Đồ án Dự án xây dựng tuyến đường nối 2 điểm A và B trên bản đồ địa hình

200 trang hoanguyen 4380

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Dự án xây dựng tuyến đường nối 2 điểm A và B trên bản đồ địa hình", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

luan_van_du_an_xay_dung_tuyen_duong_noi_2_diem_a_va_b_tren_b.doc

Nội dung text: Đồ án Dự án xây dựng tuyến đường nối 2 điểm A và B trên bản đồ địa hình

Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc PHẦN I THIẾT KẾ CƠ SỞ CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1.1 Những vấn đề chung 1. Tên dự án: Dự án xây dựng tuyến đường nối 2 điểm A và B trên bản đồ địa hình. 2. Địa điểm :Mộc Bài -Tây Ninh đi Đức Hoà -Long An đê xây dựng tuyến SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 1
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc 3. Tổ chức tư vấn : Khoa Công Trình – Trường ĐH GTVT TP.HCM I.1. Những căn cứ: 1. Căn cứ vào các kết quả cụ thể đã được thông qua trong bước báo cáo nghiên cứu tiền khả thi, cụ thể: - Kết quả dự báo về mật độ xe cho tuyến A-B đến năm 2025 đạt N = 38 50(xe/ngđ) - Tốc độ xe chạy dùng để thiết kế VTK = 60 (Km/h) 2. Căn cứ vào kết quả điều tra, khảo sát tại hiện trường khu vực tỉnh Tây Ninh- Long An: - Điều tra về tình hình địa chất, động lực. - Công tác khảo sát thủy văn, khí tượng, chế độ làm việc của các công trình thủy lợi 1.2. Mục tiêu của dự án: Đất nước ta trong những năm gần đây phát triển rất mạnh mẽ, nhu cầu vận chuyển hành khách và hàng hóa càng ngày càng tăng. Trong khi đó, mạng lưới đường ôtô ở nước ta lại rất hạn chế, không đáp ứng kịp thời cho tốc độ phát triển của nền kinh tế ngày nay, phần lớn chúng ta sử dụng những tuyến đường cũ mà những tuyến đường này không thể đáp ứng được nhu cầu vận chuyển rất lớn hiện nay. Tuyến đường A - B thuộc tỉnh Tây Ninh-Long An. Đây là tuyến đường xây dựng trên vùng đồi của tỉnh. Sau khi tuyến đường này được hoàn thành đưa vào sử dụng chắc chắn nó sẽ có tác động tích cực đến đời sống văn hóa, kinh tế, chính trị của nhân dân trong khu vực. Mặt khác tuyến đường sẽ giúp cho việc thông thương giữa các vùng lân cận được thuận lợi hơn. Hơn nữa, nó giúp phát triển khu vực trước kia là căn cứ địa cách mạng, vùng rất có tiềm năng về cây công nghiệp, chăn nuôi, phát triển kinh tế trang trại. Do đó việc xây dựng tuyến đường là rất cần thiết. 1.3.Phạm vi nghiên cứu: Tuyến đường A-B chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam. Khu vực tuyến đi qua là vùng núi, qua vùng trồng các cây công nghiệp như: cao su, điều Trong khu vực tuyến đi qua hiện thời mạng lưới giao thông còn rất yếu kém, chủ yếu là đường mòn, đường cấp phối sỏi đỏ, còn lại là một số đường nhựa nhưng đã xuống cấp trầm trọng, bị lún sụt, ổ gà, bong bật gây rất SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 2
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc nhiều khó khăn cho việc đi lại, chuyên chở hàng hóa. Trong tương lai khu vực này được đầu tư và khuyến khích để phát triển kinh tế trang trại, trồng trọt và chăn nuôi, trong đó chú trọng phát triển cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao như: cao su, điều, cà phê Để kịp thời đáp ứng sự phát triển kinh tế trong tương lai của khu vực cần có qui hoạch giao thông nông thôn. Và việc xây dựng tuyến A - B cũng nằm trong dự án trên SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 3
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC 2.1. Địa hình tự nhiên: Khu vực tuyến đi qua có nhiều đồi núi, dân cư hai bên đường sống rất thưa thớt chủ yếu tập trung ở những nơi thuận tiện cho việc canh tác. Dọc theo khu vực tuyến đi qua co 1 sông lớn và nhiều suối cạn về mùa nắng nhưng đến mùa mưa khá nhiều nước và tập trung nhanh, do đó thuận lợi cho việc xây dựng tuyến. 2.2.Đặc điểm về địa chất thuỷ văn : Ở khu vực này chỉ có nước mặt, hầu như không thấy nước ngầm. Dọc theo khu vực mà tuyến đi qua có một vài nhánh sông, kênh, suối có nước theo mùa. Vào mùa khô thì tương đối ít nước, nhưng vào mùa mưa thì nước ở các suối tương đối lớn có thể gây ra lũ nhỏ. Tại các khu vực suối nhỏ (suối cạn) ta có thể đặt cống hoặc làm cầu nhỏ, với những suối lớn hoặc sông để vượt qua cần phải làm cầu. Địa chất ở hai bên các nhánh sông, kênh này ít bị xói lở, tương đối thuận lợi cho việc thi công công trình thoát nước và cho toàn bộ công trình. Ở khu vực này không có khe xói. 2.3.Vật liệu xây dựng : Trong công tác xây dựng, các vật liệu xây dựng đường như đá, cát, đất chiếm một số lượng và khối lượng tương đối lớn. Để làm giảm giá thành khai thác và vận chuyển vật liệu cần phải cố gắng tận dụng vật liệu có tại địa phương đến mức cao nhất. Khi xây dựng nền đường có thể lấy đá tại các mỏ đá đã thăm dò có mặt tại địa phương (với điều kiện các mỏ đá này đã được thí nghiệm để xác định phù hợp với khả năng xây dựng công trình). Nói chung, vật liệu xây dựng cũng có ảnh hưởng rõ rệt đến thi công. Ngoài ra còn có những vật liệu phục vụ cho việc làm láng trại như tre, nứa, gỗ vv. Nói chung là sẵn có nên thuận lợi cho việc xây dựng nhà cửa, láng trại cho công nhân. Đất để xây dựng nền đường có thể lấy ở nền đường đào hoặc lấy ở mỏ đất gần vị trí tuyến (với điều kiện đất phải được kiểm tra xem có phù hợp với công trình), cát có thể khai thác ở những bãi dọc theo suối. 2.4.Đăc điểm địa chất : SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 4
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Địa chất ở vùng tuyến đi qua rất ổn định. Dọc theo các con suối có nhiều bãi cát, sỏi có thể dùng làm mặt đường và các công trình trên đường, ở vùng này hầu như không có hiện tượng đá lăn, không có những hang động cát-tơ và không có hiện tượng sụt lở. Địa chất vùng này rất tốt thuận lợi cho việc xây dựng tuyến. 2.5Đặc điểm khí hậu, thủy văn. 1. Khí hậu a. Nhiệt độ Khu vực tuyến nằm sâu trong nội địa, nhiệt độ trung bình hàng năm khá cao khoảng 24 0C. Với đặc trưng khí hậu miền núi chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm lớn khoảng 10 0C. Nắng nóng, mưa nhiều chia làm hai mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ cao nhất khoảng 35 – 370C. Nhiệt độ thấp nhất khoảng 8 –140C. b. Mưa Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, vào mùa mưa số ngày mưa thường xuyên, lượng mưa trung bình tăng lên, độ ẩm tăng. Vào mùa nắng số ngày mưa rất ít, độ ẩm giảm. Lượng mưa lớn nhất vào tháng 7 là 300mm, thấp nhất là tháng 1 khoảng 80mm. 2. Thủy văn a. Đặc điểm thủy văn dọc tuyến Ở khu vực này chỉ có nước mặt không có nước ngầm. Có nhiều suối cạn, về mùa khô tương đối ít nước thậm chí không có nhưng về mùa mưa lượng nước rất lớn, tập trung nhanh. Các suối này khúc khuỷu và có chiều dài tương đối lớn. Theo số liệu nhiều năm quan trắc ta có các bảng biểu, đồ thị các yếu tố khí hậu thủy văn như sau: Hướng gió - Ngày gió -Tần suất Hướng gió B ĐB Đ ĐN N TN T TB Lặng Tổng Số ngày 50 45 55 40 48 38 45 35 9 365 gió Tần suất 13.7 12.3 15.1 11 13.2 10.4 12.3 9.6 2.4 100 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 5
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Độ ẩm – Nhiệt độ – Lượng bốc hơi – Lượng mưa Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nhiệt 19 21 22 24 26 26.5 25 24.5 23 22.5 20 18 độ(oC) Lượng bốc 50 58 63 97 110 115 130 170 165 90 87 83 hơi (mm) Lượng mưa 19 24 32 47 150 190 210 197 163 140 100 44 (mm) Số ngày 2 3 5 6 13 15 16 14 13 12 8 4 mưa Độ ẩm (%) 74 75 77 79 82 83 84 82 80 79 77 76 Các số liệu này được biểu diển bằng các biểu đồ sau BIEÅU ÑOÀ HOA GIOÙ B 11.2 6.0 4.9 3.6 3.8 6.6 3.6 T 4.8 Ñ 4.1 3.7 4.1 6.6 4.4 8.8 9.3 13.7 N (M M ) 180 170 150 130 110 90 70 50 TH A ÙN G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B IE ÅU Ñ O À LÖ Ô ÏN G B O ÁC H Ô I SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 6
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc (%) 90 80 70 60 50 THAÙNG 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 BIEÅU ÑOÀ ÑOÄ AÅM (MM) 300 200 100 THAÙNG 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 BIEÅU ÑOÀ LÖÔÏNG MÖA SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 7
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 8
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG & CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN ĐƯỜNG 3I. Các tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054 – 2005. Qui trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211 – 06. 3.1.1. Cấp thiết kế 1. Xác định cấp hạng kỹ thuật và cấp quản lý của tuyến đường Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và các số liệu ban đầu gồm:  Bình đồ địa hình tỷ lệ 1/ 10.000. • Lưu lượng xe hiện tại : No = 2236 xe/ng.đêm. • Mức tăng trưởng xe hàng năm : p =10 • Thành phần xe chạy:  Xe con 24 ghế : 1.78 %  Xe tải 4 bánh tr 6 bánh nhỏ : 8.09 %  Xe tải 2 trục 6 bánh lớn : 5.13 %  Xe tải nặng 3 trục : 4.44 %  Xe tải > 3 trục : 1.78 %  Xe khác : 0.79 %  Xe máy : 56.41 %  Xe đạp : 1.95 % 3.1.2. Xác định cấp hạng kỹ thuật: Nqđ = Niai = 1014(xcqđ/ngđ) Lưu lượng xe thiết kế tương lai t = 15 năm, đối với đường cấp III : t-1 15-1 Nt= No(1+p) = 1014 ×(1+0.1) = 3850(xcqđ/ngđ) Tra Bảng 3-Bảng phân cấp kỹ thuật đường ôtô theo chức năng của đường và lưu lượng thiết kế- TCVN 4054-2005: Dựa vào chức năng của đường, đó là đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị văn hóa lớn của đất nước, của địa phương Cấp thiết kế : Cấp III Đối với địa hình là núi Chọn V TK= 60 Km/h (Bảng 4-Tốc độ thiết kế của đường-TCVN 4054-2005) Như vậy ta chọn số liệu thiết kế như sau:  Cấp thiết kế : Cấp III  Vận tốc thiết kế : Vtk= 60 km/h SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 9
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Không có dãi phân cách giữa 2 làn xe.  Không bố trí đường bên 3.2. Xác định các yếu tố kỹ thuật: - Các căn cứ để xác định các yếu tố kỹ thuật của tuyến đường + Địa hình: Qua quá trình khảo sát căn cứ vào bình đồ thấy khu vực tuyến đi qua là vùng đồi. + Lưu lượng xe con tính đổi năm tương lai là: N = 3850 (xcqđ/ngđ) + Thành phần xe chạy: như trên + Vận tốc thiết kế v=60 (km/h) Tuyến đường được thể hiện thông qua các yếu tố đặc trưng như sau: 1. Mặt cắt ngang của tuyến. 2. Bình đồ. 3. Mặt cắt dọc tuyến. Do đó nhiệm vụ tiếp theo là lần lượt xác định các yếu tố kỹ thuật giới hạn theo các yếu tố đặc trưng trên. Măt cắt ngang của tuyến: Mặt cắt ngang của tuyến có dạng như sau: Trong đó: Bn : Chiều rộng nền đường. Bm : Chiều rộng mặt đường. Bl : Chiều rộng lề đường. in : Độ dốc ngang mặt đường. il : Độ dốc ngang lề. a. Các yếu tố kỹ thuật của tuyến trên bình đồ  Bán kính đường cong nằm Khi chọn tuyến, nếu có điều kiện thì người kỹ sư phải tìm cách vận dụng các bán kính đường cong lớn để xe chạy dễ dàng. Nhưng trong phần lớn các trường hợp người kỹ sư phải tìm một thỏa hiệp giữa hai yêu cầu trái ngược SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 10
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc nhau. Phải bám sát địa hình để có khối lượng đào đắp ít nhất và phải đảm bảo chế độ xe chạy tốt nhất. Khi khó khăn, phải dùng bán kính tối thiểu R min, khi đó lực ngang là lớn nhất và siêu cao là tối đa (7%) Ta có công thức tính bán kính đường cong nằm như sau Trong công thức này v tính bằng (m/s) Còn V tính (km/h) thì bán kính đường cong sẽ có dạng V 2 R 127 *( in ) Với : R : Bán kính đường cong nằm(m). V : Vận tốc thiết kế g : Gia tốc trọng trường(m/s2) : g=9.81(m/s2).  : Hệ số lực đẩy ngang. in : Độ dốc ngang của mặt đường. (+): dùng cho trường hợp có siêu cao. (-): dùng cho trường hợp không có siêu cao. Để xác định lực đẩy ngang  phải dựa vào các điều kiện sau: Điều kiện ổn định chống lật của xe. Lấy theo trị số an toàn nhỏ nhất =0.6. Điều kiện ổn định chống trượt ngang, lấy trong điều kiện bất lợi nhất. Mặt đường có bùn bẩn  =0.12. Điều kiện về êm thuận và tiện nghi đối với hành khách: Khi:  0.1 : Hành khách khó nhận biết xe vào đường cong.  0.15: Hành khách bắt đầu cảm nhận xe đã vào đường cong.  = 0.2 : Hành khách cảm thấy khó chịu.  = 0.3 : Hành khách cảm thấy xô dạt về một phía. Điều kiện tiết kiệm nhiên liệu và săm lốp cũng như hành khách cảm thấy dễ chịu, hệ số lực ngang không nên chọn lớn hơn 0.15. Sau khi nghiên cứu thực nghiệm cho thấy để săm lốp và nhiên liệu không tăng lên quá đáng hệ số lực đẩy ngang hạn chế là 0.21. Kiến nghị chọn =0.15 Vậy bán kính đường cong nằm R được xác định như sau: + Bán kính đường cong nằm tối thiểu khi có siêu cao lớn nhất iscmax =7% V 2 602 R 129 (m) 127 *( isc ) 127 *(0.15 0.07) SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 11
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Theo bảng 13 TCVN 4054-2005: ứng với siêu cao 7% Vtk = 60km/h, Rmin=125÷150m. + Bán kính tối thiểu khi đường cong nằm không có siêu cao: V 2 602 Rmin 218(m) 127(0.15 in ) 127(0.15 0.02) Theo bảng 13 TCVN 4054-2005 - Khi không có siêu cao và Vtk = 60km/h thì Rmin≥ 1500m. Bảng tính toán bán kính đường cong nằm. Rmin Đơn vị Tính toán Tiêu chuẩn Kiến nghị Có siêu cao (isc = 7%) m 129 125÷150 130 Không có siêu cao m 218 1500 1500  Tính toán siêu cao Siêu cao có tác dụng làm giảm lực đẩy ngang, tạo điều kiện cho xe chạy an toàn và tiện lợi trong việc điều khiển xe chạy ở đường cong có bán kính nhỏ. Độ dốc siêu cao được xác định theo công thức. V 2 V 2 i  i sc 127 * R sc 127 * R 2 - V: vận tốc thiết kế V= 60km/h. - R: bán kính đường cong nằm. -  : hệ số lực đẩy ngang tính toán. - 2: hệ số bám ngang của lốp xe với đường. Từ công thức trên cho thấy isc phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm R, hệ số lực đẩy ngang 2, thường lấy từ 2= 0.08-0.1 tối đa là 0.15. Theo bảng 13 TCVN 4054-2005 có độ dốc siêu cao như sau: R(m) 125-150 150-175 175-200 200-250 250-300 300- ≥1500 1500 Không Isc(%) 7 6 5 4 3 2 siêu cao Căn cứ vào tính toán và tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054-2005 có Rmin=150m vậy iscmax= 7% và iscmin= in =2% để đảm bảo thoát nước trong đường cong. Đoạn nối siêu cao được thực hiện với mục đích chuyển hóa một cách điều hòa từ trắc ngang bình thường (hai mái với độ dốc tối thiểu thoát nước 2%) sang trắc ngang đặc biệt có siêu cao. Sự chuyển hóa này sẽ tạo ra một độ dốc SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 12
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc phụ Ip. Độ dốc dọc tối đa được quy định trên đường cấp III địa hình vùng núi là 6%. Khi gặp khó khăn có thể tăng thêm lên 1%. Đối với đường Vtt 60km / h Ip=1% Trên đoạn nối siêu cao mặt cắt ngang 2 mái được chuyển thành mặt cắt ngang một mái có độ dốc siêu cao bằng 2 bước. *. Bước chuẩn bị: Các bộ phận ở bên ngoài phần xe chạy (lề đường) nâng lên có độ dốc bằng độ dốc phần xe chạy bằng cách quay quanh mép phần xe chạy. *. Bước thực hiện: Được tiến hành bằng 2 phương pháp: + Quay quanh tim đường để nâng phần phía lưng đường cong cho có cùng độ dốc phần xe chạy, sau đó tiếp tục quay cả phần xe chạy và lề gia cố quanh tim đường cho tới khi đạt độ dốc siêu cao. + Quay phần đường phía lưng đường cong quanh tim đường cho tới khi cả mặt cắt ngang có độ dốc ngang của phần xe chạy (như phương pháp 1) sau đó quay quanh mép phần xe chạy phía bụng cả mặt cắt ngang cho tơi khi đạt độ dốc siêu cao. Khi có đường cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp. Khi không có đường cong chuyển tiếp đoạn nối siêu cao bố trí một nữa ngoài đường thẳng và một nữa nằm trong đường cong tròn. + Chiều dài đoạn nối siêu cao Lnsc được xác định theo công thức: (B ) *isc Lnsc i p B : chiều rộng phần xe chạy (m): B=6m. : độ mở rộng của phần xe chạy(m). Theo bảng 12 TCVN 4054-2005, do lượng xe tải lớn nhất nên lấy xe tải làm xe thiết kế, có =0.9m ( Ứng với bán kính Rmin<150100) Isc: Độ dốc siêu cao (%). ip: Độ dốc phụ thêm ở mép ngoài mặt đường trong quá trình nâng siêu cao(%). Theo điều 5.6.4 TCVN 4054-2005 với Vtt 60km/h; ip = 0.5% lấy cho trường hợp isc Max = 6%. (6 0.9) 6% Vậy : Lnsc= =82.8m 0.5% (6 0.9) 2% Nhưng trong bài thì Rmin= 200m do vậy Lnsc= =28m 0.5% SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 13
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Đoạn nối siêu cao được thực hiện với mục đích chuyển hóa một cách điều hòa từ trắc ngang thông thường ( hai mái ) sang trắc ngang đặc biệt có siêu cao Trên tuyến Rmin=200m nên Lnsc=28 m Sơ đồ bố trí đọan nối siêu cao : Ñoaïn noái sieâu cao x a im i= Ñöôøng cong troøn B i=imax i=im ax áp i=in tie eån uy ch ng co g ôøn Ñö  Tính toán đường cong chuyển tiếp. Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong phải chịu các thay đổi: -Bán kính từ + đến R. G V 2 -Lực ly tâm từ chỗ bằng không đạt đến giá trị: F . lt g R -Góc hợp giữa trục bánh xe trước và trục xe từ giá trị bằng không chuyển đến giá trị trên đường cong. Những biến đổi đột ngột đó gây cảm giác khó chịu cho lái xe và hành khách. Vì vậy để đảm bảo có sự chuyển biến điều hòa về lực li tâm, về góc ngoặt và về cảm giác của người đi xe, do đó cần phải làm đường cong chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong tròn. Ngoài những tác động cơ học trên, khi làm đường cong chuyển tiếp còn có tác dụng làm cho tuyến hài hòa hơn, tầm nhìn đảm bảo hơn, mức độ an toàn tăng lên rõ rệt. Điều 5.7.2 TCVN4054-05 qui định chiều dài đường cong chuyển tiếp L ct không nhỏ hơn chiều dài các đoạn nối siêu cao và đoạn nối mở rộng (Lct không nhỏ hơn 15m). Chiều dài đường cong chuyển tiếp được xác định theo công thức sau : SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 14
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc V 3 L tt ct 23.5 R Với Rmin=125m ta tính được Lct= 73m Với R=200m tính được V=127* R*( isc ) 127*200*(0.15 0.02) 65.7 (m/s) R : Bán kính đường cong nằm(m). Chiều dài đường cong chuyển tiếp tuỳ thuộc vào bán kính R. Ở đây lấy trong điều kiện bán kính nhỏ nhất để tính toán RMin =200m. 65.73 Vậy : L 60m ct 23.5*200 Chọn : Lct= Lnsc = 75m.  Tính độ mở rộng mặt đường trong đường cong. Khi xe chạy trong đường cong, trục sau xe cố định luôn luôn hướng tâm, còn trục bánh trước hợp với trục xe một góc (như hình vẽ) nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đường thẳng, nhất là khi xe đi vào đường cong có bán kính nhỏ. Vì vậy đối với những đường cong có bán kính nhỏ thì cần thiết phải mở rộng mặt đường. e 1 2 L e L R B Công thức tính độ mở rộng của phần xe chạy đường hai làn xe: L2 0.1V E R R Với : L: Chiều dài tính từ trục sau của xe tới giảm xóc đằng trước Vì thành phần xe chạy trên tuyến theo số liệu khảo sát đa số là xe tải loại trung cho nên lấy L=8m (bảng 10 điều 5.5.2 TCVN 4054-2005). V : Vận tốc xe chạy thiết kế V= 60km/h. R : Bán kính đường cong nằm. Độ mở rộng phần xe chạy khi RMin =125m. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 15
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc 82 0.1 60 E 1m . 125 125 Theo bảng 10 điều 5.5.2 TCVN 4054-2005: Với: V = 60km/h, L =8m, R = 125m thì E = 1.0m.  Tính nối tiếp các đường cong. Khi cắm tuyến nên tránh các bất ngờ cho người lái, các bán kính đường cong cạnh nhau không nên chênh lệch nhau quá, tốt nhất là không lớn quá 1,5 lần bán kính đường cong tiếp theo. Sau 1 đoạn thẳng quá dài không nên bố trí đường cong có bán kính quá nhỏ. Các bán kính quá nhỏ tốt nhất nên tập trung trong một khu vực, trong khu đó người lái giảm tốc và tập trung sự chú ý. Về mặt liên kết kỹ thuật cần có sự chú ý cho các trường hợp sau: *. Hai đường cong cùng chiều Khi hai đường cong không có siêu cao chúng có thể nối trực tiếp với nhau. Khi hai đường cong có siêu cao thì đoạn chêm phải đủ dài để bố trí hai nữa đường cong chuyển tiếp hoặc hai nữa đoạn nối siêu cao. L L m 1 2 2 L1, L2: Chiều dài đường cong chuyển tiếp hoặc đoạn nối siêu cao của đường cong 1 và đường cong 2. L L Nếu m 1 2 thì tốt nhất là thay đổi R để hai đường cong tiếp giáp 2 nhau, khi có cùng độ dốc siêu cao mở rộng theo đường cong có giá trị lớn hơn. Nếu địa hình không cho phép có đường cong ghép mà cần phải giữ đoạn chêm ngắn thì bố trí độ dốc ngang một mái trên đoạn chêm đó theo giá trị lớn hơn. L L Nếu m 1 2 thì đoạn thẳng còn lại nếu đủ dài lớn hơn hoặc bằng 20- 2 25m thì bố trí đoạn đó hai mái. Nếu không đủ dài thì bố trí một mái. Ñ1 m Ñ2 Ñ1 Ñ2 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007O1 O1 Trang 16 O2 O2
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc *.Hai đường cong ngược chiều. Hai đường cong ngược chiều không có siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau. Hai đường cong ngược chiều có bố trí siêu cao thì chiều dài đoạn chêm phải đủ để bố trí hai đường cong chuyển tiếp hoặc hai đoạn nối siêu cao. L L m 1 2 2 Tính cho trường hợp bất lợi nhất khi hai đường cong ngược chiều có cùng R và bằng RMin ứng với siêu cao 6% có đoạn nối siêu cao là Lsc= 90m. Điều 5.3.3 TCVN 4054-2005 qui định Giữa các đường cong tròn, phải có đoạn chêm đủ dài Để bố trí đường cong chuyển tiếp và m 2V giữa 2 đường cong ngược chiều. V: Tốc độ tính toán thiết kế V= 60km/h. Vậy: m 2x60 =120m. O2 O2 Ñ1 Ñ1 m Ñ2 L1/2 L2/2 Ñ2 O1 O1 *. Xác định tầm nhìn. Khi điều khiển xe chạy trên đường thì người lái xe phải nhìn rõ một đoạn đường ở phía trước để kịp thời xử lý mọi tình huống về đường và giao thông như tránh các chỗ hư hỏng, vượt xe hoặc kịp thời nhìn thấy các biển báo. Chiều SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 17
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc dài đoạn đường tối thiểu cần nhìn thấy trước đó gọi là tầm nhìn xe chạy. Tính toán xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy nhằm đảm bảo xe chạy an toàn. Khi xe chạy trên đường thông thường xảy ra các tình huống sau: + Cần hãm xe kịp dừng lại trước chướng ngại vật tĩnh nằm trên mặt đường. + Hai xe ngược chiều nhau (cùng trên một làn) kịp hãm lại không đâm vào nhau. + Hai xe ngược chiều trên cùng một làn tránh nhau không cần giảm tốc độ. + Hai xe cùng chiều có thể vượt nhau. Tuy nhiên ở đây với cấp đường 60km/h cho nên chỉ cần xét hai trường hợp đầu. Tầm nhìn được tính toán trong điều kiện bình thường. Hệ số bám =0.5 (Lấy ở bảng 2-2 trang 26 giáo trình thiết kế đường ôtô tập 1 Đỗ Bá Chương NXBGD). Xét trong điều kiện đường bằng phẳng id=0%. +. Xác định chiều dài tầm nhìn một chiều. Trường hợp này chướng ngại vật là một vật cố định nằm trên làn xe chạy như: đá đổ, đất trượt, hố sụt, cây đổ và hàng của xe chạy trước rơi Xe đang chạy với tốc độ V có thể dừng an toàn trước chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S1 (tầm nhìn một chiều). Sơ đồ tính toán tầm nhìn một chiều: lpö Sh lo 1 1 S1 Chiều dài tầm nhìn một chiều được xác định: S1=L1+Sh+Lo Với Lpư: chiều dài phản ứng tâm lý của người lái xe khi thấy chướng ngại vật Lpư=V t (t =1s) do vậy Lpư=V. Lo: Chiều đoạn dự trữ an toàn Lo= (5-10)m Sh: Quãng đường ôtô đi được trong quá trình hãm xe được xác định: k V 2 S h 254 ( i) Với : k: Hệ số sử dụng phanh đối với xe con k = 1.2. V: Vận tốc thiết kế của xe V = 60km/h. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 18
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc : Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường trên đoạn đường hãm = 0.5. i: Độ dốc dọc của đường trong điều kiện bình thường lấy i=0%. V k V 2 60 1.2*602 Vậy : S L 10 60.68(m) 1 3.6 254( i) O 3.6 254*0.5 + Xác định cự ly tầm nhìn hai chiều. Hai xe ôtô chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe và phải nhìn thấy nhau từ một khoảng cách đủ để hãm phanh dừng lại trước nhau một khoảng cách an toàn. Sơ đồ tính toán tầm nhìn hai chiều: lpö Sh lo Sh lpö 1 1 2 2 S2 Chiều dài tầm nhìn hai chiều được xác định : S2=L1+Sh1+Sh2+Lo Tuy nhiên vì tính cho cùng một loại xe chạy cùng một vận tốc nên S2 được tính như sau: V k V 2 60 1.2 602 0.5 S L 10 111.36m 2 1.8 127 ( 2 i) O 1.8 127 0.52 Tầm nhìn Đơn vị Tính toán Tiêu chuẩn Kiến nghị Tầm nhìn một chiều M 60.68 75 75 Tầm nhìn hai chiều M 111.36 150 150 +.Xác định tầm nhìn trên đường cong nằm. Khi xe chạy vào đường cong nằm, nhất là đường cong có bán kính nhỏ, nhiều trường hợp có chướng ngại vật nằm phía bụng đường cong gây cản trở cho tầm nhìn như mái ta luy, cây cối trên đường. Tầm nhìn trong đường cong được kiểm tra đối với xe chạy trong làn phía bụng đường cong với giả thiết mắt người lái xe cách mép đường 1.5m và ở độ cao cách mặt đường 1.2m. Gọi : Zo là khoảng cách từ mắt người lái xe đến chướng ngại vật. Z là khoảng cách từ mắt người lái xe đến ranh giới chướng ngại vật cần phá bỏ. Sơ đồ tính toán tầm nhìn trên đường cong: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 19
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Z o Z M e ùp ñ ö ô øn g Z Z - Z o Z o 1 . 2 m 1 . 5 m +. Có hai phương pháp xác định phạm vi phá bỏ của chướng ngại vật: - Phương pháp đồ giải. Trên quỹ đạo xe chạy xác định điểm đầu và điểm cuối của những đường cong có chiều dài dây cung bằng cự ly tầm nhìn (lấy tầm nhìn hai chiều S 2 =150m ). Nối chúng lại bằng những đường thẳng gọi là các tia nhìn vẽ đường bao các tia nhìn xác định được phạm vi phá bỏ. Sơ đồ xác định phạm vi phá bỏ theo phương pháp đồ giải: S2 Ñöôøng bao caùc tia nhìn B Quyõ ñaïo maét ngöôøi laùi - Phương pháp giải tích. Xảy ra hai trường hợp: + Chiều dài tầm nhìn S nhỏ hơn cung đường tròn K.  S *1800 Z R *(1 Cos ) với  2 * R Với : R : bán kính đường cong nằm. S : chiều dài tầm nhìn. + Chiều dài tầm nhìn S lớn hơn chiều dài đường cong K. Khi đó phần phá bỏ có hai phần: Z =Z1+Z2 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 20
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc 1 Z R *(1 Cos ) ; Z (S K) Sin 1 2 2 2 2 K K S1 S1 K/2 S1- 1 Z Z - 2  Z Z   R    Tính các yếu tố trên trắc dọc. *. Xác định độ dốc dọc tối đa đối với các loại xe. Độ dốc dọc có ảnh hưởng rất nhiều đến giá thành xây dựng, chủ yếu là qua khối lượng đào đắp. Độ dốc dọc được áp dụng càng lớn thì chiều dài tuyến đường trên vùng đồi núi càng ngắn, khối lượng đào đắp càng nhỏ dẫn tới giá thành xây dựng càng thấp. Ngược lại khi độ dốc dọc càng lớn thì xe chạy càng lâu, tốc độ xe chạy càng thấp, lượng tiêu hao nhiên liệu càng lớn, hao mòn săm lốp càng nhiều, tức là giá thành vận tải càng cao. Phải kể thêm là khi độ dốc lớn thì mặt đường nhanh hao mòn do lốp xe bào mòn và do nước mưa bào mòn, rãnh dọc mau hư hỏng hơn, duy tu bảo dưỡng cũng khó khăn hơn. Độ dốc dọc của đường ảnh hưởng rất lớn đến giá thành xây dựng, giá thành vận doanh, mức độ an toàn xe chạy. Muốn cho xe chạy trên đường luôn đảm bảo vận tốc thiết kế, phù hợp với địa hình khu vực tuyến cần xác định độ dốc dọc dựa vào các yếu tố sau: + Sức kéo phải lớn hơn sức cản ( f i ) của đường. + Sức kéo phải nhỏ hơn lực bám để xe chạy không bị trượt. + Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực kéo của động cơ (theo nhân tố động lực của xe). + Theo thiết kế đường ôtô, khi xe chạy với tốc độ đều, nhân tố động lực của xe được tính : D = f i D : nhân tố động lực của xe. f : hệ số lực cản lăn trung bình. i : độ dốc dọc của đường. Điều kiện cần thiết của đường để đảm bảo xe chạy với một tốc độ cân bằng yêu cầu. Trên loại mặt đường đã biết, hệ số cản lăn f. Độ dốc dọc tối đa xe có thể khắc phục ở chuyển số thích hợp được tính: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 21
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc i = D – f Căn cứ vào thành phần xe thiết kế chọn loại xe chiếm đa số để tính toán có xe khách 8-24 ghế chiếm 14.60%. Vậy chọn xe 10 T làm đại diện. Theo bảng 2-1 trang 15 giáo trình thết kế đường ôtô tập 1 Đỗ Bá Chương (NXBGD) chọn f = 0.02 cho mặt đường bêtông nhựa. Theo biểu đồ nhân tố động lực, với tốc độ 60km/h và ở chuyển số lớn nhất của xe 10T xác định được D = 0.04. Vậy: i = D-f = 0.04 - 0.02 = 0.02 Bảng 9 điều 5.1 TCVN 4054-2005 với tốc độ Vtk=60km/h thì idMax=7%. Kiến nghị chọn idMax=7%. Vì chọn idMax=7% lớn hơn độ dốc dọc tính toán cho nên cần kiểm tra khả năng leo dốc của xe trong điều kiện idMax=7% +Kiểm tra độ dốc dọc theo điều kiện bám. Muốn xe chạy được trên đường cần phải đảm bảo các điều kiện sau: Pk Pcản Lực kéo phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám của bánh xe chủ động trên đường. ib ik Ib: Độ dốc dọc tính theo điều kiện bám của xe được xác định: Db = f + ib vậy ib = Db – f Db :đặc tính động lực của từng loại xe được xác định G P D B W b G Với : Gb: Trọng lượng bám phụ thuộc vào loại ôtô Xe tải nặng có hai cầu trở lên : Gb = G Xe tải trung có một cầu : Gb =(0.65-0.7)G Xe con : Gb = 0.55G : hệ số bám dọc phụ thuộc vào từng loại mặt đường, độ cứng của lốp xe và tốc độ xe chạy. Để xe chạy được trong mọi điều kiện đường chọn trong tình trạng mặt đường ẩm ướt bất lợi cho xe: = 0.3 Pw : lực cản của không khí khi xe chạy k F V 2 P ` W G F: Diện tích hình chiếu của xe lên mặt phẳng vuông góc với hướng xe chạy : F = 0.8B*H. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 22
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc B : chiều rộng xe B = 2.5m H : chiều cao xe H = 4m K : hệ số cản của không khí k = 0.07 V : vận tốc thiết kế V = 60km/h G : trọng lượng của toàn bộ xe. Xét trong điều kiện xe chở đầy hàng xe tải trọng trục 10T nên G = 15T = 15000kg. 0.07 0.8 2.5 4 602 Vậy: P 134.4kg w 15 Gb = 0.7G = 0.7x15000 = 10500kg 10500 0.3 134.4 Vậy: D 0.29 10500 ib = D – f = 0.29 - 0.02 =0.27 = 27% Với : ik = 7% < ib = 27% xe đảm bảo leo dốc khi chọn độ dốc dọc i dMax =7%.  Tính chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong nằm. Trong đường cong nằm nhất là những đường cong có bán kính nhỏ phải làm siêu cao. Vì vậy trong trường hợp này độ dốc dọc trong đường cong nằm sẽ bị nâng cao hơn bình thường. Nếu trong đường cong nằm có siêu cao trùng với đoạn tuyến có độ dốc dọc lớn, thì độ dốc dọc ở đoạn này sẽ vượt qua giới hạn cho phép. Cho nên cần phải tính toán chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong nằm. Gọi ix là độ dốc dọc trong đường cong có siêu cao, gần đúng có 2 ì ix isc i i: Độ dốc dọc theo hướng tiếp tuyến đường tròn. isc: Độ dốc siêu cao của đường cong. Vậy trị số chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong là: 2 2 i ix id isc i id id: Độ dốc dọc lớn nhất idMax = 7%. idMax = idMax - i. Bảng chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong có siêu cao. Isc(%) 6 5 4 3 2 I 2.2 1.6 1.1 0.62 0.28 IdMax (%) 4.8 5.4 5.9 6.38 6.72 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 23
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc  Tính thiết kế đường cong nối dốc đứng. Khi hai đoạn tuyến cùng một đỉnh trên trắc dọc có độ dốc dọc khác nhau sẽ tạo một góc gãy. Để cho xe chạy êm thuận an toàn và đảm bảo tầm nhìn ban ngày và ban đêm, đảm bảo hạn chế lực xung kích, lực ly tâm theo chiều đứng thì tại các góc gãy cần thiết kế đường cong nối dốc đứng. Theo quy trình 4054-2005 quy định: Khi hiệu đại số của độ dốc dọc nơi đổi dốc lớn hơn 1% phải bố trí đường cong đứng. *. Bố trí đường cong nối dốc đứng lồi. Bán kính tối thiểu của đường đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban ngày của người lái xe trên đường. Trên góc giao lồi, tầm nhìn không đảm bảo do đó phải làm đường cong đứng lồi L R Công thức tính : 2 2( d1 d2 ) L = S : cự ly tầm nhìn của người điều khiển ôtô. R: Bán kính đường cong đứng cần bố trí d1: chiều cao tầm nhìn của mắt người lái so với mặt đường. d2: Chiều cao của chướng ngại vật phải nhìn thấy +Theo tầm nhìn một chiều sơ đồ một thì d1= d =1.2m, d2 = 0. S 2 752 R 1 2343m 2 d 2 1.2 +Theo tầm nhìn hai chiều của sơ đồ hai thì : d1 = d2 = d =1.2m S 1502 R 2 2343m 8 d 8 1.2 Bảng 19 điều 5.8.2 TCVN 4054-2005 với cấp đường 60km/h thì bán kính đường cong đứng lồi nhỏ nhất RđlMin = 2500m *. Bố trí đường cong đứng lõm. Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu được xác định từ điều kiện không gây khó chịu cho hành khách và cho lò xo (nhíp) xe ôtô không bị hỏng do lực ly tâm. 2 V V 2 Công thức tính : R ; R (với V(km/h) a 13*a V : vận tốc tính toán lấy bằng vận tốc thiết kế. b : gia tốc ly tâm cho phép. Trang 62 giáo trình thiết kế đường ôtô tập 1 (Đỗ Bá Chương NXBGD) có a= 0.5-0.7(m/s2) chọn a = 0.5(m/s2). SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 24
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc 602 Vậy : R 553m lMiin 13*0.5 Bảng 19 điều 5.8.2 TCVN 4054-2005 thì bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu đối với cấp đường 60km/h là R=1000m.  Xác định mặt cắt ngang đường. Để xác định hình cắt ngang đường cần xác định các yếu tố sau: + Số làn xe. + Chiều rộng làn xe. *. Xác định số làn xe chạy. N cñgi + Số làn xe chạy được xác định theo công thức: nlx ZxN lth Với nlx: Số làn xe yêu cầu. Ncđgiờ: Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm. Điều 3.3.3.2 TCVN 4054-2005 có Ncđgiờ=(0.1-0.12)Ntbnăm Lấy Ncđgiờ =0.12 3388 = 406 (xqđ/h) Nlth: Năng lực thông hành tối đa. Điều 4.2.2 TCVN 4054-2005 có Nlth= 1000 (xcqđ/h). Z: Hệ số sử dụng năng lực thông hành. Điều 4.2.2 TCVN 4054-2005 có Z = 0.77 (vùng đồi núi). 406 Vậy : n 0.5 làn xe. lx 0.77 1000 Theo bảng 7 điều 4.1.2 TCVN 4054-2005 đường cấp 60 (km/h) chọn 2 làn xe. *. Xác định bề rộng làn xe. Bề rộng làn xe chạy thông qua tính toán để đảm bảo xe chạy an toàn và thuận lợi theo vận tốc thiết kế . b c Bề rộng làn xe chạy được tính như sau: B x y l 2 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 25
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc b b y c x c y Với: Bl: Chiều rộng làn xe chạy(m). b: Chiều rộng thùng xe(m). c: Khoảng cách giữa hai bánh xe(m). x: Khoảng cách từ sườn thùng xe đến làn xe bên cạnh (m). y: Khoảng cách từ bánh xe đến mép phần xe chạy(m) Từ công thức kinh nghiệm có: x = y = 0.5+0.005 V. V : vận tốc thiết kế : V=60km/h. x = y = 0.5+0.005 60 = 0.8m Do tốc độ thiết kế là 60km/h chỉ trong điều kiện khó khăn nhất, mặt khác tất cả các loại xe chạy trên đường ta đều quy đổi ra xe con do vậy ta chọn xe con với b=1.8m, c=1.42m 1.8 1.42 Vậy : B 0.8 0.8 =3.21m. l 2 Theo tiêu chuẩn 4054-2005 ta chọn B =3.0m *.Chiều rộng mặt đường Bm. - Phụ thuộc vào số làn xe nlx - Phụ thuộc vào chiều rộng mỗi làn xe. Bm = 2 3.0 =6.0 m Bảng 7 điều 4.1.2 TCVN 4054-2005 với cấp đường 60km/h có nlx = 2. Vậy: Bm = 3.0 2 = 6 m *. Độ dốc ngang lề đường, mặt đường. Độ dốc ngang mặt đường và lề đường phải đảm bảo an toàn cho xe chạy, thoát nước được thuận lợi. Bảng 9 điều 4.9 TCVN 4054-2005 qui định độ dốc ngang của mặt đường bê tông nhựa là 2%. Phần lề gia cố có cùng độ dốc với mặt đường. Độ dốc ngang lề không gia cố là 6%. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 26
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Bảng tổng hợp các yếu tố kỹ thuật của trắc ngang Vtk=60(km/h). Yếu tố kỹ thuật Đơn vị Tính toán Tiêu chuẩn Kiến nghị Số làn xe làn 0.5 2 2 Bề rộng một làn xe M 3.21 3.0 3.0 Bề rộng mặt đường M 6.0 6.0 6.0 Bề rộng lề đường M 2x1,5 2x1,5 Bề rộng lề đường gia cố M 2 x 1 2 x 1 Bề rộng nền đường M 9 9 Độ dốc ngang mặt đường % 2 2 Độ dốc ngang lề có gia cố % 2 2 Độ dốc ngang lề không gia cố % 6 6 +Hình thức mặt cắt ngang đường như sau: B lkgc B lgc B m B lgc im igc ikgc B n Với : Bm, Bn: Chiều rộng mặt đường và nền đường. Bgc, Bkgc: Chiều rộng phần lề gia cố và lề không gia cố. im, ilgc: Độ dốc ngang mặt dường, độ dốc ngang lề có gia cố. ikgc: Độ dốc ngang lề không gia cố. *. Kiểm tra năng lực thông hành của đường. Khả năng thông xe lý thuyết được tính theo điều kiện lý tưỡng (đường thẳng, không dốc, không chướng ngại vật, các xe chạy cùng vận tốc, cách nhau một khoảng không đổi và cùng một loại xe). SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 27
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc d Lk L1 Sh Lo d = lk+l1 +sh + lo Lk: Chiều dài lấy theo xe con qui đổi : Lk = 6m. L1: Cự li phản ứng tâm lý của người lái: L1=V t (t = 1s ) Lo: Khoảng cách an toàn sau khi dừng xe Lo = 5m. Sh: Cự li hãm xe k v 2 S . h 254( i) i = 0 : (đường bằng). K: Hệ số sử dụng phanh k =1.2. : Hệ số bám lấy trong điều kiện bất lợi nhất = 0.3 60 1.2 602 Vậy: d 6 5 =84.4 m. 3.6 254 0.3 Năng lực thông xe lý thuyết là: N= 1000 v = 1000 60 =711 xe/giờ. d 84.4 - Tính cho một làn xe. Khả năng thông xe thực tế tính cho một làn xe chỉ bằng: ( 0.3-0.5 )N. Ntt = 0.3 N = 0.3 711 = 213 x/h. Khả năng thông xe thực tế của đường hai làn xe: N2lx = 213 2 = 426(x/h) Khả năng thông xe trong một ngày đêm của đường hai làn xe. N2lx = 426 24 =10224 x/nđ). So sánh với lưu lượng xe thiết kế trên tuyến N= 3850 (x/nđ) đường hai làn xe đảm bảo thông xe với lưu lượng thiết kế. Bảng các yếu tố kỹ thuật của tuyến đường SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 28
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc (a) S Theo Theo Giá trị T Tên chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị TT TCTK TK T 1 Vận tốc thiết kế km/h 60 60 2 Độ dốc lớn nhất % 6 7 7 3 Bán kính đường cong bằng m nhỏ nhất +R0sc 218 1500 1500 +Rsc 129 125-150 130 +Bảo đảm tầm nhìn 2150 2150 4 Tầm nhìn m +Một chiều 60.68 75 75 +Hai chiều 111.36 150 150 5 Chiều dài đoạn nối siêu cao m 82.8 70 90 6 Bán kính nhỏ nhất của đường m cong lồi Theo điều kiện bảo đảm tầm 2343 2500 2500 nhìn 7 Bán kính nhỏ nhất của đường m cong lõm +Không gãy nhíp 553 1000 1000 + Bảo đảm tầm nhìn đêm 902 1000 1000 8 Số làn xe 0.5 2 2 9 Bề rộng của một làn xe m 3.21 3.0 3.0 10 Độ mở rộng mặt đường m 1.0 0.9 1.0 11 Bề rộng mặt đường m 6.42 6 6 12 Bề rộng nền đường m 9.42 9 9 13 Bề rộng lề đường m - 2x1.5 2x1.5 14 Bề rộng lề gia cố m - 1 1 15 Độ dốc ngang mặt đường % - 2 2 16 Độ dốc ngang lề gia cố % - 2 2 17 Độ dốc ngang lề không gia cố % - 6 6 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 29
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc CHƯƠNG IV: PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 4.1. Những căn cứ để xác định tuyến trên bình đồ Để vạch tuyến trên bình đồ ta cần phải dựa vào các căn cứ sau: - Tình hình địa hình, địa mạo của khu vực tuyến đi qua. - Bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 10.000, có các đường đồng mức cơ bản chênh nhau 5m, bên cạnh đó có các đường đồng mức phụ nhằm làm rõ địa hình có cao độ chênh nhau 5m - Cấp hạng kỹ thuật của đường. - Nhu cầu phát triển kinh tế, văn hóa của khu vực tuyến đi qua trong tương lai. - Tham khảo bản đồ quy hoạch phát triển mạng lưới giao thông, quy hoạch khu dân cư, quy hoạch xây dựng các công trình thủy lợi trong vùng. 4.2. Xác định các điểm khống chế của tuyến: Điểm khống chế là những điểm tuyến bắt buộc phải đi qua hoặc phải tránh. Đó là những điểm đầu, điểm cuối và những điểm ở giữa như là chỗ giao nhau với đường ôtô cấp hạng cao hơn, những điểm giao nhau với dòng nước lớn, những chỗ thấp nhất của dãy núi, những chỗ tận dụng được đoạn đường đã có Trên bình đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 ta có hai điểm khống chế cho trước đó là điểm đầu A (có cao độ 16.51m) và điểm cuối tuyến B (có cao độ 32.03m). Hai điểm này là hai điểm kinh tế, chính trị và văn hóa quan trọng trong vùng. Chiều dài giữa hai điểm tính theo đường chim bay khoảng 4418.14m. Dựa vào những điểm khống chế đã được xác định ta bắt đầu tiến hành vạch tuyến trên bình đồ. 4.3. Nguyên tắc và cách vạch tuyến trên bình đồ: 4.3.1. Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ: Khi vạch tuyến trên bình đồ cần phải đảm bảo các nguyên tắc sau: - Đảm bảo xe chạy an toàn và êm thuận. - Đảm bảo tốt các yêu cầu về kinh tế và quốc phòng. - Đảm bảo giá thành xây dựng cũng như giá thành vận doanh là rẻ nhất. - Đảm bảo không cần phải sử dụng các biện pháp thi công phức tạp. - Đảm bảo cho việc thi công quản lý sữa chữa và khai thác tuyến đường tốt nhất. Trên cơ sở những tài liệu đã thu thập được về tình hình kinh tế, chính trị, địa lý, tự nhiên khu vực và các tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến. Căn cứ vào điểm đầu và điểm cuối tuyến, các điểm khống chế và các điểm cơ sở trên bình đồ để thiết kế tuyến đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật. Từ đó tìm ra các giải pháp thích hợp để thiết kế tuyến, thiết kế tổ chức thi công tuyến đường đảm bảo chất lượng. Đảm bảo yêu cầu phục vụ của tuyến. 4.3.2. Cách vạch tuyến trên bình đồ: Dựa vào các căn cứ, các điểm khống chế và các nguyên tắc trên. Ta dùng compa đi độ dốc đều 4% (ta dùng độ dốc nhỏ hơn độ dốc tối đa để sau này SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 30
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc còn điều chỉnh vị trí các đỉnh). Các đường đồng mức cách nhau 5m, do vậy mở khẩu độ compa là 5mm. Sau đó, ta xê dịch các đỉnh sao cho giảm bớt được điểm gãy mà vẫn đảm bảo độ dốc dọc không quá 7%. Bằng cách này ta vạch được rất nhiều các phương án tuyến nhưng sau khi cân nhắc ta chọn chọn được 2 phương án tuyến tốt nhất là tuyến đường sườn , đi từ điểm đầu A men theo các sườn dốc thoải đến điểm cuối B. 4.4. Thiết kế bình đồ: Tuyến đường A - B có cấp hạng kỹ thuật của đường là cấp 60, cấp quản lý là cấp III. Tốc độ thiết kế 60km/h. Độ dốc dọc cho phép tối đa là 7%. Độ dốc siêu cao trên đường cong lớn nhất 6%. Bán kính đường cong nằm tối thiểu là 450m. Nếu bán kính đường cong lớn thì tốc độ xe chạy không bị ảnh hưỡng vấn đề an toàn và êm thuận được nâng lên, tuy nhiên việc chọn bán kính quá lớn trong một số trường hợp sẽ gặp khó khăn về mặt địa hình. Cho nên phải dựa vào từng địa hình cụ thể, các chỉ tiêu về kinh tế-kỹ thuật để xác định bán kính đường cong nằm cho phù hợp. Các điểm chủ yếu của đường cong tròn là: góc chuyển hướng , bán kính đường cong nằm R, tiếp đầu TĐ, tiếp cuối TC, điểm phân giác P và chiều dài đường cong K. 4.4.1. Tính toán các yếu tố của đường cong trên bình đồ: Tuyến đường thiết kế là thuộc loại đường đồi cho nên tuyến phải đổi hướng nhiều lần để giảm tối thiểu khối lượng đào đắp nhưng sự đổi hướng nhiều lần lại làm tăng mức độ quanh co của tuyến. Chính vì vậy trên tuyến ta cần phải bố trí các đường cong. Việc lựa chọn bán kính đường cong cần phải dựa vào các yếu tố sau: - Đảm bảo sự an toàn và êm thuận khi xe chạy vào đường cong vì lực ly tâm có xu hướng làm cho xe bị trượt hoặc lật đổ. - Giảm thiểu khối lượng đào đắp. - Việc bố trí đường cong cũng làm tăng sự chú ý của lái xe vì đường thẳng nếu dài qúa sẽ làm cho điều kiện lái xe trở nên đơn điệu, người lái xe sinh ra chủ quan, phản xạ kém dễ gây tai nạn. Đường cong trên bình đồ bố trí theo cung tròn, đặc trưng của đường cong tròn là bán kính R và góc chuyển hướng . Đường cong tròn gồm các điểm chủ yếu sau: + Điểm tiếp đầu: TĐ + Điểm tiếp cuối: TC + Điểm giữa: P Các yếu tố chủ yếu của đường cong tròn được xác định theo công thức sau: T R.tg 2 R K 1800 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 31
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc R 1 P R R( 1) cos cos 2 2 D = 2T - K BẢNG TỔNG HỢP CÁC YẾU TỐ CỦA ĐƯỜNG CONG Phương án 1: Góc ngoặt (độ) Bán Đỉnh kính R T (m) K (m) P (m) Trái Phải (m) Đ1 38o48’55” 250 113.21 219.36 15.50 Đ2 33o14’29” 300 114.65 224.05 13.44 Đ3 66o27’21” 300 199.03 352.96 58.64 Đ4 24o30’7” 300 90.21 178.29 7.35 Đ5 18o59’16” 300 75.22 149.42 4.52 Đ6 48o13’15” 200 114.73 218.32 19.69 Đ7 44o46’33” 200 107.59 206.30 16.87 Đ8 59o39’26” 200 139.96 258.24 31.14 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 32
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Phương án 2: Góc ngoặt (độ) Bán Đỉnh kính R T (m) K (m) P (m) Trái Phải (m) Đ1 38o48’55” 250 113.21 219.36 15.50 Đ2 33o14’29” 300 114.65 224.05 13.44 Đ3 55o44’13” 200 131.02 244.56 26.83 Đ4 38o37’57” 200 95.27 184.85 12.48 Đ5 54o15’18” 200 127.72 239.39 25.31 Đ6 25o1’44” 250 80.57 159.21 6.51 Đ7 43o48’45” 200 105.62 202.93 16.13 Đ8 53o31’26” 200 126.11 236.83 24.58 Đ9 64o55’59” 200 152.57 276.66 37.67 Sau khi xác định được đường cong, tiến hành rải cọc trên tuyến gồm: - Cọc Km - Cọc 100m, ký hiệu là cọc H - Cọc trong đường cong - Cọc cống, ký hiệu là C 4.4.2. Cách xác định đường cong trên bình đồ - Xác định góc ngoặc trên bình đồ bằng thước đo độ. - Chọn bán kính đường cong R phù hợp. - Tính các yếu tố cơ bản của đường cong: T, P, K. - Từ đỉnh đường cong đo theo hai cánh tuyến một đoạn có chiều dài bằng T xác định được TĐ, TC của đường cong. - Xác định đường phân giác góc TĐ -Đ -TC. - Từ TĐ hoặc TC dựng đường vuông góc với cánh tuyến cắt đường phân giác tại điểm O. Từ O mở khẩu độ compa với bán kính R xác định được đường cong tròn. Điểm P chính là giao của cung tròn và đường phân giác. - Từ đỉnh dùng thước đo theo đường phân giác chiều dài bằng p xác định được điểm P 4.4.3. Cách xác định đường cong trên thực địa: Đặt máy kinh vĩ đặt tại đỉnh Đ, ngắm theo đỉnh sau, dùng thước thép đo theo tim tuyến từ Đ, một đoạn có chiều dài bằng T, ta được điểm TĐ. Cũng làm tương tự như vậy ta cắm được diểm TC. Từ điểm TĐ (TC) quay máy kinh vĩ một góc 180 xác định được hướng đường phân giác, trên hướng đó 2 từ Đ đo một đoạn bằng B ta được điểm P. Tất cả các chiều dài trên điều dùng thước thép đo hai lần. 4.4.4. Tính số hiệu cọc 100m tại những điểm chủ yếu của đường cong: Dựa vào các yếu tố của đường cong tròn và số hiệu của cọc đỉnh góc chuyển hướng để tính số hiệu cọc chủ yếu theo công thức : SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 33
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc H TD H D T H TC H TD K K H P H TD 2 Trong đó : H TD Số hiệu cọc 100m của điểm TĐ. H TC Số hiệu cọc 100m của điểm TC H P Số hiệu cọc 100m của điểm P. H D Số hiệu cọc 100m của đỉnh Đ. Cách kiểm tra : H H T D TC D K H H P TC 2 4.4.5. Chuyển các điểm cọc 100m từ tiếp tuyến xuống đường tròn theo phương pháp toạ độ vuông góc: Các cọc được tiến hành trên từng nửa đường cong riêng biệt. Trục X là đường tiếp tuyến, trục Y là bán kính đường cong đi qua điểm TĐ hay TC. Toạ độ các điểm cọc tính theo công thức sau : X = R.Sin Y = 2R.Sin2 2 K .1800 Trong đó : i .R Ki : Chiều dài cung tròn từ điểm cọc 10m, cần chuyển đến điểm đầu hay điểm cuối đường cong tròn X 3' y3 3 2' y2 ki 2 ki R R x3 y1 1' 1 x2 i R x1 ki i i TÑ O Y 4.4.6. Cách tính cao độ các điểm trên bình đồ: Nếu điểm C nằm trên đường đồng mức thì C có cao độ của đường đồng mức. Nếu D nằm giữa hai đường đồng mức, cách tính như sau: qua D vẽ đường E F vuông góc với hai đường đồng mức. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 34
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc E ' E D ' C D F E D F Cao độ điểm D được xác định như sau: hD = hF + DD’ Xét 2 tam giác đồng dạng FDD’ và FEE’ ta có: DF DD' EE' EF E E’: chênh cao giữa hai đường đồng mức. DE, E F: đo trên bình đồ bằng thước mm. Sau khi đã có vị trí các cọc, ta tiến hành nội suy cao độ của các cọc dựa vào các đường đồng mức trên bình đồ và tiến hành vẽ đường đen. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 35
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc CHƯƠNG V THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG 5.1 Các yêu cầu thiết kế : Để đảm bảo xe chạy an toàn, êm thuận, kinh tế, đảm bảo các chỉ tiêu khai thác vận doanh có hiệu quả nhất thì việc thiết kế và xây dựng áo đường cần phải đạt được các yêu cầu cơ bản sau đây : Áo đường phải có đủ cường độ chung, biểu thị qua khả năng chống lại biến dạng thẳng đứng, biến dạng trượt, biến dạng co dãn do chịu kéo uốn hoặc lo nhiệt độ. Và phải ít bị thay đổi theo điều kiện thời tiết khí hậu, tức là phải ổn định về cường độ. Mặt đường phải đạt được độ bằng phẳng nhất định để giảm sức cản lăn, giảm sóc khi xe chạy do đó nâng cao được tốc độ xe chạy, giảm tiêu hao nhiên liệu và kéo dài tuổi thọ phương tiện giao thông. Bề mặt áo đường phải đủ độ nhám nhất định để nâng cao hệ số bám, tạo điều kiện cho xe chạy an toàn với tốc độ cao. Áo đường càng sản sinh ít bụi càng tốt vì bụi làm giảm tầm nhìn, gây tác động xấu đến con người và máy móc. Tuy nhiên không phải lúc nào cũng đòi hỏi áo đường có đủ phẩm chất trên một cách hoàn hảo. Vì như vậy sẽ rất tốn kém, do đó người thiết kế phải xuất phát từ yêu cầu thực tế để đưa ra những kết cấu mặt đường thích hợp thỏa mãn ở mức độ khác nhau các yêu cầu nói trên. 5.2 Thông số phục vụ tính toán và cấp kết cấu mặt đường : Lưu lượng xe chạy ở năm tương lai 3850xe/ng.đ. Tải trọng trục tính toán P = 100KN, áp lực tính toán lên mặt đường p = 0.6 Mpa, đường kính vệt bánh xe D = 33 cm. 5.2.1/Quy đổi số tải trọng trục xe khác về số tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn (hoặc quy đổi về tải trọng tính toán của xe nặng nhất) Mục tiêu quy đổi ở đây là quy 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: Việc quy đổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục sau của mỗi loại xe khi nó chở đầy hàng với các quy định sau: -Cụm trục có thể gồm m trục có trọng lượng mỗi trục như nhau với các cụm bánh đơn hoặc cụm bánh đôi (m =1, 2, 3 ); -Chỉ cần xét đến (tức là chỉ cần quy đổi) các trục có trọng lượng trục từ 25 kN trở lên; -Bất kể loại xe gì khi khoảng cch giữa cc trục 3,0m thì việc quy đổi được thực hiện riêng rẽ đối với từng trục; -Khi khoảng cch giữa cc trục 3,0m (giữa cc trục của cụm trục) thì quy đổi gộp m trục có trọng lượng bằng nhau như một trục với việc xét đến hệ số trục C 1 như ở biểu thức (2.1) và (2.2). Theo các quy định trên, việc quy đổi được thực hiện theo biểu thức sau: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 36
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc k PI 4,4 N = C1 .C2 .n i .( ) ; (2.1) i 1 Ptt Trong đó: N là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán sẽ thông qua đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên cả 2 chiều (trục/ngày đêm); ni là số lần tác dụng của loại tải trọng trục i có trọng lượng trục p i cần được quy đổi về tải trọng trục tính toán P tt (trục tiêu chuẩn hoặc trục nặng nhất). Trong tính toán quy đổi thường lấy ni bằng số lần của mỗi loại xe i sẽ thông qua mặt cắt ngang điển hình của đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm cho cả 2 chiều xe chạy; C1 là hệ số số trục được xác định theo biểu thức (2-2): C1=1+1,2 (m-1); (2-2) Với m l số trục của cụm trục i C2 là hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong 1 cụm bánh: với các cụm bánh chỉ có 1 bánh thì lấy C2=6,4; với các cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm 2 bánh) thì lấy C2=1,0; với cụm bnh cĩ 4 bnh thì lấy C2=0,38. Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn Error! Not a valid link. KN Số 4.4 Pi P Loại xe trục c1 c2 ni C C n i (KN) 1 2 i sau 100 Xe con Trục trước 1 12 1 6.4 74 0 Trục sau 1 28 1 1 74 0 Tải nhẹ Trục trước 2 24 1 6.4 7 0 Trục sau 2 56 2.2 1 7 1 Tải vừa Trục trước 1 21 1 6.4 41 0 Trục sau 1 49 1 6.4 41 11 Tải Nặng Trục trước 1 30 1 6.4 26 1 Trục sau 1 70 2 1 26 11 Tải vừa Trục trước 2 36 1 6.4 18 1 Trục sau 2 84 4.4 1 18 37 Tải nặng Trục trước 3 42 1 6.4 7 1 Trục sau 3 98 6.8 1 7 44 TỔNG : 107 Vậy tổng lượng trục xe tiêu chuẩn thông qua một mặt cắt ngang đường cho cả 2 chiều xe chạy là 107 xe/ngđ. 5.2.2/ Số trục xe tính tốn trn một ln xe v trn kết cấu o lề cĩ gia cố SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 37
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Số trục xe tính tốn N tt là tổng số trục xe đ được quy đổi về trục xe tính toán tiêu chuẩn (hoặc trục xe nặng nhất tính toán) sẽ thông qua mặt cắt ngang đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên làn xe chịu đựng lớn nhất vào thời kỳ bất lợi nhất ở cuối thời hạn thiết kế quy định tuỳ thuộc loại tầng mặt dự kiến lựa chọn cho kết cấu áo đường. Xác định Ntt theo biểu thức (2-3): Ntt = Ntk . fl (trục/làn.ngày đêm); (2-3) trong đó: Ntk: là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán trong một ngày đêm trên cả 2 chiều xe chạy ở năm cuối của thời hạn thiết kế. Trị số Ntk được xác định theo biểu thức (2-1) nhưng n i của mỗi loại tải trọng trục i đều được lấy số liệu ở năm cuối của thời hạn thiết kế và được lấy bằng số trục i trung bình ngy đêm trong khoảng thời gian mùa mưa hoặc trung bình ngy đêm trong cả năm (nếu ni trung bình cả năm lớn hơn ni trung bình trong ma mưa) ; fl: là hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe được xác định như sau : Trn phần xe chạy chỉ cĩ 1 ln xe thì lấy fl = 1,0; Trên phần xe chạy có 2 làn xe hoặc 3 làn nhưng không có dải phân cách thì lấy fl =0,55; Trn phần xe chạy cĩ 4 ln xe v cĩ dải phn cch giữa thì lấy fl =0,35; Trn phần xe chạy cĩ 6 ln xe trở ln v cĩ dải phn cch giữa thì lấy fl=0,3; ở cc chỗ nút giao nhau và chỗ vào nút, kết cấu áo đường trong phạm vi chuyển làn phải được tính với hệ số fl = 0,5 của tổng số trục xe quy đổi sẽ qua nút. Vì đường thiết kế có Error! Not a valid link. ln xe nn f l = Error! Not a valid link.  Ntt = 0.55*107 = 59 (trục/.ngđ) 5.2.3./ Số trục xe tiu chuẩn tích lũy trong thời gian thiết kế: Số trục xe tiu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế N e được tính theo biểu thức sau (nếu số liệu là hiện tại thì mẫu số chỉ l q) [(1 q)t 1] N e 365.N t q(1 q)t 1 Nt: l số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn N t = Error! Not a valid link. trục/ngđ q: là tỉ lệ tăng trưởng lượng giao thông trung bình năm ,q = Error! Not a valid link.% t: l thời hạn thiết kế ,t= Error! Not a valid link. năm 15 t 1 10 1 [(1 q) 1]  N e 365.N t = 365 107 180,177 trục q(1 q)t 1 10 1 10 15 1 5.2.4/ Xác định modun đàn hồi yêu cầu: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 38
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu được xác định theo bảng sau tuỳ thuộc số trục xe tính toán Ntt xác định theo biểu thức trờn và tuỳ thuộc loại tầng mặt của kết cấu áo đường thiết kế. Số trục xe tính toán đối với áo lề có gia cố phải tuân theo quy định . Bảng trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Loại tải Loại tầng Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc(MPa),tương ứng với số trọng trục mặt trục xe tính toán(xe/ngày đêm/làn) tiêu chuẩn 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 7000 Cấp cao A1 133 147 160 178 192 207 224 235 10 Cấp cao A2 91 110 122 135 153 Cấp thấpB1 64 82 94 Cấp cao A1 127 146 161 173 190 204 218 235 253 12 Cấp caoA2 90 103 120 133 146 163 Cấp thấpB1 79 98 111 Với Ntt = 59 trục/ngđ ta tra bảng trị số mô đun đàn hồi (nội suy từ N t =500 và Nt =1000 được Eyc = 135.52 MPa.(đối với đường cấp cao A1) Với độ tin cậy thiết kế là Error! Not a valid link. ta được K dv = Error! Not a valid link. Yêu cầu về độ vng của kết cấu o đường là E > Kdv.Eyc = 1.06*135.52= 143.65 MPa. 5.3./ Lựa chọn sơ bộ và kiểm toán kết cấu áo đường của hai phương án: A.phương án I: Sử dụng kết cấu o đương mềm có bề dày các lớp vật liệu như sau: Vật liệu sử Bề dy cc lớp dụng(Từ trn Bề dy cc lớp ứng với phần ứng với lề gia xuống) xe chạy(cm) cố (cm) Error! Not a valid 5 5 link. Error! Not a valid 7 7 link. Error! Not a valid 18 18 link. Error! Not a valid 30 15 link. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 39
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc B.phương án II: Chiều dày các lớp vật liệu được chọn như sau: Bề dy cc lớp Vật liệu sử dụng(Từ Bề dy cc lớp ứng với phần ứng với lề gia trn xuống) xe chạy(cm) cố (cm) BTN hạt mịn 5 5 BTN hạt thô 7 7 CPĐDloạiI Gia Cố 15 15 XM CPDD loại II 28 18 5.4/Kiểm tốn theo 22 TCN 211-06 : 5.4.1/PhẦN xe chạy: Bảng các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu cho phương án I Vật liệu E(MPa) R c Tính Tính ko ku Tính vng (MPa) (MPa) trượt uốn Error! Error! Error! Error! Error! Not a Not a Not a Not a Not a valid link. valid valid valid valid link. link. link. link. Error! Error! Error! Error! Error! Not a Not a Not a Not a Not a valid link. valid valid valid valid link. link. link. link. Error! Error! Error! 0.8Error! Error! Not a Not a Not a Not a Not a valid link. valid valid valid valid link. link. link. link. Error! Error! Error! Error! Error! Error! Not a Not a Not a Not a Not a Not a valid link. valid valid valid valid valid link. link. link. link. link. Error! Not a 40 0.018 24 valid link. Chiều dày các lớp vật liệu được chọn như sau: Error! Not a valid link. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 40
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc 1./ Kiểm toán theo điều kiện độ vng đàn hồi: Chuyển hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp bằng cách đổi các lớp kết cấu áo đường lần lượt 2 lớp một từ dưới lên theo công thức Đặng Hữu : Trong đó: 3 1 k.t1 / 3 Etb1 E1 1 k Với : H1 =h1+h2 K =h2/h1; 3 1 k.t1/ 3 Etb2 Etb1 1 k t = E2/E1 3 1 k.t1 / 3 Etb2 Etb1 1 k Với: H2=H1+h3 K = h3/H1 t = E3/Etb1 3 1 k.t1 / 3 V :Etb Etb2 1 k Với : H =H2+h4 K =h4/H2 t = E4/Etb2 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 41
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Kết quả tính toán được lập thành bảng sau Error! Not a valid link. H H 60 Xét đến hệ số điều chỉnh  f Với = =1.818 D D 33 Tra bảng 3-6: Hệ số điều chỉnh    = Error! Not a valid link.  E tbdc= 1.201*28.082 = Error! Not a valid link. MPa. Xác định modun đàn hồi chung của cả kết cấu: Ech dc Ech dc Etb Etb Dùng công thức trên kết quả tính được sẽ có sai số 5-10%, điều chình cơng thức bằng cch tăng thêm 10% kết quả tính ta được Ech của kết cấu. Nếu H/D ≤ 2 thì dng tốn đồ hình 3-1 22TCN211-06. Với cc tỉ số: H 60 E 40 0 =Error! Not a valid link.; dc = 0.169 D 33 Etb 346.065 E ch Tra toán đồ ta được: dc 0.515 Etb  Ech = 0.515*346.065 = 178.224 MPa Kiểm tra điều kiện Ech = 178.224 ≥ Kdv.Eyc = 143.65 ta cĩ kết luận Error! Not a valid link. 2. Kiểm toán kết cấu theo điều kiện cắt trượt *ĐỐI VỚI NỀN ĐẤT Tính Etb của cả 4 lớp kết cấu: Việc đổi kết cấu về hệ 2 lớp được thực hiện tương tự như trên, ta được bảng tính toán: Error! Not a valid link.Xét đến hệ số  = Error! Not a valid link.  E tbdc = 1.201*279.498= 335.753 MPa Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất  ax: H 60 E dc 335.753 Từ cc tỷ số 1.818 ; tb =8.39383 đất nền cĩ = 24 độ D 33 E0 40 Tra toán đồ hình 3-2 22TCN211-06 ta được  ax 0.0130  ax= 0.0130*0.6 = Error! Not a valid link. (MPa) P Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất Tav: Tra toán đồ hình 3-4 ta được  av = Error! Not a valid link. MPa  ax + av = 0.0078 + (-0.0022) = Error! Not a valid link. MPa Xác định trị số Ctt theo cơng thức: Ctt= C. k1.k2.k3 trong đó: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 42
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc C: lực dính của đất nền 0.018(MPa); K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây dao động. Với kết cấu nền áo đường phần xe chạy thì lấy K1=0,6 K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu; các yếu tố này gây ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn, do vậy K2 được xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng trong 1 ngày đêm như ở Bảng . Vậy K2 = 1.0 Vì trục xe Ntt = 59<100 trục/ng.đ Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính toán Dưới Dưới Dưới Trn (trục/ngày đêm/làn) 100 1000 5000 5000 Hệ số K2 1,0 0,8 0,65 0,6 K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử. Cụ thể trị số K3 được xác định tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường như dưới đây: - Đối với các loại đất dính (sét, st, ct ) K3 = 1,5; - Đối với các loại đất cát nhỏ K3 = 3,0; - Đối với các loại đất cát trung K3 = 6,0; - Đối với các loại đất cát thô K3 = 7,0 Theo khảo sát đất nền thuộc loại Error! Not a valid link.  Ctt = 0.018*0.6*1.0*1.5 = 0.0129 MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Ktr = Error! Not a valid link ctt 0.0129 0.032  ax  av 0.0078 ( 0.0022) 0.0056 (tha điều kiện) ktr 0.9 Error! Not a valid link. 3. Kiểm toán kết cấu theo điều kiện chịu kéo uốn: A./ ĐỐI VỚI BÊ TÔNG NHỰA LỚP TRÊN: Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức: ku =  ku .p.k b trong đó: p : p lực bnh của tải trọng trục tính tốn kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng tính toán là bánh đôi hoặc bánh đơn; khi kiểm tra với cụm bánh đôi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) thì lấy k p = 0,85, cịn khi kiểm tra với cụm bánh đơn của tải trọng trục đặc biệt nặng nhất (nếu có) thì lấy kp = 1,0.  ku : ứng suất kéo uốn đơn vị SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 43
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Ta cĩ h trn = Error! Not a valid link. cm; E trn = Error! Not a valid link. MPa Tìm Echm trn mặt lớp BTN lớp dưới: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 44
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Tính đổi các lớp về một lớp tương đương, ta được bảng tính như sau: 55 Error! Not a valid link.Xt hệ số  với H/D = 1.667 33   = Error! Not a valid link. (Tra bảng 3-6 : Hệ số điều chỉnh  )  Etbdc= 1.191*360.375 = Error! Not a valid link. MPa. Tra toán đồ hình 3-1 22TCN211-06 với cc tỷ số: 55 E 40 0 H/D = Error! Not a valid link.; dc 0.093 33 Etb 429.327 Ech Tra toán đồ được dc 0.45 Etb  Ech = 0.45*429.327 = 193.197 MPa Tra toán đồ hình 3-5 22TCN211-06 với cc tỷ số: E 1800 5 BTN 9.317; h/D = 0.152 Ech 193.197 33   ku = 2.131   ku = 2.313*0.6*0.85 = 1.087 Mpa Với : P = 0.6 Mpa Kp = 0.85 Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức: ku Rtt ku ku ; Kcd trong đó: ku : ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng của tải trọng bánh xe Rkutt : cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối Kku : hệ số cường độ về chịu kéo uốn được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế giống như với trị số Ktr Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa Rkutt= k1 . k2 . Rku trong đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán k2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu thời tiết. Với các vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ lấy k2 = 1,0; cịn với b tơng nhựa loại II, b tơng nhựa rỗng v cc loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với b tơng nhựa chặt loại I v b tơng nhựa chặt dng nhựa polime lấy k2 = 1,0. Lấy k2 = 1 k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục; k1 được lấy theo các biểu thức dưới đây: 11.11 11.11 K1 = 0,22 = 0.22 = Error! Not a valid link. N e 180177  Rkutt = 0.775*1*2.8 = 2.171 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 45
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Kku= Error! Not a valid link. ku Rtt 2.171 Kiểm tra điều kiện ku =1.087 ku 2.412 ta rt ra kết luận: Kcd 0.9 Error! Not a valid link. B./ ĐỐI VỚI BTN LỚP DƯỚI Ta cĩh trn = Error! Not a valid link. cm ; Etrn = Error! Not a valid link.MPa hdưới = Error! Not a valid link. cm ; E dưới = Error! Not a valid link. MPa Etreân .h treân Edöôùi .h döôùi  EchBTN = =Error! Not a valid link.(MPa) h treân h döôùi Tìm Echm trn mặt lớp Error! Not a valid link.: Theo tính tốn ở trn: Etb= Error! Not a valid link. MPa 48 Với H’/D = Error! Not a valid link.   = Error! Not a valid 33 link.  Etbdc = 1.170*268.040 = 313.704 MPa Tra toán đồ hình 3-1 22TCN211-06 với H/D =1.455 E 40 0 dc 128 Etb 313.704 E ch  dc 0.472 Etb  Ech = Error! Not a valid link.148.068 MPa E 1683.33 Tra toán đồ hình 3-5 với chBTN 11.369; h’/D = 12/33 = 0.364 Ech 148.068   KU 1.975   ku= 1.975*0.6*0.85 = 1.007MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku Cc gi trị K1, K2 xác định như trên 11.11 11.11 K1 = 0,22 = 0.22 = 0.775 N e 180177 K2 = 1 Rku = 2  Rkutt= 0.775*1*2 = 1.551 MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Kku= Error! Not a valid link. Rku 1.551 tt 1.723 Kiểm tra điều kiện ku =1.007 ku = (thỗ điều kiện) Kcd 0.9 Error! Not a valid link. *PHẦN LỀ GIA CỐ SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 46
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc 1 Tính toán kiểm tra cường độ chung của kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi : a/ Việc đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức: 3 1 k.t1/3 Etb ' E1 1 k H E2 Với k = 2 và t = ; Kết quả tính đổi tầng như ở bảng s 1 H1 E Kết quả tính toán được lập thành bảng sau: H H Error! Not a valid link. Xét đến hệ số điều chỉnh f với = D D 45 1.364 33   = 1.155  Etbdc=1.155*301.581 = 345.353 MPa. Xác định modun đàn hồi chung của cả kết cấu Với cc tỉ số: H 45 E0 40 1.364; dc 0.115 D 33 Etb 348.353 E ch Tra toán đồ ta được: dc 0.437 Etb  Ech = 0.437*348.353 = 152.230 MPa Kiểm tra điều kiện Ech ≥ Kdv.Eyc Error! Not a valid link. 2. Kiểm toán kết cấu theo điều kiện cắt trượt *ĐỐI VỚI NỀN ĐẤT Tính Etb của cả 4 lớp kết cấu: Việc đổi kết cấu về hệ 2 lớp được thực hiện tương tự như trên, ta được bảng tính toán: H 45 Error! Not a valid link.Xét đến hệ số  = 1.155 Với 1.364 D 33  Etbdc = 1.155*289.826 = Error! Not a valid link. MPa Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất  ax: H 45 E dc 334.775 Từ cc tỷ số Error! Not a valid link. ; tb 8.36938; đất nền D 33 E0 40 có = 24 độ Tra toán đồ hình 3-2 22TCN211-06 ta được  ax 0.0210  ax= 0.0126 (MPa) P Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất Tav: Tra toán đồ hình 3-4 ta được  av = = Error! Not a valid link. MPa SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 47
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc  ax + av =0.0126+(-0.0022)= 0.0104MPa Xác định trị số Ctt theo cơng thức: Ctt= C. k1.k2.k3 trong đó: C: lực dính của đất nền 0.018(MPa); Theo mục 3.5.4 : K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây dao động. Với kết cấu nền áo đường phần Lề gia cố lấy K1=0,6 K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu; các yếu tố này gây ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn, do vậy K2 được xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng trong 1 ngày đêm như ở Bảng : k2 = 1.0 vì số trục xe tính toán ở đây là 59trục/ ngày đêm < 100 trục, Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính toán Dưới Dưới Dưới Trn (trục/ngày đêm/làn) 100 1000 5000 5000 Hệ số K2 1,0 0,8 0,65 0,6 K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử. Cụ thể trị số K3 được xác định tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường như dưới đây: - Đối với các loại đất dính (sét, á sét, á cát ) K3 = 1,5; - Đối với các loại đất ct nhỏ K3 = 3,0; - Đối với các loại đất cát trung K3 = 6,0; - Đối với các loại đất cát thô K3 = 7,0 Theo khảo sát đất nền thuộc loại Error! Not a valid link.  Ctt = 0.018*0.9*1.0*1.5=0.0129 MPa Với đường cấp IV độ tin cậy yêu cầu ở bảng 3-3 bằng 0.85 dv Vậy theo bảng 3-7 ktr 0.9 0.0129 So snh Ctt/Ktr 0.0143  ax+ av = 0.0104 (thõa điều kiện) 0.9 Error! Not a valid link. 3. Kiểm toán kết cấu theo điều kiện chịu kéo uốn: A./ ĐỐI VỚI BÊ TÔNG NHỰA LỚP TRÊN: Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức: ku =  ku .p.k b trong đó: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 48
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc p : p lực bnh của tải trọng trục tính tốn kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng tính toán là bánh đôi hoặc bánh đơn; khi kiểm tra với cụm bánh đôi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) thì lấy k b = 0,85, cịn khi kiểm tra với cụm bnh đơn của tải trọng trục đặc biệt nặng nhất (nếu có) thì lấy kb = 1,0.  ku : ứng suất kéo uốn đơn vị Ta cĩ h trn = Error! Not a valid link. cm; E trn = Error! Not a valid link. MPa Tìm Echm trn mặt lớp BTN lớp dưới: Tính đổi các lớp về một lớp tương đương, ta được bảng tính như sau: Error! Not a valid link.Xt hệ số  với H/D = Error! Not a valid link.  = = Error! Not a valid link.  Etbdc= 1.132*408.71 = 462.499MPa. Tra toán đồ hình 3-1 22TCN211-06 với cc tỷ số: E 40 0 H/D = 40/33 = Error! Not a valid link.; dc 0.086 Etb 402.499 E ch Tra toán đồ được dc 0.356 Etb  Ech = 0.356*462.499 = 164.650MPa Tra toán đồ hình 3-5 22TCN211-06 với cc tỷ số: E 1800 BTN 10.932; h/D =5/33 = 0.152 Ech 1640650   ku = 2.478   ku = 2.478*0.6*0.85 = 1.264 MPa Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức: ku Rtt ku ku ; Kcd trong đó: ku : ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng của tải trọng bánh xe Rkutt : cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối Kku : hệ số cường độ về chịu kéo uốn được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế giống như với trị số Ktr Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa Rkutt= k1 . k2 . Rku trong đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán k2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu thời tiết. Với các vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ lấy k2 = SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 49
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc 1,0; cịn với b tơng nhựa loại II, b tơng nhựa rỗng v cc loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với b tơng nhựa chặt loại I v b tơng nhựa chặt dng nhựa polime lấy k2 = 1,0. Lấy k2 = 1 k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục; k1 được lấy theo các biểu thức dưới đây: 11.11 11.11 K1 = 0,22 =0.22 0.775 N e 180177  Rkutt = 0.775*1*2.8 = 2.528 Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Kku= Error! Not a valid link. ku Rtt 2.528 Kiểm tra điều kiện ku = 1.264 ku 2.809 (Thõa điều kiện) Kcd 0.9 Error! Not a valid link. B./ ĐỐI VỚI BTN LỚP DƯỚI Ta cĩh trn = Error! Not a valid link. cm ; Etrn = Error! Not a valid link.MPa hdưới = Error! Not a valid link. cm ; E dưới = Error! Not a valid link. MPa Etreân .h treân Edöôùi .h döôùi  EchBTN = =Error! Not a valid link.(MPa) h treân h döôùi Tìm Echm trn mặt lớp Error! Not a valid link.: Theo tính tốn ở trn: Etb= 276.519MPa Với H’/D = 18/18 = Error! Not a valid link.   = Error! Not a valid link.  Etbdc = 1.107*276.519 = 306.107MPa Tra toán đồ hình 3-1 22TCN211-06 với H/D =Error! Not a valid link.; E0 40 dc 0.131 Etb 306.107 E ch  dc 0.384 Etb  Ech = 0.384*306.107 = 117.545 MPa E 1683.33 Tra toán đồ hình 3-5 với chBTN 14.321; h’/D = 12/33 = 0.364 Ech 117.545   ku 2.181  ku=2.181*0.6*0.85 = 1.112 MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku Cc gi trị K1, K2 xác định như trên  Rkutt= 0.775*1*2 = 1.806 MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Kku= Error! Not a valid link. ku Rtt 1.806 Kiểm tra điều kiện ku = 1.112 ku 2.006 ta rt ra kết luận Kcd 0.9 Error! Not a valid link. B/ PHƯƠNG ÁN II : 5.1/PHẦN XE CHẠY: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 50
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc 5.1.1/ Lựa chọn và kiểm toán kết cấu áo đường -Sử dụng kết cấu áo đường mềm có bề dày các lớp vật liệu như sau: Chiều dày các lớp vật liệu được chọn như sau: Error! Not a valid link. BẢNG CHỈ TIÊU CƠ LÝ VẬT LIỆU CHO PAII Vật liệu E(MPa) R c Tính Tính ko ku Tính vng (MPa) (MPa) trượt uốn Error! Error! Error! Error! Not a valid Not a Not a Not a 2200 link. valid valid valid link. link. link. Error! Error! Error! Error! Error! Not a valid Not a Not a Not a Not a link. valid valid valid valid link. link. link. link. Error! Error! Error! Error! Not a Not a Not a Not a CPĐD LI gia cố XM valid valid valid valid link. link. link. link. Error! Error! Error! Error! Error! Error! Not a valid Not a Not a Not a Not a Not a link. valid valid valid valid valid link. link. link. link. link. Error! Not a valid 40 0.018 24 link. 5.1.2. Kiểm toán kết cấu áo đường đ chọn 1./ Kiểm toán theo điều kiện độ vng đàn hồi: Chuyển hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp bằng cách đổi các lớp kết cấu áo đường lần lượt 2 lớp một từ dưới lên theo công thức Đặng Hữu : SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 51
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Trong đó: 3 1 k.t1 / 3 Etb1 E1 1 k Với : H1 =h1+h2 K =h2/h1; 3 1 k.t1/ 3 Etb2 Etb1 1 k t = E2/E1 3 1 k.t1 / 3 Etb2 Etb1 1 k Với: H2=H1+h3 K = h3/H1 t = E3/Etb1 3 1 k.t1 / 3 V :Etb Etb2 1 k Với : H =H2+h4 K =h4/H2 t = E4/Etb2 Kết quả tính toán được lập thành bảng sau: H H Error! Not a valid link. Xét đến hệ số điều chỉnh  f Với = D D 55 1.667 33   = Error! Not a valid link.  Etbdc= 1.191*355.674 = 423.726MPa. Xác định modun đàn hồi chung của cả kết cấu: H E0 40 1.667; dc 0.094 D Etb 423.726 E ch Tra toán đồ ta được: dc 0.452 Etb SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 52
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc  Ech = 0.452*423.726 = 191.524 MPa Kiểm tra điều kiện Ech = 191.524 ≥ Kdv.Eyc = 143.65 (Thõa điều kiện) Error! Not a valid link. 2. Kiểm toán kết cấu theo điều kiện cắt trượt *ĐỐI VỚI NỀN ĐẤT Tính Etb của cả 4 lớp kết cấu: Việc đổi kết cấu về hệ 2 lớp được thực hiện tương tự như trên, ta được bảng tính toán: Error! Not a valid link.Xét đến hệ số  = Error! Not a valid link.  E tbdc = 1.191*331.032 = Error! Not a valid link. MPa Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất  ax: H 55 Edc 394.369 Từ cc tỷ số 1.66667 ; tb 9.85924 ; đất nền có = 24độ D 33 E0 40 Tra toán đồ hình 3-2 22TCN211-06 ta được  ax Error! Not a valid link.1   ax= Error! Not a valid link.5(MPa) P Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất Tav: Tra toán đồ hình 3-4 ta được av = Error! Not a valid link. MPa  ax +  av = Error! Not a valid link.63 MPa Xác định trị số Ctt theo cơng thức: Ctt= C. k1.k2.k3 trong đó: C: lực dính của đất nền 0.018(MPa); K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây dao động. Với kết cấu nền áo đường phần xe chạy thì lấy K1=0,6 K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu; các yếu tố này gây ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn, do vậy K2 được xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng trong 1 ngày đêm như ở Bảng . Vaọy K2 = 1.0 Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính toán Dưới Dưới Dưới Trn (trục/ngày đêm/làn) 100 1000 5000 5000 Hệ số K2 1,0 0,8 0,65 0,6 K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 53
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Cụ thể trị số K3 được xác định tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường như dưới đây: - Đối với các loại đất dính (sét, á sét, á cát ) K3 = 1,5; - Đối với các loại đất cát nhỏ K3 = 3,0; - Đối với các loại đất cát trung K3 = 6,0; - Đối với các loại đất cát thô K3 = 7,0 Theo khảo sát đất nền thuộc loại Error! Not a valid link.  Ctt =0.032*1.0*0.6*1.5 = Error! Not a valid link. MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Ktr = Error! Not a valid link So snh Ctt/Ktr =0.029/0.9 =0.014  ax+ av =0.0063(Thõa điều kiện) Error! Not a valid link. 3. Kiểm toán kết cấu theo điều kiện chịu kéo uốn: A./ ĐỐI VỚI BÊ TÔNG NHỰA LỚP TRÊN: Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức: ku =  ku .p.k b trong đó: p : p lực bnh của tải trọng trục tính tốn kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng tính toán là bánh đôi hoặc bánh đơn; khi kiểm tra với cụm bánh đôi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) thì lấy k b = 0,85, cịn khi kiểm tra với cụm bnh đơn của tải trọng trục đặc biệt nặng nhất (nếu có) thì lấy kb = 1,0.  ku : ứng suất kéo uốn đơn vị Ta cĩ h trn = Error! Not a valid link. cm; E trn = Error! Not a valid link. MPa Tìm Echm trn mặt lớp BTN lớp dưới: Tính đổi các lớp về một lớp tương đương, ta được bảng tính như sau: Error! Not a valid link. Xt hệ số  với H/D = 50/33 = Error! Not a valid link.   = Error! Not a valid link.  Etbdc=1.179*445.909 = 537.613 MPa. Tra toán đồ hình 3-1 22TCN211-06 với cc tỷ số: E0 40 H/D = Error! Not a valid link.; dc 0.074 Etb 537.613 E ch Tra toán đồ được dc 0.379 Etb  Ech = 0.379*537.613 = 203755 MPa Tra toán đồ hình 3-5 22TCN211-06 với cc tỷ số: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 54
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc E 2200 BTN 10.797 ; h/D = 5/33 = Error! Not a valid link. Ech 203.755   ku = 2.45   ku =2.45*0.6*0.85 = 1.250 MPa Kiểm tốn theo tiu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức: ku Rtt ku ku ; Kcd trong đó: ku : ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng của tải trọng bnh xe Rkutt : cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối Kku : hệ số cường độ về chịu kéo uốn được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế giống như với trị số Ktr Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa Rkutt= k1 . k2 . Rku trong đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán k2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu thời tiết. Với các vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ lấy k2 = 1,0; cịn với b tơng nhựa loại II, b tơng nhựa rỗng v cc loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với b tơng nhựa chặt loại I v b tơng nhựa chặt dng nhựa polime lấy k2 = 1,0. Lấy k2 = 1 k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục; k1 được lấy theo các biểu thức dưới đây: 11.11 11.11 K1 = 0,22 0,22 = 0.776 Ne 180177e  Rkutt = 0.776*1*2.8 = 2.172 Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Kku= Error! Not a valid link. ku Rtt 2.172 Kiểm tra điều kiện ku = 1.250 ku 2.413 (Thõa điều kiện) Kcd 0.9 Error! Not a valid link. B./ ĐỐI VỚI BTN LỚP DƯỚI Ta cĩh trn = Error! Not a valid link. cm ; Etrn = Error! Not a valid link.MPa hdưới = Error! Not a valid link. cm ; E dưới = Error! Not a valid link. MPa Etreân .h treân Edöôùi .h döôùi  EchBTN = =1850(MPa) h treân h döôùi Tìm Echm trn mặt lớp Error! Not a valid link.: Theo tính tốn ở trn: Etb= 349.588 MPa Với H’/D = Error! Not a valid link.   = Error! Not a valid link.  Etbdc = 1.145*349.588 = 400.246MPa Tra toán đồ hình 3-1 22TCN211-06 với H/D =1.303 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 55
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc E 40 E 0 0.1 ch dc  dc 0.396 Etb 400.240 Etb  Ech = 0.396*400.240 = 158.498 MPa E 1850 Tra toán đồ hình 3-5 với chBTN 11.672 ; h’/D =12/33 = 0.364 Ech 158.498   ku 2.007   ku= 2.007*0.6*0.8 = 1.024 MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku Cc gi trị K1, K2 xác định như trên  Rkutt=0.776*1*2 = 1.551 MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Kku= Error! Not a valid link. ku Rtt 1.551 Kiểm tra điều kiện ku =1.024 ku 1.723 ta rt ra kết luận Kcd 0.9 Error! Not a valid link. C./ ĐỐI VỚI LỚP Error! Not a valid link. Dùng toán đồ hình 3-6 22TCN211-06 để xác định ứng suất kéo uốn hoạt động trong lớp vật liệu này. Với Etrn = EchBTN = 1850MPa Edưới = Echm (Error! Not a valid link.) = 100.267 MPa Evl = Error! Not a valid link. MPa E 1685.71 E 600  treân Error! Not a valid link. ; vl Error! Not a Evl 600 Edöôùi 132.333 valid link.; h/D =29/36 = Error! Not a valid link. Tra toán đồ được:  ku =Error! Not a valid link.  ku=Error! Not a valid link.MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku 2.86 2.86 Trong đó K 2=1 ; K1 = 0,11 0.11 0.756 ; Rku = Error! Not a valid Ne 180177 link. MPa  Rkutt =0.756*1*0.8= 0.484 ku Rtt 0.484 Kiểm tra điều kiện ku = 0.198 ku 0.538 ta rt ra kết luận: Kcd 0.9 Error! Not a valid link. 5.1.3/ PHẦN LỀ GIA CỐ 1 Tính toán kiểm tra cường độ chung của kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi : a/ Việc đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức: 3 1 k.t1/3 Etb ' E1 1 k SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 56
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc H E2 Với k = 2 và t = ; Kết quả tính đổi tầng như ở bảng sau: 1 H1 E H H 42 Error! Not a valid link. Xét đến hệ số điều chỉnh  f Với D D 33 1.273   = Error! Not a valid link.  Etbdc= 1.140* 393.529 = 448.552 MPa. Xác định modun đàn hồi chung của cả kết cấu H 42 E0 40 1.273; dc 0.089 D 33 Etb 448.552 E ch Tra toán đồ ta được: dc 0.378 Etb  Ech =0.378*448.552 = 169.552 MPa Kiểm tra điều kiện Ech ≥ Kdv.Eyc ta cĩ kết luận Error! Not a valid link. 2. Kiểm toán kết cấu theo điều kiện cắt trượt *ĐỐI VỚI NỀN ĐẤT Tính Etb của cả 4 lớp kết cấu: Việc đổi kết cấu về hệ 2 lớp được thực hiện tương tự như trên, ta được bảng tính toán: Error! Not a valid link.Xét đến hệ số  = Error! Not a valid link.  E tbdc = 1.140*359.31 = 409.548 MPa Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất  ax: H E dc 409.548 Từ cc tỷ số 42/33 = 1.2727 ; tb 10.2387 đất nền có = Error! D E0 40 Not a valid link.4độ Tra toán đồ hình 3-2 22TCN211-06 ta được  ax Error! Not a valid link.16   ax= Error! Not a valid link.30 (MPa) P Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất Tav: Tra toán đồ hình 3-4 ta được  av = Error! Not a valid link. MPa  ax + av = Error! Not a valid link.6 MPa Xác định trị số Ctt theo cơng thức: Ctt= C. k1.k2.k3 trong đó: - Theo mục 3.5.4 C: lực dính của đất nền 0.018(MPa); K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây dao động. Với kết cấu nền áo đường lề gia cố lấy K1=0,9 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 57
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu; các yếu tố này gây ảnh hưởng nhiều khi lưu lượng xe chạy càng lớn, do vậy K2 được xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng trong 1 ngày đêm như ở Bảng .vậyK 2 = 1.0 vì số trục xe tính toán ở đây là 59 trục/ngày đêm <100trục Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính toán Dưới Dưới Dưới Trn (trục/ngày đêm/làn) 100 1000 5000 5000 Hệ số K2 1,0 0,8 0,65 0,6 K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với trong mẫu thử. Cụ thể trị số K3 được xác định tuỳ thuộc loại đất trong khu vực tác dụng của nền đường như dưới đây: - Đối với các loại đất dính (sét, á sét, á cát ) K3 = 1,5; - Đối với các loại đất cát nhỏ K3 = 3,0; - Đối với các loại đất cát trung K3 = 6,0; - Đối với các loại đất cát thô K3 = 7,0 Theo khảo sát đất nền thuộc loại Error! Not a valid link.  Ctt = 0.018*0.9*1.0*1.5 = 0.0129 MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Ktr = Error! Not a valid link So snh Ctt/Ktr =0.0129/0.9 =0.0143  ax+ av = 0.0106 ta đi tới kết luận Error! Not a valid link. 3. Kiểm toán kết cấu theo điều kiện chịu kéo uốn: A./ ĐỐI VỚI BÊ TÔNG NHỰA LỚP TRÊN: Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức: ku =  ku .p.k b trong đó: p : p lực bnh của tải trọng trục tính tốn kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng tính toán là bánh đôi hoặc bánh đơn; khi kiểm tra với cụm bánh đôi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) thì lấy k b = 0,85, cịn khi kiểm tra với cụm bnh đơn của tải trọng trục đặc biệt nặng nhất (nếu có) thì lấy kb = 1,0.  ku : ứng suất kéo uốn đơn vị Ta cĩ h trn = Error! Not a valid link. cm; E trn = Error! Not a valid link. MPa Tìm Echm trn mặt lớp BTN lớp dưới: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 58
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Tính đổi các lớp về một lớp tương đương, ta được bảng tính như sau:Error! Not a valid link.Xt hệ số  với H/D = 37/33 = 1.121   = Error! Not a valid link.  Etbdc= 1.121 * 548.363 = 614.748 MPa. Tra toán đồ hình 3-1 22TCN211-06 với cc tỷ số: E0 40 H/D = Error! Not a valid link.; dc 0.065 Etb 614.748 E ch Tra toán đồ được dc 0.295 Etb  Ech = 0.295 *614.748 = 181.351-MPa Tra toán đồ hình 3-5 22TCN211-06 với cc tỷ số: E 2200 BTN 12.131; h/D = 5/33 = Error! Not a valid link. Ech 181.351   ku = 2.827   ku = 1.442 MPa Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức: ku Rtt ku ku ; Kcd trong đó: ku : ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng của tải trọng bánh xe Rkutt : cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối Kku : hệ số cường độ về chịu kéo uốn được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế giống như với trị số Ktr Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa Rkutt= k1 . k2 . Rku trong đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán k2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu thời tiết. Với các vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ lấy k2 = 1,0; cịn với b tơng nhựa loại II, b tơng nhựa rỗng v cc loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với b tơng nhựa chặt loại I v b tơng nhựa chặt dng nhựa polime lấy k2 = 1,0. Lấy k2 = 1 k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục; k1 được lấy theo các biểu thức dưới đây: 11.11 11.11 K1 = 0,22 0.22 0.776 Ne 180177  Rkutt = 0.770*0.8*2.8 = 2.528 Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Kku= Error! Not a valid link. ku Rtt 2.528 Kiểm tra điều kiện ku = 1.442 ku 2.809 ta rt ra kết luận: Kcd 0.9 Error! Not a valid link. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 59
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc B./ ĐỐI VỚI BTN LỚP DƯỚI Ta cĩh trn = Error! Not a valid link. cm ; Etrn = Error! Not a valid link.MPa hdưới = Error! Not a valid link. cm ; E dưới = Error! Not a valid link. MPa Etreân .h treân Edöôùi .h döôùi  EchBTN = =Error! Not a valid link.(MPa) h treân h döôùi Tìm Echm trn mặt lớp Error! Not a valid link.: Theo tính tốn ở trn: Etb= 339.821MPa Với H’/D = 30/33 = 0.909   = Error! Not a valid link.  Etbdc = 1.093*399.821 = 437.077MPa Tra toán đồ hình 3-1 22TCN211-06 với H/D =30/33 = 0.909; E0 40 dc 0.092 Etb 437.077 E ch  dc 0.303 Etb  Ech = 0.303*437.077 = 132.434 MPa E 1850 Tra toán đồ hình 3-5 với chBTN 10.969 ; h’/D = Error! Not a valid Ech 132.434 link.   ku =2.16   ku=2.16*0.6*0.85 = 1.102MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku Cc gi trị K1, K2 xác định như trên  Rkutt= 0.776*1*2=Error! Not a valid link. MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta có Kku= Error! Not a valid link. ku Rtt 1.806 Kiểm tra điều kiện ku =1.102 ku 2.006 (đảm bảo điều kiện) Kcd 0.9 Error! Not a valid link. C./ ĐỐI VỚI LỚP Error! Not a valid link. Dùng toán đồ hình 3-6 22TCN211-06 để xác định ứng suất kéo uốn hoạt động trong lớp vật liệu này. Với Etrn = EchBTN = 1850Error! Not a valid link. MPa Edưới = Echm (Error! Not a valid link.) = 95.268 MPa Evl = Error! Not a valid link. MPa E 1850 E 600  treân 3.083 ; vl 6.298; h/D =27/33 = Error! Not a Evl 600 Edöôùi 95.268 valid link. Tra toán đồ được:  ku =Error! Not a valid link.  ku=Error! Not a valid link.MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 60
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc 2.86 2.86 Trong đó K 2=1 ; K1 = 0,11 0.11 0.776 ; Rku = Error! Not a valid Ne 180177 link. MPa  Rkutt =0.776*1*0.8= Error! Not a valid link. ku Rtt 0.522 Kiểm tra điều kiện ku = 0.202 ku 0.58 ta rt ra kết luận: Kcd 0.9 Error! Not a valid link. Kết luận: Kết cấu hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về ba trạng thái giới hạn nên có thể lấy để thiết kế. Bảng tổng hợp kết quả tính toán về mặt kết cấu của hai phương án được trình bày bên dưới : 1/ Phần xe chạy : Tiêu chí Phương án I Phương án II dv dv Độ võng đàn Ech Kcd .Eyc Ech Kcd .Eyc hồi 178.224 143.65 191.524 143.65 C C Trượt trong nền T +T tt T +T tt ax av ktr ax av ktr đất cd cd 0.0056 0.032 0.0063 0.014 Rtt Rtt Kéo uốn BTN  ku  ku ku kku ku kku lớp dưới cd cd 1.007 1.723 1.024 1.723 Rtt Rtt Kéo uốn BTN  ku  ku ku kku ku kku lớp trên cd cd 1.087 2.412 1.250 2.413 Rtt Kéo uốn lớp  ku Không có ku kku ĐDGCXM 6% cd 0.198 0.538 2/ Lề gia cố : Tiêu chí Phương án I Phương án II dv dv Độ võng đàn Ech Kcd .Eyc Ech Kcd .Eyc hồi 152.230 44.644 169.552 44.644 C C Trượt trong nền T +T tt T +T tt ax av ktr ax av ktr đất cd cd 0.0104 0.0143 0.0106 0.0143 Rtt Rtt Kéo uốn BTN  ku  ku ku kku ku kku lớp dưới cd cd 1.112 1.806 1.102 2.006 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 61
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Rtt Rtt Kéo uốn BTN  ku  ku ku kku ku kku lớp trên cd cd 1.264 2.809 1.442 2.809 Rtt Kéo uốn lớp  ku Không có ku kku ĐDGCXM 6% cd 0.202 0.58 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 62
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Nhận xét : Các phương án kết cấu nêu trên đều đảm bảo các yêu cầu tối thiểu về mặt cấu tạo và bề dày các lớp phù hợp cho quá trình thi công theo khuyến cáo của 22TCN211-06 cho số trục xe tiêu chuẩn tích lũy 4.10 6 (trục xe/làn) trong 15 năm. Các kết kiểm tra chịu lực theo ba trạng thái giới hạn đều đạt yêu cầu về mặt kĩ thuật. 5.1.4 Lựa chọn phương án kết cấu hợp lý cho thiết kế kĩ thuật : Mục đích của việc so sánh kinh tế các phương án mặt đường là chọn kết cấu mặt đường hợp lý nhất của một tuyến đường đã xác định, vì vậy khi tính chi phí xây dựng tập chung và chi phí thường xuyên sẽ đơn giản và những thành phần chi phí nào giống nhau đối với các kết cấu mặt đường đem so sánh thì có thể bỏ qua không xét tới. Với 2 loại kết cấu lựa chọn thì chất lượng khai thác của hai phương án ở cuối thời hạn tính toán 15 là gần như nhau. a.Tính tổng chi phí xây dựng và khai thác tính đổi Ptđ : n C t Ptñ Ktñ  t 1 1 etñ Trong đó Ktñ : tổng chi phí tập trung cho xây dựng ban đầu, các đợt cải tạo nâng cấp, đại tu và trùng tu ; n thời gian tính toán lấy n = 15 năm ; Ct : chi phí thường xuyên trong thời gian khai thác mặt đường gồm chi phí duy tu thường xuyên và chi phí vận tải năm thứ t (đồng/năm). e tđ = 0.08 là hệ số hiệu quả kinh tế khi tính đổi. Xác định Ktđ : n n C ñ C Tr C CT ñ Tr Ktñ C0 T  T  T C ñ r 1 1 1 etñ 1 etñ 1 etñ Trong đó C 0 : chi phí xây dựng ban đầu 1km kết cấu áo đường được xác định theo dự toán ; CCT : chi phí cải tạo nâng cấp mặt đường, C đ :chi phí một lần đại tu áo đường xác định theo dự toán khi thiếu số liệu có thể tham khảo bảng tỉ lệ với vốn xây dựng ban đầu, C Tr : chi phí một lần trung tu áo đường xác định theo dự toán khi thiếu số liệu có thể tham khảo bảng tỉ lệ với vốn xây dựng ban đầu. TC , Tđ , Tr : thời gian (năm) kể từ năm gốc đến lúc cải tạo đại tu hoặc trùng tu. nđ, nTr : số lần đại tu và trung tu trong khoảng thời gian khai thác tính toán n. n Ct Xác định  t : 1 1 etñ n C t  t Cñ Mn SQn Mq 1 1 etñ Trong đó : Cđ : chi phí hàng năm cho việc duy tu sửa chữa nhỏ 1km kết cấu áo đường. S : chi phí vận tải 1T.Km hàng hóa. Mq : hệ số tính đổi phụ thuộc vào thời gian khai thác tính toán, hệ số tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm với hệ số hiệu quả kinh tế 0.08. Qn : khối lượng vận chuyển hàng hóa trong năm. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 63
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Trong quá trình sử dụng giả sử không có cải tạo nâng cấp và vì chất lượng kĩ thuật của hai phương án kết cấu là tương đương nhau nên khi tính toán so sánh ta không xét đến chi phí vận tải hàng hóa vì chúng bằng nhau, các chi phí đại tu trung tu tỉ lệ với vốn đầu tư ban đầu (và giả sử thời gian đại tu, trung tu hai phương án là như nhau) do đó khi phân tích so sánh ta chỉ cần xét tới giá thành xây dựng ban đầu là được. Bảng tính toán chi phí xây dựng cho 1 m dài đường theo đơn giá xây dựng cơ bản của tỉnh Long An 2005 cho hai phương án như sau : Phương án I : Lớp xây Khối ĐƠN GIÁ Mã Hiệu Thành tiền dựng lượng NHÂN XE VẬT TƯ CÔNG MÁY BTN hạt 0.04 7,636,500 118,995 351,327 AD.23235 324272đ mịn 5cm m2 đ/m2 đ/m2 đ/m2 BTN hạt thô 0.056 6,980,400 117,157 342,402 AD.23225 416637 7cm m2 đ/m2 đ/m2 đ/m2 Cấp phối đá 0.144 3,153,538 169,869 842,705 AD.21217 dăm loại I 599920 m2 đ/m2 đ/m2 đ/m2 18cm Cấp phối đá 0.21 3,427,200 128,224 691,348 AD.21218 dăm loại II 891822 m2 đ/m2 đ/m2 đ/m2 30cm TỔNG 2232651 SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 64
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Phương án II : Lớp xây Khối ĐƠN GIÁ Mã Hiệu Thành tiền dựng lượng NHÂN VẬT TƯ XE MÁY CÔNG BTN hạt 7,636,500 118,995 351,327 AD.23235 0.04 m2 324272 mịn 5cm đ/m2 đ/m2 đ/m2 BTN hạt 6,980,400 117,157 342,402 AD.23225 0.056m2 416637 thô 7cm đ/m2 đ/m2 đ/m2 Cấp phối đá dăm 15,257,383 1,332,376 2,913,791 AD.12211 0.12 m2 2340426 GCXM đ/m2 đ/m2 đ/m2 15cm Cấp phối đá dăm 3,427,200 128,224 691,348 AD.21218 0.198m2 840860 loại II đ/m2 đ/m2 đ/m2 28cm TỔNG 3922195 b. Các tiêu chí khác : Ta nhận thấy hai phương án kết cấu áo đường đòi hỏi về yêu cầu vật liệu không khác biệt nhiều, chất lượng khai thác và duy tu bảo dưỡng là tương đương nhau. Phương án thứ nhất thi công đơn giản và tiện lợi hơn so với phương án thứ hai có lớp đá dăm gia cố xi măng. Kết luận : Dựa trên so sánh về mặt kinh tế và điều kiện thi công ta thấy hai phương án là tương đương về mặt giá thành, nhưng phương án thứ nhất thi công đơn giản hơn, dễ kiểm tra kiểm soát chất lượng và phù hợp với công nghệ thi công ở địa phương do đó ta lựa chọn phương án đầu (không sử dụng lớp đá dăm gia cố xi măng) làm phương án thiết kế. (Chi tiết tính toán kết cấu theo 22TCN211-06 sẽ được tính cho kết cấu được lựa chọn ở phần thiết kế kĩ thuật.) CHƯƠNG VI THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC TUYẾN ĐƯỜNG 6.1. Hệ thống thoát nước trên đường ô tô: Nước luôn là kẻ thù nguy hiểm của đường. Nước gây xói lở cầu cống, nền đường, sạt lở ta luy. Nước ngấm vào nền và mặt đường làm cho cường độ chịu lực của đất nền và vật liệu mặt đường giảm đi đáng kể và do đó kết cấu mặt đường dễ bị phá hỏn khi xe nặng chạy qua. Vì vậy việc thiết kế hệ thống thoát SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 65
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc nước trên đường hợp lý có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế và nâng cao chất lượng khai thác của đường ô tô. Hệ thống thoát nước đường ôtô gồm hàng loạt các công trình và các biện pháp kĩ thuật được xây dựng để đảm bảo nền đường không bị ẩm ướt. Các công trình này có tác dụng tập trung và thoát nước nền đường, hoặc ngăn chặn không cho nước ngấm và phần trên của nền đất. Mục đích của việc xây dựng hệ thống thoát nước trên đường là đảm bảo chế độ ẩm của nền đất luôn luôn ổn định và không gây nguy hiểm cho đường. Hệ thống thoát nước đường ô tô bao gồm hệ thống thoát nước mặt và hệ thống thoát nước ngầm. Với đặc điểm địa hình của 2 phương án tuyến trên ta chỉ xem xét tính toán hệ thống thoát nước mặt. Các giải pháp kĩ thuật thoát nước mặt như độ dốc dọc và độ dốc ngang tuân thủ theo quy định của TCVN 4054- 2005, các công trình thoát nước thiết kế gồm có : Rãnh biên, công trình thoát nước qua đường (cầu hoặc cống ). 6.2. Các yêu cầu khi thiết kế công trình thoát nước: Việc tính toán và lựa chọn công trình thoát nước có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế và kỹ thuật. Thông thường đều phải bố trí công trình thoát nước ở tất cả những nơi có địa hình thấp, trũng trên địa hình. Số lượng công trình phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, địa hình sao cho tiết kiệm chi phí nhất nhưng vẫn đảm bảo điều kiện thoát nước. Đối với các công trình thoát nước nhỏ thông thường quy định như sau: + Đối với những nơi có lưu lượng Q > 25m3/s thì phải bố trí cầu nhỏ. + Đối với những nơi có lưu lượng Q =15 25 m3/s thì bố trí cống bản. + Đối với những nơi có lưu lượng Q =12 15 m3/s thì bố trí cống vuông. + Đối với những nơi có lưu lượng Q < 12 m3/s thì bố trí cống tròn. Ngoài những công trình như cầu cống bố trí theo địa hình phải đặt thêm các cống cấu tạo để đảm bảo thoát nước tốt cho đường. Theo quy trình chiều dài nền đường đào tối đa là 500m phải đặt một cống cấu tạo để thoát nước qua đường, cống cấu tạo không cần tính toán, khẩu độ 0,75m, khi thiết kế cống, cầu thoát nước cần tuân thủ các quy định như : - Bề dày lớp đất đắp trên cống 0,5m so với mực nước dâng trước công trình. - Nên đặt cống vuông góc với tim tuyến để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế. - Cao độ mặt đường chỗ có cống tròn phải cao hơn đỉnh cống ít nhất là 0,5m. Khi chiều dày áo đường lớn hơn 0,5m độ chênh cao này phải đủ làm chiều dày áo đường. - Cống phải có đầy đủ các công trình thượng và hạ lưu, không cho nước xói vào thân nền đường. Thiết kế xây dựng cầu phải chọn các vị trí có: - Chiều sâu ngập và phạm vi ngập nước trên bãi sông ứng với mức tính toán là nhỏ nhất. - Lòng sông thẳng, ổn định, lưu lượng chảy chủ yếu theo dòng chủ. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 66
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc - Hướng nước chảy mùa lũ và mùa cạn gần song song với nhau. Việc làm cầu không gây ra ngập nhiều đất trồng trọt hay làm hư hại tới công trình thủy lợi đã có. 63. Tính toán khẩu độ cống: 6.3.1. Cống cấu tạo: - Được bố trí ở những chỗ nền đường đào để thoát nước qua đường, khoảng 300  500m bố trí một cống tránh cho rãnh dọc không bị nước tràn ra ngoài do lưu lượng quá lớn. Các loại cống cấu tạo nói chung không phải tính khẩu độ mà chỉ chọn theo kinh nghiệm và lượng mưa tại khu vực tuyến đi qua. Căn cứ tình hình tuyến đi qua, để đảm bảo thoát nước tốt và để thuận lợi cho thi công, kiến nghị chọn cống cấu tạo là loại có khẩu độ  1.0 cm. 6.3.2. Cống địa hình: - Là các cống được bố trí ở những vị trí có đường tụ thủy, suối, suối cạn Khẩu độ cống phụ thuộc lượng mưa trong vùng, diện tích lưu vực tụ nước chảy về cống, đặc điểm địa hình, địa mạo. - Xác định lưu lượng theo 22 TCN 220 - 95 (tính toán các đặc trưng dòng chạy lũ), ta có công thức: F 3 Qp=Ap Hp 1 (m /s) Trong đó: - AP : Môđuyn đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện chưa xét ảnh hưởng của hồ ao, phụ thuộc vào hệ số đặc trưng địa mạo lòng sông ls , thời gian tập trung nước trên sườn dốc s và vùng mưa. - p : Tần suất lũ tính toán, được qui định tùy thuộc vào cấp thiết kế của đường. Đường cấp III, theo bảng 30 TCVN 4054 - 2005: p = 4%. - HP = 175 mm: Lưu lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế p = 4% . Đây là khu vực thuộc vùng mưa XVIII. - F : diện tích của lưu vực. Dựa vào bình đồ ta tìm được diện tích lưu vực thực tế theo công thức: M2 F F ( km2) bd 1010 Trong đó: 2 + Fbđ: diện tích lưu vực trên bình đồ (cm ) + M: hệ số tỉ lệ bình đồ + 1010 : hệ số qui đổi từ cm2 sang km2. -  : Hệ số dòng chảy lũ lấy theo bảng 2.1(22 TCN220 - 95) tùy thuộc vào loại đất cấu tạo lưu vực(ta lấy đất cấp III đối với khu vực tính toán), lượng mưa ngày thiết kế (Hp) và diện tích lưu vực (F). -  1: Là hệ số xét đến sự làm nhỏ lưu lượng do ao hồ, đầm lầy (hệ số triết giảm dòng chảy). Tuyến đi qua vùng trồng cây công nghiệp, với diện tích ao hồ, đầm lầy chiếm 6% về phía hạ lưu, ta có 1 = 0,65. SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 67
Thuyết Minh Đế Án Tết Nghiếp GVHD: Phan Văn Ngếc Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc  s : Thời gian tập trung nước trên sườn dốc  sđược xác định bằng cách tra bảng, phụ thuộc vào hệ số địa mạo thủy văn và vùng mưa . - Vùng mưa: XVIII - Hệ số s xác định theo công thức : 0,6 bs s 0,3 0,4 ms Js ( Hp ) Trong đó : - bs:Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực bs (m) tính theo công thức: 1000 F b s 1,8 (L l) - L = Chiều dài lòng chính -l = Tổng chiều dài các lòng nhánh có chiều dài lớn hơn 0,75 chiều rộng bình quân B của lưu vực: F Đối với lưu vực có 2 mái dốc: B 2 L F Đối với lưu vực có 1 mái dốc: B và thay hệ số 1,8 bằng 0,9 trong L công thức xác định bsd. - ms = 0,2 :thông số tập trung dòng trên sườn dốc với mặt đất thu dọn sạch, không có gốc cây ,không bị cày xới ,vùng dân cư nhà cửa không quá 20% mặt đá xếp và cỏ dày. 0 -Js( /00):độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực. Tính hệ số địa mạo thủy văn của lòng sông 1 theo công thức : 1000 L 1 1/3 1/4 1/4 m1 J1 F ( Hp ) - m1 =7 : thông số tập trung nước trong sông, với lòng sông nhiều đá, mặt nước không phẳng, suối chảy không thường xuyên, quanh co, lòng suối tắc nghẽn, tra bảng 2.6 22 TCN 220 - 95. 0 - J1 : độ dốc lòng sông chính tính theo /00 h l (h h ) l (h h ) l J 1 1 1 2 2 n 1 n n 1 L2 Trong đó : - h1,h2, ,hn : cao độ những điểm gãy khúc trên trắc dọc so với giao điểm của 2 đường. - l1, l2, ,ln : cự ly giữa các điểm gãy khúc . Xác định trị số Ap%: Ap% được xác định bằng cách tra bảng 2.3 22 TCN220 - 95 phụ thuộc vào vùng mưa, thời gian tập trung nước trên sườn dốc  s và hệ số địa mạo thủy văn. Kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng sau: SVTH : Nguyến Vân Anh_CD04CM007 Trang 68