Giới thiệu
Tuyến đường A đến B tại tỉnh Đắk Lắk nằm trong khu vực có địa hình đồi thấp và thoải Việc đánh giá sự cần thiết xây dựng tuyến đường này cần xem xét từ nhiều khía cạnh, đặc biệt là khả năng phục vụ cho sự phát triển kinh tế xã hội, nhằm đạt được các mục đích chính.
* Xây dựng cơ sở hạ tầng vững chắc và đồng bộ, để đẩy mạnh phát triển công nông nghiiệp, dịch vụ và các tiềm năng khác của vùng
* Sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên nh-ng phải đảm bảo vệ sinh môi tr-ờng
* Phát huy triệt để tiềm năng, nguồn lực của khu vực, khai thác có hiệu quả các nguồn lực từ bên ngoài
* Trong những tr-ờng hợp cần thiết để phục vụ cho chính trị, an ninh, quốc phòng
Theo số liệu điều tra l-u l-ợng xe thiết kế năm thứ 15 sẽ là: 1380 xe/ng.đ
Với thành phần dòng xe:
Nh- vậy l-ợng vận chuyển giữa 2 điểm A – B là khá lớn với hiện trạng mạng l-ới giao thông trong vùng đã không thể đáp ứng yêu cầu vận chuyển
Việc xây dựng tuyến đường A–B là rất quan trọng, không chỉ hoàn thiện mạng lưới giao thông khu vực mà còn thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội địa phương và hỗ trợ sự phát triển của các khu công nghiệp chế biến, dịch vụ.
Dựa trên các quy hoạch tổng thể mạng lưới đường giao thông của vùng đã được phê duyệt, cùng với văn bản hợp tác giữa Sở Giao thông công chính Hà Giang và đơn vị khảo sát thiết kế, chúng tôi tiến hành lập dự án.
Các quy phạm sử dụng
- Tiêu chuẩn thiết kế đ-ờng ôtô TCVN 4054 - 05
- Quy phạm thiết kế áo đ-ờng mềm (22TCN - 211 -06)
- Quy trình khảo sát (22TCN - 27 - 84)
- Quy trình khảo sát thuỷ văn (22TCN - 220 - 95) của bộ Giao thông Vận tải.
Hình thức đầu t-
Nguồn vốn xây dựng công trình do nhà n-ớc cấp, chủ đầu t- là Tây
Nguyên tắc của quá trình tuyển chọn nhà thầu dựa trên đấu thầu hạn chế nhằm đảm bảo rằng nhà thầu có đủ năng lực, máy móc, thiết bị và nhân lực cần thiết Đồng thời, nhà thầu phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật về chất lượng và tiến độ thi công.
Đặc điểm chung của tuyến
Tuyến đường đi qua địa hình phức tạp với độ dốc lớn và sự chia cắt mạnh mẽ Chênh lệch độ cao giữa các điểm cao nhất lên đến 30 mét do sự hình thành của các lòng chảo giữa các đồi.
Khu vực có địa chất ổn định, ít bị phong hóa và không xảy ra hiện tượng nứt nẻ hay sụt lún Đất nền chủ yếu là đất BaZan Tây Nguyên, với địa chất lòng sông và các suối chính cũng giữ được sự ổn định.
Cao độ mực nước ngầm ở khu vực này tương đối thấp, với khả năng cấp thoát nước nhanh chóng Tại đây, có một dòng suối chính với lưu lượng tương đối lớn, cùng với các suối nhánh tập trung nước về dòng suối này Địa hình lòng suối khá thoải và thoát nước tốt, dẫn đến mực nước ở các dòng suối không lớn, do đó không ảnh hưởng đến các vùng xung quanh.
Khu vực này hiện có môi trường trong lành, ít ô nhiễm và không bị ảnh hưởng nhiều từ hoạt động của con người Tuy nhiên, trong vùng tuyến đường dự kiến xây dựng có một phần đất canh tác Do đó, cần chú ý bảo vệ cảnh quan thiên nhiên, tránh chiếm dụng diện tích đất canh tác của người dân và không làm hư hại các công trình lân cận.
* Tình hình vật liệu và điều kiện thi công
Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu cho xây dựng đảm bảo khoảng cách vận chuyển dưới 5km Đơn vị thi công có đủ năng lực về máy móc và thiết bị để đáp ứng yêu cầu về chất lượng và tiến độ công trình Họ có khả năng tận dụng nguyên vật liệu địa phương, với các mỏ cấp phối đá dăm có trữ lượng lớn, và khảo sát sơ bộ cho thấy các đồi đất lân cận có thể sử dụng để đắp nền đường Khoảng cách từ các mỏ đến công trình dao động từ 500m đến 1000m.
Khu vực này nằm trong vùng khí hậu gió mùa, với đặc điểm nóng ẩm và lượng mưa dồi dào Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 27 độ C, trong khi mùa đông nhiệt độ trung bình giảm xuống khoảng 18 độ C Mùa hè duy trì nhiệt độ trung bình khoảng 27 độ C, với sự dao động nhiệt độ lên tới 9 độ C Lượng mưa trung bình hàng năm đạt khoảng 2000 mm, chủ yếu tập trung trong mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 10.
Ch-ơng 2: Xác định cấp hạng đ-ờng và các chỉ tiêu kỹ thuật của đ-ờng
Xác định cấp hạng đ-ờng
Quy đổi l-u l-ợng xe ra xe con:
LL(N 15 ) Xe con Xe Tải trục
Xe tải trục 10T(2Trôc) Hstx(δ)
Trong đó: Ni: l-u l-ợng xe thành phần i: hệ số quy đổi ra xe con
Theo tiêu chuẩn thiết kế đ-ờng ôtô 22TCN 4054-2005 thi hệ số đ-ợc tra nh- sau:
Xe tảI nặng = 2.5 (Hệ số quy đổi tra mục 3.3.2/ TCVN 4054-05)
Vậy xe con quy đổi là:
L-u l-ợng xe quy đổi ra xe con năm thứ 15 là:
Theo tiêu chuẩn thiết kế đ-ờng ôtô 22TCN 4054-2005
Căn cứ vào bảng phân cấp kỹ thuật của đ-ờng ôtô theo chức năng của đ-ờng và l-u l-ợng thiết
N 15 $56(xeqđ/ngđ)chọn đ-ờng cấp IV
Căn cứ vào bảng tốc độ thiết kế các cấp hạng đ-ờng và địa hình khu vực tuyến đI qua tốc độ thiết kế là 60km/h
Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật
1 Tính toán tầm nhìn xe chạy
Tính cho ôtô cần hãm để kịp dừng xe tr-ớc ch-ớng ngại vật
S 1 = l 1 + S h + l o l 1 : quãng đ-ờng ứng với thời gian phản ứng tâm lý t = 1s l 1 = V(km/h) t(h) = t(s)
KV 2 l o : cự ly an toàn l o = 5m hoặc 10m
V: vận tốc xe chạy (km/h)
K: hệ số sử dụng phanh K = 1,2 với xe con; K = 1,4 với xe tải chọn K = 1,4
: hệ số bám = 0,5 (Mặt đ-ờng sạch và ẩm -ớt) i: khi tÝnh tÇm nh×n lÊy i = 0,0 m 35 , 66 ) 10
Vậy chọn S 1 = 75m để tăng mức độ an toàn
Tính cho 2 xe ng-ợc chiều trên cùng 1 làn xe
S 2 = 2l 1 + l o + S T1 + S T2 Trong đó các giá trị giải thích nh- ở tính S 1
Sơ đồ tính tầm nhìn S 2
Theo TCVN 4054-05 thì chiều tầm nhìn S 2 là 150(m)
Vậy chọn tầm nhìn S 2 theo TCVN S 2 = 150(m)
Sơ đồ tính tầm nhìn v-ợt xe
Tính tầm nhìn v-ợt xe
Tầm nhìn v-ợt xe đ-ợc xác định theo công thức (sổ tay tk đ-ờng T1/168)
Trường hợp này được áp dụng khi xảy ra tình huống nguy hiểm nhất, với V3 = V2 Công thức trên có thể được tính toán đơn giản hơn nếu người ta sử dụng thời gian vượt xe thống kê trên đường theo hai trường hợp.
Theo quy phạm quy định tầm nhìn v-ợt xe tối thiểu là: S 4 = 350(m)
Vậy chọn S 4 theo qui phạm: S 4 = 350(m)
2 Độ dốc dọc lớn nhất cho phép i max i max đ-ợc tính theo 2 điều kiện:
- Điều kiện đảm bảo sức kéo (sức kéo phải lớn hơn sức cản - đk cần để xe cđ):
D f + i i max = D – f D: nhân tố động lực của xe (giá trị lực kéo trên 1 đơn vị trọng l-ợng, thông số này do nhà sx cung cấp)
- Điều kiện đảm bảo sức bám (sức kéo phải nhỏ hơn sức bám, nếu không xe sẽ tr-ợt - đk đủ để xe cđ)
G k : trọng l-ợng bánh xe có trục chủ động
Giá trị tính trong đkiện bất lợi của đ-ờng (mặt đ-ờng trơn tr-ợt: = 0,2)
Sau khi tính toán 2 điều kiện trên ta so sánh và lấy trị số nhỏ hơn
2.1 Tính độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo lớn hơn tổng sức bám
Với vận tốc thiết kế 60km/h, phần kết cấu mặt đường dự kiến sẽ được làm bằng bê tông nhựa Hệ số cản lăn f được tính toán cho tốc độ trên 50km/h theo công thức f = f o [1 + 0,01 (V - 50)], trong đó f o là hệ số cản lăn khi xe chạy với tốc độ dưới 50km/h Đối với mặt đường bê tông nhựa, bê tông xi măng và thấm nhập nhựa, giá trị f o được xác định là 0,02, do đó hệ số cản lăn f sẽ là 0,022.
V: tốc độ tính toán km/h Kết quả tính toán đ-ợc thể hiện bảng sau:
Dựa vào biểu đồ động lực hình 3.2.13 và 3.2.14 sổ tay thiết kế đ-ờng ôtô ta tiến hành tính toán đ-ợc cho bảng
Loại xe Xe con Xe tải trục
(trang 149 – sổ tay tkế đ-ờng T1)
2.2 Tính độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo nhỏ hơn sức bám
Trong tr-ờng hợp này ta tính toán cho các xe trong thành phần xe
Trong đó: P w : sức cản không khí
V: tốc độ thiết kế km/h, V = 60km/h
V g : vËn tèc giã khi thiÕt kÕ lÊy V g = 0(m/s) F: Diện tích cản gió của xe (m 2 )
K: Hệ số cản không khí;
: hệ số bám dọc lấy trong điều kiện bất lợi là mặt đ-ờng ẩm -ớt,bẩn lÊy = 0,2
G K : trọng l-ợng trục chủ động (kg)
G: trọng l-ợng toàn bộ xe (kg)
Xe con Xe tải trục
Theo TCVN 4054-05, với đường IV và tốc độ thiết kế V = 60 km/h, độ dốc tối đa i max được quy định là 0,06 Trong quá trình thiết kế, cần cân nhắc ảnh hưởng giữa độ dốc dọc và khối lượng đào đắp để nâng cao khả năng vận hành của xe Do đó, nên sử dụng độ dốc i d là 5% với chiều dài tối thiểu của đoạn đổi dốc được quy định là 150m.
III Tính bán kính tối thiểu đ-ờng cong nằm khi có siêu cao
V: vận tốc tính toán V= 60km/h
: hệ số lực ngang = 0,15 i SC : độ dốc siêu cao max 0,08
Theo quy phạm: R SC min 125(m)
IV Tính bán kính tối thiểu đ-ờng cong nằm khi không có siêu cao
: hệ số áp lực ngang khi không làm siêu cao lấy
= 0,08 (hành khách không có cảm giác khi đi vào đ-ờng cong) i n : độ dốc ngang mặt đ-ờng i n = 0,02
Theo qui phạm R min 0 SC 1500(m) chọn theo qui phạm
V Tính bán kính thông th-ờng
Thay đổi và i SC đồng thời sử dụng công thức
Bảng bán kính thông th-ờng i sc %
VI Tính bán kính tối thiểu để đảm bảo tầm nhìn ban đêm
Khi R < 1125(m) thì khắc phục bằng cách chiếu sáng hoặc làm biển báo cho lái xe biết
VII Chiều dài tối thiểu của đ-ờng cong chuyển tiếp & bố trí siêu cao Đ-ờng cong chuyển tiếp có tác dụng dẫn h-ớng bánh xe chạy vào đ-ờng cong và có tác dụng hạn chế sự xuất hiện đột ngột của lực ly tâm khi xe chạy vào đ-ờng cong, cải thiện điều kiện xe chạy vào đ-ờng cong a §-êng cong chuyÓn tiÕp
Xác định theo công thức: ( )
V: tốc độ xe chạy V = 60km/h
I: độ tăng gia tốc ly ly tâm trong đ-ờng cong chuyển tiếp, I = 0,5m/s 2
R: bán kính đ-ờng cong tròn cơ bản b Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao ph
(độ mở rộng phần xe chạy = 0)
B: là chiều rộng mặt đ-ờng B=7m i ph : độ dốc phụ thêm mép ngoài lấy i ph = 0,5% áp dụng cho đ-ờng vùng nói cã V tt 60km/h i SC : độ dốc siêu cao thay đổi trong khoảng 0,02-0,06
Bảng Chiều dài đ-ờng cong chuyển tiếp và đoạn vuốt nối siêu cao
Theo TCVN4054-05, với i sc = 2% và lPm, để đơn giản hóa, đường cong chuyển tiếp và đoạn vuốt nối siêu cao được bố trí trùng nhau, vì vậy cần lấy giá trị lớn nhất trong hai đoạn đó Đoạn thẳng chêm nằm giữa hai đoạn đường cong và có hướng ngược chiều theo TCVN.
4054-05 phải đảm bảo đủ để bố trí các đoạn đ-ờng cong chuyển tiếp và đoạn nối siêu cao
VIII Độ mở rộng phần xe chạy trên đ-ờng cong nằm E
Khi xe chạy đ-ờng cong nằm trục bánh xe chuyển động trên quĩ đạo riêng chiếu phần đ-ờng lớn hơn do đó phải mở rộng đ-ờng cong
Ta tính cho khổ xe dài nhất trong thành phần xe, dòng xe có L xe : 7,62(m) Đ-ờng có 2 làn xe độ mở rộng E tính nh- sau:
L A : là khoảng cách từ mũi xe đến trục sau cùng của xe
R: bán kính đ-ờng cong nằm
V: là vận tốc tính toán
Theo quy định trong TCVN 4054-05, khi bán kính đ-ờng cong nằm 250m thì mới phải mở rộng phần xe chạy
IX Xác định bán kính tối thiểu đ-ờng cong đứng
1 Bán kính đ-ờng cong đứng lồi tối thiểu
Bán kính tối thiểu đ-ợc tính với điều kiện đảm bảo tầm nhìn 1 chiều
(ở đây theo tiêu chuẩn Việt Nam lấy d 2 = 0,00m) d: chiều cao mắt ng-ời lái xe so với mặt đ-ờng d = 1,2m; S 1 = 75m
Vậy ta chọn R min lồi 2500 ( m )
2 Bán kính đ-ờng cong đứng lõm tối thiểu Đ-ợc tính 2 điều kiện
- Theo điều kiện giá trị v-ợt tải cho phép của lò xo nhíp xe và không gây cảm giác khó chịu cho hành khác
- Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm
Trong đó: h đ : chiều cao đèn pha h đ = 0,6m
: góc chắn của đèn pha = 2 o
Vậy ta chọn R lõm min 1500(m)
X.Tính bề rộng làn xe
1 Tính bề rộng phần xe chạy B l
Khi tính bề rộng phần xe chạy ta tính theo sơ đồ xếp xe nh- hình vẽ trong cả ba tr-ờng hợp theo công thức sau:
Trong đó: b: chiều rộng phủ bì (m) c: cự ly 2 bánh xe (m) x: cự ly từ s-ờn thùng xe đến làn xe bên cạnh ng-ợc chiều
X = 0,5 + 0,005V y: khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy y = 0,5 + 0,005V V: tốc độ xe chạy với điều kiện bình th-ờng (km/h)
Tính toán đ-ợc tiến hành theo sơ đồ xếp xe cho 2 xe tải chạy ng-ợc chiều
Xe tải có bề rộng phủ bì là 2,5m b 1 = b 2 = 2,5m c 1 = c 2 = 1,96m
Xe tải đạt tốc độ 60km/h x = 0,5 + 0,005 60 = 0,83(m) y = 0,5 + 0,005 60 = 0,83(m) Vậy trong điều kiện bình th-ờng ta có b 1 = b 2 = 0,83 0,83 3,89m
Trong trường hợp này, bề rộng phần xe chạy được tính là b1 + b2 = 3,89 x 2 = 7,78 mét Theo tiêu chuẩn TCVN 4054-05, đối với đường cấp IV tại địa hình đồng bằng, bề rộng tối thiểu cho phần xe chạy là 3,5 mét cho mỗi làn đường.
2.BÒ réng lÒ ®-êng tèi thiÓu (B lÒ )
Theo TCVN 4054-05 với đ-ờng cấp IV địa hình đồng bằng bề rộng lề đ-ờng là 2x1.0(m)
3 BÒ réng nÒn ®-êng tèi thiÓu (B n )
Bề rộng nền đ-ờng = bề rộng phần xe chạy + bề rộng lề đ-ờng
XI Tính số làn xe cần thiết
Số làn xe cần thiết theo TCVN 4054-05 đ-ợc tính theo công thức:
Trong đó: n lxe : là số làn xe yêu cầu, đ-ợc lấy tròn theo qui trình
N gcđ: là l-u l-ợng xe thiết kế giờ cao điểm đ-ợc tính đơn giản theo công thức sau:
Theo tính toán ở trên thì ở năm thứ 15:
N tbnđ 497 (xe con qđ/ngđ) => N gcđ 50 420 xe qđ/ngày đêm
Nlth:Năng lực thông hành thực tế Tr-ờng hợp khoong có dải phân cách và ô tô chạy chung với xe thô sơ N ith = 1000(xe qđ/h)
Z là hệ số sử dụng năng lực thông hành đ-ợc lấy bằng 0,77 với đ-ờng cấp III cấp 60
Vì tính cho 2 làn xe nên khi n = 0,55 lấy tròn lại n = 1 có nghĩa là đ-ờng có 2 làn xe ng-ợc chiều
Theo TCVN 4054-05 với đ-ờng cấp III số làn xe là 2
Ta dự định làm mặt đ-ờng BTN, theo quy trình 4054-05 ta lấy độ dốc ngang là 2%
PhÇn lÒ ®-êng gia cè lÊy chiÒu réng 1m, dèc ngang 2%
Phần lề đất (không gia cố) lấy chiều rộng 0,5m, dốc ngang 6%
* Bảng so sánh các chỉ tiêu
Sau khi xác định các chỉ tiêu, chúng ta cần lập bảng so sánh giữa chỉ tiêu tính toán, chỉ tiêu theo quy phạm và chỉ tiêu được chọn để thiết kế Chỉ tiêu được chọn sẽ là kết quả của sự so sánh giữa chỉ tiêu tính toán và quy phạm.
Bảng tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật
TT Các chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị
1 Cấp hạng đ-ờng IV IV
2 VËn tèc thiÕt KÕ km/h 60 60
7 Bán kính đ-ờng cong nằm min m 128.85 125 150
8 Bán kính không siêu cao m 473 1500 1500
12 Bán kính đ-ờng cong đứng lâm min m 874 1500 1500
13 Bán kính đ-ờng con đứng lồi min m 2344 2500 2500
14 Độ dốc dọc lớn nhất ‰ 60 60
15 Độ dốc ngang mặt đ-ờng ‰ 20 20
Ch-ơng 3: Thiết kế tuyến trên bình đồ
I.Vạch ph-ơng án tuyến trên bình đồ
-Bản đồ địa hình tỉ lệ 1:10000 có ΔH=5m
-Đoạn tuyến thiết kế nằm giữa 2 điểm A-B
Số hóa bình đồ và đ-a về tỉ lệ 1:1000 thiết kế trên Nova3.0
Vẽ phân thủy, tụ thủy
Dựa vào địa hình tuyến A-B, cần áp dụng hai kiểu định tuyến cơ bản: kiểu gò bó và kiểu chân chim để thực hiện vạch tuyến Đối với các đoạn dốc, phương pháp vạch tuyến sẽ sử dụng b-ớc Compa.
1 là tỉ lệ bản đồ:
10000 1 i maxtt = i max - i n©ng §-êng cÊp IV:=6%-1%=5%
+ Vạch các ph-ơng án tuyến
Dựa vào phương pháp xác định tuyến nhờ vào các tiêu chuẩn kỹ thuật đã được tính toán và lựa chọn, chúng ta có thể đề xuất hai phương án tuyến rõ ràng.
Phương án này đi qua sườn núi bên phải hồ, với địa hình thoải và các đường cong có bán kính lớn, đảm bảo an toàn và thuận lợi cho xe di chuyển.
Phương án này đi qua sườn núi bên trái hồ, sử dụng các đường cong với bán kính vừa phải, nhưng có chiều dài tuyến lớn hơn phương án I.
So sánh sơ bộ các ph-ơng án tuyến
Bảng so sánh sơ bộ các ph-ơng án tuyến
Chỉ tiêu so sánh Ph-ơng án
Sè ®-êng cong cã R min 0 0
ThiÕt kÕ tuyÕn
- Cọc đ-ờng cong: TĐ,TC,P
2 Cắm cọc đ-ờng cong nằm
Các yếu tố của đ-ờng cong nằm:
Thiết kế các ph-ơng án tuyển chọn & cắm cọc các ph-ơng án xem ở phụ lục
Ch-ơng 4: Tính toán thủy văn & Xác định khẩu Độ cống
Tính toán thủy văn
Thiết kế hệ thống thoát nước là rất quan trọng để ngăn ngừa tình trạng nước tràn và ngập úng trên đường, giúp giảm thiểu xói mòn mặt đường Hệ thống này cũng đóng vai trò bảo vệ sự ổn định của nền đường, ngăn chặn tình trạng trơn trượt, từ đó đảm bảo an toàn cho các phương tiện giao thông.
Khi thiết kế công trình, việc xác định vị trí lắp đặt và lưu lượng nước chảy qua là rất quan trọng Dựa vào lưu lượng này, chúng ta có thể lựa chọn khẩu độ và chiều dài phù hợp Lưu lượng nước phụ thuộc vào địa hình mà tuyến đi qua.
Từ điều kiên tính toán thủy văn ta xác định khẩu độ cống là một trong những điều kiện thiết kế đ-ờng đỏ
- Xác định vị trí lý trình cần làm công tác thoát n-ớc
- Vạch đ-ờng phân thuỷ và tụ thuỷ để phân chia l-u vực đổ về công trình
- Nối các đ-ờng phân thuỷ và tụ thuỷ dể phân chia l-u vực công trình
- Xác định diện tích l-u vực
- Với l-u l-ợng nhỏ thì dồn cống về bên cạnh bằng kênh thoát n-ớc hoặc dùng cống cấu tạo 0,75m
Khu vực mà tuyến đi qua Huyện ĐăcNông thuộc tỉnh Đắc Lắc, thuộc vùng
VX (Tây Nguyên– Phụ lục 12a – TK Đ-ờng ô tô tập 3)
Dựa vào tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến đường với vận tốc tối đa 60 km/h, tần suất lũ tính toán cho cầu cống được xác định là P = 4% theo TCVN 4054 - 05 Thông tin này có thể được tra cứu trong bảng phụ lục 15 của tài liệu "Thiết kế đường ô tô tập 3/248" hoặc "Sổ tay thiết kế đường ô tô T2/288".
Dựa vào bình đồ tuyến, chúng ta xác định khu vực cho từng vị trí cống và sử dụng rãnh biên để thoát nước về cống, với diện tích khu vực được thể hiện trên bình đồ Việc tính toán được thực hiện theo Tiêu chuẩn 22 TCN 220-95 Công thức tính lưu lượng thiết kế lớn nhất dựa trên tần suất xuất hiện của lũ có dạng như sau:
Module dòng chảy đỉnh lũ được xác định theo phụ lục 3 trong Sổ tay thiết kế đường ô tô T2, tương ứng với tần suất thiết kế mà không xem xét đến ảnh hưởng của ao hồ Giá trị này phụ thuộc vào lịch sử, thời tiết và vùng miền cụ thể.
H P :L-u l-ợng m-a ngày ứng vói tần suất lũ thiết kế p%
Hệ số dòng chảy lũ, được xác định theo bảng 9-6 trong tài liệu thiết kế đường ô tô tập 3/175 hoặc phụ lục 6 trong Sổ tay thiết kế đường ô tô T2, phụ thuộc vào loại đất, diện tích lưu vực và lượng mưa.
Hệ số triết giảm do hồ ao và đầm lầy được trình bày trong bảng 9-5 của sách Thiết kế đường ô tô tập 3 hoặc bảng 7.2.6 trong Sổ tay Thiết kế đường ô tô T2 Thời gian tập trung nước trên sườn dốc của lưu vực phụ thuộc vào đặc trưng địa mạo thủy văn Chiều dài trung bình sườn dốc lưu vực được tính bằng mét, trong khi hệ số nhám lòng suối cũng được đo bằng mét Độ dốc lòng suối và các đặc trưng địa mạo của lòng suối là những yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình thiết kế.
0 0 b sd : chiều dài trung bình của s-ờn dốc l-u vực
Trong đó: l chỉ tính các suối có chiều dài >0,75 chiều rộng trung bình của l-u vực
Với l-u vực có hai mái dốc B = F/2L
Với l-u vực có một mái dốc B = F/L
L: là tổng chiều dài suối chính (km)
(các trị số tra bảng đều lấy trong "Thiết kế đ-ờng ôtô - Công trình v-ợt sông, Tập 3- Nguyễn Xuân Trục NXB giáo dục 1998"
I sd : Độ dốc lòng suối (%) l i : Chiều dài suối nhánh
Sau khi xác định đ-ợc tất cả các hệ số trên thay vào công thức Q, xác định đ-ợc l-u l-ợng Q max
Chọn hệ số nhám m sd =0,15
Lựa chọn khẩu độ cống
* Lựa chọn cống ta dựa trên các nguyên tắc sau:
- Phải dựa vào l-u l-ợng Q tt và Q khả năng thoát n-ớc của cống
- Xem xét yếu tố môi tr-ờng, đảm bảo không để xẩy ra hiện t-ợng tràn ngập phá hoại môi tr-ờng
Để đảm bảo thi công thuận lợi, cần chọn khẩu độ cống tương đối giống nhau trên một đoạn tuyến Tất cả các cống nên được lựa chọn là cống tròn BTCT không áp, với miệng loại thường.
Sau khi tính toán lưu lượng của từng cống theo phụ lục 16 trong tài liệu "Thiết kế đường ôtô T3" của GSTS KH Nguyễn Xuân Trục, NXB GD 1998, chúng tôi đã chọn cống phù hợp dựa trên bảng dưới đây.
Bảng chọn khẩu độ các cống:
Lý tr×nh F (km 2 ) Q tt
Lý tr×nh F (km 2 ) Q tt
Ch-ơng 5: Thiết kế trắc dọc & trắc ngang
Nguyên tắc, cơ sở và số liệu thiết kế
1.Nguyên tắc Đ-ờng đỏ đ-ợc thiết kế trên các nguyên tắc:
+Nâng cao điều kiện chạy xe
+Thoả mãn các điểm khống chế và nhiều điểm mong muốn, kết hợp hài hoà giữa Bình đồ-Trắc dọc-Trắc ngang
Bản đồ đ-ờng đồng mức tỉ lệ 1/10000, ΔH=5m trên đó thể hiện bình đồ tuyến
Trắc dọc đ-ờng đen và các số liệu khác
Các số liệu về địa chất thuỷ văn, địa hình
Các điểm khống chế, điểm mong muốn
Số liệu về độ dốc dọc tối thiểu và tối đa.
Tr×nh tù thiÕt kÕ
Phân trắc dọc tự nhiên giúp xác định các đặc trưng địa hình thông qua độ dốc của sườn, từ đó xác định cao độ đào đắp kinh tế một cách hiệu quả.
Xác định các điểm khống chế trên trắc dọc: điểm đầu tuyến, cuối tuyến, vị trÝ cèng,
Xác định các điểm mong muốn trên trắc dọc: điểm đào đắp kinh tế, cao độ đào đắp đảm bảo điều kiện thi công cơ giới, trắc ngang chữ L,
Thiết kế đ-ờng đỏ
Sau khi xác định các điểm khống chế như cao độ điểm đầu tuyến, điểm cuối tuyến và các điểm khống chế qua cầu cống, cùng với các điểm mong muốn trên đường cao độ tự nhiên, chúng ta sẽ tiến hành thiết kế đường đỏ.
Sau khi thiết kế xong đ-ờng đỏ, tiến hành tính toán các cao độ đào đắp, cao độ thiết kế tại tất cả các cọc.
Bố trí đ-ờng cong đứng
Theo quy định, trên đường cấp III, tại các vị trí đổi dốc nơi có sự chênh lệch giữa hai độ dốc là 1%, cần thiết phải thiết kế đường cong đứng để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho việc di chuyển.
Bản bố trí đ-ờng cong đứng xem thêm bản vẽ
Bán kính đ-ờng cong đứng lõm min R lom min ~
= 1500m Bán kính đ-ờng cong đứng lồi min R lồi min = 2500 m
Các yếu tố đ-ờng cong đứng đ-ợc xác định theo các công thức sau:
Trong đó: i (%): Độ dốc dọc (lên dốc lấy dấu (+), xuống dốc lấy dấu (-)
Thiết kế trắc ngang & tính khối l-ợng đào đắp
Sau khi thiết kế mặt cắt dọc, tiến hành thiết kế mặt cắt ngang và tính toán khối l-ợng đào đắp
1 Các nguyên tắc thiết kế mặt cắt ngang
Trong thiết kế bình đồ và trắc dọc, cần tuân thủ nguyên tắc thiết kế cảnh quan đường, đảm bảo sự phối hợp hài hòa giữa bình đồ, trắc dọc và trắc ngang.
Cần thiết kế mặt cắt ngang cho từng đoạn tuyến theo từng loại địa hình khác nhau Mỗi sự thay đổi của địa hình yêu cầu điều chỉnh kích thước và cách bố trí lề đường, rãnh thoát nước, cũng như các công trình phòng hộ phù hợp.
* Mặt đ-ờng bê tông áp phan có độ dốc ngang 2%, độ dốc lề đất là 6%
* Mái dốc ta luy nền đắp 1:1,5
* Mái dốc ta luy nền đào 1 : 1
* ở những đoạn có đ-ờng cong, tùy thuộc vào bán kính đ-ờng cong nằm mà có độ mở rộng khác nhau
* Rãnh biên thiết kế theo cấu tạo, sâu 0,4m, bề rộng đáy: 0,4m
* Thiết kế trắc ngang phải đảm bảo ổn định mái dốc, xác định các đoạn tuyến cần có các giải pháp đặc biệt
Trắc ngang điển hình đ-ợc thể hiện trên bản vẽ
2.Tính toán khối l-ợng đào đắp Để đơn giản mà vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết áp dụng ph-ơng pháp sau:
- Chia tuyến thành các đoạn nhỏ với các điểm chia là các cọc địa hình, cọc đ-ờng cong, điểm xuyên, cọc H100, Km
Trong các đoạn này, giả thiết mặt đất bằng phẳng và khối lượng đào hoặc đắp có hình dạng lăng trụ Diện tích đào đắp có thể được tính toán theo công thức sau:
V đắp = F đắp tb L i-i+1 (m 3 ) Tính toán chi tiết đ-ợc thể hiện trong phụ lục
CHƯƠNG 6: Thiết kế kết cấu áo đ-ờng
áo đ-ờng và các yêu cầu thiết kế
Áo đường là công trình xây dựng trên nền đường, được cấu tạo từ nhiều lớp vật liệu có cường độ và độ cứng cao hơn nền đường, nhằm phục vụ cho xe chạy Nó phải chịu tác động trực tiếp từ xe và các yếu tố thiên nhiên như mưa, gió, và biến đổi nhiệt độ Để đảm bảo an toàn, êm thuận và hiệu quả kinh tế cho xe khi lưu thông, thiết kế và xây dựng áo đường cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản nhất.
Áo đường cần đảm bảo đủ cường độ chung để tránh các biến dạng như biến dạng thẳng đứng, trượt, co, dãn do kéo uốn hoặc ảnh hưởng từ nhiệt độ trong quá trình khai thác và sử dụng Hơn nữa, cường độ của áo đường phải ổn định và ít thay đổi theo thời tiết khí hậu trong suốt thời gian khai thác.
Mặt đường cần đạt độ bằng phẳng nhất định để giảm sức cản lăn và giảm sóc cho xe khi di chuyển Điều này không chỉ giúp nâng cao tốc độ xe chạy mà còn giảm tiêu hao nhiên liệu và hạ giá thành vận tải.
Bề mặt áo đường cần có độ nhám phù hợp để tăng cường hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường, từ đó đảm bảo xe chạy an toàn và êm ái ở tốc độ cao Yêu cầu này chủ yếu phụ thuộc vào việc lựa chọn lớp trên của kết cấu áo đường.
Mặt đường cần có khả năng chịu bào mòn tốt và ít phát sinh bụi do tác động của xe cộ và khí hậu Đây là những yêu cầu cơ bản trong thiết kế kết cấu áo đường Tùy thuộc vào điều kiện thực tế và mục đích sử dụng của đường, cần lựa chọn kết cấu áo đường phù hợp để đáp ứng các yêu cầu này ở mức độ khác nhau.
Các nguyên tác khi thiết kế kết cấu áo đ-ờng:
+ Đảm bảo về mặt cơ học và kinh tế
+ Đảm bảo về mặt duy tu bảo d-ỡng
+ Đảm bảo chất l-ợng xe chạy an toàn, êm thuận, kinh tế.
Tính toán kết cấu áo đ-ờng
1 Các thông số tính toán
1.1 Địa chất thủy văn: Đất nơi tuyến đ-ờng đi qua thuộc loại đất bazan tây nguyên, các đặc tr-ng tính toán nh- sau: đất nền thuộc loại 2 (luôn khô giáo) có: E 0 = 44 Mpa, C = 0.031 (Mpa), = 12 0 , a w nh w =0.60 (độ ẩm t-ơng đối)
1.2 Tải trọng tính toán tiêu chuẩn
Tải trọng tính toán tiêu chuẩn cho kết cấu áo đường mềm theo TCVN 4054 được xác định là 100 Mpa, với áp lực 6.0 daN/cm² tác động lên diện tích vệt bánh xe có đường kính 33 cm.
L-u l-ợng xe tính toản trong kết cấu áo đ-ờng mềm là số ô tô đ-ợc quy đổi về loại ô tô có tải trọng tính toán tiêu chuẩn thông qua mặt cắt ngang của đ-ờng trong 1 ngày đêm ở cuối thời kỳ khai thác (ở năm t-ơng lai tính toán): 15 năm kể từ khi đ-a đ-ờng vào khai thác
Thành phần và l-u l-ợng xe
Xe con 24 xe tải trục 6.5 T 22
Tỷ lệ tăng tr-ởng xe hàng năm :q = 7%
Quy luật tăng xe hàng năm: N t = N 1 q (t-1)
Trong đó: q: hệ số tăng tr-ởng hàng năm
N t :l-u l-ọng xe chạy năm thứ t
N 1 :l-u l-ọng xe năm thứ nhất
Quy luật tăng xe hàng năm
N T =N 1 (1+q) t-1 Quy đổi số trục xe khác về số trục xe tính toán
Trọng l-ợng trôc p i (KN) Sè trôc sau
Số bánh của mỗi cụm bánh của trục sau
Khoảng cách giữa các trôc sau
Tải nhẹ 6.5T E yc x K cđ dv, với K cd dv = 1.06 (độ tin cậy thiết kế 0.85).
Trị số E ch của kết cấu được xác định theo toán đồ hình 3-1 Để tính toán môdun đàn hồi chung của hệ nhiều lớp, cần chuyển đổi về hệ hai lớp bằng cách thay đổi vị trí của hai lớp, một lớp từ dưới lên trên, theo công thức đã quy định.
Giải pháp h3(cm) Giá thành(đ) h4(cm) Giá thành(đ) Tổng
Bảng IV.9: Xác định E tbi
Vật liệu Ei hi Ki ti Etb i htb i
H nên trị số E tb của kết cấu đ-ợc nhân thêm hệ số điều chỉnh = 1.192(tra bảng 3-6 22TCN 211-06)
44 tra toán đồ hình 3-1 ta đ-ợc:
VËy E ch = 182.65(Mpa) > E yc x K dv cd = 157.4 x 1.066.84(Mpa)
Kết luận: Kết cấu đã chọn đảm bảo điều kiện về độ võng đàn hồi
3.2.2 kiểm tra c-ờng độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu cắt tr-ợt trong nền đất Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo trong nền đất, cấu tạo kết cấu áo đ-ờng phải đảm bảo điều kiện sau: ax + av ≤ cd
+ ax : là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng xe gây ra trong nền đất tại thời điểm đang xét (Mpa)
+ av là ứng suất cắt chủ động do trọng l-ợng bản thân kết cấu mặt đ-ờng gây ra trong nền đất (Mpa)
+C tt lực dính tính toán của đất nền hoạc vật liệu kém dính (Mpa) ở trạng thái độ ẩm , độ chặt tính toán
+K cd tr là hệ số c-ờng độ về chịu cắt tr-ợt đ-ợc chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiÕt kÕ ( K cd tr =0.94)
Theo kết quả tính toán ở phần trên thì lớp kết cấu áo đ-ờng fdày 56 cm, có E tb dc
= ,trên nền đất bazan tây nguyên có E 0 = 44(Mpa),c=0.031(Mpa), 0 Việc tính toán sẽ đ-ợc tính nh- sau: a Tính E tb của cả5 lớp kết cấu
- việc đổi tầng về hệ 2 lớp
Kểt quả ttính đổi tầng 2 lớp một từ d-ới lên
Líp kÕt cÊu E i H i K T H tbi E tbi
Cấp phối đá dăm loại I 300 16 0.57 1.20 44 267.46
Cấp phối đá dăm loại II 250 28
- xét tỷ số điều chỉnh β= f(H/DV/33=1.697) nên β=1.184
Do vËy : E tb =1.184x267.4716.79 (Mpa) b xác định ứng suất cắt hoạt động do tảI trọng bánh xe tiêu chuẩn gây ra trong nền đất T ax
Tra biểu đồ hình 3-3, với góc nội ma sát của đất nền φ= 12 o ta tra đ-ợc
=0.021Vì áp lực trên mặt đ-ờng của bánh xe tiêu chuẩn tính toán pmaN/cm 2 =0.6 Mpa
Để tính toán ứng suất do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất, ta sử dụng công thức thu được T ax = 0.021 x 0.6 = 0.0126 (Mpa) Qua việc tra toán đồ hình 3-4, giá trị ứng suất T av được xác định là 0.0008 Mpa Cuối cùng, cần xác định trị số C tt theo công thức (3-8).
C tt =C x K1 x K2x K3 C: là lực dính của nền đất bazan TN,C = 0,031 (Mpa)
K 1 : là hệ số xét đến khả năng chống cắt tr-ợt d-ới tác dụng của tải trọng trùng phục, K1=0,6
K 2 : là hệ số an toàn xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu, Với N tt
K 3 :hệ số gia tăng sức chống cắt tr-ợt của đất hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với mẫu thử K 3 =1.5
C tt =0.031 x 0.6 x 0.8 x 1.5=0.022 Mpa Đ-ờng cấp IV ,độ tin cậy=0.85.tra bảng 3-7: K cd tr = 0.9 e kiểm tra điều kiện tính toán theo theo tiêu chuẩn chịu căt tr-ổttng nền đất
T ax + T av =0.0126+0.0008=0.0134(Mpa) tr cd tt
Kết quả kiểm tra cho thấy 0.0134