MỤC LỤC

MỤC LỤC…………………………………………………………………………………….I

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………………..…II

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN…………………………………………………..II

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN……………………………………………………..IV

Chương 1: Tình hình chung của khu vực xây dựng tuyến đường và sự cần thiết phải xây dựng tuyến đường

1.1. Vị trí tuyến đường:................................................................................................. 1

1.2. Địa hình:.................................................................................................................. 1

1.3. Địa chất:.................................................................................................................. 2

1.4. Khí hậu:................................................................................................................... 2

1.5.Ý nghĩa:.................................................................................................................... 2

Chương 2: Xác định cấp hạng kỹ thuật và cấp quản lý của tuyến đường

2.1.Số liệu thiết kế:....................................................................................................... 3

2.2.Xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường:....................................................... 3

2.3.Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến đường:.................................................... 4

2.3.1.Xác định độ dốc dọc lớn nhất:............................................................................. 4

2.3.2.Xác định tầm nhìn xe chạy:................................................................................. 5

2.3.3.Xác định các yêu cầu về đường cong nằm:....................................................... 6

2.3.4.Xác định các yêu cầu về đường cong đứng:..................................................... 8

2.3.5.Xác định các yêu cầu về mặt cắt ngang đường:............................................... 9

Chương 3: Thiết kế sơ bộ tuyến đường trên bình đồ

3.1. Vạch các phương án tuyến trên bình đồ:........................................................... 12

3.2. Thiết kế trắc địa:................................................................................................. 13

3.3. Xác định vị trí các cọc và cự ly giữa các cọc:.................................................... 13

Chương 4: Thiết kế áo đường mềm

4.1 Xác định tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn:........................................................ 14

4.2. Xác định module đàn hồi  yêu cầu:..................................................................... 16

4.3 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:............................................................................. 17

4.4 Giải bài toán móng kinh tế 2 phương án tuyến:................................................... 19

Phần mặt đường xe chạy:

4.5 Kiểm tra kết cấu áo đường:.................................................................................. 27

4.5.1. Kiểm tra cường độ áo đường theo điều kiện không trượt trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính khi nhiệt độ của lớp bê tông nhựa là :  t = 60⁰C........ 27

4.5.2.Tính toán cường độ áo đường theo điều kiện kéo uốn ở t = 15⁰ tại đáy lớp mặt:.......30

Phần lề gia cố:

4.6  Số trục xe tính toán.............................................................................................. 31

4.7 Xác định module đàn hồi  yêu cầu:......................................................................... 32

4.8 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:.............................................................................. 32

4.9 Kiểm tra kết cấu áo đường :................................................................................... 34

4.9.1. Kiểm tra cường độ áo đường theo điều kiện không trượt trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính khi nhiệt độ của lớp bê tông nhựa là :  t = 60⁰C:......... 34

4.9.2.Tính toán cường độ áo đường theo điều kiện kéo uốn ở t = 15⁰ tại đáy lớp mặt:......37

Chương 5: Tính toán thủy lực và cầu cống

5.1. Xác định các đặc trưng thuỷ văn:................................................................................ 53

5.1.1. Diện tích lưu vực F (km²):......................................................................................... 53

5.1.2. Chiều dài lòng chính L (km) :.................................................................................... 53

5.1.3. Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực b_s (m):................................................. 53

5.1.4. Độ dốc trung bình của lòng sông chính J_l:............................................................... 53

5.1.5. Độ dốc trung bình của sườn dốc J_s (‰):................................................................ 54

5.1.6. Cấp đất:.................................................................................................................. 55

Phương án 1:

5.2. Xác định lưu lượng đỉnh lũ thiết kế và các thông số:............................................... 55

5.2.1. Đặc trưng địa mạo thủy văn của sườn dốc :........................................................ 55

5.2.2. Đặc trưng địa mạo thủy văn của lòng sông :........................................................ 56

5.3. Xác định khẩu độ cầu cống:.................................................................................... 61

Phương án 2:.................................................................................................................. 64

Chương 6: Thiết kế trắc dọc – trắc ngang – biểu đồ vận tốc

6.1. Thiết kế trắc dọc:.................................................................................................. 78

6.1.1 Những yêu cầu khi thiết kế đường đỏ:............................................................... 78

6.1.2. Tính toán thiết kế trắc dọc:................................................................................ 78

6.2. Thiết kế mặt cắt ngang:........................................................................................ 78

6.3. Xác định vận tốc xe chạy:.................................................................................... 79

6.3.1. Mục đích :.......................................................................................................... 79

6.3.2 Lập biểu đồ vận tốc xe chạy lí thuyết :.............................................................. 79

A .Phương án I:

1.Vcb chiều từ A Þ B:................................................................................................. 80

2.Vcb chiều từ B Þ A:................................................................................................. 81

3.Vhc:82

4. Xác định St, Sg, Sh :.............................................................................................. 82

Giá trị biểu đồ vận tốc từ A  ®  B :............................................................................. 84

Gía trị biểu đồ vận tốc từ  B ®  A :............................................................................. 87

B .Phương án II:

1.Vcb chiều từ A Þ B:................................................................................................. 91

2.Vcb chiều từ B Þ A:................................................................................................ 92

3.Vhc:......................................................................................................................... 92

4. Xác định St, Sg, Sh :.............................................................................................. 92

Giá trị biểu đồ vận tốc từ A  ®  B :............................................................................. 93

Gía trị biểu đồ vận tốc từ  B ®  A :............................................................................. 93

Chương 7: Tính toán khối lượng đào đắp

7.1.Xác định khối lượng đào và đắp của từng đoạn:............................................... 100

7.2.Xác định khối lượng xây dựng trong đoạn đường:............................................ 102

Bảng tính khối lượng đào đắp

Phương án I:............................................................................................................ 106

Phương án II:............................................................................................................ 118

Chương 8: Tính toán chi phí xây dưng, vận doanh khai thác và so sánh phương án tuyến

8.1. Tổng chi phí xây dựng:...................................................................................... 131

8.1.1 Chi phí xây dựng nền đường:.......................................................................... 131

8.1.2 Chi phí xây dựng mặt đường:.......................................................................... 132

8.1.3 Chi phí xây dựng cầu cống:............................................................................. 133

8.1.4. Tổng chi phí xây dựng:................................................................................... 134

8.2.Xác định các chỉ tiêu của tuyến:.......................................................................... 135

8.2.1 hệ số triển tuyến:............................................................................................. 135

8.2.2 Góc chuyển hướng bình quân:........................................................................ 135

8.2.3 Bán kính bình quân:......................................................................................... 136

8.2.4 Vận tốc xe chạy lý thuyết (Km/h)..................................................................... 136

8.2.5 Tính chi phí xây dựng và vận doanh và khai thác:............................................ 136

Chương 9: Thiết kế bình đồ kỹ thuật

9.1.Thiết kế đường cong đỉnh P1:............................................................................. 142

9.1.1 Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất:.................................................... 142

9.1.2 Chiều dài đường cong chuyển tiếp lớn nhất:.................................................... 143

9.1.3 Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp :........................................................ 144

9.1.4 Phương pháp tính tọa độ đường cong chuyển tiếp và cắm đường cong chuyển tiếp:....... 144

9.1.5 Phương pháp cắm đường cong tròn:................................................................ 145

Phương pháp dây cung kéo dài:................................................................................146

9.1.6 Độ mở rộng mặt đường trong đường cong bằng:............................................ 147

9.1.7  Thiết kế bảo đảm tầm nhìn khi xe chạy vào đường cong:............................... 148

9.1.8  Thiết kế siêu cao:............................................................................................ 151

9.2. Thiết kế đường cong đỉnh P2:............................................................................ 154

9.2.1 Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất:.................................................. 154

9.2.2 Chiều dài đường cong chuyển tiếp lớn nhất:................................................. 155

9.2.3 Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp :...................................................... 155

9.2.4 Phương pháp tính tọa độ đường cong chuyển tiếp và cắm đường cong

chuyển tiếp:............................................................................................................... 156

9.2.5 Phương pháp cắm đường cong tròn:.............................................................. 157

9.2.6 Độ mở rộng mặt đường trong đường cong bằng:............................................ 159

9.2.7 Thiết kế bảo đảm tầm nhìn khi xe chạy vào đường cong:............................... 160

9.2.8  Thiết kế siêu cao:............................................................................................ 163

Chương 10: Thiết kế trắc dọc kỹ thuật

10.1. Đường cong đứng số 1:................................................................................... 167

10.2. Đường cong đứng số 2:.................................................................................. 168

10.3. Đường cong đứng số 3:.................................................................................. 169

Chương 11: Thiết kế trắc ngang kỹ thuật

11.1 Xác định mặt cắt ngang nền đường:................................................................ 170

11.2. Thiết kế rãnh biên:.......................................................................................... 170

11.2.1 Xác định lưu lượng tính toán:...................................................................... 170

11.2.2 Tính toán rãnh biên:.................................................................................... 170

LỜI CẢM ƠN

Kính thưa! quý thầy, quý cô của Bộ Môn Cầu Đường cũng như của Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng. Qua quá trình học tập và rèn luyện tại trường của em trong thời gian qua, với sự hướng dẫn dạy bảo tận tình của quý thầy cô đã giúp em trau dồi và nâng cao khả năng chuyên môn, nghề nghiệp cũng như sự hiểu biết cuộc sống của mình…

Đặc biệt, trong thời gian làm Luận Văn Tốt Nghiệp vừa qua là môn học quan trọng nhất đối với mỗi sinh viên và nó như một công trình nhỏ cho sinh viên nghiên cứu thực hành trước khi ra trường. Với sự hướng dẫn của thầy: TS…………...…., cùng quý thầy cô giáo trong Bộ Môn Cầu Đường và bạn bè, em đã hoàn thành tương đối luận văn tốt nghiệp.

Em xin chân thành cảm ơn thầy: TS……………….,các thầy giáo trong Bộ Môn Cầu Đường, bạn bè và gia đình đã động viên, giúp em rất nhiều trong khoảng thời gian vừa qua.

Mặc dù em đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện luận văn nhưng vì thời gian có hạn và chưa có nhiều kinh nghiệm trong thiết kế thực tiễn, nên luận văn của em còn nhiều sai sót. Em kính mong được sự chỉ dẫn thêm rất nhiều từ Quý thầy cô.

Cuối cùng, em xin kính chúc Nhà Trường, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Bộ Môn Cầu Đường ngày càng qui mô và phát triển. Kính chúc thầy cô sức khoẻ, hạnh phúc và công tác tốt!

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                                             TP.HCM, ngày …. tháng …. năm 20………

                                                                                                                        Sinh viên thực hiện

                                                                                                                       ……………………

CHƯƠNG 1

TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG

1.1. Vị trí tuyến đường:

Điện Biên là tỉnh giàu tiềm năng du lịch, đặc biệt là lĩnh vực văn hoá - lịch sử. Nổi bật nhất là hệ thống di tích lịch sử chiến thắng Điện Biên Phủ gồm: Sở chỉ huy chiến dịch Điện Biên Phủ - Mường Phăng; các cứ điểm Him Lam, Bản Kéo, Độc Lập; Các đồi A1, C1, D1, E1 và khu trung tâm tập đoàn cứ điểm của Pháp (Khu hầm Đờcát).

Quần thể di tích này là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá để phát triển du lịch không những của tỉnh Điện Biên, của Tây Bắc mà còn của cả nước. Điện Biên còn có tiềm năng văn hóa phi vật thể, với 21 dân tộc anh em chung sống, mỗi dân tộc có sắc thái văn hóa riêng rất đa dạng, điển hình là dân tộc Thái, dân tộc H'Mông.

1.2. Địa hình:

Điện Biên có nhiều đồi núi, hang động, nguồn nước khoáng và hồ nước tạo thành nguồn tài nguyên du lịch thiên nhiên phong phú.. Do ảnh hưởng của các hoạt động kiến tạo nên địa hình của Điện Biên rất phức tạp, được cấu tạo bởi những dãy núi chạy dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam với độ cao biến đổi từ 200m đến hơn 1.800 mét. Địa hình thấp dần từ Bắc xuống Nam và nghiêng dần từ Tây sang Đông. Ở phía Bắc có các điểm cao 1.085m, 1.162m và 1.856m (thuộc Mường Nhé), cao nhất là đỉnh Pu Đen Đinh cao 1.886m. Ở phía Tây có các điểm cao 1.127m, 1.649m, 1.860m và dãy điểm cao Mường Phăng kéo xuống Tuần Giáo. 

1.3. Địa chất:

Điện Biên có tổng diện tích tự nhiên là 955.409ha. Trong đó hầu hết đất đai có độ dốc lớn, tầng canh tác mỏng. Hơn 70% quỹ đất của tỉnh có độ dốc trên 250, chỉ thích hợp cho phát triển lâm nghiệp, trồng và khoanh nuôi tái sinh rừng. Diện tích có độ dốc từ 15 - 250 chiếm 25%. Đất có độ dốc dưới 150 chỉ chiếm 4% quỹ đất của tỉnh, trong đó khoảng 75% có tầng dày trên 50 cm...

- Quỹ đất thích hợp cho gieo trồng lúa nước chỉ chiếm khoảng 1,5% tổng diện tích tự nhiên, bao gồm các loại đất phân bố ở độ dốc dưới 80; chủ yếu là nhóm đất phù sa.

1.4. Khí hậu:

Điện Biên có khí hậu nhiệt đới gió mùa núi cao. Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 21 - 230C, Lượng mưa hàng năm tương đối cao, trung bình từ 1.700 - 2.500mm nhưng phân bố không đều trong năm. Mưa lớn thường tập trung vào các tháng 6, 7, 8 và chiếm tới 80% lượng mưa cả năm. Các tháng khô hạn bắt đầu từ tháng 12 năm trước đến tháng 3 năm sau và chỉ chiếm khoảng 20% lượng mưa hàng năm. Độ ẩm không khí trung bình hàng năm từ 80 - 85%. Số giờ nắng hàng năm bình quân từ 1.580 -1.800 giờ. 

1.5. Ý nghĩa:

Đây là tuyến đường làm mới có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển kinh tế địa phương nói riêng và cả nước nói chung. Vì tuyến đường này nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa, nên nó được xây dựng ngoài công việc để vận chuyển hàng hóa, phục vụ đi lại của người dân mà còn nâng cao dân trí, ý thức, tầm hiểu biết của người dân vùng lân cận tuyến.

CHƯƠNG 2

XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT VÀ CẤP QUẢN LÝ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG 

2.1. Số liệu thiết kế:

- Vùng đặt tuyến:                            

-  Mức tăng xe hàng năm:                p = 8.5 %

- Lưu lượng xe chạy bình quân của năm đầu khai thác:  N₀ = 676xe/nđ.

- Thành phần xe chạy:

+ Xe máy:                               05%

+ Xe con:                               10%

+ Xe buýt lớn:                       11% 

+ Xe tải nhẹ:                         13%

+ Xe tải vừa:                         29%

+ Xe tải nặng:                       17%

+ Xe tải 3 trục:                      15%

+ Mẫu bình đồ:                    

2.2. Xác định cấp hạng kỹ thuật và cấp quản lý của tuyến đường:

 Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai:

N_t = N₀ (1 + p )^{t - 1}(xcqđ/nđ).

=> N_t = 1564.94 (1 + 0.085)^{15 – 1} = 4904 (xcqđ/nđ).

Theo Bảng 3 – TCVN 4054:2005, ứng với lưu lượng xe thiết kế N_t = 4904 (xcqđ/nđ) > 3000(xcqđ/nđ).

=> Cấp thiết kế của đường: Cấp III.

Theo Bảng 4 – TCVN 4054:2005, ứng với đường cấp III , miền núi:

=> Tốc độ thiết kế của đường: V = 60 Km/h.

Theo Bảng 1 ở trên, lưu lượng  xe ZIL – 130 chiếm đa số nên thiết kế tuyến đường sẽ ứng với chỉ tiêu kĩ thuật của xe này.

2.3. Xác định các chỉ tiêu kĩ thuật chủ yếu cúa  tuyến đường:

2.3.1. Xác định độ dốc dọc lớn nhất (i_max):

a. Điều kiện về sức kéo:

Điều kiện cần để xe chuyển động là:

D = y, với y = f_v ± i

=> D = f_v ± i

=> i = D - f_v

Dựa vào Bảng 2.1 Sách Công trình giao thông  (Tập 1, trang 17), ứng với loại mặt đường bê tông  nhựa ở trạng thái bình thường thì f_v = f₀ = 0.02

Tra biểu đồ nhân tố động lực của xe ZIL - 130, ứng với V = 60km/h Þ D = 0.07

b. Điều kiện về sức bám:

Điều kiện đủ để xe chuyển động:

D_max = mj_d – (P_w/G)

Điều kiện để xe chuyển động đều lên dốc:

D_max = f_v + i_max = mj_d – (P_w/G)

Do tuyến đường thiết kế đi qua vùng đồi, địa hình phức tạp, độ dốc tương đối lớn, nếu sử dụng độ dốc tính toán thì khối lượng đào đắp sẽ rất lớn, vì vậy để đảm bảo kinh tế ta sử dụng độ dốc lớn nhất của tiêu chuẩn imax = 7% để thiết kế.

2.3.2. Xác định tầm nhìn xe chạy:

2.3.2.1.Tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định(S₁) có độ dốc dọc i=0:

Do tầm nhìn S₁ được làm tròn đến bội số của 5(Trang 28, Sách công trình giao thông tập I), nên ta sẽ làm tròn kết quả tính toán theo qui ước: S₁ = 60m

Theo Bảng 10 – TCVN 4054:2005, ứng với đường cấp IV, tốc độ thiết kế V = 60km/h, tầm nhìn hãm xe tối thiểu: S₁ = 75m.

So sánh kết quả tính toán với tiêu chuẩn ta chọn S1 = 75m để thiết kế.

2.3.2.2.Tầm nhìn trước xe ngược chiều(S₂):

Tầm nhìn thấy xe ngược chiều là đoạn đường để hai xe chạy ngược chiều trên cùng một làn xe và hai tài xế cùng nhìn thấy nhau, cùng hãm phanh và cùng dừng lại cách nhau một khoảng an toàn l_at = 5m.

Theo Bảng 10 – TCVN 4054:2005, ứng với đường cấp III, tốc độ thiết kế V = 60Km/h, tầm nhìn trước xe ngược chiều tối thiểu: S₂ = 150m.

So sánh kết quả tính toán với tiêu chuẩn ta chọn S2 = 150m để thiết kế.

2.3.3. Xác định các yêu cầu về đường cong nằm:

2.3.3.1.Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất khi có bố trí siêu cao (R_min):

Ở đường cong có bán kính nhỏ nhất R_min thì:

- Cấu tạo mặt đường nghiêng về phía tâm đường cong với độ dốc siêu cao lớn nhất cho phép tùy thuộc vào vận tốc thiết kế (i_scmax).

Theo Bảng 13 – TCVN 4054:2005, tốc độ thiết kế V = 60Km/h, i_scmax = 7%.

- Hệ số lực ngang lớn nhất: m_max = j_nmin = 0.15 được chọn dựa trên các điều kiện: (Sách Công trình giao thông, Tập 1, trang 60).

+ Không bị trượt ngang: m_max = 0.15

+ Không bị lật: m = 0.51

2.3.3.3.Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất bảo đảm tầm nhìn ban đêm:

Về ban đêm tầm nhìn S của người lái xe phụ thuộc vào góc phát sang theo phương ngang của đèn ô tô. Thường góc phát sáng theo phương ngang là nhỏ khoảng 2⁰, nên bán kính đường cong được xác định theo công thức sau:

R_min = 90S/pa

Ở đây đường thiết kế không có dãi phân cách nên S = S₂ = 150m.

=> R_min = 90×150/3.14×2 = 2148.6m

2.3.4.Xác định các yêu cầu về đường cong đứng:

2.3.4.1.Bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi:

Theo Bảng 19 – TCVN 4054:2005, với V = 60Km/h, bán kính tối thiểu giới hạn đường cong đứng lõm R_min = 1000m, bán kính tối thiểu thông thường R_min  = 1500m.

Để tạo thuận lợi cho xe chạy trên đường, đảm bảo mỹ quan của tuyến đường, ta chọn : R_min  = 1500m.

So sánh kết quả tính toán với tiêu chuẩn ta chọn R_min  = 1500m để thiết kế.

2.3.5. Xác định các yêu cầu về mặt cắt ngang đường:

2.3.5.1.Số làn xe chạy:

(Theo Điều 4.2 – TCVN4054:2005).

Theo Bảng 6 – TCVN 4054:2005, với V = 60Km/h, đường cấp III, đồi núi thì : n_lx = 2.

So sánh kết quả tính toán với tiêu chuẩn ta chọn n_lx  = 2 làn.

2.3.5.2.Bề rộng một  làn xe:

(Sách Công trình giao thông Tập 1, trang 119).

 Đối với đường có hai làn xe thì bề rộng của một làn xe:

B_1lan  =  max(B₁, B₂)

Theo Bảng 7 – TCVN 4054:2005, với V = 60Km/h, đường cấp III, miền núi thì chiều rộng tối thiểu 1 làn xe là : 3m. Ở đây tuyến đường thiết kế có địa hình tương đối khó khăn, số làn xe yêu cầu chỉ 0.6 làn nên ta chọn B_1lan = 3m để thiết kế.

2.3.5.4. Độ mở rộng phần xe chạy trong đường cong:

Theo điều 5.4– TCVN 4054:2005(Trang 67, Sách CTGT, tập I).

Theo Bảng 12-TCVN 4054:2005 qui định đối với đường cong có bán kính không lớn hơn 250m thì giá trị ew nhỏ nhất ứng với   R = 130m là: 0.9m, cho cả 2 làn xe, ở đây ta chỉ xét 1 làn xe nên là 0.45m(Trường hợp xe tải, R < 150÷100m).

So sánh kết quả tính toán với tiêu chuẩn ta chọn : e_w  = 0.5m

 Vậy độ mở rộng mặt đường 2 làn xe là: 2×0.5 = 1m.

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN ĐƯỜNG TRÊN BÌNH ĐỒ

Bình đồ tuyến tỷ lệ: 1/10000

- Chênh cao đường đồng mức : 5 m.

- Thiết kế tuyến đường đi qua 2 điểm A và B.

- Cao độ thiết kế trùng với cao độ tự nhiên tại A và B.

3.1. Vạch các phương án tuyến trên bình đồ:

- Dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật đã chọn đối với đường cấp IV, đồng bằng và đồi, vận tốc 60 Km/h, tiến hành vạch tất cả các phương án mà tuyến có thể đi qua.

- Tiến hành so sánh sơ bộ, chọn các phương án tối ưu nhất để tính toán thiết kế.

- Khi vạch tuyến phải đảm độ dốc dọc cho phép, cố gắng vạch sao cho thỏa mãn bước compa, bán kính đường cong nằm tối thiểu, đoạn chêm.

- Chú ý đến mực nước dâng nơi có dòng chảy để có phương án phát triển tuyến đường hợp lý nhất.

Dựa vào bình đồ ta vạch ít nhất 2 phương án tuyến.

3.2. Thiết kế trắc địa:

Các yếu tố đường cong:

Ta có:

+ R : bán kính đường cong.

+ T : chiều dài tiếp tuyến đường cong tròn.

+ K  : chiều dài đường cong tròn.

+ P  : phần cự của đường cong.

3.3. Xác định vị trí các cọc và cự ly giữa các cọc:

3.3.1. Xác định cọc thay đổi địa hình:

Cọc thay đổi địa hình là cọc thể hiện sự thay đổi sự thay đổi độ dốc của đường cao độ mặt đất tại tim đường. Cụ thể là các vị trí tuyến đường phân thuỷ , đường tụ thủy, đường đồng mức, các vị trí đường đen thay đổi độ dốc  ( các vị trí này được nhận biết từ vị trí các tuyến đường với  hai đường đồng mức kế cận ).

Cọc thay đổi địa hình được ký hiệu C_n ( n được đánh số từ 1 trở đi).

3.3.2. Xác định cự ly giữa các cọc:

Sau khi có vị trí các cọc Km, TĐ, P, TC và các cọc C_n , cọc H , chúng ta dùng thước đo cự ly giữa các cọc đó trên bản đồ và nhân với hệ số M ( tỉ lệ bản đồ) để có được cự ly thực tế (m):

l = l_ibđ x M (m)

+ l_ibđ    : cự ly giữa các cọc trên bản đồ .

+ M     : tỷ lệ bản đồ.

CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

4.1 Xác định tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn:

4.1.1 Số liệu ban đầu:

Kết quả qui đổi các loại xe ra xe con: (Bảng 2 TCVN 4054:2005) như bảng 1.

 Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai:

N_t = N₀ (1 + p )^{t - 1}(xcqđ/nđ).

Trong đó:

- N₀ = 1564.94(xcqđ/nđ): Lưu lượng xe chạy bình quân của năm đầu khai thác đ ường ô tô.

- p = 8.5 %: Mức tăng xe hàng năm.

- t = 15 năm: Đ ường cấp III(Điều 3.3.1 TCVN 4054:2005).

Þ N_t = 1564.94(1 + 0.085)^{15 – 1} = 4904(xcqđ/nđ).

Theo Bảng 3 – TCVN 4054:2005, ứng với lưu lượng xe thiết kế: N_t = 4904(xcqđ/nđ) > 3000(xcqđ/nđ).

Þ Cấp thiết kế của đường: Cấp III.

Theo Bảng 26 – TCVN 4054:2005, ứng với đường cấp III , miền núi:

Þ Chọn loại tầng mặt cấp cao A1.

- Đặc trưng tải trọng trục tiêu chuẩn tác dụng lên mặt đường: Bảng 3.1, 22TCN 211- 06

+ Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn  : P = 100 kN

+ Ap lực tính toán lên mặt đường       : p = 0.6 MPa

+ Đường kính vệt bánh xe                   : D = 33 cm

4.1.3 Tính số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác về trục tiêu chuẩn 100 kN:

Mục tiêu qui đổi ở đây là qui đổi số lần thông qua của các loại tải trọng trục i về số lần thông qua của tải trọng trục tính toán trên cơ sở tương đương về tác dụng phá hoại đối với kết cấu áo đường.

4.3. Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:

Căn cứ vào cấp hạng kỹ thuật của đường - cấp III, miền núi – cùng loại tầng mặt cấp cao A1 và các yếu tố khác như: vật liệu, thiết bị chế tạo vật liệu, thiết bị thi công; trình độ tổ chức thi công; thời hạn thi công cùng các yêu cầu về mỹ quan và vệ sinh ta có thể đưa ra 2 phương án sơ bộ thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường như sau:

a. Phương án I:

- Kết cấu áo đường :

* Tầng  mặt: (Bảng 2 - 1, 22TCN 211 - 06).

+  Lớp trên :Bê tông nhựa chặt hạt nhỏ rải nóng, có độ còn dư bằng 3%6%, có cỡ hạt lớn nhất danh định là 20mm(BTNC 20), có hàm lượng đá dăm từ 5057% (BTN loại A), có chất  lượng loại I.

+ Nhựa lỏng dính bám : MC 250 (0.5l/m² ).

+ Lớp dưới : bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư từ  3%6%, có cỡ hạt lớn nhất danh định là 25mm(BTNC 25), có hàm lượng đá dăm từ 5057% (BTN loại A), có chất lựơng loại I.

* Tầng móng :  (Bảng 2-3, 22TCN 211-06).

+ Nhựa lỏng dính bám : MC 250 (0.5l/m² ).

+ Đá mạt (0,5x1) rải phủ 10 lít1 l/m²_.

+ Nhựa lỏng thấm bám: MC 70 (1.2 lít0.1/m²_; từ 30-65^oC ).

+ Lớp móng trên : cấp phối đá dăm nghiền loại I ( 22TCN334 – 06), cỡ hạt lớn nhất danh định D_max = 25mm

+ Lớp móng dưới : cấp phối thiên nhiên loại A ( 22TCN304 – 03 )

b. Phương án II:

- Kết cấu áo đường :

* Tầng  mặt: (Bảng 2 - 1, 22TCN 211 - 06).

+  Lớp trên :Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ còn dư bằng 3%6%, có cỡ hạt lớn nhất danh định là 20mm(BTNC 20), có hàm lượng đá dăm từ 5057% (BTN loại A), có chất  lượng loại I.

+ Nhựa lỏng dính bám : MC 250 (0.5l/m² ).

+ Lớp dưới : bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư từ  3%6%, có cỡ hạt lớn nhất danh định là 25mm(BTNC 25), có hàm lượng đá dăm từ 5057% (BTN loại A), có chất lựơng loại I.

* Tầng móng :  (Bảng 2-3, 22TCN 211-06).

+ Nhựa lỏng dính bám : MC 250 (0.5l/m² ).

+ Lớp móng trên : BTNR25 ( 22TCN249 – 98), có D_max = 31.5mm (Bảng 8.3, Trang 208, Tập II).

+ Nhựa lỏng dính bám : MC 250 (0.5l/m² ).

+ Đá mạt (0,5x1) rải phủ 10 lít1 l/m²_.

+ Nhựa lỏng thấm bám: MC 70 (1.2 lít0.1/m²_; từ 30-65^oC ).

4.4. Giải bài toán móng kinh tế:

Cả 2 phương án đều có tầng mặt giống nhau nên sẽ trình bày chung, chỉ có tầng móng là khác nhau nên sẽ tính riêng.

* Trình tự tính toán:

- Chọn cố định bề dày các lớp BTNC theo điều kiện bề dày tối thiểu,bề dày tối thiểu của tầng mặt cấp cao A1, h = 10cm , trong đó:

h₄ = 4cm ; h₃ = 6cm(Theo Bảng 2-4, 22TCN 211- 06).

- Chọn bề dày h₂ , h₁  theo điều kiện kĩ thuật và kinh tế:

+ Theo điều kiện kĩ thuật :Chọn trước trị số h₂ . Bằng cách quy tất cả các lớp áo đường, từng cặp một, từ dưới lên trên, rồi chỉnh thành một lớp tương đương, theo công thức E_ch, thử dần giá trị h₁ để đảm bảo Biểu thức ( 3.4) - 22TCN 211- 06.

* Bảng tổng hợp giá tiền (Chỉ tính cho trường hợp E_ch thỏa điều kiện):

- Cấp phối đá dăm loại I, D_max = 25mm: (G₂ ) , Đơn giá xây dựng cơ bản, trang 203.

Dựa vào bảng trên ta chọn được G_min = 7568646.3VNĐ ứng với :

h₁ = 35cm, h₂ = 29cm, E_chung = 201.61MPa.

+ BTNC 20 loại IA dày:                  4 cm

+ BTNC 25 loại IA dày:                  6 cm

+ CPĐD loại I dày:                           29 cm

+ Cấp phối thiên nhiên loại A dày:           35 cm

b. Phương án 2:

Chọn trước h₂ = 29cm.

* Bảng tổng hợp giá tiền (Chỉ tính cho trường hợp E_ch thỏa điều kiện):

- Bê tông nhựa rỗng hạt trung (G₂ ) , Đơn giá xây dựng cơ bản, trang 204.

Dựa vào bảng trên ta chọn được G_min = 12382906VNĐ ứng với :

h₁ = 35cm, h₂ = 29cm, E_chung = 201.61MPa.

Vậy: Kết cấu thỏa mãn điều kiện với chi phí xây dựng nhỏ nhất là :

+ BTNC 20 loại IA dày:                             4 cm

+ BTNC 25 loại IA dày:                             6 cm

+ BTNR 25 loại I dày:                                 6 cm

+ Cấp phối thiên nhiên loại A dày:           73 cm

B. PHẦN LỀ GIA CỐ:

4.6  Số trục xe tính toán:

Theo Điều 3.3.3 - 22TCN 211- 06 : Số trục xe tính toán N_tt để thiết kế kết cấu áo lề gia cố trong trường hợp giữa phần xe  chạy chính  và lề không có dải phân cách bên được lấy bằng 35 50 % số trục xe tính toán của làn xe cơ giới liền kề tùy thuộc việc bố trí phần xe chạy chính. Trường hợp phần xe chạy chỉ có 2 làn xe trở xuống thì nên lấy trị số lớn trong phạm vi quy định trên.

4.7 Xác định module đàn hồi  yêu cầu:

Theo Bảng 3.4  22TCN 211- 06, với tải trục xe tiêu chuẩn 100KN, mặt đường cấp cao A1, bêtông nhựa rải nóng. ta có:

N_TTTC=500   trục xe tiêu chuẩn/nđà E= 178 MPa

N_TTTC=200 trục xe tiêu chuẩn/nđ à E= 160 MPa

Theo Bảng 3.5 - 22TCN 211- 06,với mặt đường cấp cao A1, đường cấp quản lý IV :  E = 110 MPa

Vậy: Chọn E_yc = 169.29Mpa.

4.9 Kiểm tra kết cấu áo đường :

4.9.1. Kiểm tra cường độ áo đường theo điều kiện không trượt trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính khi nhiệt độ của lớp bê tông nhựa là :  t = 60⁰C:

* Trong nền đất:

- Tính ứng suất cắt họat động lớn nhất T_ax

Nền đường là nền á sét có c = 0.032 MPa = 0.32 Kg/cm² > 0.08 Kg/cm², j = 24⁰, nên trị số  T_ax được xác định theo Toán đồ hình 3.3 - 22TCN 211- 06

Ta có: 

T_ax + T_av= 0.01037MPa < 0.046 MPa

Vậy: Đất nền thỏa điều kiện không trượt.

* Trong lớp cấp phối thiên nhiên:

+ Tính ứng suất cắt họat động lớn nhất T_ax

+ Xác định lực dính tính toán :

C_tt=C.K₁.K₂.K₃ = 0.050.91.01.5 = 0.0675MPa

T_ax + T_av = 0.0260MPa < 0.0781MPa

Vậy:  lớp cấp phối thiên nhiên thỏa điều kiện không trượt.

4.10 Kiểm tra kết cấu áo đường :

4.10.1. Kiểm tra cường độ áo đường theo điều kiện không trượt trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính khi nhiệt độ của lớp bê tông nhựa là :  t = 60⁰C

Để bảo đảm không phát sinh biến  dạng dẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu  kém dính, cấu tạo nền đường phải thoả mãn Biểu thức ( 3.7 ) - 22TCN 211- 06 :

* Trong nền đất:

- Tính ứng suất cắt họat động lớn nhất T_ax

h = 53 cm       : chiều dày tổng cộng của các lớp nằm trên lớp tính toán

j = 24⁰               : trị số góc ma sát trong của lớp đất tính toán

- Xác định lực dính tính toán : (3.8) - 22TCN 211- 06

C_tt = C.K₁.K₂.K₃

T_ax + T_av= 0.0106MPa < 0.0256 MPa

Vậy: Đất nền thỏa điều kiện không trượt. 

4.10.2. Tính toán cường độ áo đường theo điều kiện kéo uốn ở t = 15⁰ tại đáy lớp mặt:

Vậy: Lớp bê tông nhựa  thỏa điều kiện kéo uốn.

Kết luận: Kết cấu áo đường đã chọn thõa mãn tất cả các điều kiện về thiết kế áo đường mềm.

B. PHẦN LỀ GIA CỐ:

4.11. Số trục xe tính toán:

Theo Điều 3.3.3 - 22TCN 211- 06 : Số trục xe tính toán N_tt để thiết kế kết cấu áo lề gia cố trong trường hợp giữa phần xe  chạy chính  và lề không có dải phân cách bên được lấy bằng 35 - 50 % số trục xe tính toán của làn xe cơ giới liền kề tùy thuộc việc bố trí phần xe chạy chính. 

4.14. Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:

- Kết cấu áo đường :

Theo Điều 2.7.1 - 22TCN 211- 06 : trường hợp giữa phần xe chạy dành cho xe cơ giới và lề gia cố không có dải phân cách bên hoặc dải phân cách bên chỉ bằng 2 vạch kẻ, tức là trường hợp xe cơ giới vẫn có thể đi lấn ra hoặc dừng đỗ trên phần lề gia cố thường xuyên, ta chọn sơ bộ kết cấu áo đường như sau :

* Tầng  mặt :

+ Lớp trên :Bê tông nhựa chặt hạt nhỏ rải nóng loại I.

+ Lớp dứơi : bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng loại I.

* Tầng móng :

+ Lớp móng trên : BTNR25

+ Lớp móng dưới : CPĐD nghiền loại II.

- Đặc trưng nền đường :

Nền á sét có độ ẩm tương đối a = 0.6, độ chặt K = 0.95(Bảng B-1, 22TCN 211- 06)

- Chọn chiều dày các lớp vật liệu

+ BTNC 15 loại IA : h₄ = 3 cm

+ BTNC 25 loại IA : h₃ = 5 cm

+ CPĐD loại I :         h₂ = 15 cm

4.14 Kiểm tra kết cấu áo đường :

4.14.1. Kiểm tra cường độ áo đường theo điều kiện không trượt trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính khi nhiệt độ của lớp bê tông nhựa là :  t = 60⁰C:

Để bảo đảm không phát sinh biến  dạng dẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính, cấu tạo nền đường phải thoả mãn Biểu thưc ( 3.7 ) - 22TCN 211- 06.

T_ax + T_av= 0.0127MPa < 0.048 MPa

Vậy: Đất nền thỏa điều kiện không trượt.

4.14.2.Tính toán cường độ áo đường theo điều kiện kéo uốn ở t = 15⁰ tại đáy lớp mặt:

Vậy: Lớp bê tông nhựa  thỏa điều kiện kéo uốn.

Kết luận: Kết cấu áo lề gia cố đã chọn thõa mãn tất cả các điều kiện về thiết kế áo đường mềm.

CHƯƠNG 5

TÍNH TOÁN THỦY VĂN VÀ THỦY LỰC CẦU CỐNG

5.1. Xác định các đặc trưng thuỷ văn:

5.1.1. Diện tích lưu vực F (km²): xác định trên bản đồ.

Diện tích lưu vực giới hạn bởi các đường phân thuỷ và  tuyến đường. Khi tính cần bỏ bớt những phần diện tích không  tham gia hình thành dòng chảy lũ ( hang động đá vôi,…)

5.1.2. Chiều dài lòng chính L (km) :

Đo từ chỗ bắt đầu hình thành lòng chủ đến vị trí công trình. Khi trên lưu vực không có lòng chính thì lòng chảy phải tính theo kiểu chảy trên sườn dốc. Lúc đó, chiều dài lòng chính là khoảng cách từ phân giới lưu vực đến vị trí công trình.

Với lưu vực 1 sườn, khi dùng công thức trên, hệ số 1.8 phải thay bằng 0.90.

5.1.4. Độ dốc trung bình của lòng sông chính J_l:

5.1.5. Độ dốc trung bình của sườn dốc J_s (‰):

Độ dốc trung bình của sườn dốc được tính theo trị số trung bình của từ 4 đến 6 điểm xác định theo hướng dốc lớn nhất.

5.1.6. Cấp đất:

Địa chất nơi tuyến đi qua có cấu tạo không phức tạp. Tỉ lệ cát vào khoảng 30%, đất đen, vàng và xám của vùng đồi núi này xen lẫn kết thành lớp đất khá tốt.

Cấp đất: cấp III.

5.2. Xác định lưu lượng đỉnh lũ thiết kế:

Trường hợp không có tài liệu quan trắc, lưu lượng đỉnh lũ thiết kế đựơc tính theo phương pháp gián tiếp từ mưa ra dòng chảy.

Do toàn bộ các lưu vực đều có diện tích F < 100Km², theo Tiêu chuẩn 22TCN220-95

Vùng mưa thuộc vùng VIII, (Bảng 2-4, 22TCN 220-95), (Phụ lục 2.3 Sổ tay tính toán thủy văn – thủy lực CTGT).

5.3. Xác định khẩu độ cầu cống:

5.3.1 Chọn khẩu độ cống:

Khẩu độ được chọn căn cứ vào lưu lượng thoát nước của cống, chế độ làm việc và kiểu miệng cống, (Trang 10, HDĐA).

5.3.2  Chiều cao tối thiểu của nền đường ở vùng gần cống :

H_tb đựơc chọn giá trị lớn trong hai điều kiện sau :

* Điều kiện 1:

Cao độ thiết kế phải đảm bảo mép của nền đường cao hơn mực nước tính toán ( có xét đến nước dềnh và chiều cao sóng vỗ ) phải lớn hơn hoặc bằng 0.5m.

* Điều kiện 2:

Cao độ thiết kế ( cao độ của mép nền đường) phải đảm bảo khoảng cách từ đỉnh thân cống đến đáy kết cấu mặt đường phải lớn hơn hoặc bằng 0.5m. Nhờ chiều dày lớp đất đặt trên đỉnh cống  0.5m mà cống không bị vỡ khi xe chạy qua. Trường hợp không đảm bảo được chiều dày tối thiểu của lớp đất đặt trên đỉnh cống thì có thể đặt đáy cống thấp hơn độ cao mặt đất tự nhiên nếu địa hình cho phép để tăng chiều dày lớp đất đắp trên cống. 

5.3. Xác định khẩu độ cầu cống:

5.3.1 Chọn khẩu độ cống:

Khẩu độ được chọn căn cứ vào lưu lượng thoát nước của cống, chế độ làm việc và kiểu miệng cống, (Trang 10, HDĐA).

5.3.2 Chiều cao tối thiểu của nền đường ở vùng gần cống :

H_tb đựơc chọn giá trị lớn trong hai điều kiện sau :

* Điều kiện 1:

Cao độ thiết kế phải đảm bảo mép của nền đường cao hơn mực nước tính toán ( có xét đến nước dềnh và chiều cao sóng vỗ ) phải lớn hơn hoặc bằng 0.5m.

* Điều kiện 2:

Cao độ thiết kế ( cao độ của mép nền đường) phải đảm bảo khoảng cách từ đỉnh thân cống đến đáy kết cấu mặt đường phải lớn hơn hoặc bằng 0.5m. Nhờ chiều dày lớp đất đặt trên đỉnh cống  0.5m mà cống không bị vỡ khi xe chạy qua. Trường hợp không đảm bảo được chiều dày tối thiểu của lớp đất đặt trên đỉnh cống thì có thể đặt đáy cống thấp hơn độ cao mặt đất tự nhiên nếu địa hình cho phép để tăng chiều dày lớp đất đắp trên cống. 

5.3.3. Tính khẩu  độ cầu :

a. Xác định chiều sâu dòng chảy (h_d), tương ứng với lưu lượng Q_p% (m³/s) và mặt cắt ngang của sông tại vị trí cầu :

Sử dụng phương pháp đồ thị:

- Từ hình dạng mặt cắt ngang đã biết giả định chiều sâu h1.

- Từ h1 tính được diện tích thoát nước w, chu vi ướt c, bán kính thủy lực R tương ứng.

w, c: xác định trên autucad.

Để xác định mặt cắt sông ta phải khảo sát thực tế ngoài hiện trường. Ở đây ta dựa vào bình đồ và trắc dọc sơ bộ để xác định mặt cắt sông.

Q_tk =  Q_p = 45.99 (m³/s).

i₀ = 5.2(^o/_oo) : độ dốc tự nhiên của lòng sông tại vị trí cầu.

Cụ thể như sau : (Các giá trị chu vi ướt, diện tích ướt trong bảng được đo trong CAD)

b. Xác định độ sâu phân giới( h_k) của dòng chảy ở dưới cầu:

- Chiều sâu phân giới hk là chiều sâu dòng chảy ứng với chế độ nước chảy phân giới (chiều sâu tương ứng với tiết diện dòng chảy có tỷ năng mặt cắt nhỏ nhất).

e. Chiều cao nền đường đầu cầu so với đáy sông :

H = 2.4m: chiều cao mực nước dâng trước cầu.

0.5m : chiều cao tối thiểu của mép nền đường so với mặt nước để đảm bảo an toàn chống nước thấm, nước mao dẫn.

h_ađ = 0.6m: chiều dày kết cấu áo đường.

H+0.5m = 2.9m.

H + h_ađ = 3.14m.

g. Xác định khẩu độ cầu thi công:

=> Thay số được: L_c = 24.8m.

CHƯƠNG 6

THIẾT KẾ TRẮC DỌC - TRẮC NGANG BIỂU ĐỒ VẬN TỐC XE CHẠY

6.1. Thiết kế trắc dọc:

6.1.1 Những yêu cầu khi thiết kế đường đỏ:

Để đảm bảo đường đỏ thiết kế lượn đều và với tốc độ hợp lý, thì đối với mọi cấp đường luôn luôn quán triệt nguyên tắc chung là khi địa hình cho phép nên dùng các tiêu chuẩn kĩ thuật cao nhằm phát huy tốc độ xe chạy, đảm bảo an toàn thuận lợi, thoát nước tốt nâng cao chất lượng khai thác vận doanh, đồng thời đảm bảo dễ dàng nâng cấp mặt đường sau này.

- Các chỉ  tiêu kĩ thuật cho phép như  độ dốc dọc i_max , bán kính đường cong tối thiểu chỉ dùng ở những nơi khó khăn, ngòai ra ở những nơi đọan đường có địa hình rất khó khăn cho phép tăng tốc độ dốc dọc lên những độ dốc dọc lớn nhất không vượt quá 7%. Chiều dài đoạn dốc không vượt quá chiều dài tối đa của nó.

- Tại những chỗ có cầu cống phải đảm bảo:

+ Chiều cao tĩnh không đối với cầu.

+ Cao độ thiết kế của cống phải cao hơn mực nước dâng trước công trình là 0.5m (đối với cống có áp và bán áp).

6.1.2. Tính toán thiết kế trắc dọc:

Trắc dọc biểu thị độ dốc dọc của đường và vị trí tương đối của phần xe chạy và mặt đất. Việc vạch đường sẽ quyết định khối lượng đào đắp và giải pháp kỹ thuật, giá thành xây dựng. Thiết kế đường đỏ sao cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo điều kiện xe chạy, chi phí xây dựng và khai thác.

6.2. Thiết kế mặt cắt ngang:

Trong thực tế yêu cầu vẽ thiết kế nền đường có rất nhiều và phức tạp. Cụ thể khi thiết kế một nền đường cần phải xét đến: hình dạng, kích thước của nền đường, sự ổn định của nền thiên nhiên dưới nền đường đắp, sự ổn định mái taluy, sự phân bố của các lớp đất, yêu cầu về độ chặt của nền đường theo chiều cao đắp, yêu cầu chống nước ngầm…..

6.3. Xác định vận tốc xe chạy:

6.3.1. Mục đích :

Trong khi so sánh các phương án cần xác định chỉ tiêu vận doanh, tính toán các chi phí khai thác trong thời gian sử dụng đường. Tốc độ xe chạy và thời gian xe chạy là chỉ tiêu khai thác quan trọng của một con đường, nó còn là một tham số cần phải biết để xác định các chi phí, tổn thất trong thời gian khai thác và sử dụng con đường trong việc lập kế hoạch chạy xe và tổ chức giao thông.

6.3.2 Lập biểu đồ vận tốc xe chạy lí thuyết :

Vận tốc xe chạy lí thuyết của tuyến A-B được lập thành biểu đồ cho tất cả các loại xe chạy trên tuyến tính cho cả chiều đi và chiều về. Tuy nhiên do yêu cầu của đồ án, với khoảng thời gian không nhiều nên chỉ tính cho một loại xe tiêu biểu, có thể chọn loại xe tải trung Zil-130 để tính.

Biểu đồ vận tốc được lập với giả thiết như sau:

+ Xe chạy trên tuyến không gặp trở ngại gì, không bị ảnh hưởng gì của dòng xe.

+ Người lái xe luôn điều khiển xe chạy theo đúng lí thuyết (sang số, hãm phanh kịp thời, …)

+ Xe chạy tốc độ lớn nhất có thể đạt được ứng với điều kiện đường cụ thể.

Xác định tốc độ chạy đều (V_cb ) :

V_cb được tính toán xây dựng cho chiều từ A đến B và chiều từ B về A. Để xây dựng vận tốc cân bằng ta phải dựa vào nhân tố động lực học D của lọai xe cần tính .

Cách xác định từ phương trình động lực học đối với chuyển động đều:

D= f ± i  (dựa vào điều kiện cân bằng về sức kéo D = y).                    

Vì áo đường cấp A₁, mặt đường bê tông nhựa ở trạng thái bình thường do đó f_o=0.0180.022. Ta chọn f_o = 0.02 để tính hệ số lực cản lăn: 

f = f_o[1 + 4.5 ´ 10^-5V²] ( CT 2.2 Sách Công trình giao thông, tập 1).

a. Phương án I:

Chiều từ A Þ B:

Chiều từ B Þ A:

l. Xác định vận tốc hạn chế theo các điều kiện:

+ V_hc do chất lượng mặt đường:

Loại mặt đường thiết kế là loại mặt đường cấp cao A₁ ® tốc độ không hạn chế.

+ V_hc  do đường cong nằm (R_osc=1500m; R_min=125m)

- Đối với những đường cong có R_min£ R < R_osc thì V_hc=V_tk=60Km/h

Vận tốc hạn chế trong các đoạn cong nằm là 60km/h.

b. Phương án II:

Ta tính toán tương tự như phương án I:

1. Xác định Vcb:

Chiều từ A Þ B:

Chiều từ B Þ A:

2. Xác định V_hc:

Vận tốc hạn chế trong các đoạn cong nằm bằng 60km/h

3. Xác định St, Sg, Sh :

Chiều từ A Þ B:

Chiều từ B Þ A:

CHƯƠNG 7

TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP

Mục đích :

- Xác định giá thành xây dựng nền đường.

- Thiết kế tổ chức thi công nền đường, phân đoạn thi công, lựa chọn máy móc thi công nền đường.

7.1. Xác định diện tích đào và đắp:

Trong thiết kế sơ bộ cho phép tính gần đúng khối lượng đào đắp nên cho phép:

Khi độ dốc ngang của sườn i­_s < (1:5) thì được coi là  sườn bằng phẳng (i=0). 

- Nền đắp : H = H_TK - 0.11

- Nền đào : H = H_TK + 0.11

-  B      : bề rộng nền  đường

B = B_ledat + B_lgc + B_mđ = 2(0.5+1+3) = 9m

B₁ = B + 2´1.4 = 9 + 2.8 = 11.8

7.2. Xác định khối lượng đào và đắp của từng đoạn:

Khối lượng đào và đắp chưa xét tới khối lượng của kết cấu mặt đường đựơc tính theo diện tích ở hai đầu đoạn tính khối lượng ( F­₁ và F₂) khi mặt đất có i₀ = 0

Theo Điều 2.3.3, TCVN 4054 – 2005:

 Bề rộng lớp móng trên phải rộng hơn bề rộng của tầng mặt mỗi bên 20cm

Bề rộng lớp móng dưới nên rộng hơn bề rộng lớp móng trên mỗi bên 15cm

=> bề  rộng phần mặt đường xe chạy mỗi bên là: 3 + 0.2 + 0.15 = 3.35m

bề  rộng phần lề gia cố mỗi bên là: 0.5 – 0.2 – 0.15 = 0.15m.

CHƯƠNG 8

TÍNH TOÁN CHI PHÍ XÂY DỰNG, CHI PHÍ VẬN DOANH KHAI THÁC VÀ SO SÁNH PHƯƠNG ÁN TUYẾN

8.1. Tổng chi phí xây dưng

Chi phí xây dựng đường ô tô bao gồm các chi phí sau:

- Chi phí xây dựng nền đường.

- Chi phí xây dựng mặt đường.

- Chi phí xây dựng cầu cống.

- Các loại chi phí khác.

8.1.1 Chi phí xây dựng nền đường:

- Công tác đào bỏ đất hữu cơ:

 Đơn giá xây dựng cho công tác đào bỏ đất hữu cơ : Trang 88, Đơn giá XDCB.

- Công tác đào nền đường:

Nền đường là loại đất cấp III.

Đào nền đường bằng máy cạp chuyển V= 9m³ và máy ủi 110cv. Đào vận chuyển trong phạm vi < 300m.

- Công tác đắp nền đường:

Thành phần công việc:

+ Lên khuôn đường, dãy cỏ, bóc đất hữu cơ, bốc xúc đổ đúng nơi qui định.

+ Đánh cấp ở sườn đồi.

+ Ui san lấp đất có sẵn hoặc do máy ủi, cạp chuyển, ôtô đem đến đổ đống trong phạm vi 30m, đầm với hệ số đầm chặt k = 0.95, gọt vỗ mái taluy.

Dùng máy đầm 9T(WD – 31), máy ủi 110cv 

8.1.2 Chi phí xây dựng mặt đường:

 Các bảng đơn giá cơ bản dùng để tính  giá thành xây dựng mặt đường :

Chi phí xây dựng mặt đường:

G = (gB + g_lề.B_lề).L

8.1.4 Tổng chi phí xây dựng:

Tổng chi phí xây dựng bao gồm :

+ Công tác chuẩn bị.                                   (1)

+ Nền đường                                              (2)

+ Công trình nhân tạo                                 (3)

+ Mặt đường                                              (4)

+ Công tác khác.                                       (7)

Do chưa tính được các mục : (1),(5),(6),(7) nên tính theo tỷ lệ cho phép của các mục trên là 19% trên tổng số chi phí xây dựng ( Sách giáo khoa : Quy hoạch mạng lưới đường và luận chứng hiệu quả kinh tế của Nguyễn Xuân Trục – 1998)

8.2 Xác định các chỉ tiêu của tuyến:

8.2.1 hệ số triển tuyến:

Ta có: w = L/L₀

+ L₀ : chiều dài tuyến theo đường chim bay

+ L: chiều dài thực của tuyến

8.2.5 Tính chi phí xây dựng và vận doanh và khai thác:

+ Phương án 1:

+ Phương án 2:

* Chi phí vận doanh của xe (åS_xe.Q_i).L

Q_i = G.N_i.gb.365

- Chi phí biến đổi của xe

S_xbđ  = l.e.r (đ/xe/Km) = 0.33 × 2.7 × 12500 = 11137.5đ

Trong đó:      

+ l  : tỉ lệ giữa chi phí biến đổi so với chi phí nhiên liệu; l = 2.7 (TCVN)

+ e  : lượng tiêu hao nhiên liệu cho 1 Km, lít/xe/Km. Đối với xe Zil = 0.33l/Km

+ r  : giá nhiên liệu, đồng/ lít = 12500đ (Tại thời điểm tính toán)

- Chi phí cố định của xe

S_xcđ  = 13 ×  S_xbđ  = 13 × 11137.5 = 144787.5đ

- Đơn giá vận doanh khai thác và tải trọng trung bình của xe tham gia vận chuyển

G = SG_i.P_i

- Lượng vận chuyển hàng hoá trong các năm thứ i

Q_i = G.N_i.gb.365

N_i = N_o (1+p)^(i-1)   N_o = 350(xe/nđ), P = 6%

Ghi chú: Trong bảng trên dấu (+) chiếm ưu thế hơn.

Dựa vào bảng trên ta chọn phương án I để thiết kế kĩ thuật

CHƯƠNG 9

THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ KĨ THUẬT

Tuyến đường thiết kế thuộc phương án I

Nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật của tuyến đường là từ Km6+200m đến Km7+222.98m, 

9.1. Thiết kế đường cong đỉnh  P1(ứng với đỉnh P14 trong bình đồ sơ bộ PA1):

R = 200 m; a = 43⁰18’46’’.

9.1.1 Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất:

Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất được xác định từ 3 điều kiện:

a. Điều kiện 1:

Độ tăng gia tốc ly tâm I không được vượt quá độ tăng gia tốc ly tâm cho phép [I₀] nhằm mục đích làm cho hành khách không cảm thấy đột ngột khi vào trong đường cong.

b. Điều kiện 2: 

Đủ bố trí đoạn nốisiêu cao ở đường cong có bán kính cần có siêu cao theo qui định của tiêu chuẩn.

Do trong TCVN 4054:2005 không có qui định giá trị của [Ip], tuy nhiên chúng ta có thể tham khảo tiêu chuẩn 22TCN-273-01 có qui định:

[i_p]=5%0 = 0.005

L_ct = 42m

d. Kết quả:

Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất được chọn bằng giá trị lớn nhất trong 3 điều kiện trên:

L_ct = max(38.3; 42; 22.22) = 42m.

Chiều dài đường cong chuyển tiếp lớn  nhất được chọn bằng giá trị nhỏ nhất trong 3 điều kiện trên:

L_ct^max = min(200; 151.19; 96.04) = 96.04m

9.1.5 Phương pháp cắm đường cong tròn:

- Chiều dài đường cong tròn :

K0 = R(a - 2j₀) = 200 x (0.75595 – 2 x 0.15) = 91.19m.

- Tổng chiều dài của đoạn cong:

K = 2Lct + K0 = 2 x 60 + 91.19 = 211.19m

- Từ NĐ đo hướng tới Đ một khoảng t ta xác định được điểm B

t = x0 - R.sinj0 = 59.87 – 200 x 0.14944= 29.98m

- Từ A vẽ vuông góc với BĐ một đoạn bằng OA ta xác định được điểm O

OA = y0 + R.cosj0 = 3.00 + 200 x 0.98877 = 200.75m

- Phân cự của đường cong:

P = OA – R = 200.75 – 200 = 0.75m.

9.1.7  Thiết kế bảo đảm tầm nhìn khi xe chạy vào đường cong:

Theo đoạn thiết kế kỹ thuật, đường cong bằng có R = 200m.

- Theo TCVN 4054 – 2005 bảng 10 trang 19 quy định tầm nhìn trước xe ngược chiều tối thiểu đối với đường cấp III và vận tốc V = 60Km/h thì S = 150m.

So sánh kết quả với tiêu chuẩn, ta chọn tầm nhìn yêu cầu: S = 150m.

- Bán kính quĩ đạo của mắt người lái xe:

R₁ = R - 0.5B_mđ - e_w + 1.5

9.1.8  Thiết kế siêu cao:

- Do đường cong bằng có bán kính R = 200m, nên ta phải thiết kế vời  i_sc = 5%

- Dùng phương pháp quay quanh tim đường để thiết kế siêu cao.

- Thực hiện chuyển trắc ngang 2 mái sang trắc ngang 1 mái:

+ Độ dốc lề đường: i_lđ   =  6%

+ Độ dốc mặt đường: i_mđ = 5%

9.2. Thiết kế đường cong đỉnh P2 (ứng với đỉnh P15 trong bình sơ bộ PA1) :

R = 500m; a = 0.41466 radian.

9.2.1 Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất:

Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất được xác định từ 3 điều kiện:

a. Điều kiện 1:

Độ tăng gia tốc ly tâm I không được vượt quá độ tăng gia tốc ly tâm cho phép [I₀] nhằm mục đích làm cho hành khách không cảm thấy đột ngột khi vào trong đường cong.

b. Điều kiện 2: 

Đủ bố trí đoạn nốisiêu cao ở đường cong có bán kính cần có siêu cao theo qui định của tiêu chuẩn.

Do trong TCVN 4054:2005 không có qui định giá trị của [Ip], tuy nhiên chúng ta có thể tham khảo tiêu chuẩn 22TCN-273-01 có qui định:

[i_p]=5%0 = 0.005

L_ct = 24m

d. Kết quả:

Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất được chọn bằng giá trị lớn nhất trong 3 điều kiện trên:

L_ct = max(15.32; 24; 55.55) = 55.55m.

9.2.2 Chiều dài đường cong chuyển tiếp lớn nhất:

Chiều dài đường cong chuyển tiếp lớn  nhất được chọn bằng giá trị nhỏ nhất trong 3 điều kiện trên:

L_ct^max = min(500; 207.33; 96.04) = 96.04m

9.2.5 Phương pháp cắm đường cong tròn:

- Chiều dài đường cong tròn :

K0 = R(a - 2j0) = 500 x (0.41466  – 2 x 0.06) = 147.33m.

- Tổng chiều dài của đoạn cong:

K = 2Lct + K0 = 2 x 60 + 147.33 = 267.33m

- Từ NĐ đo hướng tới Đ một khoảng t ta xác định được điểm A

t = x0 - R.sinj0  = 59.98 – 500 x 0.05996 = 30m.

- Từ A vẽ vuông góc với BĐ một đoạn bằng OA ta xác định được điểm O

OA = y0 + R.cosj0 = 1.20 + 500 x 0.9982 = 500.3m.

- Phân cự của đường cong:

P = OA – R = 500.3 – 500 = 0.3m.

*-*- Lý trình điểm bắt đầu và kết thúc đảm bảo tầm nhìn:

LTBĐ(A)= LT_TĐ2 – S  = Km6+364.72m.

LTKT(B) = LT_TC2 + S  = Km6+812.05m.

9.2.8  Thiết kế siêu cao:

- Do đường cong bằng có bán kính R = 500m, nên ta phải thiết kế vời  i_sc = 2%

- Dùng phương pháp quay quanh tim đường để thiết kế siêu cao.

- Thực hiện chuyển trắc ngang 2 mái sang trắc ngang 1 mái:

+ Độ dốc lề đường: i_lđ   =  6%

+ Độ dốc mặt đường: i_n = 2%

CHƯƠNG 10

THIẾT KẾ TRẮC DỌC KĨ THUẬT

Mặt cắt dọc biểu thị độ dốc dọc của đường và vị trí tương đối của phần xe chạy và mặt đất.

Theo điều 5.8.1 TCVN4054:2005 thì hiệu số độ dốc dọc của 2 đoạn dốc kế tiếp nhau > 1%, khi tốc độ thiết kế ≥ 60km/h phải nối tiếp bằng các đường cong đứng, các đường cong này có thể là đường cong tròn hoặc đường cong parabol bậc 2.

Phương pháp cắm đường cong đứng Parabol:

10.1. Đường cong đứng số 1:

- Bán kính :    R = 1500m.

i₁ ( % ) = -5.93(%); i₂ ( % ) = 4.24(%).

L = R.(/ i₁/ + / i₂/ ) = 1500(0.0593+0.0424)= 152.62m.

- Phương trình đường cong có dạng: y = i₁x + ax²

Với:    a = 1/2R = 1/(2x1500)= 0.000333m.

- Cao độ :                   H_ci = H_TĐ + Y_CI

- Độ dốc :                   i_ci = Y' = i₁ + 2a.x

10.2. Đường cong đứng số 2:

- Bán kính :    R = 4000m.

i₁ ( % ) = 4.24%

i₂ ( % ) = -3.02%

L = R.(/ i₁/ + / i₂/ ) = 4000x(0.0424+0.0302)= 290.76m.

- Phương trình đường cong có dạng:

y = i₁x - ax²

Với:

a = 1/2R = 1/(2x4000)= 0.000125m.

- Cao độ :

H_ci = H_TĐ + Y_CI

- Độ dốc :

i_ci = Y' = i₁ - 2a.x

10.3. Đường cong đứng số 3:

- Bán kính :    R = 4000m.

i₁ ( % ) = -3.02%

i₂ ( % ) = 1.86%

L = R.(/ i₁/ + / i₂/ ) = 4000x(0.0302+0.0186)= 195.28m.

- Phương trình đường cong có dạng:

y = i₁x + ax²

Với:

a = 1/2R = 1/(2x4000)= 0.000125m.

CHƯƠNG 11

THIẾT KẾ TRẮC NGANG KĨ THUẬT

Thiết kế trắc ngang công trình gồm: xác định mặt cắt ngang nền đường, gia cố chống xói cho cầu cống, tính toán khối lượng đào đắp, trường hợp đoạn đường đắp >0.6m ta không thiết kế rãnh biên (Theo điều 9.3.1 TCVN 4054:2005).

11.1 Xác định mặt cắt ngang nền đường:

Để xác định khối lượng đào đắp và công tác thi công đường được chính xác hơn, các mặt cắt ngang nên cách nhau 20m.

Mặt cắt ngang nền đường được xác định ỏ tất cả các vị trí cọc.

Mặt cắt ngang nền đường được thể hiện trên bảng vẽ trắc ngang.

11.2. Thiết kế rãnh biên:

Rãnh biên được xây dựng để thoát nước mưa từ mặt đường, lề đường, ta luy nền đường đào và diện tích khu vực 2 bên dành cho đường ở các đoạn nền đường đào, nửa đào nửa đắp, nền đường đắp thấp hơn 0.6m.

11.2.1 Xác định lưu lượng tính toán:

Q_tt = 0.56(h-z)F (m³/s)

11.2.2 Tính toán rãnh biên:

Các thông số tính toán:

- Ta chọn tiết diện rãnh là hình thang.

-• Chiều rộng rãnh b = 0.4m,  (Theo điều 9.3.2 TCVN 4054:2005).

- Chiều cao rãnh hmin = 0.3m, hmax = 0.8m (Theo điều 9.3.2 TCVN 4054:2005).

-• Độ dốc rãnh biên trong đường đào ta chọn bằng độ dốc dọc đường để tính toán.

- Độ dốc rãnh biên trong đường đắp ta chọn bằng độ dốc dọc tự nhiên để tính toán.

Tính toán lưu lượng trong rãnh bằng phương pháp lặp:

Cho giá trị h thay đổi, tính lưu lượng Q theo công thức:

Q = V_ttw

Sau khi điều chỉnh h và tính được Q, ta tính chiều sâu rãnh thi công:

h_tc = h + 0.2m

Bố trí rãnh biên khi:

h_tcmin = 0.3m ≤  h_tc ≤  h_tcmax = 0.8m

11.2.4. Tính h_tc rãnh:

* Đoạn 1: Km6+200m – Cọc1 (Km6+362.31m)

- Rãnh trái: Như bảng.

- Rãnh phải: Như bảng.

* Đoạn 3: NC2 (Km6+722.05m) – TDCD3(Km6+863.78m)

- Rãnh trái, rãnh phải: Như bảng.

* Đoạn 4: TCCD3 (Km6+1059.06m) – Km7+222.32

- Rãnh trái: Như bảng.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ LUẬN VĂN"