1 Chương Giới thiệu chung cần thiết lập dự án ĐTXDCT I Giới thiệu chung I.1 Tên dự án Thiết kế cơng trình nâng cấp, cải tạo tuyến đường gồm từ đường 354 đến trang trại khu sản xuất nông nghiệp Tại thôn Lang Thượng, xã Mỹ Đức, huyện An Lão, thành phố Hải Phòng I.2 Chủ đầu tư - Chủ đầu tư : UBND thành phố Hải Phong - Quản lý dự án: Ban quản lý dự án huyện An Lão - Tổ chức thi công: Công ty trách nhiệm hữu hạn Xuân ThànhHải Phòng I.3 Nguồn vốn Nguồn vốn huy động từ ngân sách dành cho việc xây dựng sở hạ tầng tỉnh, thành phố 30 % từ ngân sách nhà nước II Sự cần thiết lập dự án Sự cần thiết lập dự án Do nhu cầu lưu thơng, vận chuyển hàng hóa ngày tăng Do nhu cầu dân sinh khu vực, tuyến đường cũ đáp ứng nhu cầu cần thiết khu vực Vì việc cải tạo , nâng cấp mở rộng tuyến cần thiết , cần phải nhanh chóng thực để đáp ứng nhu cầu cho người dân, phương tiện lại khu vực Tuyến đường từ đường 354 đến trang trại khu sản xuất nông nghiệp thôn Lang Thượng xã Mỹ Đức huyện An Lão , thành phố Hải Phòng, tuyến đường cũ xuống cấp mà nhu cầu dân sinh lại lại cao, tuyến đường vận chuyển hàng hóa đến khu sản xuất, đến trang trại cao, cấp thiết phải nâng cấp cải tạo Tuyến đường nâng cấp cải tạo giúp cho đời sống dân cư dọc tuyến cải thiện, việc lại khơng khó khăn Dựa nhu cầu cấp thiết vậy, công ty trách nhiệm hữu hạn Xuân Thành Hải Phòng chịu trách nhiệm thiết kế thi công tuyến đường Nguồn vốn từ ngân sách thành phố II.1 II.2 Điều kiện tự nhiên khu vực Hải Phòng nằm phía Tây vịnh Bắc Bộ, trung tâm vùng duyên hải Đông Bắc Việt Nam, cách thủ đô Hà Nội 100 km biên giới Trung Quốc 200 km Cửa biển phục vụ thương mại quốc tế toàn khu vực phía Bắc Việt Nam phía Tây Nam Trung Quốc Đầu mối giao thơng quan trọng phía Bắc nước, nơi hội tụ đủ loại hình giao thông: đường bộ, đường sắt, đường biển, đường thủy nội địa đường hàng không Trung tâm đô thị loại cấp quốc gia Đặc điểm khu vực dân cư phân bố thưa thớt không đồng Họ sống dựa nông nghiệp chăn nuôi, đặc biệt có trang trại khu sản xuất nơng nghiệp Việc nâng cấp cải tạo tuyến đường giúp cho việc lại, vận chuyển hang hóa dễ dàng hơn, giúp cải thiện sống nhân dân Khí hậu nằm vành đai nhiệt đới gió mùa Châu Á, sát biển Đơng nên chịu ảnh hưởng gió mùa Có bốn mùa rõ rệt xn, hạ, thu, đơng, vào mùa đơng mùa gió bấc lạnh khơ, mùa hè có gió mát mẻ, mưa nhiếu Mạng lưới sơng ngòi dày đặc Tài nguyên, khoáng sản phong phú Vật liệu xây dựng cung cấp đầy đủ nguồn khoáng sản dồi dào, tuyến đường qua khu vực thuận tiện việc cung cấp vật liệu , tận dụng nguồn tài ngun khống sản có sẵn khu vực cách tối đa cát, đá, cấp phối đá… 2.3 Kết luận Với nhu cầu nêu trên, việc xây dựng- cải tạo tuyến thật cần thiết nhằm nâng cao đời sống, xã hội người dân vùng, góp phần cho phát triển kinh tế khu vực Tuyến đường góp phần cho việc lưu thông thuận lợi khu vực, rút ngắn thời gian lại vùng Chương Xác định qui mô tiêu chuẩn kỹ thuật I Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế cơng trình nâng cấp, cải tạo tuyến đường gồm từ đường 354 đến trang trại khu sản xuất nông nghiệp Tại thôn Lang Thượng, xã Mỹ Đức, huyện An Lão, thành phố Hải Phòng Lưu lượng xe thiết kế năm đầu : N= 300 xe/Nđ , : Xe tải nặng 3= 5% Xe tải nặng 1= 5% Xe tải nặng 2= 8% Xe tải trung = 15% Xe tải nhẹ = 15% Xe bus = 25% Xe = 27% Hệ số tăng trưởng xe 6% Các số liệu khác tự thu thập,tìm kiếm, điều tra - Yêu cầu đưa ra: I.1 Tính toán các chỉ tiêu đặc trưng sau đường: Cấp hạng kĩ thuật tuyến đường Vận tốc thiết kế Độ dốc dọc lớn Số xe yêu cầu tối thiểu Bề rộng xe Bề rộng lề đường Bề rộng lề gia cố Xác định bề rộng tối thiểu đường Xác định bán kính đường cong nhỏ 10 Bán kính đường cong nằm tối thiểu thơng thường 11 Bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao 12 Chiều cao tầm nhìn hãm xe S1 13 Chiều dài tầm nhìn hai xe ngược chiều S2 14 Chiều dài tầm nhìn tránh xe ngược chiều S3 15 Chiều dài tầm nhìn xe chạy hai xe chiều vượt S4 16 Bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi 17 Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu 1.2 Kẻ tuyến bản đồ nối hai điểm cho trước Bản vẽ bình đồ: thể hướng tuyến cơng trình có tuyến Trắc dọc tuyến, trắc ngang tuyến đường thiết kế 1.3 Các nội dung chủ yếu thuyết minh Giới thiệu chung dự án Đặc điểm kinh tế, xã hội dự án Sự cần thiết phải đầu từ Các điều kiện tự nhiên vùng, tuyến qua Lựa chọn quy mô xây dựng tiêu chuẩn thiết kế Phương pháp tuyến giải pháp thiết kế Đánh giá tác động môi trường Kết luận kiến nghị II Xác định cấp hạng đường vận tốc thiết kế tuyến 2.1.Tính lưu lượng xe thiết kế bình quân năm tương lai Để xác định lưu lượng xe thiết kế quy đổi loại xe xe Các loại xe tính tốn xếp vào loại xe tương ứng, số lượng xe, hệ số quy đổi xe theo bảng (theo bảng TCVN 4054 - 05) Bảng 2.1: Quy đổi xe loại về xe STT ∑ Loại xe Xe Xe tải nặng Xe tải nặng Xe tải nặng Xe tải trung Xe tải nhẹ Xe bus % 27 15 15 25 Ni 81 15 25 15 45 45 75 1,0 3,0 3,0 3,0 2,5 2,5 2,5 Ni 81 45 75 45 122,5 122,5 187,5 678,5 - Lưu lượng xe bình qn năm thời điểm tính tốn: = 678,5 (Xcqđ/ngđ) Có : N1: Lưu lượng xe quy đổi xe tính cho năm thứ (Xcqđ/ngđ) a1: Hệ số quy đổi xe thứ i ni: Số lượng xe thứ i - Chọn năm tương lai: t = 15 năm - Hệ số tăng trưởng hàng năm xe : q = 6% - Lưu lượng xe quy đổi năm tương lai (Xcqđ/ngđ) 2.2.Xác định cấp hạng và vận tốc thiết kế đường - Theo (bảng 3, bảng 4) TCVN 4054 – 05, dựa vào lưu lượng xe quy đổi năm tương lai Nt = 1534,02(xcqđ/ngđ) ta chọn đường cấp IV kết hợp với yếu tố địa hình tuyến vùng miền núi ta chọn vận tốc thiết kế V tk = 40 (km/h) 2.3.Xác định độ dốc dọc lớn nhất Độ dốc dọc lớn tuyến đường tính tốn dựa vào khả vượt dốc loại xe Xác định điều kiện cần thiết đường để đảm bảo tốc độ xe chạy phù hợp với yêu cầu Theo vận tốc xe chạy thiết kế để đảm bảo xe có khả vượt dốc ta tính tốn với xe theo công thức sau: = D – f (% ) Trong đó: D: Yếu tố động lực học xe, xác định từ biểu đồ nhân tố động lực học xe Với vận tốc thiết kế Vtk = 40km/h theo biểu đồ nhân tố động lực xe TOYOTA Camry 2.4 ta có D = 0,125 f: Hệ số cản lăn, phụ thuộc vào vật liệu làm mặt đường Chọn mặt đường đất ẩm không phẳng, có f = 0,07 – 0,15 chọn f = 0,1 imax = 0,125 – 0,1 = 0,025 Theo TCVN 4054 -05 (bảng 15), đường cấp IV, địa hình miền núi, vận tốc thiết kế Vtk = 40km/h: tồn tuyến có độ dốc dọc lớn imax = 8% Chọn imax=8% 2.4.Xác định số xe yêu cầu tối thiểu 2.4.1.Khả thông xe lý thuyết Khả thông xe lý thuyết lớn xe xác định dựa theo công thức lý thuyết với giả thuyết đoàn xe loại chạy với vận tốc V, liên tục nối đuôi nhau, xe cách xe tối thiểu khoảng không đổi để điều kiện thời tiết thuận lợi đảm bảo an toàn Loại xe sử dụng xe xếp thành hàng xe Tính theo cơng thức: 1000V d , Nlth = xe/h Trong đó: Nlth: Khả thông xe lý thuyết lớn xe, xe/h V: Tốc độ xe chạy cho dòng xe, km/h d: Khoảng cách tối thiểu hai xe, gọi khổ động học dòng xe xác định: d = lpu + Sh + lo + lx Trong đó: lpu: Chiều dài xe chạy thời gian người lái xe phản ứng tâm lý Sh: Chiều dài đoạn đường mà xe trình hãm phanh Sh = K.V 254 ( ϕ ± i ) , m K: Hệ số sử dụng phanh, xe K = 1,2 φ: Hệ số bám, theo tình trạng mặt đường khơ điều kiện xe chạy bình thường, ta có: φ = 0,5 i: Độ dốc dọc, i = 8% lấy dấu (+) lo: Cự ly an toàn, – 10m; Chọn lo = 10m lx: Chiều dài xe, m Theo (bảng 1) TCVN 4054 – 05, xe lx = 6m Từ đó: => Nlth = = 996 xe/h 2.4.2.Xác định số làn xe mặt cắt ngang Công thức xác định số xe mặt cắt ngang đường sau: N cdgio nlx = Z.N lth Trong đó: Ncdgio: Lưu lượng xe thiết kế cao điểm Ncdgio = Nt (0,1 – 0,12) = 678,5 (0,1 – 0,12)= (67,85 – 81,42) ( xcqđ/h ) Ta chọn Ncdgio = 80 xcqd/h Nlth: Năng lực thông hành tối đa Theo TCVN4054 – 05, chọn Nlth = 1000xcqd/h khơng có phân cách xe chạy ngược chiều ô tô chạy chung với xe thô sơ Z: hệ số sử dụng lực thông hành, với V = 40km/h,vùng núi có Z = 0,85 Từ đó: nlx = TheoTCVN 4054 – 05 (bảng 6): Phải bố trí hai xe trở lên đường cấp IV, địa hình miền núi, vận tốc thiết kế V tk = 40km/h Chọn đường gồm xe chạy 2.5.Xác định bề rộng mỗi xe Xác định bề rộng phần xe chạy phụ thuộc vào lưu lượng xe đường, thành phần, tốc độ xe chạy phụ thuộc vào việc tổ chức phân luồng giao thơng Bề rộng tổng bề rộng xe bố trí đường Công thức để xác định bề rộng xe ngồi : B= Trong có: b: Chiều rộng thùng xe, m Lấy b = 2,5m c: Cự ly trục bánh xe, m Lấy c = 2,1m x: Khoảng cách từ thùng xe tới xe bên cạnh y: Khoảng cách từ bánh xe đến mép phần xe chạy Theo thực nghiệm có: x=0,35+0,005V = 0,35+0,005.40=0.55 (m) y=0,5+0,005V = 0,5+0,005.40=0.7(m) Suy 2,5 + 2,1 B = 0,55+ 0,7+ = 3,55 m Theo TCVN 4054 – 05 ( bảng 7) : đường cấp IV, vận tốc thiết kế Vtk = 40km/h, có bề rộng tối thiểu xe B = 2,75m Chọn B = 2,75m - Bề rộng phần xe chạy dành cho xe giới Vì tuyến đường ta thiết kế có xe chạy khơng có dải phân cách nên bề rộng phần xe chạy tổng bề rộng xe Bm = n.B = 2.2,75 = 5,5(m) 2.6.Xác định bề rộng lề đường, lề gia cố Theo (bảng 7) TCVN 4054 – 05: Với vận tốc Vtk = 40km/h, đường cấp IV, địa hình miền núi , ta chọn bề rộng lề đường mỗi bên B l = 1,00 (m), bề rộng lề gia cố Blgc = 0,50 (m) 2.7.Xác định bề rộng tối thiểu nền đường Bề rộng tối thiểu đường xác định sau: B = Bm + 2.1,0 = 5,5+ = 7,5 (m) 2.8.Xác định bán kính đường cong nằm tuyến đường Tại vị trí tuyến đường đổi hướng rẽ trái phải, ta phải bố trí đường cong có bán kính đủ lớn để hạn chế lực đẩy ngang gây nguy hiểm cho lái xe hành khách chuyển động xe Tuy nhiên điều kiện địa hình bị hạn chế mà ta bố trí đường cong có bán kính lớn việc thi cơng sẽ khó khăn khối lượng thi công tăng lên nhiều làm tăng giá thành công trình Từ vấn đề mà nêu trên, ta cần phải xác định bán kính tối thiểu đường cong cách hợp lí để đảm bảo thuận lợi 2.8.1.Xác định bán kính đường cong tối thiểu Bán kính nhỏ dùng để thiết kế đường vẫn đảm bảo cho xe chạy với vận tốc thiết kế bán kính tối thiểu Được xác định theo cơng thức sau: Rmin = V2 127 ( µ + isc max ) (m) Trong có : V: Tốc độ xe chạy tính tốn, km/h V = Vtk = 40 (km/h) µ : Hệ số lực ngang, µ = 0,08 – 0,15 Lấy µ = 0,15 iscmax: Độ dốc siêu cao lớn nhất, iscmax = 6% (TCVN4054 – 05) Vậy bán kính đường cong tối thiểu là: Rmin = = 60 (m) Dựa vào TCVN 4054 – 05 ( bảng 11): đường cấp IV, vận tốc 40km/h có bán kính đường cong nằm tối thiểu Rmin = 60 (m) => Chọn Rmin = 60 (m) 2.8.2.Xác định bán kính đường cong thơng thường Xác định bán kính đường cong thông thường sau: Rtt = V2 127 ( µ + isc ) (m) Trong đó: V: tốc độ xe chạy tính tốn, km/h V = Vtk = 40 (km/h) µ : Hệ số lực ngang, µ = 0,05 – 0,08 Lấy µ = 0,06 isc: độ dốc siêu cao thông thường, isc = iscmax – 2% = 6% - 2% = 4% Vậy bán kính đường cong thơng thường tuyến là: =125,98(m) Theo (bảng 11) TCVN 4054 – 05: đường cấp IV, vận tốc 40km/h có bán kính đường cong nằm thông thường Rtt = 125 (m) => Chọn Rtt = 125 (m) 2.8.3.Tính toán bán kính đường cong tối thiểu khơng siêu cao Xác định bán kính đường cong tối thiểu không siêu trường hợp bất lợi xe chạy phần lưng đường cong: Rksc = V2 127 ( µ − i n ) (m) Trong đó: V: Tốc độ xe chạy tính tốn, km/h V = Vtk = 40 (km/h) 10 µ : hệ số lực ngang, µ = 0,04 – 0,05 Lấy µ = 0,04 in: Độ dốc ngang mặt đường, (in = – 4%) Lấy in = 2% Vậy bán kính đường cong tối thiểu khơng siêu cao là: Rksc = = 629,92 (m) Theo (bảng 11) TCVN 4054 – 05: đường cấp IV, vận tốc 40km/h có bán kính đường cong nằm tối thiểu khơng siêu cao Rksc = 600 (m) => Ta chọn Rksc = 600 (m) 2.8.4.Xác định đoạn nối siêu cao Đoạn nối siêu cao chiều dài cần thiết chuyển từ mặt cắt ngang thông thường hai mái dốc sang mặt cắt ngang mái dốc có độ dốc siêu cao i sc in in L3 L2 Lsc in i sc i h3 n in = in = in in L1 in h2 H h1 b in Hình 3-1.Diễn biến nâng siêu cao sơ đồ tính chiều dài Lsc theo phương pháp quay quanh tim đường Theo hình chiều dài đoạn nối siêu cao L sc chiều dài đoạn đặc trưng tính sau: - Tính L1: B  in  h B  => L1 = = in  h1  i 2i p p ip = L1   h1 = - Tính L2: B  in  B  => L = in  h2  2i p ip = L2   h2 = 16 Xét ABC (tam giác vng) nội tiếp nửa vòng tròn bán kính r: BH = HA.HC a a a2  l1  = 2r − = ar − ≈ ar  ÷  ÷ 2 2 2 Với : a: Khoảng cách trục xe, m a = 3m (TCVN4054-05) r: Bán kính tối thiểu mà xe lái ngoặt tính theo điều kiện ổn định chống trượt ngang, m 402 V2 = 44,99 127.(0,3 − 0, 02) r = 127(ϕn − i n ) = (m) : Hệ số bám ngang, in : Độ dốc ngang mặt đường, in = – 4%, lấy in = 2% = 0,02 Suy l1 = (m) l2: Đoạn đường xe thời gian xe lái tránh Thời gian xe từ 1-1 đến 2-2 thời gian xe từ 4-4 đến 3-3, ta có l1 l v = ⇔ l2 = l1 v1 t = v1 v Nếu v1 = v2 = v : l2 = l1 Từ có: S3 = 2v + ar + lo (m) Tính theo V(km/h) hai xe chạy tốc độ ta có chiều dài tầm nhìn xe chạy S3 40 + 3.44,99 + 10 = 78, 69 V + ar + lo 1,8 S3 = 1,8 = (m) Chọn S3 = 80 m 2.9.4.Xác định chiều dài tầm nhìn vượt xe S4 * Điều kiện để xác định tầm nhìn xe chạy Hai xe chạy chiều xe có thê vượt nhau, điều kiện để đảm bảo an toàn xe vượt lên trước trở an tồn trước xe tới * Sơ đồ tầm nhìn: 17 S4 S h 1- S h 1 l pu S h 1+ l o 2 , l1 l1 lo l3 Hình 3-5.Tầm nhìn vượt xe Nếu người ta dùng thời gian vượt xe thống kê đường cơng thức tính đơn giản hơn, cơng thức tính chiều dài tầm nhìn theo sơ đồ có hai trường hợp sau: - Trong trường hợp bình thường thời gian vượt xe khoảng 10s S4 = 6V - Trong trường hợp cưỡng bức, xe đơng… thời gian vượt xe khoảng 7s S4 = 4V Xét trường hợp bình thường, ta có: S4 = 6V = 6.40 = 240 (m) Theo TCN4054 – 05 ( bảng 10): tầm nhìn vượt xe tối thiểu S4 = 200 (m) Vậy chọn S4 = 200 (m) 2.10.Xác định bán kính đường cong đứng Trên trắc dọc, để đảm bảo cho xe chạy êm thuận với vận tốc thiết kế vị trí đổi dốc, người ta phải bố trí đường cong lồi lõm Đối với vận tốc thiết kế Vtk = 40km/h ta phải bố trí đường cong đứng chỡ đổi dốc có Δi ≥ 2% 2.10.1.Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi Để xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi dựa điều kiện đảm bảo tầm nhìn người lái xe trắc dọc Ta có cơng thức xác định sau : Rmin = ( S2 ) d1 + d 2 (m) - Trong trường hợp đảm bảo tầm nhìn chiều d1 = 1m; d2 = 0,1m; S = S1 Do đó: Rmin = ( S12 d1 + d ) (m) - Trong trường hợp đảm bảo tầm nhìn chiều d1 = 1m; d2 = 1,2m; S = S2 Do đó: 18 Rmin = ( S22 d1 + d ) (m) Trong đó: S1: Chiều dài tầm nhìn chiều, S1 = 40 m S2: Chiều dài tầm nhìn chiều, S2 = 80 m d1: Chiều cao tầm mắt người lái xe đến mặt đường d2: Chiều cao chướng ngại vật đường Vậy: s l1 l2 B d1 A R C d2 D - Đảm bảo tầm nhìn chiều 402 2.( + 0,1) Rmin = = 461,77 m - Đảm bảo tầm nhìn chiều 802 2.( + 1, 2) Rmin = = 728,78 m Theo (bảng 19) TCVN4054 – 05, đường cấp IV, vận tốc 40 km/h, có bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu giới hạn R = 700m tối thiểu thông thường R tt = 1000m Chọn Rmin = 700m 2.10.2.Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm Bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm xác định từ điều kiện đảm bảo không gây khó chịu hành khách vượt tải chịu lò xo tơ lực ly tâm: V2 Rmin = 6,5 (m) Với vận tốc thiết kế V = 40km/h Vậy: 19 402 6,5 Rmin = = 246,15 m - Xác định bán kính đường cong đứng lõm theo điều kiện tầm nhìn ban đêm: R= S12 ( h p + S1.sin α ) (m) Trong đó: hp: Chiều cao pha đèn, xe hp = 1,2m α: Góc mở rộng pha đèn, α = 1˚ S1: Chiều dài tầm nhìn chiều Do đó: R= 40 2.(1, + 40.sin1o ) = 421,47m Theo (bảng 19) TCVN4054 – 05, đường cấp IV, vận tốc 40km/h, có bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu giới hạn Rmin = 450m Chọn Rmin = 450m STT 10 11 12 13 14 Các yếu tố kĩ thuật Cấp hạng kĩ thuật Vận tốc thiết kế Độ dốc dọc lớn Số xe yêu cầu tối thiểu Bề rộng xe Bề rộng lề đường Bề rộng lề gia cố Bề rộng tối thiểu đường Bán kính đường cong nhỏ Bán kính đường cong thơng thường Bán kính đường cong tối thiểu không siêu cao Chiều dài tầm nhìn chiều S1 Chiều dài tầm nhìn chiều S2 Chiều dài tầm nhìn tránh xe S3 Đơn vị Km/h % Làn m m m m Giá trị Tính toán Quy phạm IV 40 0,094 3,55 2,75 0,5 7,5 Lựa chọn IV 40 2,75 0,5 7,5 m 60 60 60 m 125,98 125 125 m 629,92 600 600 m 39,11 m 63,25 m 78,69 40 80 40 80 80 20 15 Chiều dài tầm nhìn vượt xe S4 Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu Độ dốc ngang mặt đường Độ dốc ngang lề đất Độ mở rộng đường cong Chiều dài đổi dốc tối thiểu 16 17 18 19 20 21 m 240 200 200 m 421,47 450 450 m 728,78 700 700 1,58 0,9 1,6 120 120 % % m m Bảng 3.1.Bảng tổng hợp chỉ tiêu kĩ thuật III Quy đổi số trục xe tiêu chuẩn Sớ liệu − Cơng trình đường thiết kế: cấp IV − Tải trọng trục tính tốn tiêu ch̉n + Tải trọng: Ptt = 100kN + Áp lực tính tốn lên mặt đường: p = 0,6MPa + Đường kính vệt bánh xe: D = 33cm − Thời gian thiết kế kết cấu áo đường: t = 15 năm − Lưu lượng thiết kế đầu năm: N1 = 300 xe/ng.đ − Hệ số tăng trưởng: q = 6% − Thành phần dòng xe: + Xe con: 27 xe/ng.đ ( bỏ qua tính tốn) + Xe bus : 25 xe/ng.đ + Xe tải nhẹ : 15 xe/ng.đ + Xe tải trung : 15 xe/ ng.đ + Xe tải nặng : xe/ng.đ + Xe tải nặng 2: xe/ng.đ + Xe tải nặng : xe/ng.đ 3.1.Tính số trục xe quy đổi về trục xe tiêu chuẩn 100kn 3.1.1 Dự báo thành phần giao thông năm đầu Loại xe Bảng 1-1 Dự báo thành phần giao thông năm đầu Trọng lượng trục Pi Số trục Số bánh Khoảng sau mỗi cụm cách Trục trước Trục Lượng xe chiều ni 21 sau 26,4 45,2 18 56 bánh trục Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Xe tải trung 25,8 69,6 Cụm bánh đôi 15 Xe tải nặng 48,2 100 Cụm bánh đôi Xe tải nặng 45,4 90 Cụm bánh đôi 1,4 Xe tải nặng 23,1 73,2 Cụm bánh đôi >3 Xe buýt Xe tải nhẹ trục (xe/ng.đ) 25 15 3.1.2Tính số trục xe quy đổi trục tiêu chuẩn 100kN − Công thức quy đổi 4,4 P  N tk = ∑ C1.C2 n i  i ÷ i =1  Ptt  k (trục/ng.đ) Trong đó: Ntk: Là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác trục xe tính tốn sẽ thơng qua đoạn đường thiết kế ngày đêm chiều (trục/ng.đ) ni: Là số lần tác dụng loại tải trọng trục i có trọng lượng trục P i cần quy đổi tải trọng trục tính tốn Ptt C1: Là hệ số trục xác định theo biểu thức C1 = + 1,2.(m – 1) Với m số trục cụm trục i C2: Là hệ số xét đến tác dụng số bánh xe cụm bánh: với cụm bánh có bánh lấy C2 = 6,4; với cụm bánh đơi (1 cụm bánh gồm bánh) lấy C2 = 1; với cụm bánh có bánh lấy C2 = 0,38 Bảng 1-2 Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100kN 4,4 Loại xe P  C1.C2 n i  i ÷  Ptt  Pi (kN) C1 C2 ni Trục trước Trục sau Trục trước Trục sau 26,4 45,2 18 56 1 1 6,4 6,4 25 25 15 15 Xe tải trung Trục trước 25,8 6,4 15 0,456 0,760 0,051 1,170 0,247 Trục sau 69,6 1 15 3,045 Xe tải Trục trước 48,2 6,4 1,290 Xe bus Xe tải nhẹ 22 nặng Trục sau 100 1 5,000 Xe tải nặng Trục trước 45,4 6,4 1,586 90 2,2 11,071 Xe tải nặng Trục trước 23,1 6,4 0,051 Trục sau 73,3 2,550 Trục sau Tổng số trục xe quy đổi năm đầu tiên: => = 24,675 (trục/ng.đ) 3.1.3Số trục xe tính tốn xe − Cơng thức xác định: + Số trục xe tính tốn xe năm đầu N1tt = N tk f L Trong đó: fL: Là hệ số phân phối số trục bánh xe tính tốn mỡi xe Đường thiết kế làn, khơng dải phân cách, có fL = 0,55 => Ntt =24,675x0,55 = 13,571 (trục/ng.đ.lan) + Số trục xe tính toán xe thời hạn thiết kế (trục/ng.đ.lan) 3.1.4 Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy thời hạn thiết kế − Công thức xác định: (trục/lan.ngđ) IV Lựa chọn kết cấu áo đường Với đường cấp IV, số năm thiết kế t = 15 năm số trục xe tích lũy 15 năm N e = 0,115.106 trục => Chọn kết cấu áo đường cấp cao A2 Theo tiêu chuẩn 22TCN-21106 áo đường cấp cao A2 chọn kết cấu gồm lớp 4.1 Đất đắp đường - Nền đất phạm vi khu vực tác dụng không để bị ẩm (độ ẩm không lớn 0,6 giới hạn nhão đất ) lúc ,mọi điền kiện biến động môi trường,tức không chịu nguồn ẩm bên - Sức chịu tải : phải đảm bảo sức chịu tải CBR tối thiểu -Loại đất : không dùng đất lẫn muối,thạch cao,than bùn,đất phù sa,đất sét có độ trương nở 4%,không dùng loại đất đá phong hóa,khơng dùng đất bụi 23 - Độ chặt:đất phạm vi khu vực tác dụng phải đầm nén đạt yêu cầu tối thiểu bảng 2.5 TCVN 211-06 - Ta lựa chọn đất cát Nền đất cát:Là loại đất tốt để đắp đường( lượng cát >50% khối lượng) có cường độ ổn định, tính dính cao, có khả nước nhanh.Các đặc trưng tính tốn tra theo bảng B3 tiêu ch̉n 22TCN-21106 với độ ẩn tương đối chọn 0,65 4.2.Móng cấp cao A2 chọn cấp phối thiên nhiên Theo bảng 2-4 bề dày tối thiểu lớp cấp phối thiên nhiên sử dụng 8cm.Trong bề dày thường sử dụng 15-30cm => chọn chiều dày 20cm.Các đặc trưng tính tốn tra theo bảng C2-22TCN-21106.Với mơ đun đàn hồi E (150-200) => chọn E=200 Mpa 4.3.Móng cấp cao A2 chọn Cấp phối đá dăm loại II (CPDDII) Theo bảng 2-4 bề dày tối thiểu lớp CPDDII sử dụng 12cm.Trong bề dày thường sử dụng 15-24cm => chọn chiều dày 15cm.Các đặc trưng tính tốn tra theo bảng C2-22TCN-21106.Với mơ đun đàn hồi E (200-250) => chọn E=250 Mpa 4.4.Kết cấu tầng mặt cấp cao A2 chọn Bê tông nhựa hạt trung Theo bảng 2-4 bề dày tối thiểu lớp BTN sử dụng 4cm.Trong bề dày thường sử dụng 4-6cm => chọn chiều dày 6cm.Các đặc trưng tính tốn tra theo bảng C2-22TCN-21106.Với mơ đun đàn hồi E theo nhiệt độ (t =10-15) E= 1600-2000 Mpa,(t =30) E=350 Mpa,(t =60) E=250 Mpa Ta có bảng Lựa chọn KCAD sau: 24 Bảng 1-3 Lựa chọn KCAD Rku (MPa) E (MPa) Lớp kết cấu (từ lên) Bề dày lớp (cm) Tính độ võng t = 30°C Tính trượt t = 60°C Tính kéo uốn t= 15(10)°C 42 42 42 20 200 200 200 15 250 250 250 350 250 1600 Nền đất cát Đất đồi K95 Cấp phối thiên nhiên Cấp phối đá dăm loại II Bê tơng nhựa hạt trung 0,014 30 Hình 1-1 Kết cấu áo đường V Kiểm toán kết cấu áo đường 5.1 Kiểm toán về độ võng C (MPa) 2,0 ϕ (đ ộ) 28 25 − Điều kiện kiểm toán E ch ≥ K dv cd E yc − Việc đổi tầng lớp từ lên thực theo biểu thức:  + k.t1/3  E = E1  ÷  1+ k  ' tb k= Với Lớp kết cấu h2 h1 t= E2 E1 Bảng 1-4 Kết tính đổi tầng lớp mợt từ lên để tìm Etb E h E 'tb t= k= Ei (MPa) hi (cm) Htb (cm) (MPa E1 h1 ) Cấp phối thiên nhiên Cấp phối đá dăm loại II Bê tông nhựa hạt trung 200 200 250 1,25 15 0,75 35 220,520 350 1,587 0,171 41 237,033 − Hệ số điều chỉnh Có 20 β =1,242 Theo bảng “hệ số điều chỉnh β ” => β = 1,135 => Modun đàn hồi trung bình =1,135 237,033=269,061 − Tính Ech Có =1,242 =0,156 Theo “toán đồ 22TCN211-06” => =0,42 =>= 0,42.269,061=113,005MPa − Xác định modun đàn hồi yêu cầu Theo bảng “trị số modun đàn hòi yêu cầu” Với số trục xe tính tốn ngày đêm xe: = 30,684 (trục/ng.đ.lan) Cấp đường A2 => Eyc = 97,766 MPa − Xác định modun đàn hồi tối thiểu Theo bảng “trị số tối thiểu modun đàn hồi yêu cầu” 26 + Đường cấp IV + Kết cấu áo đường cấp cao A2 E yc = 100MPa => Vậy max(= max( 97,766 ;100)=100 MPa Theo bảng “lựa chọn độ tin cậy thiết kế tùy theo loại cấp hạng đường” Với đường cấp IV => Độ tin cậy thiết kế 0,9 Theo bảng “xác định hệ số cường độ độ võng phụ thuộc độ tin cậy” Với độ tin cậy thiết kế 0,9 => K dv cd = 1,1 Vậy => Cấu tạo kết cấu dự kiến đảm bảo yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép 5.2 Kiểm toán về độ cắt trượt đất nền − Điều kiện kiểm toán Tax + Tav ≤ C tt tr K cd − Việc đổi tầng lớp từ lên thực theo biểu thức:  + k.t1/3  E = E1  ÷  1+ k  ' tb k= Với Lớp kết cấu h2 h1 t= E2 E1 Bảng 1-5 Kết tính đổi tầng lớp một từ lên để tìm Etb E h E 'tb t= k= Ei (MPa) hi (cm) Htb (cm) (MPa E1 h1 ) Cấp phối thiên nhiên Cấp phối đá dăm loại II Bê tông nhựa hạt trung 200 200 250 1,25 15 0,75 35 220,520 250 1,134 0,171 41 224,681 − Hệ số điều chỉnh Có =1,242 20 β 27 Theo bảng “hệ số điều chỉnh β ” => β = 1,135 => Modun đàn hổi trung bình =1,135 224,681=255.04 (Mpa) − Xác định ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu ch̉n tính tốn gây đất Tax + =1,242 + = 6.072 + Góc nội ma sát đất ϕ = 28° + Áp lực bánh xe lên mặt đường bánh xe tiêu ch̉n tính tốn p = 0,6MPa Theo “tốn đồ xác định ứng suất trượt từ tải trọng bánh xe lớp hệ lớp” =0,022 => =0,0132 (Mpa) − Xác định ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân lớp kết cấu áo đường gây đất Tav + Chiều dày lớp KCAD h = 41cm + Góc nội ma sát đất ϕ = 28° Theo “toán đồ ứng suất cắt hoạt động trọng lượng thân mặt đường” => Tav = -0,0022 − Xác định trị số Ctt Ctt = C.k1.k2.k3 Trong đó: K1: Hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt đất vật liệu kém dính chịu tải trọng động gây dao động, K = 0,6 (với kết cấu đường phần xe chạy) K2: Hệ số xét đến yếu tố tạo làm việc không đồng cảu kết cấu Có = 30,684 trục/ng.đ.lan => K2 = K3: Hệ số xét đến gia tăng sức chống cắt trượt đất vật liệu kém dính điều kiện chúng làm việc kết cấu khác với mẫu thử, K = 1,5 (đất cát) => Ctt = 0,014.0,6.1.1,5 = 0,0126 Theo bảng “chọn hệ số cường độ cắt trượt tùy thuộc độ tin cậy” Với độ tin cậy thiết kế 0,9 => tr K cd = 0,94 28 Vậy =0,0134 (Mpa) => Cấu tạo kết cấu dự kiến đảm bảo yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất 5.3 Kiểm tra cường độ chịu kéo ́n 5.3.1 Tính ứng suất kéo uốn lớn đáy lớp bê tông hạt trung − Công thức xác định σku = σku p.k b Trong đó: p: Áp lực bánh tải trọng trục tính tốn, p = 0,6 kb: Hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng xuất kết cấu áo đường tác dụng tải trọng tính tốn, kb = 0,85 (tính cho tải trọng tiêu chuẩn) − Tính Etb  + k.t1/3  E = E1  ÷  1+ k  ' tb k= Với Lớp kết cấu h2 h1 t= 200 Cấp phối đá dăm loại II 250 − Hệ số điều chỉnh Có Bảng 1-6 Kết tính Etb E h t= k= h (cm) i E1 h1 Ei (MPa) Cấp phối thiên nhiên E2 E1 Htb (cm) 20 1,25 15 β H 35 = = 1,06 D 33 Theo bảng “hệ số điều chỉnh β ” => => Modun đàn hổi trung bình = 1,114.220,520 = 245,66 (Mpa) β = 1,114 E 'tb (MPa ) 200 15 = 0,75 20 35 220,520 29 − Tính Ech Có H 35 = = 1,06 D 33 = 0,171 Theo “toán đồ” =>=0,42 =>= 0,42 245,66 =103,180 MPa − Tính σ ku E1 = 1600MPa Có 0,182và = 15,507 (Mpa) Theo “tốn đồ hình (3-5) 22TCN 211-06 xác định ứng suất kéo uốn đơn vị σ ku lớp tầng mặt” => σ ku = 3,5 Vậy = 3,5 0,6 0,85 = 1,785 (Mpa) 5.3.2 Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đáy lớp bê tông nhựa − Điều kiện kiểm toán R ku σku ≤ ttku K cd − Cường độ chịu kéo uốn tính tốn vật liệu liền khối xác định R ku tt = k1 k R ku Trong đó: Rku: Cường độ chịu kéo uốn giới hạn nhiệt độ tính tốn Rku =2 (Mpa) k2: Hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian so với tác nhân khí hậu thời tiết, k2 = k1: Hệ số xét đến suy giảm cường độ vật liệu bị mỏi tác dụng tải trọng trùng phùng Đối với vật liệu bê tông nhựa = =0,855 + Với lớp bê tông nhựa hạt trung =0,855.1.2 = 1,711 MPa Theo bảng “chọn hệ số cường độ cắt trượt tùy thuộc độ tin cậy” 30 tr K cd = 0,94 Với độ tin cậy thiết kế 0,9 => − Với lớp bê tông nhựa hạt trung = 1,785 < = 1,820 (Mpa) => Đạt Vậy kết cấu phần xe chạy thỏa mãn tiêu chuẩn cường độ kéo uốn ... cần thiết lập dự án ĐTXDCT I Giới thiệu chung I.1 Tên dự án Thiết kế cơng trình nâng cấp, cải tạo tuyến đường gồm từ đường 354 đến trang trại khu sản xuất nông nghiệp Tại thôn Lang Thượng, xã Mỹ. .. Tuyến đường từ đường 354 đến trang trại khu sản xuất nông nghiệp thôn Lang Thượng xã Mỹ Đức huyện An Lão , thành phố Hải Phòng, tuyến đường cũ xuống cấp mà nhu cầu dân sinh lại lại cao, tuyến đường. .. tuyến đường gồm từ đường 354 đến trang trại khu sản xuất nông nghiệp Tại thôn Lang Thượng, xã Mỹ Đức, huyện An Lão, thành phố Hải Phòng Lưu lượng xe thiết kế năm đầu : N= 300 xe/Nđ , : Xe tải