ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ....................................7
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT.........................88
PHẦN III: CHUYÊN ĐỀ TỰ ĐỘNG HÓA.........100
LỜI MỞ ĐẦU
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Bước vào thời kỳ đổi mới đất nước ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất
hạ tầng kỹ thuật. Giao thông vận tải là một trong những nghành được quan tâm và đầu tư
nhiều vì nó là huyết mạch của nền kinh tế đất nước, là nền tảng để phát triển các ngành
khác.
Hiện nay ngành xây dựng cầu đường ở nước ta đang phát triển vượt bậc và đang
đảm đương trọng trách xây dựng những công trình đường, cầu lớn, hiện đại, là trọng điểm
của quốc gia. Với sự hợp tác khoa học kỹ thuật nhiều mặt chúng ta đang tiếp cận với
những công nghệ hiện đại trên thế giới. Việc sử dụng các phần mềm thiết kế đã rút ngắn
thời gian và chi phí thiết kế đáng kể. Điều đó đặt ra yêu cầu cần có một đội ngũ kỹ sư
nắm chắc chuyên môn vừa sử dụng thành thạo máy tính.
Là sinh viên khoa công trình – Lớp Tự động hóa thiết kế cầu đường K48 – Trường
Đại Học Giao Thông Vận Tải, sau thời gian học tập tại trường bằng sự nỗ lực của bản
thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ của các thầy cô trong trường nói chung và các thầy cô
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUYẾN
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Thiết kế hai phương án tuyến đường ô tô đi qua 2 điểm A-B thuộc địa phận xã Đăk
Nhau huyện Bù Đăng tỉnh Bình Phước dựa trên bản đồ địa hình 1/25.000, các điểm khống
chế và lưu lượng xe cho trước.
II. PHÂN TÍCH LƯU LƯỢNG XE
Bảng lưu lượng các loại xe:
STT
Loại xe
Lưu lượng (Xe/ngđ)
01
Xe hai trục 2x9T
51
07
Xe buýt nhỏ
85
08
Xe con
127
09
Xe máy
71
10
Xe đạp
318
Ghi chú
Bảng thông số các loại xe:
Trọng lượng trục Pi
cách giữa
các trục
sau (m)
3,0
03
Xe bus lớn
56,0
95,8
Cụm bánh đôi
-
06
Xe tải trục 5,6T
18,0
56,0
1
Cụm bánh đôi
-
07
Xe bus nhỏ
26,4
45,2
1
Cụm bánh đôi
10
Xe đạp
-
-
-
-
-
III. CÁC QUY TRÌNH QUY PHẠM ĐƯỢC SỬ DỤNG
-
Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05.
-
Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06.
-
Tiêu chuẩn về điều lệ báo hiệu giao thông đường bộ 22 TCN 237-01
-
Các tiêu chuẩn khác…
Ni: Lưu lượng của loại xe thứ i ở năm đầu tiên(Xe/ngđ)
-
β i : Hệ số quy đổi từ loại xe thứ I ra xe con tiêu chuẩn (Được tra từ bảng 2
trang 8 TCVN 4054-05 ứng với địa hình vùng núi).
Bảng quy đổi các loại xe ra xe con tiêu chuẩn:
Loại xe
Ni(xe/ngđ)
Hệ số quy đổi β
β
i
Xe con tiêu chuẩn
i
Xe tải trục 2x9T
34
3
Xe tải trục 2x7,32T
Xe tải trục 5,6T
51
2.5
127.5
Xe bus nhỏ
85
2.5
212.5
Xe con
127
1
127
Xe máy
71
0.3
t: Thời gian dự báo kể từ năm đầu tiên, t = 15 năm
Vậy ta có lưu lượng xe ở năm tương lai (năm thứ 15) là :
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nt = N0(1 + q)t – 1 = 995.9(1 + 0.07)15 – 1 = 2568 (xe/ngđ)
Vậy lưu lượng xe thiết kế là : NTK = Nt = 2568 (xe/ngđ)
Căn cứ vào chức năng của con đường và địa hình khu vực, kết hợp với giá trị tham
khảo là lưu lượng thiết kế so sánh trong bảng 3 - trang 9- TCVN 4054-05.Quyết định
chọn cấp thiết kế đường là Cấp IV.
Vận tốc thiết kế Vtk = 40 km/h (Bảng 4 – trang 10 – TCVN 4054-05 ứng với đường
cấp IV miền núi).
II. XÁC ĐỊNH ĐỘ DỐC DỌC TỐI ĐA CỦA TUYẾN
Độ dốc dọc lớn nhất cho phép của tuyến đường là i dmax được xác định xuất phát từ
hai điều kiện sau:
-
Xe chuyển động được trên đường về mặt lực cản.
-
Xe chuyển động được trên đường về mặt lực bám của lốp xe với mặt đường.
1. Xác định độ dốc dọc theo sức kéo của xe
Bảng tính toán độ dốc lớn nhất theo đặc tính động lực của xe:
Loại xe
Xe tương đương
D
imax
Xe tải trục 2x9T
Mas -500
0.07146
0.05146
Xe tải 2x7,32T
Mas -500
0.07146
0.05146
Xe bus lớn
Mas -500
0.07146
0.051
0.031
Xe con
MOSCOVIT
0.080
0.060
Nhận xét :
Theo bảng trên nếu chọn độ dốc imax = 3.1% thì tất cả các xe đều đi được với Vtk,
tuy nhiên đây là đường miền núi địa hình khó khăn nên khi để độ dốc lớn nhất như vậy thì
khối lượng đào đắp lớn,gây tốn kém trong quá trình xây dựng.
Nếu chọn độ dốc imax = 6% thì xe con Vtk ,còn các xe còn lại phải về số mới đi
được.
Do đó chọn imax theo tính toán là imax = 6%
Theo bảng 15 – trang 23 TCVN 4054-05 có quy định ứng với đường cấp IV miền
núi có imax = 8%
Kiến nghị chọn độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đường khi thiết kế là imax= 6%
Giá trị imax (%):
Tính toán
Quy trình
Kiến nghị
ϕ .Gb − PW
G
Với:
-
G: Trọng lượng toàn bộ xe
-
Gb: Trọng lượng trục chủ động (kG)
Đối xe con Gb = (0,50 ÷ 0,55).G chọn Gb = 0,5.G
Đối xe tải Gb = (0,6 ÷ 0,7).G chọn Gb = 0,7.G
-
ϕ: Hệ số bám dọc của bánh xe và mặt đường, lấy trong điều kiện bất lợi nhất
(mặt đường ẩm và bẩn) ϕ = 0,3.
-
PW: Lực cản không khí : PW=
-
V: Tốc độ tương đối của xe, tức là phải kể cả tốc độ tương đối của gió. Trong
điều kiện trung bình coi tốc độ gió bằng 0. Vậy V bằng tốc độ ô tô, V=V tk =
40 (km/h).
-
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng kết quả 1
Loại xe
B(m)
Xe con
1.8
Xe tải trục
6,96T (2 trục)
Xe tải trục
2x9T (3 trục)
H(m) F(m2)
2
2.88
Pw(Kg
Gb(Kg) G(Kg)
2.5
4
8
132.92
11666.9 16667
0.3
0.202
Bảng kết quả 2
Loại xe
Db
f
ib
imax
Kiểmtra(ib≥imax)
Xe con
0.14
Thoả mãn
Kết luận:
-
Điều kiện để xe không bị trượt và mất ổn định là i b ≥ imax. Điều kiện này đã
được kiểm tra ở bảng trên và đều đảm bảo.
-
Kiến nghị chọn độ dốc dọc lớn nhất là idmax = 6 % đối với đường cấp IV tốc
độ thiết kế V = 40Km/h.
III. XÁC ĐỊNH NĂNG LỰC THÔNG HÀNH XE CỦA TUYẾN
ĐƯỜNG
1. Khả năng thông xe lý thuyết tối đa của một làn xe:
Giả thiết rằng trên một làn xe, dòng xe chỉ có một loại xe (xe con) chạy cùng một
tốc độ V = 40 km/h, xe nọ chạy cách xe kia một cự li an toàn tối thiểu d.
V
(xe/h)
d
Công thức tính : N lt =1000 ×
Trong đó:
-
N lt : Khả năng thông xe lý thuyết của một làn xe (xe/h) .
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Sh: Chiều dài đoạn hãm xe bằng chiều dài hãm ô tô chạy sau trừ đi chiều dài
hãm ôtô chạy trước. Xem xe chạy trước đứng im hoặc dừng đột ngột, ta có:
k ×V 2
Sh = Sh2 - Sh1 =
254(ϕ ± i )
-
k : Hệ số sử dụng phanh, lấy với xe con k = 1,2
-
ϕ : Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường, khi tính với năng lực thông hành
xe trong điều kiện lí tưởng (Tra giáo trình TKĐ ôtô tập 1) ϕ = 0,7
-
i: Độ dốc dọc, tính cho trường hợp đường bằng phẳng thì i = 0%
V
(m).
3,6
Từ những giá trị đã tính ở trên, thay vào ta được:
N lt =
1000 * V
1000 ×40
=
=1055.14 (xe/h)
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
(n là số nguyên)
Page 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trong đó:
-
n : Số làn xe cần thiết trên đường .
-
Ncđg : Lưu lượng xe thiết kể giờ cao điểm (Điều 3.3.3 quy trình 4054 - 05).
N cdg =(0,1 ÷ 0,12) ×N tbnd
Chọn: Ncdg=0.12 * 2568 = 308.16 (xe/h).
-
Z: Hệ sử dụng năng lực thông hành. Với Vtk= 40km/h và địa hình đồi núi nên
Z= 0.85
-
Ntt: Năng lực thông xe thực tế của 1 làn xe, Ntt = 1000 (xe/h).
-
Sơ đồ 1
Sh
lpư
l0
1
1
S1
S1 = lpư + Sh + l0
Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V (Km/h) ta có :
2
kV
V
S1 =
+
+ lo
3.6
254(ϕ ± i)
Trong đó:
V
(m).
3.6
-
254(ϕ ± i )
40
1.2* 402
+
+ 8 = 36.29 (m )
3.6 254*(0.5 − 0.06)
Theo bảng 10 điều 5.1.1 TCVN 4054 - 05 đối với đường cấp IV tốc độ thiết kế là
V = 40km/h thì trị số tối thiểu S 1 = 40m. Vậy đối chiếu kết quả trên với quy trình ta chọn
cự ly tầm nhìn theo sơ đồ 1 là S1 = 40 m.
Phạm vi áp dụng: Sơ đồ tầm nhìn một chiều được ứng dụng, kiểm tra trong bất cứ
tình huống nào của đường.
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2. Tầm nhìn hai chiều (tầm nhìn thấy xe ngược chiều)
Tính cho hai xe chạy ngược chiều trên cùng 1 làn cần hãm để kịp dừng xe để không
đâm vào nhau.
Sơ đồ tính toán :
Sơ đồ 2
lpư
Sh1
1
Vậy chọn S2 = 80 m.
Phạm vi áp dụng: Áp dụng với đường không có dải phân cách ở trung tâm và dùng
để tính toán bán kính đường cong đứng.
3. Xác định tầm nhìn vượt xe (Sơ đồ 4)
Đây là trường hợp nguy hiểm phổ biến nhất trên đường có 2 làn xe và không có dải
phân cách ở giữa hoặc có dải phân cách là nét đứt cho phép đi lấn đường khi vượt xe. Ở
sơ đồ này xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 với V2 =30Km/h chạy chậm hơn xe 1 với
khoảng cách an toàn Sh1 - Sh2, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có xe, xe 1 lợi
dụng làn trái để vượt xe. Xét trường hợp nguy hiểm nhất là xe 3 cũng chạy với vận tốc
nhanh như xe 1 nhưng đi trái chiều V1 = V3 = 40Km/h. Vậy ta có có sơ đồ tính như sau:
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Sơ đồ 4
l1
1
1
2
3
2
3
+ 8 = 96.19m
63.5*(0.5 + 0)
Theo bảng 10 điều 5.1.1 TCVN 4054 - 05 quy định với đường cấp IV, chọn S4 = 200
m.
Vậy chọn S4 = 200 m.
Phạm vi áp dụng: Sơ đồ tầm nhìn vượt xe là trường hợp phổ biến trên đường có 2
làn xe và không có dải phân cách trung tâm.
V.XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ TRÊN MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG
1. Bề rộng một làn xe
Bề rộng của làn xe chạy được xác định dựa vào các điều kiện sau:
-
Dựa vào vận tốc xe chạy V = 40 km/h.
-
Dựa vào kích thước thùng xe và khoảng cách giữa hai trục bánh xe.
-
Dựa vào khoảng cách an toàn từ xe đến mép của phần xe chạy trên đường.
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Xe con
6,0
1,8
2,0
1,4
Xe tải
12,0
2,5
4,0
1,8
Loại xe
Chiều cao
K/cách giữa
2 bánh xe
Nhận xét: Ta thấy bề rộng làn xe phụ thuộc vào tốc độ và kích thước xe.Để đảm
bảo xe chạy an toàn và đáp ứng được nhu cầu vận chuyển trong tương lai ta tính toán với
2. Bề rộng mặt đường
-
Đường được thiết kế không có dải phân cách.
-
Bề rộng phần xe chạy: Bm=2 x 3.5 = 7.0 m.
3. Bề rộng lề đường
Bề rộng lề đường được lấy theo bảng 7điều 4.1.2 quy trình 4054 - 05
Với đường cấp IV địa hình miền núi thì:
-
Bề rộng của hai bên lề đường: Blđ = 2 x 1.0 m
-
Bề rộng phần lề gia cố : Blgc = 2 x 0.5 m
4. Bề rộng nền đường
Bn = Bm+Blđ =7.0+2 x 1.0 = 9 m
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-
in: Độ dốc ngang mặt đường in=2%.
Thay vào ta xác định được bán kính cong nhỏ nhất:
402
Rmin =
=209.97 m
127 * (0.08 − 0.02)
Theo bảng 11 điều 5.3.1 quy trình TCVN 4054-05 quy định bán kính đường cong tối
thiểu trong trường hợp không bố trí siêu cao ứng với đường cấp IV là Rmin= 600 m.
Do vậy chọn bán kính trường hợp này là Rmin = 600 m.
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2. Trường hợp đường cong có bố trí siêu cao
a. Ứng với siêu cao lớn nhất
Theo quy trình 4054 - 05 thì độ dốc siêu cao lớn nhất i scmax = 6% đối với đường cấp
IV có V=40 km/h.
Bán kính đường cong nhỏ nhất được xác định:
V2
Rmin=
127( µ + i )
Trong đó :
-
V: vận tốc tính toán V=40 km/h
-
: hệ số lực đẩy ngang = 0.1
-
i = isc = 0.04
Thay vào ta có:
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
V2
402
=
= 89.99 m
Rmin=
127( µ + i ) 127 ( 0.1 + 0.04 )
Theo bảng 11 điều 5.3.1 TCVN 4054-05 quy định bán kính đường cong nhỏ nhất
ứng với isc= 4% và với cấp đường IV là Rmin= 125 m.
trong đó:
-
L: Chiều dài từ trục bánh xe sau đến giảm xóc phía trước. Theo quy trình lấy
L= 8 m.
-
R: Bán kính đường cong nằm.
Phần mở rộng được bố trí ở cả hai bên. Khi gặp trường hợp khó khăn có thể bố trí ở
1 bên.
VIII.SIÊU CAO
1. Độ dốc siêu cao
Tuy nhiên độ đốc siêu cao phải nằm trong giới hạn cho phép. Độ đốc siêu cao phải
đảm bảo là không bị trượt khi mặt đường bị trơn. Theo quy phạm thiết kế đường ô tô Việt
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nam quy định trị số độ dốc siêu cao phụ thuộc vào tốc độ thiết kế và bán kính đường
cong nằm.
Độ dốc siêu cao cần thiết kế để xe chạy với tốc độ trên đường cong có bán kính R
được xác định theo công thức:
isc =
V2
-
ip là độ dốc dọc tương đối của mép ngoài mặt đường so với mép trong mặt
đường.
Kết hợp tính toán và tra quy trình TCVN 4054-05 phụ thuộc bán kính đường cong
và isc mà ta quyết định chọn chiều dài đoạn nối siêu cao ứng với từng đường cong.
Trước khi vào đoạn nối siêu cao cần có một đoạn 10 m để vuốt cho lề đường có
cùng độ dốc với mặt đường ip. Sau đó tiến hành bố trí siêu cao theo phương pháp sau:
Quay phần đường phía lưng đường cong quanh tim đường cho tới khi cả mặt cắt
ngang có độ dốc ngang của phần xe chạy, sau đó vẫn tiếp tục quay quanh tim đường tới
lúc đạt độ dốc siêu cao.
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
IX.XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TỐI THIỂU BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG
ĐỨNG LỒI LÕM
Theo quy trình 4054 - 05 với cấp đường IV thì khi hiệu đại số của độ dốc dọc nơi
đổi dốc lớn hơn 2% (∆i ≥ 2%) phải bố trí đường cong đứng. Có thể lựa chọn đường cong
tròn hoặc cong Parabol, còn nếu ∆i ≤ 2% chỉ cần vát tròn.
Trị số đường cong đứng chọn theo địa hình để tạo thuận lợi cho xe chạy và không
nhỏ hơn quy định trị số trong bảng 19 của quy trình 4054 – 05.
1. Xác định bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lồi
Trị số tối thiểu của bán kính đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm
bảo tầm nhìn xe chạy trên mặt đường.
Đảm bảo tầm nhìn ban đêm
2.1 Theo điều kiện đảm bảo tính êm thuận:
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 26
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
G .V 2
Khi xe chạy vào đường cong thì chịu tác dụng của lực ly tâm e =
.
g.R
Với gia tốc ly tâm b =
V2
. Người ta thường khống chế b = 0.5 m/s2 .
R
Khi đó ta có công tính toán như sau:
Rlõm min =
V 2 V 2 402
=
= 246.15m với V= 40 (km/h)
=
13b 6.5 6.5
3. Bảng thống kê các yếu tố kĩ thuật tuyến
STT
Các yếu tố kĩ thuật
1
Cấp đường
2
Vận tốc thiết kế
3
Tính toán
Quy trình
Kiến nghị
IV
IV
IV
Km/h
40
m
2x3.5
2x2.75
2x3.5
6
Chiều rộng tối thiểu lề đường
m
2x1.0
2x1.0
7
Chiều rộng lề gia cố
m
2x0.5
2x0.5
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
10
Độ dốc ngang phần lề gia cố
%
2
2
2
11
Độ dốc ngang phần lề đất
%
4
6
4
m
209.97
600
không làm siêu cao
Bán kính cong nằm nhỏ nhất
13
ứng dốc siêu cao thông
thường isc=4%
Bán kính cong nằm nhỏ nhất
14
ứng siêu cao lớn nhất
iscmax=6%
Chiều dài tầm nhìn trước có
15
chướng ngại vật cố định
(1chiều)
16
Chiều dài tầm nhìn hai chiều
m
61.063
80
m
372.79
700
700
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 28
Copyright: Tài liệu đại học ©