Thiết kế ky thuật (đoạn từ km1+ 343 ÷ km2+ 376)

PHAÀN II THIEÁT KEÁ KY ÕTHUAÄT (ÑOAÏN TÖØ KM1+ 343 ÷ KM2+ 376) CHÖÔNG I NHIEÄM VUÏ THIEÁT KEÁ Sau khi tính toaùn sô boä choïn phöông aùn 1. Döïa vaøo phöông aùn naøy tieáp tuïc thieát keá kyõ thuaät. Tyû leä bình ñoà 1 : 1000 Ñieåm ñaàu tuyeán : Km1+343 coù cao ñoä töï nhieân laø : 109.00m Ñieåm cuoái tuyeán : Km2+376 coù cao ñoä töï nhieân laø : 145.70m Caên cöù vaøo caùc chæ tieâu kyõ thuaät sau : + Caáp haïng ñöôøng : caáp 60. + Vaän toác thieát keá : 60 Km/h. Caùc chæ tieâu ñöôïc tính toaùn trong thieát keá döï aùn khaû thi laø: STT Caùc chæ tieâu Ñôn vò Trò soá 1 Chieàu roäng maët ñöôøng m 7 2 Chieàu roäng neàn ñöôøng m 12 3 Ñoä doác ngang maët ñöôøng % 2 4 Ñoä doác ngang leà + Coù gia coá + Khoâng gia coá %% 26 5 Baùn kính ñöôøng cong naèm min + Coù sieâu cao + Khoâng coù sieâu cao mm 125à500 >500 6 Ñoä doác sieâu cao max % 6 CHÖÔNG II THIEÁT KEÁ BÌNH ÑOÀ 2.1. NGUYEÂN TAÉC VAÏCH TUYEÁN: - Ñeå vaïch ñöôïc tuyeán treân bình ñoà caàn phaûi ñaûm baûo nhöõng noäi dung nhö trong thieát keá sô boä. ÔÛ phaàn naøy caàn nhaán maïnh nhöõng vaán ñeà sau. + Ñòa hình cuûa tuyeán laø ñòa hình mieàn nuùi thì neân men theo söôøn doác hoaëc ñi doïc theo caùc suoái, coù theå keát hôïp ñi ôû caùc thung luõng vaø söôøn doác. + Khi tuyeán phaûi vöôït qua daõy nuùi thì neân cho tuyeán vöôït qua choã yeân ngöïa, men theo söôøn doác ñeå leân xuoáng sao cho : ñaûm baûo ñoä doác doïc theo thieát keá. + Neáu caùc ñieåm khoáng cheá coù cao ñoä cheânh leäch nhau khoâng lôùn thì coá gaéng cho tuyeán baùm theo ñöôøng ñoàng möùc ñeå giaûm ñoä doác doïc nhöng cuõng phaûi khoáng cheá soá ñöôøng cong ñeå ñaûm baûo chaát löôïng khai thaùc cuûa ñöôøng. + Caên cöù vaøo nhöõng ñieàu neâu trong thieát keá sô boä vaø keát hôïp vôùi nhöõng vaán ñeà treân, tieán haønh ñi tuyeán töø Km1+343 ñeán Km2+376, treân ñoaïn tuyeán coù moät ñöôøng cong. + Tình hình ñòa chaát cuûa ñoaïn tuyeán töông ñoái oån ñònh, khoâng coù vaán ñeà gì xöû lyù ñaëc bieät. + Treân ñoaïn tuyeán naøy coù taát caû 4 coáng, trong ñoù coù 1 coáng caáu taïo vaø 3 coáng ñòa hình. coáng coù mieäng laøm theo daïng bình thöôøng. Caû ñoaïn tuyeán khoâng coù ñoaïn naøo coù khoái löôïng taäp trung. 2.2 THIEÁT KEÁ CAÙC YEÁU TOÁ ÑÖÔØNG CONG : Sau khi vaïch ñöôïc tuyeán treân bình ñoà, ta caên cöù vaøo caáp haïng kyõ thuaät cuûa ñöôøng vaø quy phaïm thieát keá ñöôøng oâtoâ ñeå tieán haønh caém cong vaø xaùc ñònh caùc yeáu toá hình hoïc cuûa ñöôøng cong theo caùc coâng thöùc sau : + Ñoä daøi tieáp tuyeán : (m) + Ñoä daøi ñöôøng cong : (m) + Ñoä daøi ñöôøng phaân giaùc : (m) a  - Goùc chuyeån höôùng. R - Baùn kính ñöôøng cong. T - Chieàu daøi tieáp tuyeán. K - Ñoä daøi cung troøn. P - Ñoä daøi ñöôøng phaân giôùi. Baûng toång hôïp caùc yeáu toá ñöôøng cong Ñænh ao R (m) T(m) P (m) K (m) 1 42 400 153.46 28.43 293.07 2.3 ÑÖÔØNG CONG CHUYEÅN TIEÁP, ÑOAÏN NOÁI SIEÂU CAO, ÑOAÏN NOÁI MÔÛ ROÄNG : 2.3.1 Tính toaùn : a) Chieàu daøi ñöôøng cong chuyeån tieáp : + Chieàu daøi ñöôøng cong chuyeån tieáp coù daïng ñöôøng cong Cloâtoâit. Chieàu daøi naøy phaûi ñaûm baûo cho löïc ly taâm taêng leân töø töø, khoâng gaây caûm giaùc khoù chòu cho haønh khaùch khi chaïy vaøo ñöôøng cong. Coâng thöùc tính toaùn : Vtt : Toác ñoä tính toaùn. R : Baùn kính ñöôøng cong treân bình ñoà (m). Baûng tính toaùn chieàu daøi ñoaïn chuyeån tieáp Ñænh R (m) Lcht (m) Tính toaùn Qui phaïm Kieán nghò 1 400 22.98 100 100 b) Tính toaùn ñoaïn noái môû roäng trong ñöôøng cong: + Khi xe chaïy treân ñöôøng cong thì moãi baùnh xe seõ chuyeån ñoäng theo moät quyõ ñaïo rieâng. Chieàu roäng phaàn ñöôøng maø oâtoâ chieám roäng hôn khi xe chaïy treân ñöôøng thaúng. Do ñoù ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän xe chaïy treân ñöôøng cong coù baùn kính nhoû töông ñöông nhö treân ñöôøng thaúng thì phaûi môû roäng maët ñöôøng (E). + Ñoä môû roäng thöôøng boá trí ôû phía buïng vaø chæ caàn môû roäng phaàn maët ñöôøng, khoâng caàn môû roäng phaàn neàn ñöôøng tröø tröôøng hôïp neàn ñöôøng khoâng ñaûm baûo beà roäng toái thieåu môùi môû roäng theâm phaàn neàn. Ñoä môû roäng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc nhö sau nhö sau : (m) Trong ñoù : R : Baùn kính ñöôøng cong (m). LA : Khoaûng caùch töø ñaàu ñeán truïc sau cuûa xe. e1 , e2 : Beà roäng caàn thieát phaûi môû roäng theâm ôû laøn ngoaøi vaø laøn trong Laáy : e1 = e2 Vaäy ñoä môû roäng khi thieát keá cho moät loaïi xe nhaát ñònh phuï thuoäc vaøo baùn kính R. + Vôùi : R = 400 m, La = 8 m, V = 60 Km/h. => (m) Theo TCVN 4054-98 (baûng 10) öùng vôùi caáp 60, R>250 m thì khoâng caàn ñoä môû roäng khi vaøo ñöôøng cong neân ta choïn E = 0 TÍnh toaùn chieàu daøi ñoaïn noái sieâu cao : + Ñoái vôùi ñænh 1 coù baùn kính R=400m. Qui trình 4054 -98 qui ñònh ñoä doác sieâu cao isc = 2% Chieàu daøi ñoaïn noái sieâu cao ñöôïc tính theo coâng thöùc : Trong ñoù : B = 7 m : Beà roäng phaàn xe chaïy (m) D = 0 : Ñoä môû roäng phaàn xe chaïy (m) isc = 2% : Ñoä doác sieâu cao (%) ip (%) : Ñoä doác naâng sieâu cao sieâu cao. Vôùi Vtt = 60 Km/h : ta coù ip = 0.5% (m) Baûng toång hôïp Ñænh Baùn kính R (m) Lcht (m) Lnsc (m) Ltt (m) 1 400 22.98 28 100 2.3.2 Boá trí sieâu cao trong ñöôøng cong : Ta choïn chieàu daøi ñöôøng cong chuyeån tieáp phaûi thoaû maõn caùc ñieàu kieän sau. vaø Vôùi R =400 m vaø choïn Lct = 100 m (m) (m) * Boá trí sieâu cao ñöôïc thöïc hieän theo caùc böôùc sau: Tính laïi ip Töø coâng thöùc Þ % + Böôùc 1: Naâng ñoä doác leà ñöôøng baèng vôùi ñoä doác maët ñöôøng. Treân ñoaïn thaúng daøi 10 m tröôùc khi vaøo ñöôøng cong chuyeån tieáp ta chuyeån daàn ñoä doác ngang leà ñöôøng (phaàn khoâng gia coá ) phía löng ñöôøng cong cho baèng ñoä doác ngang maët ñöôøng. (coøn phaàn leà ñöôøng coù gia coá thì ta khoâng tieán haønh vì ñoä doác ngang cuûa noù vaø ñoä doác ngang maët ñöôøng baèng nhau). ho = Blkgc .(ilkgc - in) = 0.5(0.06 – 0.02) = 0.02 (m) Trong ñoù : ho : Chieàu cao caàn naâng. Blkgc = 0.5 m : Beà roäng leà phaàn khoâng gia coá. ilkgc = 6% : Ñoä doác ngang leà khoâng gia coá. in = 2% : Ñoä doác ngang maët ñöôøng. + Böôùc 2 : Laáy tim ñöôøng laøm taâm quay nöõa phaàn xe chaïy phía ngoaøi cho ñeán khi ñöôïc maët caét ngang moät maùi, coù ñoä doác ngang baèng vôùi ñoä doác ngang maët phía buïng ñöôøng cong (2%). Naâng meùp ngoaøi phaàn xe chaïy. h1 = 2 x B x in = 2 x 3.5 x 0.02 = 0.14 (m) (B laø chieàu roäng moät laøn xe) Chieàu daøi caàn thieát ñeå naâng laø: L1 = h1 / ip = 0.14 / 0.0014 = 100 (m) Trình töï tính toaùn vaø caém coïc chi tieát trong ñöôøng cong chuyeån tieáp : Tính toaùn caùc yeáu toâ cô baûn cuûa ñöôøng cong troøn: Ñænh ao R (m) T(m) P (m) K (m) 1 42 400 153.46 28.43 293.07 Choïn chieàu daøi ñöôøng cong chuyeån tieáp: Ñænh Baùn kính R (m) Lcht (m) Lnsc (m) Ltt (m) 1 400 22.98 28 100 Tính goùc keïp giöõa ñöôøng thaúng vaø tieáp tuyeán: + Xaùc ñònh goùc j vaø kieåm tra khaû naêng boá trí ñöôøng cong chuyeån tieáp theo coâng thöùc: Neáu ñieàu kieän naøy khoâng thoûa maõn thì phaûi taêng baùn kính R. Hoaëc giaûm chieàu daøi ñöôøng cong chuyeån tieáp. ÔÛ ñaây ñöôøng cong thoõa vì: - vôùi R = 400 (m) vaø Lct = 100 (m) rad = = 7.17o £ Xaùc ñònh xo ,yo, p, t vaø caùc yeáu toá cuûa ñöôøng cong troøn: p = yo – R(1 - cosj) t = xo – R.sinj xo vaø yo : Hoaønh ñoä vaø tung ñoä ñieåm cuoái ñöôøng cong chuyeån tieáp Luùc naøy baùn kính ñöôøng cong troøn bò giaûm moät ñoaïn p do ñoù trò soá baùn kính ban ñaàu phaûi laø : Neáu trò soá ñoä dòch chuyeån p ³ 0.01R thì ta choïn laïi baùn kính ñöôøng cong troøn laø: Ro = R + p vaø xaùc ñònh caùc yeáu toá ñöôøng cong tröôùc laïi : + Xaùc ñònh chieàu daøi phaàn coøn laïi cuûa ñöôøng cong troøn Kc vôùi : ao = a - 2j Þ Taïi Ñænh 3 Xaùc ñònh caùc ñieåm trung gian theo trình töï sau : Xaùc ñònh thoâng soá ñöôøng cong : A = = 200 m Xaùc ñònh toaï ñoä cuûa ñieåm cuoái ñöôøng cong chuyeån tieáp Xo vaø Yo : s = Lct = 100m Þ s/A = 0.5 Tra trong baûng 3-7 Saùch TKÑOÂT taäp 1 ta coù : Xo/A = 0.499219 Þ Xo = 0.499219 * 200 = 99.84 m Yo/A = 0.020810 Þ Yo = 0.020810 * 200 = 4.16 m Toaï ñoä caùc ñieåm trung gian coù chieàu daøi Si cuõng xaùc ñònh töông töï nhö treân Tính ñoaïn giaûm p cuõa baùn kính ñöôøng cong troøn p = yo – R(1 - cosj) = 4.16 – 400(1-cos 7.17) = 4.16 – 400(1-0.992) = 0.96 t = xo – R.sinj = 99.84 – 400*sin7.17 = 99.84 – 400*0.125 = 49.84 Þ p = 0.96 < 0.01*R = 4.5 Vaäy baùn kính R giöõ nguyeân Xaùc ñònh chieàu daøi coøn laïi cuûa ñöôøng cong troøn Kc öùng vôùi goùc : ao = a - 2j = 42 – 2 x 7.17 = 27.66o (m) Baûng caém coïc trong ñöôøng cong chuyeån tieáp ÑÖÔØNG CONG SOÁ 3 STT COÏC S S/A X/A Y/A X Y 1 NÑ3 0 0 0 0 0 0 2 C20 10 0.0707 0.07000 0.00006 9.90 0.01 3 C21 20 0.1414 0.13999 0.00046 19.80 0.06 4 H8 26 0.1838 0.18000 0.00097 25.45 0.14 5 C22 36 0.2546 0.25997 0.00293 36.76 0.41 6 C23 46 0.3253 0.32990 0.00599 46.65 0.85 7 C24 56 0.3960 0.39975 0.01066 56.53 1.51 8 C25 66 0.4667 0.46943 0.01729 66.39 2.45 9 C26 76 0.5374 0.53885 0.02620 76.20 3.71 10 C27 86 0.6081 0.60789 0.03774 85.97 5.34 11 TD3 100 0.7071 0.70550 0.05938 99.77 8.40 + Caém caùc coïc chi tieát trong ñöôøng cong troøn (phaàn naèm giöõa hai ñoaïn ñöôøng cong chuyeån tieáp ). Caém caùc coïc caùch nhau 10m vaø caém cho nöõa ñöôøng cong troøn. Duøng phöông phaùp toaï ñoä vuoâng goùc, söû duïng caùc coâng thöùc sau : X = R.sinb Y = R.(1 - cosb) Baûng toaï ñoä ñeå caém caùc ñieåm chi tieát trong ñöôøng cong troøn ÑÖÔØNG CONG SOÁ 1 STT COÏC S n*b Xn Yn 1 TÑ3 0 0 0 0 2 C28 10 1.43 9.999 0.125 3 C29 20 2.87 19.992 0.500 4 H9 26 3.73 25.982 0.845 5 C30 36 5.16 35.951 1.619 6 C31 46 6.59 45.899 2.642 7 C32 56 8.03 55.817 3.914 8 C33 66 9.46 65.701 5.433 9 C34 76 10.89 75.544 7.198 10 C35 86 12.32 85.339 9.209 14 P3 96.5 13.83 95.567 11.584 * Kieåm tra taàm nhìn treân ñöôøng cong: Khi xe chaïy trong ñöôøng cong taàm nhìn bò haïn cheá vaø baát lôïi nhaát laø nhöõng xe chaïy phía buïng ñöôøng cong, ôû vò trí thay ñoåi ñoä doác quaù ñoät ngoät hoaëc nhöõng choã coù nhaø cöûa ôû gaàn ñöôøng. Vôùi giaû thieát taàm maét ngöôøi laùi xe laø 1.2 m. Khoaûng caùch töø maét ñeán meùp ñöôøng laø : 1.5 m. Goïi Z0 : Khoaûng caùch töø maét ngöôøi laùi xe ñeán chöôùng ngaïi vaät. Z :khoaûng caùch töø maét ngöôøi laùi xe ñeán giôùi haïn caàn phaù boû chöôùng ngaïi vaät. Neáu Z £ Zo : taàm nhìn ñöôïc ñaûm baûo, khoâng caàn phaûi doïn chöôùng ngaïi vaät. Z > Zo : taàm nhìn khoâng ñöôïc ñaûm baûo ñoøi hoûi phaûi doïn boû chöôùng ngaïi vaät. Muoán ñaûm baûo taàm nhìn treân ñöôøng cong caàn phaûi xaùc ñònh phaïm vi phaù boû chöôùng ngaïi vaät caûn trôû taàm nhìn. Ta coù theå tính trò soá Z theo coâng thöùc gaàn ñuùng sau. Trong ñoù Vôùi R : Baùn kính ñöôøng cong S : Chieàu daøi taàm nhìn Ta coù sô ñoà : + Ñænh 3 : Vôùi baùn kính ñænh 1 coù R =400 m vaø S = 150 m O phaïm vi phaûi giaûi toûa laø : (m) CHÖÔNG III THIEÁT KEÁ COÂNG TRÌNH THOAÙT NÖÔÙC Neàn ñöôøng vaø caùc coâng trình treân ñöôøng ñeàu chòu taùc duïng cuûa nguoàn nöôùc nhö nöôùc möa nöôùc ngaàm vaø nöôùc töø nôi khaùc ñoå veà. Caùc nguoàn nöôùc ñeàu coù taùc duïng tröïc tieáp ñeán cöôøng ñoä vaø ñoä vaø ñoä oån ñònh. Chính vì vaäy caàn coù coâng trình ñieàu chænh vaø ngaên chaën doøng nöôùc. Sau khi veõ ñöôïc ñöôøng ñen vaø ñieàu chænh moät soá baát hôïp lyù ta tieán haønh tính toaùn thuûy vaên caàu coáng, döïa vaøo bình ñoà vaø cao ñoä ñöôøng ñen ta nhaän thaáy phöông aùn ñaõ choïn phaûi boá trí 1 coáng ñòa hình. NGUYEÂN TAÉC VAØ CAÙC ÎEÂU CAÀU THIEÁT KEÁ : Coâng trình thoaùt nöôùc nhaèm ñaûm baûo tuyeán ñöôïc lieân tuïc, traùnh nhöõng baát lôïi cho neàn ñöôøng. Caùc coâng trình thoaùt nöôùc treân tuyeán goàm : Raõnh doïc. Coáng : 4 caùi Caàu : khoâng coù Theo kinh nghieäm neáu löu löôïng nhoû hôn 25 (m3/s) thì laøm coáng coù lôïi hôn laøm caàu, neáu löu löôïng töø 25 ÷ 30 (m3/s) thì phaûi so saùnh kinh teá kyõ thuaät giöõa hai giaûi phaùp caàu hoaëc coáng, coøn khi löu löôïng >30 (m3/s) thì phaûi laøm caàu. Ngoaøi ra do ñoaïn ñöôøng ñaøo hoaëc ñaáp thaáp daøi neân caàn phaûi ñaët theâm caùc coáng caáu taïo ñeå ñaûm baûo cho vieäc thoaùt toát cho ñöôøng. Theo quy trình thieát keá ñöôøng khi chieàu daøi toái ña laø 500 m phaûi boá trí moät coáng caáu taïo thoaùt nöôùc qua ñöôøng. Coáng caáu taïo khoâng caàn tính toaùn thuyû löïc vaø ñöôïc boá trí khi chieàu daøi raõnh doïc lôùn maø khoâng coù khaû naêng thoaùt nöôùc sang hai beân neàn ñöôøng. Muïc ñích ñeå thoaùt nöôùc ôû haï löu ñoaïn raõnh nhaèm ñaûm baûo möïc nöôùc chaûy trong raõnh khoâng aûnh höôûng ñeán neàn ñöôøng. Khi thieát keá caùc coâng trình thoaùt nöôùc caàn tuaân thuû caùc qui phaïm cuûa Boä Giao Thoâng Vaän Taûi, trong ñoù : + Beà daøy lôùp ñaát ñaép treân coáng khoâng ñöôïc nhoû hôn 0.5m so vôùi möïc nuôùc daâng tröôùc coâng trình, ñoái vôùi coáng coù aùp hay baùn aùp thì khoâng ñöôïc nhoû hôn 1m. + Neân ñaët coáng vuoâng goác vôùi tim ñöôøng ñeå ñaûm baûo kinh teá vaø kyõ thuaät vaø neân söû duïng caùc caáu kieän beâ toâng ñuùc saün. + Khaåu ñoä coáng khoâng neân nhoû hôn 0.75 m ñeå tieän cho vieäc duy tu baûo döôõng sau naøy. + Thieát keá sao cho ñôn giaûn deã thi coâng vaø coá gaéng aùp duïng caùc phöông phaùp thi coâng cô giôùi tieân tieán. TÍNH TOAÙN THUYÛ LÖÏC RAÕNH : Taùc duïng cuûa raõnh : Raõnh doïc duøng ñeå thoaùt nöôùc möa töø maët ñöôøng vaø dieän tích löu vöïc ñoå veà raûnh. Khi tính toaùn ta döïa treân : + Traéc doïc : Chieàu daøi raõnh lôùn nhaát L= 280 m. + Bình ñoà vaø traéc ngang : Xaùc ñònh ñöôïc phaàn dieän tích löu vöïc nöôùc chaûy veà raõnh caên cöù vaøo traéc doïc vaø bình ñoà ta xaùc ñònh ñöôïc nöôùc chaûy veà raõnh laø: F = 0.0847 Km2. Yeâu caàu khi thieát keá raõnh : Tieát dieän vaø ñoä doác raõnh phaûi ñaûm baûo thoaùt nöôùc ñöôïc vôùi löu löôïng tính toaùn vaø kích thöôùc hôïp lyù, loøng raõnh khoâng phaûi gia coá baèng nhöõng vaät lieäu ñaêùt tieàn maø coù theå söû duïng ñöôïc nhöõng vaät lieäu taïi choå. Ñoä doác raõnh trong moïi tröôøng hôïp phaûi choïn ñeå toác ñoä nöôùc chaûy trong raõnh khoâng nhoû hôn toác ñoä ban ñaàu laøm caùc haït phuø sa laéng ñoïng. Ñoä doác loøng raõnh khoâng ñöôïc thieát keá < 0.5% trong tröôøng hôïp ñaëc bieät coù theå 0.3% nhöng chieàu daøi raõnh khoâng ñöôïc quaù 50 m Meùp ñænh cuûa raõnh daãn nöôùc phaûi cao hôn möïc nöôùc chaûy trong raõnh laø 0.2m. Khi raõnh caàn ñoåi höôùng phaûi thieát keá raõnh ñoåi höôùng töø töø cho goùc ngoaëc khoâng quaù 45o nhaèm haïn cheá nöôùc daâng cao phía ñaàu doác gaàn nôi ñoåi höôùng. 3.2.3 Tính toaùn löu löôïng thieát keá : Löu löôïng nöôùc töø löu vöïc tuï nöôùc taäp trung veà raõnh ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc E.V Boân - ña – koáp : Q = Y .(h-z)m .Fn .K .d.g Trong ñoù : - Y : Heä soá ñòa maïo phuï thuoäc vaøo ñoä doác loøng suoái vaø ñòa hình tra baûng 7-13 trong “ STTKÑ OÂTO” laáy Y= 0.045. - h : Chieàu daøy doøng chaûy do möa raøo trong 30 phuùt öùng vôùi chu kyø N = 25 naêm tra baûng 7 -6 trong “ STTKÑ OÂTO” xaùc ñònh ñöôïc h = 45 mm. - Z : Heä soá ñaët tröng löu vöïc : ñòa hình coù nhieàu coàn ñaát, chöôùng ngaïi vaät tra baûng 7-7 trong “STTKÑ OÂTO “ laáy Z = 30 mm. - m, n : Caùc heä soá thay ñoåi tuøy theo (h-z) vaø F , laáy theo baûng 7 -14 vaø 7 -15 ñöôïc : n = 1 ; (h -z)m = 75 -K : Heä soá xeùt tôùi ñoä nhaùm cuûa raõnh tra baûng 7 -16 laáy K = 1 (vôùi md = 50 vaø ms = 7 ). -d : Heä soá chieác giaûm doøng chaûy do ao hoà, ñaàm laày tra baûng 7 -5 laáy d = 0.95 -g : Heä soá phaân boá möa khoâng ñeàu. Tra baûng 7 –8 laáy g = 0.97 => Do ñoù löu löôïng caàn thieát keá laø: Qtk = 0.045 x 75 x 0.0847 x 1 x 0.95 x 0.97 = 0.2634 (m3/s). Caùc coâng thöùc söû duïng ñeå tính toaùn : ( Ñoái vôùi raõnh hình thang ). Trong caùc coâng thöùc naøy coi nhö nöôùc chaûy trong raõnh laø ñeàu. + Vaän toác nöôùc chaûy trong raõnh ñöôïc xaùc ñònh : + Khaû naêng thoaùt nöôùc cuûa raõnh ñöôïc tính theo coâng thöùc sau : Qr = w x V Trong ñoù : n : heä soá baùm trong loøng raõnh tra baûng 6 -4 laáy n= 0.02 y : heä soá trong coâng thöùc CeâZy laáy y = 1/6 ir : ñoä doác loøng raõnh tính vôùi ir = 0.5%. R : baùn kính thuûy löïc . m : maùi doùc taluy cuûa raõnh . ( laáy m1=m2). w: tieát dieän nöôùc chaûy trong raõnh . c : chu vi öôùt. ho : chieàu saâu nöôùc chaûy trong raõnh . h :chieàu saâu raõnh h > ho + 0.2 m Vôùi b= 0.4 m ; h = 0.5 m. b : chieàu roäng ñaùy raûnh. m = 1 : maùi doác taluy. Ta tính ñöôïc: w = (b + m.ho).ho = ( 0.4 + 1 x 0.3) x 0.3 = 0.21 (m2). Qr = w x V = 0.21 x 1.979 = 0.4156 (m3/s). So saùnh vôùi Qtk ta thaáy Qr = 0.4156 (m3/s) > Qtk = 0.2634 (m3/s) do ñoù raõnh ñaûm baûo khaû naêng thoaùt nöôùc. Vaäy kích thöôùc hình hoïc cuï theå cuûa raõnh laø : B=1.4m, h=0.5m, b= 0.4m. 3.2.5 Gia coá raõnh : + Vôùi nhöõng ñoaïn raõnh coù ñoä doác i = (1-3)% thì gia coá baèng caùch laùt coû treân lôùp moùng leøn chaët. + Vôùi nhöõng ñoaïn raõnh coù ñoä doác i = (3-5)% thì gia coá baèng caùch laùt ñaù hoäc. TÍNH TOAÙN KHAÅU ÑOÄ COÁNG : - Coáng laø coâng trình thoaùt nöôùc chính treân ñöôøng. - Coáng coù theå laø coáng caáu taïo hoaëc laø coáng ñòa hình. Coáng caáu taïo duøng ñeå thoaùt nöôùc qua ñöôøng , traùnh öù ñoïng nöôùc laøm phaù hoaïi neàn ñöôøng. - Khaåu ñoä coáng neân duøng töø 0.75 ¸ 2.0 m. - Neân duøng coáng BTCT ñeå tieän thi coâng. - Khi xaùc ñònh löu löôïng nöôùc tính toaùn ñeå thieát keá khaåu ñoä phaûi laáy theo taàn suaát luõ quy ñònh : + 4 % ñoái vôùi coáng. Theo qui ñònh trong “Tieâu Chuaån Ñöôøng” ñoái vôùi ñöôøng vuøng nuùi thì 1Km caàn ñaët (2 ÷ 3) coáng. ÔÛ ñaây ta khoâng tính toaùn thuûy löïc cuûa coáng caáu taïo maø cöù (300 ÷500) m thì boá trí 1 coáng coù khaåu ñoä 0.75m. Vò trí ñaët coáng caáu taïo phuï thuoäc vaøo löu löôïng cuaû raõnh, moãi khi doøng nöôùc thoaùt trong raõnh ñeán möïc nöôùc thieát keá thì choå ñoù ta phaûi boá trí coáng caáu taïo ñeå thoaùt nöôùc qua ñöôøng. Coáng ñòa hình laø coáng boá trí taïi caùc vò trí coù suoái. Coáng ñòa hình laø coáng baét buoäc phaûi ñaët taïi nhöõng nôi tuï nöôùc. Coáng ñòa hình phaûi tính toaùn caùc yeáu toá kyõ thuaät noù phuï thuoäc vaøo löu löôïng ñoå veà doøng suoái maø löu löôïng naøy thöôøng £ 25 (m3/s). Muïc ñích cuûa vieäc tính toaùn thuûy löïc coáng:. Nhaèm muïc ñích xaùc ñònh : + Khaåu ñoä coáng. + Hình thöùc gia coá vaø kích thöôùc cuûa coâng trình gia coá loøng khe nöôùc. + Chieàu cao nöôùc daâng vaø chieàu cao toái thieåu cuûa neàn ñaép. Cheá ñoä laøm vieäc cuûa coáng : Ñeå ñaûm baûo an toaøn cho vieäc khai thaùc ñöôøng ta choïn coáng vôùi cheá ñoä chaûy laø khoâng coù aùp. Ñeå tính toaùn khaåu ñoä coáng ñòa hình caàn tính toaùn löu löôïng roài tra baûng xaùc ñònh khaåu ñoä. Sau khi tra khaåu ñoä coáng ta phaûi tính chieàu cao nöôùc daâng tröôùc coáng, chieàu cao hk vaø khaû naêng thoaùt nöôùc cuûa coáng. Tính toaùn löu löôïng coáng ñòa hình. Caùc coâng thöùc söû duïng. Söû duïng qui phaïm 22TCN-95. Caùc ñaëc tröng : + Dieän tích löu vöïc xaùc ñònh treân baûn ñoà : F (Km2) Khi tính dieän tích löu vöïc caàn boû bôùt nhöõng dieän tích khoâng tham gia vaøo quaù trình hình thaønh doøng chaûy luõ. Nhö vuøng hang ñoäng ñaù voâi, dieän tích ao hoà…vv. + Chieàu daøi loøng chính L (Km) ño töø choã baét ñaàu hình thaønh loøng chính tôùi vò trí coâng trình. Khi treân köu vöïc khoâng coù loøng chính thì doøng chaûy phaûi tính theo kieåu chaûy treân söôøn doác. Khi ñoù chieàu daøi loøng chính laáy theo khoaûng caùch töø phaân giôùi löu vöïc tôùi vò trí coâng trình. + Chieàu daøi bình quaân cuûa söôøn doác löu vöïc bs ñöôïc tính theo coâng thöùc : (m). Trong ñoù : L : Chieàu daøi doøng chính (Km). toång chieàu daøi caùc doøng nhaùnh. Ta chæ tính nhöõng doøng nhaùnh coù ñoä daøi l1 > 0.75B ( Chieàu roäng bình quaân löu vöïc). + Chieàu roäng bình quaân löu vöïc : - Vôùi löu vöïc 2 söôøn: - Vôùi löu vöïc 1 söôøn: F : D ieän tích bình quaân löu vöïc L: Chieàu daøi loøng suoái chính Vôùi löu vöïc moät söôøn thì trong coâng thöùc tính bs phaûi thay heä soá 1.8 baèng 0.9 + Ñoä doác trung bình cuûa doøng chính Jl (‰). Tính theo ñöôøng thaúng keû doïc soâng sao cho caùc phaàn dieän tích thöøa thieáu khoáng cheá bôûi ñöôøng thaúng vaø ñöôøng ñaùy soâng baèng nhau theå hieän qua coâng thöùc : Trong ñoù : h1,h2,…..hn : Laø ñoä cao cuûa caùc ñieåm gaõy treân traéc doïc so vôùi giao ñieåm cuûa hai ñöôøng . l1 , l2, …..ln : Cöï ly giöõa caùc ñieåm gaõy. + Ñoä doác trung bình cuûa söôøn doác Js (‰). Tính theo trò soá trung bình cuûa caùc ñieåm xaùc ñònh ñoä doác, theo höôùng doác lôùn nhaát. Trong ñoù : J1, ……, Jn : Ñoä doác cuûa töøng ñoaïn söôøn doác. l1, ……, ln : Chieàu daøi cuûa töøng ñoaïn doác. Coâng thöùc tính löu löôïng : Do dieän tích löu vöïc nhoû ta söû duïng coâng thöùc Trong ñoù: Hp% : Löôïng möa ngaøy (mm) öùng vôùi taàn suaát thieát keá p% (phuï luïc 15). p% : Ñoái vôùi caàu nhoû vaø coáng. j : Heä soá doøng chaûy luõ laáy trong baûng 2.1 tuøy thuoäc vaøo loaïi ñaát caáp III caáu taïo löu vöïc coù löôïng möa ngaøy thieát keá Hp vaø dieän tích löu vöïc F. Ap% : Moñun ñænh luõ öùng vôùi taàn suaát thieát keá choïn phuï thuoâäc vaøo ñòa maïo thuûy vaên cuûa loøng soâng f1, thôøi gian taäp trung doøng chaûy treân söôøn doác ts vaø vuøng möa. d1 : Heä soá xeùt ñeán laøm giaûm löu luôïng ñænh luõ do ao hoà, ñaàm laày, röøng caây, trong löu vöïc theo baûng 2.7 + Ñaët tröng ñòa maïo thuûy vaên cuûa söôøn doác : Trong ñoù : ms : Thoâng soá taäp trung doøng chaûy treân söôøn doác löu vöïc phuï thuoäc vaøo tình hình beà maët cuûa löu vöïc (vôùi maët ñaát coù vuøng daân cö >20%,coû thöa). Tra baûng 2.5 trong qui trình. Js : Laø ñoä doác söôøn doác theo (o/oo). Töø fs ® tra baûng 2.2 xaùc ñònh thôøi gian nöôùc chaûy treân söôøn doác ts . + Ñaëc tröng ñòa maïo thuûy vaên cuûa loøng soâng : Trong ñoù: ml : Thoâng soá taäp trung nöôùc trong soâng (xem laø soâng ôû vuøng nuùi, loøng soâng nhieàu ñaù, maët nöôùc khoâng phaúng …vv.) Jl : Ñoä doác loøng soâng chính tính theo (o/oo). Thuyeát minh tính toaùn : Tính löu löôïng nöôùc chaûy veà coáng taïi Km1+874 Coù F = 0.196 Km2. Choïn hình thöùc caáu taïo cuûa coáng: Ñöôøng kính coáng Æ = 1.5 m, mieäng coáng laøm theo daïng bình thöôøng vaø coáng coù cheá ñoä chaûy khoâng aùp Ta coù ñieàu kieän ñeå ñaûm baûo coáng chaûy khoâng aùp laø : H < 1.2hcv Vôùi H : Laø chieàu cao nöôùc daâng tröôùc coáng. hcv : Chieàu cao coáng ôû cöûa vaøo Tính khaû naêng thoaùt nöôùc cuûa coáng: Khi ic < ik thì khaû naêng thoaùt nöôùc cuûa coáng khoâng aùp nhö sau : Khi ic > ik thì coáng tính theo nhö doác nöôùc vaø khaû naêng thoaùt nöôùc cuûa coáng : Trong ñoù: e : Heä soá thu heïp hai beân (e=1) s : Heä soá ñieàu chænh coù xeùt tôùi söï phaân boá laïi löu löôïng ñôn vò khi taêng ñoä doác . Heä soá naøy xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh nghieäm sau : Ñoái vôùi loaïi coáng mieäng coù töôøng thaúng ñöùng vaø aên saâu vaøo maùi taluy thì D=10 Hc : Chieàu saâu nöôùc ôû maët caét thu heïp taïi cöûa vaøo cuûa coáng : Hc = 0.9hk wc : Dieän tích nöôùc chaûy taïi choå thu heïp trong coáng .Xaùc ñònh töø ñoà thò ñaëc tröng hình hoïc Ho : Toång coät nöôùc tröôùc coáng ;khi V2/g nhoû thì Ho=H g : Gia toác troïng tröôøng Vc : Löu toác cuûa doøng chaûy j : Heä soá löu toác, coáng troøn laáy j =0.85 Xaùc ñònh chieàu saâu phaân giôi : Ta coù Tra baûng 7 - 20 trong soå Tay Thieát Keá Ñöôøng O Toâ ta coù. Þ hk = 0.54 x d = 0.54*1.5= 0.81 m Þ hc = 0.9 x hk = 0.9 x 0.81 = 0.729 m Þ H = 2 x hc = 2 x 0.729 = 1.458 m Kieåm tra ñieàu kieän : 1.2 x hc =1.2 x d = 1.2 x 1.5 = 1.8 m > H=1.458 m Þ Nhö vaäy coáng ñaûm baûo cheá ñoä chaûy khoâng aùp . Xaùc ñònh vaân toác nöôùc chaûy trong coáng : Ta coù : wc : Dieän tích nöôùc chaûy trong coáng xaùc ñòmh nhôø ñoà thò 7-4 trong "Soå Tay Thieát Keá Ñöôøng OÂToâ " döïa vaøo quan heä giöõa hai tæ soá : hc/d = 0.729/1.5 = 0.486 Þ Vaäy wc = 0.39 x 1.52 = 0.88 (m2). Þ Vc = 2.5/0.88 = 2.84 (m/s) Tính toaùn khaû naêng thoaùt nöôùc cuûa coáng : Vôùi ñoä doác ic = 1% ta caàn phaûi so saùnh vôùi ik Ta coù Vôùi KK : Heä soá ñaëc tröng löu löôïng xaùc ñònh theo baûng 7-20 trong "Soå Tay Thieát Keá Ñöôøng O Toâ " theo tæ soá Ta coù maø Kd = 24 x d8/3 = 24 x 1.58/3 = 70.76 Do ñoù KK = 0.58 x 70.76 = 41.04 Þ % Þ ic > ik do ñoù coáng laøm vieäc nhö doác nöôùc. hcv chieàu cao coáng cöûa vaøo. Khaû naêng thoaùt nöôùc cuûa coáng laø : m3/s Vaäy ta coù Qc = 2.897 m3/s > Qtk = 2.5 m3 /s neân ñaûm baûo ñieàu kieän thoaùt nöôùc cuûa coáng . + Ñoä cao neàn ñöôøng laø : Hn > H + 2D + 0.5m = 1.458 + 2*(*d) + 0.5 = 2.26 m. So vôùi ñaùy coáng (neàn ñaát töï nhieân). + Chieàu daøi coáng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : Chieàu daøi coáng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: LC = Bn + 2.x + 2D Trong ñoù: Bn = 12 m : Chieàu roäng neàn ñöôøng. D = 0.2 ÷ 0.5 (m). Vaäy chieàu daøi coáng laø : LC = 12 + 2 x 0.75 + 2 x 0.2 = 13.9 m. => Choïn Lc = 14 m. TÍNH XOÙI VAØ GIA COÁ ÔÛ THÖÔÏNG VAØ HAÏ LÖU COÁNG : Khi doøng nöôùc ra khoûi coáng thöôøng coù toác ñoä cao vì khi xaây döïng caùc coâng trình thoaùt nöôùc thì caùc doøng chaûy bò thu heïp laïi. Theo kinh nghieäm thì toác ñoä aáy taêng khoaûng 1.5 laàn toác ñoä taïi vò trí cöûa ra : V = 1.5 Vo . Cho neân phaûi coù bieän phaùp gia coá haï löu coâng trình öùng vôùi vaän toác V = 1.5Vo vaø cuoái phaàn gia coá phaûi coù töôøng nghieân choáng xoùi saâu. Bieän phaùp gia coá laø laùt ñaù caån thaän treân lôùp beâtoâng loùt ñaù 4x6cm maùc 100 daøy 10cm. * Ñoái vôùi coáng : + Chieàu daøi phaàn caàn gia coá Lgc sau coáng neân laáy baèng 3 laàn khaåu ñoä coáng vaø tính töø cöûa ra. Lgc = (1 ÷ 3) d : ñöôïc tính töø cöûa ra. d : khaåu ñoä cuûa coáng + Chieàu saâu chaân töôøng choáng xoùi choïn theo coâng thöùc : Ht ³ Hx + 0.5m Trong ñoù : Hx : chieàu saâu xoùi tính toaùn ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : H : chieàu saâu nöôùc daâng tröôùc coâng trình. Cuï theå tính toaùn taïi vò trí coáng ñòa hình cuûa KM1 + 874 cuûa tuyeán coù khaåu ñoä d = 1.5 m, chieàu saâu nöôùc daâng H = 1.431 m, chieàu saâu phaân giôùi hk = 0.795 m. + Chieàu daøi ñoaïn gia coá laø Lgc = 3.d = 3x1.5 = 4.5 m + Ôû ngay sau coáng ta caàn taêng beà daøy gia coá leân, beà daøy naøy coù theå tính theo coâng thöùc : S = 0.6 x hk = 0.6 x 0.795 = 0.477 m. Ñoaïn taêng beà daøy naøy coù chieàu daøi baèng khaåu ñoä coâng trình. Beà daøy gia coá baèng toång beà daøy lôùp ñaù daêm vaø beà daøy ñaù laùt beân treân. Neân Ht ³ 0.98 + 0.5 ³ 1.48 (m) CHÖÔNG IV THIEÁT KEÁ TRAÉC DOÏC 4.1 THIEÁT KEÁ ÑÖÔØNG ÑOÛ : Ngoaøi nhöõng nguyeân taéc chung, phöông phaùp thieát keá maø ta ñaõ ñeà caäp trong phaàn thieát keá sô boä. Treân ñoaïn tuyeán naøy khi thieát keá ñöôøng ñoû caàn chuù yù moät soá ñieåm nhö sau : - Ñoä doác doïc lôùn nhaát khoâng quaù 7%. - Ñoä doác ôû nhöõng ñoaïn ñöôøng ñaøo hoaøn toaøn khoâng ñöôïc nhoû hôn 0.5%. tröôøng hôïp ñòa hình quaù khoù khaên thì coù theå thieát keá 0.3% nhöng chieàu daøi khoâng quaù 50m. - Baùn kính toái thieåu ñöôøng cong ñöùng loài laø 2500m - Baùn kính toái thieåu ñöôøng cong ñöùng loõm laø 1000m. - Khoaûng caùch toái thieåu giöõa 2 ñænh ñöôøng cong treân traéc doïc laø 150m. - Ñoä daøi ñoaïn doác toái ña khi thieát keá ñoä doác 7% laø : 400m. - Khi hieäu soá ñaïi soá cuûa 2 ñoä doác keà nhau lôùn hôn 1% thì phaûi thieát keá ñöôøng cong ñöùng. 4.2 CAÙC YEÂU CAÀU VEÀ CAO ÑOÄ THIEÁT KEÁ : Khi ñoaïn tuyeán ñi qua caùc coâng trình thoaùt nöôùc phaûi ñaûm baûo caùc yeâu caàu veà cao ñoä nhö sau : - Ñoái vôùi caàu. Khi soâng khoâng coù thoâng thuyeàn thì chieàu cao toái thieåu cuûa maët caàu ñöôïc xaùc ñònh : Hc = MNTK + Ko + c Trong ñoù : MNTK : cao ñoä möïc nöôùc thieát keá. Ko : chieàu cao tænh khoâng döôùi daàm caàu thöôøng laáy baèng 0.5m. Neáu loøng soâng coù caây troâi thì laáy = 2m. c : chieàu cao caáu taïo cuûa coâng trình caàu. - Ñoái vôùi coáng ñaûm baûo chieàu cao ñaát ñaép treân coáng lôùn hôn 0.5m tính töø ñænh coáng (ñoái vôùi coáng khoâng aùp) vaø tính töø möïc nöôùc daâng (ñoái vôùi coáng coù aùp). Chieàu cao möïc nöôùc daâng hoaëc chieàu cao mieäng coáng ñöôïc tính töø cao ñoä ñaët coáng. * Vieäc ñaët coáng coù theå tieán haønh theo 2 giaûi phaùp sau : Ñaët coáng tröïc tieáp treân neàn thieân nhieân khoâng caàn ñaøo saâu loøng suoái. Ñaët coáng coù ñaøo saâu loøng suoái. Ñaët coáng treân neàn thieân nhieân coù öu ñieåm laø laøm cho cheá ñoä chaûy cuûa nöôùc trong loøng suoái khoâng bò thay ñoåi nhieàu. Do ñoù ít gaây xoùi lôõ coâng trình. Tuy nhieân noù coù nhöôïc ñieåm laø laøm taêng ñaát ñaép khoái löôïng coâng trình ñeå ñaûm baûo chieàu cao toái thieåu cuûa neàn ñöôøng vaø khoâng aùp duïng ñöôïc khi coù ñoä doác loøng suoái quaù lôùn. Vieäc ñaët coáng theo phöông phaùp coù ñaøo saâu loøng suoái thì ngöôïc laïi so vôùi phöông phaùp ñaët coáng treân neàn thieân nhieân. Do ñoù caên cöù vaøo tình hình cuï theå ñeå coù phöông aùn ñaët coáng thích hôïp. * Khi thieát keá ñöôøng ñoû neân traùnh : - Ñaép khi tuyeán ñang leân doác. - Ñaøo khi tuyeán qua caùc khe, caùc loøng suoái hoaëc caùc ñöôøng tuï thuûy. - Ñeå ñaûm baûo cho khoái löôïng ñaøo ñaát laø nhoû nhaát neân coá gaéng cho ñöôøng ñoû ñi gaàn saùt vôùi ñöôøng ñen. - Khi keû ñöôøng ñoû chuù yù khoâng keû caùc ñoaïn tuyeán laéc nhaéc, taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho thi coâng cô giôùi. CHÖÔNG V THIEÁT KEÁ NEÀN ÑÖÔØNG Neàn ñöôøng laø lôùp moùng vöõng chaéc cho xe chaïy. Vì vaäy, yeâu caàu neàn ñöôøng phaûi coù ñuû cöôøng ñoä vaø ñoä oån ñònh cao, khoâng bò bieán daïng quaù möùc cho pheùp theo thôøi gian döôùi taùc ñoäng cuûa taûi troïng vaø moâi tröôøng beân ngoaøi. 5.1 TAÙC DUÏNG CUÛA NEÀN ÑÖÔØNG: Khaéc phuïc ñòa hình töï nhieân nhaèm taïo moät daûi ñuû roäng doïc theo tuyeán vaø coù caùc tính chaát veà bình ñoà traéc doïc, traéc ngang ñaùp öùng ñieàu kieän xe chaïy an toaøn kinh teá. Noù cuøng vôùi aùo ñöôøng chòu taùc duïng cuûa xe chaïy, do ñoù neàn ñöôøng coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán cöôøng ñoä vaø tình traïng khai thaùc cuûa caû keát caáu aùo ñöôøng. 5.2 YEÂU CAÀU KHI THIEÁT KEÁ NEÀN ÑÖÔØNG: Neàn ñöôøng khoâng ñöôïc bieán daïng quùa lôùn döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng laøm thay ñoåi hình daïng, laøm giaûm khaû naêng chòu löïc cuûa aùo ñöôøng. Döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng thaúng ñöùng neàn phaûi ñaûm baûo khoâng bò luùn, caét vöôït quaù bieán daïng cho pheùp. Neàn ñöôøng phaûi ñaûm baûo luoân oån ñònh vaø toaøn khoái. Cöôøng ñoä vaø ñoä oån ñònh cuûa neàn ñöôøng phuï thuoäc raát lôùn vaøo ñieàu kieän khí haäu vaø cheá ñoä thuûy nhieät. Do ñoù, khi thieát keá neàn ñöôøng caàn chuù yù ñeán ñieàu kieän taùc ñoäng cuûa thieân nhieân ñeå thieát keá neàn ñöôøng cho hôïp lyù. Nöôùc laø nhaân toá aûnh höôûng lôùn ñeán cöôøng ñoä vaø ñoä oån ñònh cuûa neàn ñöôøng. Söï taùc ñoäng cuûa nöôùc laøm giaûm cöôøng ñoä cuûa ñaát neàn ñöôøng vaø laøm cho neàn ñöôøng keùm oån ñònh. Chính vì vaäy phaûi ñaûm baûo thoaùt nöôùc toát cho ñöôøng. Trong thieát keá duøng Eo cuûa ñaát neàn trong tröôøng hôïp baát lôïi nhaát. trò soá Eo naøy phaûi ñöôïc thí nghieäm tröïc tieáp trong muøa baát lôïi. - Cao ñoä thieát keá thieát keá aùo ñöôøng phaûi cao hôn möïc nöôùc ngaàm cuûng nhö möïc nöôùc ñoïng thöôøng xuyeân. Neáu nöôùc ngaäp > 20 ngaøy lieân tuïc/naêm thì cao ñoä cao hôn 1÷1.2 m Neáu nöôùc ngaäp < 20 ngaøy lieân tuïc/naêm thì cao ñoä cao hôn 0.4 m Cao ñoä maët ñöôøng phaûi cao hôn cao ñoä ñænh coáng toái thieåu laø 0.5 m Ñoái vôùi söôøn doác coù ñoä doác < 20% ta ñaøo boû lôùp ñaát höûu cô ñi roài môùi ñaép neàn ñöôøng. Ñoái vôùi söôøn doác coù ñoä doác ³ 20% thì tieán haønh ñaùnh caáp roài môùi ñaép neàn ñöôøng. Ñaát ñaép neàn ñöôøng coù theå laáy töø neàn ñaøo, töø thuøng ñaáu hoaëc töø caùc moû ñaát, ñaát ñöôïc ñaép thaønh töøng lôùp neáu ñaép cuøng loaïi ñaát. Neáu khaùc loaïi ñaát thì phaûi ñaép thaønh töøng lôùp xen keõ nhau. Khi neàn ñöôøng ôû baõi soâng; suoái; hoà . . . neàn ñöôøng ôû ñòa chaát phöùc taïp nhö ñaù suït, ñaát lôû thì phaûi gia coá beà maët cuûa maùi ñöôøng baèng caùc bieän phaùp thích hôïp vôùi ñieàu kieän thuûy vaên vaø ñòa chaát taïi choã ñeå choáng bò xoùi lôû beà maët. Xeùt caùc ñieàu kieän ñòa chaát cuï theå choïn Taluy neàn ñaøo : 1/1 Taluy neàn ñaép : 1/1.5 Ñoä chaët neàn ñöôøng : k = 0.95 5.3 TÍNH KHOÁI LÖÔÏNG ÑAØO ÑAÉP: Döïa vaøo coâng thöùc sau. (m3) Trong ñoù : F1 : Dieän tích maët caét ngang taïi maët caét 1 (m2) F2 : Dieän tích maët caét ngang taïi maët caét 2 (m2) L : Khoaûng caùch giöõa hai maët caét 1 vaø 2 (m) Keát quûa tính khoái löôïng ñöôïc laäp thaønh baûng sau. * Caùc daïng traéc ngang neàn ñöôøng söû duïng treân tuyeán : + Ñaøo hoaøn toaøn : + Ñaép hoaøn toaøn : + Ñaøo chöõ L : + Nöûa ñaøo nöûa ñaép : BAÛNG TOÅNG HÔÏP KHOÁI LÖÔÏNG ÑAÁT ÑAØO ÑAÉP (Ñoaïn töø KM1+343 ñeán KM2+376) Teân coïc Cöï ly DT ñaøo ñaép (m2) DT trung bình (m2) KL ñaøo ñaép (m3) Ñaép Ñaøo Ñaøo Ñaép Ñaøo Ñaøo Ñaép Ñaøo Ñaøo neàn neàn raõnh neàn neàn raõnh neàn neàn raõnh KM1+343 0.24 0.02 1.48 20 0.12 1.1 1.52 2.4 22 30.4 C1 0 2.17 1.56 20 0 3.31 1.56 0 66.2 31.2 C2 0 4.45 1.56 17 0 5.2 1.56 0 88.4 26.52 H4 0 5.95 1.56 23 0 7 1.56 0 161 35.88 C3 0 8.05 1.56 20 0 9.25 1.56 0 185 31.2 C4 0 10.45 1.56 20 0 11.23 1.56 0 224.6 31.2 C5 0 12.01 1.56 23 0 13.06 1.56 0 300.38 35.88 C6 0 14.11 1.56 14 0 15.61 1.56 0 218.54 21.84 H5 0 17.11 1.56 15 0 16.36 1.56 0 245.4 23.4 C7 0 15.61 1.56 17 0.01 10.68 1.39 0.17 181.56 23.63 C8 0.03 5.74 1.22 20 0.75 4.31 1 15 86.2 20 C9 1.47 2.88 0.78 20 0.89 4.25 0.86 17.8 85 17.2 C10 0.31 5.62 0.95 13 0.16 6.84 1.08 2.08 88.92 14.04 C11 0.01 8.05 1.2 15 1.36 5.68 0.99 20.4 85.2 14.85 H6 2.7 3.3 0.78 7 3.46 2.61 0.78 24.22 18.27 5.46 C12 4.21 1.91 0.78 16 9.54 0.95 0.77 152.64 15.2 12.32 C13 14.88 0 0.76 20 19.32 0 0.38 386.4 0 7.6 C14 23.75 0 0 20 21.84 0 0 436.8 0 0 C15 19.93 0 0 18 14.55 0.01 0.39 261.9 0.18 7.02 C16 9.16 0.01 0.78 19 5.04 1.34 0.86 95.76 25.46 16.34 H7 0.93 2.67 0.94 23 0.47 4.84 1.21 10.81 111.32 27.83 C17 0 7.01 1.47 20 0 7.44 1.49 0 148.8 29.8 C18 0 7.87 1.51 17 0.03 6.78 1.36 0.51 115.26 23.12 C19 0.06 5.68 1.21 14 0.95 3.84 1.03 13.3 53.76 14.42 ND3 1.83 1.99 0.86 10 2.8 1.35 0.82 28 13.5 8.2 C20 3.77 0.7 0.78 10 6.04 0.35 0.78 60.4 3.5 7.8 C21 8.3 0 0.78 6 8.85 0 0.67 53.1 0 4.02 H8 9.39 0 0.56 10 8.46 0 0.43 84.6 0 4.3 C22 7.54 0 0.29 10 7.79 0 0.18 77.9 0 1.8 C23 8.04 0 0.07 10 7.93 0 0.14 79.3 0 1.4 C24 7.83 0 0.21 10 6.61 0 0.36 66.1 0 3.6 C25 5.39 0 0.52 10 6.2 0 0.43 62 0 4.3 C26 7 0 0.33 10 12.42 0 0.17 124.2 0 1.7 C27 17.84 0 0 14 32.02 0 0 448.28 0 0 TD3 46.19 0 0 10 41.75 0 0 417.5 0 0 C28 37.32 0 0 10 25.15 0 0 251.5 0 0 C29 12.98 0 0 6 12.07 0 0 72.42 0 0 H9 11.15 0 0 10 7.15 0 0.42 71.5 0 4.2 C30 3.14 0 0.84 10 3.38 0 0.84 33.8 0 8.4 C31 3.62 0 0.85 10 4.46 0 0.66 44.6 0 6.6 C32 5.29 0 0.46 10 6.42 0 0.3 64.2 0 3 C33 7.55 0 0.14 10 9.24 0 0.07 92.4 0 0.7 C34 10.93 0 0 10 14.36 0 0 143.6 0 0 C35 17.78 0 0 10.5 20.09 0 0 210.94 0 0 P3 22.41 0 0 10 24.95 0 0 249.5 0 0 C36 27.48 0 0 10 29.73 0 0 297.3 0 0 C37 31.97 0 0 9.5 34.27 0 0 325.57 0 0 KM2 36.58 0 0 10 32.94 0 0 329.4 0 0 C38 29.29 0 0 10 23.41 0 0 234.1 0 0 C39 17.52 0 0 10 12.23 0 0.1 122.3 0 1 C40 6.93 0 0.2 10 3.46 1.62 0.88 34.6 16.2 8.8 C41 0 3.23 1.56 10 0 6.71 1.56 0 67.1 15.6 C42 0 10.18 1.56 10 0 12.15 1.56 0 121.5 15.6 C43 0 14.12 1.56 7 0 15.46 1.56 0 108.22 10.92 TC3 0 16.8 1.56 10 0 17.73 1.56 0 177.3 15.6 C44 0 18.65 1.56 10 0 19.4 1.56 0 194 15.6 C45 0 20.14 1.56 13 0 20.09 1.56 0 261.17 20.28 H1 0 20.03 1.56 10 0 19.09 1.56 0 190.9 15.6 C46 0 18.16 1.56 10 0 18.82 1.56 0 188.2 15.6 C47 0 19.49 1.56 10 0 20.35 1.56 0 203.5 15.6 C48 0 21.22 1.56 10 0 21.4 1.56 0 214 15.6 C49 0 21.57 1.56 10 0 20.27 1.56 0 202.7 15.6 C50 0 18.98 1.56 10 0 14.78 1.41 0 147.8 14.1 C51 0 10.58 1.26 7 0.51 8.25 1.02 3.57 57.75 7.14 NC3 1.02 5.92 0.78 13 4.93 3.15 0.78 64.09 40.95 10.14 C52 8.84 0.39 0.78 11 17.49 0.2 0.39 192.39 2.2 4.29 C53 26.15 0 0 9 34.06 0 0 306.54 0 0 H2 41.97 0 0 4 44.59 0 0 178.36 0 0 C54 47.21 0 0 15 55.72 0 0 835.8 0 0 C55 64.22 0 0 16 60.1 0 0 961.6 0 0 C56 55.98 0 0 7 48.31 0 0 338.17 0 0 C57 40.65 0 0 5 32 0 0 160 0 0 C58 23.35 0 0 7 15.85 0.01 0.39 110.95 0.07 2.73 C59 8.34 0.02 0.78 7 4.35 2.02 0.9 30.45 14.14 6.3 C60 0.37 4.02 1.02 14 0.19 9.16 1.29 2.66 128.24 18.06 C61 0 14.31 1.56 25 0 18.6 1.56 0 465 39 H3 0 22.89 1.56 20 0 23.37 1.56 0 467.4 31.2 C62 0 23.85 1.56 20 0 23.48 1.56 0 469.6 31.2 C63 0 23.12 1.56 18 0 18.7 1.52 0 336.6 27.36 C64 0 14.27 1.47 18 1.28 8.7 1.13 23.04 156.6 20.34 KM2+376 2.57 3.12 0.78 Toång 8726.9 6774.8 954.4 CHÖÔNG VI THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU MAËT ÑÖÔØNG Maët ñöôøng laø lôùp vaät lieäu treân cuøng chòu aûnh höôûng tröïc tieáp cuûa ñieàu kieän beân ngoaøi nhö taûi troïng tröïc tieáp cuûa baùnh xe truyeàn xuoáng, söï thay ñoåi cuûa nhieät ñoä, ñoä aåm, möa … Vì vaäy vieäc choïn loaïi keát caáu maët ñöôøng phuø hôïp vôùi yeâu caàu vaø ñieàu kieän thöïc teá cuûa tuyeán ñöôøng laø moät vaán ñeà heát söùc quan troïng. Choïn loaïi keát caáu aùo ñöôøng phuï thuoäc vaøo caùc taùc nhaân sau. YÙ nghóa vaø caáp haïng kyõ thuaät cuûa ñöôøng . Maät ñoä vaø thaønh phaàn xe chaïy. Vaän toác xe chaïy. Taän duïng vaät lieäu ñòa phöông. Ñieàu kieän ñòa chaát thuûy vaên tuyeán ñi qua Cöôøng ñoä vaø ñoä oån ñònh cuûa keát caáu aùo ñöôøng. Coù nhieàu phöông aùn tính keát caáu aùo ñöôøng. ÔÛ tröôøng hôïp naøy tính theo quy phaïm aùo ñöôøng meàm. XAÙC ÑÒNH LÖU LÖÔÏNG TÍNH TOAÙN: Soá lieäu tímh toaùn. Löu löôïng ôû cuoái thôøi kyø khai thaùc N20 = 2865 xcqñ/ngñ Tyû leä taêng xe haøng naêm P : 5 % Xe con M – 21 : 10 % Xe taûi nheï GAZ – 51A : 25 % Xe taûi vöøa ZIL -130 : 50 % Xe taûi naëng MAZ – 200 : 15 % Vì löu löôïng xe ôû cuoái thôøi kyø khai thaùc N20 = 2865 xcqñ/ngñ choïn loaïi aùo ñöôøng thieát keá laø aùo ñöôøng meàm caáp A1 BTN coù thôøi gian khai thaùc laø 15 naêm. Taûi troïng tính toaùn xe tieâu chuaån coù taûi troïng truïc 10 T. Vôùi caùc thoâng soá kyõ thuaät nhö sau. + Aùp löïc tính toaùn maët ñöôøng : P = 6 daN/cm2 + Taûi troïng truïc : 10 T + Ñöôøng kính veät baùnh xe : D = 33 cm Löu löôïng xe lyù thuyeát xcqñ/ngñ Löu löôïng xe naêm ñaàu chöa qui ñoåi. xe/ ngñ Löu löôïng lí thuyeát thieát keá aùo ñöôøng trong 15 naêm. xe/ngñ Baûng qui ñoåi löu löôïng xe / ngaøy ñeâm ra xe tieâu chuaån coù truïc 10T Loaïi xe Tæ leä Ni ai Nqñ Xe con (M – 21) Xe taûi nheï (GAZ – 51A) Xe taûi vöøa (ZIL – 130) Xe taûi naëng (MAZ – 200) 10% 25% 50% 15% 114 284 568 171 0 0.02 0.36 1 0 6 204 171 xe/ngñ Cöôøng ñoä xe chaïy tính toaùn vôùi ñöôøng 2 laøn xe. xe/ngñ Vôùi Ni : löïu löôïng thöïc teá cuûa loaïi xe thöù i ai : Heä soá qui ñoåi veà taûi troïng tieâu chuaån cuûa xe thöù I 6.2 XAÙC ÑÒNH MOÑUN ÑAØN HOÀI YEÂU CAÀU CUÛA MAËT ÑÖÔØNG: Taûi troïng tieâu chuaån 10T. ñöôøng caáp A1. Theo TCVN 4054 –98 (baûng 3-3) : N1 = 200 xe/ngñ Þ = 1600 daN/cm2 N1 = 500 xe/ngñ Þ = 1780 dan/cm2 Öùng vôùi Ntt = 209 xe/ngñ Þ Eyc = 1605 daN/cm2 Theo qui trình TCVN 4054 – 98 (baûng 3-4) ñoái vôùi ñöôøng coù caáp quaûn lyù III vaø aùo ñöôøng caáp A1 thì daN/cm2 Þ vaäy ta choïn Eyc = 1605 daN/cm2 6.4 KIEÅM TRA KEÁT CAÁU AÙO ÑÖÔØNG: 6.4.1 Kieåm tra keát caáu aùo ñöôøng theo ñieàu kieän oån ñònh tröôït trong neàn ñaát : Ñeå daûm baûo khoâng phaùt sinh bieán daïng deûo cuïc boä trong neàn ñaát vaø trong caùc lôùp vaät keùm dính, thì aùo ñöôøng phaûi ñaûm baûo thoûa ñieàu kieän sau : ax ± av £ K’* c ax: öùng suaát hoaït ñoäng lôùn nhaát do taûi troïng xe chaïy gaây ra trong neàn ñaát hoaëc trong lôùp vaät lieäu keùm dính. av : öùng suaát chuû ñoäng do troïng löôïng baûn thaân cuûa lôùp vaät lieäu naèm treân gaây ra cuõng taïi ñieåm ñang xeùt. C: Löïc dính cuûa ñaát hoaëc cuûa vaät lieäu keùm dính ôû traïng thaùi tính toaùn theo thí nghieäm caét nhanh. K: heä soá toång hôïp xeùt ñeán ñaëc ñieåm cuûa keát caáu. Ta chuyeån heä nhieàu lôùp veà heä 2 lôùp baèng caùch ñoåi caùc lôùp keát caáu aùo ñöôøng laàn löôït töø döôùi leân treân theo coâng thöùc sau. Lôùp vaät lieäu Ei (daN/cm2) Ti Hi Hi tb Ki Etb i (daN/cm2 ) 4 2700 1.031 5 52 0.106 2627.31 3 3600 1.431 5 47 0.119 2619.65 2 3500 1.944 20 42 0.909 2516.46 1 1800 22 22 Ta coù heä soá : Töø baûng 3-6 trang 92 (TCTKÑOT). b =1.18 daN/cm2 Tra tax töø caùc trò soá sau : j = 22o Tra toaùn ñoà 3 – 7 trong “qui trình thieát keá aùo ñöôøng meàm” Vôùi P = 6 daN/cm2 Þ tax = 0.0182 x 6 = 0.1092 daN/cm2 Coù H = 52 j = 22o Tra toaùn ñoà 3 – 9 “Qui trình thieát keá aùo ñöôøng meàm” tav = - 0.006 Vaäy tax + tav = 0.1092 – 0.006 = 0.1032 daN/cm2 + ÖÙng suaát caét cho pheùp cuûa neàn ñaát tính theo coâng thöùc. [t ] = K’c Vôùi K’ = Trong ñoù n : Heä soá vöôït taûi xe chaïy n = 1.15 m : Heä soá xeùt ñeán ñieàu kieän cuûa lôùp vaät lieäu m = 0.65 K1 : Heä soá xeùt ñeán söï giaûm khaû naêng choáng caét döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng truïc K1 = 0.65 K2 : Heä soá xeùt ñeán ñieàu kieän khoâng ñoàng nhaát K2 = 0.8 Kkt : Heä soá phuï thuoäc vaøo yeâu caàu laøm vieäc Kkt = 1 K’ = Vaäy [t ] = 0.696 x 0.18 = 0.125 daN/cm2 > t = 0.1032 daN/cm2 Keát luaän : neàn ñaát ñaûm baûo choáng tröôït. 6.4.2 Kieåm tra keát caáu aùo ñöôøng theo ñieàu kieän oån ñònh tröôït trong lôùp caáp phoái soûi saïn : Ta chuyeån heä nhieàu lôùp veà heä 2 lôùp baèng caùch ñoåi caùc lôùp keát caáu aùo ñöôøng laàn löôït töø döôùi leân treân. Trò soá Etb cuûa caùc lôùp vaät lieäu treân lôùp caáp phoái soûi saïn, ta ñoåi töøng 2 lôùp moät : Lôùp vaät lieäu Ei (daN/cm2) Ti Hi Hi tb Ki Etb i (daN/cm2 ) 4 2000 0.589 5 30 0.200 2763.82 3 3000 0.857 5 25 0.250 3395.87 2 3500 20 Ta coù heä soá : Töø baûng 3-6 trang 92 (TCTKÑOT). b =1.1 daN/cm2 Tra tax töø caùc trò soá sau : j = 37o Tra toaùn ñoà 3 – 7 trong “qui trình thieát keá aùo ñöôøng meàm” Vôùi P = 6 daN/cm2 Þ tax = 0.008 x 6 = 0.048 daN/cm2 Coù H = 30 j = 37o Tra toaùn ñoà 3 – 9 “Qui trình thieát keá aùo ñöôøng meàm” tav = - 0.017 Vaäy tax + tav = 0. 087 – 0.017 = 0.07 daN/cm2 + ÖÙng suaát caét cho pheùp cuûa neàn ñaát tính theo coâng thöùc. [t ] = K’c Vôùi K’ = Trong ñoù n : Heä soá vöôït taûi xe chaïy n = 1.15 m : Heä soá xeùt ñeán ñieàu kieän cuûa lôùp vaät lieäu m = 0.65 K1 : Heä soá xeùt ñeán söï giaûm khaû naêng choáng caét döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng truïc K1 = 0.65 K2 : Heä soá xeùt ñeán ñieàu kieän khoâng ñoàng nhaát K2 = 0.8 Kkt : Heä soá phuï thuoäc vaøo yeâu caàu laøm vieäc Kkt = 1 K’ = Vaäy [t ] = 0.696 x 0.3 = 0.2088 daN/cm2 > t = 0.07 daN/cm2 Keát luaän : caáp phoái soûi saïn ñaûm baûo choáng tröôït. 6.4.3 Kieåm tra ñieàu kieän oån ñònh tröôït cuûa caùc lôùp beâ toâng nhöïa: Xaùc ñònh moâñun ñaøn hoài chung Echm treân maët lôùp caáp phoái soûi saïn : Vaät lieäu Ei (kg/cm2) ti Hi Htb KI Etbi (daN/cm2 ) Lôùp 2 3500 1.944 20 42 0.909 2516.46 Lôùp 1 1800 22 Ta coù : Tìm Etb cuûa 2 lôùp BTN : Vaät lieäu Ei (daN/cm2 ) ti Hi Htb KI Etbi (daN/cm2 ) Lôùp 4 2000 0.667 5 10 1.000 2466.31 Lôùp 3 3000 5 Tra bieåu ñoà 3-13 : Þ tav=0 tax + tav = 0.078 daN/cm2 £ k’*c=1.6*3=4.8 daN/cm2 Trong ñoù K’ =1.6 ; heä soâ toång hôïp C= 3.0 Þ keát caáu ñaûm baûo ñieàu kieän choáng tröôït 6.4.4 Kieåm tra ñieàu kieän oån ñònh chòu keùo khi uoán cuûa caùc lôùp BTN: Aùo ñöôøng ñöôïc xe laø ñuû cöôøng ñoä khi öùng suaát keùo uoán lôùn nhaát trong caùc lôùp vaät lieäu lieàn khoái khoâng vöôït quùa cöôøng ñoä chòu keùo uoán cho pheùp cuûa vaät lieäu lôùp ñoù. Kieåm tra lôùp Beâtoâng nhöïa chaët haït thoâ vaø lôùp Beâtoâng nhöïa chaët haït mòn. sku < Ru Ñoåi hai lôùp Beâtoâng nhöïa chaët haït mòn vaø Beâtoâng nhöïa chaët haït thoâ veà moät lôùp töông ñöông. Trong ñoù : Þ daN/cm2 . Xaùc dònh Echm treân maët lôùp CP ñaù daêm loaïi I : Ñoåi lôùp CP ñaù daêm loaïi I vaø CP soûi saïn thaønh moät lôùp: Vaät lieäu Ei (kg/cm2) ti Hi Htb KI Etbi (daN/cm2 ) Lôùp 2 3500 1.944 20 42 0.909 2516.46 Lôùp 1 1800 22 Ta coù : Ta coù sô ñoà tính toaùn : H1 =10cm , E1 =11434 daN/cm2 , Echm = 1278.69 daN/cm2 Tra toùan ñoà H3-11 ta coù : Þ Þ daN/cm2 Þ Thoaû ñieàu kieän cho pheùp .