Thuyết minh đồ án tốt nghiệp chuyên ngành đường đầy đủ

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

PHẦN 2
THIẾT KẾ KỸ THUẬT
(ĐOẠN TỪ KM1+100 ÷ KM2+137.05)
TÌNH HÌNH CHUNG
Hiện nay cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc
dân, ngành GTVT cũng đang dần phát triển thì việc cần
thiết phải xây dựng và phát triển về đường xá là hết
sức cần thiết để giải quyết vấn đề đi lại dễ dàng, thuận
lợi, êm thuận, chất lượng thì yêu cầu đòi hỏi kỹ thuật
phải chính xác.
Dựa vào hồ sơ thiết kế sơ bộ, ta sẽ tiến hành lập hồ
sơ thiết kế kỹ thuật cho phương án tuyến.
Nhiệm vụ được giao trong phần thiết kế kỹ thuật là
thiết kế đoạn tuyến từ Km1+100 đến Km2+137.05 của
tuyến A-B (thuộc phương án II).
Đây là đoạn đi qua vùng đòa chất tương đối ổn đònh,
không có vấn đề cần xử lý đặt biệt.
Các chế độ thuỷ văn như chế độ nhiệt độ, mưa, gió,
lượng bốc hơi, độ ẩm trung bình của tháng trong năm, nói
chung không có gì thay đổi so với phần thiết kế sơ bộ.
Tình hình kinh tế, chính trò văn hoá ở đòa phương phát
triển bình thường.

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 126

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ
1. NGUYÊN TẮC VẠCH TUYẾN:
Để vạch tuyến trên bình đồ cần phải đảm bảo những
nguyên tắc chung như đã trình bày ở phần thiết kế sơ bộ.
Ở trong phần này ta chỉ đề cập đến một số vấn đề
cần lưu ý thêm như sau :
Nếu các điểm khống chế có cao độ chênh lệch nhau
không lớn thì có gắng cho tuyến bám theo đường đồng
mức để giảm độ dốc dọc nhưng cũng phải khống chế số
đường cong, tránh nhỏ và vụn vặt đảm bảo tốt chất
lượng khai thác của đường.
Theo như đòa hình của tuyến là đòa hình đồi thì nên men
theo sườn dốc hoặc đi theo các thềm sông nhưng không
nên gần sông quá, có thể đi ở các thung lũng và sườn
dốc.
Vạch tuyến đi qua những nơi có đòa chất tương đối ổn
đònh, không có vấn đề gì xử lý đặc biệt và tận dụng
được nguyên vật liệu có sẳn ở đòa phương.
Khi tuyến phải vượt qua dãy núi thì nên cho tuyến vượt
qua chổ yên ngựa, men theo sườn dốc hoặc dể lên xuống
sao cho đảm bảo độ dốc dọc theo thiết kế.
Căn cứ vào những điều nêu trong thiết kế sơ bộ và
kết hợp với những vấn đề trên ta tiến hành đi tuyến từ

Km1+100 đến Km2+137.05 và trên đoạn tuyến có một
đường cong nằm.
2. THIẾT KẾ CÁC YẾU TỐ ĐƯỜNG CONG :
Sau khi vạch được tuyến trên bình đồ, căn cứ vào cấp
thiết kế của đường là cấp IV, tốc độ thiết kế là 60 Km/h
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 127

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

từ đó dựa vào qui trình TCVN 4054-05 ta chọn bán kính R để
tiến hành cắm cong và xác đònh các yếu tố hình học của
đường cong theo các công thức sau :
Độ dài tiếp tuyến :
α 
T = R.tg  
2

(m)

Độ dài đường cong :
 π .R.α 
K =


 180 

(m)

Độ dài đường phân giác :


 1


P =R
−1
 cos α



2



(m)

T

P

α

K

TC

TĐ

R

o

Hình I.1 :Yếu tố đường cong.
α : góc chuyển hướng.
R : bán kính đường cong.
T : chiều dài tiếp tuyến.
K : độ dài cung tròn.
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 128

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

P : độ dài đường phân giới.

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 129

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

Bảng tổng hợp các yếu tố đường cong nằm
Bảng I.1:
α (độ) R (m)
50031’36 500

T(m)
286.3

P(m)
53.80

K(m)
540.9

isc(%)
2

L(m)
100

W(m)
1.0

3
3
3. ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP, ĐOẠN NỐI SIÊU CAO,
’’

ĐOẠN NỐI MỞ RỘNG :
3.1. Tính toán :
3.1.1. Chiều dài đường cong chuyển tiếp :
Khi Vtk ≥ 60 Km/h thì phải bố trí đường cong chuyển
tiếp để nối từ đường thẳng vào đường cong tròn và
ngược lại.
Đường cong chuyển tiếp có thể là một đường cong
clôtôit, đường cong parabol bậc 3, hoặc đường cong nhiều
cung tròn.
Chiều dài đường cong chuyển tiếp phải thoả các
điều kiện sau :
Điều kiện 1 : đủ để bố trí đường cong chuyển
tiếp (làm cho hành khách không cảm thấy đột ngột khi xe
chạy vào trong đường cong).
V3
Lct =
47 * I * R

Trong đó :
V = 60 km/h (vận tốc xe chạy thiết kế).
R =500m (bán kính đường cong nằm khi có bố trí
siêu cao 2%).
I : độ tăng gia tốc ly tâm cho phép. Theo TCVN
lấy I = 0,5 m/s3

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 130

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

= > Lct =

603
V3
=
=18,39 m
47 * I * R 47 *0,5*500

Chọn Lct = 20 (m).
Điều kiện 2 : đủ để bố trí đoạn nối siêu cao.
Đoạn nối siêu cao là đoạn chuyển tiếp từ độ dốc
ngang của mặt đường có hai mái nghiêng đến độ
dốc siêu cao.
Lnsc =

( B + ∆ ) * isc
ip

Trong đó :

B = 7 m (bề rộng của mặt đường).Theo Bảng 7
TCVN 4054-05 đối với đường cấp IV, đòa hình vùng đồi thì
chiều rộng 1 làn là 3.5m.
∆ = 1m ( độ mở rộng phần xe chạy).
isc = 2% độ dốc siêu cao Theo Bảng 13 TCVN
4054-05 ứng với bán kính khi có siêu cao là R = 500 m.
ip = 0,005 (0,5%) độ dốc phụ lớn nhất khi V tt ≥ 60
(km/h).
= > Lnsc =

( B + ∆ ) * isc = ( 7 + 1) 0, 02
ip

0, 005

= 32 m.

Theo Bảng 14 TCVN 4054-05 ứng với tốc độ thiết
kế Vtk = 60 Km/h và bán kính R = 500 m, siêu cao i sc = 2% thì
Lmin
nsc = 50 m.

Vậy ta chọn Lnsc = 50 m.
Điều kiện 3 :

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 131

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH
Lct >

R 500
=
= 55 m
9
9

Chọn Lct = 55.55 m.
Trong đó :
R = 500 m (bán kính đường cong nằm trên bình đồ
ứng với isc).
Chiều dài đường cong nhỏ nhất được chọn bằng
giá trò lớn nhất trong 3 điều kiện trên :
Lctmin = max(đk1,đk2,đk3)= max(20,50,55) = 55 m.

Vậy ta chọn Lct = 100m để thiết kế.
3.1.2. Tính toán đoạn nối mở rộng trong đường
cong :
Khi xe chạy trong đường cong yêu cầu phải mở
rộng phần xe chạy. Khi bán kính đường cong nằm ≤ 250 m,
phần xe chạy mở rộng theo quy đònh trong Bảng 12 TCVN
4054-05.
Khi xe chạy trên đường cong, trục sau cố đònh luôn
luôn hướng tâm, còn bánh trước hợp với trục xe một

góc nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên
đường thẳng.
Độ mở rộng bố trí ở cả hai bên, phía lưng và
bụng đường cong. Khi gặp khó khăn, có thể bố trí một
bên, phía bụng hay phía lưng đường cong.
Độ mở rộng được đặt trên diện tích phần lề gia
cố. Dải dẫn hướng (và các cấu tạo khác như làn phụ cho
xe thô sơ...), phải bố trí phía tay phải của độ mở rộng.
Nền đường khi cần mở rộng, đảm bảo phần lề đất còn ít
nhất 0,5m.
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 132

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

Đối với những đoạn cong ta phải mở rộng mặt
đường với độ mở rộng :
 = 2ew
Trong đó :
∆ : độ mở rộng của phần xe chạy.
 l2
0,05 * V
eW = 
+

R
 2* R





l = 6,5 m (chiều dài tính từ trục sau của xe tới
giảm xóc đằng trước đối với xe tải).
R = 500 m (bán kính nhỏ nhất trong đoạn nối
siêu cao).
V = 60 Km/h (vận tốc xe chạy).
 l2
0, 05*V
e
=
+
=> W 
R
 2* R

  6,52
0, 05*60 
+
÷= 
÷ = 0, 274m
500 
  2*500

Vậy  = 2ew = 2* 0,274 = 0,548 m.

Chọn  = 1 m để thiết kế.
3.2. Bố trí siêu cao và cắm cọc chi tiết trong đường
cong :
Bố trí siêu cao được thực hiện theo các bước
sau :
Bước 1:
Tính lại ip.
Từ công thức :
L nsc =

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

( B + ∆) × isc
ip

Trang 133

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

= > ip =

( B + ∆ ) × isc = ( 3.5 + 1) × 0, 02 = 0,1636%
Lnsc

55

Bước 2:
Lấy tim đường làm tâm quay nữa phần xe chạy
phía ngoài cho đến khi được mặt cắt ngang một mái, có độ
dốc ngang bằng với độ dốc ngang mặt phía bụng đường
cong (2%).
Nâng mép ngoài phần xe chạy :
h1 = 2 x B x in = 2 x 3.5 x 0,02 = 0,14 (m).
(B là bề rộng một làn xe).
Chiều dài cần thiết để nâng là :
L1 = h1 / ip = 0,14 / (1.636*10-3) = 85.5 (m).
Bước 3 :
Lấy tim mặt đường làm tâm quay, quay toàn bộ
mặt đường lên đến độ dốc siêu cao thiết kế (i sc = 2%).
Nâng mép ngoài phần xe chạy (phía lưng đường
cong) :
h2 = B*(isc – 2%) = 0,0 m.
Chiều dài cần thiết để nâng là :
L2 = h2/ip = 0 m.
3.3. Trình tự tính toán và cắm cọc chi tiết trong
đường cong chuyển tiếp :

a. Cách cắm đường

cong chuyển tiếp :

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 134

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

y

y'

(NC)

R
(TC)

x'

0

K0

y

(TĐ) O'

O
(NĐ)

B C

A

t

ϕ0

α

x

Đ

AB

X0
T0

Hình I.2 :Đ ường cong chuyển tiếp.

- Bước 1 : kiểm tra điều kiện ϕ 0 ≤

α
.
2

- Bước 2 : tính giá trò T0, x0, y0.
- Bước 3 : đo từ Đ theo hướng tuyến một đoạn T 0
ta xác đònh được điểm O (NĐ).
- Bước 4 : từ điểm O đo ngược lại Đ một đoạn x 0

ta xác đònh được điểm A.
- Bước 5 : tại A đo theo hướng vuông góc với
một đoạn y0 ta xác đònh được O’ (TĐ).
- Bước 6 : xác đònh tọa độ x,y của điểm trung
gian của đường cong chuyển tiếp theo các hàm xn = f1(n∆S),
yn = f2(n∆S) (n = 1,2,3...). Cự ly giữa các điểm trung gian ∆S =
(5-10)m. Một cách đúng đắn là cự ly giữa các điểm trung
gian nên xác đònh theo ∆ϕ vì độ cong của đường cong luôn
thay đổi.
Xác đònh góc ϕ0 và kiểm tra điều kiện :
ϕ0 ≤
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

α
2
Trang 135

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

Trong đó :
ϕ0 =

Lct
2R

Với R = 500 (m) và Lct = 100 (m).
= > ϕ0 =

Lct
100
=
= 0,1 rad = 5043’57’’
2 R 2*500

α =50031’36’’ (góc ngoặt của hướng tuyến).
α
= > = 25015’48’’
Ta thấy ϕ0 ≤

2
α
2

Vậy thỏa mãn điều kiện.
Xác đònh tọa độ của điểm cuối đường cong
chuyển tiếp xo ,yo :
x0 = f ( C ; Lct = S)
y0 = f ( C ; Lct = S)
Với (x0 , y0) là tọa độ tiếp đầu của đường cong
tròn (là điểm cuối đường cong chuyển tiếp).
S5
x0 = S −
40 * C 2
y0 =

S3
S7
−
6 * C 336C 3

Thông số của đường cong chuyển tiếp phải thỏa
mãn các điều kiện sau :
 A ≥ R * Lct = 500*100 = 223.6


R 500
= 166.67
A > =
3
3


Vậy ta chọn A = 230
= > C = A2 =2302 =52900.
S5
1005
= 54,999
=
100
−
40* C 2
40*529002
S3
S7
1003

1007
−
=
−
= > y0 =
=1,924
6* C 336C 3 6*52900 336*529003

= > x0 = S −

Xác đònh các chuyển dòch p và t :
p = yo – R(1 - cosϕ0) = 1,924 – 500(1-cos(5043’57’’) = 0,412 m.
t = xo – R.sinϕ0 = Lct/2 = 100/2 = 50 m.
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 136

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

Kiểm tra điều kiện p < 0,01xR
Ta thấy p = 0,412 < 0,01R = 5 = > thỏa điều
kiện.
Nếu p ≥ 0,01R phải cấu tạo lại.
T0 = ( R * cos ϕ 0 + y 0 ) * tg

=

α
+ x 0 − R * sin ϕ 0
2

(500*cos(5043’57’’)+1,924)*tg(25015’48’’)+54,999-

500*sin(5043’57’’)
= 114,21 m.
Xác đònh các điểm trung gian theo công thức :
C = R x Lct
x =S−

S5
40 * C 2

S3
S7
y =
−
6 * C 336 * C 3

Bảng cắm cọc trong đường cong chuyển tiếp
Bảng I.2:
13
1

Tên
cọc

NĐ

S
0

2

C17

10

3

C18
C19

30

5

C20

40

7
8
9

C21
C22

C23
C24

Lct
100
100

C
50000
50000

x
0
10

500

100

50000

20

500

100

50000

500

100

50000

500

100

50000

500

100

50000

500

100

50000

500

100

50000

29.99

98
39.99
9
49.99
69
59.99
22
69.98
32
79.96
72

20

4

6

R
500
500

50
60
70
80

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 137

y
0
0.003
3
0.026
7
0.09
0.213
3
0.416
6
0.719
9
1.143
1
1.706
2
MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

10
11

C25
TĐ

90
100

500

100

50000

500

100

50000

89.94
1
99.9

2.428
9
3.331

b. Các bước cắm đường cong tròn :
- Bước 1 : xác đònh hệ trục tọa độ x’o’y’.
+ Đo từ A theo hướng tuyến tới O một đoạn
tAB = y0*cotgϕ0, ta xác đònh được B.
+ Nối B với O’ và kéo dài ta được trục o ’x’, từ
đó xác đònh được trục o’y’.

- Bước 2 : xác đònh cự ly của các điểm thuộc
đường cong tròn (l), được chọn tùy thuộc vào bán kính R (m)
theo quy đònh sau :
R > 500m = > l = 20m.
R = (100 - 500)m = > l = 10m.
R < 100m = > l = 5m.
Vì R = 500(m) nên ta chọn l = 10 (m).
+ Xác đònh góc β chắn cung l : β =

l
R

+ Tọa độ của điểm thứ n là :
x ′n = R * sin( n * β )
y ′n = R * [1 − cos(n * β )]

Ta đổi trục x’o’y’ về trục oxy ta được :
x n = x ′n * cos ϕ + x o
y n = y ′n * cos ϕ + y o

tAB = y0*cotgϕ0 = 1,924*cotg(5043’57’’) = 34.93 m.
αo = α - 2ϕ0 = 50031’36’’ – 2*(5043’57’’) = 3903’42’’
= > K0 = R*αo = 500*

390 3'42''
*3.14 = 340.93
180

Bảng toạ độ các điểm chi tiết trong đường
cong tròn

Bảng I.3:
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 138

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

TT
1

Tê
n
cọc
C26

nL

R

nβ

(m
)
10

(m
)
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0
50
0

50
0
50
0
50
0

(rad
)
0.0
2
0.0
4
0.0
6
0.0
8
0.1

2

C27

20

3

C28

30

4

C29

40

5

C30

50

6

C31

60

7

C32

70

8

C33

80

9

C34

90

10

C35

11
12
13
14
15
16
17

10
0
C36 11
0
C37 12
0
C38 13
0
C39 14
0
C40 15

0
C41 16
0
C42= 17
P
0

0.1
2
0.1
4
0.1
6
0.1
8
0.2
0.2
2
0.2
4
0.2
6
0.2
8
0.3
0.3
2
0.3
4

Sin(nβ
)

Cos(n
β)

0.02

0.99
98
0.99
92
0.99
82
0.99
68
0.99
50
0.99
28
0.99
02
0.98
72
0.98
38
0.98
01
0.97
59

0.97
13
0.96
64
0.96
11
0.95
53
0.94
92
0.94
28

0.04
0.06
0.079
9
0.099
8
0.119
7
0.139
5
0.159
3
0.179
0.198
7
0.218
2

0.237
7
0.257
1
0.276
4
0.295
5
0.314
6
0.333
5

x n'

y n'

(m)

(m)

10
20
30
40
49.
9
59.
9
69.

8
79.
7
89.
5
99.
3
109
119
129
138
148
157
167

0.1
0.4
0.9
1.6
2.5
3.6
4.9
6.4
8.1
10.0
12.1
14.3
16.8
19.5
22.3

25.4
28.6

x0

y0

(m)

(m)

99.
9
99.
9
99.
9
99.
9
99.
9
99.
9
99.
9
99.
9
99.
9
55

55
55
55
55
55
55
55

3.33
3.33
3.33
3.33
3.33
3.33
3.33
3.33
3.33
1.92
1.92
1.92
1.92
1.92
1.92
1.92
1.92

Cos(
ϕ0)

x

y

(m)

(m)

0.995 109.8
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995
0.995

5
119.7
9
129.7
3

139.6
6
149.5
7
159.4
6
169.3
2
179.1
6
188.9
7
198.7
4
208.4
7
218.1
6
227.8
0
237.3
9
246.9
2
256.4
0
265.8
1

3.43

3.73
4.23
4.92
5.82
6.91
8.20
9.69
11.3
7
13.2
5
15.3
2
17.5
9
20.0
5
22.7
1
25.5
5
28.5
9
31.8
1

c. Kiểm tra tầm nhìn trên đường cong :
Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong cần
phải đảm bảo tầm nhìn cho người lái xe do vậy cần phải
làm mở rộng tháo dở chướng gại vật ở đường cong.

Khi xe chạy trong đường cong tầm nhìn bò hạn chế
và bất lợi nhất là những xe chạy phía bụng đường cong, ở
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 139

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

vò trí thay đổi độ dốc quá đột ngột hoặc những chỗ có
nhà cửa ở gần đường, cột đèn, kiôt …
Các tầm nhìn được tính từ mắt lái xe có chiều
cao 1m bên trên phần xe chạy, xe ngược chiều có chiều cao
1.2m, chướng ngại vật trên mặt đường có chiều cao 0,1m.
Khi thiết kế phải kiểm tra tầm nhìn. Các chổ
không đảm bảo tầm nhìn phải dở bỏ các chướng ngại
vật (chặt cây, đào mái taluy…). Chướng ngại vật sau khi
dở bỏ phải thấp hơn tia nhìn 0,3m. Trường hợp thật khó
khăn, có thể dùng gương cầu, biển báo, biển hạn chế
tốc độ hoặc biển cấm vượt xe.
Z0 : khoảng cách từ mắt người lái xe đến chướng
ngại vật.
Z : khoảng cách từ mắt người lái xe đến giới hạn
cần phá bỏ chướng ngại vật.
Nếu : Z ≤ Zo : tầm nhìn được đảm bảo, không cần
phải dọn chướng ngại vật.

Z > Zo : tầm nhìn không được đảm bảo đòi hỏi phải
dọn bỏ chướng ngại vật.
Muốn đảm bảo tầm nhìn trên đường cong cần phải
xác đònh phạm vi phá bỏ chướng ngại vật cản trở tầm
nhìn.
Ta có thể tính trò số Z theo công thức gần đúng sau :
 cos β 
Z = R 1 −

2 


Trong đó :
β=

S × 180
R ×π

Với : R = 500m (bán kính đường cong).
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 140

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

S = 150m (chiều dài tầm nhìn thấy xe ngược chiều).
=> β=

S × 180 150*180
=
= 17.197(độ).
R ×π
500*3,14

β 
17.197

)=
Phạm vi cần giải tỏa : Z = R  1 − cos( ) ÷ = 500*(1 − cos(


2 

2

5.62 m.
Ta có sơ đồ :

Z = 5,62 m

Câ
y phả
i đố
n
Z0

1,5m

Z

Đấ
t phả
i đà
o

Z0

1,5m

Hình I.3 :Phạm vi dở bỏ.

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 141

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ TRẮC DỌC
1. NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI

THIẾT KẾ TRẮC DỌC:
Thiết kế trắc dọc là một công việc rất phức tạp,
nó liên quan đến khối kượng đào đắp nền đường, điều
kiện xe chạy, sự ổn đònh của nền đường và các công trình
trên đường, việc bố trí các công trình thoát nước… chính vì
thế khi thiết kế đường đỏ cần phải cân nhắc giải quyết
tổng thể các vấn đề trên để sao cho đường đỏ thiết kế
được hài hoà và hợp lý.
Khi thiết kế trắc dọc cần xác đònh các điểm khống
chế. Các điểm khống chế trên trắc dọc là những điểm
nếu không đảm bảo được sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ
công trình, ảnh hưởng chất lượng, phương pháp xây dựng
như : cao độ nền đường đắp bãi sông, trên cống, nền
đường chổ bò ngập nước, cao độ khống chế, việc phải
làm tường chắn.
Cao độ nền đường qua bãi sông phải tính toán cho
mép nền đường cao hơn mức nước tính toán, có xét đến
mực nước dềnh và chiều cao sóng vỗ lên mái dốc ít nhất
trên 0,5m. Cao độ của nền đường trên cống phải đảm
bảo chiều dày đất đắp ở trên tối thiểu là 0,5m để tải
trọng phân bố rộng trên cống. Khi chiều dày áo đường
lớn 0,5m; chênh cao giữa mặt đường và đỉnh cống phải
đủ để bố trí áo đường. Trong trường hợp không đảm bảo
điều kiện này, phải hạ cống hoặc bố trí loại cống chòu lực
trực tiếp như cống bản.

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 142

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

Trong các yếu tố hình học, có thể nói dốc dọc có
ảnh hưởng lớn nhất đến nhiều chỉ tiêu khai thác cơ bản
nhất của đường như tốc độ xe chạy, thời gian xe chạy,
năng lực thông hành, an toàn xe chạy, mức tiêu hao nhiên
liệu, giá thành vận tải…. Vì vậy dẫu rằng khối lượng lớn
sẽ giảm khối lượng xây dựng, trong mọi trường hợp phải
tìm mọi cách cho tuyến đi đều, dùng các độ dốc bé và ít
thay đổi độ dốc.
Trên trắc dọc tim đường thể hiện thành một đường
gãy khúc, ở những chổ gãy khúc này ta bố trí các
đường cong đứng lồi, lõm là những yếu tố cơ bản của
trắc dọc).
Vì trắc dọc của đường có ảnh hưởng rất lớn tới an
toàn vận chuyển và năng suất của ôtô. Công việc của
thiết kế trắc dọc không thể nào giới hạn hết được. Tuy
nhiên, để đảm bảo sự vận chuyển của ôtô được an
toàn, êm thuận, giá thành vận chuyển và xây dựng kinh
tế nhất đòi hỏi phải biết sử dụng hợp lý các quy tắc và
yêu cầu khi thiết kế đường đỏ và tuyệt đối tuân theo
các chỉ dẫn theo quy đònh hiện hành.
Trắc dọc của đường thiết kế tính theo mép nền
đường gọi là đường đỏ. Trắc dọc của mặt đất thiên
nhiên tính theo tim đường gọi là đường đen.

Cao độ các điểm của đường thiết kế gọi là cao độ
thiết kế (cao độ đường đỏ), cao độ các điểm của đất
thiên nhiên gọi là cao độ tự nhiên (cao độ đường đen).
Khi thiết kế trắc dọc cần chú ý những điểm sau :
- Ở những nơi đòa hình núi khó khăn có thể thiết
kế đường đỏ với độ dốc tăng thêm lên 1% nhưng độ dốc
dọc lớn nhất không vượt quá 11%.
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 143

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

- Đường đi qua khu dân cư không nên làm dốc dọc
quá 4%.
- Trong đường đào, độ dốc dọc tối thiểu là 0,5%
nhưng đối với trường hợp khó khăn có thể là 3% nhưng
chiều dài đoạn dốc này không dài quá 50m.
- Chiều dài đoạn có dốc dọc không được quá dài,
khi vượt quá quy đònh trong Bảng 16 TCVN 4054-05 phải có
các đoạn chêm dốc 2,5% và có chiều dài đủ bố trí
đường cong đứng.
- Chiều dài tối thiểu đoạn đổi dốc phải đủ để
bố trí đường cong đứng và không nhỏ hơn các quy đònh ở
Bảng 17 TCVN 4054-05.

- Khi kẻ đường đỏ chú ý không được kẻ các đoạn
quá bé để tạo điều kiện thuận lợi cho thi công cơ giới.

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 144

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

2. XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ KHI THIẾT KẾ
ĐƯỜNG ĐỎ :
Khi vạch tuyến đi qua 2 điểm đã chọn cần phải xác
đònh các điểm khống chế giữa chúng. Các điểm khống
chế có loại đã được xác đònh chính xác chẳng hạn cao độ
nền đường ở nơi giao nhau cùng mức với đường sắt, với
đường ô tô cấp cao hơn, điểm đầu tuyến và điểm cuối
tuyến …
Nối cao độ các điểm khống chế đó với nhau ta xác
đònh được tuyến đường chim bay giữa các điểm khống chế.
Từ các điểm khống chế cần xác đònh các điểm cơ sở
đểû tuyến đi qua đảm bảo các yêu cầu về kinh tế kỹ
thuật. Các điểm cơ sở đó là các điểm vượt suối, vượt
đèo…
Khi đoạn tuyến đi qua các công trình thoát nước phải
đảm bảo các yêu cầu về cao độ như sau :

Đối với cống : đảm bảo chiều cao đất đắp trên
cống lớn hơn 0,5m tính từ đỉnh cống (đối với cống không
áp) và tính từ mực nước dâng (đối với cống có áp).
Khi thiết kế trắc dọc nên chú ý đến điều kiện thi
công sau này.
Việc đặt cống có thể tiến hành theo 2 giải
pháp sau :
- Đặt cống trực tiếp trên nền thiên nhiên không
cần đào sâu lòng suối. Đặt cống trên nền thiên nhiên
có ưu điểm là làm cho chế độ chảy của nước trong lòng
suối không bò thay đổi nhiều. Do đó ít gây xói lỡ công
trình.
- Đặt cống có đào sâu lòng suối. Việc đặt cống
theo phương pháp có đào sâu lòng suối thì ngược lại so với
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 145

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

phương pháp đặt cống trên nền thiên nhiên. Do đó căn
cứ vào tình hình cụ thể để có phương án đặt cống thích
hợp.
Việc thiết kế trắc dọc có ảnh hưởng rất lớn đến
giá thành xây dựng và giá thành khai thác đường.

Khi thiết kế đường đỏ nên tránh :
- Đắp khi tuyến đang lên dốc
- Đào khi tuyến qua các khe, các lòng suối hoặc
các đường tụ thủy
- Để đảm bảo cho khối lượng đào đất là nhỏ
nhất nên cố gắng cho đường đỏ đi gần sát với đường
đen.
- Khi kẻ đường đỏ chú ý không kẻ các đoạn
tuyến lắc nhắc, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công cơ
giới.
3. TÍNH TOÁN 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 của đường từ i1 đến i2.
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.
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 146

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

Các chổ đổi dốc trên mặt cắt dọc (lớn hơn 1% khi
tốc độ thiết kế ≥ 60 Km/h, lớn hơn 2% khi tốc độ thiết kế
< 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 có dạng parabol :
y=

x2
2R

Phương pháp cắm đường cong :
Bước 1 : xác đònh chiều dài đoạn T
T=

R
( ií + i 2 ) (khi độ dốc của 2 đoạn dốc khác
2

T=

R
( ií − i 2 ) : (khi độ dốc của 2 đoạn dốc cùng
2

dấu nhau).

dấu nhau).
Bước 2 : xác đònh vò trí của tiếp đầu (TĐ) và
tiếp cuối (TC).
x1 = i1*R ; ∆1 = i1*T
y1 =

R 2
* i1 ; ∆2 = i2*T
2

Bước 3 : xác đònh vò trí của đỉnh đường cong
đứng.
Đỉnh của đường cong sẽ :
Cách điểm tiếp đầu một đoạn : x1 = i1*R
Chênh cao so với tiếp đầu một đoạn : (i 1)2*

R
2

Bước 4 : xác đònh cao độ của các điểm trung
gian.
Sau khi đã xác đònh được gốc tọa độ (Đ) ta xác
x2
2R
MSSV :

đònh vò trí các điểm trung gian bằng phương trình đã cho y =

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 147


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

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.
Từ cao độ, lý trình của điểm Đ, xác đònh cao độ
và lý trình các điểm trung gian.
Bảng tổng hợp các yếu tố đường cong đứng trên
tuyến
Bảng II.1:
STT
1
2

R(m)

T(m)

7000

50.2

6000

1
61.6

P(m) Di(m)
0.18
0.32

0.01
0.02

L1(m)
100
120

L2(m)

i1(%

i2(%

100

)
-

)
0.76

120

0.67
0.76

-

1

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

1.29

Trang 148

MSSV :


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

Từ các số liệu qua quá trình thiết kế và tính toán ta lập
được bản sau :
Bảng II.2:
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐỈNH C , TĐ, TC, ĐIỂM Đ
CỦA ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI
i1

i2

R

T

∆1

∆2

LTC

LTTĐ

LTTC

HTĐ

HTC

HC

XĐ



(%)

(%)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

0.794

Km0
+
662.
60

Km0
+
600.
99

Km0
+
724.
21

26.8
20

26.4
80

26.9
80

45.6
00

0.34
6

0.76
0

1.2
9

600
0

61.6
10

0.46
8

Bảng II.3:
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐỈNH C , TĐ, TC, ĐIỂM Đ
CỦA ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LÕM
i1

i2

R

T

∆1

∆2

LTC

LTTĐ

LTTC

HTĐ

HTC

HC

XĐ



(%)

(%)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

0.38
1

Km0
+
300.
00

Km0
249.
79

Km0
350.
21

24.8
80

24.9
40

24.7
20

46.9
00

0.31
4

0.6
7

0.76
0

700
0

50.2
10

0.33
6

Bảng II.4:
BẢNG XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM TRUNG GIAN CỦA
ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI
R = 6000 m; i1(%) = 0.76; i2(%) = -1.29
∆ι

x
y
Cao độ
STT Tên cọc (%)
(m)
(m)
Lí trình(m)
(m)
1
TĐ
0.76 45.6 0.347 Km0+ 600.99
26.84
2
1
0.56 33.6 0.188 Km0+ 612.99
26.91
3
2
0.36 21.6 0.078 Km0+ 624.99
26.95
4
3
0.16
9.6 0.015 Km0+ 636.99
26.99
5
4
-0.04 -2.4 0.001 Km0+ 648.99
27
6

5
-0.24 -14.4 0.035 Km0+ 660.99
27
7
6
-0.44 -26.4 0.116 Km0+ 672.99
26.98
8
7
-0.64 -38.4 0.246 Km0+ 684.99
26.95
9
8
-0.84 -50.4 0.423 Km0+ 696.99
26.9
10
9
-1.04 -62.4 0.649 Km0+ 708.99
26.83
11
10
-1.24 -74.4 0.923 Km0+ 720.99
26.75
SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 149

MSSV :

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Cầu Đường
GVHD : Kỹ sư LÊ VĂN DỊCH

12

TC

-1.29 -77.4 0.998 Km0+

732.99

26.53

Tọa độ x,y thuộc hệ trục tọa độ có gốc tọa độ tại đỉnh
đường cong đứng Đ. Trong trường hợp này đỉnh của đường
cong nằm phía ngoài đường cong đứng.
Bảng II.5:
BẢNG XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM TRUNG GIAN CỦA
ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LÕM
R = 7000 m; i1(%) = -0.67; i2(%) = 0.76
Cao
∆ι
x
y
độ
Tên
STT
cọc
(%)

(m)
(m)
Lí trình(m)
(m)
0.31
249.7
1
TĐ
0.67 46.9
4
Km0+
9
24.9
0.15
263.7
2
1
0.47 32.9
5
Km0+
9 24.82
0.05
277.7
3
2
0.27 18.9
1
Km0+
9 24.74
0.00

291.7
4
3
0.07 -4.9
3
Km0+
9 24.72
0.01
305.7
5
4
0.13 9.1
2
Km0+
9 24.76
0.07
319.7
6
5
0.33 23.1
6
Km0+
9 24.85
0.19
333.7
7
6
0.53 37.1
7
Km0+

9 24.385
0.37
347.7
8
7
0.73 51.1
3
Km0+
9
25
0.40
361.7
9
TC
0.76 53.2
4
Km0+
9 25.15
Tọa độ x,y thuộc hệ trục tọa độ có gốc tọa độ tại đỉnh
đường cong đứng Đ.

SVTH :Đỗ Trung Ngôn
CĐ02059

Trang 150

MSSV :