Bài giảng Thiết kế đường ô tô - Chương 11: Thiết kế đường vào cầu

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế đường ô tô - Chương 11: Thiết kế đường vào cầu

1. Bài giảng môn học: Thiết kế đường ô tô CHƯƠNG 11 THIẾT KẾ ĐƯỜNG VÀO CẦU 1.1 Đặc điểm của nền đường bãi sông - Nền đường bãi sông phải thiết kế như thế nào để đảm bảo ổn định trong điều kiện làm việc bất lợi nhất. - Cao độ mức nước ở nền đường đắp không những chỉ phụ thuộc vào cao độ mức nước thiết kế mà còn phụ thuộc vào chiều cao nước dâng trước công trình do ảnh hưởng của sự thu hẹp dòng sông. - Trong thời gian nước lũ, nếu có gió lớn hoặc bão, bãi sông sẽ có sóng lớn. Vì vậy về mùa lũ nền đường dẫn đến cầu không những mất ổn định vì nước ngập mà còn bị xói lở do sóng vỗ. Thường sóng vỗ mạnh nhất ở ta luy phía thượng lưu. - Sóng tác dụng lên ta luy nền đường không những gây xói lở mà còn vờn lên ta luy với một chiều cao nhất định h sv (Hình 1.1) và nước có thể tràn lên lề đường. sv h s h α Hình 1.1 Sơ đồ sóng vờn lên ta luy nền đường đắp Chiều cao của sóng vờn có thể xác định theo công thức: hsv = 3,2 K h s tg α trong đó: α - góc nghiên của ta luy nền đường đắp; K – hệ số xét đến độ nhám của ta luy đối với ta luy gia cố bằng bê tông, K = 1,0 đối với ta luy gia cố bằng cỏ hoặc đá, K = 0,9 hs – chiều dài sóng, xác định theo công thức: 5/4 1/3 hs = 0,02 V D trong đó: Trang 1
2. Bài giảng môn học: Thiết kế đường ô tô V – tốc độ gió, m/s; D – chiều dài sóng chạy, Km - Sóng vỗ vào ta luy nền đường sẽ gây xói lở và ảnh hưởng đến sự ổn định của ta luy, do đó trong đa số các trường hợp ta luy nền đường dẫn đến cầu luôn được gia cố. - Về mùa lũ nền đường còn chịu ảnh hưởng của nước thấm (Hình 1.2). Khi mức nước lũ dao động, đường nước thấm vào nền đường có dạng đường cong lõm khi nước lên, và có dạng đường cong lồi khi nước xuống. a) MNTK b) MNTK c) MNTK Hình 1.2 Các dạng đường nước thấm trong thân nền đường 1.2 Phương pháp thiết kế trắc dọc và trắc ngang nền đường vào cầu 1.2.1 Thiết kế trắc dọc đường dẫn đến cầu Trắc dọc đường dẫn đến cầu có thể chia làm ba đoạn riêng biệt (Hình 1.3). Đoạn I Đoạn II Đoạn III MNTK Hình 1.3 Trắc dọc đường dẫn đến cầu Trang 2
3. Bài giảng môn học: Thiết kế đường ô tô - Đoạn I - đoạn chuyển tiếp từ bờ sông xuống bãi sông: thiết kế như đường bình thường. Nếu bờ sông cao và bãi sông sâu, đoạn này thường thiết kế theo dạng đường đào. - Đoạn II – đoạn nền đắp với chiều cao tối thiểu đảm bảo cho nền đường không bị ngập nước. Cao độ này phải cao hơn mức nước dềnh và chiều cao sóng vỗ, xác định như sau: Hn = MNTK + hn + h sv + h o trong đó: MNTK – mức nước thiết kế; hn – mức nước dềnh; hsv – chiều cao sóng vờn; ho – chiều cao dự trữ, lấy bằng 0,5m. - Đoạn III – đoạn đường lên cầu, thường cao hơn MNTK rất nhiều, là đoạn đường đắp nối liền đoạn II với cao độ mặt cầu. Đoạn này được bố trí hai đường cong nối dốc lồi và lõm. Độ dốc của đoạn này không được lớn hơn độ dốc giới hạn quy định cho từng cấp đường. 1.2.2 Thiết kế trắc ngang đường dẫn đến cầu Trắc ngang nền đường dẫn đến cầu có dạng như hình 1.4. ,5 :1 1 2 - 3m MNTK :2 1 6 - 8m 25 2, 1: Hình 1.4 Trắc ngang nền đường dẫn vào cầu Chuyển tiếp giữa ta luy khô và ta luy bị ngập nước là một dải đất đắp nằm ngang có chiều rộng 2 – 3m. Cao độ dải đất này lấy bằng cao độ mặt đường ở đoạn II. Xây dựng bật thềm với mục đích giảm sức chịu tải ở ta luy phần dưới và đồng thời tăng ổn định cho ta luy nền đường. Ngoài ra bậc thềm còn là nơi chứa vật liệu sửa chữa lớp gia cố ta luy. Kết cấu trắc ngang của nền đắp ở đoạn này cần phải kiểm toán ổn định ta luy. Trang 3
4. Bài giảng môn học: Thiết kế đường ô tô Ta luy nền đường đắp ở bãi sông thường bị phá hoại bởi nước, do đó cần được gia cố hoặc bảo vệ bằng những công trình đặc biệt. 1.3 Gia cố nền đường bãi sông Nền đường đắp bãi sông thường bị phá hoại do những nguyên nhân: trượt ta luy, xói lở do nước chảy dọc và sóng vỗ. - Để ta luy khỏi bị trượt khi thiết kế trắc ngang nền đường cần kiểm toán sự ổn định của nó. - Để bảo vệ ta luy nền đắp không bị xói lở bởi dòng chảy dọc và sóng vỗ, người ta thường gia cố ta luy bằng các vật liệu khác nhau, tùy thuộc vào vận tốc dòng chảy (Bảng 1.1). Bảng 1.1 Vận tốc cho phép của dòng chảy, m/s Hình thức gia cố 4,0 Lát tấm bê tông Căn cứ vào điều kiện làm việc, ta luy nền đường có thể chia ra làm ba khu vực (Hình 1.5). I ÏC Ư V U H K MNTK I I ÏC II Ư I V ÏC U Ư H V K U H K MNTN Hình 1.5 Các khu vực gia cố ta luy nền đắp dọc sông - Khu vực I: cao hơn mức nước lũ tính toán, ta luy chỉ cần gia cố theo sự phá hoại của nước mặt. Phổ biến nhất là trồng cỏ thành từng vạt. - Khu vực II: nằm trong khoảng giao động giữa mức nước lớn nhất và nhỏ nhất. Được gia cố theo vận tốc dòng chảy hoặc theo lực sóng vỗ. Có thể lát vạt cỏ (khi vận tốc dòng chảy yếu) hoặc lát đá. Khi gia cố cần sắp xếp đá cho khít và chặt. Trang 4
5. Bài giảng môn học: Thiết kế đường ô tô - Khu vực III: nằm dưới mức nước thấp nhất, cần được gia cố theo dạng lớp phủ để chống xói và sạt lở ta luy. Chân ta luy cần được xây dựng chắc chắn để đảm bảo cho lớp gia cố ổn định. Vì vậy chân ta luy cần được xếp một hoặc hai lớp đá (hình 1.6). Ngoài ra, khi vận tốc dòng chảy lớn, hoặc để tạo điều kiện cho việc cơ giới hóa trong thi công, người ta không dùng đá lát mà dùng tấm bê tông xi măng để gia cố. Những tấm bê tông này có thể đúc sẵn ở xí nghiệp với kích thước 8 x 50 x 50cm, sau đó vận chuyển ra công trường. a) 1:2 0.5 :2 b) 1 0.5 Hình 1.6 Các hình thức gia cố ta luy bằng đá a) Gia cố một lớp đá b) Gia cố hai lớp đá oOo Trang 5