Đồ án Thiết kế kỹ thuật đoạn Km2+500 đến Km3+700, phương án 1 (25%) (Phần 2)

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

PHẦN 2

THIẾT KẾ KỸ THUẬT

ĐOẠN KM2+500 ĐẾN

KM3+700,PHƯƠNG ÁN 1

(25%)

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

CHƯƠNG 1

THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ

1.1. Giới thiệu đoạn tuyến thiết kế:

- Sau khi thiết kế sơ bộ,luận chứng kinh tế kỹ thuật của các phương án tuyến ta chọn

phương án 1 để đưa vào thiết kế kỹ thuật.

- Đoạn tuyến thiết kế kỹ thuật từ Km2+500 đến Km3+700

- Trong đoạn có các vị trí đặt cống:

* Tại Km2+900m bố trí cống tròn 2Ø200 .

* Tại Km3+700m bố trí cống tròn 3Ø200.

- Đoạn tuyến có 1 đường cong nằm gồm :

* Đường cong : R=800 lý trình đỉnh Km2+729,45

- Một đường cong đứng lõm R=15000m, đỉnh tại lý trình Km3+500.

- Chiều cao đắp lớn nhất trong đoạn là: 4,45 m.

1.2. LẬP BẢNG CẮM CONG CHI TIẾT

Thiết kế kỹ thuật đòi hỏi sự chính xác cao nên ngoài các cọc Km, cọc H, cọc C,

cọc P, cọc địa hình...Ta phải cắm thêm các cọc chi tiết, khoảng cách các cọc này được

quy định như sau:

+ 5m trên đường cong có bán kính R<100m.

+ 10m trên đường cong có bán kính R = 100

500m.

+ 20m trên đường cong có bán kính R>500m và trên đường thẳng.

Trên đoạn tuyến có 1 đường cong nằm, đường cong bán kính R = 800m, do vậy

ta cắm thêm các cọc cách nhau 20m . Ngoài ra ta cần cắm thêm cọc chi tiết TDT3,

TDT3, TDT4, TCT4 trên đường cong chuyển tiếp.

Bảng cắm cọc chi tiết thể hiện ở phụ lục 1.1.1.

1.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CẮM CONG :

1.3.1 Quan điểm lựa chọn phương pháp cắm cong :

Để cắm cọc chi tiết trong đường cong nằm ta có các phương pháp phổ biến sau:

- Phương pháp tọa độ vuông góc.

- Phương pháp tọa độ cực.

- Phương pháp dây cung kéo dài.

- Phương pháp tiếp tuyến.

Tuy nhiên căn cứ vào điều kiện cụ thể của đoạn tuyến và đơn vị thi công :

+ Do đoạn tuyến chạy sát với đường tụ thủy chính nên tầm nhìn không hạn

chế nếu quan sát tại vị trí đầu tuyến .

+ Đơn vị thi công có thiết bị hiện đại hỗ trợ (máy toàn đạc điện tử ,..)

Trang 2

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

Ta lựa chọn phương pháp cắm cong tọa độ vuông góc cho đoạn tuyến.

Ưu điểm của phương pháp :

- Tiến độ cắm cọc rất nhanh.

- Vị trí cọc cắm có độ chính xác cao từ đó tạo ra một đường cong gần với mong

muốn hơn.

- Ít phải di chuyển máy.

1.3.2 Phương pháp cắm cong theo phương pháp tọa độ vuông góc :

- Nguyên tắc :

Sử dụng máy toàn đạc điện tử, đặt ở một vị trí cố định, một người sẽ cầm một chiếc

gương di chuyển đến vị trí cắm cọc. Người đứng máy sẽ điều khiển người cầm gương

cho đến khi nào đúng vị trí tức là máy toàn đạc hiển thị đúng tọa độ, dừng lại và đóng

cọc, tiếp tục cắm cọc khác.

Máy toàn đạc sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS nên khi cắm cùng một vị trí

máy có thể cắm được nhiều đường cong liên tiếp.

- Áp dụng cho đoạn tuyến thiết kế kỹ thuật :

Do đoạn tuyến kỹ thuật gần với đầu tuyến nên ta bố trí máy toàn đạc điện tử tại

điểm A để cắm các đường cong nằm trong đoạn tuyến.

Để xác định tọa độ vuông góc của các điểm ta phải xác định tọa độ của điểm gốc A

rồi mới xác định các điểm tiếp theo.

1.3.2.1. Xác định tọa độ các điểm còn lại :

Dựa vào phần mềm NOVA ta có tọa độ vuông góc các cọc theo hệ tọa độ địa

phương với gốc tọa độ tại điểm A, sau đó chuyển sang hệ tọa độ VN-2000 theo công

thức :

X_i= X_A+ x

Y_i=Y_A+ y

Với:

+ X_i, Y_ilà tọa độ của các điểm theo hệ tọa độ quốc gia VN-2000.

+ x, y là tọa độ của các điểm trong đường cong so với điểm cuối tuyến.

Trong phạm vi tuyến của ta không quá 5KM, ta bỏ qua các sai số của phép chiếu.

1.4. THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP CẮM CONG :

Căn cứ vào bình đồ tuyến ở phần lập thiết kế cơ sở, trong đoạn tuyến thiết kế có

ba đường cong nằm với các yếu tố của đường cong khi chưa cắm đường cong chuyển

tiếp (ĐCCT) như ở bảng 2.2.1

Trang 3

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

Bảng 1.4.1: Các yếu tố của đường cong nằm khi chưa bố trí ĐCCT

R

α

T

K

P

Isc (%)

Ln (m)

800

18⁰19’38”

129.05

255.9

10.34

2

70

1.4.1. Thiết kế đường cong chuyển tiếp (ĐCCT):

Để đảm bảo có sự chuyển biến điều hòa về lực ly tâm, về gốc α và cảm giác của

hành khách, cần phải làm ĐCCT giữa đường thẳng và đường cong tròn. Khi có ĐCCT,

tuyến có dạng hài hòa hơn, tầm nhìn được đảm bảo, mức độ tiện nghi và an toàn tăng

lên rõ rệt.

1.4.1.1. Dạng của ĐCCT : Dạng của ĐCCT tốt nhất được thiết kế theo phương trình

C

Clôtôit :  

S

Trong đó : C - thông số không đổi ;

chiều dài đường cong S.

- bán kính đường cong tại điểm tính toán có

1.4.1.2. Cách cắm đường cong chuyển tiếp: Thực hiện theo các trình tự như sau:

a. Tính toán các yếu tố cơ bản của đường cong tròn khi chưa có ĐCCT :

1. Tính toán các yếu tố cơ bản của đường cong tròn

Góc chuyển hướng α (độ)

Bán kính đường cong

α =

18.327 (độ)

800 (m)

R =

Tiếp tuyến của đường cong

Phân cự của đường cong

Chiều dài của đường cong

T =

P =

K =

R.Tan(α/2) =

R(1/Cos(α/2)-1) =

Rπα/180 =

129.05 (m)

10.34 (m)

255.90 (m)

b. Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp:

Thiết kế cơ sở ta chọn L_ct=70m cho đường cong bán kính R=800m.

Xác định thông số đường cong: A  R L_ct

Chiều dài đường cong chuyển tiếp

Chiều dài đường cong chuyển tiếp L_min

Chiều dài đường cong CT theo quy phạm

Chiều dài đường cong chuyển tiếp chọn

Vtk =

80.00 (Km/h)

L_tt=V³/(47.I.R) = 27.23

(m)

L_tc=

L =

70.00

c.Tính góc kẹp giữa đường thẳng nằm ngang và tiếp tuyến ở điểm cuối đường đường

cong chuyển tiếp :

Trang 4

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

L_ct

Xác định theo công thức : ₀=

2R

Thông số đường cong A

Tính góc kẹp φ

A =

236.6432

R L_ct

φo =

L/2R =

0.04375 (radian)

2.5067

(độ)

3. Kiểm tra điều kiện bố trí đường cong chuyển tiếp (α ≥ 2φo)

2φo = L/R =

5.013

18.327

(độ)

Thỏa mãn

αo=

d. Xác định các tọa độ X₀và Y₀tại điểm cuối đường cong chuyển tiếp :

s

L_ct

A

Ứng với chiều dài L_ctta có



, tra bảng 3.8 của [3] ta có 2 giá trị : x₀/A; y₀/A

A

Vậy :

x₀= A× x₀/A

y₀= A× y₀/A

Tính

S/A = L/A =

0.29580

Tra bảng 3-8[4] theo S/A được: X₀/A =

Tra bảng 3-8[4] theo S/A được: Y₀/A =

0.295740

0.004320

==> X₀=

==> Y₀=

69.985

1.022

e. Xác định trị số độ dịch chuyển đoạn cong tròn p và tiếp đầu đường cong t :

 = y₀- R (1-cos₀)

t = x₀- R.sin₀ L_ct/2

p =

t =

Y₀- R(1-cosφ)

X₀- Rsinφ0

p < R/100 =

=

0.257

34.996

Ta có

8

Nên không phải cấu tạo lại

f. Xác định điểm đầu (TĐT) và điểm cuối của đường cong chuyển tiếp (TCT) qua tiếp

tuyến mới:

Tọa độ đỉnh đường cong

TDT3 =

D

=

2,729.45

2565.40

2635.40

2821.30

2891.30

D-(T+t)

TCT3 =

TDT3 + L

TCT3+ K₀

TCT4 =

TDT4 =

TDT3+ K₀+ 2L =

g. Xác định chiều dài còn lại của đường cong cơ bản :

Trang 5

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

.R₂.₀

180

Được xác định theo công thức :

K₀=

Trong đó : K₀: Chiều dài phần còn lại của đường cong tròn cơ bản

Ứng với

₀= -2.₀

R₀= R – P

Góc ở tâm còn lại

α_o=

α-2φo =

13.3136

93.367

5.43

(độ)

(m)

Tiếp tuyến của đường cong tròn còn lại

Phân cự của đường cong còn lại

Chiều dài đường cong còn lại

Bán kính của đường cong còn lại

T₀= R.Tan(α₀/2) =

P₀= R(1/Cos(α₀/2)-1)=

K₀=

R₀=

Rπα₀/180=

185.89

799.743

R₀= R – P

h. Xác định tọa độ các điểm trung gian trên đường cong chuyển tiếp:

Khoảng cách các điểm trung gian (điểm TG1 và TG2) là s (m)

s

Ta có



, tra bảng 3-8 của [4] ta có x_i/A; y_i/A

A

236.6432

Vậy:

x_i= (x_i/A)×A= (x_i/A)× 236.6432

y_i= (y_i/A)×A= (y_i/A)× 236.6432

Bảng 1.4.2 : Xác định tọa độ x₀;y₀tại cuối đường cong chuyển tiếp

ÂÆÅNG BÃN TRAI

Lý Trình

TT TÃN COC

S

A

S/A

X/A

Y/A

X

Y

1

2

3

4

5

TDT3 KM2+531.50

0.00 236.6432 0.0000 0.000000 0.000000 0.000 0.00000

2

3

KM2+540

KM2+560

KM2+570.85

KM2+580

KM2+600

236.6432 0.0359 0.035900 0.000008 8.495 0.00192

236.6432 0.1204 0.120399 0.000291 28.492 0.06889

236.6432 0.1663 0.166280 0.000769 39.349 0.18191

236.6432 0.2049 0.204891 0.001436 48.486 0.33991

8.50

28.50

39.35

48.50

4

5

6

7

H6

236.6432 0.2895 0.289449 0.004043 68.496 0.95675

236.6432 0.2958 0.295743 0.004316 69.986 1.02142

68.50

70.00

TCT3 KM2+601.50

ÂÆÅNG BÃN PHAI

Lý Trình

TT TÃN COC

S

A

S/A

X/A

Y/A

X

Y

1

2

3

4

5

TCT4

16

17

18

H9

KM2+857.40 0.00 236.6432 0.0000 0.000000 0.000000 0.000 0.00000

KM2+860

KM2+880

KM2+898

KM2+900

236.6432 0.0110 0.010981 0.000000 2.599 0.00002

236.6432 0.0955 0.095500 0.000147 22.599 0.03472

236.6432 0.1716 0.171560 0.000844 40.599 0.19961

236.6432 0.1800 0.179995 0.000972 42.595 0.23002

2.60

22.60

40.60

42.60

Trang 6

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

6

7

8

19

20

TDT4

KM2+902

KM2+920

KM2+927

236.6432 0.1885 0.188462 0.001117 44.598 0.26440

236.6432 0.2645 0.264467 0.003087 62.584 0.73049

236.6432 0.2958 0.295743 0.004316 69.986 1.02142

44.60

62.60

70.00

Bảng 1.4.3 : Xác định TDT ,TCT tại các đường cong

Tọa độ đỉnh đường cong

TDT3 =

D

=

2,729.45

2565.40

2635.40

2821.30

2891.30

D-(T+t)

TCT3 =

TDT3 + L

TCT3+ K₀

TCT4 =

TDT4 =

TDT3+ K₀+ 2L =

Bảng 1.4.4 : Xác định chiều dài đường cong còn lại

Góc ở tâm còn lại

α_o=

α-2φo =

13.3136

93.367

5.43

(độ)

(m)

Tiếp tuyến của đường cong tròn còn lại

Phân cự của đường cong còn lại

Chiều dài đường cong còn lại

Bán kính của đường cong còn lại

T₀= R.Tan(α₀/2) =

P₀= R(1/Cos(α₀/2)-1)=

K₀=

R₀=

Rπα₀/180=

185.89

799.743

R₀= R – P

Kết quả cắm cong đường cong chuyển tiếp :

ÂÆÅNG BÃN TRAI

S/A

TT TÃN COC

Lý Trnh

S

A

X/A

Y/A

X

Y

1

2

3

4

5

TDT3 KM2+531.50

0.00 236.6432 0.0000 0.000000 0.000000 0.000 0.00000

2

3

KM2+540

KM2+560

KM2+570.85

KM2+580

KM2+600

236.6432 0.0359 0.035900 0.000008 8.495 0.00192

236.6432 0.1204 0.120399 0.000291 28.492 0.06889

236.6432 0.1663 0.166280 0.000769 39.349 0.18191

236.6432 0.2049 0.204891 0.001436 48.486 0.33991

8.50

28.50

39.35

48.50

4

5

6

7

H6

236.6432 0.2895 0.289449 0.004043 68.496 0.95675

236.6432 0.2958 0.295743 0.004316 69.986 1.02142

68.50

70.00

TCT3 KM2+601.50

ÂÆÅNG BÃN PHAI

TT TÃN COC

Lý Trnh

S

A

S/A

X/A

Y/A

X

Y

1

2

3

4

5

TCT4

16

17

18

H9

KM2+857.40 0.00 236.6432 0.0000 0.000000 0.000000 0.000 0.00000

KM2+860

KM2+880

KM2+898

KM2+900

236.6432 0.0110 0.010981 0.000000 2.599 0.00002

236.6432 0.0955 0.095500 0.000147 22.599 0.03472

236.6432 0.1716 0.171560 0.000844 40.599 0.19961

236.6432 0.1800 0.179995 0.000972 42.595 0.23002

2.60

22.60

40.60

42.60

Trang 7

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

6

7

8

19

20

TDT4

KM2+902

KM2+920

KM2+927

236.6432 0.1885 0.188462 0.001117 44.598 0.26440

236.6432 0.2645 0.264467 0.003087 62.584 0.73049

236.6432 0.2958 0.295743 0.004316 69.986 1.02142

44.60

62.60

70.00

1.4.1.3. Thiết kế đường cong còn lại :

Kết quả cắm cong đường cong còn lại :

γ

TT TÃN COC

R (m)

K (m)

0.00

L (m)

180 - γ

γ (độ)

0

TCT3

6

1

2

799.743

0 ' 0 " 0.00

19 ' 31 " 9.25

180

178

0 ' 0 " 0.00000000

40 ' 29 " 1.32539034

34 ' 2 " 1.43285443

19 ' 23 " 0.67702372

14 ' 39 " 0.75583071

34 ' 2 " 1.43285443

45 ' 12 " 1.24658335

0

18.50

20.00

9.45

10.55

20.00

17.40

7

3

25 ' 58 " 10.00 178

8

4

9

5

H7

10

P3

11

12

13

H8

14

15

6

7

8

9

10

11

12

13

14

40 ' 37 " 4.73

45 ' 21 " 5.28

179

25 ' 58 " 10.00 178

15 TCT4

14 ' 48 " 8.70

178

Trang 8

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

Chương 2

THIẾT KẾ TRẮC DỌC CHI TIẾT

3.1.CÁC NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ CHUNG:

+ Thiết kế trắc dọc chi tiết căn cứ vào:

- Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054-05.

- Bình đồ tuyến tỷ lệ: 1/1000.

- Cấp hạng kỹ thuật tuyến đường.

- Nguyên tắc và quan điểm thiết kế của dự án khả thi.

+ Giải pháp thiết kế đường đỏ:Xem xét lại trắc dọc của dự án khả thi và địa hình cụ

thể chi tiết của tuyến để điều chỉnh đường đỏ phù hợp với cao độ khống chế.

- Điểm đầu đoạn:Km2+500 cao độ tự nhiên là: 182.56m, cao độ thiết kế là:

182.39m.

- Điểm cuối đoạn:Km3+700 có cao độ tự nhiên là: 163.69m, cao độ đường đỏ

là 165.43 m.

- Cao độ trên cống : là cao độ khống chế tối thiểu đã tính ở phần thiết kế cơ sở

- Chiều dài đoạn dốc đã thiết kế ở phần thiết kế cơ sở.

3.2.THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG:

Theo [1] với V_tk=80km/h, chỗ đổi dốc chênh lệch độ dốc



1⁰/₀phải nối tiếp bằng

đường cong đứng .

+ Đỉnh KM3+500 hiệu của hai độ dốc 1,4 ⁰/₀bố trí ĐCĐ lõm bán kính R=15.000m.

x²

2R

Đường cong đứng lõm được thiết kế theo phương trình parabol bậc 2 : y 

Bảng 2.3.1 Bảng các yếu tố cơ bản đường cong đứng.

STT

1

Lý trình đỉnh

i_a(‰) i_b(‰)

-19 -5

R(m)

T(m)

105

K(m)

210

P(m)

0.37

KM3+500

15000

Trình tự cắm đường cong đứng:

x_B- x_A

L

y_A

x_A

y_B

x_B

A

B

y

E

TC

E

i_B

TÂ

i_A

C

Hình 2.3.1 Sơ đồ thiết kế đường cong đứng.

a. Xác định điểm đổi dốc C có tọa độ :

Trang 9

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

Giả sử gốc tọa độ lấy tại điểm A (x_A; y_A).

Với tọa độ các điểm A ( x_A; y_A); và điểm B ( x_B; y_B)

y_C y_Ali_A

y_B y_C



x_ABl

y_B y_A x_B x_A

i_Ai_B



i_B y_Ali_A



x_Bx_Ai_B







i_B

l 

x_C x_Al

b. Xác định điểm bắt đầu (TĐ) và điểm kết thúc (TC) của đường cong đứng :

T  R



i_A i_B/ 2



Điểm ( TĐ ) có tọa độ:

x_TD x_CT

y_TD y_Ci_AT

Điểm ( TC ) có tọa độ:

x_TC x_CT

y_TC y_Ci_BT

Trong đồ án để đơn giản ta chọn điểm A trùng với TĐ và B trùng với TC.

c. Xác định điểm gốc của đường cong đứng E, tại đó có độ dốc bằng 0 :

x _E x_TD i_AR

i_A²

y_E y_TD R

2

d. Xác định các điểm trung gian :

Được xác định bới cặp tọa độ (X;Y)

X  x_TD x

Y  y_TD y

Với :

: Khoảng cách từ TĐ (TC) đến cọc cần cắm

y  H_tk Htag

x

y

Bảng cắm cong đứng :

Tên

đỉnh

Lý trình

R

i₁

i₂

x_D

y_D

T

x_TĐ

y_TĐ

x_TC

y_TC

KM 3.00 + 500.00 D4 15,000-19.00 -5.00 3,500.00166.80105.003,395.00168.803,605.00 166.28

Trang 10

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

Bảng tọa độ cắm cọc chi tiết đoạn tuyến.

BẢNG CẮM CỌC CHI TIẾT

STT TÊN CỌC

LÍ TRÌNH

H_TN(m)

182.56

182.19

181.8

181.41

181.11

180.4

H_TK(m)

182.39

182.2

DH

-0.17

0.01

0.21

0.38

0.52

0.85

1.04

1.12

1.3

1.31

1.43

1.56

1.68

1.78

1.83

1.77

1.74

1.81

1.79

1.67

1.65

1.7

L (m)

0

1

2

3

H5

X6

1

KM2+

500

510.15

520

KM2+

KM3+

10.15

9.85

11.5

8.5

20

10.85

9.15

20

1.5

18.5

20

9.45

10.55

20

182.01

181.79

181.63

181.25

181.04

180.87

180.49

180.46

180.11

179.73

179.35

178.97

178.59

178.21

178.03

177.92

177.72

177.52

177.32

177.12

176.92

176.75

176.72

176.52

176.34

176.32

176.3

4

2

531.5

540

560

5

6

TDT3

2

7

3

570.85

580

600

180

8

4

179.75

179.19

179.15

178.68

178.17

177.67

177.19

176.76

176.44

176.29

176.11

175.93

175.85

175.67

175.42

175.26

175.14

175.1

174.82

174.68

172.67

174.66

174.72

174.75

174.78

174.96

175.09

175.28

175.56

9

5

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

H6

TCT3

6

7

8

9

H7

10

P3

11

12

13

H8

14

15

TCT4

16

17

18

H9

19

20

TDT4

21

22

23

KM3

X7

601.5

620

640

660

680

700

720

729.45

740

760

780

800

820

840

1.66

1.61

1.62

1.7

1.66

3.65

1.64

1.4

860

877.4

880

900

918

20

17.4

2.6

20

18

2

18

7.4

12.6

20

920

922

940

947.4

960

176.12

176.05

175.72

175.52

175.32

175.29

175.12

174.92

1.3

0.94

0.56

0.23

0.01

-0.16

-0.64

980

0

20

23.09

20

3.09

Trang 11

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

24

25

26

27

28

H1

29

30

31

32

H2

33

34

35

36

H3

37

38

39

X8

40

41

TD4

H4

42

43

44

45

H5

46

47

48

49

50

H6

51

52

53

54

55

H7

KM3+

40

60

80

175.67

175.6

175.5

174.72

174.65

174.41

174.03

173.65

173.27

172.89

172.51

172.13

171.75

171.37

170.99

170.61

170.23

169.85

169.72

169.47

169.38

169.09

168.71

168.42

168.33

167.97

167.64

167.33

167.05

166.8

166.57

166.37

166.2

166.05

165.95

165.93

165.91

165.9

165.83

165.91

165.73

165.63

165.53

165.43

-0.95

-1.09

-1.3

16.91

20

7.15

12.85

20

6.8

13.2

4.57

15.43

20

14.98

5.02

20

17

3

87.15

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

346.8

360

364.57

380

400

414.98

420

440

460

480

500

520

540

560

580

600

617

620

623

624.98

640

660

680

700

175.33

175.03

174.69

174.3

173.92

173.49

173.03

172.56

172.1

171.63

171.15

170.66

170.17

170

-1.38

-1.42

-1.41

-1.36

-1.28

-1.19

-1.11

-1.02

-0.92

-0.81

-0.45

-0.53

-0.12

-0.29

-0.07

0.31

0.72

0.53

0.78

1.06

1.33

1.67

1.91

2

2.14

2.28

2.43

2.45

4.43

2.41

2.35

2.42

2.19

2.02

1.88

1.74

169.5

169.38

168.78

168.11

167.61

167.44

166.86

166.27

165.72

165.13

164.66

164.37

164.06

163.77

163.52

163.48

161.48

163.49

163.48

163.49

163.54

163.61

163.65

163.69

1.98

15.02

20

Trang 12

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

Chương 3

THIẾT KẾ TRẮC NGANG CHI TIẾT

4.1. THIẾT KẾ TRẮC NGANG THI CÔNG

4.1.1.Các chỉ tiêu kỹ thuật của mặt cắt ngang cấu tạo:

- Bề rộng nền đường B_n= 12 m.

- Bề rộng mặt đường phần xe chạy B_m= 7m.

- Bề rộng lề B_l= 2

2,5m.

- Bề rộng lề gia cố :B_lgc=2



2,0m.

- Độ dốc ngang phần mặt đường và phần lề gia cố 2%, phần lề không gia cố 6%

- Rãnh biên hình thang tiết diện đáy 0,4m, cao 0,4m và taluy 1:1.

- Taluy nền đào 1:1, taluy nền đắp 1:1,5.

4.1.2 Phương án kết cấu áo đường chọn:

1) BTNP 12,5 dày 6cm, rộng 7m

2) BTN chặt loại 1 – Dmax 20(đá dăm ≥ 50%) dày 8cm, rộng 11m

3) CPĐD loại 1 – Dmax25 dày 15cm, rộng 11m

4) Cát gia cố xi măng 8% dày 30cm, rộng 11m

4.2. THIẾT KẾ TRẮC NGANG CHI TIẾT

Các trắc ngang chi tiết liệt kê ở phụ lục 2.4.1.

Bảng tổng hợp khối lượng đoạn tuyến Km2+500 đến Km3+700 ở phụ lục 2.4.2.

Trang 13

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

Chương 4:

THIẾT KẾ CHI TIẾT CỐNG THOÁT NƯỚC

Đoạn thiết kế kỹ thuật từ Km2+500 đến Km3+700 có:

➢ Vị trí đặt cống số 1 (2Φ200) tại lý trình Km2+900,00.

➢ Vị trí đặt cống số 2 (3Φ200) tại lý trình Km3+600,00.

5.1. Xác định lưu lượng tính toán:

Theo phần thiết kế cơ sở xác định được lưu lượng cực đại chảy về công trình:

+ Cống số 1: 2

+ Cống số 2: 3



200, Q_max= 10,20 (m³/s).

200, Q_max= 15,50 (m³/s).

5.2. Luận chứng chọn loại cống, khẩu độ cống:

5.3. Thiết kế cấu tạo cống:

5.3.1. Cửa cống:

- Cửa cống có tác dụng nối tiếp nền đường và miệng cống, điều tiết trạng thái dòng

chảy, đảm bảo dòng chảy thông suốt, tránh xói mòn lòng sông suối thượng hạ lưu,

tránh xói mòn cống, móng của cống, đảm bảo cho cống làm việc an toàn.

- Hình thức cửa cống ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng thoát nước của cống và

việc lựa chọn hình thức gia cố lòng khe suối. Với điều kiện địa hình có độ dốc trung

bình nhỏ hơn 12% và độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực tại cống thiết kế là

+ Cống số 1: 2

+ Cống số 2: 3



200, i_sd= 4,2%

200 i_sd= 4,4%

- Theo khảo sát và điều tra khe suối tại khu vực đặt cống chỉ có nước chảy vào mùa

mưa nên chọn loại cửa cống kiểu chữ bát.

- Do điều kiện thuỷ lực tốt, để đơn giản thi công ta chọn cửa cống loại thường,

tường cách kiểu chữ bát, góc chéo của tường cánh 30⁰cho cả cửa vào và cửa ra vì

kiểu này thi công đơn giản, thoát nước tốt, giá thành thấp, mỹ quan và điều quan

trọng hơn nữa là điều chỉnh được dòng chảy.

- Để rút ngắn chiều dài tường cánh và dể thi công, đầu cuối tường cánh ta xây

thẳng đứng cao 30cm.

- Sử dụng phương pháp đổ tại chỗ bằng bê tông mác M15 đá dăm Dmax40

5.3.2. Thân cống :

- Thân cống là ống cống tròn BTCT lắp ghép, có chiều dài mỗi đốt là 99cm.

- Để thoát nước tốt yêu câu phải đặt sao cho phía thượng lưu không phải đắp đất

làm giảm khả năng thu nước về cống và ở hạ lưu không phải đào khá sâu làm giảm

khả năng thoát nước ra khỏi cống.

- Không đặt cống quá sâu làm tăng chiều dài cống, tăng giá thành công trình.

Trang 14

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

- Đảm bảo cao độ thiết kế lớn hơn mực nước cao nhất là 0,5m từ các quan điểm

trên ta chọn độ dốc đặt cống là:

+ Cống số 1: 2

+ Cống số 2: 3



200, i_sd= 4,2%

200 i_sd= 4,4%

- Chiều cao đất đắp trên cống là:

+ Cống số 1: 2

+ Cống số 2: 3



200, H=1,49m

200 , H=2,29m

- Ta tính toán chiều dài sơ bộ cống:

+ Cống số 1: 2

+ Cống số 2: 3



200, L_c= 7,0 + 2,5×2 + 1,49×1,5×2 = 16,47m,chọn 16m

200, L_c= 7,0 + 2,5×2 + 2,29×1,5×2 = 18.87m,chọn 18m

- Cốt thép trong ống cống:là 2 lớp bố trí sát thành trong và thành ngoài của cống

ngoài ra còn đặt thêm cốt thép dọc để chống lại lực cắt và giữ vị trí các đai chịu lực

cố định

- Bê tông: Dùng bê tông M25 để tăng khả năng ăn mòn.

5.3.3. Móng cống .

- Căn cứ vào:

➢ Điều kiện thủy văn: khe suối chỉ xuất hiện nước vào mùa mưa, sử dụng

cống không áp khả năng dự trữ lớn nên mực nước dâng trước cống nhỏ.

➢ Điều kiện địa chất: Cống được đặt trên nền đất á sét lẫn sỏi sạn

➢ Điều kiện vật liệu: các loại cát, CPĐD đều là vật liệu địa phương.

- Vậy: Chọn loại móng, được làm bằng CPĐD loại I Dmax37,5 cường độ R_n=

250Mpa, chiều dày móng cống là 30cm.

5.4. Thiết kế cống và kiểm toán cống:

5.4.1. Nguyên lý thiết kế:

- Cống ở đường ôtô là một công trình thoát nước mặt và nước từ thượng lưu đổ về.

Cống không chỉ chịu tác dụng của tải trọng xe chạy mà còn chịu tác dụng của đất

đắp trên nó. Khi chiều cao của lớp đất đắp lớn hơn 0,5m, lớp đất sẽ làm giảm yếu

ảnh hưởng của tải trọng xe chạy đối với cống, vì vậy không xét đến lực xung kích.

Công trình cống được tính theo 3 trạng thái sau:

➢ Trạng thái giới hạn thứ nhất: Bảo đảm công trình không bị phá họai vì

mất cường độ và độ ổn định trong điều kiện khai thác tiêu chuẩn.

➢ Trạng thái giới hạn thứ hai: Bảo đảm công trình không xuất hiện biến

dạng dư quá mức trong điều kiện khai thác tiêu chuẩn.

➢ Trạng thái giới hạn thứ ba: Bảo đảm công trình không xuất hiện biến

dạng cục bộ không cho phép trong điều kiện khai thác tiêu chuẩn.

5.4.2. Các giả thiết khi tính toán :

Trang 15

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

- Cống tròn bê tông cốt thép thuộc loại cống tròn cứng, khi tính toán không xét đến

biến dạng của bản thân cống.

- Chiều sâu chôn cống có ảnh hưởng nhất định với việc tính toán ngoại lực. Khi

tính toán giả thiết rằng đáy sông suối ngang với đáy mặt trong của cống.

- Trong các đốt cống cứng, ảnh hưởng của lực dọc trục ứng với ứng suất tính toán

rất nhỏ (<9,5%), cho nên trong tính toán có thể bỏ qua ứng suất dọc trục.

5.4.3. Số liệu thiết kế:

- Tính toán kiểm tra cho trường hợp chưa có các lớp áo đường với tải trọng thiết

kế xe H30 và HK80.

- Vật liệu cấu tạo cống:

➢ Bê tông tường cánh đá Dmax40 M15 có R_n= 90daN/cm².

➢ Cốt thép AI có R_a= R_a'= 1900daN/cm².

➢ Dung trọng đất đắp

➢ Dung trọng BTCT :



₀=1,8 (T/m³).

₁= 2,5(T/m³)

➢ Móng cấp phối đá dăm loại I Dmax37,5 đầm chặt K98 dày 30cm.

➢ Sử dụng đất đắp trên cống là đất cát hạt trung có  = 35.

5.4.4. Tính toán cống tròn bê tông cốt thép:

5.3.4.1. Chọn kích thước sơ bộ:

- Vì chiều cao đất đắp trên cống < 6 m nên sử dụng công thức kinh nghiệm để tính

toán chiều dày cống sơ bộ:

+ Cống số 1: 2



200:

1

2,00

 

 

 0,16m 16cm

12,5

+ Cống số 1: 3



200:

1

3,0

 

 

 0,16m 16cm

12,5

- Vậy: chọn chiều dày ống cống

a) Tĩnh tải :

- Do áp lực thẳng của đất đắp + KCAĐ gây ra:

 200 là = 16cm Tính ngoại lực:

+ Cống số 1: 2

+ Cống số 2: 3



200, q =





H+



h =1,8

0,9+2,2.0,59=2,92 T/m².

0

tb

200, q = 2,2.0,59+1,8.1,7 = 4,36 T/m².

- Trọng lượng bản thân cống:

+ Cống số 1: 2



200, g_z= 2,5



0,16 = 0,4 (T/m²).

+ Cống số 2: 3

200, g_z= 2,5

b) Hoạt tải:

Trang 16

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

- Theo quy định chiều cao đất đắp trên cống không nhỏ hơn 0,5m vì vậy không xét

đến lực xung kích:

G

P 

a b

- Trong đó :

▫ P: Áp lực thẳng đứng do tải trọng xe chạy gây ra (T/m²).

▫ G: Trọng lượng một bánh xe sau của ôtô hoặc trọng lượng bánh xe HK80(T).

▫ a: Chiều rộng của mặt tác dụng áp lực (m).

▫ b: Chiều dài của mặt tác dụng áp lực(m).

- Hoạt tải ta phải xét 2 giai đoạn: giai đoạn thi công (đắp đất 0,5m trên cống để

máy móc cơ giới đi lại thi công) và giai đoạn khai thác.

Giai đoạn thi công (đắp dất 0,5m).

▫ q: áp lực thẳng đứng của đất: q = 1,8.0,5 = 0,9 T/m².

➢ Đối với xe H30 (trục sau = 12T): Xe H30 có khoảng cách giữa các trục là 1,9m;

đường kính bánh xe là 0,6m. Xe được xếp theo qui trình 22TCN 18 – 79.

- Xếp 1 xe H30 tính được:

P/2

1.6

1.9

0.2

0.6

30°

b

a

Hình 2.5.1: Sơ đồ xếp 1 xe H30 theo phương ngang và dọc đường.

+ Cống số 1: 2



200:

a_{H 30} 0,6  20,5tg30⁰1,177m

b_{H 30} 0,2  20,5tg30⁰ 0,777m

12 / 2

p₁^{H 30}



 6,56 (T/m²)

1,1770,777

+ Cống số 2: 3



200: a_{H 30} 0,6  20,5tg30⁰1,177m

b_{H 30} 0,2  20,5tg30⁰ 0,777m

12 / 2

p₁^{H 30}



 6,56 (T/m²)

1,1770,777

o Áp lực của hoạt tải và tĩnh tãi là: p_h30+q

Trang 17

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

+ Cống số 1: 2

p  p₁^{H 30}+q=6,56+0,9=7,46 T/m²

+ Cống số 2: 3 200

 200



p  p₁^{H 30}+q=6,56+0,9=7,46 T/m²

Giai đoạn đưa vào khai thác

+ Cống số 1: 2

▫ q: áp lực thẳng đứng của đất+ KCAĐ: q = 2,2.0,59+1,8.0,9 = 2,92 T/m².

+ Cống số 2: 3 200:

 200:



▫ q: áp lực thẳng đứng của đất+KCAĐ: q = 2,2.0,59+1,8.1,7 = 4,36 T/m².

➢ Đối với xe H30 (trục sau = 12T): Xe H30 có khoảng cách giữa các trục là 1,9^m;

đường kính bánh xe là 0,6^m. Xe được xếp theo qui trình 22TCN 18 – 79.

* Trường hợp 1: xếp 1 xe H30 tính được:

P/2

1.6

1.9

0.2

0.6

3

0

°

0

°

0

°

0

°

b

a

Hình 2.5.4 Sơ đồ xếp 1 xe H30 theo phương ngang và dọc đường Cống số 1

P/2

1.6

1.9

0.2

0.6

3

0

°

0

°

0

°

0

°

b

a

Hình 2.5.5 Sơ đồ xếp 1 xe H30 theo phương ngang và dọc đường Cống số 2

Trang 18

Đồ án tốt nghiệp



Khoa xây dựng Cầu Đường

+ Cống số 1: 2



200:

a_{H 30}1,9  0,6  21,49tg30⁰ 4,22m

b_{H 30}1,6  0,2  21,49tg30⁰ 3,52m

46

p₁^{H 30}



1,616(T/m²)

4,223,52

+ Cống số 2: 3



200:

a_{H 30}1,9  0,6  22,29tg30⁰ 5,14m

b_{H 30}1,6  0,2  22,29tg30⁰ 4,44m

46

p₁^{H 30}



1,052 (T/m²)

5,144,44

* Trường hợp 2: xếp 2 xe H30 tính được:

P/2

1.6

1.9

1.1

1.9

0.2

0.6

3

0

°

3

0

°

3

0

°

3

0

3

°

0

°

3

0

°

b

a

Hình 2.5.6 Sơ đồ xếp 2 xe H30 theo phương ngang và dọc đường Cống số 1

P/2

1.6

1.9

1.1

1.9

0.2

0.6

3

0

°

3

0

°

3

0

°

3

0

°

0

°

3

0

°

b

a

Hình 2.5.7 Sơ đồ xếp 2 xe H30 theo phương ngang và dọc đường Cống số 2

+ Cống số 1: 2

a₂= 1,1+1,9.2 + 2.H.tg30⁰=1,1+3,8 + 0,6 + 2

b₂= 1,6 +0,2+ 2.H.tg30⁰= 1,6 + 0,2 + 2

1,49

 200:



1,49



tg30⁰= 7,22 (m).



tg30⁰= 3,52 (m).

Trang 19

Đồ án tốt nghiệp

Ta được :



Khoa xây dựng Cầu Đường

86

P



1,814 (T/m²).

H 30

7,223,52

Vậy: p_H30= max ( p₁; p₂) = 1,814 (T/m²)

+ Cống số 2: 3 200:

a₂= 1,1+1,9.2 + 2.H.tg30⁰=1,1+3,8 + 0,6 + 2





2,29



tg30⁰= 8,15 (m).

b₂= 1,6 +0,2+ 2.H.tg30⁰= 1,6 + 0,2 + 2 tg30⁰= 4,44 (m).

2,29

86

8,154,44

Ta được :

P



1,326 (T/m²).

H 30

Vậy: p_H30= max ( p₁; p₂) = 1,326 (T/m²)

➢ Đối với xe HK80.

1.2

P/2

1.2

P/2

2.7

P/2

0.2

30°

0.2

30°

0.2

30°

0.2

30°

0.8

30°

a

b

Hình 2.5.6 Sơ đồ xếp 2 xe H30 theo phương ngang và dọc đường. Cống số 1

P/2

1.2

P/2

1.2

P/2

1.2

P/2

2.7

P/2

0.2

30°

0.2

30°

0.2

30°

0.2

30°

0.8

30°

a

b

Hình 2.5.6 Sơ đồ xếp 2 xe H30 theo phương ngang và dọc đường. Cống số 2

+ Cống số 1: 2 200:



a= 0,8 + 2.H.tg.30⁰= 0,8 + 21,49.tg 30⁰= 2,52 m.

b= 1,23+ 0,2 + 2.H.tg30⁰= 1,23+0,2 +21,49.tg30⁰= 5,52 m.

410

5,522,52

Ta được:

P_HK80

=

 2,876 T / m²

Trang 20