1
Phần 1
Thiết kế cơ sở tuyến đờng e - f
Chơng 1
giới thiệu chung
Tuyến đờng đợc thiết kế đi qua hai điểm E- F thuộc tỉnh Hoà Bình.
Đây là khu vực đồi núi cao, sông núi kết hợp hài hoà tạo thành một khung
cảnh đẹp. Hai bên khu vực tuyến đi qua có các dãy núi nhấp nhô, kẹp giữa
các dãy núi đó là các sông suối và các dải đất tơng đối bằng phẳng.
Vì vậy, khi thiết kế tuyến đờng cần chú ý thể hiện đều đặn, hài hòa
với khung cảnh thiên nhiên, làm cho phong cảnh ở đây phong phú hơn, mỹ
quan hơn.
Các căn cứ pháp lý để thiết kế tuyến đờng E F:
+Theo quy hoạch tổng thể phát triển mạng lới giao thông của vùng
đã đợc Nhà Nớc phê duyệt. Cần phải xây dựng tuyến đờng đi qua hai
điểm E - F để phục vụ các nhu cầu của xã hội và chủ trơng của Nhà Nớc
nhằm phát triển kinh tế của vùng.
+ Theo tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô TCVN 4054 - 98.
+ Theo Quy Trình Thiết Kế áo Đờng Mềm 22 TCN 211 - 93.
+ Theo Quy Trình Khảo Sát 22 TCN 263 - 2000.
+ Theo Quy Trình tính toán thủy văn dòng chảy lũ 22 TCN 220 95.
+ Theo thiết kế cống và cầu nhỏ trên đờng ô tô.
+ Quy trình khoan thăm dò địa chất 22 TCN 259 2000.
+ Điều lệ báo hiệu đờng bộ 22 TCN 237 01 của bộ GTVT.
Xuất phát từ các yêu cầu đi lại, trao đổi hàng hóa, giao lu văn hóa
phục vụ cho sự phát triển kinh tế, xã hội của vùng.
2
3
1.2. Giới thiệu mạng lới giaO thông khu vực
Toàn tỉnh hiện có 3.699,6 km giao thông. Trong đó: Đờng do trung
ơng quản lý dài 299 km chiếm 8,1%, đờng do tỉnh quản lý dài 325,6 km
chiếm 8,8%, đờng do huyện quả lý dài 660 km chiếm 17,84%, đờng do xã
quản lý dài 2374 km chiếm 64,16%, đờng đô thị dài 41 km chiếm 1,1%.
Chất lợng đờng bộ: Đờng cấp phối, đờng đá dăm là 1.478,2 km
chiếm 39,96%, đờng nhựa chỉ có 352,9 km chiếm 9,54% còn lại là đờng
đất. Đã có trên 90% số xã đã có đờng ôtô đến xã, hiện còn 6 xã cha có
đờng ôtô đến trung tâm.
Các giao thông quan trọng trên địa bàn tỉnh nh quốc lộ 6 đi qua các
huyện Kỳ Sơn, Lơng Sơn, Kỳ Sơn, thị xã Hoà bình, huyện Tân Lạc, Mai
Châu. Quốc 15A đi qua huyện mai châu nối quốc lộ 6 với các huyện vùng
cao tỉnh Thanh Hoá. Quốc lộ 12B đi các huyện Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên
Thuỷ và tỉnh Ninh Bình, nối quốc lộ 6 với quốc lộ 1. Quốc lộ 21 đi từ thị
trấn Xuân Mai tỉnh Hà Tây qua các huyện kim Bôi, Lơng Sơn, Lạc Thuỷ
nối quốc lộ 12B tại huyện Nho Quan tỉnh Ninh Bình.
Bên cạnh đó, hệ thống sông ngòi trên địa bàn tỉnh đợc phân bố
tơng đối đồng đều với các sông lớn là sông Đà, sông Bôi, sông Bởi, sông
Lạng, sông Bùi.
1.3. giới thiệu về điều kiện tự nhiên
1.3.1. Vị trí địa lý, địa hình
1.3.1.1. Vị trí địa lý
Tỉnh Hoà Bình là tỉnh miền núi, nằm ở toạ độ địa lý 200 19' - 210 08'
v Bc, 104048' - 105040' kinh đông, cách thủ đô Hà Nội 73 km. Phía
Bắc giáp tỉnh Phú Thọ, Phía Nam giáp tỉnh Hà Nam, Ninh Bình, Phía Đông
giáp tỉnh Hà Tây, Phía Tây giáp tỉnh Sơn La, Thanh Hoá.
Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 4.662,5 km2, chiếm 1,41% tổng diện
tích tự nhiên cả nớc.
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Số ngày ma 4 6 8 10 14 15 18 22 20 14 8 6
Lợng ma(mm 21 27 20 63 291 288 331 285 232 47 37 24
5
Bng 1.3. Lng bc hi nc cỏc thỏng trung bỡnh trong nm.
Tháng 1 2 3456789 10 11 12
Lợng bốc hơi 60 70 90 110 120 140 145 120 110 100 75 65
1.3.3. Địa chất, thu vn
Vùng tuyến đi qua thuộc kỷ trầm tích đệ tam. Địa hình cho phép xây
dựng nền đờng ổn định, trong vùng không có castơ, sụt lở. Mực nớc
ngầm sâu đáng kể so với mặt đất. Mực nớc dâng của sông không lớn lắm,
không gây ngập úng cho các vùng xung quanh.
Hoà Bình có mng lới sông suối phân bổ tơng đối dy v đều khắp
ở các huyện. Sông Đà là sông ln nht chy qua tnh có lu vc 15.000
km2 chy qua các huyn Mai Châu, Đà Bắc, Tân Lc, K Sơn và th xã Hoà
Bình vi tng chiu dài là 151km. H sông Đà có dung tích 9,5 t m3 nc.
Sông Bi bt ngun t xã Phú Cng, huyn Tân Lc, dài 55km. Sông Bôi
bt ngun t xã Thng Tin, huyn Kim Bôi dài 125km. Sông Bùi bt
nguồn t xó Lâm Sn huyn Lng S
n dài 32km. Sông Lãng bt ngun t
xã Bo Hiu huyn Yên Thu dài 30km.
1.3.4. Điều kiện cung ứng vật liệu (địa phơng)
Hoà bình là một tỉnh miền núi nên vật liệu địa phơng ở đây rất
phong phú. Gần tuyến đi qua có các mỏ vật liệu tự nhiên, có thể khai thác
đa vào thi công, tận dụng vật liệu tại chỗ.
Qua thăm dò khảo sát sơ bộ tại khu vực, có các mỏ đá-sỏi có trữ
lợng tơng đối lớn, chất lợng đảm bảo dễ khai thác để sản xuất đá dăm.
Ngoài ra còn có mỏ cát, cấp phối đồi có thể khai thác đợc, cự ly vận
chuyển đến công trình ngắn, dễ khai thác cho nên vấn đề vật liệu xây dựng
+ Xe con, xe máy: 25%
Lu lợng xe vận chuyển nh vậy là khá lớn. Với hiện trạng giao
thông trong vùng nh hiện nay không thể đáp ứng đợc nhu cầu vận chuyển
ngày càng gia tăng này. Vì vậy, vấn đề cấp thiết đặt ra cho vùng là phải xây
dựng tuyến đờng E - F phục vụ cho nhu cầu phát triển giao thông, từ đó
tạo thêm động lực mới để thúc đẩy tốc độ phát triển kinh tế - văn hoá - xã
hội một vùng.
7
1.5. Sự cần thiết phải đầu t
Ngoài những ý nghĩa nêu trên, tuyến đờng E - F khi xây dựng còn
giúp cho việc đi lại của nhân dân trong vùng, dễ dàng góp phần giao lu
văn hóa giữa các miền, thúc đẩy sự phát triển kinh tế, phù hợp với nguyện
vọng của nhân dân cũng nh các cấp chính quyền địa phơng, phù hợp với
chính sách đầu t phát triển của Nhà nớc trong đó u tiên hàng đầu là phát
triển giao thông.
Qua những u việt trên của tuyến đờng E - F, nhận thấy việc đầu t
xây dựng tuyến đờng E - F là rất cần thiết. 8
Chơng 2
Xác định cấp hạng kỹ thuật v
Các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến
2.1. Xác định cấp hạng kỹ thuật của tuyến đờng
Theo chức năng: Tuyến đờng E - F là một đoạn nằm trong hệ thống
đờng trục chính của toàn tỉnh nối các tâm văn hoá lớn của tỉnh là các thị
i
(xcqđ/ngày);
Trong đó:
- N
tbnăm
: Lu lợng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm
tơng lai (xcqđ/nđ);
- N
i
: Lu lợng loại xe thứ i trong năm tơng lai (xcqđ/nđ);
- a
i
: Hệ số quy đổi các loại xe ra xe con (xác định theo điều 3.3.2
TCVN 4054-2005);
Ta lập đợc bảng tính toán sau :
Bảng 2.2
Loại xe Xe con Xe tải nhẹ
Xe tải
trung
Xe tải nặng
Hệ số a
i
1.0 2.0 2.0 2.5
Thành phần 375 375 450 300
Số xe quy đổi 375 750 900 750
Lu lợng xe thiết kế đợc qui đổi ra xe con :
Vậy: N
tbnăm
= 375 + 750 + 900 + 750 = 2775( xcqđ/nđ )
Lu lợng xe 2775( xcqđ/ng.đêm) > 900 (xcqđ/ngđ), theo Bảng 4 [4]
Hình 2.1
Năng lực thông xe lý thuyết :
d
V.1000
N =
;
Trong đó:
V : Vận tốc thiết kế; V = 60 (Km/h);
d : Khoảng cách giữa hai xe liên tiếp;
d = lo + v.t + S
h
+l
k
Với:
l
0
: Khoảng cách an toàn tối thiểu khi hai xe đứng yên =10(m);
v.t: đoạn đờng xe chạy trong thời gian phản ứng là 1 phút;
v.t =
67,16
6,3
60
6,3
==
V
(m);
S
x
(m);
l
k
: Chiều dài xe lấy với xe tải MAZ200 l
k
= 12 (m);
Khả năng thông xe lý thuyết tính đợc là :
d
V
N
.1000
=
=
1268,3967,1610
60.1000
+++
= 765,79 = 766 (xe/h);
Năng lực thông xe thực tế là khả năng thông xe thực tế của đờng có
xét đến các điều kiện chạy xe trên đờng nh độ dốc dọc, không gian xung
quanh, sự phân làn và tốc độ xe bị giảm tại nút giao thông cùng các yếu tố
bất lợi khác.
N
tt
= z.N
Với địa hình đồi núi ta lấy z = 0,77 N
tt
= 0,77.766 = 590 (xe/h).
2.2.1.2. Xác định đặc trng hình học của mặt cắt ngang
N
cdgiờ
= 0,12
ì
2775 = 333 (xcqđ/h);
N
lth
: Năng lực thông hành tối đa : N
lth
= 1000 (xcqđ/h);
12
Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành;
Với V
tt
= 60 Km/h Z = 0,77 (vùng đồi núi);
Vậy ta có : n
LX
=
=
0,77.1000
333
0,433;
Nhận thấy khả năng thông xe của đờng chỉ cần 1 làn xe là đủ. Tuy
nhiên thực tế xe chạy trên đờng rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc
khác nhau. Mặt khác theo quy phạm thiết kế đờng đối với đờng cấp 60
phải bố trí từ 2 làn xe trở lên. Do đó chọn đờng 2 làn xe.
*/ Chiều rộng 1 làn xe, mặt đờng, nền đờng:
Sơ đồ tính toán
: Chiều rộng một làn xe l
2
=
2
ca +
+ x + y;
với x = 0,5 + 0,005V (m) ;
y = 0,5 + 0,005V (m) đối với xe chạy ngợc chiều.;
Với vận tốc xe chạy tính toán V = 60 (Km/h) ;
l
2
=
2
ca +
+ 0,8 + 0,8 (m);
Kích thớc của xe thiết kế
Bảng-2.3
Loại xe
Chiều dài
chiều rộng Chiều cao
K/cách giữa 2
bánh xe
Xe tải nặng 12,0 2,5 4,0 1,8
Trờng hợp 2 xe tải đi ngợc chiều thì bề rộng xe chạy có kích thớc
lớn nhất và phổ biến trong dòng xe tơng lai.
Tính cho xe tải:
a = 2,5 (m);
c = 1,8 (m);
l
7,0 m
i=2% i=6%
Bảng-2.4
Các yếu tố Kích thớc (m)
Phần xe chạy 2 x 3,5
Phần lề đờng 2 x 2,5
Phần gia cố 2 x 2,0
Bề rộng nền đờng 12,0
Mặt cắt ngang nền đờng
Hình 2.3
*Lề đờng:
Lề đờng là phần không thể thiếu đợc với bất kì tuyến đờng nào vì
nó rất cần thiết cho những công việc sau:
Làm chỗ dừng xe khi cần thiết, làm nơi tập kết vật liệu khi nâng cấp cải
tạo, làm làn phụ leo dốc tại những chỗ có độ dốc lớn, đảm bảo cờng độ cho
phần xe chạy, làm chỗ cho xe thô sơ và ngời đi bộ khi không có đờng riêng.
Theo quy trình ta chọn bề rộng lề mỗi bên là 2,5m có phần gia cố là 2m.
* Độ dốc ngang lề, mặt đờng
Mặt đờng đợc bố trí độ dốc ngang để đảm bảo thoát nớc. Tuy
nhiên, độ dốc ngang phải nhỏ để đảm bảo xe chạy đợc êm thuận. Độ dốc
ngang mặt đờng và lề đờng lấy theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 4054-98:
+ Độ dốc ngang mặt đờng: 2,0 %
+ Độ dốc ngang lề đờng : 6,0 %
+ L
0
Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V ( Km/h ) ta có :
S
1
=
6,3
V
+
)(254
2
i
kV
+ L
o
Trong đó :
L
p
: Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý L
p
=
6,3
V
(m);
S
h
: Chiều dài hãm xe S
)06,05,0.(254
60.2,1
6,3
60
2
+
+
= 65,32 (m) ;
Theo TCVN 4054-98, tầm nhìn trớc chớng ngại vật cố định
S
1
S
h
L
p
L
0
1
1
Sơ đồ 1
16
S
1
=75m Chọn tầm nhìn một chiều S
1
=75 m .
=
o
22
2
L
)i(127
kV
8,1
V
+
+=
)06,05,0(127
5,0.60.2,1
8,1
60
22
2
+
+ 10 = 112,36 (m);
Theo TCVN 4054-98, chiều dài tầm nhìn thấy xe chạy ngợc chiều
là: S
2
= 150 m Chọn S
2
2
Sơ đồ 3
3 3
17
Xét theo sơ đồ 3, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với
khoảng cách an toàn S
h1
- S
h2
, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có
xe, xe 1 lợi dụng làn trái để vợt xe. Ta xét trờng hợp nguy hiểm nhất là
xe 3 cũng chạy với vận tốc nhanh nh xe 1. Vậy ta có :
S =
0
21
3
11
2
11
)(1276,3254
.
6,3
L
VV
VVVkV
+
+++
Hình 2.7
Tuyến đờng không phải là một đờng thẳng liên tục mà gồm những
đoạn thẳng và các đoạn cong xen kẽ do đó trên tuyến có các chớng ngại
vật nh: đồi, núi, nhà cửa, biển quảng cáo...
Chính tại vị trí này tầm nhìn của ngời lái xe bị hạn chế. Do đó, để
đảm bảo cho ngời lái xe chạy với tốc độ thiết kế phải tính toán để đảm
bảo tầm nhìn với giả thiết tầm nhìn của ngời lái xe cao 1,2m so với mặt đờng.
S
0
Z
Z
0
18
Gọi Z
0
là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chớng ngại vật.
Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến giới hạn tầm nhìn.
Nếu Z
Z
0
thì tầm nhìn đợc đảm bảo.
Z > Z
0
thì tầm nhìn bị che khuất.
2.2.3.1. Điều kiện sức kéo lớn hơn tổng sức bám của đờng
i
dmax
= D - f
Trong đó:
D: Nhân tố động lực của xe;
f : Hệ số cản lăn khi xe chạy;
Với V = 60 Km/h thì f tính theo công thức :
f = f
0
[1 + 0,01(V - 50)]
Với f
0
: Hệ số sức cản lăn khi xe chạy, với mặt đờng BTN lấy f
0
= 0,02;
V : Vận tốc xe chạy lấy bằng vận tốc thiết kế V
tk
= 60 (Km/h);
f = 0,02[1 + 0,01(60 - 50)] = 0,022
Kết quả tính i
dmax
cho phép của từng loại xe cho ở bảng dới đây:
19
Độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện về sức kéo
Bảng- 2.5
Loại xe
Xe con Xe tải nhẹ Xe tải nặng
Vonga GAZ - 51 Maz200
Trong đó:
1
: Hệ số bám dọc giữa lốp xe và mặt đờng. Xét trờng hợp bất lợi
cho xe chạy tức là chọn trạng thái mặt đờng ẩm bẩn:
1
=0,2;
G
b
: Trọng lợng bám (Trọng lợng của trục chủ động);
G: Trọng lợng toàn bộ xe;
P
w
: Lực cản không khí P
w
=
13
..
2
VFK
(KG);
F: Diện tích cản gió của xe:
Xe con: F = 0,8.B.H;
Xe bus, xe tải: F = 0,9.B.H;
K: Hệ số lu tuyến của xe (Hệ số sức cản không khí);
+ Xe con: K = 0,15
ữ
0,34 (Tơng ứng F = 1,5
Kg 640 3750 10060
3 Khổ xe (mm)
Chiều dài L mm 4055 5715 7620
Chiều rộng B mm 1540 2290 2650
Chiều cao H mm 1650 2130 2430
4 Khoảng cách từ chống va trớc
(Badsốc) đến trục sau của xe L
xe
mm
3337
-
5487
Diện tích cản gió của các loại xe F = 0,8 B.m. Dựa vào biểu đồ nhân
tố động lực (hình (2-5a) và (2-5b) - Thiết kế đờng ô tô 1) ta tiến hành tính
toán. Kết quả tính toán đợc cho trong bảng sau:
Bảng kết quả tính toán i
b
max
Bảng- 2.7
Loại xe ĐV Xe con Xe tải nhẹ Xe tải nặng
V Km/h 60 60 60
F m
2
1,81 4,38 5,8
Theo TCVN 4054 - 98, với đờng cấp 60Km/h, tốc độ thiết kế
V = 60 km/h thì i
dmax
=7%.
Dựa vào kết quả tính toán và quy phạm thì có sai khác nhau, song ta
chọn i
dmax
=7% nh trong quy phạm để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Với độ dốc dọc lớn nhất là 7% lớn hơn độ dốc tính toán theo điều kiện kéo
(leo dốc) của xe tải nên ta phải kiểm tra lại vận tốc của xe tải.
D
f + i
d
max
;
Mà f + i
d
max
= 0,02 + 0,07 = 0,09;
Với D = f + i
d
max
= 0,09 thì V = 24 km/h với xe tải nhẹ;
V = 20 km/h với xe tải nặng.
Vậy với độ dốc dọc i
dmax
= 7% thì xe tải chỉ chạy với vận tốc từ 20
ặ24 km/h không đạt đợc vận tốc thiết kế cũng nh vận tốc lớn nhất của
khả năng xe có thể do đó khi thiết kế tuyến cũng nh thiết kế đờng đỏ trên
V
+
Trong đó:
: Là hệ số lực ngang, nó phải đảm bảo điều kiện chống lật, chống
trợt ngang, êm thuận nên
= 0,15;
i
sc
: Là độ dốc siêu cao của đờng cong, theo quy trình quy phạm thì
độ dốc tối đa của siêu cao là 7%;
V: Là vận tốc thiết kế xe chạy trong đờng cong;
Vậy: R
sc
min
)07,015,0.(127
)60(
2
+
=
=119 (m);
Và
149
)04,015,0.(127
)60(
)(
R
=
(m);
: Hệ số lực ngang;
i
n
: Là độ dốc ngang của đờng(độ dốc siêu cao ở phần lng đờng)
theo quy phạm mặt đờng BTN i
n
= 2
ữ
2,5%, ta chọn i
n
= 2,0%.
)02,008,0.(127
)60(
2
min
=
khongsc
R
= 472 (m);
Bảng so sánh kết quả tính toán với quy trình quy phạm và lựa chọn.
Bảng-2.8
Không làm
siêu cao
Bán kính
R (m)
125
ữ
150 175
ữ
150 175
ữ
200 200
ữ
250 250
ữ
300
>1500
2.2.5. Xác định bán kính tối thiểu của đờng cong nằm để đảm
bảo tầm nhìn ban đêm
R =
1
.30 S
Trong đó:
S
1
: Là tầm nhìn một chiều. Lấy S
1
1
K
2
e
2
L
0
25
Độ mở rộng của 1 làn xe : e
1
=
+
R
L
2
2
R
V05,0
Vậy độ mở rộng của phần xe chạy có 2 làn xe gồm có e
1
và e
2
E = e
1
+ e
2
=
129
60.1,0
= 1,16 (m);
Theo quy phạm R
min
= 100
ữ
150 (m) => E = 1,64 (m).
Chiều rộng mặt đờng trong đờng cong:
B = b + e = 7 + 1,64 = 8,64 (m).
Đoạn nối mở rộng làm trùng hoàn toàn với đoạn nối siêu cao và
đờng cong chuyển tiếp. Khi không có 2 yếu tố này đoạn nối mở rộng đợc
cấu tạo:
- Có đủ chiều dài để mở rộng 1m trên chiều dài ít nhất là 10 (m).
- Trên suốt đoạn nối mở rộng, độ mở rộng đợc thực hiện theo luật
bậc nhất.
- Chiều dài đoạn nối mở rộng có thể lấy theo 1:10 (mở rộng 1m trên
10 m chiều dài).
Đoạn nối mở rộng có một phần nửa nằm trên đờng cong và một
phần nửa nằm trên đờng thẳng.
Copyright: Tài liệu đại học ©