BÀI GIẢNG THIẾT KẾ ĐƯỜNGsbc87fed610a846f5.jimcontent.com/download/version/1450451818/mod… · - Sổ tay thiết kế đường tập 1 ... Đồng bằng và đồi 0,2

Trường Cao đẳng GTVT II Khoa Công trình

BÀI GIẢNG THIẾT KẾ ĐƯỜNG

* Nội dung chương trình: - Lý thuyết: 40.5 tiết

- Thực hành: 15.5 tiết - Kiểm tra: 4 tiết

* Tài liệu tham khảo: - Giáo trình thiết kế đường tập 1,2,3,4

- Sổ tay thiết kế đường tập 1,2,3 - Quy trình thiết kế đường TCVN 4054 - 05

GVGD: Huỳnh Phúc Hậu

Bài giảng thiết kế đường

Trang: 2

CHƯƠNG I: ĐẠI CƢƠNG VỀ HỌC PHẦN Bài 1.1 CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA ĐƢỜNG PHÂN LOẠI VÀ PHÂN

CẤP HẠNG ĐƢỜNG (1,5-1,5) I) Các bộ phận cơ bản của con đƣờng: 1. Tim đường: trên bình đồ ta thấy tim đường là trục đối xứng của đường, bao gồm các đường thẳng, đường cong nối tiếp nhau nằm chính giữa bề rộng của đường, tim đường có thể đại diện cho tuyến đường, cao độ trên trắc dọc là cao độ tim đường. Tim đường để định vị các yếu tố của đường và các công trình trên đường. 2. Mặt đường FOG (phần xe chạy): chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xe và các nhân tố thiên nhiên, trên mặt đường phân chia ra các làn xe, 1 làn xe chỉ đủ bề rộng cho 1 xe chạy. Mép phần xe chạy là ranh giới giữa lề đường và mặt đường. 3. Lề đường: DF và GI là phần nằm 2 bên mép phần xe chạy, lề đường làm nhiệm vụ bảo vệ cho mặt đường, làm chỗ tránh xe, làm làn phụ leo dốc, làn chuyển tốc, chỗ dừng ôtô, bộ hành qua lại. Lề đường gồm có 2 phần: lề gia cố EF; GH và lề đất DE; HI. 4. Nền đường: bề rộng nền đường bao gồm tổng bề rộng mặt đường và 2 lề 2 bên. Có khi người ta hiểu nền đường là phần bằng đất tự nhiên nằm bên dưới các lớp áo đường. Mép nền đường còn gọi vai đường. Nền đường là nền tảng của mặt đường nên phải đảm bảo ổn định, không bị biến dạng, sụt lở; chống lại sự phá hoại của nước và các nhân tố khác. 5. Ta luy đường: là 2 mái dốc 2 bên nền đường, ta luy nối tiếp đường đỏ với đường đen.

BL Bg

Bm

BgBL

XA

R

BC

DE F

G

O H I

J

Tim âæåìng

XHIJ: phần đắp; XABCD: phần đào. AXJ: đường tự nhiên. X: điểm xuyên; O: tim đường. AB và CD: ta luy đào; IJ: ta luy đắp. RBCD: Rãnh dọc. Bm:Bề rộng mặt đường. Bg: Bề rộng lề gia cố 1 bên BL: Bề rộng lề đất 1 bên. ABCDOHIJ: đường thiết kế (đường đỏ)

6. Rãnh dọc: ở 2 bên nền đào hoặc nền đắp thấp phải có rãnh dọc chạy song song tim đường để thoát nước, làm khô ráo đường. Tránh sự phá hoại của nước đối với đường. II) Phân loại đƣờng, Chọn cấp hạng đƣờng thiết kế: Đường ô tô thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN4054-05 Đường đô thị thiết kế theo tiêu chuẩn TCXDVN104-2007_2007 Đường cao tốc thiết kế theo tiêu chuẩn TCXDVN104-2007_2007 * Cấp hạng đường được chọn dựa trên các căn cứ sau:


Trang: 3

- Chọn cấp hạng theo ý nghĩa phục vụ của tuyến. - Chọn cấp hạng theo lưu lượng xe con quy đổi thiết kế N t ở năm ương lai t. - Chọn cấp hạng dựa vào địa hình.

Cấp đường

N20 (xcqđ/nđ)

Vtk (km/h)

Số làn xe Chức năng chủ yếu của đường

Cấp I >15000 120 6 Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của đất nước. Quốc lộ

Cấp II >6000 100 4 Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của đất nước. Quốc lộ

Cấp III >3000 80 hay 60 2 Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của đất nước, của địa

phương. Quốc lộ hay đường tỉnh.

Cấp IV >500 60 hay 40 2 Đường nối các trung tâm của địa phương,

các điểm lập hàng, các khu dân cư. Quốc lộ, đường tỉnh hay đường huyện.

Cấp V >200 40 hay 30 2 Đường tỉnh hay đường huyện, đường xã phục vụ giao thông địa phương

Cấp VI <200 30 hay 20 1 Đường huyện, đường xã

* Ghi chú: Ở vùng đồng bằng chọn Vtk lớn, và ngược lại. Đồng bằng là nơi có độ dốc < 30%, và ngược lại. Cách quy đổi dòng xe hỗn hợp về xe con:

Địa hình Loại xe Xe đạp Xe máy Xe con Xe tải 2

trục, xe buýt dưới

25 chỗ ngồi

Xe tải 3 trục, xe buýt trên 25 chỗ ngồi

Xe kéo moóc

Đồng bằng và đồi 0,2 0,3 1 2 2,5 4 Núi 0,2 0,3 1 2,5 3 5

* Ví dụ: 1 xe đạp tương đương với 0,2 xe con.

Bài 1.2 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CHỦ YẾU CỦA ĐƢỜNG (2-0.5) I) Các chỉ tiêu kỹ thuật của đƣờng: 1. Mục đích xác định các chỉ tiêu kỹ thuật: - Ứng với mỗi cấp hạng đường đều có các chỉ tiêu kỹ thuật tương ứng, nhằm đảm bảo cho xe chạy với vận tốc lớn hơn vận tốc thiết kế của cấp hạng đường đã chọn. - Các chỉ tiêu kỹ thuật là những mốc giới hạn mà người thiết kế phải đạt được khi thiết kế 1 tuyến đường. - Phải thiết kế sao cho tuyến đường đạt hoặc vượt mức các chỉ tiêu kỹ thuật theo hướng có lợi cho xe chạy an toàn với vận tốc cao. 2. Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của đường: - Độ dốc siêu cao lớn nhất: isc

max - Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất không siêu cao: Rmin

0sc - Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất cósiêu cao: Rmin

sc - Chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định: S1 - Chiều dài tầm nhìn thấy xe ngược chiều: S2


Trang: 4

- Chiều dài tầm nhìn vượt xe - Độ dốc dọc lớn nhất: id

max - Bán kính đường cong đứng lồi nhỏ nhất: Rmin

lồi. - Bán kính đường cong đứng lõm nhỏ nhất: Rmin

lõm. II) Khái niệm độ dốc i:

Độ dốc i của AB tính như sau: EDBD

ACBCi

Độ dốc bằng đứng chia nằm Ví dụ: I = 3% = 0,03

* Trên bản vẽ trắc dọc ta có độ dốc dọc đường đỏ. * Trên bản vẽ trắc ngang ta có độ dốc ngang i n đường đỏ với trắc ngang 2 mái, và độ dốc siêu cao isc với trắc ngang 1 mái. * Trong các công thức thì i đổi thành thập phân: Ví dụ: dùng 0,03 chứ không dùng 3%.

Bài 1.3 LÝ THUYẾT CHUYỂN ĐỘNG CỦA ÔTÔ XÁC ĐỊNH DỐC DỌC LỚN NHẤT CHO PHÉP (3.5-1.5)

I) Các lực tác động vào ôtô trong quá trình chuyển động: a. Lực kéo: Đây là loại lực có khuynh hướng gây ra chuyển động của ôtô, lực này do quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ mà có, lực này kí hiệu Pa b. Các lực cản: có khuynh hướng cản trở chuyển động của ôtô, bao gồm: b1. Lực cản ma sát lăn: Pf Pf=f.G (Kg) f: hệ số ma sát lăn (tra bảng) G: tải trọng xe (tra bảng) b2. Lực cản leo dốc: Pi Pi=G.Sin G.tg =G.i Trong đó: i: độ dốc dọc đường đỏ. i lấy dấu (+) khi xe chạy lên dốc và lấy dấu (-) khi xuống dốc. b3. Lực cản không khí: lực này sinh ra do khi xe chạy phải đẩy khối không khí cản trở chuyển động sang vị trí khác:

P 13VFK 2

K: hệ số cản không khí, phụ thuộc vào hình dạng xe. F: diện tích cản gió của ôtô (m2) (tra bảng) V: vận tốc xe chạy (km/h) II) Điều kiện để ôtô có thể chuyển động đi tới: Pa Pf+Pi+P

Pa f.G i.G+P

ifGPPa

ifD

Trong đó: D= GPPa

G

G.Sin G.Cos

A C

B

E D i


Trang: 5

D: nhân tố động lực của ôtô, là hiệu sức kéo và sức cản không khí trên 1 đơn vị trọng lượng ôtô. i lấy dấu (+) khi lên dốc, i lấy dấu (-) khi xuống dốc. III) Xác định độ dốc dọc lớn nhất cho phép 1) Điều kiện sức kéo: - Lực kéo của ôtô phải lớn hơn hoặc bằng tổng lực cản tác động vào ôtô ifD Lấy trường hợp bất lợi (khi xe lên dốc): D=f +i id

max=D-f f=fo(1+0,01(Vtk-50)) khi Vtk>50 km/h f=fo khi Vtk 50 km/h fo: tra bảng.

2) Điều kiện sức bám: 1. Lực kéo của ôtô càng lớn thì ôtô sẽ chuyển động càng nhanh, nhưng nếu quá lớn mà mặt đường không đủ nhám thì bánh xe sẽ bị trượt không tốt. 2. Điều kiện sức bám: lực kéo của ôtô phải bé hơn lực bám giữa ôtô với mặt đường. 3. Công thức: Pa Tmax= 1.Gk (Pa-P )/G =( 1.Gk-P )/G f i D ( 1.Gk-P )/G (*) 1: hệ số bám dọc giữa lốp xe với mặt đường, mặt đường càng nhám thì 1 càng lớn, do đó độ bám càng cao càng tốt. Gk: tải trọng xe tác dụng lên trục chủ động, là trục chịu sự tác động trực tiếp của động cơ ôtô. Trong tính toán thường lấy Gk=(0,6 0,7)G

Đặt: D’= GPGk1

(*) f i D’ idmax=D’-f

3) Chọn độ dốc dọc lớn nhất: - Độ dốc dọc đường đỏ cho phép sử dụng khi thiết kế 1 con đường là trị số nhỏ nhất trong 3 trị số sau: + id

max tính theo điều kiện sức kéo. + id

max tính theo điều kiện sức bám. + id

max tra bảng TCVN-4054-05 .

Bài 1.4 TÍNH SỐ LÀN XE, XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ TRẮC NGANG (6-2,5) I) Khả năng thông xe của 1 làn xe: 1. Định nghĩa: khả năng thông xe của 1 làn xe là số xe tối đa có thể chạy qua mặt cắt ngang đường trong 1 đơn vị thời gian (1 giờ) trên 1 làn xe. 2. Khả năng thông xe lý thuyết của 1 làn xe: Nlt

)laìn/h/conxe(dV1000Nlt

d=lpư+Sh+l0+l3 30

2

ll)i(254VK

6,3V

(m)

l3: chiều dài xe (l3=3 5 m) lpư: đoạn đường đi được trong thời gian phản ứng tâm lý (m)

Sh: chiều dài đoạn đường hãm phanh (m) l0=5 10 m: khoảng cách an toàn. V: vận tốc xe chạy (km/h) d: khổ động học của xe (m)


Trang: 6

l pæ S h l 0 l 3 Thường Nlt=(1000 2000) (xcqđ/giờ/làn). 3. Khả năng thông xe thực tế của 1 làn xe: Ntt

Ntt= .N lt = 1. 2.... 15<1 (tra bảng)

Trong đó : các hệ số i là các hệ số kể đến từng điều kiện thực tế ảnh hưởng đến khả năng thông xe. So sánh Ntt tính được với Ntt quy định trong TCVN-4054-05 để chọn trị số nhỏ hơn. II) Chiều rộng 1 làn xe: B (m) 1. Với làn ngoài cùng:

)m(yx2cbB

b: chiều rộng thùng xe (m) c: cự li giữa 2 vệt bánh xe (m) x: cự li từ sườn thùng xe đến mép làn xe (m) y: khoảng cách từ vệt bánh xe ngoài cùng đến mép phần xe chạy (m) y=0,5+0,005.V (m)

b x x b x x b

B y c

chiãöu cuìng chaûycaûnh bãn xelaìn khi(m) 0,005.V0,35xchiãöu ngæåücchaûycaûnh bãn xelaìn khi(m) 0,005.V0,5x

V: vận tốc xe chạy (km/h) 2. Với các làn giữa: B=b+0,7+0,01.v: khi 2 bên của làn xe đang tính là các làn xe cùng chiều (m) B=b+0,85+0,01.v: khi 2 bên của làn xe đang tính có 1 làn xe cùng chiều và 1 làn xe ngược chiều (m). 3. Kết hợp tra TCVN 4054 -05 (bảng 6 vói đồng bằng; bảng 7 vói núi), so sánh với trị số tính toán để chọn ra B lớn nhất. III) Số làn xe cần thiết n:

tt

g

NZnn (làn)

* Ng: lưu lượng xe thiết kế ở giờ cao điểm (xcqđ/h) Ng=N20

xcqđ. (xcqđ/h); với =0,1 0,12: hệ số tính đổi kinh nghiệm N20

xcqđ: lưu lượng xe con quy đổi ở năm thứ 20 (xcqđ/nđ) Ntt: khả năng thông xe thực tế của 1 làn xe (xc/h/làn) Ntt lấy theo TCVN-4054-05: Khi đường có phân cách xe trái chiều và phân cách giữa ôtô và xe thô sơ : Ntt=1800 (xe con/h/làn)


Trang: 7

Khi đường có phân cách xe trái chiều , không có phân cách giữa ôtô và xe thô sơ : Ntt=1500 (xe con/h/làn) Khi đường không có phân cách xe trái chiều và không có phân cách giữa ôtô và xe thô sơ: Ntt=1 000 (xe con/h/làn). * Z: hệ số sử dụng khả năng thông xe: + Địa hình đồi núi và V=60 km/h Z=0,77 + Địa hình đồng bằng và V=60 km/h Z=0,55 + Khi V 80 km/h Z=0,55 + Khi V 40 km/h Z=0,85

* Kết hợp tra TCVN 4054 -05 (bảng 6 vói đồng bằng; bảng 7 vói núi), so sánh với trị số tính toán để chọn ra n lớn nhất.

Bảng 6 Chiều rộng tối thiểu các yếu tố trên mặt cắt ngang cho địa hình đồng bằng và đồi

Cấp thiết kế của đường I II III IV V VI

Tốc độ thiết kế, km/h 120 100 80 60 40 30

Số làn xe tối thiểu dành cho xe cơ giới (làn)

6 4 2 2 2 1

Chiều rộng 1 làn xe, m 3,75 3,75 3,50 3,50 2,75 3,50

Chiều rộng phần xe chạy dành cho cơ giới, m

2 x 11,25 2 x 7,50 7,00 7,00 5,50 3,5

Chiều rộng dải phân cách giữa1), m 3,00 1,50 0 0 0 0

Chiều rộng lề và lề gia cố2), m

3,50 (3,00)

3,00 (2,50)

2,50 (2,00)

1,00 (0,50)

1,00 (0,50) 1,50

Chiều rộng nền đường, m 32,5 22,5 12,00 9,00 7,50 6,50 1) Chiều rộng dải phân cách giữa có cấu tạo nói ở điều 4.4 và Hình 1. Áp dụng trị số

tối thiểu khi dải phân cách được cấu tạo bằng dải phân cách bê tông đúc sẵn hoặc xây đá vỉa, có lớp phủ và không bố trí trụ (cột) công trình. Các trường hợp khác phải bảo đảm chiều rộng dải phân cách theo quy định ở điều 4.4.

2) Số trong ngoặc ở hàng này là chiều rộng phần lề có gia cố tối thiểu. Khi có thể, nên gia cố toàn bộ chiều rộng lề đường, đặc biệt là khi đường không có đường bên dành cho xe thô sơ.

Bảng 7 Chiều rộng tối thiểu các bộ phận trên mặt cắt ngang cho địa hình vùng núi

Cấp thiết kế của đường III IV V VI Tốc độ thiết kế, km/h 60 40 30 20 Số làn xe dành cho xe cơ giới, làn 2 2 1 1 Chiều rộng 1 làn xe, m 3,00 2,75 3,50 3,50 Chiều rộng phần xe chạy dành cho xe cơ giới, m 6,00 5,50 3,50 3,50


Trang: 8

Cấp thiết kế của đường III IV V VI

Chiều rộng tối thiểu của lề đường*), m

1,5 (gia cố 1,0m)

1,0 (gia cố 0,5m)

1,5 (gia cố 1,0m)

1,25

Chiều rộng của nền đường, m 9,00 7,50 6,50 6,00 *) Số trong ngoặc ở hàng này là chiều rộng phần lề có gia cố tối thiểu. Khi có thể, nên

gia cố toàn bộ chiều rộng lề đường, đặc biệt là khi đường không có đường bên dành cho xe thô sơ.

IV) Chiều rộng mặt đƣờng, lề đƣờng, nền đƣờng: 1. Chiều rộng mặt đường hay phần xe chạy Bm: bằng tổng chiều rộng của các làn xe. Bm=n.B B: chiều rộng 1 làn xe (m) n: số làn xe cần thiết (làn) 2. Chiều rộng lề đường: lấy theo TCVN-4054-05 (bảng 6 vói đồng bằng; bảng 7 vói núi) Lề đường bao gồm phần lề gia cố và lề không gia cố. Phần lề gia cố thường là 1 phần bề dày áo đường và có cùng độ dốc ngang với mặt đường. Phần lề đất không gia cố thường rộng 0,5 m, độ dốc ngang 4 6% 3. Chiều rộng nền đường Bn: Bn=Bpc+Bm+2.(Bg+Bđ) (m) Bpc: chiều rộng các dải phân cách (nếu có). Bl=(Bg+Bđ): chiều rộng lề đường 1 bên, gồm lề gia cố và lề đất (m) V) Độ dốc ngang mặt đƣờng và lề gia cố: - Mặt đường bê tông nhựa, bê tông xi măng: in=1,5 2% - Mặt đường nhựa không phải bê tông nhựa: in=2 3%. - Mặt đường đá dăm, đá sỏi, đất thiên nhiên: in=3 3,5% - Độ dốc siêu cao: isc=2 8% tuỳ bán kính đường cong nằm. VI) Dốc ngang lề đất:4 6%

Bài 1.5 BÀI TẬP TÍNH SỐ LÀN XE (7-1) Đề: Đường cấp V, địa hình vùng núi, vận tốc thiết kế Vtk= 30km/h, đường không có dải phân cách, ôtô chạy chung xe thô sơ. Mặt đường láng nhựa. Lưu lượng dòng xe hỗn hợp ở năm 10 là N10=1890 xe/nđ. Thành phần dòng xe: xe con 30%; xe tải 2 trục 20%; xe tải 3 trục 26%; xe máy 14%; xe đạp 10%. Hệ số tính đổi kinh nghiệm =0,12 Hãy xác định số làn xe cần thiết? Xác định các yếu tố tối thiểu trên trắc ngang theo TCVN 4054-05

Giải: 1. Xác định lưu lượng xe mỗi loại ở năm 10: - Xe con: 0,3.1890=567 (xe/nđ) - Xe tải 2 trục: 0,2.1890=378 (xe/nđ) - Xe tải 3 trục: 0,26. 1890=491,4 (xe/nđ) - Xe máy: 0,14. 1890=264,6 (xe/nđ) - Xe đạp: 0,1. 1890=189 (xe/nđ) 2. Xác định lưu lượng xe con quy đổi ở năm 10: N10= N i. i N10=567*1+378*2,5+491,4*3+264,6*0,3+189*0,2=3103,38 (xcqđ/nđ) 3. Lưu lượng xe ở giờ cao điểm: Ng= .N10= 0,12x 3103,38= 372,406 (xcqđ/h) 4. Tra khả năng thông xe thực tế Ntt trong TCVN 4054 -05, đường không có dải phân cách : Ntt= 1000 (xe con/h).


Trang: 9

5. Xác định số làn xe:

100085,0372,406

tt

g

NZNn =0,44 (làn).

Tra TCVN 4054 -05, Vtk=30km/h, được Z=0,85. - Tra TCVN 4054-05 (bảng 7) ứng với đường cấp V; địa hình vùng núi, vận tốc thiết kế Vtk= 30km/h, được số làn xe n= 1 làn. - Chọn tri số lớn nhất giữa tính toán và quy phạm, làm tròn lê số nguyên. Vậy chọn n= 1 làn. 6. Xác định các yếu tố tối thiểu trên trắc ngang: (bảng 7 và bảng 9 TCVN 4054-05) Đường cấp V miền núi, vận tốc thiết kế Vtk= 30km/h, Số làn xe tối thiểu n= 1 làn. Chiều rộng tối thiểu 1 làn xe: 3,5m Chiều rộng phần xe chạy cho xe cơ giới: 3,5m; Độ dốc ngang 2 3%. Chiều rộng lề gia cố: 1m; độ dốc ngang 2 3%. Chiều rộng phần lề đất:0,5m; độ dốc ngang 4 6% Chiều rộng nền đường: 6,5m.

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ Bài 2.1 CÁC ĐẶC ĐIỂM XE CHẠY TRÊN ĐƢỜNG CONG NẰM (8-1) I) Đặc điểm: Khi xe chạy trên đường cong sinh ra lực li tâm, lực này nằm ngang trên mặt phẳng thẳng góc với trục chuyển động, hướng ra ngoài (phía lưng đường cong). Lực li tâm có tác dụng xấu, có thể gây lật đổ xe hay trượt ngang làm cho việc điều khiển xe khó khăn, gây khó chịu cho hành khách, gây hư hỏng hàng hoá. Khi xe chạy trên đường cong chiếm nhiều bề rộng đường hơn trên đường thẳng, tầm nhìn của người lái xe cũng bị hạn chế. Đối với những đường cong bán kính nhỏ, những nhược điểm đó càng tăng, ảnh hưởng đến tốc độ vận hành và an toàn xe chạy. II) Bán kính đƣờng cong nằm tối thiểu: 1. Định nghĩa: bán kính đường cong tối thiểu là bán kính khi xe chạy thì có độ an toàn nhỏ nhất. Khi xe chạy trên đường cong thì chịu tác dụng của 2 lực: trọng lượng của ôtô và lực li tâm, dưới tác dụng của lực li tâm, xe có thể bị trượt ngang hoặc lật. 2. Cách xác định: - Khi xe chạy trên đường cong, chịu tác dụng của lực li tâm (F) và trọng lượng (G):

RgVG

RVmF

22

(N)

G: trọng lượng ôtô (N) g: gia tốc trọng trường (g=9,81 m/s2) V: vận tốc xe chạy (m/s) R: bán kính đường cong (m)


Trang: 10

(Âæåìng cong siãu cao)

Læng âæåìng cong

Læng âæåìng cong

Buûng âæåìng cong

isc

Buûng âæåìng cong

in

G

(Âæåìng cong 2 maïi)

oin

F

Læng x

Y

Buûng

- Chiếu tất cả các lực lên phương mặt đường ox, ta sẽ được trị số lực ngang Y tác dụng vào bánh xe ôtô: Y=F.cos( ) G.sin( ) (*) Lấy dấu (+) khi trắc ngang là 2 mái và lấy dấu (-) với trắc ngang siêu cao. Vì góc nhỏ nên cos( ) 1 và sin( ) tg( ) =in

(*) )iRgV(GiGR

VgGy n

2

n

2

Đặt = n

2iRg

VGY

)i(gVR

n

2

(m) (**)

Trong đó: V: vận tốc xe chạy thiết kế (m/s) : hệ số lực ngang - Nếu V tính bằng km/h thì (**) trở thành:

)i(127VR

n

2

(m) (***)

Trong (**) và (***), lấy dấu (+) với trắc ngang siêu cao và lấy dấu (-) với trắc ngang 2 mái. - Xác định hệ số lực ngang : + Theo điều kiện chống lật: * Nếu xe lật thì điểm L là tâm quay. * Gọi h là khoảng cách từ trọng tâm c của xe đến mặt đường. * Gọi là khoảng cách từ trọng tâm c của xe đến cầu chủ động D. * b là khoảng cách giữa 2 bánh xe.


Trang: 11

inin

G

o

x

FYh

b

cL

D

b/2-

TRÀÕC NGANG

Buûng âæåìng cong Læng âæåìng cong * Mô men lật Ml=Y.h

* Mô men giữ: Mg=G.( 2b

)

* Trạng thái tới hạn: Mg=Ml Y.h=G.( 2b

)

Hệ số lực ngang =Y/G=( 2b

)/h

Theo thực nghiệm =0,2.b và b/h=2 Thế vào ta có: =0,6. Vậy để xe không bị lật thì 0,6 + Theo điều kiện chống trượt: * Gọi P là lực dọc tác dụng vào xe theo chiều chuyển động. * Điều kiện chống trượt: Hợp lực của lực dọc P và lực ngang Y phải bé hơn sức chống trượt giữa bánh xe với mặt đường: GQPY 22 (1)

G: tải trọng xe; : hệ số bám. = 22

21

Trong đó: 1 là hệ số bám dọc và 2 là hệ số bám ngang (1) Q G. 2

221

Để xe không bị trượt ngang: Y 2.G =Y/G 2=(0,6 0,7) : phụ thuộc chất lượng mặt đường (tra bảng) * Với mặt đường ướt bẩn: 0,12 * Với mặt đường ướt sạch: 0,24 * Với mặt đường sạch khô: 0,36 Chọn =0,24: đảm bảo chống trượt. + Điều kiện về sự êm thuận cho hành khách: * 0,1: hành khách khó nhận biết là xe vào đường cong. * =0,15: hành khách hơi cảm thấy có đường cong. * =0,2: hành khách cảm thấy có đường cong và hơi khó chịu. * =0,3: hành khách cảm thấy bị xô dạt về 1 bên Nên chọn 0,15. + Chọn hệ số lực ngang : * Với đường cong nằm có trắc ngang 2 mái: chọn =0,08 * Với đường cong siêu cao: chọn =0,15 - Bán kính tối thiểu đường cong nằm siêu cao:


Trang: 12

)i15,0(127VR

sc

2tksc

min

- Bán kính tối thiểu đường cong nằm không siêu cao (đường cong 2 mái):

)i08,0(127VR

n

2tksc0

min

Trong đó: Vtk: vận tốc thiết kế (km/h), phụ thuộc vào cấp đường. isc: độ dốc ngang đường cong nằm siêu cao. in: độ dốc ngang đường cong nằm 2 mái.

- Chọn trị số Rmin lớn nhất giữa tra quy phạm (bảng 11 TCVN 4054-05) và tính toán. Bảng 11 Bán kính đường cong nằm tối thiểu

Cấp đường I II III IV V VI Tốc độ thiết kế, km/h 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20

Bán kính đường cong nằm, m

- tối thiểu giới hạn 650 400 250 125 125 60 60 30 30 15 - tối thiểu thông

thường 1 000 700 400 250 250 125 125 60 60 50

- tối thiểu không siêu cao 5 500 4 000 2 500 1 500 1 500 600 600 350 350 250

Bài 2.2 TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ KỸ THUẬT CỦA ĐƢỜNG CONG

NẰM Mục 2.2.1. TÍNH TOÁN BỐ TRÍ MỞ RỘNG MẶT ĐƢỜNG

VÀ ĐOẠN NỐI MỞ RỘNG TRONG ĐƢỜNG CONG NẰM (9-1) I) Nguyên nhân mở rộng: Khi xe chạy trên đường cong thì quỹ đạo các bánh xe là những đường cong có bán kính khác nhau. Khi xe chạy trên đường cong phải chiếm 1 phần bề rộng nữa so với trên đường thẳng. Cho nên, với đường cong có bán kính nhỏ, để đảm bảo an toàn xe chạy cần phải mở rộng mặt đường. Trị số mở rộng phải đảm bảo khoảng cách giữa 2 ôtô tránh nhau và khoảng cách giữa ôtô và mép đường như ngoài đường thẳng. II) Cách tính toán độ mở rộng: 1. Tính độ mở rộng cho 1 làn xe: e

AB

D

Cxe

e

Để xác định phần mở rộng thêm, ta giả thiết quỹ đạo chuyển động của ôtô trong đường cong là đường tròn. Theo hình trên ta thấy:


Trang: 13

ABC đồng dạng BCD AC= e = CDBC2

Đặt BC=LA: chiều dài ôtô từ trục sau đến mũi xe (m) CD=2R-e 2R (vì R>>e) (m)

Vậy e= R2L2

A

Công thức trên được xác định theo sơ đồ hình học tĩnh, nó chỉ đúng với trường hợp xe chạy với vận tốc nhỏ. Khi xe chạy với vận tốc cao, độ mở rộng phải được xác định theo công thức sau:

RV05,0

R2Le

2A (m)

Trong đó: e; LA; R: tính bằng (m); V: tính bằng (km/h). Tra e trong bảng 12 (chia đôi); so sánh với trị số tính toán chọn lớn

2. Độ mở rộng mặt đường: W=n.e (m) n: số làn xe trên mặt đường. W được làm tròn lên bội số của 0,1m (tức là W làm tròn lên 1 chữ số thập phân)

* Với đường 2 làn xe ta có: RV

RLW A 1,02

Bảng 12: Độ mở rộng phần xe chạy 2 làn xe Dòng xe Bán kính đường cong nằm (m)

250 200 <200 150 <150 100 <100 70 <70 50 <50 30 <30 25 <25 15 Xe con 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,8 2,2 Xe tải 0,6 0,7 0,9 1,2 1,5 2 - - Xe kéo mooc 0,8 1 1,5 2 2,5 - - - III) Bố trí độ mở rộng: Độ mở rộng được bố trí cả 2 bên: ở phía bụng và phía lưng đường cong, khi gặp khó khăn thì cho phép bố trí ở 1 bên. Phần mở rộng được bố trí lấn ra lề (thu hẹp lề gia cố và không thay đổi bề rộng nền đường). Nền đường khi cần thiết phải mở rộng để đảm bảo phần lề đất còn lại rộng ít nhất 0,5 m. IV) Đoạn vút nối mở rộng: Lmr Là đoạn trong đó độ mở rộng biến thiên theo quy luật bậc nhất từ 0 trên đường thẳng đến E trên đường cong: Lmr=5.W Đoạn vút nối mở rộng được bố trí trùng đoạn vút nối siêu cao và trùng với đường cong chuyển tiếp và nhận điểm TĐ hoặc TC làm trung điểm:

m5cuíasäúbäüilaìL)L;L;Lmax(L ctscmr

Mục 2.2.2. SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO ĐƢỜNG CONG

CHUYỂN TIẾP TRONG ĐƢỜNG CONG NẰM (11-2) I) Mục đích bố trí siêu cao: - Đường cong siêu cao là đường cong có trắc ngang 1 mái nghiêng về phía bụng đường cong để chống lại lực li tâm. - Nếu trên đường cong, trắc ngang của đường vẫn bố trí nghiêng 2 mái thì dưới tác dụng của lực li tâm, các xe chạy ở phía lưng đường cong sẽ kém ổn định, dễ bị văng ra khỏi đường cong, do đó việc điều khiển xe sẽ khó khăn hơn.


Trang: 14

- Để tăng độ ổn định, giảm lực ngang cho xe chạy ở làn ngoài trên đường cong có bán kính nhỏ, người ta xây dựng mặt đường có độ dốc ngang 1 mái nghiêng về phía bụng đường cong gọi là siêu cao. Nói cách khác siêu cao là độ dốc ngang 1 chiều của đường cong. II) Công thức tính siêu cao:

R

Visc 127

2

isc: độ dốc siêu cao (tính bằng thập phân, không tính %) V: vận tốc xe chạy (km/h) (cấp hạng đường) R: bán kính đường cong (m) * Xác định sci theo TCVN-4054-05 (bảng 13) kết hợp tính theo công thức. Chọn max. * Chú ý: - Đường có Vtk 20 km/h, mặt đường cấp thấp thì isc tối thiểu 3% - Những đường cong có bán kính Rmin

osc thì có thể không cần làm siêu cao. - Để thoát nước mưa, lò so nhíp xe không quá tải và chống trượt thì chọn độ dốc siêu cao từ (2 8)%. - Độ dốc siêu cao nhỏ nhất phải bằng độ dốc ngang mặt đường trên đường thẳng. - Ở đường miền núi, bụng đường cong quay ra phía vực, thì nên chọn i sc 4% hoặc phải có tường chắn để bảo vệ. III) Đoạn vút nối siêu cao: - Trên đường thẳng, mặt đường có độ dốc ngang 2 mái. Trên đường cong siêu cao, mặt đường có độ dốc ngang 1 mái, do đó cần 1 đoạn đường để quay dần trắc ngang 2 mái trên đường thẳng đến trắc ngang 1 mái ở đường cong, đoạn đường đó gọi là đoạn nối siêu cao L sc. 1. Tính toán đoạn nối siêu cao: Lsc - Khi có siêu cao, mép mặt đường phía lưng đường cong sẽ được nâng dần lên trên đoạn vút nối siêu cao khi chuyển từ đường thẳng vào đường cong siêu cao. Vì vậy độ dốc dọc ở mép mặt đường phía lưng sẽ được tăng thêm là ip

Læng âæåìng cong Buûng âæåìng cong

i m o i m

i sc

E/2 B m

TRÀÕC NGANG

E/2

Độ cao nâng thêm ở mép mặt đường phía lưng (đã mở rộng): )ii(2B

mscm

sciW2

Chiều dài đoạn vút nối siêu cao:

p

scmscm

psc i

iWiiB

iHL 2)(2 (m)

Bm: bề rộng mặt đường (m) im: độ dốc ngang mặt đường trên đường thẳng (thập phân) isc: độ dốc siêu cao (thập phân) ip: độ dốc dọc tăng thêm cho phép ở mép mặt đường đã mở rộng phía lưng đường cong


Trang: 15

ip=0,5% khi Vtk 60 Km/h ip=1% khi Vtk 40 Km/h * Kết hợp tra scL theo TCVN 4054-05 (bảng 14); so sánh với trị số tính toán để chọn scL lớn nhất.

Bảng 14 Độ dốc siêu cao (i sc) và chiều dài đoạn nối siêu cao (L) Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h

120 100 80 60

R, m isc L, m R, m isc

L, m R, m isc

L, m R, m isc

L, m

650 800 0,08 125 400 450 0,08 12

0 250 275 0,08 110 125 150 0,07 70

800 1000 0,07 11

0 450 500 0,07 105 275 300 0,07 10

0 150 175 0,06 60

1000 1500 0,06 95 500 550 0,06 90 300 350 0,06 85 175 200 0,05 55

1500 2000 0,05 85 550 650 0,05 85 350 425 0,05 70 200 250 0,04 50

2000 2500 0,04 85 650 800 0,04 85 425 500 0,04 70 250 300 0,03 50

2500 3500 0,03 85 800

1000 0,03 85 500 650 0,03 70 300 1500 0,02 50

3500 5500 0,02 85 1000

4000 0,02 85 650 2500 0,02 70

Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h 40 30 20

R, m isc L, m R, m isc L, m R, m isc L, m

65 75 0,06 0,05

35 30 30 50 0,06

0,05 33 27 15 50 0,06

0,05 20 15

75 100 0,04 0,03

25 20 50 75 0,04

0,03 22 17 50 75 0,04 10

100 600 0,02 12 75 350 0,02 11 75 150 0,03 7 CHÚ THÍCH: 1) L - Chiều dài đoạn nối siêu cao hoặc chiều dài đoạn cong chuyển tiếp xác định theo điều 5.5.4 và 5.6.1. 2) Trị số chiều dài L trong bảng áp dụng đối với đường hai làn xe. Đối với đường cấp I và II nếu

đường có trên hai làn xe thì trị số trên nhân với 1,2 đối với ba làn xe; 1,5 đối với bốn làn xe và 2 đối với đường có trên 6 làn xe.

2. Chú ý: - Phần lề đất phía lưng dốc ra phía lưng. - Đường có Vtk 20 km/h, mặt đường cấp thấp thì i sc tối thiểu 3% - Những đường cong có bán kính Rmin

osc thì có thể không cần làm siêu cao. - Để thoát nước mưa, lò so nhíp xe không quá tải và chống trượt thì chọn độ dốc siêu cao từ (2 8)%. - Độ dốc siêu cao nhỏ nhất phải bằng độ dốc ngang mặt đường trên đường thẳng. - Ở đường miền núi, bụng đường cong quay ra phía vực, thì nên chọn i sc 4% hoặc phải có tường chắn để bảo vệ.


Trang: 16

- Trong trường hợp có đường cong chuyển tiếp L ct, có đoạn vút nối mở rộng L mr, thì lấy trị số lớn nhất trong 3 trị số L sc; Lct; Lmr và làm tròn lên bội số của 5 m để bố trí 3 đoạn L sc; Lct; Lmr bằng nhau và trùng nhau. Các đoạn này bố trí 1/2 trên đường thẳng và 1/2 trên đường cong.

mcuíasäúbäüilaìLWLVåïiLLLL mrmrctsc

55:).;;max(

L/2L/2 L/2

L/2

Â

RTÂ TC

pP

KT

BÇNH ÂÄÖ

IV) Tính các thông số đƣờng cong: - Tiếp tuyến đường cong (từ TĐ hoặc TC đến Đ): T=R.tg( /2)

- Chiều dài đường cong (từ TĐ đến TC): 180RK

- Phân cự đường cong: 12cos

1RP

Với R: bán kính đường cong (m) : Góc chuyển hướng (góc ngoặc) (độ) V) Trình tự quay trắc ngang trên đoạn Lsc: 2. Bước 1: quay quanh tim đường để nâng phần đường phía lưng đường cong lên siêu cao bằng độ dốc ngang mặt đường (phần bụng không quay). 3. Bước 2: quay cả bụng và lưng đường cong quanh tim đường đến độ dốc isc thiết kế. VI) Đƣờng cong chuyển tiếp Lct: để tránh xuất hiện lực li tâm đột ngột khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong, người ta thay đổi từ từ bán kính đường cong từ trên đường thẳng đến bán kính R của đường cong trên đường cong chuyển tiếp Lct.

R5,23VL

3

ct (m); V: vận tốc thiết kế (V 60 km/h); R: bán kính đường cong (m)

Bài 2.3. BÀI TẬP (13-2)

I) Bài tập mở rộng và vút nối: Đề1: Đường cấp V miền núi 1 làn xe, vận tốc thiết kế 30 km/h. Bề rộng mặt đường 3,5m, bề rộng nền đường 6,5m. Bán kính đường cong nằm R=50m; độ dốc ngang mặt đường 2%; độ dốc siêu cao 5%. Xe tính toán là xe tải, chiều dài từ mũi xe đến trục sau là 5,5m. Tính độ mở rộng trong đường cong và chiều dài đoạn vút nối, chiều rộng nền đường sau khi mở rộng.


Trang: 17

Giải: 1. Xác định độ mở rộng: - Độ mở rộng 1 làn xe:

m51,0503005,0

5025,5

RV.05,0

R2Le

22A

- Theo TCVN 4054-05 (bảng 12); R=50m; xe tải; có độ mở rộng 2 làn xe: E=1,5m; độ mở rộng 1 làn xe: e=E/2=1,5/2=0,75m - So sánh chọn e=0,75m - Độ mở rộng mặt đường: W=n.e=1x0,75=0,75m=0,8m n: số làn xe. 2. Xác định chiều dài đoạn nối: - Chiều dài vút nối mở rộng: Lmr=5.E=5x0,8=4m - Chiều dài vút nối siêu cao:

+ Tính: 14,2501,005,02

8,0)02,005,0(25,3

2)(2p

scmscm

psc i

iWiiB

iHL m

+Tra TCVN 4054-05 (bảng 14); vận tốc thiết kế 30 km/h; R=50m; isc=5% được Lsc=27m. + Chọn: Lsc=27m - Vtk<60 km/h nên không có đường cong chuyển tiếp Lct. - Chọn chiều dài đoạn nối L:

.m5cuíabäüilaìL)L;L;L(maxL mrctsc Chọn L=30m.

3. Chiều rộng nền đường sau khi mở rộng:

Chiều rộng lề gia cố 1 bên: Bg= m15,025,35,65,02

BB mn >W/2

Vậy chiều rộng nền đường không thay đổi:Bn=6,5m Đề 2: Đường cấp IV đồng bằng 2 làn xe, vận tốc thiết kế 60 km/h. Bề rộng mặt đường 7m, bề rộng nền đường 9m. Bán kính đường cong nằm R=200m; độ dốc ngang mặt đường 2%; độ dốc siêu cao 5%. Xe tính toán là xe tải, chiều dài từ mũi xe đến trục sau là 5,5m. Tính độ mở rộng trong đường cong và chiều dài đoạn vút nối, chiều rộng nền đường sau khi mở rộng.

Giải: 1. Xác định độ mở rộng: - Độ mở rộng 1 làn xe:

m29,02006005,0

20025,5

RV.05,0

R2Le

22A

- Theo TCVN 4054-05 (bảng 12); R=200m; xe tải; có độ mở rộng 2 làn xe: E=0,6m; độ mở rộng 1 làn xe: e=E/2=0,6/2=0,3m - So sánh chọn e=0,3m - Độ mở rộng mặt đường: W=n.e=2x0,3=0,6m n: số làn xe. 2. Xác định chiều dài đoạn nối: - Chiều dài vút nối mở rộng: Lmr=5.W=5x0,6=3m - Chiều dài vút nối siêu cao:


Trang: 18

+ Tính: m52005,005,02

6,0)02,005,0(27

ii2

E)ii(2B

Lp

scmscm

sc

+Tra TCVN 4054-05 (bảng 14); vận tốc thiết kế 60 km/h; R=200m; isc=5% được Lsc=55m. + Chọn: Lsc=55m

- Chiều dài đường cong chuyển tiếp Lct= m96,452005,2360

R5,23V 33

.

- Chọn chiều dài đoạn nối L:

.m5cuíabäüilaìL)L;L;L(maxL mrctsc Chọn L=55m.

3. Chiều rộng nền đường sau khi mở rộng:

Chiều rộng lề gia cố 1 bên: Bg= m5,05,02795,02

BB mn <W/2=0,3m

Vậy chiều rộng nền đường không thay đổi:Bn=9m

Bài 2.4 XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN KIỂM TRA ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN BÌNH ĐỒ (15-2)

I) Định nghĩa tầm nhìn: Để đảm bảo an toàn vận chuyển, xe chạy với vận tốc cao, người lái xe phải nhìn thấy ở phía trước mặt 1 đoạn đường nhất định, để khi phát hiện chướng ngại vật thì có đủ thời gian tránh và dừng xe trước nó. Đoạn đường tối thiểu đó gọi là tầm nhìn. Tầm nhìn phải đảm bảo an toàn xe chạy trên bình đồ và trắc dọc. Cự li tầm nhìn phụ thuộc vận tốc xe chạy. II) Cách tính toán tầm nhìn: * Chiều dài tầm nhìn cần thiết bao gồm: - Chiều dài phản ứng Lpư: Khi xe đang chạy, người lái xe trông thấy chướng ngại vật, phản ứng giảm vận tốc hoặc hãm xe. Trong thời gian đó, xe chạy được 1 đoạn đường gọi là chiều dài phản ứng. Nếu coi

thời gian phản ứng là 1s, vận tốc xe chạy V tính bằng km/h thì: 6,3VL pæ (m)

- Chiều dài hãm xe Sh: Sau khi phanh, do xe có quán tính nên xe chạy thêm 1 đoạn nữa, đoạn này gọi là chiều dài hãm xe Sh: Theo định lý động năng ta có:

hh

22SiPSPg2

VP2Vm

P. .Sh: gọi là công cản ma sát. P.i.Sh: gọi là công cản lên dốc. =0,3: hệ số bám dọc. P: trọng lượng xe. V: vận tốc xe (m/s)

)i.(g.2V.KS

2

h

K=1,2: hệ số sử dụng phanh


Trang: 19

Nếu V tính bằng km/h thì Sh = )i(254V.K 2

Lấy dấu (+) khi lên dốc và lấy dấu (-) khi xuống dốc. - Chiều dài an toàn L0: là khoảng cách giữa xe và chướng ngại vật khi dừng hẳn, thường lấy L0=5 10 m. 1. Tầm nhìn 1 chiều: S1 S1 là tầm nhìn cần thiết để xe phanh, dừng trước chướng ngại vật đứng yên trên đường, sau khi dừng vẫn còn khoảng cách an toàn L0.

L0

S1

ShLpæ ch.ng.váût

S1=Lpư+ Sh + L0= 0

2

L)i(254V.K

6,3V (m); Nếu V tính bằng (km/h)

Trong đó: L0=5 10 m (khoảng cách an toàn giữa xe và chướng ngại vật). V: vận tốc thiết kế (km/h) i: độ dốc dọc đường, lấy dấu (+) khi xe lên dốc, lấy dấu (-) khi xe xuống dốc (thập phân) K=1,2÷1,4: hệ số sử dụng phanh =0,25 0,35: hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường. 2. Tầm nhìn 2 chiều S 2: là tầm nhìn cần thiết để 2 xe chạy ngược chiều phanh dừng, sau khi dừng vẫn còn khoảng cách an toàn giữa 2 xe: L0

022

2

0hpæ2 L)i(127.V.K

8,1VLS.2L.2S (m) Nếu V tính bằng (km/h)

* Chọn trị số S1; S2 lớn nhất giữa tính toán và TCVN-4054-05. 4. Phạm vi sử dụng tầm nhìn: Tầm nhìn 2 chiều áp dụng cho đường 1 hoặc nhiều làn xe không có dải phân cách. Tầm nhìn 1 chiều áp dụng cho đường 1 chiều hoặc đường có dải phân cách phân chia 2 chiều xe chạy . 3. Theo TCVN-4054-05:

Bảng 10 Tầm nhìn tối thiểu khi chạy xe trên đường

S 2

L pư S h2 L 0 S h1 L pư

1 1 2 2


Trang: 20

Cấp thiết kế của đường I II III IV V VI

Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20

Tầm nhìn hãm xe (S-

1), m 210 150 100 75 75 40 40 30 30 20

Tầm nhìn trước xe ngược chiều (S2), m 200 150 150 80 80 60 60 40

Tầm nhìn vượt xe Sxv, m 550 350 350 200 200 150 150 100

III) Đảm bảo tầm nhìn trên bình đồ: - Phần lớn các đoạn đường thẳng đều đảm bảo tầm nhìn cần thiết. - Thông thường trên tuyến đường, tầm nhìn bị che khuất ở những nơi địa hình rừng núi, vùng xây dựng nhà cửa, đặc biệt là trong đường cong nằm bán kính nhỏ. 1. Phương pháp tính toán: a. Trường hợp chiều dài tầm nhìn nhỏ hơn chiều dài đường cong quỹ đạo xe (S<K s) quỹ đạo xe cách mép phần xe chạy 1,5m

ZS

R'

TCTÂ

meïp pháön xe chaûy1,5 m

Z= )2cos1(sR khi S<Ks

R’: bán kính quỹ đạo xe chạy, cách mép phần xe chạy 1,5 m.

- Nếu mở rộng 2 phía: 5,1)222( WBBRR mpcs m

- Nếu mở rộng 1 phía: 5,1)22( WBBRR mpcs m

R: bán kính đường cong tim đường (m) Bm: bề rộng mặt đường chưa mở rộng (m) W: độ mở rộng phần xe chạy (m). Bpc: chiều rộng dải phân cách giữa (nếu có) (m).

sRS

..180 (độ)

180.. s

sRK Với : góc ngoặc (độ)

b. Trường hợp chiều dài tầm nhìn S lớn hơn chiều dài đường cong quỹ đạo xe K s: Chiều dài tầm nhìn S= ACB

))2cos(1(1 sRZ

222 SinKSZ s


Trang: 21

Vậy cự li dẹp bỏ chướng ngại vật:Z=Z1+Z2= ))2cos(1(sR + 22 SinKS s (m)

TÂ

R'

Z1 TC

meïp pháön xe chaûy

1,5 m A

S-K'2

C

BZ2

- Với đường 1 hoặc 2 làn xe không có dải phân cách: lấy S=S2 - Với đường có dải phân cách: lấy S=S1

S

1,5 m

meïp pháön xe chaûy

R'

TÂ S TC

Z Phaûm vi deûp boí CNV CNV

- Vẽ vòng tròn cách quỹ đạo xe chạy 1 đoạn Z. - Từ điểm cách TĐ; TC 1 đoạn S ta vẽ đoạn thẳng tiếp xúc với vòng tròn bán kính (R’-Z) ở trên. - Trong phạm vi đánh dấu ở hình trên, từ độ cao cách mặt đường 1m trở lên, tất cả các chướng ngại vật đều phải được dẹp bỏ để đảm bảo tầm nhìn. Tuy nhiên, để đề phòng cây cỏ mọc trong tương lai, người ta dẹp bỏ các chướng ngại vật từ độ cao cách mặt đường 0,7m trở lên.

B r

Z 0

m B 2

+W

Bgc-(W/2)

1 m

1,5

pháön âaìo boí

Z-Z 0

i

0,3 m

Blâ

- Gọi Z0 là khoảng cách từ quỹ đạo xe chạy đến chướng ngại vật bên đường.

- Nếu nền đào, mở rộng 2 phía: Z0=1,5+Bgc-W/2+Blđ+Br+ i1

- Nếu nền đào, mở rộng 1 phía: Z0=1,5+Bgc-W+Blđ+Br+ i1


Trang: 22

- Với nền đắp không có rảnh, mở rộng 1 phía: LihBWBZ lâgc5,10

- Với nền đắp không có rảnh, mở rộng 2 phía: LihBWBZ lâgc 25,10

L: khoảng cách từ chân ta luy đến chướng ngại vật (m) h: chiều cao vai đường so với chân ta luy phía bụng (m) Bgc: bề rộng lề gia cố thiết kế (m) Blđ: bề rộng lề đất thiết kế (m) W: độ mở rộng mặt đường (m) Br: bề rộng mặt trên của rãnh (m) i: độ dốc ta luy (thập phân). im: độ dốc ngang mặt đường và lề gia cố (thập phân).. il: độ dốc ngang lề đất (thập phân).. 1m: chiều cao tầm mắt lái xe .

+ Nếu Z0<Z thì tầm nhìn không đảm bảo, phải dẹp bỏ chướng ngại vật 1 bề rộng Z-Z0 + Nếu Z0>Z thì tầm nhìn đảm bảo, không cần dẹp bỏ chướng ngại vật. 2. Phương pháp đồ giải: - Nếu việc đảm bảo tầm nhìn đòi hỏi phải chặt phá cây cỏ đắt tiền, nhà cửa. Có thể dùng phương pháp vẽ đường nhìn trên trên suốt chiều dài đường cong. Ứng với những cung bằng S, ta vẽ các dây cung tia nhìn, và vẽ đường bao tiếp xúc với các dây cung tia nhìn, từ đó xác định phạm vi cần dẹp bỏ là phạm vi tính từ quỹ đạo chạy xe tới đường bao các dây cung tia nhìn.

Ph¹m vi cÇn ®µo bá

1

2

3

S

4

5

MÐp trong phÇn xe ch¹yQòy ®¹o m¾t ng.l¸i xe (Qòy ®¹o

ch¹y xe)

Z

6 7 1' 2'3'

5'

6'

4'

7'

Bài 2.5. BÀI TẬP TẦM NHÌN (17-2) Đề 1: Đường cấp 4, bề rộng mặt đường Bm=6m, đường không có phân làn rõ rệt, bề rộng nền đường Bn= 9m, bề rộng lề đất Blđ= 0,5m, đường cong nằm có bán kính R= 200m nằm trên đoạn dốc có id= 6%.Vận tốc thiết kế V= 40km/h, độ mở rộng mặt đường E=0,6m bố trí 2 bên, góc ngoặc = 90 độ, ta luy đào 1/0,75, mặt trên rảnh biên rộng Br= 1,4m. Hệ số bám dọc = 0,3. Hãy tính chiều dài tầm nhìn. Kiểm tra bạt ta luy đảm bảo tầm nhìn. Biết dốc ngang mặt đường và lề gia cố im= 2%, dốc ngang lề đất il= 5%.

i Bgc-W 0,5 h

L

1m

nhà 1,5

Z 0

B m 2 +W

h/i


Trang: 23

Giải 1. Xác định tầm nhìn:

S2= 022

2L)i(127

.V.K8,1

V

S2= mL 7,7957,74)06,03,0(127

3,0402,18,1

40022

2

Làm tròn bội 5m, S2=80m Đối chiếu TCVN 4054-05 có S2=80m. Vậy chọn S2=80m 2. Tính chiều dài đường cong quỹ đạo xe: a. Bán kính đường cong quỹ đạo xe:

Rs=R-0,5.Bm- 2E +1,5=200-0,5.6-0,3+1,5=198,2m.

b. Chiều dài đường cong quỹ đạo xe:

m33,3111802,19890

180'R'K

3. Tính khoảng cách Z từ tia nhìn đến đường cong quỹ đạo xe:

Vì Ks>S2 nên: âäü126,232,19880180

'RS.180 2

m93,15)2126,23Cos1(2,198)2Cos1('RZ

4. Tính Z0 từ quỹ đạo xe đến ta luy ở độ cao 1m:

75,0/11BB2

EB5,1Z rlâgc0

m85,475,0/114,15,02

6,015,1Z0

Vậy không đảm bảo tầm nhìn, cần bạt gọt ta luy đào từ vị trí giáp với đường thêm 1 bề rộng: Z-Z0=15,93-4,85=11,08m. Chiều cao bạt gọt cách mặt đường 1-0,3=0,7m trở lên.

1,4

Z 0

1 m

1,5

pháön âaìo boí

11,08

1/0,75

0,3 m

3,3 0,7 0,5

=4,85m

Bài tập tầm nhìn:


Trang: 24

Đề 2: Đường cấp V miền núi, bề rộng mặt đường Bm=3,5m, 1 làn xe, đường không có phân làn rõ rệt, bề rộng nền đường Bn= 6,5m, bề rộng lề đất Blđ= 0,5m, đường cong nằm có bán kính R= 60m nằm trên đoạn dốc có id= 4%. vận tốc thiết kế V= 30km/h, độ mở rộng mặt đường E= 0,6m bố trí hoàn toàn về phía bụng, góc ngoặc = 50 độ. Nền đường đắp hoàn toàn, chiều cao đắp tại vai đường phía bụng đường cong là h=2m; độ dốc ta luy 1/1,5. Hệ số bám dọc = 0,25. Khoảng cách an toàn Lo=8m. Biết dốc ngang mặt đường và lề gia cố im= 2%, dốc ngang lề đất il= 5%. Hãy tính chiều dài tầm nhìn. Kiểm tra đảm bảo tầm nhìn trong 2 trường hợp: a) Cách chân ta luy phía bụng 6m có nhà cao tầng? b) Cách tim đường 12m về phía bụng có nhà cao tầng?

Giải 1. Xác định tầm nhìn:

S2= 022

2L)i(127

.V.K8,1

V

S2= m6,5986,51L)04,025,0(12725,0302,1

8,130

022

2

Đối chiếu TCVN 4054-05 (bảng 10) có S2=60m. So sánh chọn S2=60m. 2. Tính chiều dài đường cong quỹ đạo xe: a. Bán kính đường cong quỹ đạo xe: Rs=R-0,5.Bm-W+1,5=60-0,5.3,5-0,6+1,5=59,15m. b. Chiều dài đường cong quỹ đạo xe:

m62,5118015,5950

180'R'K

3. Tính khoảng cách Z từ tia nhìn đến đường cong quỹ đạo xe: Vì Ks<S2 nên

m313,7)250Cos1(15,592

50Sin262,5160)2Cos1('R2Sin2

'KSZ 2

4. Tính Z0 từ quỹ đạo xe đến nhà cao tầng ở độ cao 1m: - Trường hợp a:

m4,1165,1/125,06,015,165,1/1

hBEB5,1Z lâgc0

- Trường hợp b:

mWBZ m 15,115,1)6,025,3(125,1)2(120

5. Kiểm tra tầm nhìn: trong cả hai trường hợp có Z< Zo nên tầm nhìn đảm bảo, không cần phá dỡ nhà.

KT1

1/1,5 0,4 0,5 2m

6

1m

nhà 1,5

Z 0

B m 2 +E=2,35m

3m

=11,4m


Trang: 25

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẶT CẮT DỌC CỦA TUYẾN Bài 3.1 KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU VỚI TRẮC DỌC (19-1)

I) Định nghĩa: trắc dọc là mặt cắt thẳng đứng dọc theo tim đường được duỗi thẳng ra. Trên đó có đường tự nhiên (đường đen) và đường thiết kế (đường đỏ). Đường đỏ bao gồm các đoạn thẳng và các đường cong đứng. - Cao độ đường đen tại các cọc được nội suy từ bản vẽ bình đồ. Nối các điểm biểu diễn cao độ đường đen của các cọc liên tiếp bằng các đoạn thẳng, ta sẽ được đường đen. - Việc vẽ đường đỏ là cả 1 quá trình tư duy sao cho đảm bảo tốt các yêu cầu kinh tế kỹ thuật. Cao độ đường đỏ còn gọi là cao độ thiết kế tại các cọc được tính theo độ dốc dọc đường đỏ. - Tại từng cọc, hiệu số giữa cao độ thiết kế và cao độ tự nhiên gọi là chiều cao đào, đắp. Nếu đường đỏ cao hơn đường đen thì ta có đoạn đường đắp, nếu đường đỏ thấp hơn đường đen thì ta có đoạn đường đào. II) Yêu cầu chung đối với trắc dọc: - Giá trị các yếu tố trên trắc dọc đều phải dựa trên tính toán và đảm bảo những quy định. - Phải tranh thủ mọi điều kiện thuận lợi, cũng như phối hợp tốt giữa bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, các công trình trên tuyến và những cảnh quan để đảm bảo vận chuyển bằng ô tô được an toàn, êm thuận, để đảm bảo công tác vận chuyển được kinh tế nhất, với giá thành xây dựng rẻ nhất. - Khi thiết kế đường đỏ phải giải quyết tổng thể nhằm đảm bảo nền đường và các công trình trên đường được vững chắc, ổn định dưới tác dung của xe chạy và các nhân tố thiên nhiên của vùng đặt tuyến. - Vị trí của đường đỏ phải được chọn ra từ những phương án hợp lý nhất, thỏa mãn các điều kiện cụ thể một cách hoàn hảo nhất. - Vì điều kiện thiên nhiên rất phức tạp, cho nên những giải pháp thiết kế cần phải được cụ thể cho từng đoạn đường dọc theo tuyến đường. - Đường thiết kế phải đảm bảo thi công được và ưu tiên công nghệ thi công hiện đại.

Bài 3.2 QUY ĐỊNH VỀ ĐỘ DỐC DỌC VÀ CHIỀU DÀI DỐC (20,5-1,5) I) Chọn độ dốc trên trắc dọc: - Đường ôtô có chất lượng cao thì độ dốc dọc càng nhỏ và chiều dài đoạn dốc càng lớn, khi đó xe chạy an toàn với vận tốc cao. - Ở địa hình miền núi, nếu độ dốc đường đỏ bé thì khối lượng đào đắp lớn, chi phí xây dựng cao. - Hai vấn đề trên là mâu thuẫn nhau, do đó tồn tại 1 độ dốc dọc tối ưu mà xe chạy tương đối an toàn và chi phí xây dựng không quá cao. - Để khối lượng đào đắp nhỏ và đảm bảo cho nền mặt đường được ổn định thì nên cố gắng cho đường đỏ đi gần và song song với đường đen. - Ở những nơi đoạn tuyến đi qua có địa hình bằng phẳng thì có thể thiết kế đường đỏ có độ dốc nhỏ, còn ở những nơi mặt đất có độ dốc lớn hơn độ dốc cho phép thì triển tuyến theo địa hình để đạt được độ dốc cho phép. Việc xác định độ dốc cho phép phụ thuộc vào cấp đường. - Tùy cấp hạng đường, đô dốc dọc tối đa quy định trong quy trình TCVN-4054-05 như sau:

Cấp đường I II III IV V VI Độ dốc dọc lớn nhất (%)

3 4 5 hay 7 6 hay 8 7 hay 10 9 hay 11

- Khi thiết kế đường đỏ thì hạn chế dùng độ dốc dọc tối đa. - Đường cong có bán kính < 50m phải chiết giảm độ dốc theo quy định.

Bán kính đường cong nằm (m) 50 35 35 30 30 25 25 15 Giảm dốc dọc (%) 1 1,5 2 2,5


Trang: 26

- Trong điều kiện khó khăn, có thể cho phép tăng độ dốc dọc lên thêm 1%, nhưng đảm bảo id

max 11% và phải căn cứ trên cơ sở kinh tế kỹ thuật và phải được cấp trên phê duyệt. - Đường nằm trên cao độ 2000m so với mực nước biển không nên làm dốc quá 8%. - Độ dốc dọc trong hầm không lớn hơn 4% và không nhỏ hơn 0,3%. - Trong điều kiện có thể, nên tránh dùng đoạn dốc ngược chiều khi tuyến đường đang liên tục lên dốc hay xuống dốc. - Khi tuyến chạy chung mà lưu lượng xe thô sơ lớn thì lấy độ dốc tối đa theo xe thô sơ và <4%. - Đường qua khu dân cư không nên dùng độ dốc >4%. - Trên tuyến đường không nên dùng độ dốc > 3% để nâng cao chất lượng vận tải. Khi trên đường có nhiều xe tải nặng, xe kéo mooc thì id 3% và phải căn cứ vào tính toán đặc tính động lực theo sức kéo để xác định độ dốc dọc tối đa. - Để đảm bảo thoát nước ở nền đường đào và nền đắp thấp và tránh phải làm rãnh dọc quá sâu thì trong nền đường đào và nền đắp thấp thì i d 0,5 %; khi đó độ dốc dọc rãnh bằng độ dốc dọc đường đỏ và chiều sâu rãnh không thay đổi. Trong trường hợp cá biệt, cho phép độ dốc dọc đường đào và đường đắp thấp từ 0,3 0,5 % nhưng không kéo dài quá 50m. II) Chọn chiều dài đoạn dốc trên trắc dọc: - Chiều dài đoạn dốc càng lớn thì sự ảnh hưởng của độ dốc đến điều kiện xe chạy càng rõ rệt. Do đó, để đảm bảo xe chạy dễ dàng thì quy định chiều dài đoạn dốc tối đa như sau: - Đối với địa hình miền núi, nếu độ dốc dọc i d>6 % thì cứ 500m ta phải bố trí 1 đoạn nghỉ dài ít nhất 50m có độ dốc <2,5 % và đoạn nghỉ nên bố trí ở chỗ địa hình thuận lợi, gần nguồn nước. - Tùy theo tốc độ thiết kế và độ dốc dọc, chiều dài đoạn dốc dọc không được vượt quá quy định như sau:

Độ dốc dọc (%) Vận tốc thiết kế (km/h) 20 30 40 60 80 100 120

4 1200 1100 1100 1000 900 800 - 5 1000 900 900 800 700 - - 6 800 700 700 600 - - - 7 700 600 600 500 - - - 8 600 500 500 - - - - 9 400 400 - - - - -

-Khi chiều dài dốc vượt quá quy định ở bảng trên thì phải có đoạn chêm dốc 2,5% và có chiều dài đủ bố trí đường cong đứng. - Để đảm bảo trắc dọc uốn lượn đều đặn và để có thể bố trí đường cong đứng thì chiều dài tối thiểu của đoạn dốc quy định như sau: Vận tốc thiết kế (km/h) 120 100 80 60 40 30 20 Chiều dài tối thiểu (m) 300 250 200

(150) 150 (100)

120 (70)

100 (60)

60 (50)

- Đối với đường cải tạo nâng cấp, được dùng trị số trong ngoặc. - Khi độ dốc dọc nhỏ thì chọn chiều dài đoạn dốc lớn để đường đỏ đều đặn, không bị gãy khúc. - Khi độ dốc dọc lớn thì chọn chiều dài đoạn dốc nhỏ để xe lên dốc không nóng máy, xuống dốc không tích luỹ động năng lớn.


Trang: 27

Bài 3.3 QUY ĐỊNH VỀ TRẮC DỌC Ở NƠI CÓ CÔNG TRÌNH CẦU CỐNG (21,5-1)

- Cầu cống là những đoạn ngắn trên tuyến, vì vậy phải làm thế nào để không ảnh hưởng đến sự êm thuận của tuyến và đảm bảo cho xe chạy trên các công trình đó được thuận lợi, muốn vậy phải bố trí theo yêu cầu của tuyến và phải phối hợp giữa trắc dọc và bình đồ. - Trên đường cong có bố trí cầu và các công trình khác, thì các yếu tố của đường cong, đường cong chuyển tiếp, mở rộng mặt đường, siêu cao đều cấu tạo như ở những chỗ khác ngoài phạm vi công trình ấy. - Độ dốc dọc cho phép trên công trình cầu cống cũng như ở trên đường, tuy nhiên độ dốc dọc trên cầu mà mặt cầu bằng gỗ thì không nên quá 2%. Trên cầu có thể bố trí đường cong đứng nếu như không làm giá thành xây dựng tăng lên quá nhiều. - Trong bất kỳ trường hợp nào, bình đồ và trắc dọc của công trình cũng đều phải đảm bảo tầm nhìn đã quy định.

I) Với cầu: Về cao độ thiết kế của tuyến đường ở chỗ có cầu tối thiểu phải đảm bảo như sau (xem hình 3-

3): H = Htt + Z + c (3-1)

Ht t

Htk

ZC

Hình 3-3: Trắc dọc ở vị trí cầu

Trong đó: Htt - Mực nước tính toán ứng với tần suất cho trên bảng (3-4) cộng với chiều cao nước dâng và chiều cao sóng;

c - Chiều cao cấu tạo của cầu. Z - Tĩnh không dưới cầu (khoảng cách cần thiết từ mực nước tính toán đến đáy của

cầu); Trị số Z phải bảo đảm cho các vật trôi hoặc tầu thuyền đi lại trên mặt nước không làm tổn hại

đến cầu:

- Đối với nhịp cầu có thông thuyền thì trị số của Z lấy theo qui định của cấp vận tải sông;

- Đối với những nhịp không có tầu thuyền đi lại thì có thể lấy Z = 0,5m;

- Đối với cầu dầm ở những sông không thông thuyền thì có thể lấy Z = 0,25m;

- Đối với sông có cây trôi thì trị số Z phải căn cứ vào tình hình cây trôi để chọn, nhưng phải đảm bảo Z ≥ 1,5m.

Đối với trường hợp cầu vượt qua một đường giao thông khác, nếu đường xe chạy dưới là đường sắt khổ rộng thì tĩnh không (Z) ở dưới cầu là 5,5 6,0m; đường ôtô chạy dưới thì tĩnh


Trang: 28

không dưới cầu không ít hơn 4,5m; đường cho xe súc vật kéo chạy ở dưới thì tĩnh không dưới cầu không ít hơn 2,5m. Nhưng phải xét đến điều kiện cải tạo của cả hai tuyến đường; nếu là đường ôtô thì nên lấy dự trữ 12cm tăng cường bề dày áo đường đi dưới. Về độ dốc dọc, đối với cầu lớn, cầu trung và hầm, không nên thiết kế với độ dốc dọc lớn hơn 3%, nhằm đảm bảo khả năng thông xe và tiện lợi, an toàn xe chạy.

Mặt cấu làm bằng gỗ lát thì chú ý đảm bảo qui định về độ dốc dọc: Nếu gỗ lát ngang thì độ dốc dọc không quá 3%, nếu lát gỗ dọc thì không quá 2%.

Độ dốc dọc đường dẫn bình thường cũng không nên quá 6%, nếu có xe thô sơ thì không nên quá 2,5%. II) Đối với cống

Cao độ thiết kế của tuyến ở những vị trí có cống phải đảm bảo như sau: Chiều dầy tối thiểu đắp đất (Hđ) trên cống tròn và cống vuông không bố trí cốt thép chịu tải xe chạy phải cao hơn đỉnh cống là 0,50 m, đối với cống vòm là 0,70m (hình 3-4a); nếu đắp đá thì phải cao hơn đỉnh cống là 1,00 m và đường kính của đá dùng để đắp phải không lớn quá 15cm;

MNTT

a) b)MNTT

Hñ 0

,5m

Hình 3-4: a) Cống không áp, b) Cống có áp.

Trên đỉnh cống tròn có áo đường thì đường đỏ phải cao hơn đỉnh cống tròn ít nhất là 0,50 m. Khi chiều dày áo đường lớn hơn 0,50 m, độ chênh cao này phải đủ để làm chiều dầy áo đường. Đối với cống không áp (hình 3-4a), cao độ đường đỏ phải đảm bảo chiều cao đắp đất hay đắp đá trên đỉnh cống không ít hơn chiều cao qui định như trên. Đối với cống có áp (hình 3-4b), cao độ thiết kế đắp đất ở mép nền đường phải đảm bảo cao hơn mực nước tính toán (Htt) kể cả chiều cao nước dâng và chiều cao sóng vờn lên mái đắp, với một chiều cao không nhỏ hơn 0,50 m (hình 3-4b); nếu khẩu độ thoát nước của công lớn hơn 2 m thì chiều cao cao hơn đó là 1,00m.

Để tránh phải nâng cao nền đắp ở khu vực có cống một cách không hợp lý thì có thể đào sâu lòng suối để hạ thấp lòng cống và hạ mực nước dâng trước cửa vào của cống, hoặc đặt cống kép với đường kính ống cống nhỏ hơn đường kính của ống cống đơn, hoặc làm cống hộp, cống bản, nhưng phải có so sánh để chọn được phương án hợp lý nhất.


Trang: 29

Bài 3.4 QUY ĐỊNH CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN BỐ TRÍ ĐƢỜNG CONG ĐỨNG (23-1,5)

I) Quy định cấu tạo: 1. Định nghĩa: đường cong đứng là đường cong nối tiếp 2 đoạn dốc kề nhau trên trắc dọc. Đường cong đứng được bố trí khi hiệu đại số giữa 2 độ dốc dọc liên tiếp: 21 ii 1% Khi Vtk 60 Km/h 21 ii 2% Khi Vtk< 60 Km/h 2. Xác định bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu:

1

21läöi

min d.2SR (m); hoặc

1

22läöi

min d.8SR (m)

S1; S2: tầm nhìn (m) d1: chiều cao tầm mắt của lái xe (d1=1m) 3. Xác định bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu: - Điều kiện đảm bảo lò xo nhíp xe không quá tải:

5,6VR

2loîmmin (m) Với V (km/h)

- Đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

)SinSh.(2SR

1â

21loîm

min (m)

hđ=0,8 m: chiều cao đèn. =14 độ: nửa góc chiếu pha đèn. * Rmin phải so với quy phạm để chọn trị số max giữa tính toán và quy phạm.

Bảng 19 Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi và lõm Tốc độ thiết kế, km/h 120 100 80 60 40 30 20

Bán kính đường cong đứng lồi, m Tối thiểu giới hạn:Rminlồi 11

000 6 000 4 000 2 500 700 400 200

Tối thiểu thông thường 17 000

10 000 5 000 4 000 1 000 600 200

Bán kính đường cong đứng lõm, m Tối thiểu giới hạn: Rminlõm 4 000 3 000 2 000 1 000 450 250 100 Tối thiểu thông thường 6 000 5 000 3 000 1 500 700 400 200

Chiều dài đường cong đứng tối thiểu, m 100 85 70 50 35 25 20

II) Tính toán bố trí đường cong đứng: Hính dưới cho ta thấy đường đoạn đường cong đứng có độ dài bằng: K = .R, (m) (3-40) Trong đó: - góc gãy, dùng số thực; = 12 ii

i1; i2 là giá trị đại số 2 độ dốc dọc liên tiếp tính bằng số thập phân, lấy dấu (+) khi lên dốc, (-) khi xuống dốc.


Trang: 30

TRÀÕC DOÜC

T

R

TÂK

d

TC

Â

i 1 i2

R bán kính đường cong đứng, m. Vì độ dốc đường thiết kế làm thay đổi độ dài đường không đáng kể nên có thể coi độ dài tiếp tuyến T K/2. Do làm đường cong đứng, nên điểm cách đầu đường cong đứng một đoạn là x cần phải điều chỉnh độ cao thiết kế một lượng là y (hình 3-13 ). Vì góc nghiêng nhỏ, nên có thể coi AB 2y; TĐ.B x. Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông, ta có:

y.(2R - 2y) = x2; (3-41) Vì 2y rất nhỏ so với 2R, nên có thể viết: y.2R = x2; Rút ra công thức tính lượng điều chỉnh độ cao tại một điểm bất ký, bằng:

Rxy2

2

(3-42)

Đối với điểm gãy, có x = T, lượng điều chỉnh độ cao lớn nhất bằng:

82

2

maxK

RTpy

Bài 3.5. BÀI TẬP (24-1)

Đề: Một đoạn nền đường đắp có hai đoạn đường có độ dốc dọc là i1 = - 4,2% và i2 = 4,5% đi qua hai điểm khống chế độ cao trên trắc dọc là cọc 5 và cọc 18, cách nhau 100 (xem sơ đồ hình 3-16). Độ cao khống chế tối thiểu tại cọc 5 là 30,00m, tại cọc 18 là 30,55 m. Vận tốc thiết kế là 60 Km/h, tầm nhìn một chiều bằng 75 m, hai chiều bằng 150 m. Xe thiết kế là xe con có nửa góc toả sáng của đèn pha theo chiều đứng là 140, đèn cao hơn mặt đường 0,8 m. Độ dốc ngang của mặt đường và lề gia cố là 2,5%, của lề đất là 6%. Mặt đường rộng 2x3,5m; lề đường 2x1,0m; gia cố lề 2x0,5m; nền đường rộng 9 m. Trên trắc dọc, đường thiết kế lấy theo tim đường. Hãy xác định vị trí của điểm gãy trên trắc dọc? Chọn bán kính của đường cong đứng để vai đường ở điểm thấp nhất trên trắc dọc phải cao hơn 0,50 m so với mực nước thiết kế? Cao độ mực nước thiết kế là là 28,42 m. Tiêu chuẩn thiết kế qui định bán kính tối thiểu là: Rmin qđ = 1000 m.

xTÂ

R

yAB

RHình 3-13


Trang: 31

100

5 18

x 1 x 2i1 = 4,2 % i2 = 4,5 %

Bài giải: a) Xác định vị trí điểm gãy lõm

Trị số góc gãy (tính theo công thức 3-11): = 0,045 - (-0,042) = 0,087 Khoảng cách x2 từ điểm gãy đến cọc 18 được xác định từ điều kiện:

30-(100- x2 ).0,042 = 30,55 - x2 .0,045 Giải ra khoảng cách từ điểm gãy đến cọc 18 là x2 = 54,60 m Và khoảng cách từ cọc 5 đến điểm gãy là x1 = 100 - 54,60 = 45,40 m. Độ cao ở điểm gãy trên trắc dọc: 30 - 0,042x45,4 = 28,093 m

b) Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm Xác định bán kính tối thiểu theo điều kiện đảm bảo lực ly tâm không vượt quá 5% trọng lượng (áp dụng công thức 3-14): Rmin = 602/6,5 = 553,85 m Xác định bán kính tối thiểu theo điều kiện đảm bảo phạm vi chiếu sáng của đèn pha về ban đêm đủ bằng tầm nhìn một chiều (áp dụng công thức 3-39):

Rmin = 752/[2x(0,8+75sin140)] = 148,46 m Trị số qui định bán kính tối thiểu của tiêu chuẩn thiết kế (tra được ở trên bảng 3-6, theo vận tốc 60Km/h và điểm gãy lõm) là: Rmin = 1000 m Chọn sơ bộ bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm là R = Rmin = 1000 m.

c) Chọn bán kính thiết kế theo mực nước Chọn sơ bộ độ dài của đường cong đứng bằng 80 m (phải lớn hơn Kmin = 50m theo bảng 3-6) thì có bán kính:

R = 80 / 0,087 = 919,54 m < Rmin = 1000 m Vậy là không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, phải chọn lại. Chọn lại độ dài của đường cong đứng bằng 90 m thì có bán kính:

R = 90 / 0,087 = 1034 m > Rmin = 1000 m Vậy là đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu bán kính. Độ cao điều chỉnh tại điểm gãy: ymax = 90 x 0,087 / 8 = 0,979 m Độ cao tại điểm thấp nhất trên trắc dọc bằng: 28,093 + 0,979 = 29,07 m. Tại cắt ngang thấp nhất, độ cao tại mép nền đường bằng:

29,07 - (3,5+0,5) x 0,025 - 0,5x0,06 = 28,94 m Tại cắt ngang thấp nhất, mép nền đường cao hơn mực nước một chênh cao bằng:

28,94 - 28,42 = 0,52 m > 0,50 m Vậy là đảm bảo qui định cao hơn mực nước tính toán, bán kính đã chọn R 1034 m > Rmin = 1000 m cũng đạt yêu cầu kỹ thuật.


Trang: 32

Bài 3.6. TÍNH CAO ĐỘ THIẾT KẾ, CHIỀU CAO ĐÀO ĐẮP TRÊN TRẮC DỌC (25-1)

1. Tính cao độ đường đen: Xét bình đồ sau:

H1âæåìng âäöng mæïc tuyãún

ab

A

âæåìng âäöng mæïcH2

H1

H2

Cao độ đường đen tại cọc A: HA=H1+(H2-H1) ba

b

2. Tính cao độ đường đỏ tại cọc không nằm trên đường cong đứng: Xét đường đỏ sau:

B

Aid

L Cao độ đường đỏ tại cọc A: HA=HB L.id Lấy dấu + nếu lên dốc, lấy dấu - nếu xuống dốc khi đi từ B đến A. Với hình này lấy dấu + 3. Tính cao độ đường đỏ tại cọc nằm trên đường cong đứng: HB=HTĐ X*id X2/(2R) Trong X*id thì lấy dấu + nếu lên dốc, lấy dấu - nếu xuống dốc khi đi từ TĐ đến B. Với hình này lấy dấu + Trong X2/(2R) thì lấy dấu + nếu là đường cong đứng lõm; lấy dấu - nếu là đường cong đứng lồi. Với hình này lấy dấu - 4. Tính chiều sâu đào, chiều cao đắp tại mỗi cọc: bằng cao độ đường đỏ- cao độ đường đen. Dương là đắp, âm là đào. 5. Xác định vị trí điểm xuyên X (điểm giao nhau của đường đỏ và đường đen): a. Trường hợp đường đỏ là đường thẳng chứa X:

21

111 hh

hLx

x1

L1

h1X

h2

(2) (1)

xTÂ

R

yAB

RHình 3-13

id


Trang: 33

với (1): đường đỏ; (2): đường đen. b. Trường hợp đường đỏ là đường cong đứng chứa điểm xuyên:

y

(+)

X 2

O

X 1

h B

(2) (1) J x 1

x 2 L 2

)hJL.(R.2JRJ.Rx 2

222 (m)

)hJL.(R.2JRJ.Rx 222

1 (m)

Trong đó: h=HB-Ho X1: là điểm xuyên phía đường đỏ và đường đen ngược chiều nhau, hoặc X 1 là điểm xuyên gần O nhất X2: là điểm xuyên phía đường đỏ và đường đen cùng chiều nhau, hoặc X2 là điểm xuyên xa O nhất. h và L 2 lấy ở phía đường đỏ và đường đen ngược chiều.

Bài 3.7. BÀI TẬP (26,5-1,5)

Đề: Điểm gãy lõm tạo bởi hai đoạn dốc: Đoạn 1 có độ dốc 0.0% và chiều dài 78.75m; Đoạn 2 có độ dốc 1.67% và chiều dài 142.01m. Thiết kế đường cong đứng lõm có R = 2000m (hình 3.7). Tính cao độ thiết kế của các cọc trên đường cong đứng Biết điểm đổi dốc có lý trình là KM115+78.75; Cao độ trước khi áp đường cong đứng là 31.10m.

Lời giải: - Chiều dài tiếp tuyến T:

miRT 69.16100.267.12000

2

- Như vậy cao độ TĐ, TC của đường cong đứng là:

mTiHHmTiHH

cTC

cTĐ

38.3169.16*%67.110.31*10.3169.16*010.31*

2

1 -

Cao độ thiết kế các cọc trên đường cong đứng (từ TĐ21 đến 38) là (công thức 3.19 3.20):


Trang: 34

mH

Rl

liHH

TĐ

iiTĐTĐ

11.314000

79.1069.16010.31

2*

2

21

2

121

m17.31400069.16010.31HR2ll*iHH

2

21P

2i

i1TĐ21P

m29.31H4000

9.579.1069.16*10067.138.31H

R2ll*iHH

21TC

2

21TC

2i

i2TC21TC

m38.31H400014.076.579.1069.16*100

67.138.31HR2ll*iHH

38

2

38

2i

i2Tc38

Bài 3.8 NHỮNG NGUYÊN TẮC VÀ PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ

TRẮC DỌC (27,5-1) I) Nguyên tắc thiết kế trắc dọc: 1. Đảm bảo các yêu cầu về độ dốc dọc đường đỏ, chiều dài đoạn dốc, trắc dọc ở nơi có công trình nhân tạo. 2. Đảm bảo đường đỏ uốn lượn hài hoà đều đặn, đỉnh đường cong đứng phải trùng đỉnh đường cong nằm hoặc cho phép lệch không quá 1/4 chiều dài đường cong lớn hơn, tuyệt đối tránh trường hợp tiếp cuối đường cong đứng trùng tiếp đầu đường cong nằm vì sẽ không đảm bảo tầm nhìn. 3. Phải cân bằng khối lượng đào đắp, phấn đấu thiết kế chiều cao đào đắp nhỏ để hạ giá thành công trình, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công. 4. Đường cong đứng được thiết kế dạng cong tròn hay parabol bậc 2 ở những chỗ đường đỏ đổi dốc mà hiệu đại số 2 độ dốc dọc liên tiếp như sau: 1% Khi Vtk 60 Km/h 2% Khi Vtk 40 Km/h 5. Không cho nước từ nền đắp chảy vào nền đào. Cách 500m nước chảy trong rãnh phải bố trí công trình thoát nước về hạ lưu 6. Phải đảm bảo cao độ các điểm khống chế, bao gồm: điểm đầu, cuối tuyến; điểm nối với cầu có sẵn 7. Đối với đường đồng bằng, thường dùng phương pháp đường bao, ưu tiên đường đắp là chủ yếu, đường đỏ gần như song song với đường đen. Đối với đường đồi núi, thường dùng phương pháp đường cắt để cân bằng khối lượng đào đắp. II) Phƣơng pháp thiết kế trắc dọc: * Có 2 phương pháp thiết kế đường đỏ: 1. Thiết kế bao: nghĩa là làm cho đường thiết kế lượn theo mặt đất, cao hơn mặt đất tự nhiên. * Ưu điểm: - Khối lượng đào ít - Dễ thi công cơ giới - Nền đường tương đối ổn định, ít chịu ảnh hưởng mưa gió. Thiết kế bao thích hợp ở nơi địa hình bằng phẳng. ở vùng núi thì thiết kế bao làm xe chạy không êm thuận, độ dốc dọc lớn:


Trang: 35

âæåìng âoí

âæåìng âen

Thiãút kãú bao

2. Thiết kế cắt: tuỳ theo địa hình mà trắc dọc có thể thiết kế cắt, tức là đường đỏ cắt đường đen để đảm bảo độ dốc thoải với đường cấp cao. Thiết kế cắt thường thấy ở đường miền núi. Thiết kế cắt thường khối lượng lớn vì đào sâu, đắp cao, phá hoại sự cân bằng của nhân tố thiên nhiên dẫn đến nền đường kém ổn định. Khi thiết kế cần chú ý làm cho thi công có hiệu quả nhất như thiết kế chiều cao đào đắp nhỏ, làm cho khối lượng đào đắp xen kẻ bằng nhau để lợi dụng lấy đất ở chỗ đào đem đắp vào chỗ đắp kề đó. Khi thiết kế phải đảm bảo nền đường mau khô, độ ẩm không vượt quá độ ẩm giới hạn, muốn vậy nền đường phải có độ dốc thích hợp, để thoát nước nhanh, cụ thể nền đào và nền đắp thấp phải có độ dốc dọc 0,5% và phải có rãnh dọc. * Thiết kế trắc dọc là 1 công việc tổng thể: không những đảm bảo cho xe chạy an toàn với vận tốc thiết kế mà còn đảm bảo cho nền đường ổn định với giá thành bé nhất.

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ TRẮC NGANG VÀ TÍNH TOÁN KHỐI LƢỢNG XÂY DỰNG ĐƢỜNG

Bài 4.1 QUY ĐỊNH MẶT CẮT NGANG ĐIỂN HÌNH, NHỮNG YÊU CẦU CHUNG VỚI NỀN ĐƢỜNG (28,5-1)

I) Yêu cầu chung với nền đƣờng: - Các loại đất khác nhau phải đắp thành từng lớp nằm ngang, khi lớp đất thoát nước tốt (cát) ở trên lớp đất khó thoát nước (sét) thì trên mặt lớp dưới phải làm dốc ngang 2 4% để thoát nước thấm xuống. - Nền đường phải đảm bảo đủ cường độ và ổn định, chống lại tác dụng phá hoại của tải trọng xe chạy, thời tiết. - Giá thành xây dựng nền đường phải bé nhất. - Có thể dùng cơ giới để thi công. II) Các loại trắc ngang nền đƣờng đắp: 1. Nền đường đắp cao không có rãnh dọc: - Taluy ngập nước dùng độ dốc 1/2 đến cao hơn mặt nước 0,5m. - Ở nơi ta luy không ngập thường dùng ta luy 1/1,5. - Nếu nền đắp cao hơn 6m thì phần trên dùng ta luy 1/1,5; còn phần dưới dùng ta luy 1/1,75

âæåìng âoí

âæåìng âen

Thiãút kãú càõt


Trang: 36

0,5m1/1,75

1/2

1/1,5

MNC

h<6m

2. Nền đắp thấp có rãnh dọc: a. Nền đá khó đào: - Dùng rãnh hình tam giác, ta luy rãnh 1/3 1/5. - Chiều cao từ vai đường đến đáy rãnh H 1 1,2 m để đảm bảo ổn định ta luy, không trượt lở. - Chiều sâu rãnh 0,3m.

1/1,51/31/31/1,5raính doüc

raính doüc

h<1 : 1,2m 1/1,5 hr<0,3m

b. Nền đất:

* Chiều cao hmin không cần làm rãnh biên:

Loại đất hmin (m) Cát, cát mịn, đá rời 0,4 Á cát, cát nhiều đất bột 0,6 Á sét, Á sét nặng, sét 0,8 Á sét bột 0,9 Đá 0,25 III) Trắc ngang nền đào: - Độ dốc ta luy thường dùng 1/1 - Nếu chiều sâu đào > 10m thì phải tạo thềm trên ta luy, bề rộng thềm 0,5 m - Nền đào bắt buộc phải có rãnh dọc thoát nước.

rảnh dọc

1/1,5

rảnh dọc

1/1,5 1/1,5

1/1,5

h<h min 0,6


Trang: 37

* Độ dốc ta luy đào như sau:

Loại đất đá Độ dốc ta luy đào 12m >12m

- Đất dính chặt, chặt vừa. 1:1 1:1,25 - Đất rời . 1:1,5 1:1,75 - Đá cứng phong hoá nhẹ. 1:0,3 1:0,5 - Đá cứng phong hoá nặng 1:1 1:1,25 - Đá mềm phong hoá nhẹ. 1:0,75 1:1 - Đá mềm phong hoá nặng 1:1 1:1,25

Bài 4.2 CÁC LOẠI BIẾN DẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN BIẾN DẠNG

NỀN ĐƢỜNG (30-1,5) I) Biến dạng nền đƣờng đắp: 1. Lún chặt nền đường:

Là loại biến dạng lún đồng đều, mặt trên vẫn phẳng, hình dáng nền đường vẫn chỉnh tề

* Nguyên nhân: + Do biến dạng dư dưới tác dụng trùng phục của bánh xe, hoặc do sự co rút của đất, làm cho đất dần dần chặt và chắc chắn hơn. 2. Lún sụp nền đường đắp:

Là mặt trên nền đắp di động thẳng đứng, có kèm theo các khe nứt.

luïn suûp do nãön âàõpluïn suûp do nãön thiãn nhiãn

* Nguyên nhân: + Do đất nền đường rời rạc, đầm nén kém, không đủ độ chặt sinh ra lún. + Do có nhiều chỗ đất đắp quá ướt (ổ bùn),

+ Do đắp nền đường với nhiều loại đất mà các loại đất không đắp thành lớp . + Do đất nền tự nhiên không đủ độ chặt, có sức chịu tải kém kéo theo nền đắp bị biến

dạng. 3. Lở mái ta luy :

Là hiện tượng có những khối đất không lớn bị bão hòa nước, tách ra và di chuyển theo mái ta luy từ trên xuống dưới.

H < 10m>0,5m

1/1

1/1

1/1


Trang: 38

* Nguyên nhân: + Do những khối đất nhỏ đó bị bão hòa nước nên giảm lực ma sát, lực dính kết với nền đường và rơi xuống do trọng lượng. Đôi khi còn có thể do đất không được đầm nén chặt, không đông nhất, có chỗ cục bộ bị ướt quá còn xung quanh thì không. Hiện tượng này còn có thể do nước chảy trên mái ta luy, ở chân ta luy làm xói mòn mái đất. + Do độ dốc ta luy quá lớn, ta luy quá cao. + Đắp nền đường không đúng quy cách. 4. Trụt mái ta luy: Là một bộ phận đáng kể của nền đường tách ra, di động trên mặt trượt dưới tác dụng trọng lực

màût træåüt

* Nguyên nhân: + Do độ dốc ta luy quá lớn, ta luy quá cao. + Đắp nền đường thành những lớp nghiêng, không đúng quy cách. + Đất đắp quá ướt nên sức dính kết, lực nội ma sát đều giảm. + Chân ta luy bị nước làm xói mòn 5. Nền đường bị trượt trên sườn dốc tự nhiên: có thể là toàn bộ hoặc một bộ phận của nền đắp

* Nguyên nhân: + Đắp trên sườn tự nhiên có độ dốc lớn (is> 20%) không đánh cấp khi đắp. + Đáy nền đắp bị ướt nên hình thành mặt trượt trong khu vực dưới đáy nền đắp. 6. Nền đường bị sụp đổ: Là loại biến dạng có đặc trưng là mái ta luy bị mất hẳn hình dạng đúng quy cách, mặt trên thì bị sụp đổ xuống.

* Nguyên nhân: + Đất đắp thành những lớp nghiêng ngấm nhiều nước. + Đất đắp nền đường không đúng quy cách, dùng các loại đất khác nhau một cách hỗn loạn. II) Biến dạng của nền đƣờng đào: Chủ yếu là biến dạng ta luy gồm lở mái ta luy và trụt mái ta luy. Mái ta luy nền đường đào có thể bị lở và bị trụt. Những nguyên nhân xảy ra các hiện tượng này cũng như đối với nền


Trang: 39

đắp, nhưng đối với nền đường đào thì hiện tượng trụt mái ta luy thường là do địa chất xấu, do nước ngầm và nước mặt.

ta luy bë låí ta luy bë truût

Bài 4.3. ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH NỀN ĐƢỜNG (31-1)

I) Ôn định trên sƣờn dốc: Khi đường đắp trên sườn dốc gặp trường hợp bất lợi, có thể trượt theo mặt nghiêng: * Phân tích lực ta có: + Lực gây trượt: Q.Sin ( ) + Lực chống trượt: Q.Cos ( ).f Q: trọng lượng của khối đất đắp. : góc nghiêng của sườn dốc so với mặt phẳng nằm ngang f: hệ số ma sát giữa đất đắp và sườn dốc.

Q

Q.Sin(

Q.Cos(

+ Hệ số ổn định chống trượt:

1if

)(tgf

)(Sin.Qf).(Cos.QK

Trong đó: i: độ dốc sườn tự nhiên. Khi K 1 nghĩa là lực chống trượt lực gây trượt thì nền đường ổn định và ngược lại. * Về mùa mưa, sự ổn định của nền đường đắp giảm vì nước mưa ngấm vào làm ướt phần dưới nền đường, nhất là chỗ tiếp xúc của đất đắp với bề mặt sườn tự nhiên, khi ngấm nước sẽ giảm tính liên kết, giảm f nên giảm lực chống trượt II) Những biện pháp nâng cao sự ổn định của nền đắp trên sƣờn dốc: Đảm bảo thoát nước tốt và có các biện pháp cấu tạo như sau: Khi độ dốc sườn tự nhiên < 20% ( <11 độ) thì thông thường nền đường ổn định . Để làm tăng sự ổn định của nền đường thì có thể dẩy sạch cỏ trước khi đắp và đào rãnh dọc theo nền đường để thoát nước. Khi độ dốc sườn tự nhiên từ 20% đến 50% thì hoặc hoặc dùng nhân lực, hoặc dùng máy ủi, máy san để đào mặt đất tự nhiên thành nhiều bậc cấp, mỗi bậc có chiều cao 0,4 1,75m tuỳ theo độ dốc sườn tự nhiên và mỗi bậc phải làm 1 độ dốc vào phía trong từ 2 3%, chiều rộng b


Trang: 40

mỗi bậc phụ thuộc công cụ thi công: nếu đào bằng nhân lực thì b=1m, nếu đào bằng máy thì b phải đảm bảo máy làm việc an toàn. Mục đích của việc đánh cấp là thay lực chống trượt tương đối yếu trên sườn tự nhiên bằng sức chịu cắt tương đối cao hơn của khối đất đắp.

b

is

Khi is > 50%: phải có biện pháp tổ chức thi công riêng như làm tường chắn.

istæåìng chàõn

III) Ôn định của mái dốc ta luy nền đƣờng: 1. Điều kiện ổn định :

Qi.Cos(Qi

Qi.Sin(

i

i

i

O

A B

Giả sử ta luy bị trượt theo 1 mặt trượt cong tròn, tâm trượt O như hình vẽ. Phân chia khối trượt ra thành nhiều mảnh nhỏ. Xét mảnh thứ i có trọng lượng Qi. Phân tích lực tác dụng lên mảnh thứ i, ta thấy: + Lực gây trượt: Qi.Sin ( i) + Lực chống trượt: Qi.Cos ( i).tg( i)+Ci.li Qi: trọng lượng của mảnh i. i: góc hợp bởi bán kính đi qua điểm giữa cung AB và đường thẳng đứng. i: góc ma sát trong của đất ta luy. Ci: lực dính đơn vị trên cung AB li: chiều dài cung AB + Hệ số ổn định chống trượt:


Trang: 41

n

iii

n

iiiiii

SinQ

lCtgCosQK

1

1

)(.

.)()(.

n: Số lượng mảnh K 1 thì ổn định và ngược lại. Nhưng khi tâm trượt thay đổi thì K thay đổi, tâm trượt nguy hiểm ứng với K min, ta luy chỉ ổn định khi Kmin 1. 2. Tìm tâm trượt nguy hiểm:

I

H

1:m

H 4,5.H C

1:m (độ) (độ) 1:0,58 29 40

1:1 28 37 1:1,5 26 35

IC là đường có tâm trượt nguy hiểm, trên IC chọn vài điểm làm tâm , vẽ các mặt trượt và tính các hệ số ổn định K tương ứng. Tâm nào cho K nhỏ nhất là tâm trượt nguy hiểm nhất. Yêu cầu Kmin 1. III) Các loại đất đắp nền đƣờng: - Đất hạt lớn (dăm, sỏi) thì cường độ cao, mao dẫn nhỏ, tính thấm, thoát nước tốt. Nhược điểm là kém dính, kém dẻo. - Đất cát có cường độ cao và ổn định nước tốt. Nhưng đất cát rời rạc nên phải có1 lớp đất dính (á sét) bọc xung quanh lề và bọc xung quanh ta luy để giữ cho nền đường không bị phá hoại bởi gió, mưa xói. Đất cát thường dùng đắp nền đường qua lầy, đất yếu. - Đất sét vì hạt rất nhỏ nên dễ co nở khi độ ẩm thay đổi, chiều cao mao dẫn lớn, kém ổn định nước, khi ướt nhão phát sinh hiện tượng lún cao su, khó đầm nén chặt, nhất là đất chứa nhiều hữu cơ. Vì vậy, chỉ đắp đất sét ở nơi khô ráo. - Các loại đất tốt để đắp nền đường có thành phần chính là cỡ hạt lớn như dăm cuội có cường độ cao là thành phần chịu lực chính, xen lẫn 1 tỷ lệ hạt sét nhất định vừa đủ để dính kết các hạt chịu lực lại với nhau tạo nên tính toàn khối. - Không dùng các loại đất lẫn muối và thạch cao (quá 5%), đất bùn, đất phù sa, đất bùn (hàm lượng hữu cơ quá 10%) để đắp nền đường. - Sau mố cầu và lưng tường chắn nên đắp bằng vật liệu hạt rời có góc ma sát lớn.


Trang: 42

Bài 4.4. CÁC BIỆN PHÁP GIA CỐ MÁI TA LUY (32-1) Phải căn cứ vào tình hình địa chất, độ dốc của taluy và điều kiện nước chảy của

địa phương đó mà dùng các biện pháp bảo vệ và gia cố taluy khác nhau sau đây: 1.Gia cố bằng cỏ:

* Cỏ mọc trên taluy có tác dụng: - Giữ đất lại, đề phòng nước mưa và gió xói mòn. - Ngăn ngừa đất, đá nứt nẻ. Làm cho nền đường vững chắc và ổn định.

* Có các phương pháp sau đây: - Trồng cỏ:

+ Áp dụng cho các mái taluy thoải và không ngập nước. + Cỏ: chọn loại cỏ có nhiều rễ, bò sát mặt đất và sinh trưởng trong nhiều năm. - Lát cỏ: (Dùng phổ biến) + Dùng các vầng cỏ được xắn vuông vắn, đều nhau (đánh từ nơi khác đến) để

lát kín trên toàn bộ diện tích taluy. + Phương pháp lát: Lát dần từ chân lên đỉnh taluy thành từng hàng song song

với nhau rồi dùng các cọc tre dài 0,2-0,3m để ghìm chặt .

- Lát cỏ thành các ô hình vuông: + Áp dụng cho mái taluy của nền đắp . + Phương pháp lát: dùng các vầng cỏ lát thành các ô hình vuông có cạnh từ

1÷1,5m, ở giữa đắp đất màu và gieo cỏ. Các vầng cỏ lát thành những hàng chéo với mép taluy một góc 45 0. Cạnh trên và dưới của mép taluy cũng dùng các vầng cỏ lát thành hàng. Trước khi lát cỏ cần đào các rãnh nông trên taluy để sau đó lát cỏ lên.


Trang: 43

- Lát chồng các vầng cỏ: + Áp dụng cho những nơi tốc độ nước chảy tương đối lớn hoặc mái taluy

tương đối dốc .

2. Lát đá:

* Lát đá có tác dụng: - Chống các dòng nước chảy với tốc độ cao gây xói mòn. - Bảo vệ các lớp đất đá không tiếp tục bị phong hoá đến phá hoại.

* Có các hình thức lát đá sau đây: - Lát đá khan: là biện pháp hay dùng nhất, có thể lát 1 lớp hoặc 2 lớp. Khi lát

cần chú ý: + Dưới lớp đá lát nên có lớp đệm dày khoảng 10÷20cm bằng đá dăm hoặc

sỏi sạn, có tác dụng làm cho đất dưới lớp đá khan không bị xói rỗng, đồng thời cũng làm cho lớp đá lát có tính đàn hồi.

+ Trường hợp taluy nền đào có nước chảy ngầm, ta làm lớp đệm theo nguyên tắc tầng lọc ngược: dùng các vật liệu từ nhỏ đến to tính từ trong ra ngoài để cho nước ngầm khỏi xói và cuốn đất của mái taluy đi.


Trang: 44

- Lát đá có kẻ mạch: Dùng để gia cố taluy nền đường những nơi nước chảy

mạnh và tác dụng của sóng tương đối lớn, chiều dày gia cố từ 0,3÷0,5m. Khi lát cần chú ý những điểm sau:

+ Sử dụng vật liệu và thao tác thi công phải theo đúng các quy định trong quy phạm thi công xây gạch đá hiện hành.

+ Dưới lớp đá xây nên có lớp đệm dày khoảng 10÷40cm bằng đá dăm hoặc sỏi sạn.

+ Các taluy nền đường sẽ xây đá thì phải đắp và đầm nén kỹ, nên đợi cho lún xong mới xây đá để tránh cho lớp đá xây bị phá hoại do nền đường tiếp tục lún.

+ Phải phân đoạn để thi công, cứ cách từ 10÷15m thì phải chừa một khe co giãn. Những chỗ nền đường có khả năng lún thì phải chừa khe phòng lún, phần dưới của taluy phải chừa lỗ thoát nước.

- Tƣờng bảo vệ: + Thích hợp để gia cố các mái taluy dễ bị phong hoá, đường nứt phát triển

nhưng không dễ bị xói mòn. + Có tác dụng ngăn ngừa không cho taluy bị phong hoá thêm nữa. + Có thể xây đá, đổ bê tông hoặc làm bằng các vật liệu khác. + Tường không chịu áp lực ngang, nếu xây thành khối thì nên bố trí các khe

co giãn và các lỗ thoát nước. + Có thể xây tường cục bộ ở những chỗ đá mềm yếu hoặc các chỗ lõm trên

taluy để tiết kiệm vật liệu. 3. Láng phủ mặt, phun vữa, bịt đường nứt:

- Áp dụng đối với taluy đá dễ bị phong hoá. - Bịt đường nứt có tác dụng ngăn không cho nước mưa thấm qua đường nứt chảy vào lớp đá gây tác dụng phá hoại. - Vật liệu dùng để phun có thể là vữa ximăng, vữa ximăng cát tỉ lệ 1:3 1:4, vữa tam hợp (vôi, ximăng, cát), vữa tứ hợp (vôi, xỉ lò, cát, đất sét). - Khi láng phủ mặt cần chú ý khâu đầm chặt và láng mặt lần sau cùng.

4. Gia cố chống xói lở taluy nền đường ở ven sông: - Dùng rọ đá:

+ Rọ đá: rọ đan thành hình hộp hoặc hình trụ tròn bằng các sợi dây thép đường kính 2,5÷4mm, mắt lưới của rọ đan thành hình vuông hoặc hình sáu cạnh, bên trong rọ có bỏ đá hộc.


Trang: 45

+ Các rọ đá có thể lát nằm trên mái taluy hoặc lát ở chân taluy nền đường.

- Ném đá hộc để gia cố taluy:

+ Áp dụng khi điều kiện ở địa phương có nhiều đá hộc. + Kích thước đá dùng để ném xuống nước gia cố taluy xác định tuỳ theo tốc độ

nước chảy, thường khoảng 0,3÷0,5m. + Độ dốc của phần taluy đá dưới nước thường vào khoảng 1:1,25 ÷ 2:1,5, ở

những nơi nước chảy mạnh thì độ dốc taluy đá là 1:2 ÷ 1:3.

- Gia cố bằng các tấm bê tông lắp ghép:

+ Gia cố bằng các tấm bêtông cốt thép: Dùng để gia cố mái taluy ở những đoạn đường đắp thường xuyên hoặc thỉnh

thoảng bị ngập nước và các mái taluy ở dọc bờ sông chịu tác dụng của sóng lớn hơn 3m. Kích thước tấm (2,5x1,25)m đến (2,5x3)m, chiều dày từ 10 20cm bằng

BTCT Mác 200.


Trang: 46

+ Gia cố bằng các tấm bêtông thường: Dùng để gia cố mái taluy khi chiều cao sóng dưới 0,7m, tốc độ nước chảy

dưới 4m/s, và chỉ được tiến hành khi mái taluy đã ổn định để đề phòng hư hỏng do mái taluy bị lún không đều.

Kích thước tấm (1x1x0,16)m hoặc (1x1x0,20)m bằng BT - dùng khi taluy dốc 1:2.

- Ngoài ra, để gia cố taluy chống sóng có thể dùng các biên pháp sau: trồng cây cúc tần, dùng tre hoặc các bó cánh cây để lát vào phần taluy bị sóng vỗ.

Bài 4.5. THIẾT KẾ TRẮC NGANG, CÁCH ĐỌC VẼ MẶT CẮT

NGANG (33,5-1,5)

I) Thiết kế trắc ngang: Nội dung thiết kế trắc ngang và nền đường có thể tiến hành theo trình tự sau đây:

1) Xác định các yếu tố trên trắc ngang thiết kế: Chiều rộng làn xe, số làn xe, chiều rộng mặt đường, chiều rộng dải phân cách, chiều rộng nền đường, độ dốc ngang mặt đường và lề đường. Khi xe thiết kế chạy trên đường là xe tiêu chuẩn thì giá trị giới hạn của các yếu tố nói trên được lấy theo qui định của Tiêu chuẩn thiết kế. Khi thiết kế đường chuyên dụng thì phải căn cứ vào những kích thước của xe thiết kế riêng biệt để tính toán, đồng thời căn cứ thêm qui định của Tiêu chuẩn thiết kế để xác định giá trị giới hạn của các yếu tố đó. Từ những giá trị giới hạn nói trên, sẽ căn cứ vào địa hình địa vật để chọn giá trị thích hợp ở từng vị trí của tuyến đường.

2) Tham khảo trắc ngang điển hình, chọn hình dạng trắc ngang hợp lý, tùy theo điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn.

3) Xác định chiều cao đào hoặc đắp Dựa vào trắc dọc để lấy độ cao thiết kế và đưa vào trắc ngang. Trên trắc dọc, độ cao thiết kế thường lấy theo tim đường, nhưng đối với đường làm mới thì thường lấy theo mép nền đường. Độ cao thiết kế trên trắc dọc thường thể hiện chưa có sự thay đổi do bố trí siêu cao và mở rộng mặt đường trên những đường cong nằm. Khi thiết kế

y khỏi bị xói mòn


Trang: 47

trắc ngang phải căn cứ vào bố trí siêu cao và mở rộng để tính toán xác định lại kích thước và độ dốc cho từng trắc ngang đường.

4) Chọn loại đất thích hợp để đắp nền đƣờng, phân bố các lớp đất đắp hợp lý, qui định độ chặt yêu cầu đối với từng đoạn và cho các độ sâu, độ cao khác nhau. Kiểm tra chiều cao nền đắp trên mực nước ngầm hoặc nước đọng thường xuyên và chọn biện pháp cải thiện chế độ thủy nhiệt của nền đường, ngăn chặn nguồn ẩm thâm nhập vào nền đường, chọn biện pháp thoát nước nền đường.

5) Xác định hệ số mái dốc và vẽ trắc ngang thiết kế. Căn cứ vào loại đất và chiều cao mái dốc để tra bảng của qui trình để xác định taluy thiết kế của mái dốc đắp nền đường. Tỉ lệ vẽ trắc ngang thiết kế thường lấy theo tỉ lệ cao của trắc dọc tuyến. Trên đó thể hiện địa hình và các địa vật cần phải xem xét để chọn lựa giải pháp thiết kế cho hợp lý.

6) Tính các yếu tố quyết định kích thƣớc và hình dáng trắc ngang thiết kế: Chiều rộng bậc thềm, Vị trí và cao độ các điểm đổi dốc, vị trí và cao độ của các điểm giao giữa trắc ngang thiết kế và trắc ngang thiên nhiên (Điểm xuyên, chân mái đắp, đỉnh mái đào),v.v...

7) Kiểm toán ổn định nền đƣờng và chọn hình thức gia cố mái taluy. Cần phân vùng chiều cao đắp và căn cứ vào điều kiện cụ thể về địa chất, địa hình, thủy văn cụ thể để xét điều kiện đảm bảo ổn định nền đường và chọn hình thức gia cố bảo vệ mái taluy. Trong những trường hợp thuộc phạm vi Tiêu chuẩn thiết kế qui định phải kiểm toán thì phải tiến hành kiểm toán theo phương pháp thích hợp: Mặt trượt trụ tròn, mặt trượt gãy khúc, v.v...Dựa trên kết quả tính toán hệ số ổn định nền đường để chọn hình dáng, kích thước và độ dốc mái taluy, quyết định giải pháp kỹ thuật đảm bảo ổn định nền đường: Gia cố chống thấm, thoát nước, cách nước, đánh cấp trên nền thiên nhiên, làm kè đá xếp khan, làm tường chắn, v.v... Những trường hợp mái dốc nền đường chịu tác dụng của sóng vỗ như là nền đường đắp vượt qua hồ lớn, nền đường đắp trên bãi sông hoặc đi ven sông lớn, đi ven biển thì phải tính toán thiết kế gia cố chống xói mòn mái taluy do tác dụng của sóng vỗ.

Trong những trường hợp nền đường đắp cao hoặc trên đất yếu thì còn phải kiểm toán ổn định nền thiên nhiên, tính toán xác định các loại độ lún và thời gian lún nền thiên nhiên, để từ đó đề xuất biện pháp xử lý kỹ thuật II) Cách đọc vẽ mặt cắt ngang - vẽ Đường tự nhiên: vẽ dựa vào các số liệu đo đạc khảo sát địa hình và dựa vào bản vẽ bình đồ. - Cao độ thiết kế tại tim đường: lấy từ bản vẽ trắc dọc. - Bề rộng mặt đường, lề đường lấy theo tính toán kết hợp tra quy trình. - Dốc ngang mặt đường, lề đường, ta luy lấy theo quy định . III) Tính khối lƣợng đất đào, đắp (m3): (Chú ý: Tính phần đào riêng, phần đắp riêng) 1. Tính diện tích đào đắp của các trắc ngang: 1.1 Phương pháp phân tích hình:


Trang: 48

Chia trắc ngang ra làm nhiều hình nhỏ tam giác hoặc hình thang bằng cách kẻ các đường thẳng đứng, tính diện tích từng hình nhỏ. Diện tích toàn bộ trắc ngang bằng tổng diện tích của các hình nhỏ: S= iS - Trường hợp 2 độ dốc cùng chiều: - Trường hợp 2 độ dốc ngược chiều:

L=21 ii

h ; S=2.hL ; L=

21 iih ; S=

2.hL ;

- Diện tích hình thang:

Lhh

S2

21

1.2 Phương pháp kẻ đường song song: kẻ trên giấy can những đường thẳng song song cách đều nhau 1 cự li bằng e. Đem giấy can chồng lên hình cần tính diện tích, đo các tung độ y và tính diện tích:

n

ii

n yeey

eyy

eyy

ey

S1

32211

2...

222 (m2)

y1

y2 y3 y4 y5 y6 y7

e e e e e e e e

Khi e=1 đơn vị dài thì n

iiyS

1

, nghĩa là bằng tổng các tung độ đo được đã quy đổi ra

kích thước thực tế theo tỷ lệ trắc ngang. y1; y2;... yn: tung độ thực tế giới hạn trong hình cần tính diện tích (m) 1.3 Phương pháp kẻ lưới ô vuông: Kẻ lưới ô vuông trên giấy can, cạnh của mỗi ô vuông là 1 đơn vị dài theo đúng tỷ lệ trắc ngang, đếm số ô vuông (có sự bù trừ các ô không trọn vẹn) sẽ được diện tích trắc ngang là tổng số ô vuông. * Trong các phương pháp trên đây, phương pháp phân hình cho độ chính xác cao nhưng tính toán chậm, phương pháp ô vuông cho độ chính xác thấp nhưng tính toán nhanh. 2. Tính khối lượng đào đắp: a. Phương pháp tính theo diện tích bình quân: Gọi S1; S2; ...Sn là diện tích (m2) đào, (đắp) ở trắc ngang 1,2,...n. Cự li giữa các trắc ngang 1 và 2 là l1 (m) Cự li giữa các trắc ngang 2 và 3 là l2 (m) Gọi V1 là khối lượng đất đào (đắp) giữa 2 trắc ngang 1 và 2 Gọi V2 là khối lượng đất đào (đắp) giữa 2 trắc ngang 2 và 3

i1

i2

hS

L

i1

i2

hS

L

h 1 h 2 S

L


Trang: 49

Ta có: 121

1 2l

SSV (m3)

232

2 2l

SSV (m3)...

nnn

n lSS

V2

1 (m3)

* Tổng khối lượng đất: V=V1+V2+...+Vn (m3) * Ta tính khối lượng đào riêng, khối lượng đắp riêng. b. Phương pháp cự li bình quân: Từ công thức: V=V1+V2+...+Vn, có thể viết:

2

...222 1

323

212

11

nn

lS

llS

llS

lSV

Hai phương pháp trên là gần đúng, để tính toán khỏi nhầm lẫn, ta lập bảng tính toán.

Bài 4.6. BÀI TẬP (35,5-2) 1. Bài tập vẽ trắc ngang: Đề: Cho trắc ngang hai mái của đường với các số liệu sau: - Nền đường đắp hoàn toàn, chiều cao đắp tại tim đường là H=3m, cao độ thiết kế tại tim đường là Ht=17m. - Chiều rộng phần xe chạy là Bm=7m; chiều rộng lề gia cố là Bg=1m; lề đất là Bđ=0,5m. - Độ dốc ngang mặt đường và lề gia cố là im=2%; của lề đất là iđ=5%. - Độ dốc ta luy đường là it=1/1,5; độ dốc tự nhiên is=1/12. Hãy: tính cao độ thiết kế tại mép phần xe chạy, mép lề gia cố, vai đường, khoảng cách từ tim đến chân ta luy? Vẽ trắc ngang đó.

Giải:

1/1,5

1 3,5 3,5 1 0,5

2%5% 2% 2% 5%

1/12

bLT=8,29m LP=10,66m

3m1/1,5

2%

a

0,5

- Cao độ thiết kế tại mép phần xe chạy:Hm= 17- m93,1602,02717i2

Bm

m

- Cao độ thiết kế tại mép lề gia cố: Hg=16,93- m91,1602,0193,16iB mg - Cao độ thiết kế tại vai đường: Hv=Hg-Bđxiđ=16,91-0,5x0,05=16,885m - Cao độ tự nhiên tại vai đường trái: T

vH =Ht-

H+ m417,14121)5,015,3(317i2

Bs

n

- Cao độ tự nhiên tại vai đường phải: pvH =Ht- H-

m583,13121)5,015,3(317i2

Bs

n

- Khoảng cách từ tim đường đến chân ta luy trái:


Trang: 50

m29,8121

5,11

417,14885,16)5,015,3(iiHH

2Ba2

BLst

Tvvnn

T

- Khoảng cách từ tim đường đến chân ta luy phải:

m66,10121

5,11

583,13885,16)5,015,3(iiHH

2Bb2

BLst

Pvvnn

P

2. Bài tập đọc trắc ngang:

1/1,5

2%

1/1,5

2%5% 2% 2% 5%

1.76

10

0.5 2 3.5 3.5 2 0.5 4.22

2.6 4.55 4.5 12

23.8

6

24.3

6

24.9

2

24.8

9

22.6

9

22.6

9

24.3

4

25.5

125

.54

25.5

8

25.5

8

25.5

4

22.7

25.6

5

25.5

1

KM1+200

0.76

Giải

- Cao độ thiết kế tại tim đường: 25,65m - Cao độ thiết kế tại vai đường trái: 25,51m - Cao độ thiết kế tại vai đường phải: 25,51m - Chiều cao đắp tại tim đường: 0,76m - Chiều rộng 1 làn xe: 3,5m - Chiều rộng phần xe chạy: 7m - Chiều rộng của lề đường: 2,5m; trong đó lề gia cố là 2m. - Độ dốc ngang của phần xe chạy: 2% - Độ dốc ngang của lề gia cố: 2% - Độ dốc ngang lề đất: 5% - Khoảng cách từ tim đường đến mép ta luy trái: 7,76m - Khoảng cách từ tim đường đến mép ta luy phải: 10,22m


Trang: 51

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ MẶT ĐƢỜNG MỀM Bài 5.1 CẤU TẠO VÀ TÁC DỤNG CỦA CÁC TẦNG LỚP ÁO

ĐƢỜNG MỀM (36,5-1) I) Sơ đồ cấu tạo:

z x

z - ø ng suÊt do lùc th¼ng ®øng x - ø ng suÊt do lùc n»m ngang

Hình 5-1:Sơ đồ phân bố ứng suất trong kết cấu áo đƣờng theo chiều sâu

TÇng

mÆt

TÇng

mãn

g Líp mãng trªn (Base)

Líp mãng d-íi (Sub-base)

Líp ®¸y mãng (Capping layer)

Khu v

ùc t¸

c dôn

g 80-1

00 cm

(Subg

rade)

(KÕt c

Êu tæ

ng th

Ó nÒ

n mÆt

®-ên

g)

¸o ®

-êng

(hay k

Õt cÊ

u ¸o ®

-êng)

(Pave

ment

struc

ture)

KÕt c

Êu nÒ

n ¸o ®

-êng

Líp mÆt (Surfacing)Líp t¹o nh¸m (nÕu cã)

Hình 5-2: Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đƣờng mềm và kết cấu nền - áo đƣờng

- Tầng mặt áo đường cấp cao có thể có nhiều lớp gồm lớp tạo nhám, tạo phẳng hoặc lớp bảo vệ, lớp hao mòn ở trên cùng (đây là các lớp không tính vào bề dày chịu lực của kết cấu mà là các lớp có chức năng hạn chế các tác dụng phá hoại bề mặt và trực tiếp tạo ra chất lượng bề mặt phù hợp với yêu cầu khai thác đường) rồi đến lớp mặt trên và lớp mặt dưới là các lớp chịu lực quan trọng tham gia vào việc hình thành cường độ của kết cấu áo đường. - Tầng móng cũng thường gồm lớp móng trên và lớp móng dưới (các lớp này cũng có thể kiêm chức năng lớp thóat nước). - Tùy loại tầng mặt, Tùy cấp hạng đường và lượng xe thiết kế, kết cấu áo đường có thể đủ các tầng lớp nêu trên nhưng cũng có thể chỉ gồm một, hai lớp đảm nhiệm nhiều chức năng.


Trang: 52

- Khu vực tác dụng của nền đường: Khu vực này là phần thân nền đường trong phạm vi bằng 80-100cm kể từ đáy kết cấu áo đường trở xuống. Đó là phạm vi nền đường cùng với kết cấu áo đường chịu tác dụng của tải trọng bánh xe truyền xuống. Đường có nhiều xe nặng chạy như đường cao tốc, cấp I, cấp II và đường chuyên dụng thì dùng trị số lớn. - Trong một số trường hợp còn cần bố trí lớp đáy móng (hay lớp đáy áo đường) thay thế cho 30cm phần đất trên cùng của khu vực tác dụng của nền đường (có nghĩa là lớp đáy móng trở thành một phần của khu vực tác dụng). II) Tác dụng của các tầng lớp: * 1. Tầng mặt: Tầng mặt của kết cấu áo đường là bộ phận phải chịu đựng trực tiếp tác dụng phá hoại của xe cộ (đặc biệt là dưới tác dụng phá hoại bề mặt) và của các yếu tố bất lợi về thời tiết, khí hậu. Yêu cầu thiết kế cấu tạo tầng mặt là vật liệu và bề dày các lớp trong tầng mặt phải bảo đảm chịu đựng được các tác dụng phá hoại trực tiếp nêu trên đồng thời phải bảo đảm được các yêu cầu sử dụng khai thác đường về độ bằng phẳng và độ nhám. Vật liệu làm các lớp tầng mặt phải có tính ổn định nhiệt, ổn định nước và không thấm nước (hoặc hạn chế thấm nước). 2. Tầng móng: Chức năng của tầng móng là truyền áp lực của bánh xe tác dụng trên mặt đường xuống đến nền đất sao cho trị số áp lực truyền đến nền đất đủ nhỏ để nền đất chịu đựng được cả về ứng suất và biến dạng, đồng thời tầng móng phải đủ cứng để giảm ứng suất kéo uốn tại đáy tầng mặt cấp cao bằng bê tông nhựa ở phía trên nó. 3. Lớp đáy móng: Lớp đáy móng có các chức năng sau: - Tạo một lòng đường chịu lực đồng nhất (đồng đều theo bề rộng), có sức chịu tải tốt - Ngăn chặn ẩm thấm từ trên xuống nền đất và từ dưới lên tầng móng áo đường - Tạo “hiệu ứng đe” để bảo đảm chất lượng đầm nén các lớp móng phía trên - Tạo điều kiện cho xe máy đi lại trong quá trình thi công áo đường không gây hư hại nền đất phía dưới (nhất là khi thời tiết xấu). III) Các yêu cầu cấu tạo áo đƣờng: 1. Thường bố trí lớp láng nhựa trên mặt đường cấp A2 để tạo nhám, hao mòn. Lớp này không đưa vào tính toán chịu lực. 2. Bố trí các lớp vật liệu có cường độ (E) giảm dần từ trên xuống dưới. 3. Bố trí các lớp vật liệu có kích thước hạt tăng dần từ trên xuống dưới. 4. Các vật liệu đắt tiền nên hạn chế bề dày và ngược lại. 5. Bề dày mỗi lớp không nên vượt quá bề dày tối đa có thể lèn ép chặt. Đối với bê tông nhựa không quá 8cm và đá dăm trộn nhựa không quá 10cm; đối với các loại vật liệu có gia cố chất liên kết là không quá 15cm và đối với các vật liệu hạt không gia cố chất liên kết là không quá 18cm. Nếu vượt quá thì phải chia lớp vật liệu đó ra thi công 2 lần. 6. Bề dày tối thiểu mỗi lớp vật liệu phải đảm bảo lớn hơn cỡ hạt cốt liệu lớn nhất được sử dụng trong lớp 1,5 lần và phải thoả yêu cầu sau:

Loại lớp kết cấu áo đường Bề dăy tối thiểu (cm)

Bề dày thường sử dụng (cm)

Bê tông nhựa, đá dăm trộn nhựa

Hạt lớn Hạt trung Hạt nhỏ

5 4 3

5 – 8 4 – 6 3 - 4

Đá mạt trộn nhựa 1,5 1,5 – 2,5 Cât trộn nhựa 1,0 1 – 1,5


Trang: 53

Loại lớp kết cấu áo đường Bề dăy tối thiểu (cm)

Bề dày thường sử dụng (cm)

Thấm nhập nhựa 4,5 4,5 – 6,0 Lâng nhựa 1,0 1,0 – 3,5

Cấp phối đá dăm Dmax=37,5mm Dmax 25mm

12 (15) 8 (15) 15 – 24

Cấp phối thiín nhiín 8 (15) 15 – 30 Đá dăm nước 10 (15) 15 – 18

Ghi ch:

Các trị số trong ngoặc là bề dày tối thiểu khi rải trên nền cát (khi sử dụng các vật liệu nêu trên làm lớp đáy móng).

Bài 5.2. KIỂM TOÁN THEO TIÊU CHUẨN VỀ ĐỘ VÕNG ĐÀN HỒI. (38,5-2) I) Nhiệt độ tính toán: 30 độ C II) Công thức kiểm tra: Ech K dv

cd .Eyc III) Tính mô đuyn đàn hồi yêu cầu: Eyc (Mpa) 1. Theo độ võng cho phép lcp (cm)

cp

yc lDPE )1.(. 2

* (Mpa)

: hệ số. P: áp suất của bánh xe tính toán trên mặt đường (Mpa) =0,3: hệ số nở hông. D: đường kính vệt bánh xe tương đương (cm) 2. Tra bảng Emin phụ thuộc cấp đường và cấp áo đường. 3. Xác định Ett theo tải trọng và lưu lượng xe tính toán 3.1. Chọn loại tải trọng trục tính toán Ptt : Với đường ôtô chọn Ptt=100 KN=10 tấn. Tất cả các loại xe có trong thành phần dòng xe đều được quy đổi về xe có tải trọng trục đã chọn như sau: 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; Cụm trục có thể gồm m trục có trọng lượng mỗi trục như nhau và khoảng cách giữa các trục 3,0m; mỗi cụm trục được coi như 1 trục tương đương. 3.2. Xác định lưu lượng trục xe tính toán: Ntt ở năm tương lai Ntt là số trục xe đã quy đổi về xe có tải trọng trục tính toán trong 1 ngày đêm ở năm tương lai (bỏ qua các trục có trọng lượng nhỏ hơn 25 KN =2,5 tấn). Năm tương lai ở đây là cuối thời hạn sử dụng áo đường, chính là thời hạn phải đại tu áo đường, thời hạn này là 10 năm với tầng mặt là BT nhựa loại 1; 5 8 năm với tầng mặt là thấm nhập nhựa; 8 10 năm với tầng mặt là BT nhựa loại 2 và 4 7 năm với tầng mặt là đá dăm, CPĐD láng nhựa.

Ntt = f 1

4,4

tt

iii2

k

1ii1 P

P.n.C.C (truc/ngày đêm)

ni là lưu lượng của cụm trục i trong một ngày đêm (lấy trị số lớn hơn của trung bình mùa mưa hoặc trung bình ngày đêm trong cả năm ) cho cả 2 chiều xe chạy ở năm tương lai; C1i là hệ số số trục được xác định theo biểu thức:


Trang: 54

C1i=1+1,2 (mi-1); Với mi là số trục của cụm trục i. C2i 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 C 2i=6,4; với các cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm 2 bánh) thì lấy C 2i=1,0; với cụm bánh có 4 bánh thì lấy C2i=0,38. f1: hệ số kể đến sự phân bố lưu lượng trên các làn xe: - Trên phần xe chạy chỉ có 1 làn xe thì lấy f l = 1,0; - Trên phần xe chạy có 2 làn xe hoặc 3 làn không có dải phân cách thì lấy f l =0,55; - Trên phần xe chạy có 4 làn xe và có dải phân cách giữa thì lấy f l =0,35; - Trên phần xe chạy có 6 làn xe trở lên và có dải phân cách giữa thì lấy f l=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 3.3. Dựa vào Ntt, tra bảng được Ett. 4. Xác định mô đuyn đàn hồi yêu cầu:

Eyc=max ( *ycE ;Emin; Ett)

IV) Xác định K dvcd :

Độ tin cậy 0,98 0,95 0,90 0,85 0,80 Hệ số cường độ K dv

cd 1,29 1,17 1,10 1,06 1,02

Loại, cấp hạng đường Độ tin cậy thiết kế 1. Đường cao tốc 0,90 , 0,95 , 0,98 2. Đường ô tô

- Cấp I, II - Cấp III, cấp IV - Cấp V, VI

0,90 , 0,95 , 0,98 0,85 , 0,90 , 0,95 0,80 , 0,85 , 0,90

V) Tính mô đuyn đàn hồi chung Ech: 1. Tính E ch của hệ 2 lớp: gồm 1 lớp áo đường có chiều dày hữu hạn h, có mô đuyn đàn hồi

E1 và 1 bán không gian vô hạn đàn hồi bên dưới có mô đuyn đàn hồi E0

0,3 E 1 D

p

E 0 E 1 h (cm)

E ch E 0 0,5 0,4

h d

E 1 E ch

D: Đường kính vệt bánh xe tương đương (diện tích hình tròn đường kính D bằng diện

tích tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường) (cm) . Với đường ôtô chọn D=33 cm. p: tải trọng phân bố đều của bánh xe tác dụng lên mặt đường (kg/cm 2): Với đường ôtô

chọn p=0,6Mpa=6kg/cm2. - Bước 1: lập tỷ số h/D; - Bước 2: lập tỷ số E0/E1

- Bước 3: tra toán đồ Kogan (hình 3.1) được Ech/E1 11

chch EE

EE

hình 3-1:(Dóng theo 2 hướng ngang và dọc, điểm giao nằm trên đường cong nào thì đọc số trên đường cong đó, được Ech/E1, cùng 1 đường cong thì cùng 1 số)


Trang: 55

2. Tính Ech của hệ nhiều lớp: gồm các lớp áo đường có chiều dày h i, có mô đuyn đàn hồi E i và 1 bán không gian vô hạn đàn hồi bên dưới có mô đuyn đàn hồi E0.


Trang: 56

- B1: Quy đổi các lớp áo đường có chiều dày h i và mô đuyn đàn hồi E i về 1 lớp tương đương có chiều dày H= hi và mô đuyn đàn hồi Etb. - B2: Lập tỷ số H/D - B3: Lập tỷ sốE0/Etb - B4: Tra toán đồ kogan (trong toán đồ ta thay E1 thành Etb; thay h thành H)

được Ech/Etb tbtb

chch EE

EE

2.1. Cách quy đổi 2 lớp áo đường về 1 lớp:

E2

E1 H vaì Etbh1h2

Đặt H=h1+h2: chiều dày lớp quy đổi tương đương có mô đuyn đàn hồi E tb

33/1

2tb K1t.K1.E.E (*)

K=h1/h2 và t=E1/E2 =1,114.(H/D)0,12 2.2. Quy đổi nhiều lớp áo đường về 1 lớp: - Việc quy đổi tiến hành từ dưới lên trên theo phương pháp tích luỹ dần 2 lớp cho đến khi kết thúc ta sẽ được 1 lớp kết cấu tương đương có chiều dày H và mô đuyn đàn hồi E tb.

E2H vaì Etb

E0

E3

E4

E1

* Ghi chú: trị số phụ thuộc H/D chỉ nhân 1 lần trong công thức (*) ở lần quy đổi cuối cùng. VI) Các dạng bài toán: 1. Bài toán kiểm tra: cho các lớp vật liệu (chiều dày, mô đuyn đàn hồi, tên gọi) bao gồm cả nền đất, mô đuyn đàn hồi yêu cầu. Cần tìm mô đuyn đàn hồi chung rồi kiểm tra Ech Eyc 2. Xác định chiều dày của các lớp vật liệu: Biết mô đuyn đàn hồi của từng lớp (kể cả nền đất), biết Eyc, cần xác định chiều dày các lớp vật liệu. Giải bài toán dạng thứ 2 này, người ta thường căn cứ vào khả năng cung cấp vật liệu, điều kiện thi công để chọn chiều dày 1 số lớp theo cấu tạo, chỉ để lại 1 lớp chưa biết chiều dày, chiều dày của nó sẽ được tính toán sao cho đảm bảo Ech Eyc (chiều dày tăng thì Ech tăng)

Bài 5.3. BÀI TẬP ÁO ĐƢỜNG THEO ĐIỀU KIỆN VÕNG (40,5-2) Đề 1: Đường cấp IV. Cho mô đuynh đàn hồi yêu cầu E yc= 120Mpa, hãy kiểm tra kết cấu áo đường ô tô sau đây theo điều kiện võng.

(4)

20cm

8cm

12cm

(3)

(2)

(1)

Nãön


Trang: 57

Lớp Tên vật liệu Mô đuyn đàn hồi ở 30 độ C 1 Bê tông nhựa nóng loại B hạt vừa 300 Mpa 2 Đá dăm thấm nhập nhựa 250 Mpa 3 Cát gia cố 8% xi măng 280 Mpa 4 Nền đường và đáy áo đường 60 Mpa

Giải: 1. Tính mô đuyn đàn hồi trung bình của lớp 2 và lớp 3:

Mpa484,26820121280250

20121

280K1tK1EE

33/1

33/1

323

2. Tính mô đuyn đàn hồi trung bình của lớp 1 và lớp 2,3:

33/1

33/1

23123

3281

484,268300

3281

484,268K1tK1EE

14,13340114,1D

H114,112,012,0

123

Mpa046,3133281

484,268300

3281

484,26814,1K1tK1EE

33/1

33/1

23123

3. Xác định mô đuyn đàn hồi chung E1234.

192,0046,31360

EE

123

0

212,13340

Dh123

Tra được: 52,0EE

123

ch 52,0046,31352,0EE 123ch =162,784 Mpa

Đường cấp IV; độ tin cậy 0,9 1,1K âvcâ 1321201,1EK yc

âvcâ < Ech=162,784 Mpa

Kết cấu áo đường ô tô đạt điều kiện võng. Bài tập áo đƣờng theo điều kiện võng Đề 2: Đường cấp IV. Cho mô đuynh đàn hồi yêu cầu E yc= 145Mpa, hãy kiểm tra kết cấu áo đường ô tô sau đây theo điều kiện võng.


Trang: 58

(E0)

(1)

(2)(3)

Nãön

LớpTên vật liệu Chiều dày Mô đuyn đàn hồi E (Mpa) C (Mpa)

o

Tính võng Tính trượt Tính kéo uốn

3. Láng nhựa 2 lớp 2 - - - 2. CP đá dăm loại 1 20 300 300 1. CP tự nhiên 40 200 200 0,05 40 0. Nền đường đất á cát 42 42 0,018 28

Giải: 1. Tính mô đuyn đàn hồi chung của lớp 2 và lớp 1:

361,23040201200300

40201

200K1tK1EE

33/1

33/1

112

197,13360114,1D

H114,112,012,0

12

E12=230,361x1,197=275,709 (Mpa) 2. Xác định mô đuyn đàn hồi chung E012.

152,0709,27542

EE

12

0

82,13360

Dh12

Tra được: 57,0EE

12

ch 57,0709,27557,0EE 12ch =157,15 Mpa

Đường cấp IV; độ tin cậy 0,85 06,1K âvcâ 7,15314506,1EK yc

âvcâ < Ech=157,15

Mpa Kết cấu áo đường ô tô đạt điều kiện võng.

Bài 5.4. KIỂM TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG MỀM THEO TIÊU CHUẨN GIỚI HẠN VỀ TRƢỢT.(42,5-2)

I) Nhiệt độ tính toán: Với lớp trên cùng: 60 độ C; với các lớp dưới: 30 độ C. II) Phạm vi kiểm tra: trừ cấp phối đá dăm, đá dăm, đá dăm thấm nhập nhựa, đá trộn nhựa, các vật liệu có dùng chất kết dính là vôi xi măng ra; tất cả các lớp vật liệu còn lại đều phải kiểm tra từng lớp điều kiện trượt. III) Công thức tính toán: Để đảm bảo không phát sinh các biến dạng dẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính, trong từng lớp vật liệu đó phải thoả mãn:


Trang: 59

Tax + Tav trcd

tt

KC

Tax: ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng xe chạy gây ra trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính (Mpa) Tav: ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân của các lớp vật liệu bên trên lớp đang tính gây ra (Mpa) K tr

cd là hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế: Độ tin cậy 0,98 0,95 0,90 0,85 0,80 Hệ số K tr

cd 1,10 1,00 0,94 0,90 0,87 Ctt: lực dính tnh toân của đất nền hay vật liệu kém dính (Mpa)

Ctt = C. K1. K2 . K3 C: lực dính của đất nền hay vật liệu kém dính (Mpa) (tra bảng)

K1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt do tải trọng động. Với kết cấu nền áo đường phần xe chạy th lấy K1=0,6; với kết cấu âo lề gia cố th lấy K1 = 0,9 . K2 : hệ số xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu

Số trục xe tính toán (trục/ngày đêm/làn)

Dưới 100

Dưới 1000

Dưới 5000

Trín 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:

- 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. III) Xác định ax: 1. Đối với các lớp ở giữa:

Sử dụng toán đồ hình 3.2 hoặc 3.3 cho nền đất á cát, á sét, sét, sỏi cuội, xỉ, đất gia cố nhựa lỏng (các lớp cùng làm việc). Sử dụng toán đồ hình 3.6 hoặc 3.8 (cũ) cho đất cát (các lớp chuyển dịch tự do) - B1: Quy đổi lớp đang tính và tất cả các lớp bên dưới về 1 bán không gian vô hạn đàn hồi có mô đuyn đàn hồi E23 (dùng kogan).

p

Lớp đang tính toán E 3

E 1 E 2 ; ; C

h

t ax /p h d

D E 23

E 1

E 23


Trang: 60

- B2: Quy đổi tất cả các lớp bên trên lớp đang tính về 1 lớp có mô đuyn đàn hồi E1 và chiều dày h (cách quy đổi như Etb trong điều kiện độ võng). - B3:tính E1/E23 (đường cong); và h/D (trục ngang); Vận dụng toán đồ dưới ta

được: pax

ax= pax .p

P=0,6Mpa là áp suất bánh xe lên mặt đường

Ví dụ E1/E23=5; h/D=1,3; phi=30 độ; cong trước xiên sau được 26,0pax

ax=0,026*0,6

Hình 3-2: Toán đồ xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp dưới (h/D = 0 2,0) paxT

ax/p

H/D


Trang: 61

Hình 3-3: Toán đồ để xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe ở lớp dưới (h/D = 0 4,0). 2. Đối với lớp mặt dùng nhựa ở trên cùng: Sử dụng toán đồ hình 3.13 (cũ): - Quy đổi các lớp bê tông nhựa về 1 lớp có chiều dày h (không nhân )và dùng K', C nhỏ nhất trong các lớp bê tông nhựa. - Dùng toán đồ kogan để tính E chm của tất cả các lớp ở dưới lớp đang tính, sau đó tra toán

đồ dưới sẽ được : pax

ax= pax .p

Echmp

Låïp âang tênh toaïn

E1; C h

hd

D

ax/pE1

Echm

IV) Xác định av: 1. Đối với lớp giữa: Tra toán đồ hình 3.4. Với h là tổng chiều dày các lớp bên trên lớp đang tính.

paxT

H/D


Trang: 62

Låïp âang tênh toaïn

C

av (-)

hh

av (+)

0 20 40 60 80 100 ChiÒu dÇy mÆt h= (cm)

Tav (MPa )

+Tav

0.003

0.002

0.001

0.008

0.007

0.006

0.005

0.004

0.003

0.002

0.001

Hình 3-4: Toán đồ tìm ứng suất cắt hoạt động Tav do trọng lượng bản thân mặt đường (ở toán

đồ này Tav được tính bằng MPa).

2. Đối với lớp mặt dùng nhựa ở trên cùng: av=0


Trang: 63

Bài 5.5. BÀI TẬP ÁO ĐƢỜNG THEO ĐIỀU KIỆN TRƢỢT (44,5-2) Đề: cho kết cấu áo đường sau:

(4)

40cm

5cm

20cm

(3)

(2)

(1)

Nãön Lớp Tên vật liệu E (Mpa) ở

10 độ C E (Mpa) ở 60 độ C

(độ) C (Mpa)

K’

1 Bê tông nhựa hạt mịn 750 200 0 0,18 1,1 2 Bê tông nhựa hạt thô 900 250 0 0,28 1,6 3 Cấp phối đá dăm loại 1 250 250 - - 4 Nền đường và đáy áo đường 60 Mpa 60 Mpa 22 0,05 Hãy kiểm tra điều kiện trượt, biết đường cấp IV, độ tin cây 0,9. Lưu lượng trục xe tính toán trên 1 làn xe: N tt=70 trục/nđ /làn. Mặt đường A1, áp lực bánh xe p=0,6 Mpa. Đường kính vệt bánh xe tương đương D=33 cm.

Giải Trong kết cấu áo đường trên, điều kiện trượt chỉ kiểm tra cho nền đường: 1. Xác định ax: 1.1. Quy đổi 3 lớp 1,2,3 về 1 lớp:

25040201

1.40201

.250K1t.K1.E.E

33/133/1

323 Mpa

89,2456051250200

6051

.250K1t.K1.E.E

33/1

33/1

23123 Mpa

208,13365114,1D

H114,112,012,0

123

297,141,208245,89E123 Mpa 1.2. Xác định ax do xe gây ra:

95,46014,297

EE

4

123

97,13365

Dh123 ; =22 độ

Tra toán đồ 3.3 có: 0172,0pax 0103,00172,06,00172,0pax Mpa

2. Xác định av: Tra toán đồ 3.4 với h= 65 cm; được av= -0,0011


Trang: 64

3. Xác định lực dính tnh toân Ctt: Ctt = C. K1. K2 . K3 K1=0,6 (phần xe chạy) Ntt=70 trục/nđ /làn < 100 K2=1 Nền đất dính K3=1,5 Ctt =0,05x0,6x1x1,5=0,045 Mpa 4. xác định K tr

cd là hệ số cường độ về chịu cắt trượt: Đường cấp IV; độ tin cây 0,9 K tr

cd =0,94. 5. Kiểm tra điều kiện trượt:

ax + av trcâ

tt

KC

0,0103-0,0011 94,0045,0 0,0092 0,048 (đúng)

Vậy nền đất đảm bảo chống trượt.

Bài 5.6. KIỂM TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƢỜNG MỀM THEO TIÊU CHUẨN GIỚI HẠN VỀ KÉO - UỐN. (46-1,5)

.I) Nhiệt độ tính toán: 10 15 độ C, ở nhiệt độ này các lớp vật liệu dùng nhựa bị cứng dòn, dễ bị bẻ gãy khi chịu uốn. II) Phạm vi kiểm tra: kiểm tra từng lớp có sử dụng chất kết dính vô cơ hoặc hữu cơ, trừ đất gia cố nhựa, đá dăm thấm nhập nhựa và hỗn hợp đá trộn nhựa lỏng hay nhũ tương nhựa là không kiểm tra. III) Công thức kiểm tra:

ku kucd

kutt

KR

kuttR : cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối (Mpa);

kuttR = 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. Với các vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ lấy k 2 = 1,0; còn với bê tông nhựa loại II, bê tông nhựa rỗng và các loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k 2 = 0,8; với bê tông nhựa chặt loại I và bê tông nhựa chặt dùng nhựa polime lấy k2 = 1,0.

k1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục:

- Đối với vật liệu bê tông nhựa:

k1 = 0,22eN

11,11 ; (3.12)

- Đối với vật liệu đá (sỏi cuội) gia cố chất liên kết vô cơ

k1 = 11,0

86,2

eN ; (3.13)

- Đối với vật liệu đất gia cố chất liên kết vô cơ


Trang: 65

k1 = 11,0

22,2

eN ; (3.14)

Ne là số trục xe tính toán tích luỹ trên một làn trong suốt thời hạn thiết kế t của tầng mặt .Với các lớp bê tông nhựa chặt loại I và bê tông nhựa polime, thời hạn thiết kế lấy bằng 15 năm; còn với các loại bê tông nhựa và hỗn hợp nhựa khác lấy bằng 10 năm:

1.365.]1)1[( NqqN

t

e ; (A-2)

trong đó: N1 là số trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm trên một làn của năm đầu đưa đường vào khai thác sử dụng (trục/ngày đêm/làn): q: tỷ lệ tăng trưởng lượng giao thông trung bình năm (thập phân).

kucdK = tr

cdK .

Chỉ phải tính toán kiểm tra điều kiện kéo uốn đối với các lớp bê tông nhựa, hỗn hợp đá trộn nhựa, các lớp đất, cát gia cố, đá gia cố chất liên kết vô cơ sử dụng trong kết cấu áo đường cấp cao A1 và A2. Riêng đối với lớp thấm nhập nhựa và các lớp đất, đá gia cố nhựa lỏng thì không cần kiểm tra.

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 (Mpa); ku = bku kp.. ; trong đó:

p : áp suất bánh xe của tải trọng trục tính toán;

kb : hệ số xét đến 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, còn khi kiểm tra với cụm bánh đơn của tải trọng trục đặc biệt nặng nhất (nếu có) thì lấy kb = 1,0. ku : ứng suất kéo uốn đơn vị; IV) Xác định ku của các lớp vật liệu toàn khối: 1. Xác định ku cho lớp ở tầng mặt: - B1: Dùng toán đồ kogan quy đổi tất cả các lớp bên dưới lớp đang tính về 1 bán không gian vô hạn đàn hồi có mô đuyn đàn hồi: Echm.(Ví dụ trong hình 5-17 thì Echm là E0123); (Ví dụ trong hình 5-18 thì thì Echm là E012) - B2: dùng công thức Etb hoặc tính với nguyên tắc bình quân gia quyền theo bề dày, tức là E1 =

1

.h

hE ii quy đổi các lớp từ lớp đang tính trở lên trên thành 1 lớp tương đương có mô đuyn đàn

hồi: E1 và chiều dày h=h1. (Ví dụ trong hình 5-17 thì h1 là h4 và E1 là E4) (Ví dụ trong hình 5-18 thì h1 là h34 và E1 là E34)


Trang: 66

E4

E3

E2

E1

Eo

E123

h123

h12

h2h1

Eo

E12

Eo

E3h3h4 E4

h3h4 E4 h4 H=

h4E4 Echmku ku ku ku

D p

Hình 5-17: Ví dụ chuyển đổi để tính ứng suất chịu kéo khi uốn đơn vị ku ở đáy của lớp

vật liệu toàn khối là lớp trên cùng tầng mặt ( ví dụ lớp 4)

h2

h12

Eo

E1

E2

Eo

h1

E12

E4

E3

E4h4h3 E3

h4h3 h3E3

E4 h4

Echm EchmE34 H=

h34

ku ku ku ku

D p

Hình 5-18: Chuyển đổi để tính ứng suất chịu kéo khi uốn đơn vị ku ở đáy của lớp vật

liệu toàn khối là lớp giữa tầng mặt ( ví dụ lớp 3) - B3: tính E1/Echm và h1/D; tra toán đồ Hình 5-20 đƣợc ku


Trang: 67

Hình 5-20: Toán đồ xác định ứng suất kéo uốn đơn vị ku ở các lớp của tầng mặt (số trên

đƣờng cong là tỉ số E1/Echm)

(cách tra: đánh dấu trị số h1/D lên trục hoành, dóng lên đường cong mang trị số chmEE1 ; dóng

ngang qua trục tung được ku )


Trang: 68

2. Xác định ku cho lớp ở tầng móng: - B1: Dùng toán đồ kogan quy đổi tất cả các lớp bên dưới lớp đang tính về 1 bán không gian vô hạn đàn hồi có mô đuyn đàn hồi: E3=Echm. (Trong ví dụ hình 5-19 thì E3 là E01) - B2: dùng công thức Etb hoặc tính với nguyên tắc bình quân gia quyền theo bề dày, tức là E1 =

1

.h

hE ii quy đổi các lớp bên trên lớp đang tính thành 1 lớp tương đương có mô đuyn đàn hồi:

E1 và chiều dày h1. (Trong ví dụ hình 5-19 thì E1 là E34 và h1 là h34)

E3

Eo

E1

E2

E4h3

h1h2

h4

h3E3

E2 h2

E4 h4

Echmku ku

E34 h34

ku

E2 Echm

h2H=

h234

pD

Hình 5-19: Ví dụ chuyển đổi để tính ứng suất chịu kéo khi uốn đơn vị ku ở đáy của lớp

vật liền khối là tầng móng (ví dụ lớp 2) - Gọi h2 và E2 là chiều dày và mô đuyn đàn hồi của lớp đang tính. h=h1+h2 - B3: tính E1/E2; E2/E3 và h/D; tra toán đồ Hình 5-21 đƣợc ku

(cách tra: đánh dấu trị số h/D lên trục hoành, dóng lên đường cong trước mang trị số 2

1EE ;

dóng ngang qua đường xiên sau mang trị số 3

2EE ; dóng xuống trục hoành dưới cùng được ku )


Trang: 69

Hình 5-21. Toán đồ tìm ứng suất kéo uốn đơn vị ku ở các lớp liền khối của tầng móng

(số trên đƣờng cong là E1/E2 và trên đƣờng tia là E2/Echm= E2/E3)


Trang: 70

Bài 5.7. BÀI TẬP (48-2)

Tính kết cấu áo đường mềm của phần xe chạy theo điều kiện kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa và đá gia cố xi măng cho một tuyến đường cấp II đồng bằng 4 làn xe, có dải phân cách giữa và có dải phân cách bên tách riêng làn dành cho xe đạp và xe thô sơ. số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe ở năm thứ 15 là Ntt = 573 (trục/làn/ngày đêm)

Bảng 5-31: Dự kiến kết cấu thiết kế và các đặc trƣng tính toán của mỗi lớp kết cấu

Lớp kết cấu (từ dƣới lên)

Bề dày lớp

(cm)

E (Mpa) Rku

(Mpa) C

(MPa) φ(độ) Tính về độ võng

Tính về

trƣợt

Tính về kéo uốn

-Đất nền á sét ở độ ẩm 0,6 42 0,032 24

-Cấp phối đá dăm loại II 18 250 250 250

-Cấp phối đá dăm loại I 17 300 300 300

-Đá dăm gia cố xi măng 14 600 600 600 0,8

-Bê tông nhựa chặt loại I (lớp dưới) 8 350 250 1600 2,0

-Bê tông nhựa chặt loại I (lớp trên) 6 420 300 1800 2,8

Giải:

1. Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm Theo biểu thức ta tính được:

6eN 2,16.10.365.5730,06)0,06(1

1]0,06)[(114

15 (trục)

2. Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa: 2.1. Đối với bê tông nhựa lớp dưới (lớp 4):

p=0,6MpaE5=1800MpaE4=1600Mpa

E1=250Mpa

E2=300Mpa

E3=600Mpa

E0=42Mpa

1418

178

6

D=33

E3=600Mpa h3h3 14

49 h123

h12

h1

35

E0=42Mpa E0=42Mpa

h4h5E5=1800Mpa

E4=1600Mpa

68 Echm Echm=176,9MpaE45=1686Mpa

H=14

ku ku ku ku ku

h2

E1=274MpaE123=350Mpa

h5h4h4 8

h5 6



h4 8h5 6

Hình 5-30: Sơ đồ chuyển đổi để tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy bê tông nhựa lớp

dƣới h45=14 cm; E45 =

1600x8+1800x68+6 =

12800+1080014 =1686 MPa

Trị số Etb của 3 lớp móng cấp phối đá dăm II, cấp phối đá dăm I và đá gia cố xi măng là E123 = 350 MPa (theo kết quả đã tính ở trên) với bề dày 3 lớp này là h123= 18+17+14 = 49 cm trị số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh β.

với Dh123=

4933 =1,485 tra Bảng được β=1,1755 Vậy dcE123=1,1755 · 350 = 411,4 MPa


Trang: 71

Với: đcEE123

0 =42

411.4 =0,102, tra toán đồ Hình 5-10 được đcEE

123

0123=0,43. Vậy được:

E0123 = 411,4 x 0,43 = 176,9 MPa Tìm ku ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dưới bằng cách tra toán đồ Hình 5-20 với:

Dh45 =

1433 =0,424 ;

0123

45EE =

1686176.9 =9,53

Kết quả tra toán đồ được ku =1,50 và với p = 0,6 MPa ta có: ku =1,50 x 0,6 x 0,85 = 0,765 MPa

2.2. Đối với bê tông nhựa lớp trên: h5= 6cm; E5 = 1800 Mpa


p=0,6Mpa

1418

176

8

D=33

h123

49

14h3 h3

35h1

h12

E0=42Mpa E0=42Mpa

h2

E1=274Mpa


h4h5kuku 6h5

8h4



6h5

8h4ku ku

h1234

57

E0=42Mpa

E1234=456,3Mpa

h5E5=1800Mpa6 E5=1800Mpa6

ku HEchm=223,8Mpa

E0=42Mpa

E3=600Mpa

E2=300Mpa

E1=250Mpa

Hình 5-31: Sơ đồ chuyển đổi để tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy bê tông nhựa lớp

trên trị số E1234 của 4 lớp phía dưới nó được xác định như ở Bảng 5-34:

Bảng 5-34: Tính đổi từng 2 lớp một từ dƣới lên để tính Etb’ Lớp kết cấu Ei

(MPa) t = E2

E1

hi (cm) k=

h2

h1

Htb (cm)

Etb’ (Mpa)

Cấp phối đá dăm loại II 250 18 18 250

Cấp phối đá dăm loại I

300

300250 =1,200 17 17

18 =0,944 35

274

Đá gia cố xi măng

600

600274 =2,189 14 14

35 =0,400 49

350

Bê tông nhựa hạt trung 1600 1600350 =4,571 8

849 =0,163 57 456,3

Dh1234 =

5733 = 1,727)=1,146 ta có

dcE1234= 456,3 x 1,146 = 545,8 MPa Áp dụng toán đồ Hình 5-10 để tìm 01234E ở đáy lớp bê tông nhựa hạt nhỏ:

Với Dh1234 =

5733 = 1,727 và

1234

0EE =

42545.8 = 0,077

Tra toán đồ Hình 5-10 ta được 1234

01234EE = 0,41. Vậy có 01234E =0,41 x 545,8 = 223,8 MPa

Tìm ku ở đáy lớp bê tông nhựa lớp trên bẳng cách tra toán đồ Hình 5-20 với

Dh5 =

633 = 0,182;

01234

5EE =

1800223.8 = 8,043

Kết quả tra toán đồ được ku =1,81 và với p = 0,6 MPa Ta có: ku =1,81 x 0,6 x 0,85 = 0,923 MPa


Trang: 72

3. Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa: - Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa:

K1 = 0,22eN

11,11= 0,2262,16.1011,11 = 0,449

Trong trường hợp này lấy k2=1,0; Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp dưới là: ku21

kutt R.k.kR = 0,449 x 1,0 x 2,0 = 0,898 MPa

Và của lớp BTN lớp trên là: ku21

kutt R.k.kR = 0,449 x 1,0 x 2,8 = 1,251 MPa

-Kiểm toán điều kiện kéo uốn với hệ số kudcK =1,0 lấy cho trường hợp đường cấp II ứng với độ

tin cậy 0,95. -Với lớp bê tông nhựa lớp dưới

ku= 0,765 MPa < 10,898=0,898 MPa

- Với lớp bê tông nhựa lớp trên hạt nhỏ

ku= 0,923 MPa < 11,251=1,251 MPa

Vậy kết cấu thiết kế dự kiến đạt được điều kiện kéo-uốn đối với cả hai lớp bê tông nhựa. 4. Kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn ở đáy lớp móng bằng đá gia cố xi măng.

E1=250Mpa

E2=300Mpa

E3=600Mpa

E0=42Mpa

p=0,6MpaE5=1800MpaE4=1600Mpa8

1817

14

D=33

6

Echm=116Mpa

h4E4=1600Mpah4 8

h12

h1

35

E0=42Mpa

h2

E1=274Mpa

h3 14 E3=600Mpa h3

kuku

h5 6 E5=1800Mpa h58 h4

14 E3=600MpaE4=1600Mpa

h3

6 E5=1800Mpa h5

ku

h4514

Echm=116MpaE4=1600MpaE3=600Mpa14 ku

h3

E5=1800Mpa

H=h34

5

Hình 5-32: Sơ đồ chuyển đổi để tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy lớp đá dăm gia cố

xi măng

- Đổi các lớp phía trên (kể từ mặt lớp đá gia cố xi măng trở lên) về 1 lớp ta có: h45 = 6+8 = 14 cm

E45=1600x8+1800x6

8+6 =12800+10800

14 =1686 MPa

-Tính E012= mchE của các lớp phía dưới lớp đá gia cố xi măng:

theo kết quả ở Bảng 5-18 có E12 = 274 và H12 = 35 cm (của 2 lớp cấp phối đá dăm). Xét thêm

hệ số điều chỉnh β( Dh12 =

3533 =1,061)=1,114 ta có

dcE12 =274 x 1,114 = 305,25 MPa Tra toán đồ 5-10 để tìm 012E với

Dh12 =

3533 = 1,061 và đcE

E12

0 = 42

305.25 = 0,138

Tra toán đồ Hình 5-10 ta được đcEE12

012=0,38. Vậy có


Trang: 73

012E =0,38 x 305,25 = 116 MPa Tìm ku ở đáy lớp gia cố xi măng bằng cách tra toán đồ Hình 5-21 với

Dh345=

2833 =0,848 ;

3

45EE

6001686=2,81 và

012

3EE 5,17116

600

Kết quả tra toán đồ được ku =0,38 - Với p = 0,6 MPa, tính ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp đá gia cố xi măng theo biểu thức (3.11): ku= 0,38.0,6.0,85 = 0,1938 MPa

- Kiểm toán theo điều kiện kéo-uốn với kuttR và hệ số cường độ ku

cdK =1,0

Ở đây xác định được 575,0)10.16,2(86,2k 11,061 và k2 = 1; từ đó:

ku21kutt R.k.kR = 0,575 x 1,0 x 0,8 = 0,46 MPa

Như vậy ku =0,1938 < 0,146,0

KR

kucd

kutt = 0,46, kết cấu dự kiến thiết kế bảo đảm đủ cường độ theo

tiêu chuẩn chịu kéo uốn đối với lớp đá gia cố xi măng

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ THOÁT NƢỚC

Bài 6.1 CÁC NGUỒN NƢỚC ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐƢỜNG, GIỚI THIỆU CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƢỚC (49-1)

I) Phân loại nƣớc: Nền đường và các công trình trên đường chịu ảnh hưởng của các loại nước sau:

- Nước mưa rơi ngay trên mặt đường, lề đường, có thể thấm qua mặt đường, lề đường và mái taluy đường để vào trong thân nền đường.

Nước đọng ở hai bên đường hoặc nước ở trong rãnh dọc, có thể thấm vào thân nền đường.

Hơi nước lưu động trong các khe hở của đất lúc gặp lạnh thì ngưng lại trong thân nền đường.

Möïc nöôùc ngaàm

Nöôùc möa

Hôi nöôùc ngöng tuïNöôùc ñoïng

Hình 6-1: Sơ đồ các nguồn nước xâm nhập vào nền đường


Trang: 74

- Nước trên mặt đất từ các vùng lân cận chảy đến đường. - Nước ngầm từ trong lòng đất tác dụng trực tiếp lên nền đường hoặc bằng mao dẫn. - Nước từ các dòng chảy sông suối lớn nhỏ chảy ngang qua đường. II) Nguyên nhân nƣớc phá hoại đƣờng: - Nước ngấm trong đất làm tăng trọng lượng, giảm sức ma sát và lực dính kết của đất. - Nước ngấm không đều trong đất làm nền đường có sức chịu lực không đều, gây lồi lõm.. - Nước làm trương đất lên, làm mặt đường lồi lõm. - Nước mặt hay nước ngầm thấm vào nền đường gây xói lở nền đường dẫn đến phá hoại kết cấu mặt đường. III) Những công trình thoát nƣớc mặt: 1) Dốc ngang mặt đƣờng: Nhờ có độ dốc ngang mặt đường, lề đường mà khi nước mưa rơi xuống sẽ chảy về 2 phía của nền đường rồi đổ vào rãnh dọc, nước từ rãnh dọc sẽ tập trung vào 1 cống nào đó để thoát về phía sườn thấp. 2) Rãnh dọc: Định nghĩa: rãnh dọc dùng để thoát nước mưa từ mặt đường, lề đường,ta luy đường và dải đất dành cho đường, là loại rãnh bố trí dọc theo nền đường đào hoặc nền đường đắp thấp hơn 0,6m; rãnh dọc còn gọi là rãnh biên. 3) Rãnh đỉnh: Định nghĩa: Vì kích thước rãnh dọc không được quá lớn để đảm bảo ổn định mái dốc ta luy, do đó đối với những lưu vực quá lớn hoặc khi chiều sâu đào 12m thì rãnh dọc không thể nào thoát hết nước lũ, vì vậy cần phải có 1 hệ thống rãnh đỉnh ở phía ta luy cao (thượng lưu) sẽ đón phần lớn nước nguồn, không cho chảy về nền đường mà chảy trong rãnh đỉnh, men theo sườn dốc để đổ ra sông suối gần nhất, như vậy rãnh đỉnh cải thiện điều kiện làm việc của rãnh dọc. 4) Thùng đấu: thùng đấu là kết quả của quá trình lấy đất 2 bên ta luy để đắp nền đường:

<6m

nãön âæåìng

1/1,52%

0,4

1/1

K

1/1,52%

<1mthuìng âáúu

5) Cầu, cống, dốc nƣớc, bậc nƣớc, đƣờng thấm, đƣờng tràn.

Bài 6.2. NHỮNG QUY ĐỊNH CHUNG VỀ RẢNH DỌC, RẢNH ĐỈNH

(50,5-1,5) 1) Rãnh dọc: 1.1. Định nghĩa: rãnh dọc dùng để thoát nước mưa từ mặt đường, lề đường,ta luy đường và dải đất dành cho đường, là loại rãnh bố trí dọc theo nền đường đào hoặc nền đường đắp thấp hơn 0,6m; rãnh dọc còn gọi là rãnh biên. 1.2. Quy định: - Mặt cắt ngang rãnh dọc thường có dạng tam giác, hình thang, hình vòng cung, thường dùng nhất là loại hình thang: - Chiều rộng tối thiểu của đáy rãnh dọc là 0,4m, ta luy rảnh thường lấy theo ta luy nền đường, ta luy từ 1/1,5 đến 1/3 với nền đắp. Ta luy rảnh đường đàolấy bằng ta luy đường đào tùy vào địa chất - Chiều sâu rãnh dọc hình thang tối thiểu 0,3m; tối đa là 0,8 m và chiều sâu rãnh đảm bảo mức nước tính toán thấp hơn mép trên rãnh ít nhất là 0,2m.


Trang: 75

- Kích thước rãnh biên thường lấy theo cấu tạo mà không yêu cầu tính toán thủy lực. Chỉ khi rảnh biên không những thoát nước mưa từ mặt đường, lề đường,ta luy đường và dải đất dành cho đường mà còn để thoát nước lưu vực 2 bên đường thì kích thước rãnh biên phải được tính toán sao cho đảm bảo thoát được lưu lượng thiết kế nhưng chiều sâu rảnh không quá 0,8m để đảm bảo ổn định mái ta luy nền đường.

Neàn ñöôøng ñaép

1:1,5 - 1:3

a)1:1,5 - 1

:3

1:3b) 1:1,5

Neàn ñöôøng ñaéph

0,4

h 0,3

1:3

1:5

1:m

1:m

h h

0,4

0,4

a) b) c)

0,4mNeàn ñöôøng ñaøoNeàn ñöôøng

ñaøoNeàn ñöôøng ñaøo

- Rãnh dọc trong nền đá có thể có tiết diện tam giác, chiều sâu không quá 0,3m; mái dốc phía phần xe chạy là 1/3; phía đối diện là 1/1,5 với nền đắp hoặc 1/m theo độ dốc ta luy nền đào. - Rãnh dọc trong hầm nên có khả năng thoát lưu lượng lớn để thoát nhanh các chất lỏng nguy hiểm khi xảy ra tai nạn. Xây đá hoặc bằng bê tang. - Không để nước từ đường đắp hay từ rãnh khác chảy về rãnh dọc nền đường đào, trừ trường hợp đoạn đường đào < 100m. - Luôn tìm cách thoát nước từ rảnh dọc ra các khe suối hoặc khu vực trũng gần tuyến, tối đa cứ 500m đối với rãnh tiết diện hình thang và 250m với tiết diện hình tam giác phải tìm cách thoát nước từ rãnh dọc ra các chỗ trũng, ví dụ bố trí cống cấu tạo 75 ngang đường. - Độ dốc rãnh dọc thường lấy theo độ dốc dọc đường . - Độ dốc dọc của rãnh phải lớn hơn 0,3% 0,5% để đảm bảo nước có thể chảy được, không lắng đọng phù sa. - Độ dốc dọc của rãnh phải đảm bảo vận tốc nước chảy trong rãnh bé hơn vận tốc gây xói của vật liệu làm rãnh. Ở những đoạn độ dốc của rãnh lớn hơn độ dốc gây xói đất lòng rãnh thì phải căn cứ vào vận tốc nước chảy để chọn biện pháp gia cố thích hợp (lát đá, xây đá, bê tông). Trong điều kiện cho phép (đá nhiều), nên gia cố lòng rãnh bằng lát đá khan hoặc xây đá (không phụ thuộc vào độ dốc của rãnh) để đảm bảo khả năng thoát nước của rãnh và giảm nhẹ công tác duy tu bảo dưỡng rãnh. - Nơi thoát nước từ rảnh biên nền đắp phải cách xa nền đắp. Nếu bên cạnh nền đắp có thùng đấu thì rãnh dọc của nền đào được thiết kế hướng dần tới thùng đấu. Nếu không có

1/1,5 1/3 1/3 1/1,5

raính doüc

raính doüc

raính doüc

1/1 1/1 0,4

raính doüc

h<1 : 1,2m 1/1,5 h r 0,3m


Trang: 76

thùng đấu thì rãnh dọc nền đào bố trí song song tim đường cho tới vị trí nền đắp có chiều cao đắp lớn hơn 0,5m thì bắt đầu thiết kế rảnh tách xa dần khỏi nền đường cho tới khi chiều sâu rảnh bằng 0. - Qua khu dân cư, rãnh biên nên xây đá hoặc bằng bê tông có tấm đan che kín và có hệ thống giếng thu nước mưa - Đối với vùng canh tác nông nghiệp, nếu kết hợp sử dung rảnh làm kênh tưới tiêu thì tăng kích thước rãnh dọc và có biện pháp đảm bảo nền đường không bị sụt lở và xói lở. 2) Rãnh đỉnh: 2.1. Định nghĩa: Vì kích thước rãnh dọc không được quá lớn để đảm bảo ổn định mái dốc ta luy, do đó đối với những lưu vực quá lớn hoặc khi chiều sâu đào 12m thì rãnh dọc không thể nào thoát hết nước lũ, vì vậy cần phải có 1 hệ thống rãnh đỉnh ở phía ta luy cao (thượng lưu) sẽ đón phần lớn nước nguồn, không cho chảy về nền đường mà chảy trong rãnh đỉnh, men theo sườn dốc để đổ ra sông suối gần nhất, như vậy rãnh đỉnh cải thiện điều kiện làm việc của rãnh dọc. 2.2. Các quy định đối với rãnh đỉnh: - Tiết diện rãnh thường dùng hình thang, chiều rộng đáy rãnh tối thiểu là 0,5m, bờ rãnh có ta luy 1/1,5; chiều sâu rãnh phải xác định từ tính toán thuỷ lực nhưng không nên sâu quá 1,5m; đảm bảo mức nước tính toán thấp hơn mép trên rãnh ít nhất là 0,2m. đất đào rãnh dùng đắp con trạch ngăn nước với độ dốc 2% hướng vào rãnh đỉnh. - Tuỳ vào địa chất, địa hình, độ dốc dọc rãnh đỉnh phải đảm bảo không xói và không lắng đọng phù sa., ir>0,5%,

1/1âæåìng

raính doüc

>0,5m1/1,5

raính âènh2%

con traûch

>5m

- Vị trí rãnh đỉnh phải cách mép ta luy nền đường đào ít nhất 5m. - Tần suất tính lưu lượng nước của rảnh dọc và rảnh đỉnh là 4%. - Lòng rãnh đỉnh và ta luy phía giáp với đường phải gia cố chống thấm. - Trên bình đồ, hướng của rãnh đỉnh phải thiết kế thay đổi từ từ để góc kẹp không bé hơn 45 độ và bán kính đường cong không được nhỏ hơn 2 lần chiều rộng bên trên của rãnh.

Bài 6.3. DỐC NƢỚC:(51,5-1)

I) Định nghĩa: Dốc nước là rãnh, kênh có độ dốc I>i k. Với ik là độ dốc phân giới là độ dốc mà dòng chảy có tỷ năng nhỏ nhất. Dốc nước thường sử dụng ở thượng lưu và hạ lưu cống để bảo vệ cống. Tiết diện dốc nước thường dùng loại hình chữ nhật. Đáy và thành làm bằng bê tông cốt thép, đá gạch xây, gỗ. Để tiêu năng, ở cuối dốc nước thường làm tường tiêu năng hoặc giếng tiêu năng.


Trang: 77

hk

H

h2=h''0d

hh0I>ik

giãúng tiãu nàng

b

II) Tính toán dốc nước 1. Xác định chiều rộng dốc nước b (m):

2/50

2/3

4/3

V.)a.n(I.Qb và b bề rộng suối

n: hệ số nhám của vật liệu xây dốc (tra bảng).

a: hệ số lẫn khí (tra bảng)

I: độ dốc dốc nước (thập phân). V0: vận tốc cho phép không xói của vật liệu làm dốc nước (m/s)(tra bảng). Q: lưu lượng nước thiết kế (m3/s). 2. Xác định chiều sâu mực nước cuối dốc nước ho (m):

b.VQh0

0

3. Xác định chiều sâu mực nước ở đầu dốc nước hk (m):

3 2

2

k b.gQh

=1 1,1: Hệ số sửa chữa động năng, thường lấy =1,1 4. Tính chiều sâu liên hợp sau bước nhảy thủy lực: ho'' (m):


Trang: 78

2/100

002

''0 h.V.45,0g

h.2.Vhh với g=9,81(m/s2)

5. Kiểm tra điều kiện chảy ngập: - Nếu chiều sâu mực nước tự nhiên của suối sau dốc nước: h tn 1,1.ho'' thì có hiện tượng chảy ngập và vận tốc sau dốc nước được xác định theo h tn, không cần làm giếng tiêu năng. - Nếu htn<1,1.ho'' thì sau dốc nước phải làm giếng tiêu năng để giảm vận tốc nước chảy. * Chiều sâu giếng tiêu năng là: d=1,1ho" - htn (m) * Chiều dài giếng tiêu năng: Lg= 3 )hh( 0

''0 (m)

* Ghi chú: h tn là chiều sâu mực nước sau dốc nước, cũng chính là chiều sâu mực nước tự nhiên khi chưa có dốc nước, h tn xác định bằng phương pháp thử dần sao cho ứng với chiều sâu htn thì sẽ thoát được lưu lượng Q.

Bài 6.4. BÀI TẬP DỐC NƢỚC (52,5-1) Đề: Tính toán các yếu tố thủy lực của dốc nước ở hạ lưu cầu với các số liệu sau: - Độ dốc của lòng suối bằng độ dốc của kênh (dốc nước): I=20%=0,2 - Vật liệu làm kênh (dốc nước): đá hộc xây vữa M100. - Chiều rộng của suối ở hạ lưu: 2,5m - Lưu lượng nước thiết kế: 18,1m3/s - Độ sâu tự nhiên ở hạ lưu: 1,22m Cho rằng điều kiện về địa hình được thỏa mãn.

Giải: a. Xác định chiều rộng dốc nước:

Với vật liệu đá hộc xây vữa M100, tra bảng 6.3 (lát đá hộc) được độ nhám: n=0,02 Độ dốc dốc nước 20%, tra bảng 6.4 được hệ số lẫn khí a=1,33 Tra bảng 6.7B với máng bê tông M100, độ sâu nước htn=1,22m được vận tốc cho phép không xói: Vox=12m/s=Vo

Chiều rộng tối thiểu của dốc nước: m5,212)33,102,0(2,01,18

V.)a.n(I.Qb 2/52/3

4/3

2/50

2/3

4/3

b Chiều rộng của suối, vậy chọn b=2,5m.

b. Xác định độ sâu nước chảy ở đầu dốc nước: m8,15,281,91,181,1

b.gQh 3 2

23 2

2

k

c. Xác định độ sâu nước chảy ở cuối dốc nước: m603,0125,21,18

b.VQh0

0

d. Tính chiều sâu liên hợp sau bước nhảy thủy lực: ho''

m207,481,9603,0212g

h.2.Vh 00

''0

e. Kiểm tra điều kiện chảy ngập: - Vì 1,1.h o''=1,1x4,207=4,63m nên h tn<1,1.ho'', do đó sau dốc nước phải làm giếng tiêu năng. * Chiều sâu giếng tiêu năng là: d=1,1ho" - htn=4,63-1,22=3,41m. * Chiều dài giếng tiêu năng: Lg= 3 )hh( 0

''0 =3(4,207-0,603)=10,81m.


Trang: 79

Bài 6.5.BẬC NƢỚC: (53,5-1) I) Phạm vi sử dụng: Bậc nước thường được dùng ở thượng lưu và hạ lưu cống để bảo vệ cống không bị xói khi lòng suối rất dốc (>1:1,5), dùng dốc nước không hiệu quả. Bậc nước thường dùng loại tiết diện hình chữ nhật. Đáy và thành làm bằng bê tông cốt thép, đá gạch xây. Chiều cao mỗi bậc p từ 0,3 0,6m và độ dốc mặt bậc 2 3%. Tần suất tính lưu lượng lấy theo tần suất của công trình được bậc nước bảo vệ. II) Tính toán bậc nƣớc:

p

hg

hc

h"c

d

Lk

LT

hkd

Hhk

1. Chọn chiều rộng bậc nước: b (m) Thường chọn b bằng khẩu độ công trình thoát nước (cống) và lấy theo tiêu chuẩn lưu lượng 0,5 1 m3/s cho 1m chiều rộng bậc nước. Thường chọn b=Q 2. Chọn số lượng bậc nước n và xác định chiều cao bậc p (m): Chọn p=0,3 0,6m. Đầu tiên thường giả định p’=0,5m n= H/p’; làm tròn n đến số nguyên n’ với H là chênh cao tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước (m). Tính lại p’= H/n’; làm tròn p’ đến p là bội số của 5cm. 3. Xác định chiều sâu mực nước tại cửa vào bậc nước:

3 2

2

k b.gQh (m)

=1 1,1: Hệ số sửa chữa động năng, thường lấy =1,1 Q: lưu lượng nước thiết kế (m3/s). g=9,81 (m/s 2) 4. Xác định chiều sâu liên hợp sau bước nhảy thuỷ lực:


Trang: 80

c

cT''

k

''c

''c hh (m)

"c : xác định theo toán đồ hình 6.13/162 khi đã biết năng lượng tương đối T và

kk

0T h

dp5,1hT

T0: năng lượng mặt cắt tại cửa vào (m). p: chiều cao bậc nước (m). d: chiều sâu giếng tiêu năng (m)(trong tính toán giả định trước, thường d=p/2) : hệ số vận tốc (tra bảng 6.5/161), với bê tông xi măng, đá hộc xây vữa: lấy =0,8. 5. Xác định chiều sâu nước trước tường giếng tiêu năng: hg=H+d=1,7.hk+d. H: chiều sâu nước dâng trước bậc nước (m). 6. Kiểm tra điều kiện nước chảy ngập: hg 1,1hc” và htn 1,1hc” htn: chiều sâu nước chảy tự nhiên ở hạ lưu (m). Nếu hg<1,1hc” hay htn<1,1hc” thì phải tăng d và tính lại từ đầu. 7. Tính chiều dài tối thiểu của giếng : Lg=lđ+ln


Trang: 81

Lđ: độ xa của dòng nước đổ (m): gy.2.Vl kâ

Vk: vận tốc nước chảy tại cửa vào (m/s): k

k h.bQV

y: Chiều cao nước đổ (m): y=p+d+2kh

ln: chiều dài bước nhảy thuỷ lực (m): ln=3.(hc”-hc) hc: chiều sâu nước tại tiết diện co hẹp (m): hc= kc h. Trị số c tra đồ thị hình 6.13/162 khi đã biết năng lượng tương đối T và . 8. Tính chiều dày tường sau của giếng tiêu năng: LT=3.hk 9. Kiểm tra điều kiện bố trí bậc nước: Bậc nước được bố trí hợp lý khi: ibn ilv

ibn: độ dốc bậc nước: Tg

bn LLpi

ilv: độ dốc tự nhiên của lưu vực: LHi lv .

H chênh cao tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước (m). L: Chiều dài tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước (m).

* Nếu ibn<ilv thì phải giả thiết lại số bậc, tính lại chiều cao bậc p và tính lại từ đầu.

Bài 6.6 BÀI TẬP BẬC NƢỚC (54,5-1) Đề: Tính toán thủy lực bậc nước nối tiếp phía hạ lưu công trình cầu với các số liệu như sau: - Chênh cao tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước: H=2,9m - Chiều dài tự nhiên từ đầu đến cuối bậc nước: L=20m - Tĩnh không bậc nước: T=0,2m - Vật liệu làm bậc nước: đá hộc xây vữa M100. - Lưu lượng thiết kế: Q4%=4 m3/s - Độ sâu tự nhiên ở hạ lưu: htn=0,82m

Giải: a. Chọn chiều rộng bậc nước: Căn cứ vào lưu lượng nước thiết kế là 4 m 3/s, ta thấy nếu bố trí mỗi mét chiều rộng thoát lưu lượng 1 m3/s thì chiều rộng bậc nước là b=4 m. b. Tính chiều sâu nước chảy tại cửa vào:

m482,0481,941,1

b.gQh 3 2

23 2

2

k

c. Chọn số bậc, tính chiều cao bậc: Chọn cố bậc nước n=6 (Sơ bộ chọn p’=0,5m; n= H/p’) Chiều cao cần thiết của bậc nước là: p’= H/n=2,9/6=0,483m Chọn p là bội của 5cm, vậy chọn p=0,5m


Trang: 82

p

hg

hc

h"c

d

Lk

LT

hkd

Hhk

d. Tính chiều sâu sau bước nhảy thuỷ lực:

Năng lượng tương đối: 335,2482,025,05,05,1h

dp5,1hT

kk

0T

Chọn chiều sâu giếng tiêu năng d=0,25m. Tra toán đồ hình 6.13/162 ứng với =0,8 và T =2,335 được "

c =0,8 và c =0,7 Chiều sâu sau bước nhảy thuỷ lực: m39,0482,08,0hh k

''c

''c

e. Xác định chiều sâu nước trước tường giếng tiêu năng: hg=H+d=1,7.hk+d=1,7x0,482+0,25=1,07m g. Kiểm tra điều kiện chảy ngập: Ta thấy hg=1,07m>1,1h’’=1,1x0,39=0,42m Vậy điều kiện chảy ngập được đảm bảo. Đối với bậc nước cuối cùng phải đảm bảo: htn=0,82m>1,1h’’=0,42m. h. Xác định chiều dài tối thiểu của giếng tiêu năng:

- Tính vận tốc nước chảy tại cửa vào: s/m07,2482,044

h.bQV

kk

- Tính chiều cao nước đổ: y=p+d+2kh =0,5+0,25+0,482/2=0,991m

- Tính độ xa của dòng nước đổ : m93,081,9991,02.07,2g

y.2.Vl kâ

- Tính hc: chiều sâu nước tại tiết diện co hẹp : hc= kc h. =0,7x0,482=0,337m - Tính ln: chiều dài bước nhảy thuỷ lực : ln=3.(hc”-hc)=3(0,39-0,337)=0,16m - Tính chiều dài tối thiểu của giếng : Lg=lđ+ln=0,93+0,16=1,09m i. Xác định chiều dày tường tiêu năng:LT=3.hk=3x0,482=1,45m k. Kiểm tra điều kiện bố trí bậc nước: Bậc nước được bố trí hợp lý khi: ibn ilv

ibn: độ dốc bậc nước: %7,19197,045,109,15,0

LLpi

Tgbn

ilv: độ dốc tự nhiên của lưu vực: LHi lv =2,9/20=0,145=14,5%.

Vậy ibn ilv Bậc nước được bố trí hợp lý .


Trang: 83

CHƯƠNG 7: CÔNG TÁC KHẢO SÁT THIẾT KẾ. Bài 7.1. CÁC GIAI ĐOẠN KHẢO SÁT THIẾT KẾ (55-0,5)

Thủ tục đầu tư xây dựng một tuyến đường (hay các công trình xây dựng cơ bản nói chung) gồm 3 giai đoạn:

- Chuẩn bị đầu tư xây dựng công trình (XDCT);(KSTK sơ bộ hay lập dự án)

- Thực hiện đầu tư XDCT;(KSTK kỹ thuật-thi công)

- Kết thúc xây dựng, đưa công trình vào khai thác sử dụng. Để chuẩn bị cho việc xây dựng một tuyến đường, người ta phải làm công tác khảo sát (thăm

dò, đo đạc) và thiết kế. Thông thường, quá trình khảo sát và thiết kế được tiến hành bằng hai giai đoạn: Chuẩn bị đầu tư và thực hiện đầu tư (XDCT).

Giai đoạn 1, "Chuẩn bị đầu tư xây dựng công trình" sẽ có một phần nội dung công việc là khảo sát sơ bộ và thiết kế cơ sở (trước đây gọi là thiết kế sơ bộ). Khảo sát sơ bộ nhằm lấy số liệu phục vụ cho giai đoạn chuẩn bị đầu tư, có thể tiến hành theo một bước hoặc hai bước, do Chủ đầu tư quyết định theo qui chế hiện hành, và tương ứng sẽ lập: Báo cáo đầu tư xây dựng công trình (BCĐTXDCT) và Dự án đầu tư xây dựng công trình (DAĐTXDCT).

Giai đoạn 2, "Thực hiện đầu tư xây dựng công trình" sẽ có một phần nội dung công việc là khảo sát chi tiết (hay khảo sát kỹ thuật chi tiết), thiết kế kỹ thuật, thiết kế bản vẽ thi công. Khi thực hiện thủ tục đầu tư một dự án, còn tùy theo mức độ khó dễ trong quá trình thực hiện, tùy theo qui mô công trình, Chủ đầu tư có thể yêu cầu thực hiện đầy đủ các giai đoạn, các bước như nói trên, hoặc giảm bớt một vài bước hay giai đoạn, hoặc có thể yêu cầu thực hiện chi tiết hơn. Nội dung thực hiện và hồ sơ dự án đường ô tô cần phải lập được qui định tùy theo từng bước, từng giai đoạn nói trên.

Bài 7.2. GIAI ĐOẠN LẬP DỰ ÁN (56-1)

a) Mục đích Thu thập tài liệu nghiên cứu tính toán phân tích sự cần thiết phải đầu tư công trình, lựa chọn hình thức đầu tư, xác định cụ thể vị trí, qui mô các công trình,đề suất các phương ân thiết kế, so sánh lựa chọn phương án tuyến đường, các công trình trên tuyến đường, đề xuất các giải pháp kỹ thuật hợp lý, tính tổng mức đầu tư và đánh giá, phân tích kinh tế - tài chính của dự án.

b) Yêu cầu

- Đề xuất được cấp đường và các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu cho từng đoạn đường và các công trình trên đường;

- Đề xuất các phương án tuyến;

- Xác định khả năng đặt tuyến và sơ bộ xác định vị trí trên thực địa của các phương án;

- Sơ toán khối lượng, dự trù nguyên vật liệu;


Trang: 84

- Lập khái toán, chứng minh hiệu quả kinh tế, kiến nghị phương án khả thi nhất, kiến nghị chủ đầu tư, phân kỳ đầu tư và xây dựng;

- Đề xuất biện pháp thi công;

- Đề xuất thiết kế và thi công đặc biệt;

- Đề ra những giải pháp cho bước khảo sát và thiết kế kỹ thuật. c) Nội dung:

c.1. Chuẩn bị trong phòng Sưu tầm những tài liệu: + Tài liệu điều tra kinh tế và khảo sát trước đó đã thực hiện có liên quan đến thiết kế; + Các điểm khống chế bắt buộc tuyến phải qua hoặc phải tránh; + Tài liệu khí tượng thủy văn, thổ nhưỡng, địa chất và thủy văn địa chất; + Các bản đồ vùng đặt tuyến Nghiên cứu trên bản đồ tỉ lệ nhỏ Nghiên cứu trên bản đồ tỉ lệ lớn;

Vạch tuyến trên bản đồ, . Xác định mức độ khó khăn phức tạp của công việc sẽ tiến hành ngoài thực địa và lập kế

hoạch thực hiện. c.2. Thị sát và đo đạc tuyến ngoài thực địa

Thị sát +Nhiệm vụ của thị sát là đối nhiếu bản đồ với thực địa, xác minh khả năng đặt tuyến, bổ

sung thêm các phương án cục bộ được phát hiện thêm trong quá trình đi thực địa, sơ bộ lựa chọn các phương án hợp lý, phát hiện các công trình có liên quan, tìm hiểu tình hình dân cư, nguyên vật liệu thu thập ý kiến của địa phương góp phần lựa chọn phương án tuyến tốt. Đo đạc

+ Nhiệm vụ của đo đạc ngoài thực địa là để vẽ lại bình đồ địa hình khu vực dự định đặt tuyến và thu thập các tài liệu để so sánh chọn phương án tuyến. Các phương án được đo đạc ở bước này là các phương án đã được chọn lọc qua quá trình nghiên cứu trong phòng, thị sát trên thực địa và đã có ý kiến tham gia của địa phương và các cơ quan hữu quan. Ngoài các phương án chính còn phải đo đạc các phương án cục bộ trong các phương án chính. * Tỉ lê bình đồ qui định như sau:

++ Địa hình núi khó: 1: 2000; ++ Địa hình núi bình thường và đồi bát úp: 1:1000 Đo dài bằng thước thép hoặc thước sợi amiăng, xác định vị trí các cọc Km, Hm và các cọc chi tiết. Đo hình cắt ngang tuyến ở tất cả các cọc, kể cả cọc đỉnh, Việc đo cao tổng quát phải đo 2 lần, một lần đo đi, một lần đo về riêng biệt để xác định độ cao các mộc, sai số (fh) không được vượt quá sai số cho phép:

fh 30 L , (mm)


Trang: 85

Trong đó: L là chiều dài đường đo giữa hai mốc, tính bằng Km. Cao độ mốc lấy theo hệ cao độ quốc gia, cứ 40 50 Km phải khớp nối vào một điểm độ cao Nhà nước từ hạng II trở lên. Đo cao các cọc chi tiết cần đo một lượt và khép vào mốc với sai số (fh) không vượt quá sai số cho phép:

fh 50 L , (mm) C.3. Khảo sát các công trình

- Thu thập những số liệu cần thiết cho việc lựa chọn loại công trình và lập hồ sơ công trình (cầu - cống đặc biệt, tường chắn, hầm,...).

Sơ bộ xác định số lượng, vị trí và khẩu độ của cầu nhỏ và cống. C.4. Điều tra các số liệu có liên quan đến tuyến

+ Thống kê nhà cửa, công trình nổi và ngầm trong phạm vi từ tim tuyến ra mỗi bên từ 20 m đến 50m (tùy theo tốc độ thiết kế + Các số liệu về khả năng cung cấp VLXD, số liệu về mỏ VLXD, ước tính trữ lượng,

điều kiện khai thác, phương thức và cự ly vận chuyển + Các số liệu phục vụ cho việc lập tổng mức đầu tư.

C.5. Khảo sát thủy văn, khảo sát địa chất công trình (ĐCCT), điều tra kinh tế, khảo sát môi trường

Bài 7.3. KHẢO SÁT THIẾT KẾ KỸ THUẬT (57-1) I) Mục đích, yêu cầu giai đoạn khảo sát kỹ thuật: Căn cứ vào phương hướng tuyến và các chủ trương kỹ thuật đã được duyệt trong thiết kế sơ bộ, để xác định dứt khoát vị trí tuyến trên thực địa, tiến hành đo đạc chính xác, sưu tầm tài liệu để thiết kế kỹ thuật và lập dự toán, làm hồ sơ văn kiện chính thức để giao cho bộ phận thi công thực hiện tuyến đường. II) Nội dung giai đoạn khảo sát kỹ thuật: 1. Công tác chuẩn bị: a. nghiên cứu tài liệu. b. Vạch kế hoạch và tiến độ công tác. 2. Công tác đo đạc kỹ thuật: 2.1 Chọn tuyến, định đỉnh. Căn cứ các cọc đỉnh đã cắm trong giai đoạn nghiên cứu báo cáo khả thi, chỉnh sửa lại nếu chưa hợp lý. Sau khi đã cố định được các cọc đỉnh, cần tiến hành đóng các cọc dấu cọc đỉnh, mỗi cọc đỉnh phải đóng hai cọc dấu ngoài phạm vi thi công tạo thành một hình tam giác, đo các yếu tố góc và cạnh của tam giác này và vẽ lên bình đồ tuyến. 2.2 Công tác đo góc cắm cong: - Góc đỉnh phải đo theo phương pháp toàn vòng. trị số góc đỉnh là tài liệu cần thiết để tính các yếu tố đường cong và để vẽ bình đồ tuyến sau này, do đó phải đo đạc chính xác,sai số không quá 30”. - Khi tính các yếu tố đường cong cần chú ý kết hợp các yếu tố kỹ thuật, cấp đường và địa hình thực tế để chọn bán kính R cho hợp lý. + Đối với những tuyến chưa thi công ngay (chờ quá 6 tháng), chỉ đóng 3 cọc đường cong là: TĐ; TC; P.


Trang: 86

+ Đối với tuyến cần thi công ngay (giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công), ngoài 3 cọc trên còn phải đóng các cọc chi tiết trong đường cong, cự ly cách nhau tuỳ theo bán kính R.

2.3 Công tác cắm cọc và đo dài: - Căn cứ vào địa hình, địa vật, địa chất để rải cọc chi tiết trên tim tuyến và các cọc lý trình H; KM; cọc địa hình. Các cọc chi tiết cách nhau khoảng 20m, ở địa hình núi khó trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công, các cọc chi tiết cách nhau 10 20m. - Nguyên tắc rải cọc: làm đồng thời với công tác đo dài, mục đích lấy chẵn thước đến dm. như vậy, các cọc địa hình phải xê dịch qua lại trong phạm vi 5 cm cho phù hợp. - Đo dài phải tiến hành 2 giai đoạn gồm đo dài tổng quát và đo dài chi tiết. * Đo dài tổng quát để đo khoảng cách các cọc H, cọc KM; tiến hành 2 lần với sai số

cho phép như sau: L10001

* Đo dài chi tiết giữa các cọc chi tiết, cọc địa hình và khép vào các cọc H; KM với

sai số khép: L5001

- Cọc địa hình có mục đích phản ánh hình thể đất lên trắc dọc, trắc ngang, xác định vị trí cầu, cống, kè, tường chắn và các địa vật khác lên bình đồ nên phải đóng ở những chỗ: + Thay đổi độ dốc, địa hình, địa chất . + Tuyến qua khe suối, hồ ao, đầm lầy. + Tuyến qua ống dẫn nước, đường dây điện, đường sắt, đường bộ. + Để tính khối lượng được chính xác thì phải chú ý cả địa hình 2 bên tuyến. Nếu thấy địa hình 2 bên thay đổi cũng phải đóng cọc địa hình mặc dù địa hình ở tim tuyến không thay đổi.

2.4 Công tác đo cao: Trong đo cao sử dụng máy thuỷ bình và được tiến hành 2 giai đoạn: đo cao tổng quát và đo cao chi tiết. - Đo cao tổng quát: Nhiệm vụ của đo cao tổng quát là lập hệ mốc cao độ dọc tuyến, chuyền độ cao từ mốc cao độ nhà nước đến mốc cao độ dọc tuyến và đo độ cao tất cả các mốc, các cọc lý trình, hoặc đo kiểm tra giữa các mốc đã biết cao độ trong trường hợp sử dụng mốc quốc gia, nếu khó khăn mới dùng mốc giả định. Đo cao được tiến hành 2 lần, phải đảm bảo sai số cho phép như sau: h≤ 30. L (mm): Ở vùng đồng bằng. h≤ 40. L (mm): Ở vùng đồi núi. Trong đó: h: sai số giữa 2 lần đo cao tổng quát (mm) L: khoảng cách giữa các mốc cao độ tiến hành kiểm tra sai số đo (km) Phải đảm bảo đường ngắm cách mặt đất tối thiểu 30cm, mỗi điểm phải đọc mia 2 lần với sai số không quá 1mm. Trong đo cao tổng quát cần đặt các mốc cao độ dọc tuyến. Các mốc cách nhau 2 km với vùng đồng bằng; 1 km với vùng núi và đặt mốc ở những vị trí công trình như cầu trung, cầu lớn, kè lớn, nơi đào sâu đắp cao...Mốc cao độ phải được đặt ở nơi chắc chắn, tránh bị rung động, lún và đặt ngoài phạm vi tuyến để sau khi thi công vẫn còn mốc, cần phải sơ họa vị trí đặt mốc để dễ tìm. Trong khi đo cao, đo cao của tuyến nên lấy theo mốc cao độ nhà nước, nếu không có thì nên lấy theo mốc cao độ của các công trình lớn lân cận để tiện đối chiếu giải quyết các vấn đề. Đối với các trường hợp khác không có liên quan ràng buộc gì với quy hoạch chung thì độ cao của tuyến có thể lấy theo mốc giả định. - Đo cao chi tiết:


Trang: 87

Là đo cao tất cả các cọc trên tuyến và những vị trí cần thiết, đo cao chi tiết chỉ cần đo 1 lần nhưng có khép vào các mốc cao độ dọc tuyến và mỗi cọc chi tiết phải đọc mia 2 lần với sai số không quá 1mm. Sai số khép mốc khi đo cao chi tiết là: L.50h (mm) L: Chiều dài đo (km) Các vị trí cần đo đạc cao độ khác là: Điểm đầu và điểm cuối mặt cầu hiện có, đáy sông, các mực nước, cao độ của đường sắt hoặc đường ô tô giao với tuyến. - Đo trắc ngang. - Đo đạc các vị trí cầu cống. - Đo đạc ruộng đất ven đường. - Điều tra địa chất thuỷ văn. - Điều tra nguyên vật liệu. 3.Lập bình đồ những khu vực đặc biệt: 4. Thu thập các số liệu thủy văn để thiết kế thoát nước . 5. Điều tra địa chất dọc tuyến 6. Điều tra các khu vực địa chất xấu 7. Điều tra các đoạn có khả năng xói lở, sụt lở 8. Thu thập các số liệu thiết kế cống, cầu nhỏ. 9. Điều tra các mỏ, các nguồn vật liệu xây dựng. 10. Thu thập các số liệu về đơn giá vật liệu, ca máy, ý kiến chính quyền địa phương. III. Thiết kế kỹ thuật : bao gồm thiết kế bình đồ, thiết kế trắc dọc, thiết kế trắc ngang, thiết kế các công trình kỹ thuật khác: gồm mặt đường, cầu, cống, kè, tường chắn.

Bài 7.4 NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI ĐỊNH TUYẾN (57,5-0,5) I) Nguyên tắc chung: - Chọn tuyến là khâu quan trọng nhất trong công tác khảo sát thiết kế , vị trí tuyến đường tốt hay xấu quan hệ trực tiếp đến việc sử dụng đường sau này, lượng công trình nhiều hay ít, giá thành cao hay thấp. - Khi chọn tuyến người ta vạch ra nhiều phương án tuyến để cân nhắc so sánh, cuối cùng chọn 1 tuyến tốt nhất. Tuyến đường được chọn phải đạt được: + Phí tổn xây dựng ít nhất. + Chỉ tiêu sử dụng cao nhất. * Để đảm bảo các yêu cầu đó, khi định tuyến phải tuân theo các nguyên tắc sau: 1. Tuyến đường phải đi theo hướng ngắn nhất nhưng phải phục vụ được nhiều nhất. 2. Tuyến đường phải tốt: cố gắng sử dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật cao trong điều kiện cho phép nhưng khối lượng không được tăng quá lớn. 3. Tránh chiếm nhiều ruộng đất, tôn trọng các di tích lịch sử, tôn giáo có liên quan đến tập quán của nhân dân. 4. Khi định tuyến cần xét đến: a. Ý nghĩa của tuyến đường: mỗi con đường có yêu cầu khác nhau: hoặc để phục vụ cho nền kinh tế quốc dân, phục vụ văn hoá, chính trị, quốc phòng v..v..Vì vậy mục đích, ý nghĩa mỗi tuyến đường cũng khác nhau. b. Điều kiện tự nhiên: tuỳ theo tình hình địa hình, địa chất, thuỷ văn từng nơi mà vạch tuyến cho hợp lý: đồng bằng không nên quanh co, miền núi không nên thẳng quá. Khi đã xác định được các điểm khống chế như khu trung tâm dân cư, trung tâm kinh tế mà tuyến nhất định phải đi qua, ta có thể dẫn tuyến giữa các điểm khống chế bằng nhiều hướng khác nhau, đồng thời phải quan tâm đến địa chất thuỷ văn,tránh chướng ngại vật tự nhiên, thành thị, làng mạc, ao hồ, bãi lầy gây nên các công trình tốn kém.


Trang: 88

II) So sánh các phƣơng án tuyến: - Để tránh bỏ sót phương án, khi thiết kế yêu cầu vạch tất cả các phương án có thể vạch nhằm thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật. Số phương án tuyến vạch khá nhiều, để giảm khối lượng tính toán không cần thiết, sau khi vạch tất cả các phương án có thể có trên bình đồ. Ta nên phân tích ngay để loại bỏ các phương án không hợp lý thông qua 1 số chỉ tiêu sau: - Chiều dài tuyến: chọn ngắn - Độ dốc dọc lớn nhất: chọn nhỏ - Số lượng đường cong: chọn ít - Bán kính đường cong: chọn lớn - Số lượng công trình cầu cống: chọn ít - Tình hình địa chất, thuỷ văn: chọn tốt. - Điều kiện cung cấp vật liệu và sử dụng vật liệu địa phương: chọn thuận lợi. - Điều kiện thi công: chọn thuận lợi. Bằng những so sánh trên, chọn 2 phương án tối ưu để tiến hành thiết kế trắc dọc, trắc ngang, thiết kế thoát nước, tính toán khối lượng nền mặt đường, công trình cầu cống và các công trình khác nếu có. Tính các chỉ tiêu giá thành khai thác để luận chứng hiệu quả kinh tế kỹ thuật, chọn phương án hợp lý nhất.

Bài 7.5 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN (58,5-1) I) Căn cứ vào độ dốc tự nhiên chia ra 2 phƣơng pháp: a. Lối đi tự do:khi độ dốc tự nhiên nhỏ, địa thế không khó khăn lắm, nếu như điều kiện địa chất thuỷ văn cho phép, nên vạch tuyến theo đường thẳng, tuyến đường sẽ ngắn, đồng thời tránh phải làm các công trình kỹ thuật tốn kém. b. lối đi gò bó: khi độ dốc tự nhiên lớn, địa thế phức tạp, khó khăn nhiều, tuyến không thể kéo thẳng được mà phải đi quanh co để đạt được yêu cầu độ dốc, tuy nhiên không được kéo dài tuyến ra quá đáng * Phương pháp kéo dài tuyến ở những vùng địa thế khó khăn để giảm độ dốc gọi là khai triển tuyến. Khai triển có 2 cách: - Khai triển tuyến đơn giản: khi địa hình không khó khăn lắm, chỉ cần chuyển hướng vài lần tạo nên 1 số đường cong trái chiều là được, tuyến kéo dài ra không nhiều lắm.

- Khai triển tuyến phức tạp: khi địa hình khó khăn nhiều, nếu khai triển tuyến như trên thì không đảm bảo độ dốc yêu cầu, khối lượng đào đắp lớn, cho nên ta phải cho tuyến lượn đi lượn lại nhiều lần, tuyến sẽ kéo dài rất nhiều nhưng đảm bảo độ dốc cho phép.

Nguyên tắc đi tuyến theo kiểu gò bó như sau: - Tranh thủ khai triển tuyến hết sức ngắn để đường không quá kéo dài. - Đi từ cao xuống thấp cho dễ khai triển tuyến, vì thường ở chỗ thấp thì thoải hơn, mà thoải thì dễ đi tuyến.


Trang: 89

- Phải tranh thủ cao độ, tránh độ dốc tổn thất. Trong trường hợp địa hình khó khăn, với 1 cự li ngắn phải lên 1 độ dốc lớn, nếu không tranh thủ cao độ thì đường sẽ phải kéo dài. Vì vậy khi đi tuyến, nếu địa hình còn có khả năng lên được đo cao nào đó thì cố gắng đi lên nữa với độ dốc tối đa. Đừng đi thấp xuống để tránh độ dốc tổn thất. - Tuyến đường phải phù hợp với địa hình, tránh các công trình lớn, tranh thủ đoạn thẳng dài để tuyến tốt và rẻ. II) Căn cứ vào địa hình chia ra các phƣơng pháp: a. Lối đi thung lũng: thường ở miền đồi núi, tuyến phải men theo dọc bờ suối, chọn tuyến ở đây cần xét đến: - Vị trí của điểm đi và điểm đến: nếu điểm đi và điểm đến cùng ở 1 bên sông thì tuyến nên men theo bờ, không nên vượt qua sông. Khi suối nhỏ, quanh co uốnkhúc nhiều, có thể vượt suối 2 3 lần nhưng phải so sánh kỹ, có lý do xác đáng, chứng minh cụ thể. Ví dụ như phải tránh núi đá, chướng ngại vật. Nên chọn những thung lũng bằng phẳng, rộng, ít quanh co, không bị ngập và lầy lội để đặt tuyến. - Số lượng và tính chất các sông suối nhánh. Nếu men theo sông suối sẽ cắt các sông suối nhánh nhiều, số lượng công trình cầu cống nhiều, do đó cũng phải nghiên cứu kỹ. - Các khu trung tâm dân cư và kinh tế đều là nhưng nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến định tuyến, tuyến sẽ qua hay tránh là vấn đề lớn phải so sánh. * Ưu điểm của cách đi tuyến theo thung lũng: + Khai triển tuyến dễ dàng vì địa thế thoải. + Tuyến ít dốc. * Nhược điểm: + Tuyến đường quanh co + Công trình cầu cống nhiều. + Địa chất xấu, ẩm ướt. * Tuyến đi theo thung lũng thường hay gặp khúc sông lượn vòng lớn hay mỏm núi cao, do đó phải khai triển tuyến quá dài. Trường hợp này giải quyết bằng 2 cách: + Qua sông lượn vòng lớn: có thể qua sông 2 lần, nắn lại dòng sông hoặc tránh chỗ lượn.

Säng

P.aïn 1

P.aïn 2 + Qua mõm núi cao: có thể lượn theo mõm núi, có khi dùng đến độ dốc tối đa để vượy qua. Đặc biệt có thể đào đường hầm cho tuyến đi thẳng xuyên qua núi. b. Lối đi sườn núi: tuyến đi men theo sườn núi, nằm trên thung lũng và nằm dưới đường phân thuỷ. * Ưu điểm: dễ khai triển tuyến, cũng như thung lũng, trên sườn núi cũng dễ dàng lượn cho tuyến đảm bảo độ dốc, tuyến đường ít dốc. * Nhược điểm: tuyến quanh co vì phải lượn theo sườn núi, địa chất không ổn định, nhất là sườn núi dốc điều kiện ổn định lại càng kém, công trình cầu cống nhiều.


Trang: 90

c. Lối đi theo đường phân thuỷ: ở các miền bình nguyên, địa hình ít gồ ghề, thường đi tuyến theo đường phân thuỷ. * Ưu điểm: địa chất thuỷ văn tốt, cầu cống ít, khẩu độ nhỏ, tuyến có nhiều đoạn thẳng dài. * Nhược điểm: tuyến có độ dốc lớn, tuyến đi trên đỉnh cao nguyên nên phục vụ ít dân cư. d. Lối đi băng ngang đường phân thuỷ: tuyến có lúc men theo thung lũng rồi vượt qua đường phân thuỷ. Tuỳ theo địa hình, tuyến có lúc lên cao, có lúc xuống thấp. III) Định tuyến ở vùng đồi núi: - Đặc điểm ở vùng đồi núi là độ dốc lớn, sườn núi hiểm trở, thung lũng quanh co, địa chất thuỷ văn phức tạp, do đặc điểm trên khi khảo sát điều tra phải thật cẩn thận tỷ mỹ. - Sườn núi thoải, ít quanh co, địa chất tốt là những nơi có thể đặt tuyến được, nên tránh những sườn núi răng cưa có nhiều đoạn sụt lở, cấu tạo địa chất xấu. - Tuyến đường đi theo những thung lũng, ngược lên đường phân thuỷ, trườn qua nó rồi đi xuống thung lũng phía bên kia. - Nếu độ dốc dọc của thung lũng nhỏ hơn độ dốc giới hạn của tuyến thì có thể định tuyến như trên. Trong trường hợp ngược lại thì phải kéo dài tuyến, khi cần khai triển tuyến thì có thể khai triển tuyến trên những sườn núi rộng và thoải, cũng có thể khai triển tuyến bằng cách đi vòng theo các thung lũng nhánh. - Đi vòng theo sông nhánh ngoài mục đích kéo dài tuyến để hạn chế độ dốc còn có thể giảm nhỏ khẩu độ các công trình thoát nước, tránh đi qua nơi đất bồi, khi thiết kế đoạn đường 2 đầu cầu thường gắp khó khăn. Có thể gặp 1 trong 3 trường hợp: + Bờ sông dốc nhưng không cao: tuyến có thể đi vuông góc với bờ sông và thiết kế đoạn đào ngắn. + Bờ sông rất cao: phải khai triển tuyến theo độ dốc cho phép, tuyến trên sườn dốc rất dài, vì vậy phải chọn vị trí tương đối thoải, địa chất ổn định để đặt tuyến. + Bờ sông vừa cao vừa dốc mà phạm vi đặt tuyến lại hạn chế thì phải khai triển tuyến theo hình chữ chi trên sườn núi ổn định . IV) Định tuyến ở vùng đồng bằng: Nói chung ở đồng bằng độ dốc nhỏ nên tuyến nối giữa các điểm khống chế đã chọn có thể là đường thẳng. Nhưng ở vùng đồng bằng cũng có nhiều chướng ngại vật: vùng dân cư, ao hồ, bãi lầy lớn, vùng nông nghiệp quí giá, khu vực công nghiệp lớn, vùng khai thác mỏ, sân bay, những khu vực trọng yếu về quốc phòng. Đi tuyến như thế nào qua các chướng ngại vật trên phải so sánh cân nhắc về mặt kinh tế và kỹ thuật cho phù hợp với yêu cầu, nhiệm vụ của tuyến đường. Khi chọn tuyến ở đồng bằng cần đặc biệt chú ý đến vấn đề thoát nước nền đường. Nên đặt tuyến ở nơi khô ráo, vững chắc, không ngập lụt, chỗ giao nhau với đường sắt, đường ô tô khác thuận tiện. V) Các hình thức giao nhau: 1. Giao nhau ngang mức: là chỗ các luồng giao thông gặp nhau cùng cao độ, rất dễ xảy ra tai nạn, các hướng tuyến nên giao vuông góc với nhau, cùng lắm phải giao với góc 60 độ.

Cố gắng giao nhau trên đoạn bằng, phải giao nhau trên đoạn tuyến thẳng hoặc đường cong nằm có bán kính lớn hơn trị số sau:


Trang: 91

Cấp quản lý I II III IV V VI Rmin (m) 1500 800 500 200 80 40

Vận tốc thiết kế tại nút giao thông: Với luồng xe đi thẳng giữ nguyên V tk; với luồng xe rẽ phải lấy bằng 0,6 vận tốc thiết kế trên đường thẳng; với luồng xe rẽ trái lấy bằng 0,4 vận tốc thiết kế trên đường thẳng. Phải đảm bảo tầm nhìn tại nút giao thông:

100)20V(S

2A

A (m); BA

AB VV

SS (m)

Deûp boí táút caí chæåïng ngaûi váût åí âäü cao 1m tråí lãn 1,5m

S B

S A

V A

1,5m

V B

VA: vận tốc của luồng xe không ưu tiên hay luồng xe bên trái B (km/h) VB: vận tốc của luồng xe ưu tiên hay luồng xe bên phải A (km/h) Hai đường giao nhau 4 phía phải có đoạn tiếp giáp bằng 10m không dốc quá 3% Bán kính mép phần xe chạy tối thiểu tại ngã tư: Cấp quản lý I; II III IV; V Rmin (m) 50 20 10 Có thể nối tiếp các đường cong bán kính khác nhau tại mép phần xe chạy để tạo êm thuận cho xe rẽ phải. 2. Giao nhau khác mức: là giao nhau không cùng cao độ, thực chất 2 luồng xe không thực sự gặp nhau, không va chạm vào nhau nên ít xảy ra tai nạn. * Hình thức này được dùng khi lưu lượng xe rất lớn, vận tốc xe chạy cao. * Ở nút giao thông khác mức thì 1 trong 2 luồng xe phải vượt qua cầu hoặc chui vào hầm. * Ở nút giao thông khác mức phải giải quyết vấn đề xe rẽ phải và xe rẽ trái.

reî traïi

xuäúng däúc

Nuït hoa thë

lãn däúc

xuäúng däúc

lãn däúc

reî phaíi

Nuït loa keìn


Trang: 92

* Đường ưu tiên được bố trí ở địa hình tự nhiên sao cho xe chạy êm thuận nhất.

Bài 7.6 NHỮNG CHÚ Ý ĐỂ ĐẠT TUYẾN TỐT VÀ RẺ (59-0,5) 1. Tiết kiệm trong xây dựng: + Tránh đào sâu đắp cao: - Đào sâu thường hay gặp các tầng lớp địa chất có tính chất bất thường, có khi gặp đá khó đào, nước ngầm rỉ ra làm ẩm ướt mặt đường, ta luy sụt lở phải làm các công trình phòng hộ, chống đỡ, gia cố. Về thi công khối lượng tập trung lớn nhưng diện thi công chật hẹp, chỉ bố trí được ít máy móc nhân lực, làm kéo dài thời gian thi công, vận chuyển đất đào khó khăn. - Đắp cao: nền đường lâu mới ổn định , nhân lực tập trung nhiều, thi công trở ngại. + Cố gắng tránh sông ngòi lớn, nếu không tránh được phải tìm vị trí thuận lợi: sông hẹp, địa chất tốt, tuyến phải đi vuông góc với dòng nước. + Tránh làm các công trình đắt tiền: cầu, hầm, tường chắn đất, bấc thấm, đường cong chữ chi v.v..thì sẽ tiết kiệm được kinh phí xây dựng rất nhiều. + Nên chọn tuyến đi qua vùng có nhiều vật liệu xây dựng để sử dụng vật liệu tại chỗ, qua vùng đất dễ đào, tránh đào vào đá nhiều, chỉ đào đủ để xây dựng công trình. + Tranh thủ chọn tuyến, chọn kiểu và các công trình trên đường sao cho dễ dàng thi công: đặt tuyến ở chỗ đất dễ đào, tránh đào vào các vùng đất sét hoặc đá, tránh đắp qua vùng lầy, v.v... 2. Tiết kiệm về sử dụng: - Tránh đi tuyến qua vùng địa chất, thủy văn hay địa hình phức tạp: bùn lầy, vùng đất trượt, đất sụt, vùng ngập nước, đi ven hồ, vùng bị ngập nước lũ,cắt qua khu vực nước ngầm v.v...vì qua các vùng đó không chỉ tốn chi phí xây dựng mà trong thời gian sử dung vẫn phải tiếp tục sửa chữa gia cố rất nhiều và còn làm ách tắc giao thông. - Tuyến phải đi trên mực nước lũ, nước ngầm, tránh nước ngầm rỉ ra phải làm công trình thoát nước tốn kém, ta luy sụt lở, trong quá trình sử dụng phải sửa chữa nhiều. - Tranh thủ chọn tuyến, chọn kiểu và kết cấu các công trình trên đường sao cho dễ dàng duy tu sửa chữa sau này:Tránh làm đường chữ chi khó bảo dưỡng và sữa chữa.

- Tranh thủ dùng các chỉ tiêu kỹ thuật cao để nâng cao tốc độ xe chạy và an toàn giao thông, giữ cho xe và đường được bền hơn.. - Chọn hướng tuyến có ánh nắng mặt trời và thoáng gió hạn chế đến mức thấp nhất ảnh hưởng của các nguồn nước nhằm tránh cho đường khỏi bị các ảnh hưởng xấu của nước trong quá trình sử dung để mặt đường thường xuyên khô ráo. KT1

Documents

BÀI GIẢNG THIẾT KẾ ĐƯỜNGsbc87fed610a846f5.jimcontent.com/download/version/1450451818/mod… · - Sổ tay thiết kế đường tập 1 ... Đồng bằng và đồi 0,2