Đồ án Thiết kế xây dựng tuyến đường Bà Rịa - Vũng Tàu

160 trang hoanguyen 5700

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế xây dựng tuyến đường Bà Rịa - Vũng Tàu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_thiet_ke_xay_dung_tuyen_duong_ba_ria_vung_tau.doc

Nội dung text: Đồ án Thiết kế xây dựng tuyến đường Bà Rịa - Vũng Tàu

Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 1
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUYẾN ĐƯỜNG I. Mở Đầu Giao thông vận tải giữ một vị trí cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Trong hai cuộc kháng chiến vừa qua cũng như công cuộc xây dựng và bảo vệ tổ quốc xã hội chủ nghĩa hiện nay hệ thống giao vận tải luôn đóng một vai trò quan trọng. Nó là nền tảng cho sự phát triển kinh tế - văn hóa - xã hội, gắn với an ninh quốc phòng. Chính vì vậy, Đảng và Nhà nước ta rất quan tâm đến việc phát triển mạng lưới giao thông trên mọi miền đất nước. Trong thời kỳ đổi mới của đất nước và hội nhập kinh tế quốc tế, nước ta đã thu hút được sự đầu tư mạnh mẽ từ nhiều nước trên thế giới. Do vậy nhu cầu về giao thông vận tải ở nước ta ngày càng cao. Dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông ở những thành phố lớn tập trung dân cư nhiều cũng như các khu kinh tế tập trung. Còn ở các vùng nông thôn, miền núi, trung du cơ sở hạ tầng về giao thông vận tải còn thấp kém, không đảm bảo được nhu cầu phát triển kinh tế, đi lại của nhân dân trong vùng còn khó khăn. Từ những lý do đó, hiện nay việc xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông trong cả nước là nhiệm vụ trọng tâm hàng đầu trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của nước ta. II. Tình hình chung của tuyến đường thiết kế 1. Điều kiện tự nhiên a. Vị trí địa lý Bà Rịa - Vũng Tàu thuộc vùng Đông Nam Bộ, nằm trong vùng trọng điểm kinh tế phía Nam. Lãùnh thổ của tỉnh gồm hai phần: đất liền và hải đảo. Bà Rịa - Vũng Tàu có địa giới hành chính chung dài 16,33 km với thành phố Hồ Chí Minh ở phía Tây, 116,5 km với Đồng Nai ở phía Bắc, 29,26 km với Bìõnh Thuận ở phía Đông, Nam và Tây Nam là biển Đông. Chiều dài bờ biển là 305,4 km với trên 100.000 km2 thềm lục địa. Bà Rịa - Vũng Tàu có 5 huyện, trong đó có 1 huyện đảo, 1 thành phố, 1 thị xã. Bà Rịa - Vũng Tàu nằm trên trục đường xuyên Á, có hệ thống cảng biển, sân bay và mạng lưới đường sông, đường biển thuận lợi. Các đường quốc 51, 55, 56 cùng với hệ thống đường tỉnh lộ, huyện lộ là những mạch máu chính gắn kết quan hệ toàn diện của Bà Rịa - Vũng Tàu với các tỉnh khác trong cả nước và quốc tế. b. Đặc điểm địa hình Địa hình toàn vùng phần đất liền có xu hướng dốc ra biển. Tuy nhiên ở sát biển vẫn có một số núi cao. Núi có độ cao lớn nhất chỉ khoảng 500 m. Phần đất liền (chiếm 96% diện tích của tỉnh) thuộc bậc thềm cao nguyên Di Linh - vùng Đông Nam Bộ, độ nghiêng từ Tây Bắc xuống Đông Nam, giáp biển Đông. SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 2
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Toàn tỉnh có hơn ¾ diện tích đồi núi, thung lũng thấp, có trên 50 ngọn núi cao 100 m trở lên, khi ra biển tạo thành nhiều vũng, vịnh, mũi, bán đảo, đảo. Độ cao trên 400 - 500 m có núi Ông Trịnh, núi Chúa, núi Thánh Giá. Địa hìõnh tập trung vào 4 loại đặc trưng (đồng bằng hẹp, các núi, gũ đồi, thềm lục địa). c. Khí hậu Bà Rịa - Vũng Tàu nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng của đại dương. Nhiệt độ trung bình khoảng 270C; sự thay đổi nhiệt độ của các tháng trong năm không lớn. Số giờ nắng trong năm dao động trong khoảng 2.370 - 2.850 giờ và phân phối đều các tháng trong năm. Lượng mưa trung bình hàng năm thấp (khoảng 1.600 mm) và phân bố không đều theo thời gian, tạo thành hai mùa rừ rệt: mựa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, chiếm 90% lượng mưa cả năm; và 10% tổng lượng mưa tập trung vào mùa khô là các tháng cũn lại trong năm. Khíù hậu Bà Rịa - Vũng Tàu nhìõn chung mát mẻ, rất phự hợp với du lịch, thuận lợi cho phát triển các loại cây công nghiệp dài ngày (như tiêu, điều, cao su, cà phê) và cho phát triển một nền lâm nghiệp đa dạng. 2. Tài nguyên thiên nhiên a. Tài nguyên nước Nguồn nước mặt của Bà Rịa - Vũng Tàu chủ yếu do ba con sông lớn cung cấp, đó là sông Thị Vải, đoạn chảy qua tỉnh dài 25 km, sông Dinh đoạn chảy qua tỉnh dài 30 km, sông Ray dài 120 km. Trên các con sông này có 3 hồ chứa lớn là hồ Đá Đen, hồ sông Ray, hồ Châu Pha b. Tài nguyên đất Với diện tích 197.514 ha, chia thành 4 loại: đất rất tốt là loại đất có độ phì rất cao, chiếm 19.60% diện tích tự nhiên, chủ yếu là đất phù sa và đất xám; đất tốt chiếm 26,40%; đất trung bình chiếm 14,4%; còn lại 39,60% là đất nhiễm phèn, mặn, đất xói mòn và đất cát lẫn sỏi sạn (tập trung vào khu vực đồi núi) - Tuyến đường thiết kế đi qua khu vực này. c. Tài nguyên rừng Diện tích rừng của Bà Rịa - Vũng Tàu không lớn. Đất có khả năng trồng rừng là 38.850 ha, chiếm 19,7% diện tích tự nhiên, trong đó đất hiện đang có rừng là 30.186 ha (rừng tự nhiên là 15.993 ha, rừng trồng là 14.253 ha), còn lại khoảng 8,664 ha đất lâm nghiệp chưa cóù rừng. Rừng của Bà Rịa - Vũng Tàu chỉ có tầm quan trọng trong tạo cảnh quan, môi trường, phũng hộ và phát triển du lịch, còn việc khai thác rừng lấy gỗ, nguyên liệu không lớn. 3. Tài nguyên biển Bà Rịa - Vũng Tàu có bờ biển dài 305,4 km, trong đó khoảng 70 km có bãi cái thoai thoải, nước xanh, có thể dùng làm bãi tắm quanh năm. Vịnh Giành Rái rộng khoảng 50 km2 có thể xây dựng một hệ thống cảng hàng hải. SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 3
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Với diện tích thềm lục địa trên 100.000 km2 đã tạo cho tỉnh không những có vị trí quan trọng về an ninh quốc phòng, mà còn tạo ra một tiềm năng to lớn để phát triển các ngành kinh tế biển. Thềm lục địa của Bà Rịa - Vũng Tàu có 661 loài cá, 35 loài tôm, 23 loài mực, hàng ngàn loài tảo, trong đó có nhiều loài có giá trị kinh tế cao. Trữ lượng hải sản có thể khai thác tối đa hàng năm từ 150.000 – 170.000 tấn. Tài nguyên biển của Bà Rịa - Vũng Tàu rất thuận lợi cho phát triển vận tải biển, hệ thống cảng, du lịch và công nghiệp khai thác, chế biến hải sản. 4. Tài nguyên – khoáng sản Bà Rịa - Vũng Tàu cú nhiều loại khoáng sản, nhưng đáng kể nhất là dầu mỏ, khí thiên nhiên và khoáng sản làm vật liệu xây dựng, Bà Rịa - Vũng Tàu nằm trong vùng có tiềm năng lớn về dầu mỏ và khí thiên nhiên của Việt Nam. Tài nguyên dầu khí với tổng trữ lượng tiềm năng và tổng trữ lượng đó xác minh, đủ điều kiện để tỉnh phát triển công nghiệp dầu khí thành ngành công nghiệp mũi nhọn trong chiến lược phát triển công nghiệp cả nước và đưa Bà Rịa - Vũng Tàu thành một trung tâm khai thác và chế biến dầu khớ lớn nhất Việt Nam. Khoáng sản làm vật liệu xây dựng của Bà Rịa - Vũng Tàu rất đa dạng, bao gồm: đá xây dựng, đá ốp lát, phụ gia xi măng, cát thuỷ tinh, bentonit, sét gạch ngói, cao lanh, cát xây dựng, than bùn, immenit Hiện nay, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu đó xây dựng 19 mỏ với tổng trữ lượng 32 tỷ tấn, phân bố ở hầu khắp các huyện trong tỉnh, nhưng chủ yếu ở các huyện Tân Thành, Long Đất, thị xã Bà Rịa và thành phố Vũng Tàu. Chất lượng đá khá tốt, có thể dùng làm đá dăm, đá hộc cho xây dựng; giao thông, thuỷ lợi, đá khối cho xuất khẩu. Nhỡn chung cỏc mỏ nằm gần đường giao thông nên khai thác thuận lợi. Đá ốp lát có 8 mỏ lớn với tổng trữ lượng 1.324 triệu m3, chủ yếu nằm ở huyện Côn Đảo. Chất lượng đá tốt, màu sắc đẹp, nguyên khối lớn; phụ gia xi măng có 6 mỏ thuộc 3 huyện Long Đất, Xuyên Mộc và thị xó Bà Rịa, tổng trữ lượng 44 triệu tấn. Các mỏ đều có điều kiện khai thác thuận lợi, có thể khai thác làm chất kết dính, phụ gia xi măng. Đây là nguồn vật liệu quan trọng có thể sử dụng xây dựng tuyến đường. Ngoài ra tỉnh còn có một trữ lượng đáng kể các loại khoáng sản vật liệu xây dựng khác như sét gạch ngói, cao lanh, cát xây dựng, bentonit nằm rải rác ở nhiều nơi, cho phép hình thành cụm nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng khắp trong tỉnh. 5. Tiềm năng kinh tế a. Tiềm năng du lịch Bà Rịa - Vũng Tàu có nhiều di tích lịch sử, văn hoá được phân bố đều khắp trên các huyện (đó được Nhà nước công nhận xếp hạng di 25 di tích). Hầu hết di tích hiện có đều có khả năng khai thác phục vụ mục đích tham quan du lịch như khu Đỡnh Thắng Tam. Thớch Ca Phật Đài, Niết Bàn Tịch Xá, Tượng chúa Giêsu, Khu Bạch Dinh, Tháp đèn Hải Đăng và các di tích lịch sử cách mạng như địa đạo Long Phước, SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 4
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu khu căn cứ kháng chiến Bàu Sen, căn cứ núi Minh Đạm, đặc biệt là khu nhà tù Côn Đảo và khu nghĩa trang Hàng Dương. b. Những lĩnh vực kinh tế lợi thế Trữ lượng, tài nguyên dầu khí đủ điều kiện cho tỉnh phát triển công nghiệp dầu khí thành công nghiệp mũi nhọn trong chiến lược phát triển công nghiệp cả nước và đưa Bà Rịa - Vũng Tàu trở thành một trung tâm khai thác và chế biến dầu khí lớn nhất Việt Nam. Bà Rịa - Vũng Tàu có nhiều tiềm năng để phát triển ngành du lịch với nhiều bãi tắm nổi tiếng, hệ thống hang động, các di tích lịch sử, đặc biệt là các di tích lịch sử Côn Đảo. 6. Mục tiêu xây dựng tuyến đường Việc xây dựng tuyến đường N-M nhằm nối liền 02 trung tâm tinh tế lớn của tỉnh, đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân dân, góp phần bố trí, sắp xếp lại dân cư và sẽ hình thành khu kinh tế mới tỉnh này. SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 5
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ CÁC YẾU TỐ KĨ THUẬT CỦA TUYẾN 2.1. Quy mô đầu tư và cấp hạng thiết kế của tuyến đường 2.1.1. Dự báo lưu lượng và sự tăng trưởng xe 1) Lưu lượng xe: 2550 xe/ngày đêm (năm tương lai). Trong đó thành phần xe bao gồm a) Xe máy : 6.8 % b) Xe con : 23.5 % c) Xe tải 2 trục: - Xe tải nhẹ : 11.5 % - Xe tải vừa : 3.8 % - Xe tải nặng : 7 % d) Xe tải 3 trục: - Xe tải nhẹ : 11.7 % - Xe tải vừa : 3.5 % - Xe tải nặng : 11.5 % e) Xe kéo moóc : 5 % f) Xe buýt - Xe buýt nhỏ (dưới 25 chỗ): 6.7 % - Xe buýt lớn : 9 % 2) Tỷ lệ tăng trưởng xe hàng năm theo dự báo a) Xe máy : 10 % b) Xe con : 10 % c) Xe tải 2 trục: - Xe tải nhẹ : 10 % - Xe tải vừa : 10 % - Xe tải nặng : 10 % d) Xe tải 3 trục: - Xe tải nhẹ : 10 % - Xe tải vừa : 10 % - Xe tải nặng : 10 % e) Xe kéo moóc : 10 % f) Xe buýt - Xe buýt nhỏ (dưới 25 chỗ): 10 % - Xe buýt lớn : 10 % 2.1.2.Cấp hạng kĩ thuật và tốc độ thiết kế Lưu lượng xe ở năm tương lai: 2550 xe/ngđ Lưu lượng xe qui đổi về xe con được xác định theo bảng sau (theo điều 3.2.2 TCVN 4054-2005) áp dụng với địa hình đồng bằng, đồi. SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 6
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Bảng kết quả qui đổi các loại xe ra xe con Số lượng Lưu lượng xe Thành phần Hệ số Loại xe xe con qui đổi (%) qui đổi (chiếc) (xcqđ/ngđ) Xe máy 6.8 173 0.3 52.02 Xe con 23.5 599 1 599.25 Xe tải 2 trục và xe buýt 29 740 2 1479 nhỏ Xe tải 3 trục và xe buýt 35.7 910 2.5 2275.88 lớn Xe kéo moóc 5 128 4.0 510 Tổng 4916 (xcqđ/ngđ) Theo điều 3.4.2 TCVN 4054-2005 ứng với lưu lượng xe thiết kế Ntbnđ = 4916 (xcqđ/nđ), đường tỉnh ta lựa chọn như sau + Cấp thiết kế của đường (bảng 3) : III + Tốc độ thiết kế (bảng 4) : 80 km/h + Số làn xe yêu cầu (bảng 5) : 2 (không có dải phân cách giữa) 2.2 Xác định các yếu tố kĩ thuật của tuyến 2.2.1 Xác định quy mô mặt cắt ngang đường a. Số làn xe cần thiết Ncdg 589.92 nlx = = = 1.07 Z Nlth 0.55 1000 Trong đó Ncđg : lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm theo điều 3.3.3 TCVN 4054- 2005. Ncđg= 0.12 Ntbnđ = 0.12 4916 = 589.92 (xcqđ/h) Z = 0.55: hệ số năng lực thông hành ứng với Vtk = 80 km/h. Nlth = 1000 xcqđ/h/làn: Năng lực thông hành khi không có dải phân cách trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ. Theo điều 4.2.1: chọn số làn xe tối thiểu là 2 cho đường cấp III. b.Các kích thước ngang của đường Bề rộng phần xe chạy Tính toán bề rộng một làn xe theo trường hợp xe kéo moóc. Công thức xác định bề rộng một làn xe a c B1làn = x y 2 Trong đó a,c: bề rộng thùng xe và khoảng cách giữa tim 2 dãy bánh xe. Đối với xe kéo moóc : a = 2.5m; c = 1.95m. x: là khoảng cách từ mép thùng xe tới làn xe bên cạnh (ngược chiều). SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 7
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu y: là khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép ngoài phần xe chạy. x = y = 0.5 + 0.005 V = 0.5 + 0.005 80 = 0.9 m V : lấy theo vận tốc thiết kế bằng 80Km/h. a c 2.5 1.95 B1làn = x y = 0.9 2 = 4.025 m 2 2 Theo TCVN 4054-2005 bảng 6: đường cấp thiết kế III có B1làn= 3.5m. Để đảm bảo tính kinh tế ta chọn B1làn= 3.5m theo điều kiện tối thiểu. Các xe khi tránh nhau có thể lấn ra phần lề gia cố. Lềđường Chiều rộng lề và lề gia cố tối thiểu theo quy định là 2.5m ứng với đường cấp III có vận tốc thiết kế 80 Km/h. Trong đó phần gia cố tối thiểu là 2m. Kiến nghị gia cố theo chiều rộng tối thiểu là 2m. Độ mở rộng phần xe chạy trên đường cong Tính toán với xe moóc tỳ Độ mở rộng mặt đường cho 1 làn xe: l2 0.05 V eW 2 R R Trong đó l = 14.5 m: cách từ trục sau của xe tới đầu mũi xe (bảng 1) max Bán kính đường cong nằm ứng với isc = 8%: Rmin = 250 m (Bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn đối với đương cấp III có Vtk = 80Km/h). Tốc độ xe chạy V = 80Km/h (lấy bằng tốc độ thiết kế). 14.52 0.05 80 ew = = 0.673m 2 250 250 Độ mở rộng của mặt đường 2 làn xe = 2 ew = 2 0.673 = 1.35m. Theo TCVN 4054-2005 bảng 12: ứng với R = 250m thì Δ = 0.8m. Vậy chọn = 0.8 m. Trên đây chỉ là tính toán cho trường hợp tối thiểu giới hạn, tùy thuộc vào giá trị bán kính đường cong nằm khi thiết kế bình đồ mà tính toán giá trị độ mở rộng cho chính xác. Chiều rộng nền đường Trên đoạn thẳng: B = Bnđ + Blề = 7 + 2.5 2 = 12m Trên đoạn cong (khi Rnằm = 250m): B = Bnđ + Blề = 7+0.8 + 2.5 2 = 12.8 m 2.2.2 Xác định độ dốc dọc lớn nhất Độ dốc càng lớn thì tốc độ xe chạy càng thấp, tiêu hao nhiên liệu càng lớn, hao mòn săm lốp càng nhiều, tức là giá thành vận tải càng cao. Khi độ dốc lớn thì mặt đường nhanh hao mòn do ma sát với lốp xe, do nước mưa bào mòn, rảnh dọc mau hư hỏng hơn, duy tu bảo dưỡng cũng khó khăn hơn. Tóm lại nếu độ dốc dọc càng lớn thì chi phí khai thác vận doanh tốn kém hơn, lưu lượng xe càng nhiều thì chi phí mặt này càng tăng. SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 8
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Tùy theo cấp thiết kế của đường, độ dốc dọc tối đa được quy định trong điều 5.7 TCVN 4054-05. Khi gặp khó khăn có thể tăng lên 1% nhưng độ dốc dọc lớn nhất không vượt quá 11%. Đường nằm trên cao độ 2000m so với mực nước biển không được làm dốc quá 8%. - Đường đi qua khu dân cư không nên làm dốc dọc quá 4%. - Dốc dọc trong hầm không lớn hơn 4% và không nhỏ hơn 0.3%. -Dường cấp IV vùng Đồng bằng độ dốc dọc lớn nhất là:6% - Trong đường đào độ dốc dọc tối thiểu là 0,5%( khi khó khăn là 0,3% và đoạn dốc này không kéo dài quá 50m). - Độ dốc dọc lớn nhất có thể được xác định theo điều kiện sức bám và sức kéo của keo keo bam bam ôtôimax Dmax - fv và imax Dmax - fv keo bam imax = min imax ;imax a. Theo điều kiện sức kéo Ta xét xe đang lên dốc và chuyển động đều : D f + i keo keo = > imax Dmax f v Trong đó : fv : hệ số cản lăn do tốc độ xe chạy V > 50(km/h) thì f được xác định theo cơng thức f f0 1 0.01 v 50  Dmax : nhân tố động lực của các loại xe được tra từ biểu đồ ứng với vận tốc tính toán. f0 : hệ số cản lăn do tốc độ xe chạy V 50(km/h) thì f thay đổi ít, khi đó chỉ f0 chỉ phụ thuộc loại mặt đường và tình trạng của mặt đường do đó ta lấy f0 = 0.02 (mặt đường bê tông nhựa). keo Tính imax cho từng loại xe như sau keo Loại xe Vận tốc (Km/h) Cấp số Dmax F imax (%) Xe con 60 III 0.119 0.022 9.7 Xe 2 trục nhẹ 60 IV 0.04 0.022 2 Xe 2 trục vừa 60 V 0.04 0.022 2 Xe 2 trục nặng 60 V 0.03 0.022 1 Xe 3 trục nhẹ 60 V 0.04 0.022 2 Xe 3 trục vừa 60 V 0.045 0.022 2.3 Xe 3 trục nặng 60 V 0.0354 0.022 1.34 Xe moóc 60 V 0.04 0.022 1.8 Xe buýt nhỏ 60 V 0.044 0.022 2.2 Xe buýt lớn 60 V 0.044 0.022 2.2 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 9
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Khi chuyển xuống các cấp số thấp hơn thì khả năng vượt dốc của xe tăng lên nhưng vận tốc bị giảm xuống. Loại xe Vận Cấp số Dmax f imax tốc(Km/h) (%) Xe 2 trục nhẹ 40 III 0.0886 0.02 6.66 Xe 2 trục vừa 40 IV 0.0666 0.02 4.46 Xe 2 trục nặng 40 IV 0.062 0.02 4.2 Xe 3 trục nhẹ 40 IV 0.086 0.02 6.66 Xe 3 trục vừa 40 IV 0.0715 0.02 5.15 Xe 3 trục nặng 40 IV 0.0713 0.02 5.13 Xe kéo moóc 40 IV 0.09 0.02 7 Xe buýt nhỏ 40 IV 0.017 0.02 5.1 Xe buýt lớn 40 IV 0.071 0.02 5.1 Loại xe V vận tốc(Km/h) Cấp số Dmax f imax (%) Xe 2 trục vừa 30 III 0.1021 0.02 8.21 Xe 2 trục nặng 20 III 0.0989 0.02 7.89 Xe 3 trục vừa 30 III 0.12 0.02 10 Xe 3 trục nặng 30 III 0.101 0.02 8.1 Xe buýt nhỏ 30 III 0.111 0.02 9.1 Xe buýt lớn 30 III 0.111 0.02 9.1 Ta thấy đối với tuyến ở đồng bằng có độ dốc dọc thường khá lớn nên một số xe không thể chạy đạt được vận tốc thiết kế ở cấp số IV vì vậy xe phải chuyển xuống số thấp hơn để leo được dốc. ở các cấp số thấp hơn thì xe chạy được bình thường. Tương doc ứng với độ dốc là 6% (cấp thiết kế là cấp IV, khu vực Đồng Bằng = > imax = 6%). b. Theo điều kiện sức bám bám imax = Dbám – f Pw Dbám = m. - G m : hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe chủ động (đối với xe tải thì m=0.6 0.7 còn đối với xe con m = 0.5 0.55). = 0.3 : hệ số bám dọc của lốp xe trong điều kiện áo đường lúc ẩm ướt, bẩn xe chạy không thuận lợi. k.F.V2 Pw = (lực cản không khí) 13 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 10
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu k: hệ số sức cản không khí ta lấy k = 0.06 cho xe tải, 0.02 cho xe con và KG.sec2 0.05 cho xe buýt. ( ) m4 F : diện tích cản khí (m2 ): = 0.8 B H (H: chiều cao xe; B: bề rộng xe) V: vận tốc tương đối của xe (kể cả tốc độ gió) trong điều kiện bình thường coi tốc độ gió bằng 0 và vận tốc tương đối của xe lấy khoảng 60Km/h. Loại xe B H F K V Pw Xe con 1.8 1.62 2.33 0.025 60 16.13 Tải 2 trục 2.28 2.13 3.89 0.06 60 64.63 nhẹ Tải 2 trục 2.5 2.15 4.30 0.06 60 71.45 vừa Tải 2 trục 2.65 2.43 5.15 0.06 60 85.60 nặng Tải 3 trục 2.28 2.13 3.89 0.06 60 64.63 nhẹ Tải 3 trục 2.65 2.43 5.15 0.06 60 85.60 vừa Tải 3 trục 2.65 2.43 5.15 0.06 60 85.60 nặng Xe kéo 2.65 2.43 5.15 0.06 60 85.60 moóc Buýt nhỏ 2.52 2.92 5.89 0.05 60 81.55 Buýt lớn 2.52 2.92 5.89 0.05 60 81.55 Bảng kết quả bám Loại xe m Pw G Dbám f imax Xe con 0.5 0.3 16.13 1465 0.139 0.022 0.117 Tải 2 0.65 0.3 64.63 6800 0.1855 0.022 0.1635 trục nhẹ Tải 2 0.65 0.3 71.45 8855 0.187 0.022 0.165 trục vừa Tải 2 trục 0.65 0.3 85.60 16675 0.189 0.022 0.167 nặng Tải 3 0.65 0.3 64.63 6800 0.1855 0.022 0.1635 trục nhẹ Tải 3 0.65 0.3 85.60 9430 0.186 0.022 0.166 trục vừa SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 11
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Tải 3 trục 0.65 0.3 85.60 17175 0.190 0.022 0.169 nặng Xe kéo 0.65 0.3 85.60 17310 0.192 0.022 0.170 moóc Buýt 0.65 0.3 81.55 14340 0.189 0.022 0.167 nhỏ Buýt lớn 0.65 0.3 81.55 14340 0.189 0.022 0.167 Theo TCVN 4054-2005 ta chọn độ dốc dọc lớn nhất imax = 5% cho đường cấp III vùng đồng bằng đồi. Đa số các xe đều có 2.2.3 Xác định tầm nhìn xe chạy a. Tầm nhìn một chiều V k V2 S1= + + lo 3.6 254 ( d i) Trong đó K: Hệ số xét đến hiệu quả của bộ hãm phanh được lấy như sau: K 1.2 đối với xe con.   chọn K = 1.3 K 1.3 1.4 đối với xe tải. i : Độ dốc dọc (chọn i = 0.05) l0 : Khoảng cách an toàn, lấy l0 = 5m φd : Hệ số bám, φd = 0.5 lấy với trường hợp bất lợi mặt đường ẩm và bẩn xe chạy không thuận lợi. 80 1.3 802 S = 5 = 100 m. 1 3.6 254 (0.5 0.05) Theo TCVN 4054-2005 S1 tối thiểu là 75 m. Vậy ta chọn S1= 75m để thiết kế. b . Tầm nhìn trước xe ngược chiều V k.V2 80 1.3 802 0.5 S2 = l = 5 = 182 m 1.8 127[ 2 i2 ] 0 1.8 127 (0.52 0.052 ) Theo TCVN 4054 – 2005 (bảng 10):S2 = 200m. Vậy ta chọn S2 = 200m để thiết kế. 2.2.4 Xác định các bán kính đường cong bằng a. Độ dốc siêu cao Theo TCVN 4054 - 2005 : max isc = 8% min isc = 2% (ứÙng với vận tốc thiết kế là 80Km/h). b. Bán kính đường cong bằng nhỏ nhất ứng với siêu cao 7% V2 Từ công thức : Rmin = 127( in ) SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 12
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu max Trong trường hợp khó khăn lấy hệ số lực ngang  = 0,15 và in = isc = 8% 802 Rmin = = 219 m 127(0.15 0.08) max Theo TCVN 4054 – 2005 (bảng 13): Đối với isc = 8% thì Rmin = 250m. Vậy ta chọn Rmin = 250m làm bán kính thiết kế. c. Bán kính đường cong bằng nhỏ nhất ứng với siêu cao 2% V2 Từ công thức : Rmin = 127( in ) max Trong trường hợp khó khăn lấy hệ số lực ngang  = 0,15 và in = isc = 2% 802 Rmin = = 296.4 m 127(0.15 0.02) max Theo TCVN 4054 – 2005 (bảng 13): Đối với isc = 2% thì Rmin = 650m. Vậy ta chọn Rmin = 650m làm bán kính thiết kế. d. Bán kính đường cong bằng trong trường hợp không bố trí siêu cao Khi đặt đường cong bằng không bố trí siêu cao hệ số lực ngang do muốn cải thiện điều kiện xe chạy lấy  0.08 và in=0.02(điều kiện đảm bảo thoát nước nhanh) 802 Suy ra: Rosc= 839m 3.62 9.81 (0.08 0.02) min Theo TCVN 4054 - 2005:Bán kính R0sc 2500m với Vtk = 80km/h. min Suy ra R0sc = 2500 m. e. Bán kính nhỏ nhất theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm Tầm nhìn ban đêm phụ thuộc vào góc phát sáng của đèn pha ôtô, = 2 0. 2 Ta có : S = R (S = 100 m là tầm nhìn hãm xe) 180 min 90 100 Suy ra : R = 1433m. min 2 3.14 2.2.5 Xác định chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp a. Đủ để bố trí siêu cao: (B Blg c ) isc Lnsc ip Trong đó: B: Bề rộng phần xe chạy Blgc: Bề rộng lề gia cố. Với đường cấp III có V = 80Km/h theo tiêu chuẩn thì: B = 7m, Blgc= 5m. isc= 8% : Độ dốc siêu cao (ta xét trường hợp giới hạn với siêu cao lớn nhất). ip= 0,5 % : Độ dốc phụ thêm để nâng siêu cao ứng với vận tốc 60 km/h. (7 2 2) 8 Lnsc 192m 0.5 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 13
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Ghi chú : ta đang xét với trường hợp là gia cố 0.5m bề rộng của lề và tính với siêu cao lớn nhất, khi thiết kế cần căn cứ vào bán kính đường cong mà lựa chọn siêu cao cho phù hợp, từ đó mới tính toán Lnsc cho chính xác. b. Theo điều kiện tăng gia tốc li tâm một cách từ từ và thỏa mãn các thông số clotoit A2 R 250 Lct = 28m R 9 9 Với : A : thông số clotoit R : bán kính đường cong nằm tối thiểu. Và điều kiện về tăng cường độ gia tốc li tâm một cách từ từ: V3 V3 803 Lct= = 87m 23.5 R 23.5 250 47 [I0 ] R Trong đó: V = Vtk = 80 km/h R = Rmin = 250m I I 3 0 : độ tăng gia tốc ly tâm 0 =0.5m/s Để cấu tạo đơn giản thì đường cong chuyển tiếp và đoạn nối siêu cao phải bố min trí trùng nhau do đó ta phải lấy giá trị lớn hơn là Lct= Lnsc =192 m. Theo TCVN 4054-2005 bảng 14: Với R = 250 m; isc = 8% thì Lct min = 110m. 2.2.6 Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng a. Bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lồi Đường có xe chạy ngược chiều và không có dải phân cách giữa Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban ngày trên đường cong đứng lồi: 2 2 lồi Sđ 200 Rmin = 5000 m 8 h1 8 1 Trong đó: h1 = 1m : Cao độ mắt người lái xe so với mặt đường. Sđ = 200m : Tầm nhìn trước xe ngược chiều.theo TCVN 4054-2005 (bảng 10) lồi Theo TCVN 4054-2005 (bảng 19): Rmin = 4000 m b. Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm Theo điều kiện đảm bảo không bị gãy nhíp xe do lực ly tâm: V2 802 Rlõm = 985 m min 13 [a] 13 0.5 Trong đó: [a] = 0.5 m/s2 : gia tốc ly tâm cho phép. Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn về đêm: 2 2 lõm S1 100 Rmin = 0 1964 m 2 (hd S1 tg ) 2 (0.8 100 tg2 ) Trong đó: hd = 0.8m : Độ cao của đèn ô tô so với mặt đường (xét với ôtô con). SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 14
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu = 1 0 : Góc phát sáng của đèn ô tô theo phương đứng. S1 = 100 m : Tầm nhìn hãm xe. lõm Theo TCVN 4054-2005(bảng1 9): Rmin = 2000 m. 2.2.7 Một số quy định khác Theo TCVN 4054-2005 thì chiều dài lớn nhất của dốc dọc ứng với tốc độ 60Km/h với độ dốc 4% là 900m và 5% là 700m. Chiều dài tối thiểu đổi dốc phải đủ để bố trí đường cong đứng và không nhỏ hơn 200m. Giữa hai đường cong bằng ngược chiều đoạn chêm phải đủ chiều dài để bố trí các đường cong chuyển tiếp hoặc các đoạn nối siêu cao. Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật STT Tên chỉ tiêu kĩ thuật Đơn Theo Theo tiêu Kiến vị tính toán chuẩn nghị 1 Cấp hạng đường III III 2 Vận tốc xe chạy thiết kế Km/h 80 80 3 Bán kính cong bằng tối thiểu : m -Không siêu cao 839 2500 2500 -Có siêu cao 219 250 250 -Đảm bảo tầm nhìn về đêm 1433 4 Tầm nhìn : m -Hãm xe 100 100 100 -Thấy xe ngược chiều 182 200 200 5 Bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi theo điều kiện đảm m 5000 4000 5000 bảo tầm nhìn 6 Bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm theo điều kiện : m 2000 2000 -Không gãy nhíp xe 985 -Đảm bảo tầm nhìn về đêm 1964 7 Số làn xe 0.8 2 2 8 Bề rộng một làn xe m 4.025 3.5 3.5 9 Bề rộng mặt đường xe chạy m 8.05 7 7 10 Bề rộng nền đường m 12.75 12 12 11 Bề rộng lề m 2.5 2.5 12 Bề rộng lề gia cố m 2 2 13 Chiều dài đoạn cong chuyển m 192 110 192 tiếp 14 Độ mở rộng mặt đường trong m 1.35 0.8 0.8 đường cong 15 Dốc mặt và lề có gia cố 2% 2% 16 Dốc lề không gia cố 4% 4% SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 15
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu CHƯƠNG III THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 3.1 Nguyên tắc thiết kế tuyến trên bình đồ Đảm bảo các yếu tố của tuyến như bán kính tối thiểu đường cong nằm, chiều dài đường cong chuyển tiếp, độ dốc dọc tối đa của đường không bị vi phạm các quy định về trị số giới hạn đối với cấp đường thiết kế. Đảm bảo tuyến đi ôm theo địa hình để khối lượng đào đắp nhỏ nhất, bảo vệ được cảnh quan thiên nhiên, đảm bảo sự hài hòa phối hợp tốt giữa đường và cảnh quan. Xét tới yếu tố tâm lý của người lái xe, không nên thiết kế đường có những đoạn thẳng quá dài (hơn 3Km) gây mất cảm giác và buồn ngủ cho người lái xe và ban đêm đèn pha ôtô làm chói mắt xe đi ngược chiều. Đảm bảo tuyến là một đường không gian đều đặn, êm dịu, trên hình phối cảnh không bị bóp méo hay gãy khúc. Muốn vậy phải phối hợp hài hòa giữa các yếu tố tuyến trên bình đồ, mặt cắt ngang, mặt cắt dọc và giữa các yếu tố đó với địa hình xung quanh, cố gắng sử dụng các tiêu chuẩn hình học cao khi thiết kế nếu điều kiện địa hình cho phép. Tránh các vùng đất yếu, sụt lở, hạn chế đi qua khu dân cư. 3.2 Vạch các tuyến trên bình đồ Bình đồ tỉ lệ : 1/10000 Chênh cao đường đồng mức : 2.5 m Thiết kế đường đi qua 2 điểm M và A Cao độ điểm M : 67.5 m Cao độ điểm A : 67.5m Dựa vào các chỉ tiêu hình học của tuyến đường được thiết kế và các điểm khống chế phải đi qua để vạch tất cả các phương án tuyến đường có thể thiết kế. Trong quá trình vạch tuyến cần phải quan sát kĩ địa hình, căn cứ vào các dòng sông, suối chảy trong khu vực để tìm ra hệ thống sông suối, tìm ra các thung lũng sông và các đường phân thủy, tụ thủy. Trong quá trình quan sát cũng cần phải nắm được các sướn núi và độ dốc của sườn, các bình nguyên, đèo cao và các khu vực có địa chất phức tạp. Lưu ý đến vị trí tuyến vượt qua dòng chảy, nên chọn chỗ sông, suối thẳng, bãi sông hẹp, địa chất ổn định nên để hướng tuyến vuông góc với dòng chảy đặc biệt là khi vượt các con sông lớn. Những vùng địa chất xấu phải lựa chọn lối tránh hoặc phải tìm lối ngắn nhất để vượt qua và phải dự kiến phương pháp gia cố, chống đỡ. Tùy vào địa hình mà triển tuyến cho thích hợp, địa hình phức tạp thì triển tuyến trên đường phân thủy, sườn núi hay thềm sông. Để tránh đào sâu và đắp cao ở những đoạn đường qua vùng khó khăn nên sử dụng bước compa khi vạch tuyến trên bình dồ : h 1 2.5 1 lcp = 100 = 100 0.25cm 0.8 imax m 0.8 0.05 25000 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 16
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Trong đó: h : Chênh cao giữa 2 đường đồng mức kề nhau. 1/m : Tỉ lệ bản đồ địa hình. 0,8 : Hệ số chiết giảm imax : Độ dốc lớn nhất (lấy độ dốc dọc thiết kế tối đa cho phép 5%) Dựa trên bình đồ ta chọn được hai phương án tuyến hợp lý nhất và tiến hành phân tích kinh tế kĩ thuật để lựa chọn được phương án tuyến tối ưu. 3.3 Thiết kế các yếu tố trắc địa 3.3.1 Các yếu tố đường cong bằng Tiếp tuyến: T R.tg 2 D T 1 T Phân cự: P = R 1 p P cos 2 K TD TC Chiều dài đường cong: K = R. . 180 R Đoạn đo trọn: D = 2T - K Trong đó : R : Bán kính đường cong : Góc ngoặt trên bình đồ Chọn bán kính đường cong nằm theo TCVN 4054-2005, khi không bị khống chế về địa hình, địa vật nên chọn bán kính R đường cong nằm từ bán kính tối thiểu thông thường trở lên, khi điều kiện bị khống chế mới dùng bán kính tối thiểu Rmin. Kết quả của 2 phương thể hiện ở các bảng sau (các yếu tố của đường cong tổng hợp): YẾU TỐ CÁC ĐƯỜNG CONG PHƯƠNG ÁN 1 L T.T R (m) K (m) T (m) P (m) i (%) sc Ao sc (m) 1 11d45'57'' 2600 533.92 267.9 11.77 0 0 2 13d46'31'' 2700 649.15 326.15 19.63 0 0 3 32d48'19'' 700 470.79 241.14 30 2 70 4 27d49'0'' 1000 555.49 282.68 30.41 2 70 5 8d38'43'' 500 75.45 37.79 1.43 0 0 6 47d38'40'' 600 334.47 175.37 29.04 6 85 YẾU TỐ CÁC ĐƯỜNG CONG PHƯƠNG ÁN 2 L T.T Ao R (m) K (m) T (m) P (m) i (%) sc sc (m) 1 35d52'50'' 800 570.99 294.1 41.15 2 70 2 45d23'43'' 600 545.38 286.10 50.74 3 70 3 28d45'44'' 450 295.9 150.49 15.03 4 70 4 62d15'3'' 350 450.27 246.69 59.54 5 70 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 17
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu 5 29d27'49'' 350 249.98 127.17 12.5 5 70 6 45d14'59'' 500 464.88 243.55 42.13 4 70 3.3.2 Cọc trên tuyến Trong thiết kế sơ bộ cần cắm các cọc sau: - Cọc H (cọc 100m), cọc Km. - Cọc TĐ, P, TC của đường cong. - Các cọc khác như cọc phân thuỷ, cọc tụ thuỷ, cọc khống chế Sau khi cắm các cọc trên bản đồ ta dùng thước đo cự ly giữa các cọc trên bản đồ và nhân với tỷ lệ bản đồ để được cự ly thực tế giữa các cọc: M li = libđ (m) 1000 Trong đó: - libđ (mm): Cự ly giữa các cọc đo được từ bản đồ. - 1000: Hệ số đổi đơn vị từ mm m. - M: Tỷ lệ bản dồ, M=10000. Sau khi xác định được góc ngoặt i (đo trên bản đồ) và chọn bán kính đường cong nằm Ri, ta xác đinh được chiều dài tiếp tuyến: i Ti Ri tg 2 Từ đó ta cắm được cọc: i - TĐi = Đi -Ti = Đi - Ri tg 2 i - TCi = Đi +Ti = Đi + Ri tg 2 i - Lý trình của cọc TĐi = lý trình cọc Đi - Ri tg 2 Ki - Lý trình của cọc Pi = lý trình cọc TĐi + 2 - Lý trình của cọc TCi = lý trình cọc TĐi + Ki Trong đó: K R o (m) i i 180 i Đi:vị trí đỉnh đường cong cách xác định lý trình các cọc trên đường cong tổng hợp có đoạn chuyển tiếp sẽ có khác cách trình bày ở trên và sẽ trình bày ở phần thiết kế kĩ thuật. Kết quả cắm cọc của 2 phương án được lập thành bảng (xem phụ lục) : SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 18
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu CHƯƠNG IV THIẾT KẾ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG 4.1 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. 4.2 Thông số phục vụ tính toán và cấp kết cấu mặt đường Lưu lượng xe chạy ở năm tương lai 2550 xe/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. 4.2.1/Quy đổi số tải trọng trục xe khác về số tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn (hoặc quy đổi về tải trọng tính tốn của xe nặng nhất) Mục tiêu quy đổi ở đây là quy đổi số lần thơng qua của các loại tải trọng trục i về số lần thơng qua của tải trọng trục tính tốn 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 nĩ chở đầy hàng với các quy định sau: -Cụm trục cĩ thể gồm m trục cĩ trọng lượng mỗi trục như nhau với các cụm bánh đơn hoặc cụm bánh đơi (m =1, 2, 3 ); -Chỉ cần xét đến (tức là chỉ cần quy đổi) các trục cĩ trọng lượng trục từ 25 kN trở lên; -Bất kể loại xe gì khi khoảng cách giữa các trục 3,0m thì việc quy đổi được thực hiện riêng rẽ đối với từng trục; -Khi khoảng cách giữa các trục 3,0m (giữa các trục của cụm trục) thì quy đổi gộp m trục cĩ 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). SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 19
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Theo các quy định trên, việc quy đổi được thực hiện theo biểu thức sau k PI 4,4 N = C1 .C2 .n i .( ) ; (2.1) i 1 Ptt Trong đĩ: N là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính tốn sẽ thơng 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 cĩ trọng lượng trục p i cần được quy đổi về tải trọng trục tính tốn P tt (trục tiêu chuẩn hoặc trục nặng nhất). Trong tính tốn quy đổi thường lấy ni bằng số lần của mỗi loại xe i sẽ thơng 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 là 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 cĩ 1 bánh thì lấy C2=6,4; với các cụm bánh đơi (1 cụm bánh gồm 2 bánh) thì lấy C2=1,0; với cụm bánh cĩ 4 bánh thì lấy C2=0,38. Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 KN 4.4 Số trục Pi Pi Loại xe m c1 c2 ni C1C2ni sau (KN) 100 Xe con Trục trước 4.3 1 1 6.4 599 Trục sau 1 8.68 1 1 6.4 599 Tải nhẹ Trục trước 18.5 1 1 6.4 293 Trục sau 1 50.4 1 1 1 293 14 Tải vừa Trục trước 27.75 1 1 6.4 97 2 Trục sau 1 60.5 1 1 1 97 11 Tải Nặng Trục trước 43.25 1 1 6.4 179 29 Trục sau 1 100 1 1 1 179 179 Tải nhẹ Trục trước 19.5 1 1 6.4 298 1 Trục sau 2 40.4 2 2.2 1 298 12 Tải vừa Trục trước 39.8 1 1 6.4 89 10 Trục sau 2 76.5 2 2.2 1 89 60 Trục trước 47.65 1 1 6.4 293 72 Tải nặng Trục sau 2 100 2 2.2 1 293 645 Kéo moóc Trục trước 26.9 1 1 6.4 128 3 Trục sau 2 75.5 2 2.2 1 128 82 Trục sau 2 73.10 2 2.2 1 128 71 Buýt nhỏ Trục trước 24.12 1 1 6.4 171 2 Trục sau 1 40.10 1 1 1 171 3 Buýt lớn Trục trước 51.5 1 1 6.4 230 79 Trục sau 1 90 1 1 1 230 145 TỔNG : 1420 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 20
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Vậy tổng lượng trục xe tiêu chuẩn thơng qua một mặt cắt ngang đường cho cả 2 chiều xe chạy là 1420 xe/ngđ. 4.2.2/ Số trục xe tính tốn trên một làn xe và trên kết cấu áo lề cĩ gia cố Số trục xe tính tốn Ntt là tổng số trục xe đã được quy đổi về trục xe tính tốn tiêu chuẩn (hoặc trục xe nặng nhất tính tốn) sẽ thơng 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 đĩ: Ntk: là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính tốn trong một ngày đêm trên cả 2 chiều xe chạy ở năm cuối của thời hạn thiết kế. Trị số N tk được xác định theo biểu thức (2-1) nhưng ni 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 ngày đêm trong khoảng thời gian mùa mưa hoặc trung bình ngày đêm trong cả năm (nếu n i trung bình cả năm lớn hơn ni trung bình trong mùa mưa) ; fl: là hệ số phân phối số trục xe tính tốn trên mỗi làn xe được xác định như sau : Trên phần xe chạy chỉ cĩ 1 làn xe thì lấy fl = 1,0; Trên phần xe chạy cĩ 2 làn xe hoặc 3 làn nhưng khơng cĩ dải phân cách thì lấy fl =0,55; Trên phần xe chạy cĩ 4 làn xe và cĩ dải phân cách giữa thì lấy fl =0,35; Trên phần xe chạy cĩ 6 làn xe trở lên và cĩ dải phân cách giữa thì lấy fl=0,3; ở các 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 cĩ 2 làn xe nên fl = 0.55  Ntt = 0.55*1420= 781(trục/.ngđ) 4.2.3./ Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời gian thiết kế Số trục xe tiêu 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 là q) [(1 q)t 1] N e 365.N t q(1 q)t 1 Nt: là số trục xe quy đổi về trục tiêu chuẩn Nt = 1420 trục/ngđ q: là tỉ lệ tăng trưởng lượng giao thơng trung bình năm ,q = 10% t: là thời hạn thiết kế ,t= 15 năm 15 t 1 0.1 1 [(1 q) 1]  N e 365.N t = 365 1420 4336454 trục q(1 q)t 1 0.1 1 0.1 15 1 4.2.4/ Xác định modun đàn hồi yêu cầu Trị số mơ đun đàn hồi yêu cầu được xác định theo bảng sau tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Ntt xác định theo biểu thức trờn và tuỳ thuộc loại tầng mặt của kết cấu áo đường thiết kế. Số trục xe tính tốn đối với áo lề cĩ gia cố phải tuân theo quy định . Với Ntt = 781 trục/ngđ ta tra bảng trị số mô đun đàn hồi (nội suy từ Nt =500 và Nt =1000 được Eyc = 185.87 MPa.(đối với đường cấp cao A1) Với độ tin cậy thiết kế là 0.85 ta được Kdv = 1.06 Yêu cầu về độ võng của kết cấu áo đường là E > Kdv.Eyc = 1.06*185.87= 197.02 MPa. SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 21
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu 4.3/ Lựa chọn sơ bộ và kiểm tốn kết cấu áo đường của hai phương án A.phương án I Sử dụng kết cấu áo đương mềm cĩ bề dày các lớp vật liệu như sau Bề dày các lớp Vật liệu sử dụng Bề dày các lớp ứng với phần ứng với lề gia cố (Từ trên xuống) xe chạy(cm) (cm) BTN hạt mịn 7 7 BTN hạt vừa 8 8 CPĐD loại I 18 18 CPĐD loại II 32 32 B.phương án II Chiều dày các lớp vật liệu được chọn như sau Bề dày các lớp Vật liệu sử dụng Bề dày các lớp ứng với phần ứng với lề gia cố (Từ trên xuống) xe chạy(cm) (cm) BTN hạt mịn 7 7 BTN hạt vừa 8 8 CPĐD loại Gia Cố XM 12 12 CP sỏi cuội 30 18 4.4/Kiểm tốn theo 22 TCN 211-06 A.phương án I I/PhẦN xe chạy Bảng các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu cho phương án I E(MPa) Vật liệu Tính R c Tính ku Tính võng kéo (MPa) (MPa) trượt uốn BTN hạt mịn 420 300 1800 2.8 BTN hạt vừa 350 250 1600 2 CPĐD loại I 300 300 300 CPĐD loại II 250 250 250 Đất nền Á sét 50 0.032 24 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 22
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Chiều dày các lớp vật liệu được chọn như sau Lớp VL hi (cm) BTN hạt mịn 7 BTN hạt vừa 8 CPĐD loại I 18 CPĐD loại II 32 Tổng H 65 1./ Kiểm tốn theo điều kiện độ võng 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 cơng thức Đặng Hữu Trong đĩ 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 Và Etb Etb2 1 k Với : H =H2+h4 K =h4/H2 t = E4/Etb2 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 23
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Kết quả tính tốn được lập thành bảng sau Lớp E h E h H 1/ 3 3 i i t 2 K 2 1 k .t VL E h E E i i 1 1 tb 1 1 ki BTN 420 7 420 7 65 3 1.512 0.121 1 0.121 1.5121/3 hạt 277.834 58 277.834 mịn 1 0.121 291.341 BTN 350 8 350 8 58 3 1.309 0.16 1 0.16 1.3091/3 hạt 267.312 50 267.312 vừa 1 0.16 277.834 CPĐD 300 18 300 18 50 3 1.2 0.563 1 0.563 1.21/3 loại I 250 32 250 1 0.563 267.312 CPĐD 250 32 32 250 loại II H H 65 Xét đến hệ số điều chỉnh  f Với = =1.97 D D 33 Tra bảng 3-6: Hệ số điều chỉnh    = 1.209 Etbdc= 1.209*291.341 = 352.099MPa. Xác định modun đàn hồi chung của cả kết cấu: Ech dc Ech dc Etb Etb Dùng cơng thức trên kết quả tính được sẽ cĩ sai số 5-10%, điều chình cơng thức bằng cách tăng thêm 10% kết quả tính ta được Ech của kết cấu. Nếu H/D ≤ 2 thì dùng tốn đồ hình 3-1 22TCN211-06. Với các tỉ số: H 65 E 50 0 0.142 =1.97; dc D 33 Etb 352.099 E ch Tra tốn đồ ta được: dc 0.579 Etb  Ech = 0.579*352.099 = 203.865MPa Kiểm tra điều kiện Ech = 203.865 ≥ Kdv.Eyc = 197.02 ta cĩ kết luận Vậy KC đảm bảo cường độ về độ võng 2. Kiểm tốn 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 tốn: SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 24
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Lớp E h E h H 1/ 3 3 i i t 2 K 2 1 k .t VL E h E E i i 1 1 tb 1 1 ki BTN 300 7 300 7 65 3 1.133 0.121 1 0.121 1.1331/3 hạt 264.869 58 264.869 mịn 1 0.121 268.531 BTN 250 8 250 8 58 3 0.935 0.16 1 0.16 0.9351/3 hạt 267.312 50 267.312 vừa 1 0.16 264.869 CPĐ 300 18 300 18 50 3 1.2 0.563 1 0.563 1.21/3 D loại 250 32 250 I 1 0.563 267.312 CPĐ 250 32 32 250 D loại II Đất 50 nền Á sét Xét đến hệ số  = 1.209 Etbdc = 1.209*268.531= 324.532MPa Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây ra trong nền đất  ax: H 65 E dc 324.532 Từ các tỷ số 1.97 ; tb 6.491đất nền cĩ = 24 độ D 33 E0 50 Tra tốn đồ hình 3-2 22TCN211-06 ta được  ax 0.014  ax= 0.014*0.6 = 0.0084(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 tốn đồ hình 3-4 ta được  av = -0.0018MPa  ax + av = 0.0084 + (-0.0018) = 0.0066MPa Xác định trị số Ctt theo cơng thức: Ctt= C. k1.k2.k3 trong đĩ C: lực dính của đất nền 0.032(MPa) SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 25
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu 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 khơng 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 = 0.8 Vì trục xe Ntt = 781<1000 trục/ng.đ Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính tốn Dưới Dưới Dưới Trên (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 thơ K3 = 7,0 Theo khảo sát đất nền thuộc loại Đất dính  Ctt = 0.032*0.6*0.8*1.5 = 0.023MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta cĩ Ktr = 0.90. ctt 0.023 0.026  ax  av 0.0066 (thõa điều kiện) ktr 0.9 Vậy KC đảm bảo điều kiện chịu cắt trượt trên nền đất 3. Kiểm tốn 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 tơng nhựa theo biểu thức: ku =  ku .p.k b trong đĩ: p : áp lực bánh 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 tốn là bánh đơi hoặc bánh đơn; khi kiểm tra với cụm bánh đơi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) thì lấy kp = 0,85, cịn khi kiểm tra với cụm bánh đơn của tải trọng trục đặc biệt nặng nhất (nếu cĩ) thì lấy kp = 1,0.  ku : ứng suất kéo uốn đơn vị Ta cĩ htrên = 7cm; Etrên = 1800 MPa Tìm Echm trên mặt lớp BTN lớp dưới: Tính đổi các lớp về một lớp tương đương, ta được bảng tính như sau: SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 26
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Lớp E h E h H 1/ 3 3 i i t 2 K 2 1 k .t VL E h E E i i 1 1 tb 1 1 ki BTN 1600 8 1600 8 58 3 5.986 0.16 1 0.16 5.9861/3 hạt 267.312 50 267.312 vừa 1 0.16 368.071 CPĐD 300 18 300 18 50 3 1.2 0.563 1 0.563 1.21/3 loại I 250 32 250 1 0.563 267.312 CPĐD 250 32 32 250 loại II 58 Xét hệ số  với H/D = 1.758 33   = 1.198(Tra bảng 3-6 : Hệ số điều chỉnh  )  Etbdc= 1.198*368.071 = 441.083 MPa. Tra tốn đồ hình 3-1 22TCN211-06 với các tỷ số: 58 E 50 1.758 0 0.113 H/D = ; dc 33 Etb 441.083 Ech Tra tốn đồ được dc 0.501 Etb  Ech = 0.501*441.083 = 220.983MPa Tra tốn đồ hình 3-5 22TCN211-06 với các tỷ số: E 1800 7 BTN 8.145 ; h/D = 0.212 Ech 220.983 33   ku = 1.876   ku = 1.876*0.6*0.85 = 0.957 Mpa Với : P = 0.6 Mpa Kp = 0.85 Kiểm tốn theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tơng nhựa theo biểu thức: ku Rtt ku ku ; Kcd trong đĩ: 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 tốn 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 tốn của các lớp bê tơng nhựa Rkutt= k1 . k2 . Rku trong đĩ: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính tốn SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 27
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu 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 vơ cơ lấy k2 = 1,0; cịn với bê tơng nhựa loại II, bê tơng nhựa rỗng và các loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với bê tơng nhựa chặt loại I và bê tơng nhựa chặt dùng 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 0.385 K1 = 0,22 = 0.22 N e 4336454  Rkutt = 0.385*1*2.8 = 1.078 Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta cĩ Kku= 0.9 ku Rtt 1.078 Kiểm tra điều kiện ku =0.957 ku 1.198 ta rút ra kết luận: Kcd 0.9 Vậy lớp BTN lớp trên đảm bảo điều kiện kéo uốn b./ Đối vớ bê tông nhựa lớp dưới Ta cĩ htrên = 7cm ; Etrên = 1800MPa hdưới = 8 cm ; Edưới = 1600 MPa Etrên .h trên Edưới .h dưới  EchBTN = =1693.33 (MPa) h trên h dưới Tìm Echm trên mặt lớp CPĐD loại I: Theo tính tốn ở trên: Etb= 267.312 MPa 50 Với H’/D = 1.515   = 1.179 33  Etbdc = 1.179*267.312 =315.218MPa Tra tốn đồ hình 3-1 22TCN211-06 với H/D =1.515; E 50 0 0.159 dc Etb 315.218 E ch  dc 0.537 Etb  Ech = 0.537*315.218=169.272 MPa E 1693.33 Tra tốn đồ hình 3-5 với chBTN 10.004 ; h’/D = 15/33 = 0.455 Ech 169.272   KU 1.528   ku= 1.528*0.6*0.85 = 0.779MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku Các giá trị K1, K2 xác định như trên 11.11 11.11 K1 = 0,22 = 0.22 = 0.385 N e 4336454 K2 = 1 Rku = 2  Rkutt= 0.385*1*2 =0.77 MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta cĩ Kku= 0.9 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 28
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Rku 0.77 tt 0.86 Kiểm tra điều kiện ku = 0.779 ku = (thỗ điều kiện) Kcd 0.9 Vậy lớp BTN lớp dướI đảm bảo điều kiện kéo uốn B/ PHƯƠNG ÁN II I/PHẦN XE CHẠY I.1/ Lựa chọn và kiểm tốn 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: Lớp VL Bề dày các Bề dày các lớp ứng với lớp ứng với phần xe lề gia cố(cm) chạy(cm) BTN hạt mịn 7 7 BTN hạt vừa 8 8 CPĐD LOẠIGia Cố XM 12 12 CP sỏi cuội 30 18 BẢNG CHỈ TIÊU CƠ LÝ VẬT LIỆU CHO PAII Vật liệu E(MPa) Tính võng Tính trượt Tính kéo Rku(Mpa) c(Mpa) uốn BTN hạt 420 300 1800 2.8 0.3 mịn BTN hạt 350 250 1600 2 0.3 vừa CPĐD 600 600 600 0.8 loại gia cố XM CP sỏi 220 220 220 0.3 cuội Đất nền Á 50 0.032 24 sét I.2/ Kiểm tốn kết cấu áo đường đã chọn 1./ Kiểm tốn theo điều kiện độ võng 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 cơng thức Đặng Hữu : SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 29
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Trong đĩ: 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 Và :Etb Etb2 1 k Với : H =H2+h4 K =h4/H2 t = E4/Etb2 Kết quả tính tốn được lập thành bảng sau: 3 E h 1 k .t 1/3 Lớp VL Ei hi t 2 K 2 H E E i i E h tb i 1 1 1 ki 3 1 0.14 1.3511/3 BTN hạt 420 7 310.78 420 7 1.351 0.14 57 1 0.14 mịn 310.18 50 323.015 3 1 0.19 1.1521/3 BTN hạt 350 8 303.7 350 8 1.152 0.19 50 1 0.19 vừa 303.7 42 310.78 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 30
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu 3 CPĐD 1 0.4 2.7271/3 600 12 220 loại gia 600 12 2.727 0.4 42 1 0.4 220 30 cố XM 303.7 CP sỏi 220 30 30 220 cuội H H 50 Xét đến hệ số điều chỉnh  f Với =  1 .=72 1.1967  E tbdc= D D 33 1.196*323.015 = 386.385 MPa. Xác định modun đàn hồi chung của cả kết cấu: H E0 50 1.939; dc 0.129 D Etb 386.385 E ch Tra tốn đồ ta được: dc 0.526 Etb  Ech = 0.526*386.385 = 203.238 MPa Kiểm tra điều kiện Ech = 203.238 ≥ Kdv.Eyc = 197.02 (Thõa điều kiện) Vậy KC đảm bảo cường độ về độ võng 2. Kiểm tốn kết cấu theo điều kiện cắt trượt Đối với đất nền 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 tốn: 3 E H 1 k .t 1/3 Lớp VL Ei hi t 2 K 2 H E E i i E H tb i 1 1 1 ki 3 1 0.14 0.9651/3 BTN hạt 300 7 310.78 300 7 0.965 0.14 57 1 0.14 mịn 310.78 50 309.43 3 1 0.19 0.1521/3 BTN hạt 350 8 303.7 350 8 1.152 0.19 50 1 0.19 vừa 303.7 42 310.78 3 CPĐD 1 0.4 2.7271/3 600 15 220 loại gia 600 12 2.727 0.4 42 1 0.4 220 30 cố XM 303.7 CP sỏi 220 30 30 220 cuội Xét đến hệ số  = 1.196 Etbdc = 1.196*309.43 = 370.135MPa Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây ra trong nền đất  ax: H 50 Edc 370.135 Từ các tỷ số 1.727 ; tb 7.403 ; đất nền cĩ = 24độ D 33 E0 50 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 31
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Tra tốn đồ hình 3-2 22TCN211-06 ta được  ax 0.015  ax= 0.009 (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 tốn đồ hình 3-4 ta được av = -0.0017MPa  ax +  av = 0.009+(-0.0017) = 0.0073MPa Xác định trị số Ctt theo cơng thức: Ctt= C. k1.k2.k3 trong đĩ: C: lực dính của đất nền 0.032(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 khơng 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 = 0.8 Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính tốn Dưới Dưới Dưới Trên (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 thơ K3 = 7,0 Theo khảo sát đất nền thuộc loại Đất dính  Ctt =0.032*0.8*0.6*1.5 = 0.023MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta cĩ Ktr = 0.9. So sánh Ctt/Ktr =0.023/0.9 =0.0256  ax+ av =0.0073(Thõa điều kiện) Vậy KC đảm bảo ĐK chịu cắt trượt trong nền đất 3. Kiểm tốn 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 tơng nhựa theo biểu thức: ku =  ku .p.k b trong đĩ: p : áp lực bánh 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 tốn là bánh đơi hoặc bánh đơn; khi kiểm tra với cụm bánh đơi (là SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 32
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) thì lấy kb = 0,85, cịn khi kiểm tra với cụm bánh đơn của tải trọng trục đặc biệt nặng nhất (nếu cĩ) thì lấy kb = 1,0.  ku : ứng suất kéo uốn đơn vị Ta cĩ htrên = 7cm; Etrên = 1800 MPa Tìm Echm trên mặt lớp BTN lớp dưới: Tính đổi các lớp về một lớp tương đương, ta được bảng tính như sau: 3 E H 1 k .t 1/3 Lớp VL Ei hi t 2 K 2 H E E i i E H tb i 1 1 1 ki 3 1/3 1600 1 0.19 5.268 BTN hạt 5.286 8 303.7 1600 8 303.7 0.19 50 1 0.19 vừa 42 424.567 3 1 0.4 2.7271/3 CPĐD loại 600 12 220 600 12 2.727 0.4 42 1 0.4 gia cố XM 220 30 303.7 CP sỏi cuội 220 30 30 220 Xét hệ số  với H/D = 50/33 = 1.515   =1.179  Etbdc=1.179*424.567 = 500.655MPa. Tra tốn đồ hình 3-1 22TCN211-06 với các tỷ số: E0 50 H/D = 1.697; dc 0.1 Etb 500.655 E ch Tra tốn đồ được dc 0.436 Etb  Ech = 0.436*500.655 =218.285 MPa Tra tốn đồ hình 3-5 22TCN211-06 với các tỷ số: E 1800 BTN 8.246 h/D = 7/33 =0.212 Ech 218.285   ku = 1.885   ku =1.885*0.6*0.85 = 0.961 MPa Kiểm tốn theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tơng nhựa theo biểu thức: ku Rtt ku ku ; Kcd trong đĩ: 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 tốn 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 tốn của các lớp bê tơng nhựa Rkutt= k1 . k2 . Rku trong đĩ: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính tốn SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 33
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu 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 vơ cơ lấy k2 = 1,0; cịn với bê tơng nhựa loại II, bê tơng nhựa rỗng và các loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với bê tơng nhựa chặt loại I và bê tơng nhựa chặt dùng 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 0.385 K1 = 0,22 = 0.22 N e 4336454  Rkutt = 0.385*1*2.8 = 1.078 Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta cĩ Kku= 0.9 ku Rtt 1.078 Kiểm tra điều kiện ku = 0.961 ku 1.1978 (Thõa điều kiện) Kcd 0.9 Vậy lớp BTN lớp trên đảm bảo ĐK kéo uốn b./Đối với bê tông nhựa lớp dưới Ta cĩ htrên = 7cm ; Etrên = 1800MPa hdưới =8 cm ; Edưới =1600 MPa Etrên .h trên Edưới .h dưới  EchBTN = =1693.33(MPa) h trên h dưới Tìm Echm trên mặt lớp: CP ĐD loại gia cố XM Theo tính tốn ở trên: Etb= 303.7MPa Với H’/D = 42/33=1.273  = 1.140 Etbdc = 1.140*303.7=346.163 MPa Tra tốn đồ hình 3-1 22TCN211-06 với H/D =1.273; E 50 E 0 0.144 ch dc  dc 0.464 Etb 346.163 Etb  Ech = 0.464*346.163 =160.620 MPa E 1693.33 Tra tốn đồ hình 3-5 với chBTN 10.543 ; h’/D =15/33 = 0.424 Ech 160.620   k u 1.559  ku= 1.559*0.6*0.8 = 0.795MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku Các giá trị K1, K2 xác định như trên  Rkutt=0.385*1*2 = 0.77 MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta cĩ Kku= 0.9 ku Rtt 0.77 Kiểm tra điều kiện ku =0.795 ku 0.856 ta rút ra kết luận Kcd 0.9 Vậy lớp BTN lớp dưới đảm bảo ĐK kéo uốn c./ ĐỐI VỚI LỚP CPĐD loại gia cố XM Dùng tốn đồ hình 3-6 22TCN211-06 để xác định ứng suất kéo uốn hoạt động trong lớp vật liệu này. Với Etrên = EchBTN = 1693.33 MPa Tính Echm của lớp CPĐD loại II E=220MPa, H/D=30/33=0.909 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 34
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu  =1.093, Etbdc=  E 1.093 220 240.46 E 50 0 0.208 Etbdc 240.46 Echm Tra tốn đồ 3.1 ta được: dc 0.468 Etb Echm= 0.468 220=102.96Mpa Edưới = Echm (CPĐD loại II) = 102.96Mpa Evl = 600MPa E 1693.33 E 600  trên 2.822 ; vl 5.377 ; h/D =27/33 = 0.818 Evl 600 Edưới 111.586 Tra tốn đồ được:  ku = 0.369  ku = 0.369*0.6*0.85=0.188 MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku 2.86 2.86 Trong đĩ K2=1 ; K1 = 0,11 0.11 0.5325 ; Rku = 0.8 MPa Ne 4336454  Rkutt =0.5325*1*0.8= 0.426 ku Rtt 0.426 Kiểm tra điều kiện ku = 0.188 ku 0.473 ta rút ra kết luận: Kcd 0.9 Vậy lớp cần kiểm tốn đảm bảo ĐK kéo uốn II/ 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 H E2 Với k = 2 và t = ; Kết quả tính đổi tầng như ở bảng sau: 1 H1 E 3 E H 1 k .t 1/3 Lớp VL Ei hi t 2 K 2 H E E i i E H tb i 1 1 1 ki 3 1/3 420 1 0.184 1.221 BTN hạt 1.221 7 343.989 420 7 343.989 0.184 45 1 0.184 mịn 38 355.145 3 1/3 350 1 0.267 1.022 BTN hạt 1.022 8 342.411 350 8 342.411 0.267 38 1 0.267 vừa 30 343.989 3 CPĐD 1 0.667 2.7271/3 600 12 220 loại gia 600 12 2.727 0.667 30 1 0.667 220 18 cố XM 342.411 CP sỏi 220 18 18 220 cuội SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 35
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu H H 45 Xét đến hệ số điều chỉnh  f Với 1.364 D D 33   = 1.155 Etbdc= 1.155* 355.145 =410.225MPa. Xác định modun đàn hồi chung của cả kết cấu H 45 E0 50 1.364 dc 0.122 D 33 Etb 410.225 E ch Tra tốn đồ ta được: dc 0.448  Ech =0.448*410.225 = 183.781MPa Etb Kiểm tra điều kiện Ech =183.781 ≥ Kdv.Eyc =176.74 ta cĩ kết luận Vậy KC đảm bảo cư ờng độ về độ võng 2. Kiểm tốn kết cấu theo điều kiện cắt trượt Đối với đất nền: 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 tốn: 3 E H 1 k .t 1/3 Lớp VL Ei hi t 2 K 2 H E E i i E H tb i 1 1 1 ki 3 1 0.184 0.8721/3 BTN hạt 300 7 343.989 300 7 0.872 0.184 45 1 0.184 mịn 343.898 38 336.881 3 1 0.267 1.0221/3 BTN hạt 350 8 342.411 350 8 1.022 0.267 38 1 0.267 vừa 342.411 30 343.989 3 CPĐD 1 0.667 2.7271/3 600 12 220 loại gia 600 12 2.727 0.667 30 1 0.667 220 18 cố XM 342.411 CP sỏi 220 18 18 220 cuội Xét đến hệ số  = 1.155 Etbdc = 1.155*336.881 = 389.128MPa Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây ra trong nền đất  ax: H E dc 389.128 Từ các tỷ số 45/33 = 1.364; tb 7.783 đất nền cĩ = 24 độ D E0 50 Tra tốn đồ hình 3-2 22TCN211-06 ta được  ax 0.023   ax= 0.014(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 tốn đồ hình 3-4 ta được  av = -0.0016MPa  ax + av = 0.014+(-0.0016) = 0.012MPa SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 36
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Xác định trị số Ctt theo cơng thức: Ctt= C. k1.k2.k3 Trong đĩ: -Theo mục 3.5.4 C: lực dính của đất nền 0.032(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 K2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc khơng 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 .vậyK2 = 0.8 vì số trục xe tính toán ở đây là 781 trục/ngày đêm <1000trục Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính tốn Dưới Dưới Dưới Trên (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 thơ K3 = 7,0 Theo khảo sát đất nền thuộc loại Đất dính  Ctt = 0.032*0.9*0.8*1.5 = 0.035 MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta cĩ Ktr = 0.9. So sánh Ctt/Ktr =0.035/0.9 =0.039  ax+ av = 0.012ta đi tới kết luận Vậy KC đảm bảo ĐK chịu cắt trượt trong nền đất 3. Kiểm tốn 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 tơng nhựa theo biểu thức: ku =  ku .p.k b trong đĩ: p : áp lực bánh 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 tốn là bánh đơi hoặc bánh đơn; khi kiểm tra với cụm bánh đơi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) thì lấy k b = 0,85, cịn khi kiểm tra với cụm bánh đơn của tải trọng trục đặc biệt nặng nhất (nếu cĩ) thì lấy kb = 1,0.  ku : ứng suất kéo uốn đơn vị Ta cĩ htrên = 7cm; Etrên = 1800 MPa Tìm Echm trên mặt lớp BTN lớp dưới: SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 37
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Tính đổi các lớp về một lớp tương đương, ta được bảng tính như sau: 3 1/3 Lớp E2 H2 1 k .t Ei hi t K H E E i i VL E H tb i 1 1 1 ki 3 1 0.267 4.6731/3 8 342.411 BTN 1600 0.267 1 0.267 1600 8 4.673 30 38 hạt vừa 342.411 509.413 3 1/3 CPĐD 12 1 0.667 2.727 600 0.667 220 loại gia 600 12 2.727 18 30 1 0.667 220 cố XM 342.411 CP sỏi 220 18 18 220 cuội Xét hệ số  với H/D = 38/33 = 1.152  = 1.125  Etbdc= 1.125 * 509.413 = 527.874MPa. Tra tốn đồ hình 3-1 22TCN211-06 với các tỷ số: E0 50 H/D =1.242; dc 0.087 Etb 527.874 E ch Tra tốn đồ được dc 0.346 Etb  Ech = 0.346*527.874 = 198.214MPa Tra tốn đồ hình 3-5 22TCN211-06 với các tỷ số: E 1800 BTN 9.081; h/D = 7/33 = 0.212 Ech 198.214   ku = 1.974   ku = 1.007 MPa Kiểm tốn theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tơng nhựa theo biểu thức: ku Rtt ku ku ; Kcd trong đĩ: 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 tốn 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 tốn của các lớp bê tơng nhựa Rkutt= k1 . k2 . Rku trong đĩ: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính tốn 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 vơ cơ lấy k2 = 1,0; cịn với bê tơng nhựa loại II, bê tơng nhựa rỗng và các loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 38
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu 0,8; với bê tơng nhựa chặt loại I và bê tơng nhựa chặt dùng 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 0.385 K1 = 0,22 = 0.22 N e 4336454  Rkutt = 0.385*1*2.8 = 1.078 Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta cĩ Kku= 0.9 ku Rtt 1.078 Kiểm tra điều kiện ku = 1.007 ku 1.198 ta rút ra kết luận: Kcd 0.9 Vậy lớp BTN lớp trên đảm bảo ĐK kéo uốn b./Đối với bê tông nhựa lớp dưới: Ta cĩ htrên = 7cm ; Etrên = 1800MPa hdưới = 8cm ; Edưới =1600 MPa Etrên .h trên Edưới .h dưới  EchBTN = =1693.33 (MPa) h trên h dưới Tìm Echm trên mặt lớp:CĐD loại gia cố XM Theo tính tốn ở trên: Etb= 342.411MPa Với H’/D = 30/33 = 0.909  = 1.093  Etbdc = 1.093*342.411 = 374.317MPa Tra tốn đồ hình 3-1 22TCN211-06 với H/D =30/33 = 0.909; E0 50 dc 0.134 Etb 374.317 E ch  dc 0.378 Etb  Ech = 0.378*374.317= 141.492MPa E 1693.33 Tra tốn đồ hình 3-5 với chBTN 11.968 ; h’/D =15/33= 0.455 Ech 141.492   ku =1.642  ku=1.642*0.6*0.85 = 0.837MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku Các giá trị K1, K2 xác định như trên  Rkutt= 0.385*1*2=0.77 MPa Với độ tin cậy thiết kế như trên, ta cĩ Kku= 0.9 ku Rtt 0.77 Kiểm tra điều kiện ku =0.837 ku 0.856 (đảm bảo điều kiện) Kcd 0.9 Vậy lớp BTN lớp dưới đảm bảo đk kéo uốn c./ ĐỐI VỚI LỚP CPĐD loại gia cố XM Dùng tốn đồ hình 3-6 22TCN211-06 để xác định ứng suất kéo uốn hoạt động trong lớp vật liệu này. Với Etrên = EchBTN = 1693.33 Mpa Tính Echm của lớp CPĐD loại II Edưới = Echm (CPĐD loại II) = 86.677Mpa Evl = 600MPa SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 39
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu E 1693.33 E 600  trên 2.822 ; vl 6.922 ; h/D =27/33 = 0.818 Evl 600 Edưới 86.677 Tra tốn đồ được:  ku =0.416  ku=0.212MPa Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn của vật liệu: Rkutt= k1 . k2 . Rku 2.86 2.86 Trong đĩ K2=1 ; K1 =0.11 0.11 0.532 ; Rku = 0.8 MPa N e 4336454  Rkutt =0.532*1*0.8= 0.426 ku Rtt 0.426 Kiểm tra điều kiện ku = 0.212 ku 0.473 ta rút ra kết luận: Kcd 0.9 Vậy lớp cần kểm to án đảm bảo ĐK kéo uốn Kết luận: Kết cấu hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về ba trạng thái giới hạn nên có thể lấy để thiết kế. 4.4/ 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 203.865 197.02 203.238 197.02 Ctt Ctt Trượt trong T +T T +T ax av ktr ax av ktr nền đất cd cd 0.0066 0.026 0.0073 0.0256 Rtt Rtt Kéo uốn BTN  ku  ku ku kku ku kku lớp dưới cd cd 0.779 0.86 0.795 0.856 Rtt Rtt Kéo uốn BTN  ku  ku ku kku ku kku lớp trên cd cd 0.957 1.198 0.961 1.198 tt Kéo uốn lớp Rku ku ku ĐDGCXM Không có kcd 6% 0.188 0.473 2/ Lề gia cố Tiêu chí Phương án II dv Độ võng đàn Ech Kcd .Eyc hồi 183.781 176.74 Ctt Trượt trong T +T ax av ktr nền đất cd 0.012 0.039 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 40
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Rtt Kéo uốn BTN  ku ku kku lớp dưới cd 0.837 0.856 Rtt Kéo uốn BTN  ku ku kku lớp trên cd 1.007 1.198 Rtt Kéo uốn lớp  ku ku kku ĐDGCXM 6% cd 0.212 0.473 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 4.106 (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. 4.5 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 Ptđ Ktđ  t 1 1 etđ Trong đó Ktđ : 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). etđ = 0.08 là hệ số hiệu quả kinh tế khi tính đổi. Xác định Ktđ : n n C đ C Tr C CT đ Tr Ktđ C0 T  T  T C đ r 1 1 1 etđ 1 etđ 1 etđ Trong đó C0 : 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, Cđ :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, CTr : 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. SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 41
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu n Ct Xác định  t : 1 1 etđ n C t  t Cđ Mn SQn Mq 1 1 etđ 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. 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 Vũng Tàu 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 7,636,500 118,995 351,327 AD.23235 0.11 m2 891,750đ mịn 7cm đ/m2 đ/m2 đ/m2 BTN hạt 6,980,400 117,157 342,402 AD.23225 0.11 m2 818,395đ trung 8cm đ/m2 đ/m2 đ/m2 Cấp phối đá dăm 0.174 3,153,538 169,869 842,705 AD.21217 724,903đ loại I m2 đ/m2 đ/m2 đ/m2 18cm Cấp phối đá dăm 0.336 3,427,200 128,224 691,348 AD.21228 1,426,915đ loại II m2 đ/m2 đ/m2 đ/m2 32cm TỔNG 3,861,963đ SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 42
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Phương án II Lớp xây Khối ĐƠN GIÁ Mã Hiệu Thành tiền dựng lượng NHÂN XE VẬT TƯ CÔNG MÁY BTN hạt 7,636,500 118,995 351,327 AD.23235 0.11 m2 891,750đ mịn 6cm đ/m2 đ/m2 đ/m2 BTN hạt 6,980,400 117,157 342,402 AD.23225 trung 0.11 m2 818,395đ đ/m2 đ/m2 đ/m2 8cm Cấp phối đá dăm 0.132 15,257,383 1,332,376 2,913,791 AD.12211 2,574,469đ GCXM m2 đ/m2 đ/m2 đ/m2 15cm CP sỏi 0.282 3,084,000 120,187 601,721 cuội AD.21228 2 2 2 2 1,073,266đ 30cm m đ/m đ/m đ/m TỔNG 5,357,880đ 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.) SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 43
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu CHƯƠNG V THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC TUYẾN ĐƯỜNG 1. Hệ thống thoát nước trên đường ô tô Nước luôn là kẻ thù nguy hiểm của đường nhất là kết cấu áo đường mềm. 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 hoại khi xe nặng chạy qua. Vì vậy việc thiết kế hệ thống thoát 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 ô tô gồm hàng loạt các công trình và các biện pháp kỹ 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 vào 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 kỹ thuật thoát nước mặt như độ dốc dọc và độ dốc ngang tuân thủ theo quy định của TCVN 4054-05, các công trình thoát nước thiết kế gồm có: Rãnh biên, công trình thoát nước qua đường (cầu hoặc cống ). * 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 500 m 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. SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 44
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu - 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. - 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. 2. Xác định lưu lượng tính toán Qp% Theo quy trình tính toán dòng chảy lũ do mưa ở lưu vực nhỏ, ta có công thức: 3 Qp% Ap% Hp% 1 F (m/s) Trong đó: - Ap: Mô đun 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 sd và vùng mưa. - p% : tần suất lũ tính toán, được quy định tùy thuộc vào cấp hạng kỹ thuật của đường ô tô được thiết kế. Đường cấp III, theo bảng 30 TCVN4054-05: p% = 4%. - H4% = 212 mm: Lưu lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế p% = 4% tại trạm đặc khu Vũng Tàu - Côn đảo. 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 tỷ 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 chiết 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. Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc  s SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 45
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Thời gian tập trung nước trên sườn dốc  s được xác định bằng cách tra bảng 2.2-22TCN220-95 (bảng thời gian nước chảy trên sườn dốc  s tra theo hệ số địa mạo thủy văn s và vùng mưa. - Vùng mưa: XVIII: 0,6 bs - Hệ số s xác định theo công thức:  s m .J0,3 .( .H )0,4 s s p Trong đó :\\\\\iều dài bình quân của sườn dốc lưu vực bs (m) tính theo công thức: 1000F 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 công L 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 -J s( /00):độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực. ính hệ số địa mạo thủy văn của lòng sông 1 theo công thức: Tông 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 TCN220 – 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 : -h 1,h2, ,hn : cao độ những điểm gãy khúc trên trắc dọc so với giao điểm của 2 đường. -l 1, l2, ,ln : cự ly giữa các điểm gãy khúc. Xác định trị số Ap% Ap% được xác định bằng cách tra bảng 2.3 - 22TCN220 - 95 phụ thuộc vào vùng mưa, thời gian tập trung nước chảy trên sườn dốc  s và hệ số địa mạo thủy văn. Kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng sau: SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 46
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu BẢNG TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY VĂ N Phương l(km) Lý trình F(Km2) L(Km)  b (m) J (0/ ) J (0/ ) án s l 00 s 00 130.20 0.075 0.32 0 75.16 137.27 Km2+604.8 8 I 101.38 0.073 0.4 0 47.22 77.52 Km3+379.29 9 Km3+772.9 4.91 3.8 8.192 454.93 3.53 6.06 II Km0+262.07 0.14 0.26 0 299.15 31.76 46.32 Km2+688 0.064 0.24 0 148.15 27.12 38.12 Km3+813.21 5.03 4.25 10.3 384.12 4.52 7.82 BẢNG XÁC ĐỊNH THỜI GIAN TẬP TRUNG NƯỚC  s 0 Phương 0 Js( /00 HP Lý trình b (m) J ( / )  s  s án s l 00 ) (mm) 137.2 2.9 Km2+604.8 130.208 75.16 7 175 0.79 53 9.986 I Km3+379.2 3.0 9 101.388 47.22 77.52 175 0.79 16 20.081 14. Km3+772.9 454.93 3.53 6.06 212.00 0.8 7 98.3 Km0+262.0 299.15 31.76 46.32 6.7 7 0.79 175 36 54.751 4.4 II Km2+688 148.15 27.12 38.12 0.91 175 28 29.280 Km3+813.2 384.12 4.52 7.82 13. 1 175 0.8 28 9.288 BẢNG XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG ĐỊA MẠO LÒNG SÔNG 1 Phương Lý trình F(Km2) L(Km) J (0/ ) m1   án l 00 l Km2+604.8 0.075 0.32 7 75.16 0.79 6.036 I Km3+379.29 0.073 0.4 7 47.22 0.79 8.869 Km3+772.9 4.91 3.8 3.53 7 0.8 66.37 Km0+262.07 0.14 0.26 7 31.76 0.79 5.591 II Km2+688 0.064 0.24 7 27.12 0.91 6.386 Km3+813.21 5.03 4.25 4.52 7 0.8 67.95 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 47
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu BẢNG XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN DÒNG CHẢY AP Phương Lý trình Vùng mưa   A án s l P Km2+604.8 XVIII 9.986 6.037 0.083 I Km3+379.29 XVIII 20.082 8.869 0.128 Km3+772.9 XVIII 98.3 66.37 0.049 Km0+262.07 XVIII 54.751 5.592 0.136 II Km2+688 XVIII 29.280 6.387 0.145 Km3+813.21 XVIII 20 67.95 0.059 BẢNG XÁC ĐỊNH Qp Phương H F Lý trình A  P  Q án P (mm) (Km2) 1 p Km2+604.8 0.083 0.79 175 0.075 0.65 0.56 I Km3+379.29 0.128 0.79 175 0.073 0.65 0.84 Km3+772.9 0.049 0.8 212.0 4.91 0.65 26.52 Km0+262.07 0.136 0.79 175 0.14 0.65 1.71 II Km2+688 0.145 0.91 175 0.064 0.65 0.96 Km3+813.21 0.059 0.8 175 5.03 0.65 27.01 Dựa vào lưu lượng tính toán được kiến nghị khi Q <12m3/s thì ta sử dụng cống bê tông cốt thép (cống trong) để thoát nước. Khi Q 25m3/s thì ta sử dụng cầu để đảm bảo thoát nước. Hệ thống công trình thoát nước được lựa chọn như sau: Phương án Lý trình Qp Công trình Km2+604.8 0.56 Cống tròn I Km3+379.29 0.84 Cống tròn Km3+772.9 26.52 Cầu nhỏ II Km0+262.07 1.71 Cống tròn Km2+688 0.96 Cống tròn Km3+813.21 27.01 Cầu nhỏ 3 . Khẩu độ và bố trí công trình thoát nước 1. Khẩu độ và bố trí cống Dựa vào giá trị lưu lượng đã tính toán được ta lựa chọn sơ bộ cấu tạo cống và nhờ vào các bảng tra thủy lực được tính sẵn, ứng với lưu lượng và khẩu độ của loại cống lựa chọn ta tính ra được mực nước dâng trước cống H (m) và vận tốc nước chảy SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 48
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu trong cống v (m/s). Dựa vào H và v mà ta xác định cao độ mặt đường và mép nền đường cho hợp lý, đồng thời xem xét xem có phải gia cố chống xói cho hạ lưu cống hay không. Chiều dày lớp đất đặt trên đỉnh cống 0,5m và phải đủ để bố trí chiều dày kết cấu áo đường; cao độ mép nền đường phải cao hơn mực nước dâng 0,5m. Tính toán khả năng thoát nước của cống Tính toán thuỷ lực cống, với các đặc trưng sau - Chế độ chảy trong cống là không áp - Cống bê tông cốt thép, có độ dốc cống từ thượng lưu đến hạ lưu là 1% - Cống miệng kiểu dòng chảy điều kiện H 1,4 hcv - Đường kính cống d = 1,0 m Giả sử chọn cống đôi có d=1,0 mét và sử dụng lưu lượng tính toán của phương án I tại Km3+379.29, có Q=0.84 m3/s. 0.84 Vậy Q 0.42m3 / s tt 2 Xác định mực nước dâng trước cống H = 2 hc ; hc = 0,9 hk. * Xác định chiều sâu phân giới hk - hk phụ thuộc vào Qtt : Q 2 0.422 + Phương án 1: tt 0,018 g d 5 9,81 15 Tra bảng 13-20 trang 166 (Giáo trình thiết kế đường tập II Trường ĐH GTVT) h Ta có: k 0,45 d Vậy hk = 0,9 x 1,0 = 0,9m hc = 0,9 0,45 = 0,405 m H = 2 hc = 2 0,405 = 0.81 m Chọn cống loại II, ở cửa vào cống có một khoảng trống a = d/4 nhưng < 0,25m. Chọn a = 0,2 m, khi đó: hcv = 1,0 – 0,2 = 0,8 m H 1,4 hcv = 1,4 0,8 = 1,12 m Thỏa mãn điều kiện cống không áp có miệng theo kiểu dòng chảy. * Kiểm tra điều kiện ic ik Q 2 - ik : Độ dốc phân giới : ik = 2 K k Kk: Hệ số tra bảng 13-20 trang 166 GTTKĐ tập II Trường ĐH GTVT từ K 0 K d Q 2 Phụ thuộc vào : tt g d 5 Q 2 tt K0 8/ 3 8/ 3 Mà 5 0.018 . Vậy 0.512 và Kd = 24 d = 24 1.5 =70.76 g d Kd Vậy : K0 = 0.512 kd= 0.512 70.76 = 36.229 SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 49
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu 0.422 ik = 0.000134 0.0134 % 36.2292 ik = 0.0134 > ic : Nên cống làm việc theo chế độ dốc nước. * Vận tốc nước chảy trong cống Với trường hợp tính được K0, Kd, và Wd thì tốc độ nước chảy trong cống có thể xác định theo công thức Vc = W0. ic Trong đó: Q 0.84 K0 = 8.4 ; Kd = 70,76 ic 0,01 2/ 3 2/ 3 Wd = 24,1 d = 24,1 1 = 24,1; K 8.4 Vậy: 0 0.119 , tra bảng 13-20 trang 166 GTTKĐ tập II Trường ĐH GTVT Kd 70.76 W0 ta được: 1.0 W0 = 1.0 Wd= 1.0 x 24.1 = 24.1 Wd Do đó, vận tốc nước chảy trong cống: Vc = W0.ic = 24.1 0.01 = 2.41 m/s a) Kiểm tra khả năng thoát nước của cống - Khả năng thoát nước của cống lúc này được tính theo công thức Qc =  c  c 2 g(H hc )  c: Hệ số vận tốc khi cống làm việc không áp lấy bằng 0.85  1 ik D 1 0.0134 10 1.06 c : Tiết diện nước chảy tại chỗ bị thu hẹp được xác định nhờ đồ thị hình 13-4 trang 156 (Giáo trình thiết kế đường tập II Trường ĐH GTVT) khi biết hc và d hc 0.405 c 2 Ta có: 0.405 , tra đồ thị có : 0.304 c = 0.304 m . d 1 d 2 g : Gia tốc trọng trường 9.81 m/s2. hc : Chiều sâu nước chảy trong cống tại chỗ bị thu hẹp, lấy: hc = 0.9 hk =0.9*0.9 = 0.81 m H : Chiều cao nước dâng tại cống H = 2 hc = 2*0.81 = 1.62 m 3 Vậy : Qc = 0.85 0.35 2 9.81 (1.62 0.81) 1.06 1.22 m /s Như vậy : Qc =1.22 Qtt = 0.42 : cống đảm bảo thoát nước . b) Xác định chiều dài cống Chiều dài của cống phụ thuộc chiều rộng nền đường, chiều cao đất đắp, độ dốc mái taluy tại vị trí đặt cống. SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 50
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Chiều dài cống được tính theo công thức sau: Lc = Bn + 2X. Với: Bn: chiều rộng nền đường, Bn = 12m. X = 1.5 x Hđắp ; Hđắp: chiều cao đất đắp trên cống, tại vị trí C2 có : Hn =3m, do đó: Hđắp = Hn – D = 2.28–1 = 1.28 m Lc = Bn + 2 x Hđắp = 12 + 1.28 x 2 = 14.56 m Vậy chọn Lc = 16 m. c) Kiểm tra cao độ đất đắp trên cống Đối với cống có áp Hn = H + (0.5; Hađ) m Hn: chiều cao nền đắp tại vị trí cống H: chiều cao mực nước dâng trước cống Hađ: bề dày áo đường; nếu Hađ > 0.5m thì: Hn = H + Hađ Đối với cống không áp: Hn = Hc + (0.5; Hađ) m Hc: chiều cao đỉnh cống. Ỡ đây cống làm việc theo chế độ không áp, Hađ = 0.65m nên: Hn = 1 + 0.65 = 1.65 m Mà thực tế chiều cao nền đắp trên cống Hn = 4.05 m Như vậy chiều cao đất đắp tại cống thỏa mãn. d) Tính gia cố cống Khi thiết kế gia cố sau cống cần chú ý vận tốc nước chảy sau cống tăng lên vì khi xây dựng các công trình thoát nước thì dòng chảy bị thu hẹp .Theo kinh nghiêm vận tốc sau cống Vs = 1.5V0 (V0 là vận tốc nước chảy trong cống ), do vậy thường gây xói lở ở hạ lưu. Để đảm bảo an toàn cho đường thì phải thiết kế gia cố ở hạ lưu sau công trình và cuối phần gia cố phải có tường nghiêng chống xói sâu . Các trị số được tính đại diện cho cống có 1 m: - Chiều dài đoạn gia cố : Lgc =(2 5) d = 3 d = 3 1 =3 m - Chiều sâu xói lở : b Hxói = 2 H b 2.5 LGC SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 51
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Để tính được Hx tra bảng 7-22 trang 257 (sổ tay thiết kế đường ôtô NXB KHKT) dựa trên quan hệ Lgc/b và Hxói/H. Trong đó : H: chiều sâu nước dâng trước công trình, ỡ đây lấy H =2 hc = 2*0.81=1.62 m b : khẩu độ công trình, b = 1 m 1 Hxói = 2 1.62 = 1.111 m 1 2.5 3 - Chiều sâu chân tường chống xói : Ht Hxói + 0.5 m Ht 1.111 + 0.5 = 1.611 m, chọn Ht = 2.0 m Như vậy: Cống địa hình C1 tại lý trình Km2+604.8, Cống C2 tại lý trình Km3+379.29 của phương án I hoàn toàn thỏa mãn các điều kiện về thủy lực, cấu tạo, cũng như về chiều cao đất đắp. Do lưu lượng tính toán cả 02 phương án tại một số vị trí khác nhỏ hơn vị trí trên không nhiều nên ta chọn khẩu độ các cống như sau: Bảng bố trí cống sơ bộ cho hai phương án tuyến: Phương Q Khẩu Q Số Lý trình p c H(m) án (m3/s) độ(m) (m3/s) cống I Km2+604.8 0.56 1 0.572 1 0.89 Km3+379.29 0.84 1 1.22 1 0.9 Km0+262.07 1.71 1 1.495 1 0.9 II Km2+688 0.96 1 0.678 1 0.89 Ghi chú: * : Cống có miệng làm theo dạng dòng chảy (loại II), còn lại là cống miệng thường (loại I). Bố trí cống cấu tạo: đối với rãnh tiết diện hình thang cứ cách khoảng tối đa 500 m và 250 m đối với tiết diện tam giác phải bố trí cống cấu tạo có đường kính cống 0,75 m để thoát nước từ rãnh biên về sườn núi bên đường. Đối với cống cấu tạo không cần tính toán thủy lực, chi tiết bố trí thể hiện trên bản vẽ trắc dọc sơ bộ. 3.2. Tính toán khẩu độ cầu nhỏ 3 Đối với phương án I tại Km3 +772.9 có lưu lượng lớn Qp = 26.52m /s , Với 3 phương án II tại Km3+813.21 có lưu lượng lớn Qp = 27.01m /s nên để đảm bảo thoát nước ta kiến nghị sử dụng cầu nhỏ tại các vị trí đó. Lòng suối dưới cầu ở phương án được gia cố xử lý như sau: lòng suối được san phẳng tạo mặt cắt ngang thoát nước có dạng hình thang, mái ta luy là 1:1.5. Trong khi thi công dòng chảy được dẫn tạm ra ngoài khu vực cầu nhờ kênh đào công vụ. Lòng suối dưới cầu dự kiến gia cố đá lát cỡ 20cm có tốc độ xói cho phép là Vox = 3.5m/s. Bề rộng lòng suối sau xử lý cho phương án tuyến là 10m. (Không có số liệu địa mạo thủy văn lòng suối để minh họa cho tính toán ta giả thiết lòng suối khi chưa gia cố SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 52
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu cũng có tiết diện hình thang gần giống như khi đã gia cố tức là có bề rộng đáy là 20m, ta luy 1 :1.5 độ dốc tại vị trí cầu là 0,011 và độ nhám lòng suối là n = 0,05 ứng với đáy suối có lớp phủ thực vật và có dòng chảy theo chu kỳ). Phương án I cầu tại Km3+ 772.9 1/ Xác định chiều sâu dòng chảy tự nhiên h Phương pháp xác định h Ta lần lượt giả thiết chiều sâu nước chảy trong suối lúc tự nhiên là hi và ứng với mỗi chiều sâu trên tính lưu lượng theo các công thức Sêdi-Pavlốpski hay Sêdi- Maninh (dưới đây sử dụng công thức của Sêdi-Pavlốpski). 3 Ta giả thiết đến khi nào giá trị Q = 26.52 m /s thì khi đó ta có giá trị h = hi Xác định lưu lượng Q tương ứng với hi như sau Q  V  C R i0 1 y  Với: C R ; R n  Trong đó + Tính y xác định theo công thức sau Khi 0.1m y = 1.5 n Khi 1m y = 1.3 n 1 Và khi R lớn thì y = theo Maninh 6 + n = 0.04 : Hệ số nhám của dòng suối dưới cầu + i = 0.011: Độ dốc tự nhiên của lòng suối tại vị trí xây cầu. (m m ) + Diện tích mặt cắt ướt :  b h 1 2 h2 2 2 2 + Chu vi ướt :  b h ( 1 m1 1 m2 ) (Với m1 và m2 là hệ số mái dốc của 2 bờ, b là bề rộng đáy suối và h là chiều sâu mực nước). Ta có bảng tính toán sau: Qi 3 hi (m) b (m) m1 m2   R y n C i (m /s) 1 10 1.5 1.5 11.5 13.61 0.845 0.335 0.05 18.903 0.011 20.96 1.05 10 1.5 1.5 12.15 13.79 0.882 0.335 0.05 19.172 0.011 22.95 1.06 10 1.5 1.5 12.29 13.82 0.889 0.335 0.05 19.225 0.011 23.35 1.07 10 1.5 1.5 12.42 13.86 0.896 0.335 0.05 19.277 0.011 23.76 1.08 10 1.5 1.5 12.55 13.89 0.903 0.335 0.05 19.329 0.011 24.18 1.09 10 1.5 1.5 12.68 13.93 0.910 0.335 0.05 19.380 0.011 24.60 1.1 10 1.5 1.5 12.82 13.97 0.918 0.335 0.05 19.431 0.011 25.02 1.12 10 1.5 1.5 13.08 14.04 0.932 0.335 0.05 19.532 0.011 25.87 1.14 10 1.5 1.5 13.35 14.11 0.946 0.335 0.05 19.632 0.011 26.73 Vậy ta chọn chiều sâu mực nước tự nhiêu là: h = 1.14 m SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 53
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu Q Q 26.73 26.52 Q t tk 0.79% 5% (thỏa mãn điều kiện) Qtk 26.52 2/ Xác định chiều sâu phân giới dưới cầu Dòng chảy dưới cầu có dạng hình thang hk xác định như sau : B B2 4 m  h k k k k 2 m g Q Q P%  P% Trong đó : Bk 3 ; k  vk  vk vk = vox : Lưu tốc cho phép không gây xói lở địa chất ở đáy suối. => vk = 3.5 m/s (gia cố đá lát)  = 0.9: Hệ số khi có ¼ nón đất ở mố cầu. : hệ số Kôriolit ta lấy bằng 1 m : độ dốc taluy nón mố. g: gia tốc trọng trường (m/s2) 3 Qtk = Qp% = Q4%: lưu lượng ứng với tần suất thiết kế (m /s). Bảng kết quả tính toán: Q v h tk k  k g  Bk k m (m3/s) (m/s) (m) 9.81 26.52 0.9 1 2.5 18.5 11.78 1.500 0.674 3/ Xác định độ dốc phân giới ik Độ dốc phân giới xác định như sau Q2 P% ik 2 2 k Ck Rk k 1 y Trong đó : Rk ; Ck Rk k n Bảng kết quả tính toán :  R Q h (m) k  k n y C tk i k (m2) k (m) k (m3/s) k 0.674 9.82 14.11 0.69596 0.05 0.33541 17.71052 26.52 0.03341 4/ Tính khẩu độ cầu Ta có: h =1.14 > 1.3hk = 1.3 x 0.674 = 0.876(m), nên nước chảy dưới cầu theo chế độ dòng chảy ngập, chiều sâu dòng chảy dưới cầu bằng h = 1.14 m. Vì is = 0.011 Dòng chảy dưới cầu như dòng chảy qua đập tràn đỉnh rộng. QP% Khẩu độ cầu : Lc btb mh Nd mh Nd  h vc Trong đó : N : Số trụ cầu (Vì cầu nhỏ 1 nhịp nên => N=0) SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 54
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Trần Thiện Lưu d : Bề rộng trụ (Vì cầu nhỏ chỉ có mố nên => d=0) QP% btb =  h vc vc : vận tốc nước chảy dưới cầu lấy bằng vận tốc cho phép sau gia cố QP% 26.52 Lc mh 1.5 1.14 12.05m  h vc 0.9 1.14 2.5 Ta lựa chọn khẩu độ cầu là Lc=13 m 5/Xác định mực nước dâng trước cầu Chiều sâu dâng nước trước cầu v2 v2 H h c 0  2 g 2 2 g 2 Trong đó : h = 1.14m :Chiều sâu phân giới  : Hệ số vận tốc. Khi có ¼ nón đất ở mố cầu  = 0.9 vo :tốc độ dòng chảy ứng với chiều sâu H ở thượng lưu cầu thường v2 rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua đại lượng 0 2 g 2 v2 1 2.52 Khi đó H h c 1.14 1.533m  2 g 2 2 9.81 0.92 6/Xác định chiều cao nền đường đầu cầu so với đáy suối min Hnền max H 0.5;H HAĐ  Trong đó : H = 1.533 m : Chiều cao nước dâng trước cầu. HAĐ = 0.65 cm : Chiều dày các lớp kết cấu áo đường. min Hnền max 1.533 0.5;1.533 0.65 2.183m 7/Xác định chiều cao mặt cầu tối thiểu so với đáy suối min Hcầu 0.88 H K Trong đó : H = 1.533 m : Chiều cao nước dâng trước cầu. : Tĩnh không dưới cầu. Cầu đường bộ không thông thuyền và có xét tới vật trôi => = 1 (m). K =1.5 m : Chiều cao dầm cầu dự kiến thiết kế min Hcầu 0.88 H K 0.88 1.533 1 1.5 3.85m Phương án II cầu tại Km3+ 813.21 1/ Xác định chiều sâu dòng chảy tự nhiên h Phương pháp xác định h Ta lần lượt giả thiết chiều sâu nước chảy trong suối lúc tự nhiên là hi và ứng với mỗi chiều sâu trên tính lưu lượng theo các công thức Sêdi-Pavlốpski hay Sêdi- Maninh (dưới đây sử dụng công thức của Sêdi-Pavlốpski). SVTH : Huỳnh Mỹ Anh_CD04CM004 Trang 55