầu, tiếp cuối, đỉnh Đ của đường cong:
TD = P – T = 1592.94 – 46.4 = 1546.54 m
TC = P + T = 1592.94 + 46.4 = 1639.34 m
Đ = TD + xTD =1546.54 + 4000 × 0.0168 = 1613.74 m

BẢNG XÁC ĐỊNH CAO ĐỘ, LÝ TRÌNH CÁC ĐIỂM TRUNG GIAN
Tên cọc

i(0/00)

x (m)

y (m)

Lý trình

Cao độ (m)

TĐ

16.8

67.2

0.5645

1546.54

56.47

1

15

60

0.45

1553.74

56.585

2

12.5

50

0.3125

1563.74

56.722

3

10

40

0.2

1573.74

56.835

4
5

7.5
5

30
20

0.1125
0.05

1583.74
1593.74

56.922

56.985

6
Đ
7
8
TC

2.5
0
-2.5
-5
-6.4

10
0
-10
-20
-25.6

0.0125
0
0.0125
0.05
0.0819

1603.74
1613.74
1623.74
1633.74

1639.34

57.002
57.035
57.002
56.985
56.953

Chương 3:
I.

THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

Kết cấu áo đường cho phần xe chạy:

Trong thiết kế sơ bộ ta đã kiểm tra và so sánh hai phương án kết cấu áo
đường và chọn được phương án I. Kết cấu này đã đạt yêu cầu về cường độ theo
tiêu chuẩn độ võng đàn hồi, theo tiêu chuẩn chòu cắt trượt trong nền đất, theo tiêu
chuẩn chòu kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa
Cấu tạo các lớp mặt đường từ trên xuống như sau:
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mòn dày 6 cm
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 129


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung dày 8 cm
Cấp phối đá dăm loại I dày 18 cm
Cấp phối đá dăm loại II dày 30 cm
Các đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu:

Lớp kết cấu ( từ dưới lên)

Bề
dày
lớp
(cm)

- Đất bazan Tây Ngun ở
độ ẩm tương đối a=0.55

II.

E (Mpa)
Độ
Kéo
Trượt
võng
uốn

ϕ

Rku
c
(Mpa) (Mpa)

(độ)

0.036

17

51

- Cấp phối đá dăm loại II

26

250

250

250

- Cấp phối đá dăm loại I

20

300

300

300

- Bê tông nhựa chặt loại I
(đá dăm ≥ 50%)

8

350

250

1600

2.0

- Bê tông nhựa chặt loại I
(đá dăm ≥ 35%)

6

420

300

1800

2.8

Kết cấu áo đường cho phần lề gia cố:

Thông thường lề đường có 2 chức năng chủ yếu là: để xe cộ dừng đỗ lại vì
lý do đột xuất và để tạo ra “hiệu ứng thành bên” để bảo vệ cạnh mép của các lớp
kết cấu mặt đường phần xe chạy chính. Ngoài ra, còn được xem là chỗ tránh xe
đảm bảo giao thông khi tiến hành sửa chữa mặt đường phần xe chạy chính và riêng

ở nước ta lề đường còn dùng cho các xe 2 bánh và xe thô sơ đi lại.
Trên thực tế ở nước ta và nhiều nước khác, việc bánh xe tải thường xuyên
xâm phạm lề đường là một trong các nguyên nhân chủ yếu làm hư hỏng mặt lề
đường. Do đó nếu có thể nên chọn kết cấu lề gia cố như kết cấu phần xe chạy
chính hoặc bố trí bề dày các lớp móng giảm đi với điều kiện kiểm toán các lớp kết
cấu đảm bảo được điều kiện trượt và điều kiện chòu kéo uốn dưới bánh xe nặng đỗ
ở lề, nhưng khi kiểm toán không xét đến các hệ số động và hệ số xung kích 1,15 và
không xét đến hệ số trùng phục của bánh xe tính toán.
Khi chọn kết cấu lề nên chọn kết cấu lớp mặt của lề và phần xe chạy liên
tục để giữa chúng không tồn tại khe tiếp xúc (chống nước xâm nhập và hạn chế
hiện tượng cóc gặm).
Cấu tạo các lớp lề gia cố từ trên xuống như sau:
Bê tông nhựa chặt loại I hạt mòn dày 6 cm
Bê tông nhựa chặt loại I hạt trung dày 8 cm
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 130


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Cấp phối đá dăm loại I dày 18 cm
Cấp phối đá dăm loại II dày 30 cm
Các đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu:

Lớp kết cấu ( từ dưới lên)

Bề

dày
lớp
(cm)

- Đất bazan Tây Ngun ở
độ ẩm tương đối a=0.55
- Cấp phối đá dăm loại II
- Cấp phối đá dăm loại I
- Bê tông nhựa chặt loại I
(đá dăm ≥ 50%)

E (Mpa)
Độ
Kéo
Trượt
võng
uốn

(độ)

0.036

17

51
26

250

250

250

20

300

300

300

8

350

250

1600

ϕ

Rku
c
(Mpa) (Mpa)

2.0

Đã kiểm tra chi tiết trong phần thiết kế sơ bộ.

Chương 4:

THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC

Để bảo vệ nền đường không bò ngập nước và thoát nước trên mặt đường, ta
phải làm hệ thống thoát nước bằng cách làm rãnh dọc trên những đoạn đường đào,
đắp thấp ( <0.6m ).
Rãnh dọc không chỉ thoát nước mưa trên đường mà còn phải thoát một lượng
nước mưa trong khu vực do đòa hình có độ dốc ngang .Do đó ta phải tính toán lưu
lượng và thiết kế cho phù hợp.
Trên đoạn tuyến kỹ thuật thiết kế có một cống. Do đó trong phần thiết kế kỹ
thuật ta chỉ tính toán công trình thoát nước mặt. Cụ thể là tính toán thủy lực rãnh và
cống đòa hình.
I.

Thiết kế rãnh biên:

1.

Yêu cầu khi thiết kế rãnh :

Tiết diện và độ dốc rãnh phải đảm bảo thoát nước được với lưu lượng tính
toán và kích thước hợp lý, lòng rãnh không phải gia cố bằng những vật liệu đắt tiền
mà có thể sử dụng được những vật liệu đòa phương.
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 131


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

Độ dốc rãnh trong mọi trường hợp phải chọn để tốc độ nước chảy trong rãnh
không nhỏ hơn tốc độ ban đầu làm các hạt phù sa lắng đọng.
Khi rãnh cần đổi hướng phải thiết kế rãnh đổi hướng từ từ cho góc ngoặc
không quá 45o nhằm hạn chế nước dâng cao phía đầu dốc gần nơi đổi hướng.
2.

Lưu lượng nùc chảy qua rãnh:
Lưu lượng thiết kế rãnh được xác đònh theo công thức:
ï × Hp × F × δ
Qp% = Ap × α
Trong đó:
F = 0.0056 Km2; L = 0.267Km.(F là diện tích lưu vực mà nước sẻ chảy
xuống rảnh.L là chiều dài lòng chảy chính lấy bằng chiều dài rảnh.)
Hp = 128mm ứng với tần suất thiết kế p = 4%

α = 0.95
δ = 0.9
Tính chiều dài trung bình của sườn dốc lưu vực:
Với lưu vực có một mái dốc và chiều dài lòng chính, ta có:
bsd =

F
0.0056
=
= 0.023km
0.9 L 0.9 × 0.267

Tính hệ số đặc trưng đòa mạo sườn dốc:

φsd =

( 1000 × b )

0,6

sd

msd × I sd0,3 × (α × H1% )0,4

( 1000 × 0.023)
=
0.2 × 88.3 × ( 0.95 × 144 )
0,6

0,3

0,4

= 1.2

Tính hệ số đặc trưng đòa mạo lòng chính:

φls =

mls × I

1/3
ls

1000 × L
1000 × 0.267
=
= 10.29
1/ 4
1/ 4
1/ 4
× F × (α × H p )
7 × 98.350,3 × 0.00561/ 4 × ( 0.95 × 144 )

⇒ τ sd = 8.82 (phút)
⇒ Ap = 0.298
Vậy lưu lượng tính toán của rãnh là:
Q = 0.298 × 0.9 × 128 × 0.0056 × 0.95=0.154 m3/s
3.

Tính chiều sâu và chiều rộng đáy rãnh:
Chọn rãnh hình thang có mái dốc 2 bên rãnh: m1 = m2 = 1.5

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 132


GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

1:
1,

5
1,
1:

hr

5

0,25

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

ho

b = 0.4m

Lưu lượng của rảnh:
Q = W ×V

1
V = . R.i .R1/ 6
n

W= (b+m.ho).ho
R=

W
X

X= b+ m’.ho

Độ dốc của rãnh: ir = id = 1.76% = 0.0176
Ta có: m =

m1 + m 2
1.5 + 1.5
=
= 1.5
2
2

m’ = 1 + m12 + 1 + m 22 = 1 + 1.52 + 1 + 1.52 = 3.61
Trong trường hợp tối ưu nhất của rảnh về mặt thủy lực thì R=

ho
2

Chiều sâu nước chảy trong rãnh:
 Q×n 
h0 = 1.19 

 (m '− m) i 

3/8



0.154 × 0.02

=
 ( 3.61 − 1.5 ) × 0.0176 




3/8

= 0.184m

n = 0.02: hệ số nhám đối với lòng rãnh lát đá hộc.
Chiều rộng rãnh:
b = (m’+2m)ho = (3.6 - 2 × 1.5) × 0.184= 0.11m
Ta thấy b = 0.11 m < bmin = 0.4 m ⇒ chọn b = 0.4m
Tiết diện nước chảy của rãnh:
ω = (b+m.ho)h0 = (0.4 + 1.5 x 0.144) x 0.184= 0.1133m2
Vận tốc nước chảy trong rãnh:
Vr =

Q
0.184
=
= 1.62m / s
ω
0.1133

Ta thấy Vr = 1.62 (m/s) < Vcp = 2 (m/s) do đó lòng rãnh không bò xói lở.
h=0.184+0.25=0.434m
Vậy chọn mặt cắt ngang của rãnh thoát nước có kích thước như sau:
SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 133

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

m1 = m2 = 1.5
b = 0.4 m
h = 0.6 m
Mặc dù vận tốc rảnh tính ra không gây xói lỡ cho rảnh nhưng trong một điều
kiện có thể thì nên gia cố lòng rảnh bằng lát đá khan hoặc xây đá không phụ thuộc
vào độ dốc rảnh để đảm bảo khả năng thoát nước của rảnh và giảm nhẹ công tác
duy tu bảo dưỡng sau này.
(thiếu Qr)
II.

Thiết kế cống
1.

Tính lưu lượng và lựa chọn cống:
a. Tính lưu lượng:
Lưu lượng thiết kế cống được xác đònh theo công thức:
Qp% = Ap × α × Hp × F × δ

Trong đó như đã đo và khảo sát ở phần thiết kế sơ bộ ta có các thông số sau:
F=0.14m3; Isd=88.3; Ils=98.35; L=0.5m; Hp=128mm; p=4%; α = 0.77;δ = 0.9
Tính chiều dài trung bình của sườn dốc lưu vực:
Với lưu vực có một mái dốc và chiều dài lòng chính L = 0.92Km, ta có:
bsd =

F

0.14
=
= 0.156km
1.8 ( L + ∑ li ) 1.8 × 0.5

Tính hệ số đặc trưng đòa mạo sườn dốc:

φsd =

( 1000 × b )

0,6

sd

msd × I

⇒τsd = 21

0,3
sd

× (α × H p )0,4

( 1000 × 0.156 )
=
0.2 × 88.3 × ( 0.77 × 144 )
0,6

0,3

0,4

= 4.1

(phút)

Tính hệ số đặc trưng đòa mạo lòng chính:

φls =

mls × I

1/3
ls

1000 × L
1000 × 0.5
=
= 7.8
1/ 4
1/ 4
1/ 4
× F × (α × H p )
7 × 98.351/3 × 0.141/ 4 × ( 0.77 × 144 )

⇒ Ap = 0.218
Vậy lưu lượng tính toán của rãnh là:
Q = 0.218 × 0.9 × 128 × 0.14 × 0.77=2.707m3/s
Chọn cống có khẩu độ là 1.5m. mực nước dâng trước cống là H=1.34m.

Vận tốc chảy của nước trong cống là: v= 2.61m/s.

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

Trang 134


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

b. Kiểm tra sự ảnh hưởng của độ dốc đặt cống tới khả năng thoát nước
của cống.
Độ dốc đặt cống là i= 2%
Độ dốc phân giới của cống là: ik=

Qc2
K k2

Kk là đặc trưng lưu lượng được xác đinh bằng cách tra bảng 10-3 sách Đường
ÔTÔ tập III phụ thuộc vào

Qc2

K

k
=0.098 tra bảng ta được K = 0.616
g .d
d

5

Trong đó : Kd=24.d3/8=27.94

⇒ Kk=17.21 ⇒ ik= 2.474%
Từ đó suy ra icốngnăng thoát nước mà ta đã tính toán.
2.

Tính xói và gia cố sau cống:

Trong trường hợp chảy tự do, dòng nước khi ra khỏi cống chảy với tốc độ cao
ở vùng sau công trình. Tốc độ ấy tăng khoảng 1.5 lần. Do đó phải thiết kế hạ lưu
công trình theo tốc độ nước chảy V = 1.5V 0 và cuối phần gia cố phải có đường
nghiêng chống xói sâu.
Chiều dài phần gia cố lgc sau cống nên lấy bằng ba lần khẩu độ cống.
Lgc = 3 × h =3 × 1.5 = 4.5 m
Chiều sâu của chân tường chống xói xác đònh theo công thức sau:
ht ≥ hxói + 0.5 (m)
Trong đó:
hxói: chiều sâu xói tính toán xác đònh theo công thức sau:
hx = 2H

b
1.5
= 2 × 1.34
= 0.92
b + 2.5lgc
1.5 + 2.5 × 4.5

⇒ ht ≥ 0.92+ 0.5=1.42
b: khẩu độ công trình.
H: chiều sâu nước dâng trước công trình.
(thiếu Qc)
Bảng kết quả tính hxói và ht

Lý trình

Số
lượng

b
(m)

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

H Chiều V0
V
(m) dài (m/s) (m/s)

Lgc
(m)

hxói
(m)

ht
(m)
Trang 135

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG

Km1+188.7

1

1.5

SVTH:NGUYỄN THANH SƠN

1.34

1.62 1.86

GVHD:Th.S NGUYỄN THỊ THU TRÀ

2.61

4.5

1

1.5

Trang 136