Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành PHẦN THUYẾT MINH 1 Nhiệm vụ Tính toán và lựa chọn các chỉ tiêu kĩ thuật, từ số liệu ban đầu để thiết kế, chọn phương án thiết kế tuyến hợp lý 2 Số liệu ban đầu - Bình đồ: Tỷ lệ 1/10.000 - Số liệu đếm xe : + Lưu lượng xe thiết kế năm đầu : N = 400 Xe/Nđ + Xe tải nặng 3 = 4 % + Xe tải nặng 2 = 5 % + Xe tải nặng 1 = 6 % + Xe tải trung = 15 % + Xe tải nhẹ = 20 % + Xe bus lớn = 22 % + Xe con = 28 % + Chọn hệ số tăng trưởng xe hàng năm q = 6 % - Địa hình : Đồng bằng – Đồi - Các số liệu khác tự điều tra thu thập 3 Yêu cầu - Tính toán quy đổi các loại xe về xe tiêu chuẩn + Xác định các hệ số quy đổi + Xác định lưu lượng xe năm đầu, năm cuối thiết kế - Xác định cấp hạng kĩ thuật tuyến đường từ số liệu điều tra ban đầu - Xác định vận tốc thiết kế - Xác định độ dốc dọc lớn nhất - Xác định số làn xe yêu cầu tối thiểu - Xác định bề rộng của một làn xe - Xác định bề rộng lề đường - Xác định bề rộng lề gia cố 3 Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto - Xác định bề rộng tối thiểu nền đường - Xác định bán kính đường cong nằm nhỏ nhất - Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường - Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao - Xác định chiều cao tầm nhìn hãm xe S1 - Xác định chiều dài tầm nhìn trước xe ngược chiều S2 - Xác định chiều dài tầm nhìn tránh ngược chiều S3 - Xác định chiều dài tầm nhìn vượt xe S4 - Xác định bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu - Xác định bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu - Vạch 2 phương án tuyến trên bình đồ dựa trên cơ sở địa hình cụ thể, chỉ tiêu kỹ thuật đã tính toán - Quy hoạch và thiết kế hệ thống thoát nước - Thiết kế trắc dọc, trắc ngang 2 phương án tuyến đường 4 Nội dung tính toán 4.1 Tính toán quy đổi các loại xe về xe tiêu chuẩn Để xác định lưu lượng xe thiết kế ta quy đổi các loại xe ra xe con Các loại xe tính toán được sắp xếp vào các loại xe tương ứng, số lượng xe và hệ số quy đổi theo bảng dưới đây (theo bảng 2 TCVN 4054 - 05) Bảng 4-1 : Tính toán quy đổi các loại xe về xe con STT Loại xe Số lượng xe Hệ số quy đổi Xe con quy đổi 1 Xe tải nặng 3 N.4 % = 16 2,5 40 2 Xe tải nặng 2 N 5 % = 20 2,5 50 3 Xe tải nặng 1 N 6 % = 24 2,5 60 4 Xe tải trung N 15 % = 60 2,0 120 5 Xe tải nhẹ N 20 % = 80 2,0 160 6 Xe bus lớn N 22 % = 88 2,5 220 7 Xe con N 28 % =112 1,0 112 ∑ 762 4 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành - Lưu lượng xe bình quân năm tại thời điểm tính toán (năm đầu) là: N1 = ∑ n i a i = 762 (Xcqđ/ngđ) Trong đó: N1: Lưu lượng xe con quy đổi tính cho năm thứ nhất (Xcqđ/ngđ) a1: Hệ số quy đổi xe thứ i ni: Số lượng xe thứ i - Chọn năm tương lai: t = 15 năm - Chọn hệ số tăng trưởng xe hàng năm: q = 6 % - Lưu lượng xe con quy đổi năm tương lai (năm cuối) là: N t = N1 (1 + q )t −1 = 762.(1 + 0, 06)15−1 = 1722,809 (Xcqđ/ngđ) 4.2 Xác định cấp hạng kĩ thuật tuyến đường - Theo bảng 3 và bảng 4 TCVN 4054 – 05, căn cứ vào lưu lượng xe con quy đổi năm tương lai Nt = 1722,809 (xcqđ/ngđ) => Ta chọn đường cấp IV 4.3 Xác định vận tốc thiết kế - Với đường cấp IV, kết hợp với các yếu tố về đặc điểm địa hình tuyến vùng đồng bằng – đồi ta chọn vận tốc thiết kế Vtk = 60 (km/h) 4.4 Xác định độ dốc dọc lớn nhất - Độ dốc dọc lớn nhất của tuyết đường được tính toán căn cứ vào khả năng vượt dốc của các loại xe - Theo vận tốc xe chạy thiết kế để đảm bảo xe có khả năng vượt dốc ta tính toán với xe con với công thức sau: imax = D – f Trong đó: D: Yếu tố động lực học của xe, được xác định từ biểu đồ nhân tố động lực học của xe f: Hệ số cản lăn, phụ thuộc vào vật liệu làm mặt đường - Chọn mặt đường làm bằng đất ẩm và không bằng phẳng, ta có f = 0,07 – 0,15, chọn f = 0,07 - Với vận tốc thiết kế Vtk = 60km/h theo biểu đồ nhân tố động lực của xe TOYOTA Camry 2.4, đường cấp ta có D = 0,125 5 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành Hình 4.4.a : Biểu đồ nhân tố động lực của xe TOYOTA Camry 2.4 Ta có: imax = 0,125 – 0,07 = 0,065 - Theo (bảng 15) TCVN 4054 -05, đối với đường cấp IV, địa hình đồng bằng – đồi, vận tốc thiết kế Vtk = 60km/h: độ dốc dọc lớn nhất trên toàn tuyến imax = 6% 4.5 Xác định số làn xe yêu cầu tối thiểu 4.5.1 Khả năng thông xe lý thuyết Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe được xác định theo công thức lý thuyết với giả thuyết đoàn xe cùng loại chạy với vận tốc đều là V và liên tục nối đuôi nhau, xe nọ cách xe kia một khoảng không đổi tối thiểu để đảm bảo an toàn ở điều kiện thời tiết thuận lợi Loại xe được sử dụng là xe con xếp thành hàng trên một làn xe Công thức tính: N lt = 1000.V ( xe / h) d Trong đó: 6 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành Nlt: Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe, xe/h V: Tốc độ xe chạy cho cả dòng xe, km/h d: Khoảng cách tối thiểu giữa hai xe, còn gọi là khổ động học của dòng xe được xác định: d = lpu + Sh + lo + lx Với : lpu: Chiều dài xe chạy được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lý , I pu = V/3,6 (m) Sh: Chiều dài đường mà xe đi được trong quá trình hãm phanh K V 2 Sh = (m ) 254.(ϕ ± i ) + K: Hệ số sử dụng phanh, đối với xe con K = 1,2 + φ: Hệ số bám, theo tình trạng mặt đường khô sạch và điều kiện xe chạy bình thường, ta có: φ = 0,5 + i: Độ dốc dọc, i = 6% và lấy dấu + lo: Cự ly an toàn, 5 – 10m; Chọn lo = 10m lx: Chiều dài xe, m Theo (bảng 1) TCVN 4054 – 05, đối với xe con lx = 6m Do đó: N lt = 1000.V 1000.60 = V K V 2 60 1, 2.602 + + l0 + lx + + 10 + 6 3, 6 254.(ϕ + i ) 3, 6 254.(0,5 + 0, 06) = 951,809( xe / h) 4.5.2 Số làn xe trên mặt cắt ngang Số làn xe trên mặt cắt ngang của đường được xác định theo công thức: nlx = N cdgio Z.N lth Trong đó: Ncdgio: Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm Ncdgio = (0,1 –> 0,12) Ntt = (0,1 –> 0,12) 951,809 = (95,181 – 114,217) xcqd/h Chọn Ncdgio = 115 xcqd/h Nlth: Năng lực thông hành tối đa 7 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành Theo TCVN 4054 – 2005, chọn Nlth = 1000xcqd/h, khi không có phân cách xe chạy ngược chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành, với V = 60km/h, vùng đồng bằng có Z = 0,55 Do đó: nlx = 115 = 0, 209 làn 0,55 ×1000 Theo (bảng 6) TCVN 4054 – 05: Đường cấp IV, địa hình đồng bằng – đồi, vận tốc thiết kế Vtk = 60km/h phải bố trí 2 làn xe trở lên Chọn đường gồm 2 làn xe 4.6 Xác định bề rộng của một làn xe Bề rộng phần xe chạy được xác định phụ thuộc vào lưu lượng xe chạy trên đường, thành phần, tốc độ xe chạy và việc tổ chức phân luồng giao thông Bề rộng làn xe ngoài cùng được xác định theo công thức: B= x+y+ b+c 2 Trong đó: b: Chiều rộng thùng xe, m Lấy b = 2,5m c: Cự ly giữa 2 trục bánh xe, m Lấy c = 2,1m x: Khoảng cách từ thùng xe tới làn xe cạnh y: Khoảng cách từ giữa bánh xe đến mép phần xe chạy Theo thực nghiệm ta có: x = y = 0,5 + 0,005V = 0,5 + 0,005.60 = 0,8m Vậy B = 0,8 + 0,8 + 2,5 + 2,1 = 3,5m 2 Theo (bảng 6) TCVN 4054 – 05: đối với đường cấp IV, vận tốc thiết kế V tk = 60km/h ta có bề rộng 1 làn xe B = 3,5m Chọn B = 3,5m - Bề rộng phần xe chạy dành cho xe cơ giới Do tuyến đường ta thiết kế có 2 làn xe chạy và không có dải phân cách nền bề rộng phần xe chạy bằng tổng bề rộng các làn xe Bm = n.B = 2.3,5 = 7 (m) 8 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành 4.7 Xác định bề rộng lề đường Theo (bảng 6) TCVN 4054 – 05: Với vận tốc V tk = 60km/h, và đường cấp IV, địa hình vùng đồng bằng – đồi , ta chọn bề rộng lề đường mỗi bên là Bl = 1,0 (m) 4.8 Xác định bề rộng lề gia cố Theo (bảng 6) TCVN 4054 – 05: Với vận tốc V tk = 60km/h, và đường cấp IV, địa hình vùng đồng bằng – đồi , ta chọn bề rộng lề gia cố mỗi bên là Bgc = 0,5 (m) 4.9 Xác định bề rộng tối thiểu nền đường Bề rộng tối thiểu của nền đường: B = Bm + 2.(Bl + Bgc) = 7 + 2.(1+0.5) = 10 m 4.10 Xác định bán kính đường cong nằm nhỏ nhất Tại những vị trí tuyến đường đổi hướng ngoặt phải hoặc trái, ta phải bố trí đường cong cơ bản có bán kính đủ lớn để hạn chế lực đẩy ngang gây nguy hiểm cho lái xe và hành khách cũng như sự chuyển động của xe 4.10.1 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn Bán kính đường cong nằm tối thiểu là bán kính nhỏ nhất được dùng để thiết kế đường nhưng vẫn đảm bảo xe chạy với vận tốc thiết kế V2 Rmin = (m) 127 ( µ + isc max ) Trong đó: V: Tốc độ xe chạy tính toán, km/h V = Vtk = 60 (km/h) µ : Hệ số lực ngang, µ = 0,08 –> 0,15 Lấy µ = 0,15 iscmax: Độ dốc siêu cao lớn nhất, iscmax = 7% (TCVN 4054 – 05) Vậy: 602 Rmin = = 128,85 (m) 127.(0,15 + 0, 07) Theo (bảng 11) TCVN 4054 – 05: đường cấp IV, vận tốc 60km/h có bán kính đường cong nằm tối thiểu Rmin = 125 (m) => Chọn Rmin = 130 (m) 4.10.2 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường Bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường được xác định: V2 Rmin = (m) 127 ( µ + i sc ) Trong đó: 9 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành V: Tốc độ xe chạy tính toán, km/h V = Vtk = 60 (km/h) µ : Hệ số lực ngang, µ = 0,05 –> 0,08 Lấy µ = 0,08 isc: Độ dốc siêu cao thông thường, isc = iscmax – 2% = 7% - 2% = 5% Vậy: Rmin tt 602 = = 218, 05 (m) 127(0, 08 + 0, 05) Theo (bảng 11) TCVN 4054 – 05: đường cấp IV, vận tốc 60km/h có bán kính đường cong nằm thông thường Rmintt = 250 (m) => Chọn Rmintt = 250 (m) 4.10.3 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao Bán kính đường cong tối thiểu không siêu cao được xác định trong trường hợp bất lợi nhất là xe chạy ở phần lưng đường cong: V2 Rksc = (m) 127 ( µ − i n ) Trong đó: V: Tốc độ xe chạy tính toán, km/h V = Vtk = 60 (km/h) µ : Hệ số lực ngang, µ = 0,04 –> 0,05 Lấy µ = 0,05 in: Độ dốc ngang mặt đường, in = 2 –> 4% Lấy in = 3% Vậy: Rksc 602 = = 1417,323(m) 127.(0, 05 − 0, 03) Theo (bảng 11) TCVN 4054 – 05: đường cấp IV, vận tốc 60km/h có bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao Rksc = 1500 (m) => Chọn Rksc = 1500 (m) 4.10.4 Xác định đoạn nối siêu cao Đoạn nối siêu cao là chiều dài cần thiết chuyển từ mặt cắt ngang thông thường 2 mái dốc sang mặt cắt ngang 1 mái dốc có độ dốc siêu cao 10 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành Hình 4.10.a : Diễn biến nâng siêu cao và sơ đồ tính chiều dài Lsc theo phương pháp quay quanh tim đường Theo hình có thể tính được chiều dài đoạn nối siêu cao L sc và chiều dài các đoạn đặc trưng như sau: - Tính L1: B  in 2  h B  => L1 = 1 = in  h1  i 2i p p ip = L1   - Tính L2: B  in 2  B  => L 2 = in  h2  2i p ip = L2   - Tính L3: B ( isc − i n )  2 B  => L3 = ( isc − i n )  h3 2i p  ip = L3   h1 = h2 = h3 = Do đó: Lsc = L1 + L2 + L3 = B isc + i n 2 ip Trong đó: B: Chiều rộng mặt đường (m) 11 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành L1: Chiều dài đoạn nâng lưng đường cong từ in đến 0 L2: Chiều dài đoạn nâng lưng đường cong từ 0 đến in L3: Chiều cao nâng mặt đường từ in đến isc ip: Độ dốc dọc phụ thêm, Có V = 60km/h => i p = 0,5% (TCVN4054 – 05) isc: Độ dốc siêu cao, ứng với các bán kính đường cong nằm khác nhau thì độ dốc siêu cao sẽ khác nhau => Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao khác nhau isc = 5% - Chiều dài đoạn nối siêu cao : Lsc = 9 × (3 + 5) = 72(m) 2 × 0,5 Theo bảng 14 TCVN 4054-05, chiều dài đoạn nối siêu cao tối thiểu với V tk = 60km/h và dốc siêu cao 5% thì Lsc = 55m Ta chọn Lsc = 72m 4.10.5 Chiều dài đoạn chuyển tiếp Do vận tốc thiết kế Vtk = 60km/h, đường cấp IV theo TCVN 4054 – 05, ta cần phải bố trí đường cong chuyển tiếp, vì vậy đoạn vuốt siêu cao ta bố trí trên đoạn chuyển tiếp Chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp : V3 603 Lct = = = 36,77( m) 23,5.R 23,5.250 4.10.6 Xác định độ mở rộng phần xe chạy trong đường cong Khi xe chạy trên đường cong, mỗi bánh xe sẽ chuyển động theo quỹ đạo riêng , chiều rộng dải đường mà ô tô chiếm trên phần xe chạy rộng hơn so với khi xe chạy trên đường thẳng Để xe chạy trên đường cong tương đương như trên đường thẳng , ở những đường cong có bán kính nhỏ cần phải mở rộng phần xe chạy 12 Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Isc: Độ dốc siêu cao trong đường cong Ta có bảng sau : Bán kính Cánh tuyến Khoảng lệch o α( ) STT R(m) T(m) P(m) 1 38O17’10,8’’ 250 111,5 15,07 2 26O35’51,2’’ 250 84,18 7,32 Chiều dài K(m) 117,06 Đoạn chênh D(m) 6,75 66,05 2,31 Các yếu tố trên phương án tuyến 1 Bán kinh Cánh tuyến Khoảng lệch o α( ) STT R(m) T(m) P(m) 1 18O27’34,6’’ 250 65,68 3,70 2 47O22’10,6’’ 250 134,84 23,45 Chiều dài Đoạn chênh K(m) D(m) 0,82 30,85 12,99 256,69 Các yếu tố trên phương án tuyến 2 4.17.2 Xác định các cọc trên tuyến Trong thiết kế sơ bộ cần cắm các cọc sau: - Cọc H (cọc 100m), cọc Km - Cọc NĐ, TĐ, P, TC và NC của đường cong - Các cọc khác như cọc phân thuỷ, cọc tụ thuỷ, cọc khống chế … Sau khi cắm các cọc trên bản đồ ta dùng thước đo cự ly giữa các cọc trên bản đồ và nhân với tỷ lệ bản đồ để được cự ly thực tế giữa các cọc: li = libđ M (m) 1000 Trong đó: - libđ (mm): Cự ly giữa các cọc đo được từ bản đồ - 1000: Hệ số đổi đơn vị từ mm  m - M: Tỷ lệ bản đồ, M=10000 Sau khi xác định được góc ngoặt αi (đo trên bản đồ) và chọn bán kính đường cong nằm Ri, ta xác đinh được chiều dài tiếp tuyến: α  Ti = R i tg  i ÷  2  Từ đó ta cắm được cọc: 21 Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto  αi  - TĐi = Đi -Ti = Đi - R i tg  ÷  2   αi  - TCi = Đi +Ti = Đi + R i tg  ÷  2   αi  - Lý trình của cọc TĐi = lý trình cọc Đi - R i tg  ÷  2  Ki 2 - Lý trình của cọc TCi = lý trình cọc TĐi + Ki Trong đó: - Lý trình của cọc Pi = lý trình cọc TĐi + Ki = Ri × π × α i o (m) 180 Đi: vị trí đỉnh đường cong Kết quả cắm cọc của 2 phương án được lập thành bảng như sau : (Đã bỏ một vài cọc có khoảng cách gần nhau để giảm khối lượng tính toán) 4.18 Quy hoạch và thiết kế hệ thống thoát nước Lưu lượng nước được tính dựa trên các yếu tố : - Diện tích lưu vực - Đặc trưng dòng chảy - Đặc điểm của lưu vực và các yếu tố khí hậu - thuỷ văn 4.18.1 Xác định các đặc trưng thuỷ văn 22 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành 4.18.1.1 Diện tích lưu vực F (Km2) Dựa vào hình dạng đường đồng mức trên bình đồ, ta tìm được đường phân thuỷ giới hạn của lưu vực nước chảy vào tuyến đường Chia lưu vực thành những hình đơn giản để tính diện tích lưu vực trên bản đồ địa hình (F bđ), từ đó tìm được diện tích lưu vực thực tế theo công thức sau : M2 F = Fbd × 6 ( Km 2 ) 10 Trong đó : + Fbđ : Diện tích của lưu vực trên bản đồ (m2) + M = 10000 : Hệ số tỷ lệ bản đồ + 106 : Hệ số đổi từ m2 ra Km2 Ta tính được lưu vực : + Tuyến 1 : Fbd1 = 480,1838 m2 + Tuyến 2: Fbd2 = 587,9026 m2 Vậy Ftuyen1 = 0,04802 km2 Ftuyen2 = 0,05879 km2 4.18.1.2 Chiều dài lòng sông chính L (Km) Chiều dài lòng sông chính được xác định như sau : M L = L bd × 5 (Km) 10 Trong đó : + Lbđ : chiều dài của lòng sông chính trên bình đồ + 105 : hệ số đổi từ Cm ra Km Ta đo được chiều dài lòng chính : + Tuyến 1: Lbd1 = 843,2832 cm + Tuyến 2 : Lbd2 = 934,3574 cm Vậy Ltuyen1 = 0,8432 km Ltuyen2 = 0,9344 km 4.18.1.3 Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực 1000.F bsd = (m) 1,8 ( L+∑ l ) Trong đó : + F : diện tích lưu vực (km2) + L : chiều dài lòng suối chính (km) + ∑l : tổng chiều dài của các lòng suối nhánh (chỉ tính những suối nhánh thể hiện trên bình đồ có chiều dài lớn hơn 0.75 chiều rộng bình quân B của lưu vực) (km) Chiều rộng B được tính như sau: Ta có lưu vực gồm nhiều sườn dốc nên B = F/2L, từ đó ta có tổng chiều dài các lòng suối nhánh + Với tuyến 1 : B = 0,285 km, ta tính được ∑l1 = 0,7683 km 1000.0,04802 b = =16,5546(m) Vậy sd1 1,8 ( 0,8432+0, 7683) + Với tuyến 2 : B = 0,459 km, ta tính được ∑l2 = 0,8832 km 1000.0,05879 =17,9694(m) Vậy bsd1 = 1,8 ( 0,9344+0,8832 ) 4.18.1.4 Độ dốc trung bình của dòng suối chính I1s (‰) 23 Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto I ls = h1l1 + (h 1 + h2)l2 + + (hn −1 + hn )ln L2 Trong đó : h1,h2,…,hn : độ cao của các điểm gãy khúc trên lòng sông chính l1,l2, ,ln : cự ly giữa các điểm gãy Ta tính được + Tuyến 1: Ils1 = 4,03 ‰ + Tuyến 2: Ils2 = 3,05 ‰ 4.18.1.5 Độ dốc trung bình của sườn dốc Isd (‰) Được xác định bằng trị số trung bình của 4 – 6 hướng nước chảy đại diện cho sườn dốc lưu vực Ta tính được + Tuyến 1 : Isd1 = 137,6 ‰ + Tuyến 2 : Isd2 = 136 ‰ 4.18.2 Xác định lưu lượng tính toán Theo quy trình tính toán dòng chảy lũ (tiêu chuẩn 22TCN 220-95) đối với lưu vực nhỏ có diện tích < 100 Km 2 Thì lưu lượng tính toán được xác định theo công thức : Qp% = Ap × φ × Hp × F × δ Trong đó : + Ap : Module đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế chọn phụ thuộc vào địa mạo thuỷ văn φls , thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc ơ sd ,vùng mưa (Tra phụ lục 13) + Hp% : Lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế p % tại Hải Phòng, đây là khu vực thuộc vùng mưa (phụ lục 15 TK Đường ÔTÔ 3) ; + δ : Hệ số xét đến ao hồ trong lưu vực Khu vực này ít ao hồ,chọn δ =0,95 + F : Diện tích lưu vực + φ hệ số dòng chảy lũ lấy trong bảng tuỳ thuộc vào loại đất cấu tạo khu vực có lượng mưa (ngày) thiết kế (Hp) và diện tích lưu vực F 4.18.2.1 Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc τsd Thời gian tập trung nước trên sườn dốc τ sd được xác định theo phụ lục 14 phụ thuộc vào hệ số địa mạo thuỷ văn φsd và vùng mưa φsd xác định theo công thức : φsd = ( 1000 × bsd ) 0,6 0,3 msd × Isd × (ϕ× H 4% )0,4 Trong đó: + bsd : Chiều dài trung bình của sườn dốc lưu vực( km ) + msd : hệ số nhám sườn dốc, lấy m sd = 0,30 (bảng 4 TCVN 9845:2003) + Isd: Độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực (0/00) Với vùng VIII thuộc cấp đất III, có cường độ thấm I=0,2mm/phút Tần suất lũ tính theo P4% H4% = 250mm Tra φ = 0,85(phụ lục A.1 TCVN 9845:2003) Vậy ta có : + Tuyến 1: ɸsd1 = 1,9161 Tra bảng A.1 TCVN 9845:2003 ta có τsd = 8,9161 24 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành + Tuyến 2: ɸsd2 = 2,0185 Tra bảng A.1 TCVN 9845:2003 ta có τsd = 9,370 4.18.2.2 Xác định hệ số địa mạo thuỷ văn ɸls của lòng suối 1000 × L φls = m ls × I1/3 × F1/ 4 × (α × H 2% )1/ 4 ls Trong đó : + mls : Hệ số đặc trưng nhám của lòng suối, phụ thuộc vào tình hình sông suối của lưu vực Lấy theo bảng 5 : m = 11 : Sông đồng bằng ổn định, lòng sông khá sạch, suối không có nước thường xuyên chảy trong điều kiện tương đối thuận lợi + Ils : Dộ dốc lòng suối chính (‰) + L : Chiều dài của lòng suối chính (Km) Vậy ta xác định được : + Tuyến 1: ɸls1 = 29,574 + Tuyến 2 : ɸls2 = 31,156 4.18.2.3 Xác định trị số Ap% Module dòng chảy lũ Ap% xác định bằng cách tra phụ lục A.3, tuỳ thuộc vào vùng mưa, thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc τ sd và hệ số địa mạo thuỷ văn ɸls Tra bảng ta được + Tuyến 1 : AP% = 0,0605 + Tuyến 2 : AP% = 0,0556 Vậy lưu lượng tính toán được + Tuyến 1: QP% = 0,586 (m3/s) + Tuyến 2: QP% = 0,660 (m3/s) 4.18.3 Tính toán cống Cống có thể là cống cấu tạo hoặc là cống địa hình Cống cấu tạo dùng để thoát nước cho các đoạn rãnh biên quá dài, tránh ứ đọng nước làm phá hoại nền đường Theo TCVN 4054-2005 đối với vùng đồng bằng và đồi thì cứ 500 m rãnh biên cần đặt 1 cống cấu tạo Cống địa hình là cống bố trí tại các vị trí có suối Cống địa hình là cống bắt buộc phải đặt tại những vị trí thường xuyên có nước chảy cắt ngang qua đường mà lưu lượng thường nhỏ ≤ 25m3/s Căn cứ vào lưu lượng tính toán ta tra bảng, chọn được khẩu độ cống cho thiết kế cơ sở : khẩu độ cống chọn = 0,9m , các vị trí ta đặt cống tương tự Ngoài ra 500m ta đặt 1 cống cấu tạo Yêu cầu : chiều dày lớp đất trên đỉnh cống ≥ 0.5m đối với cống làm việc không áp Như vậy tuyến 1 có 5 cống thoát nước 6ɸ0,9, 2 cống cấu tạo tuyến 2 có 5 cống thoát nước 6ɸ0,9, 2 cống cấu tạo Ta có bình đồ lưu vực như sau: 25 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành 4.18.4 Yêu cầu đối với nền đường 4.18.4.1 Độ cao nền đường • Điều kiện 1: Tại vị trí đặt cống cao độ đường phải lớn hơn đỉnh cống 0,5m: p% H dk1 min = H d + 0,5 = 0,68 + 0,5 = 1,18 m H dp% : chiều cao mực nước dâng trước công trình có xét đến chiều cao sóng vỗ ứng với tần suất thiết kế là P4% • Điều kiện 2: Cao độ đường đỏ tại vị trí đặt cống phải đảm bảo phương tiện di chuyển trên cống không làm vỡ cống H H dk2 min = Hđc + ∅ + ∆ + max(0,7m; ∑ KCAD ) ∆: Chiều dày cống • Chiều dài cống : Phụ thuộc chiều cao đất đắp ở từng mặt cắt ngang cụ thể Ta có bảng bình đồ lưu vực như sau : 4.19 Thiết kế trắc dọc, trắc ngang 2 phương án tuyến đường 4.19.1 Thiết kế trắc dọc Thiết kế trắc dọc đường ôtô tức là vạch đường đỏ phải căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn để đảm bảo đường ổn định vững chắc dưới tác dụng của xe cộ và các nhân tố khác Trên đường biểu diễn cao độ tự nhiên dọc theo đoạn tuyến, phối hợp với bình đồ để tiến hành thiết kế đường đỏ theo một số nguyên tắc sau: - Có hệ thống đảm bảo thoát nước tốt từ khu vực 2 bên đường và lề đường - Đảm bảo cao độ các điểm khống chế trên trắc dọc điểm đầu ,điểm cuối điểm khống chế - Đảm bảo sự lượn đều của trắc dọc tại những vị trí đặt cống 26 Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto - Rãnh dọc có độ dốc tối thiểu 0.5%, đảm bảo thoát nước tốt không bị bồi lắng - Đảm bảo độ dốc dọc, bán kính đường cong đứng và yếu tố kinh tế • Các phương pháp thiết kế đường đỏ Có 2 phương pháp đi đường đỏ trắc dọc: phương pháp kẻ bao, phương pháp đi cắt Với tuyến đi qua vùng đồng bằng, ta chọn phương pháp đi cắt, nghĩa là đường đỏ cắt địa hình tạo thành những chỗ đào đắp xen kẽ • Bố trí đường cong đứng trên trắc dọc Để đảm bảo các yêu cầu về thu nhận thị giác, nên chọn bán kính đường cong đứng thoả mãn điều kiện: R ≥ (2 ÷ 4) Rmin Sau khi đã chọn bán kính đường cong đứng thì các yếu tố còn lại của đường cong được xác định theo công thức sau: Chiều dài đường cong: K = R (i1 - i2) (m) Chiều dàt tiếp tuyến đường cong : T = R.( i1 − i 2 ) (m) 2 T2 (m) 2R Tung độ các điểm trung gian trên đường cong có hoành độ x được xác định X2 theo công thức: i=± 2R Độ dài phân cự: d = Trong đó: R : Bán kính đường cong tại điểm gốc của toạ độ tại đỉnh đường cong dấu (+) ứng với đường cong đứng lồi dấu (-) ứng với đường cong đứng lõm i1,i2 : Độ dốc của hai đoạn nối nhau bằng đường cong đứng dấu (+) ứng với lên dốc dấu (-) ứng với xuống dốc 4.19.2 Thiết kế trắc ngang - Bề rộng nền đường: Bn = 10 m - Bề rộng mặt đường: Bm = 7 m - Bề rộng lề: Bl = 1 m - Bề rộng lề gia cố: Bgc = 0,5 m - Bề rộng lề đất: Bld = 1 m - Độ dốc mặt đường: i = 2% - Độ dốc lề đất: i = 3% 27 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành 4.19.3 Thiết kế nền đường - Yêu cầu đối với nền đường : nền đường ô tô là một công trình bằng đất (đá) có tác dụng: + Khắc phục địa hình thiên nhiên nhằm tạo nên một dải đất đủ rộng dọc theo tuyến đường có các tiêu chuẩn về bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, đáp ứng được điều kiện chạy xe an toàn, êm thuận và kinh tế + Làm cơ sở cho áo đường, lớp phía trên của nền đường cùng với áo đường chịu tác dụng của tải trọng xe cộ và của các nhân tố thiến nhiên do có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và tình trạng khai thác của cả công trình đường - Để đảm bảo các yêu cầu nói trên, khi thiết kế và xây dựng nền đường cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây: +Nền đường phải đảm bảo luôn ổn định toàn khối, nghĩa là kích thước hình học và hình dạng của nền đường không bị phá hoại hoặc biến dạng gây bất lợi cho việc thông xe Các hiện tượng mất ổn định toàn khối đối với nền đường thường là: trượt lở mái ta luy nền đường đào hoặc đắp, trượt nền đường đắp trên sườn dốc, trượt trồi và lún nền đất trên đất yếu… +Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhất định, tức là đủ độ bền khi chịu cắt trượt và không biến dạng quá nhiều ( hay không được tích luỹ biến dạng) dưới tác dụng của tải trọng bánh xe +Nền đường phải luôn đảm bảo ổn định về mặt cường độ, nghĩa là cường độ của nền đường không được thay đổi theo thời gian, theo điều kiện khí hậu, thời tiết một cách bất lợi - Nền đường thường bị phá hoại do các nguyên nhân sau đây: +Sự phá hoại của thiên nhiên như mưa làm tích nước hai bên đường, làm giảm cường độ của đất nền đường, gây sạt lở mái dốc ta luy +Điều kiện địa chất thuỷ văn tại chỗ không tốt về cấu tạo tầng lớp và mức độ phong hoá đất đá, đặc biệt là sự phá hoại của nước ngầm (nước ngầm chảy lôi theo đất đá hiện tượng xói ngầm và giảm cường độ của đất) +Do tác dụng của tải trọng xe chạy +Do tác dụng của tải trọng bản than nền đường khi nền đường đắp quá cao hoặc đào quá sâu, ta luy quá dốc thường hay bị sạt lở +Do thi công không đảm bảo chất lượng: đắp không đúng quy cách, loại đất đắp, lu lền không chặt  Trong số các nguyên nhân nói trên, tác dụng phá hoại của nước đối với nền đường là chủ yếu nhất (gồm nước mặt, nước ngầm và cả hơi nước) 5 Kết luận Dựa theo bảng và số liệu đã tính toán, ta đưa phương án 1 vào thiết kế kỹ thuật 28 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành MỘT SỐ MẶT CẮT NGANG ĐIỂN HÌNH VÀ BẢNG KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP 29 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành C?c H0-1 Km 0 + 175.6 Kh?i lu ? ng d?p d?t : 14.7 m2 Kh?i lu ? ng dào d?t : 0.0 m2 3 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành m2 m2 C?c NC2 Km 0 + 720.2 4 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành : 1.0 m2 : 4.6 m2 C?c TC2 Km 0 + 670.2 5 Đại học Hàng Hải Việt Nam TKMH TK Hình học Đường Ôto Giáo viên hướng dẫn TH.S Nguyễn Quyết Thành C?c H0 Km 0 + 0.0 Kh?i lu ?ng d?p d?t : 2.7 m2 Kh?i lu ?ng dào d?t : 1.3 m2 3