Đang tải... (xem toàn văn)
A. YẾU TỐ THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN ĐƯỜNG I. Xác định cấp hạng đường thiết kế II. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TRÊN MẶT CẮT NGANG III. XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN XE CHẠY : IV. XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM TỐI THIỂU TRÊN BÌNH ĐỒ. XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TỐI THIỂU BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI VÀ LÕM: B. THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNGTHEO TIÊU CHUẨN 22TCN 2112006 I. THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC THOÁT NƯỚC Phần II bao gồm bình đồ file cad thiết kế
Đồ án Mơn Học THIẾT KẾ ĐƯỜNG GVHD: Bùi Tuấn Anh SVTH: Nguyễn Vũ Bình Lớp: Đường Bộ k53 Đề bài: Cho bình đồ thành phần lưu lượng xe năm thiết kế SLL 124 H/S tăng trưởng 7% Tổng N Xe tải nặng Xe tải nặng Xe tải nặng Xe tải trung Xe tải nhẹ Xe bus Xe 510 5 17 17 20 30 u cầu: - Xác định yếu tố kỹ thuật tuyến đường - Thiết kế kết cấu áo đường mềm cho tuyến đường - Thiết kế tuyến BÀI LÀM A YẾU TỐ THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỦA TUYẾN ĐƯỜNG I Xác định cấp hạng đường thiết kế: a Khái niệm Mạng lưới giao thơng thường bao gồm nhiều tuyến đường với tiêu chuẩn kỹ thuật, quy mơ khác Vì để dễ dàng cho cơng tác quản lý thiết kế người ta phân chia tuyến đường vào số nhóm gọi phân cấp hạng đường Những đường nhóm có quy mơ tiêu chuẩn kỹ thuật tương tự Cách phân cấp hạng đường Căn vào tiêu chuẩn TKĐ tơ 4054-2005, để phân cấp hạng đường ta quy đổi loại xe khác xe tiêu chuẩn Bảng - Hệ số quy đổi từ xe loại xe Địa hình Xe đạp Xe máy Loại xe Xe tải có trục Xe xe bt 25 chỗ 1.0 2.0 Xe tải có trục trở lên xe bt lớn Xe kéo mc, xe bt kéo mc Đồng 0.2 0.3 2.5 4.0 đồi Núi 0.2 0.3 1.0 2.5 3.0 5.0 CHÚ THÍCH - Việc phân biệt địa hình dựa sở độ dốc ngang phổ biến sườn núi, sườn đồi sau Đồng đồi 30%; núi > 30% - Đường tách riêng thơ sơ khơng quy đổi xe đạp Từ bảng theo địa hình đồng ta có lưu lượng xe quy đổi xe tiêu chuẩn sau: Lưu lượng Thành phần Phần trăm quy đổi (%) (xcqđ/ng.đ) Xe tải nặng 25.5 2.5 64 Xe tải nặng 25.5 2.5 64 Xe tải nặng 30.6 2.0 61 Xe tải trung 17 86.7 2.0 173 Xe tải nhẹ 17 86.7 2.0 173 Xe bus 20 102 2.0 204 Xe 30 153 1.0 153 Tổng xcqđ/ng.đ 892 Lưu lượng xe quy đổi năm N0 = 892 xcqđ/ngđ.Vậy ta có lưu lượng xe quy đổi năm tương lai (lấy t = 15 năm) hay lưu lượng xe thiết kế tính sau : ST T Lưu lượng (xe/ng.đ) Hệ số quy đổi Nt = N0.(1+q)T-1 = 892.(1+0,07)15-1 = 2300.05 xcqđ/ngđ ⇒ 2300.05 < 3000 (xcqđ/ngđ) Chọn cấp đường ta dựa vào bảng sau: B¶ng − B¶ng ph©n cÊp kü tht ®êng « t« theo chøc n¨ng cđa ®êng vµ lu lỵng thiÕt kÕ CÊp thiÕt kÕ cđa ®êng Cao tèc Lu lỵng xe thiÕt kÕ*) (xcq®/n®) CÊp I > 15 000 CÊp II > 000 CÊp III > 000 CÊp IV > 500 CÊp V > 200 > 25 000 Chøc n¨ng cđa ®êng §êng trơc chÝnh, thiÕt kÕ theo TCVN 5729 : 1997 §êng trơc chÝnh nèi c¸c trung t©m kinh tÕ, chÝnh trÞ, v¨n ho¸ lín cđa ®Êt níc Qc lé §êng trơc chÝnh nèi c¸c trung t©m kinh tÕ, chÝnh trÞ, v¨n ho¸ lín cđa ®Êt níc Qc lé §êng trơc chÝnh nèi c¸c trung t©m kinh tÕ, chÝnh trÞ, v¨n ho¸ lín cđa ®Êt níc, cđa ®Þa ph¬ng Qc lé hay ®êng tØnh §êng nèi c¸c trung t©m cđa ®Þa ph¬ng, c¸c ®iĨm lËp hµng, c¸c khu d©n c Qc lé, ®êng tØnh, ®êng hun §êng phơc vơ giao th«ng ®Þa ph¬ng §êng tØnh, ®êng hun, ®êng x· CÊp VI < 200 §êng hun, ®êng x· *) TrÞ sè lu lỵng nµy chØ ®Ĩ tham kh¶o Chän cÊp h¹ng ®êng nªn c¨n cø vµo chøc n¨ng cđa ®êng vµ theo ®Þa h×nh Tra bảng 3: ta chọn cấp thiết kế đường : Cấp IV Đồng Các tiêu chuẩn thiết kế II - Tốc độ tính tốn: B¶ng − Tèc ®é thiÕt kÕ cđa c¸c cÊp ®êng CÊp thiÕt kÕ §Þa h×nh Tèc ®é thiÕt kÕ, Vtk, km/h I II III §ån §ån §ån g g g b»ng b»ng b»ng 120 100 80 IV V VI Nói §ån g b»ng Nói §ån g b»ng Nói §ån g b»ng Nói 60 60 40 40 30 30 20 Chó thÝch: ViƯc ph©n biƯt ®Þa h×nh ®ỵc dùa trªn c¬ së ®é dèc ngang phỉ biÕn cđa sên ®åi, sên nói nh sau: §ång b»ng vµ ®åi ≤ 30 %; nói > 30 % Cấp đường lựa chọn: Cấp IV - Đồng Ta chọn VTK = 60 km/h III XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TRÊN MẶT CẮT NGANG cắt đường ngang BềMặt mặt Lề đường Phần gia cố Phần xe chạy đường Lề đường Số xe N cdgio Số xe mặt cắt ngang xác định theo cơng thức: Nlx = Trong : Z.N lth Nlx : Số xe u cầu Ncđgiờ : Lưu lượng xe thiết kế cao điểm Ncdgiờ = (0,1÷0,12)Ntbnđ (xcqđ/h/làn) ⇒ chọn Ncdgiờ = 0,12 x 892 = 107.04 (xcqđ/h/làn) Nlth : Năng lực thơng hành tối đa, Nlth = 1000 (xcqđ/h/làn), lấy theo mục 4.2.2 tiêu chuẩn TCVN 4054-05 đường khơng có dải phân cách trái chiều oto chạy chung với xe thơ sơ Z : Hệ số sử dụng lực thơng hành, với V TK = 60 Km/h ⇒ Z = 0,55, lấy theo mục 4.2.2 tiêu chuẩn TCVN 4054 - 05 Vậy ta có : Nlx = Nhận thấy khả thơng xe đường cần xe đủ Tuy nhiên, thực tế xe chạy đường phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác Mặt khác theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4054: 2005 đường cấp IV đồng vận tốc thiết kế 60 km/h tối thiểu Vậy ta chọn xe Chiều rộng xe, mặt đường, đường : Sơ đồ tính tốn: b x x c y Trong đó: b: Chiều rộng thùng xe x: khoảng cách từ sườn thùng xe đến xe bên cạnh c: Khoảng cách tim bánh xe y: Khoảng cách từ tim bánh xe ngồi đến mép phần xe chạy B: Chiều rộng xe, B = b+c + x + y Với : x = 0,5 + 0,005V (m) (do xe bên cạnh chạy ngược chiều) y = 0,5 + 0,005V (m) ⇒B= b+c + + 0,01V Với vận tốc xe chạy tính tốn V = 60 (Km/h) Tính cho xe có kích thước lớn phổ biến dũng xe tương lai Tính cho xe tải: b = 2,5 m; c = 1,8 m Vậy: B = 2,5 + 1,8 + + 0.6 = 3.75 (m) × Chiều rộng mặt đường: 2B = = 7.5 (m) × Chiều rộng đường: 7.5 + 1.0 = 9.5 (m) Mặt khác theo quy trình 4054-05 ta có kích thước tối thiểu áp dụng vận tốc thiết kế Vtk=60 Km/h cấp đường IV cho khu vực đồng (bảng 6) sau: - Chiều rộng xe Chiều rộng mặt đường : 3.5 m : 7.0 m Chiều rộng đường : 9.0 m - Chiều rộng lề đường lề gia cố : m (gia cố 0.5 m) Dựa vào tính tốn quy trình thiết kế ⇒ Ta chọn sau: - Các yếu tố Kích thước (m) Phần xe chạy Phần lề đường Phần gia cố Bề rộng đường × × × 3.75 1.0 0.5 9.5 Độ dốc ngang mặt đường, lề đường: ( bảng 9) - Độ dốc ngang mặt đường lề gia cố : 2% - Độ dốc ngang phần lề khơng gia cố IV : 4% XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN XE CHẠY : Chiều dài tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định : Tính độ dài đoạn để xe kịp dừng trước chướng ngại vật cố định Sơ đồ tính tốn : Sơ đồ lpư Sh l0 S1 S1 = lpư + Sh + l0 Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V ( Km/h ) ta có : S1 = V 3,6 + kV 254(φ − imax ) + lo Trong : lpư : Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý, lpư = Sh : Chiều dài hãm xe, Sh = kV 254(φ − imax ) V 3,6 (m) l0 : Cự ly an tồn, l0 =5÷10 (m), lấy l0 =10 m V : Vận tốc xe chạy tính tốn V = 60 km/h k : Hệ số sử dụng phanh k = 1,2 xe ϕ : Hệ số bám dọc đường ϕ = 0,5 imax=6% Thay số vào ta S1 = 65.32(m) Theo TCVN 4054-05,tầm nhìn tối thiểu chạy xe đường (bảng 10): S1 = 75 m ⇒ Chọn tầm nhìn chiều S1 = 75 m 22 Chiều dài tầm nhìn thấy xe ngược chiều (tính theo sơ đồ 2) Sơ đồ tính tốn: Chiều dài tầm nhìn trường hợp là: S2 = V kV 2φ + + lo 1,8 127(φ − imax ) = 112.36(m) Theo TCVN 4054- 05 tầm nhìn tối thiểu xe chạy đường: S2=150 m ⇒ chọn S2 = 150 (m) Tầm nhìn vượt xe ( tính theo sơ đồ ): Sh1-Sh2 S4 v2 S4 = v1 − v2 + v3 kv1 (v1 + v2 ) v kv22 + + l0 ÷ ÷ 1 + v ÷+ l0 g (ϕd ± id ) v1 − v2 g (ϕ d ± id ) Để đơn giản tính tầm nhìn vượt xe sau: Trường hợp bình thường: S4 = 6V = 6.60 = 360 m Trường hợp cưỡng bức: S4 = 4V = 4.60 = 240 m Theo TCVN 4054-05, chiều dài tầm nhìn vượt xe (bảng 10): S4 = 350m Vậy kiến nghị chọn : S4 = 360 m V XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM TỐI THIỂU TRÊN BÌNH ĐỒ Khi bố trí siêu cao nhỏ : Rscmin = V2 127( µ + isc max ) Trong đó: V : vận tốc xe chạy µ : hệ số lực đẩy ngang Xác định hệ số lực ngang µ theo điều kiện êm thuận tiện nghi hành khách: theo kết điều tra xã hội học khi: + µ ≤ 0,1: hành khách khó cảm nhận xe vào đường cong + µ = 0,15 : hành khách bắt đầu cảm nhận có đường cong + µ = 0,2 : hành khách cảm thấy có đường cong khó chịu, người lái muốn giảm tốc độ + µ = 0,3 : hành khách cảm thấy khó chịu Về phương diện êm thuận tiện nghi hành khách µ ≤ 0,15 Chọn µ = 0,15 i scmax : độ dốc siêu cao lớn i scmax = 7% Rmin = 129 (m) Theo quy phạm bán kính đường cong nhỏ ứng với siêu cao % 125 m ( bảng 13 ) Vậy kiến nghị chọn Rscmin = 129 m Khi bố trí siêu cao thơng thường : R= V2 127( µ + i sc ) Trong V= 60 Km/h µ = 0,15 ( Xét cho trường hợp bất lợi nhất) isc : Độ dốc siêu cao, lấy theo bán kính đường cong nằm tốc độ thiết kế theo Bảng 13, isc = in -> iscmax Trong đó: in mặt độ dốc ngang đường = 2% Tra bảng => isc = 5% C2 hệ số xét đến tác dụng số bánh xe cụm bánh: C = 6,4 cho trục trước trục sau loại cụm bánh có bánh C = 1,0 cho trục sau loại cụm bánh có bánh (cụm bánh đơi) Bảng số liệu tải trọng trục xe Trọng lượng trục Pi (KN) Trục Trục trước sau 18 18 Loại xe Xe Số trục sau Số bánh cụm bánh trục sau Khoảng cách trục sau (m) Lượng xe ni xe ( /ngàyđêm) Cụm bánh đơn < 3.0 153 Xe bus 56 95.8 Cụm bánh đơi < 3.0 102 Xe tải nhẹ 18 56 Cụm bánh đơi < 3.0 86.7 Xe tải trung 25.8 69.6 Cụm bánh đơi < 3.0 86.7 Xe tải nặng 48.2 100 Cụm bánh đơi < 3.0 30.6 Xe tải nặng 45.2 94.2 Cụm bánh đơi < 3.0 25.5 Xe tải nặng 23.1 73.2 Cụm bánh đơi > 3.0 25.5 Bảng tính số trục xe quy đổi số trục tiêu chuẩn 100 kN Loại xe Xe Xe bus Xe tải nhẹ Pi (kN) C1 C2 ni Trục trước 18 x x 153 - Trục sau 18 x x 153 - Trục trước 26.4 6.4 102 Trục sau 45.2 Trục trước 18 x 6.4 86.7 - Trục sau 56 1 86.7 102 4,4 P C1.C2 ni i ÷ 100 Xe tải trung Xe tải nặng Xe tải nặng Xe tải nặng Tổng Trục trước 25.8 6.4 86.7 Trục sau 69.6 1 86.7 18 Trục trước 48.2 6.4 30.6 Trục sau 100 1 30.6 31 Trục trước 45.2 6.4 25.5 Trục sau 94.2 2.2 25.5 43 Trục trước 23.1 6.4 25.5 - Trục sau 73.2 1 25.5 Trục sau 73.2 1 25.5 133 (trục/ngđ) Kết tính N =133 trục xe tiêu chuẩn/ ngày đêm Ghi chú: * Vì tải trọng trục 25 kN khơng xét đến quy đổi Số trục xe tính tốn xe kết cấu áo lề có gia cố Số trục xe tính tốn N tt tổng số trục xe quy đổi trục xe tính tốn tiêu chuẩn (hoặc trục xe nặng tính tốn) thơng qua mặt cắt ngang đoạn đường thiết kế ngày đêm xe chịu đựng lớn vào thời kỳ bất lợi cuối thời hạn thiết kế quy định tuỳ thuộc loại tầng mặt dự kiến lựa chọn cho kết cấu áo đường Xác định Ntt theo biểu thức (2-3): Ntt = Ntk fl (trục/làn.ngày đêm); (2-3) Trong đó: Ntk: tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác trục xe tính tốn ngày đêm chiều xe chạy năm cuối thời hạn thiết kế Trị số N tk xác định theo biểu thức (2-1) ni loại tải trọng trục i lấy số liệu năm cuối thời hạn thiết kế lấy số trục i trung bình ngày đêm khoảng thời gian mùa mưa trung bình ngày đêm năm (nếu n i trung bình năm lớn ni trung bình mùa mưa) ; fl: hệ số phân phối số trục xe tính tốn xe xác định sau : =0,55; Trên phần xe chạy có xe lấy f l = 1,0; Trên phần xe chạy có xe khơng có dải phân cách lấy f l Trên phần xe chạy có xe có dải phân cách lấy f l =0,35; Trên phần xe chạy có xe trở lên có dải phân cách lấy f l=0,3; Ở chỗ nút giao chỗ vào nút, kết cấu áo đường phạm vi chuyển phải tính với hệ số f l = 0,5 tổng số trục xe quy đổi qua nút Vì đường thiết kế có xe khơng có dải phân cách nên : → fl = 0,55 Vậy N = 133x 0,55 =73 (trục/làn.ngày đêm) + Số trục xe quy đổi / làn/ ngày đêm năm tương lai Nt = N.(1+q)t-1 = 73*(1+0,07)15-1 = 188 (trục/làn.ngày đêm) Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế : Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế Ne tức tính theo biểu thức sau: [(1 + q)t − 1] Ne = 365.Nt q(1 + q)t −1 Trong đó: Nt số trục xe tiêu chuẩn trung bình ngày đêm dự báo năm cuối thời hạn thiết kế (trục/ngày đêm) q tỉ lệ tăng trưởng lượng giao thơng trung bình năm, q=7% t thời hạn thiết kế, t=15 năm Ne = 365.188= 0.67.106 trục xe / ngày đêm Với fl hệ số phân phối số trục tính tốn xe, đường có xe theo mục 3.3.2 fl=0,55 +Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy xe là: Nett=fl.Ne = 0,55x0,67.106 = 0,369 106 (trục xe/ ngày đêm làn) + vận tốc thiết kế 60 Km/h Chọn loại mặt đường cấp cao A2 III XÁC ĐỊNH MƠĐUN ĐÀN HỒI U CẦU: Trị số mơ đun đàn hồi u cầu xác định theo bảng sau tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Ntt xác định theo biểu thức tuỳ thuộc loại tầng mặt kết cấu áo đường thiết kế Số trục xe tính tốn áo lề có gia cố phải tn theo quy định Bảng Trị số mơ đun đàn hồi u cầu (bảng 3.4 – TCN 211-06) Trị số mơ đun đàn hồi u cầu Eyc (MPa), tương ứng với số Loại tải trọng Loại tầng trục xe tính tốn (xe/ngày đêm/làn) trục tiêu 100 200 500 700 mặt 10 20 50 100 200 500 chuẩn 0 0 Cấp cao A1 133 147 160 178 192 207 224 235 10 Cấp cao A2 91 110 122 135 153 Cấp thấp B1 64 82 94 Cấp cao A1 127 146 161 173 190 204 218 235 253 12 Cấp cao A2 90 103 120 133 146 163 Cấp thấp B1 79 98 111 Với Ntt = 188 trục /làn.ngày đêm → loại tầng mặt lựa chọn cấp cao A2, ta tra Eyc = 147 MPa > 100 MPa (trị số tối thiểu mơđun đàn hồi u cầu quy định bảng 3-5, TCN 211-06) → chọn Eyc = 133.4 MPa IV CHỌN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG: Phương án : (Lớp kết cấu từ lên) - Lớp 4: Đất cát a=0.66,k =0.95 - Lớp 3: Cát gia cố XM dày 18 cm - Lớp 2: Cấp phối đá dăm loại I dày 16 (cm) - Lớp 1: BTN chặt loại II có láng nhựa ( cm) KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BTN chặt loại II 6cm Cấp phối đá dăm loại I dày 16 Cát gia cố xi măng dày 18 cm, Nền đất cátNên ®Êt BẢNG CÁC THƠNG SỐ CỦA VẬT LIỆU Lớ p Tên vật liệu (Lớp kết cấu từ lên) Đất cát Cát gia cố xi măng Cấp phối đá dăm loại I BTN chặt loại II Bề dày lớp (cm) Mơ đun đàn hồi E (MPa) Tính Tính trượt võng - 42 42 18 280 280 16 300 300 350 250 C (MPa) 0.018 ϕ (độ) 26 Với đất đất cát có mơ đun đàn hồi E = 42 MPa, lực dính C = 0,018 MPa, góc nội ma sát ϕ = 260 Kiểm tra kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi: Chuyển hệ nhiều lớp hệ lớp cách đổi lớp kết cấu áo đường lớp từ lên theo cơng thức Đặng Hữu : E E 3 E h E h tb1 E E H h E H h E tb E Trong đó: + k.t1/3 Etb1 = E1 ÷ 1+ k Kết tính tốn để tính mơ dung đàn hồi trung bình Lớp kết cấu Ei t= hi (MPa) (cm) k= Htb (cm) Etb’ (Mpa) 18 280 Cát gia cố xi măng 280 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.07 16 0.89 34 289 BTN loại II 350 1.21 0.18 40 297.89 Xét đến hệ số điều chỉnh 18 H β= f ÷ D Với = = 1.212 Bảng Hệ số điều chỉnh β (bảng 3.6 – TCVN 4054-2005) Tỷ số H/D 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 Hệ số β 1,033 1,069 1,107 1,136 1,178 1,198 1,210 Tra Bảng β =1,132 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 50 cm có mơ đun đàn hồi trung bình : Etbdc = β.Etb’= 1,132 x 297.89= 337.21(Mpa) Tính Ech kết cấu: sử dụng tốn đồ Hình 3.1 = = 1.212 ==0,125 Từ tỷ số tra tốn đồ Hình 3-1 = 0,49 Vậy Ech= 337.21 x 0,49 = 165.23 Mpa Nghiệm lại điều kiện phải có: Ech ≥ K dv cd E yc Đường cấp IV, xe nên chọn độ tin cậy thiết kế 0,9 (theo bảng 3–3 tiêu chuẩn 21106) Do vậy, theo Bảng 3.2 xác định được: K cddv K cddv =1,1 Eyc=1,1 x 133.4= 146.7 MPa Kết nghiệm tốn: K dv cd E yc Ech= 165.23 MPa > = 146.7 MPa Cho thấy với cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm đạt u cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất a) Tính Etb lớp kết cấu: Việc đổi tầng hệ lớp thực tương tự Kết tính tốn để tìm Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) Cát gia cố xi măng 280 t= hi (cm) 18 k= Htb (cm) 18 Etb’ (Mpa) 280 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.07 16 0.89 34 289.11 Bê tơng nhựa loại II 250 0.86 0.18 40 282.67 Xét đến hệ số điều chỉnh H β=f ÷ D Với = = 1,21 Bảng Hệ số điều chỉnh β (bảng 3.6 – TCVN 4054-2005) Tỷ số H/D 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 Hệ số β 1,033 1,069 1,107 1,136 1,178 1,198 1,210 Tra Bảng β =1,132 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 46 cm có mơ đun đàn hồi trung bình : Etbdc = β.Etb’= 1,132 x 282.67= 319.98 (MpaXác định ứng suất cắt τ ax + Hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây đất : = = 1,21; = = = 7.62 ϕ Theo tốn đồ Hình 3-2, với góc nội ma sát đất = 26o ta tra được: τ ax p = 0,023 Áp lực mặt đường bánh xe tiêu chuẩn tính tốn p = 0,6 MPa τ ax = 0,023x0,6 = 0,0138MPa - Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất τ av : τ av Tra tốn đồ Hình 3-4 ta = - 0,0012MPa - Xác định trị số Ctt theo cơng thức: Ctt= C k1.k2.k3 Trong đó: C: lực dính đất = 0,018(MPa); K1 : hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt đất vật liệu dính chịu tải trọng động gây dao động Với kết cấu áo đường phần xe chạy lấy K 1=0,6 K2 : hệ số xét đến yếu tố tạo làm việc khơng đồng kết cấu; yếu tố gây ảnh hưởng nhiều lưu lượng xe chạy lớn, K2 xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi mà kết cấu phải chịu đựng ngày đêm Bảng sau: Xác định hệ số K2 tuỳ thuộc số trục xe tính tốn Số trục xe tính tốn Dưới Dướ Dướ Trên (trục/ngày đêm/làn) 100 i i 500 1000 5000 Hệ số K2 1,0 0,8 0,65 0,6 → Theo tính tốn số trục xe tính tốn = 415 (trục/ngày đêm/làn) K2 = 0,8 K3 : hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt đất vật liệu dính điều kiện chúng làm việc kết cấu khác với mẫu thử Cụ thể trị số K xác định tuỳ thuộc loại đất khu vực tác dụng đường đây: - Đối với loại đất dính (sét, sét, cát …) K3 = 1,5; - Đối với loại đất cát nhỏ K3 = 3,0; - Đối với loại đất cát trung K3 = 6,0; - Đối với loại đất cát thơ K3 = 7,0 → Vì đất cát K3 = 1,5 Vậy Ctt = 0,018 x 0,6 x 0,8 x 1,5 = 0,01296 MPa Kiểm tốn lại điều kiện tính tốn cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất Với đường cấp IV, độ tin cậy 0,9 theo Bảng 3-7 τ ax τ av k cdtr = 0,94 với trị số tính ta có: τ ax C tt K cdtr + τ av = 0,0138 - 0,0012 = 0,0126MPa == 0,0135MPa Ctt > τ ax + τ av tr → K cd Kết kiểm tốn cho thấy 0,0135 > 0,0126 Điều kiện chịu cắt trượt đất bảo đảm Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn lớp bê tơng nhựa * Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tơng nhựa theo biểu thức: σ ku = σ ku p.kb Trong đó: p : áp lực bánh tải trọng trục tính tốn kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính tốn bánh đơi bánh đơn; kiểm tra với cụm bánh đơi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) lấy kb = 0,85; kiểm tra với cụm bánh đơn tải trọng trục đặc biệt nặng (nếu có) lấy kb = 1,0 σ ku : ứng suất kéo uốn đơn vị; ) Kiểm tốn với lớp bê tơng nhựa hạt mịn lớp ( hàm lượng đá 50%) Kết tính tốn để tìm Etb Lớp kết cấu Ei (MPa) t= hi (cm) Cấp phối đá dăm loại II 280 Cấp phối đá dăm loại I 300 1.07 18 Bê tơng nhựa chặt đá > 35% 1800 6.19 k= Htb (cm) Etb’ (Mpa) 16 280 1.125 34 290.27 0.15 40 395.97 16 Trị số Etb’ lớp phía xác định bảng là: Etb’= 290.27 Mpa Với bề dày lớp H’= 16+18 = 34 cm H' D H' D Xét đến hệ số điều chỉnh β( ) với = = 1,03 Bảng Hệ số điều chỉnh β (bảng 3.6 – TCVN 4054-2005) Tỷ số H/D 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 Hệ số β 1,033 1,069 1,107 1,136 1,178 1,198 1,210 Tra bảng hệ số điều chỉnh β ta β = 1,111 dc → Etb = 1,111 x 290.27 = 322.49 MPa Áp dụng tốn đồ Hình 3-1 để tìm E Với = = 1.03 dc tb Ech.m đáy lớp bê tơng nhựa hạt nhỏ: = = 0.13 Tra tốn đồ Hình 3-1 Quy trình 211-06 ta Vậy có Ech.m =0,36 x 322.49 = 116.09 MPa Etbdc = 0,36 Tìm σ ku đáy lớp bê tơng nhựa lớp bẳng cách tra tốn đồ Hình 3.5 với h1 D Kết tra tốn đồ 3-1 σ ku = = 0,18; = = 15.5 = 3.16 với p = 0,6 MPa σ ku = σ ku p.kb Ta có: p : áp lực bánh tải trọng trục tính tốn p= 0,6 Mpa kb : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính tốn bánh đơi bánh đơn; kiểm tra với cụm bánh đơi (là trường hợp tính với tải trọng trục tiêu chuẩn) lấy kb = 0,85 σ ku = 2.16 x 0,6 x 0,85 = 1.1 MPa * Kiểm tốn theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bê tơng nhựa theo biểu thức: σku ≤ Rttku K cdku Trong đó: σku : ứng suất chịu kéo uốn lớn phát sinh đáy lớp vật liệu liền khối tác dụng tải trọng bánh xe Rttku K ku cd : cường độ chịu kéo uốn tính tốn vật liệu liền khối : hệ số cường độ chịu kéo uốn chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế giống K cdtr với trị số Xác định cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bê tơng nhựa Rttku = k1 k2 Rku ; Trong đó: Rku : cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính tốn k2 : hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân khí hậu thời tiết Với vật liệu gia cố chất liên kết vơ lấy k2 = 1,0; với bê tơng nhựa loại II, bê tơng nhựa rỗng loại hỗn hợp vật liệu hạt trộn nhựa lấy k2 = 0,8; với bê tơng nhựa chặt loại I bê tơng nhựa chặt dùng nhựa polime lấy k2 = 1,0 k1 : hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu bị mỏi tác dụng tải trọng trùng phục; k1 lấy theo biểu thức (đối với vật liệu bê tơng nhựa): 11,11 N 0,22 e (0,67 106) 0,22 k1 = = = 0,58 Trong trường hợp lấy k2 = 0.8 ; Vậy cường độ chịu kéo uốn tính tốn lớp bê tơng nhựa là: Rttku = k1.k Rku = 0,58 x 0.8 x = 1.4MPa ku K dc Kiểm tốn điều kiện theo biểu thức với hệ số =1,1 lấy theo trường hợp đường cấp III ứng với độ tin cậy 0,9 σ ku = 1,1 MPa < = 1,272 Mpa ( Đạt ) Đạt u cầu Kết luận: Các kết kiểm tốn theo trình tự tính tốn cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm tất điều kiện cường độ, chấp nhận làm kết cấu thiết kế V KẾT CẤU LỀ GIA CỐ: Theo quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN211-06: Trường hợp phần xe chạy dành cho xe giới lê gia cố khơng có dải phân cách bên dải phân cách bê vạch kẻ, tức trường hợp xe giới lấn dừng đỗ phần lề gia cố thường xun, sử dụng kết cấu áo lề loại mềm kết cấu áo lề gia cố phải cấu tạo với u cầu sau: - lớp mặt lề gia cố phải loại với lớp mặt xe liền kề bề dày cấu tạo mỏng - số lớp bề dày lớp tầng móng giảm bớt so với xe liền kề - kết cấu gia cố cần xem xét để cải tạo mở rộng mặt đường nâng cấp đường tận dụng đến mức tối đa kết cấu xây dựng Trong điều kiện kinh tế cho phép, kết cấu áo đường lề gia cố nên thiết kế với kết cấu áo đường xe liền kề Giải vấn đề làm kc mặt đường với lưu lượng (35% x Ntt) độ tin cậy thiết kế chọn 0,85 Mặt đường cấp cao A2 lớp mặt với kết cấu xe chạy Ntt = 35%* 188 = 66 (trục xe/ ngày đêm/làn) => tra bảng 3.4 Eyc=114 Mpa Lớp lề gia cố giống hệt lớp mặt xe chạy - Lớp 3: Bê tơng nhựa chặt cm - Lớp 2: đá dăm loại I dày 16cm - Lớp 1: Cát gia cố XM dày 18 cm VI THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH THỐT NƯỚC THỐT NƯỚC I Thiết kế rãnh dọc a Ngun tắc u cầu thiết kế - Rãnh dọc thiết kế đoạn đường đắp thấp 0.6m, tất đoạn đào, nửa đào nửa đắp bố trí hai bên đường - Kích thước rãnh thiết kế theo cấu tạo mà khơng u cầu tính tốn thuỷ lực.(Chỉ đoạn rãnh có độ dốc dọc lớn 500m u cầu kiểm tốn) Tiết diện rãnh thiết kế tiết diện hình thang có chiều rộng đáy rãnh 0.4m, chiều sâu tính từ mặt đất thiên nhiên 0.4m, độ dốc taluy rãnh 1:1 b Bố trí rãnh dọc - Trên suốt chiều dài tuyến đường xây dựng có diện tích sườn lưu vực đổ xuống khơng lớn có nhiều khe tụ thuỷ nên lưu lượng nước chảy rãnh dọc khơng nhiều, khơng cần phải bố trí rãnh đỉnh mà cần làm rãnh dọc đoạn đắp thấp 0.6m; tất đoạn nửa đào nửa đắp đường đào - Tại vị trí chuyển từ đào sang đắp, nước rãnh dọc đường đào phải dẫn xa ngồi phạm vi đường đắp phải xây dựng cống cấu tạo để nước ngang đường để đảm bảo an tồn cho đắp - Để đảm bảo cho q trình thi cơng dễ dàng, thuận lợi cho việc áp dụng biện pháp thi cơng giới, tơi thiết kế rãnh dọc có tiết diện hình thang (hình vẽ) Độ dốc dọc rãnh dọc lấy theo độ dốc tim đường để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi cơng Tiết diện rãnh thiết kế theo định hình vẽ với hình dạng kích thước sau Taluy rãnh bên lấy theo taluy nền, bên lấy 40 40 :1 40 20 40 II Xác định độ cống chiều dài cống a Xác định độ cống yếu tố thuỷ lực cống *Cống địa hình : Trong phần thiết kế sơ này, quy trình cho phép sử dụng bảng tra định hình, từ lưu lượng vị trí cống ta xác định độ cống yếu tố thuỷ lực cống dựa vào việc tra bảng * Cống cấu tạo: Ngồi cống địa hình trên,còn bố trí thêm cống cấu tạo có đường kính 1m để nước mặt nước đổ từ lưu vực với lưu lượng nhỏ b Xác định chiều dài cống Sau chọn độ cống, vào chiều cao đắp vị trí đặt cống ta xác định chiều dài cống TKMH Thiết kế đường Sinh viên: Nguyễn Vũ Bình GVHD:Bùi Tuấn Anh Lớp: Đường Bộ k53 [...]... mở rộng mặt đường và nâng cấp đường tận dụng đến mức tối đa kết cấu đã xây dựng Trong điều kiện kinh tế cho phép, kết cấu áo đường của lề gia cố nên thiết kế như với kết cấu áo đường của làn xe liền kề Giải quyết được vấn đề làm kc mặt đường với lưu lượng (35% x Ntt) và độ tin cậy thiết kế chọn là 0,85 Mặt đường cấp cao A2 cùng lớp mặt với kết cấu xe chạy Ntt = 35%* 188 = 66 (trục xe/ ngày đêm/làn)... dăm loại I dày 16cm - Lớp 1: Cát gia cố XM dày 18 cm VI THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH THỐT NƯỚC THỐT NƯỚC I Thiết kế rãnh dọc a Ngun tắc và các u cầu thiết kế - Rãnh dọc được thiết kế ở các đoạn nền đường đắp thấp dưới 0.6m, ở tất cả các đoạn nền đào, nền nửa đào nửa đắp và có thể bố trí ở một hoặc hai bên nền đường - Kích thước của rãnh được thiết kế theo cấu tạo mà khơng u cầu tính tốn thuỷ lực.(Chỉ những... thức trên với hệ số =1,1 lấy theo trường hợp đường cấp III ứng với độ tin cậy 0,9 σ ku = 1,1 MPa < = 1,272 Mpa ( Đạt ) Đạt u cầu 4 Kết luận: Các kết quả kiểm tốn theo trình tự tính tốn như trên cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm được tất cả các điều kiện về cường độ, do đó có thể chấp nhận nó làm kết cấu thiết kế V KẾT CẤU LỀ GIA CỐ: Theo quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN211-06: Trường hợp giữa phần... 7 7 1 Cấp hạng đường 2 Vận tốc thiết kế Km/h 3 Độ dốc dọc lớn nhất % 4 Số làn xe u cầu tối thiểu làn 1 2 2 5 Bề rộng 1 làn xe m 3.75 3.5 3.75 6 Bề rộng lề đường m 1.0 1.0 7 Bề rộng lề gia cố m 0.5 0.5 8 Bề rộng tối thiểu nền đường m 9 9.5 9.5 9 Bán kính đường cong nhỏ nhất m 129 125 129 10 Bán kính đường cong thơng thường m 141.73 250 250 m 283.46 1500 1500 m 65.32 75 75 11 Bán kính đường cong tối... của kết cấu nền áo đường theo 3 tiêu chuẩn nêu ở trên , tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn được quy định là trục đơn của ơ tơ có trọng lượng 100 kN đối với tất cả các loại áo đường mềm trên đường cao tốc, trên đường ơ tơ các cấp thuộc mạng lưới chung và cả trên các đường đơ thị từ cấp khu vực trở xuống Riêng đối với kết cấu áo đường trên các đường trục chính đơ thị và một số đường cao tốc hoặc đường. .. = V2 127( µ − in ) = 283.46 (m) Theo quy phạm bán kính đường cong nằm khơng cần làm siêu cao là R ksc ≥ 1500(m) Vậy kiến nghị chọn Rkscmin = 1500 m Như vậy khi thiết kế tuyến đường ta có thể lấy bán kính lân cận Rmintt ,trường hợp khó khăn có thể lấy bán kính Rmin7% ,nếu chọn R ≥ 1500 m có thể khơng bố trí siêu cao VI XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TỐI THIỂU BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI VÀ LÕM: Để đảm bảo êm thuận... đêm cho cả 2 chiều xe chạy tại thời điểm thiết kế; C1 là hệ số số trục được xác định theo biểu thức (2-2): C1=1+1,2 (m-1); (2-2) Với m là số trục của cụm trục i C2 là hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong 1 cụm bánh: C 2 = 6,4 cho các trục trước và trục sau loại mỗi cụm bánh chỉ có 1 bánh và C 2 = 1,0 cho các trục sau loại mỗi cụm bánh có 2 bánh (cụm bánh đơi) Bảng số liệu tải trọng trục xe Trọng... trục sau Số bánh của mỗi cụm bánh ở trục sau Khoảng cách giữa các trục sau (m) Lượng xe ni xe ( /ngàyđêm) 1 Cụm bánh đơn < 3.0 153 Xe bus 56 95.8 1 Cụm bánh đơi < 3.0 102 Xe tải nhẹ 18 56 1 Cụm bánh đơi < 3.0 86.7 Xe tải trung 25.8 69.6 1 Cụm bánh đơi < 3.0 86.7 Xe tải nặng 1 48.2 100 1 Cụm bánh đơi < 3.0 30.6 Xe tải nặng 2 45.2 94.2 2 Cụm bánh đơi < 3.0 25.5 Xe tải nặng 3 23.1 73.2 2 Cụm bánh đơi > 3.0... thuận khi xe chạy vào những chỗ đổi dốc thì phải bố trí đường cong đứng, Theo qui định của quy trình, với đường cấp IV, tốc độ thiết kế ≥ 60 phải bố trí đường cong đứng khi hiệu hai độ dốc ∆i ≥ 1% 1 Tính bán kính đường cong nối dốc lồi tối thiểu : Tính cho trường hợp bất lợi nhất là tầm nhìn một chiều: km /h thì S1 = 75 m Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi được tính : Rmin = Với : d1 = 1,2 m... nhỡn S2 m 112.36 150 150 14 Chiều dài tầm nhỡn vượt xe S4 m 360 350 360 15 Bán kính đường cong lừm tối thiểu m 2343.75 4000 4000 16 Bán kính đường cong lồi tối thiểu m 1366 1500 1500 B THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNGTHEO TIÊU CHUẨN 22TCN 211-2006 I CÁC U CẦU VÀ NGUN TẮC TÍNH TỐN 1 Các nội dung tính tốn: Theo u cầu về cường độ kết cấu áo đường , nội dung tính tốn chính là tính tốn kiểm tra 3 tiêu chuẩn cường độ dưới