Thiết kế đường ô tô

eo TCVN 4054-98 chiều dài tối thiểu được quy định không nhỏ hơn ccác trị số trong bảng 3-4 Bảng 3-4: chiều dài tối thiểu các đoạn dốc dọc Kích thước tính bằng mét Tốc độ tính toán( km/h 80 60 40 20 Chiều dài tối thiểu của đoạn dốc dọc ( m) 250(150) 150(100) 100(70) 60(50) ( Trị số trong ngoặc dùng cho đường cải tạo nâng cấp) Bài 3: Thiết kế đường cong nối dốc đứng I> Khái niệm: Trên trắc dọc có 2 đoạn thẳng ở cạnh nhau có độ dốc khác nhau, giao nhau tạo nên một điểm gẫy. Điểm gẫy đó có thể là lồi hoặc lõm. Để đảm bảo tầm nhìn tính toán, trắc dọc lượn đều không gẫy khúc, xe chạy an toàn, tiện lợi không có hiện tượng xung kích gây xóc mạnh tại các vị trí đó trên trắc dọc phải thiết kế đường cong đứng . Đường cong đứng có hai loại : đường cong đứng lòi và đường cong đứng lõm . Góc gẫy  biểu thị bằng hiệu số độ dốc của trắc dọc giao nhau. Do góc gẫy bé nên với độ chính xác vừa đủ để có thể tính như sau:  = ( i1) - ( i2) Dấu: + dốc đi lên; -dốc đi xuống. II> Bố trí đường cong đứng: 1> Một số quy định trong TCVN4054-98: - Tại những nơi đường đỏ đổi dốc mà hiệu đại số giữa hai dốc : > 1% đối với đường có Vtt  60 km/h  2%đối với đường cong đứng co Vtt = ( 20-40 ) km/h thì phải bố trí đường cong đứng. - Trị số bán kính đường cong đứng chọn theo địa hình tạo điều kiện thuạn lợi cho xe chạy và không nhỏ hơn các trị số trong bảng 2-1. - Đường cong đững có thể dùng đường cong tròn hoặc đường cong pa ra bôn bậc 2. - Về vị trí đường cong đứng nên trùng với đường cong nằm, 2 đỉnh không nên lệch nhau quá 1/4 chiều dài đường cong ngắn hơn. 37 - Không đặt đường cong nằm có bán kính nhỏ sau đỉnh đường cong đứng lồi. - bán kính đường cong lõm không nhỏ quá 1/6 bán kính đường cong nằm. 2>Cách tính toán các yếu tố đường cong đứng: a> Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi: -Bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn xe chạy vì qua tính tóan và thực tế thấy rằng : nếu đường cong đứng lồi mà thoả mãn yêu cầu về tầm nhìn thì sẽ đồng thời thoả mãn yêu cầu về an toàn , ảnh hưởng của lực ly tâm và sự mất ổn định của ô tô là không đáng kể Trong trường hợp hai ô tô gặp nhau : d SR 2 2 2 min  S2 tầm nhìn hai chiều Trường hợp đảm bảo tầm nhìn trên mặt đường: d SR 2 2 1 min  S1 tầm nhìn một chiều d chiều cao tầm mắt người lái xe trên mặt đường thường lấy bằng 1,2m b>Xác định án kính tối thiểu đường cong đứng lõm: Bán kính này được xác định từ điều kiện hạn chế lực ly tâm và bảo đảm tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm * Điều kiện hạn chế lực ly tâm : Lực ly tâm gia thêm vào tải trọng gây khó chịu cho hành khách, gây nên siêu tải cho lò xo của xe nên phải hạn chế (F không vượt quá 0,05 trọng lực) và chọn bán kính phù hợp : 5,605,0 22 min V g vR  v,V tốc độ xe chạy (m/s;km/h) *Điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm : Khi xe chạy về ban đêm pha đèn của ô tô chiếu trong đường cong đứng lõm một chiều dài nhỏ hơn trên đường bằng .Do đó khi bố trí đường cong đứng lõm phải thoả mãn tầm nhìn về ban đêm  SinSh SR d   1 2 1 min 2 góc  là góc chiếu sáng đèn pha theo chiều đứng hđ chiều cao của đèn pha S1 tầm nhìn một chiều c>Xác định các yếu tố đường cong đứng : Đường cong đứng thường thiết kế theo phương trình pa ra bon bậc 2 là: y R x  2 2 Trong đó: R: bán kính đường cong tại điểm gốc toạ độ đỉnh pa ra bon dấu -: tương ứng với đường cong lồi 38 dấu +: tương ứng với đường cong lõm Vì độ dốc dọc của đường rất nhỏ, do đó hoành độ x có thể xem bằng độ dài của đoạn cong l -Cắm đuờng cong đứng thường dùng bảng tính sẵn hoặc thước mẫu -Nếu không có bảng cắm cong dùng công thức để tính và phương pháp đơn giản là cắm theo các yếu tố sau:( chiều dài đường cong ) K = R( i1 -i2 ) = R   222 21 KRiiRT   d T R  2 2 T 2 hoặc d K R  2 8 i1 i2 i1,,i2 : độ dốc của hai đoạn nối dốc nhau bằng đường cong đứng i lấy dấu (-) khi xuống dốc R   R (+) khi lên dốc Bài 4: Giảm độ dốc dọc trên đường cong có bán kính nhỏ I> Khái niệm: Trong đường cong bằng có bán kính nhỏ độ dốc thực tế sẽ tăng lên vì : -Trên đường cong co bán kính nhỏ phải bố trí siêu cao tổng hình học của dốc siêu cao và dốc dọc sẽ lớn hơn độ dốc dự định áp dụng -Chiều dài ở bụng đường cong ngắn hơn ở tim đường nên dốc dọc ở mép trong sẽ lớn hơn dốc dọc ở tim đường * Độ dốc dọc thực tế mà ô tô phải khắc phục trong đường cong có bố trí siêu cao là độ dốc ik >i và có hướng theo tim đường: ik = 2 2i iSc id Trong đó: id : độ dốc dọc theo hướng ik tiếp tuyến với vòng tròn isc isc: độ dốc siêu cao của mặt đường vuông góc với tiếp tuyến trên( độ dốc ngang mặt đường ) Vì các lý do trên nên ở các đưòng cong bằng có bán kính nhỏ thì phải giảm bớt độ dốc dọc ( chiết giảm độ dốc dọc) ký hiệu là i Như vậy :độ dốc dọc lớn nhất tại các đường cong có bán kính nhỏ  50m là: m mi i•, •   -Khi xe chạy trên đường cong có bán kính bé góc lệch giữa bánh xe và trục xe lớn nên tiêu hao nhiên liệu, hao mòn xăm lốp nhiều hơn. II> Độ triết giảm dốc dọc(Xem lại bài 2) 39 Bài5: Thiết kế hình cắt dọc tại nơi có công trình nhân tạo 3-7-1> Tuyến đường ở hai bên đầu cầu: -Hình dáng bình đồ của tuyến đường hai bên đầu cầu cần phải đồng đều với hình dáng của cầu . Chiều dài tối thiểu phải đảm bảo yêu cầu quy định :đối với đường vào cầu la 10 m ,khi địa hình khó khăn cho phép xuống 5 m ,độ dốc dọc không lớn quá 6 % 3-7-2> Cao độ tuyến đường tại vị trí cầu : H Mặt cầu Z H1 ( MNTN) Cao độ thiết kế của tuyến đường tại vị trí cầu chính là cao độ mặt cầu : H = C + Z + H1 Trong đó : H: cao độ thiết kế C: chiều cao của cầu ( chiều cao kết cấu nhịp ) Z: khoảng tĩnh không dưới cầu ( tĩnh không thông thuyền: tính từ MNTK đến đáy dầm cầu) Trị số Z ở những sông có thuyền bè qua lại thì được quy định theo cấp vận tải của sông Sông không có thuyền qua lại thì Z = 0,5 m ,sông có lũ và cây trôi Z 1,5 m 3-7-3> Cao độ tuyến đường tại vị trí cống :  0,5 m  0,5 m 40 A B H3-7 -Đối với cống không áp (H 3-7A) cao độ mép nền đường ( đường đỏ ) phải đảm bảo cao hơn đỉnh cống ít nhất là 0,5 m -Đối với cống có áp cao độ mép nền đường phải đảm bảo cao hơn mực nước dâng trước cống một chiều cao tối thiểu là 0,5 m Tuy nhiên việc nâng cao độ nền đắp ở vị trí cống không hợp lý về kinh tế kỹ thuật nếu có thể được thì đào sâu thêm lòng suối và đặt cống xuống thấp hoặc đặt công đôi có đường kính nhỏ hơn cống đơn -Trắc dọc trên đường và trắc dọc trên cầu không có gì phân biệt nhưng cần chú ý: +Mặt cầu làm bằng gỗ lát phải giảm dốc: lát ngang  3 % lát dọc  2 % + Độ dốc lên cầu nếu có xe thô sơ thì không nên dốc quá 2,5 % -Xác định điểm khống chế : cá điểm nhất thiết đường đỏ phải qua như điểm đầu tuyến ,điểm cuối tuyến ,điểm giao với đường sắt .... -Cao độ các điểm khống chế quy định như sau: +Cao độ nền đường đắp qua bãi sông phải cao hơn mực nước tính toán ít nhất là 0,5 m +Cao độ nền đường dẫn vào cầu nhỏ và cống phải cao hơn mực nước dâng ít nhất là 0,5 m +Cao độ tối thiểu của đường thiết kế trên cầu phải xét đến cả an toàn cho thông thuyền và 0,5 mcho cây trôi trong trường hợp không thông thuyền +Cao độ nền đường trên cống phải đảm bảo chiều dày đất đắp tối thiểu là 0,5m +Cao độ tối thiểu của mép nên đường phải cao hơn mực nước ngầm tính toán mực nước đọng thường xuyên . Chiều cao này được quy định theo bảng 4-8( T67-TKĐt1): chiêù cao từ đáy áo đường tới mực nứơc ngầm tính toán hoặc tới mặt đất tự nhiên ở khu vực ẩm ướt Loại đất Chiều cao quy định ( m ) Cát vừa ,cát nhỏ ,cát pha sét nhẹ 0,5(0,3) Cát bột ,cát pha sét nặng 0,7(0,4) Cát pha sét bột ,sét pha cát bột 1,2-1,8(0,5) Sét pha cát ,sét pha cát nặng ,sét bột 1,0-1,2 (0,4) * Ghi chú :- Trị số trong ngoặc là chiều cao trên mặt đất ẩm ướt hoặc mực nước ngập 20 ngày -Cần đảm bảo khoảng tĩnh không khi có công trình vượt đường ô tôvà chiều cao dự trữ gia cố mặt đường. Đ3-6 41 Các phương pháp thiết kế tuyến trên hình cắt dọc 3-6-1> Thiết kế bao ( phương pháp đường bao): Là thiết kế đường đỏ song song ( hoặc gần song song với đường đen ). Phương pháp này thường dùng trên vùng đồng bằng ,tranh thủ dùng ở vùng đồi -Ưu điểm : Dễ thi công ,khối lượng công tác ít -Nhược điểm : thay đổi độ dốc dọc liên tục tốc độ xe bị hạn chế 3-6-2> Thiết kế cắt ( phương pháp đường cắt ) Là thiết kế đường đỏ đi cắt địa hình tạo thành những chỗ đào đắp xen kẽ .Phương pháp này thường áp dụng ở nơi địa hình đồi núi -Ưu điểm (nhược điểm ) của phương pháp này ngược với p2 đường bao    phương pháp đường bao  phương pháp đường cắt 3-6-3> Phương pháp thiết kế đường cong đứng : *Nội dung của phương pháp : Đường đỏ của trắc dọc được thiết kế có dạng gẫy khúc ,gồm nhiều đoạn thẳng có độ dốc khác nhau hợp thành ,tại các vị trí đổi dốc được nối lại bằng các đường cong đứng( theo quy định: 1% &2%) .Cao độ thiết kế là chiều cao đào đắp của các cọc được xác định theo độ dốc đường gẫy khúc ,tại nơi bố trí đường cong đứng thì hiệu chỉnh lại cao độ đào đắp (HV) Như vậy tại mỗi cọc trong phạm vi đường cong đứng có hai cao độ đào ( đắp ).Cao độ trong ngoặc đơn là cao độ tính theo đường tang và cao độ bên ngoài là cao độ đã hiệu chỉnh *Vị trí và cao độ các cọc trong đường cong đứng được xác định như sau: -Xác định vị trí cọc đỉnh (điểm giao nhau của hai đoạn thẳng có độ dốc i1 và i2 ) -Xác định K,T theo công thức : K =R ( i1 -i2 );  T R i i 1 2 2 ; d T R  2 2 ; hoặc d K R  2 8 ; 42 -Dùng tiếp đầu và tiếp cuối làm gốc toạ độ có trục trùng với hướng đường tang xác định toạ độ x và y theo công thức tổng quát : y x R  2 2 ( Tuỳ theo trường hợp đường cong đứng lồi hoặc đường cong đứng lõm mà cao độ tại mỗi cọc được trừ đi hay cộng vào ) Khi thiết kế theo phương pháp đường tang vị trí đường đỏ thường được chọn nhiều lần để thoả mãn yêu cầu kỹ thuật ,kinh tế . R= h P= T= K= i1 i2 l1 l2 Chương IV: thiết kế mặt cắt ngang và nền đường I- Thiết kế mặt cắt ngang Đ 4-1 Khái niệm về mặt cắt ngang nền đường 4-1-1> Khái niệm: Mặt cắt ngang đường ô tô có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng giao thông trên đường ,năng lực phục vụ của đường và quyết định độ an toàn ,tính kinh tế của công trình .Mặt cắt ngang đường về nguyên tắc bao gồm bề rộng của thân đường và khoảng không gian phía trên đến độ cao đủ để đảm bảo an toàn giao thông ,ta luy đường, chỗ bố trí thiết bị thoát nước và tường chắn ( nếu cần bố trí để bảo đảm ổn định nền đường ) cũng thuộc vào mặt cắt ngang đường . Mặt cắt ngang nền đường có tầm quan trọng và ảnh hưởng rất lớn đến việc thiết kế mặt cắt ngang đường ,cho nên việc thiết kế mặt cắt ngang nền đường phải căn cứ 43 vào các yêu cầu về giao thông ,khả năng đầu tư kinh phí và các điều kện xây dựng khác ( như điều kiện đất xây dựng ,thời hạn xây dựng...) Việc lựa chọn mặt cắt ngang nền đường và mặt cắt ngang đường hay tính toán kích thước của các bộ phận mặt cắt ngang phải bảo đảm đạt được một chất lượng giao thông yêu cầu cho cường độ giao thông ở cuối thời kỳ thiết kế . Các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến hình dạng và độ lớn của các yếu tố mặt cắt ngang là cấp đường ,cấp thiết kế của đường và tốc độ thiết kế. Mặt cắt ngang nền đường là hình chiếu các yếu tố của nền đường trên hình chiếu thẳng góc với tim đường( nó bao gồm :chiều rộng nền đường ,độ dốc mái ta luy ,tường chắn ,chỗ bố trí thiết bị thoát nước ) Tuỳ thuộc vào hình dáng mặt đất tự nhiên mà lựa chọn mặt cắt ngang nền đường cho phù hợp. 4-1-2> Các dạng mặt cắt ngang thường gặp: -Tuyến đi qua vùng trũng ,thung lũng hoặc đồng bằng thì áp dụng mặt cắt ngang đắp hoàn toàn( H4-1A) . -Tuyến qua vùng đồi ,đường phân thuỷ thì dùng mặt cắt ngang đào hoàn toàn( H4- 1B). -Tuyến qua lưng đồi thường dùng mặt cắt ngang nửa đào nửa đắp ,hoặc đào chữ L(H4-1C) . -Tại những mặt cắt ngang có độ dốc ngang tự nhiên lớn(  20%)thì phải thiết kế đánh cấp ,tường chắn hoặc kè để đảm bảo ổn định cho nền đường . -H4-1A 1/m i% 1/m -H4-1B i% 1/n 1/n -H4-1C i% 1/n 44 1/m i% 1/n -H4-1C  20% 1/n 1/m Đ4-2 Độ khum mui luyện 4-2-1> Tác dụng: Bảo đảm thoát nước tốt ,nhằm hạn chế ảnh hưởng xâú của nước mưa đối với cường độ mặt đường .Trong trường hợp phải sử dụng độ dốc ngang lớn thì xe không phải khắc phục độ dốc ngang quá trị số cho phép khi vượt nhau phải chuyển từ nửa mui luyện này sang nửa mui luyện kia. *Dạng mui luyện: -Đường hai làn xe nên làm mặt đường hai mái dốc sang hai bên lề. -Đường nhiều làn xe có thể bố trí mui luyện riêng cho mỗi dải đường một chiều hoặc mui luyện chung cho cả đường *Độ cong mui luyện : 45 Mui luyện của đường có thể bố trí theo hình pa ra bôn ,gốc toạ độ tại đỉnh mui luyện: y = - 2 2 ni X b Trong đó : in: độ dốc ngang b: bề rộng mặt đường hay dải đường một chiều Hình 4-2: cấu tạo dốc ngang có mui luyện dùng cung tròn nối trên bề mặt áo đường  3m 1/3 b0 io i0  b0  b0 4-2-2> Trị số độ dốc ngang của một số loại mặt đường : Theo TCVN 4054-98 quy định độ dốc ngang của một số loại mặt đường như sau:(bảng 8 TCVN-4054-98 ) Độ dốc ngang các yếu tố của mặt cắt ngang Đơn vị tính bằng phần trăm Yếu tố mặt cắt ngang Độ dốc ngang Phần mặt đường và phần lề gia cố Bê tông xi măng và bê tông nhựa 2,0-2,5 Các loại mặt đường khác ,mặt đường lát đá tốt ,phẳng 2,5-3,0 Mặt đường đá lát chất lượng trung bình,mặt đường xếp đá 3,0-3,5 46 Mặt đường đá dăm,cấp phối ,mặt đường cấp thấp 3,0-3,5 Phần lề đất 6,0 Phần giải phân cách tuỳ vật liệu phủ II- Thiết kế nền đường Đ 4-3 Yêu cầu chung khi thiết kế nền đuờng 4-3-1>Tác dụng của nền đường : -Khắc phục địa hình thiên nhiên tạo nên một dải đủ rộng dọc theo tuyến đường ,có các tiêu chuẩn về bình đồ ,trắc dọc ,trắc ngang đáp ứng được điều kiện xe chạy an toàn êm thuận ,kinh tế . -Làm cơ sở cho áo đường : có ảnh hưởng lớn đến cường độ và tình trạng khai thác của cả kết cấu áo đường. 4-3-2> Yêu cầu chung: -Nền đường phải đảm bảo luôn luôn ổn định toàn khối ,nghĩa là kích thước hình học và hình dạng nền đường không bị phá hoại .Hiện tượng mất ổn định toàn khối chủ yếu là do sụt lở mái ta luy(H 4-3). - Nền đường phải đảm bảo có đủ cường độ nhất định ,tức là đủ độ bền khi chịu cắt trượt và không bị biến dạng nhiều ( hay không được tích luỹ biến dạng ) dưới tác dụng của áp lực bánh xe chạy qua. -Nền đường phải đảm bảo ổn định về cường độ ,nghĩa là cường độ nền đường không được thay đổi theo thời gian ,theo khí hậu ,theo thời tiết một cách bất lợi . H4-3 Mặt trượt Mặt trượt đất trụt lấp đường Trượt ta luy nền đắp Trượt ta luy đào 47 Trượt trên sườn dốc Trồi Trượt trồi trên nền yếu Trụt lở Lún sụt trên nền yếu Đ 4-4 Đất dùng trong xây dựng nền đường Đất là vật liệu chủ yếu để xây dựng nền đường.Tính chất và trạng thái của đất ( độ ẩm và độ chặt của đất ) ảnh hưởng rất lớn đến cường độ và mức độ ổn định của nền đường. 48 Kích cỡ hạt đất ảnh hưởng lớn đến tính chất của đất ,cỡ hạt đất càng lớn thì cường độ càng cao ,tính mao dẫn thấp ,thoát nước tốt ,ít hoặc không bị nở khi ngập nước ,khi khô thì không bị hoặc ít bị co lại ( tính ổn định nước tốt ),tuy nhiên nó lại có nhược điểm là tính dính và tính dẻo kém Cỡ hạt đất nhỏ thì các tính chất trên sẽ hoàn toàn ngược lại Do có ảnh hưởng lớn và quan trọng như vậy nên trong ngành xây dựng đường cũng thường dựa vào thành phần hạt để phân loại đất và chỉ rõ khả năng sử dụng các loại đất trong xây dựng nền đường ( Bảng 8-1 ; 8-2 ; 8-3 ) Bảng 8-1: Phân loại hạt đất theo kích cỡ Tên hạt Kích cỡ hạt (mm) Tên hạt Kích cỡ hạt (mm) Cuội 100-40 Cát : to 2-1 Sỏi: rất to 40-20 vừa 1-0,5 to 20-10 nhỏ 0,5-0,25 vừa 10-4 rất nhỏ(mịn) 0,05-0,01 bé 4-2 Bụi: to 0,05-0,01 nhỏ 0,01-0,005 sét <0,005 Bảng 8-2: Phân loại cát Loại cát Tỷ lệ hạt theo kích cớ ( % khối lượng) Chỉ số dẻo Khả năng sử dụng để xây dựng nền đường Cát sỏi hạt  2mm chiếm25-50%  1 Rất thích hợp nhưng phải có lớp bọc mái ta luy Cát to hạt  0,5mm chiếm50%  1 Thích hợp nhưng phải có lớp bọc mái ta luy Cát vừa hạt  0,25 chiếm  50%  1 nt Cát nhỏ hạt  0,1 chiếm 75%  1 nt Cát bụi hạt  0,05 chiếm  75%  1 ít thích hợp Bảng 8-3: Phân loại đất dính Loại đất Tỷ lệ hạt cát(2-0,05mm)có trong đất(% khối lượng) Chỉ số dẻo Khả năng sử dụng để xây dựng nền đường á cát nhẹ hạt to >50 1-7 rất thích hợp á cát nhẹ >50 1-7 thích hợp 49 á cát bụi 20-50 1-7 ít thích hợp á cát bụi nặng <20 1-7 không thích hợp á sét nhẹ >40 7-12 thích hợp á sét nhẹ bụi <40 7-12 ít thích hợp á sét nặng >40 12-17 thích hợp á sét nặng bụi <40 12-17 ít thích hợp sét nhẹ >40 17-27 thích hợp sét bụi không quy định 17-27 ít thích hợp sét béo nt >27 không thích hợp 4-4-2> Quy định về độ chặt: Nền đường phải đạt độ chặt quy định trong bảng sau( bảng 18 TCVN 4054-98) Độ chặt quy định của nền đường ( đầm nén tiêu chuẩn theo TCVN 4201- 1995) Loại công trình Độ sâu tính từ đáy áo đường xuống ( cm) Độ chặt K Đường ô tô có V40 km/h Đường ô tô có V40 km/h Khi áo đường dày trên 60cm 30 >0,98  0,95 Nền đắp Khi áo đường dày dưới60cm 50  0,98  0,95 Bên dưới chiều sâu kể trên  0,95  0,90 Nền đào và không đào không đắp 30  0,98 0,95 Đ 4-5 Kích thước và hình dáng mặt cắt ngang 50 4-5-1>Kích thước và một số hình cắt ngang điển hình: 4-5-1-1> Kích thước: Theo TCVN -4054-98 chiều rộng tối thiểu các yếu tố mặt cắt ngang được quy định như sau ( bảng 6): Kích thước tính bằng m Các yếu tố Cấp kỹ thuật 20 40 60 80 Phần xe chạy 1  3,5 2  3,00 2  3,50 2  3,50 Phần lề đường 2  1,50 2  1,50 2  2,50 2  3,00 Phần có gia cố - 2  1,00 2  2,00 2 2,50 Bề rộng tối thiểu của nền đường 6,50 9,00 12,00 13,00 4-5-1-2>Hình dángvà một số mặt cắt ngang điển hình: Bề mặt nền đường Lề đường Phần xe chạy Lề đường Phần gia cố Tim phần xe chạy Khi có gia cố lề Trường hợp thông thường * Một số hình cắt ngang điển hình( xem giáo trình TKĐÔT) 4-5-2> Lựa chọn và xây dựng ta luy nền đường: 4-5-2-1> Độ dốc mái đường đào : Căn cứ vào điều kiện cấu tạo địa chất và độ cao mái đường có thể chọn độ dốc mái đuờng theo bảng sau( bảng 19 TCVN 4054-98): Độ dốc mái đường đào Loại đất đá Chiều cao mái dốc nền đào ( m) Độ dốc lớn nhất của mái dốc 1. Đá cứng: -đá có phong hoá nhẹ (nứt nẻ) -đá dễ phong hoá 16 16 1:0,2 1:0,5-1:1,5 2.Các loại đá phong hoá mạnh 6 1:1 3. Đá rời rạc 6-12 1:1,5 4.Đất cát ,đất các loại sét ở trạng thái cứng ,nửa cứng ,dẻo chặt 12 1:1,5 51 -Khi nền đào qua nhiều lớp đá khác nhau phải căn cứ vào từng lớp để làm mái dốc khác nhau .Khi gặp các chiều sâu mái đào lớn hơn các trị số trong bảng hay các loại đất đá khác phải làm thí nghiệm các mẫu đất để tính toán oỏn định mái đường đào. -Khi mái dốc có cấu tạo dễ bị lở ,rơi thì giữa mép ngoài của rãnh biên tới chân ta luy phải có một bậc thềm rộng tối thiểu 0,8m.Khi đã có tường phòng hộ hoặc khi mái dốc thấp hơn 2 m không phải bố trí bậc thềm này. 4-5-2-2>Độ dốc mái đường đắp: Tuỳ theo độ cao của mái đắp và loại đất để đắp,độ dốc mái đắp theo qụy định như sau: ( bảng 20 TCVN 4054 -98) Độ dốc mái đường đắp Loại đất đá Chiều cao mái dốc nền đắp dưới 6 m Chiều cao mái dốc nền đắp từ 6-12 m Các loại đá phong hoá nhẹ 1:1-1:1,3 1:1-1,3 Đá dăm ,đá sỏi,sạn ,cát lẫn sỏi sạn, cát to ,cát vừa ,xỉ quặng 1:1,5 1:1,3-1,5 Cát nhỏ và cát bột,đất sét và cát pha 1:1,5 1:1,75 Đất bột,cát nhỏ 1:1,75 1:1,75 * Các trường hợp sau phải thiết kế cá biệt: + nền đấp và nền đào ở ngoài phạm vi các bảng 19 &20 + nền đường bãi sông +nền đuờng đắp trên các bãi lầy không vét hết lầy + nền đường ở vùng có địa chất phức tạp như đá sụt, đất lở,dòng bùn đá,castơ +nền đường thi công theo phương pháp nổ phá và thuỷ lực +nền đường đã có hoặc sẽ có khả năng phát triển các hiện tượng phức tạp về địa chất như trượt dốc ,khe sói, đá sụt,vùng cát di động ... 52 Đ 4-6 Các loại biến dạng của nền đườmg 4-6-1> Biến dạng của nền đắp: Trong nền đắp thường xảy ra: +Nền bị lún sụt +Ta luy nền bị sụt lở +Nền bị trượt trên sườn dốc +Nền bị sụp đổ Nguyên nhân: - Nền bị lún sụt do đất dắp rời rạc ,không đầm lén chặt, nền đất thiên nhiên yếu,đắp các loại đất khác nhau không theo quy định. -Ta luy bị sụt lở do độ dốc ta luy quá lớn, đất quá ẩm ướt làm giảm độ dính kết,chân ta luy bị nước xói mòn. -Trượt theo mặt đất tự nhiên do chân ta luy nền đắp bị ướt, nước trên sườn dốc xói mạnh và sâu,không đánh cấp để đắp,không dùng các biện pháp chống đỡ thích hợp Lún sụt Lún Lở Sụt Trượt 53 hình 4-6-2> Biến dạng của nền đào: Chủ yếu là biến dạng ta luy đào, mái ta luy nền đường bị sụt lở theo mặt trượt nhất định ,là sự di chuyển của khối đất theo mặt trượt đó. Trượt ta luy đào Trụt lở Nguyên nhân : Do mái dốc quá dốc ,đất ở mái ta luy bị ẩm ướt do nước mưa thấm xuống ,nước trong đất thấm ra.Do lớp đất sét không thấm nước có độ dốc nghiêng về phía nền đường đào sẽ tạo thành mặt trượt. Nếu như mặt trượt ở phía dưới cao độ nền đường thì khối trượt bao gồm cả nền đường 4-6-3> Kết luận: Sự phá hoại nền đường đào cũng như nền đường đắp chủ yếu là do tác dụng phá hoại của nước . Do vậy để đảm bảo sự ổn định của nền đường ,trong thiết kế phải sử lý khắc phục tác hại của nước như: phải bố trí rãnh dọc ,rãnh đỉnh ,cống thoát nước ...cũng như thiết kế mái dốc ta luy hợp lý cho từng trường hợp cụ thể. 54 Đ4-7 ổn định của nền đường 4-7-1>ổn định của nền đường không ngập nước : Để đảm bảo ổn định của nền đường có thể thiết kế theo theo các trắc ngang định hình như ở hìnhvẽ -Trường hợp đắp thấp hơn 1m thường dùng độ dốc ta luy thoải (1:3 -1:5)(như hình vẽ) để tiện cho máy lấy đất thi công từ thùng đấu đắp nền hoặc tiện cho việc dùng máy đào rãnh -Nếu nền đắp quá thấp thì phải cấu tạo rãnh dọc hai bên để đẩm bảo thoát nước và chọn độ dốc mái ta luy 1:1,5 nếu thi công bằng phương pháp thủ công. -Để đảm bảo ổn định toàn khối theo kinh nghiệm sử dụng nhiều năm độ dốc mái ta luy thường dùng là 1:1,5.Nếu bằng đá tuỳ theo cỡ đá và cách thi công mà quyết định độ dốc ta luy như ở bảng 20 ( TCVN4504-98) và bảng 8-4 ( TKĐÔTt2) Độ dốc ta luy nèn đường đắp bằng đá Cỡ đá Chiều cao nền đắp(m) Phương pháp thi công Độ dốc ta luy  25 6,0 Xếp đống 1:1,35  25 6,0-20,0 nt 1:1,5  25 20,0 Dùng đá lớn xếp mặt ngoài 1:1,1  40 5,0 nt 1:0,75  40 5,0-10,0 nt 1:1,0 - Trường hợp nền đắp đất cao từ 6-12m thì phần dưới độ dốc ta luy phải cấu tạo thoải hơn 1:1,75và phần trên từ 6-8 m vẫn làm theo độ dốc 1:1,5 Lấy thùng đấu 1/3hay1/5 2-3% H Nền đường đắp cao dưới 1m không lấy thùng đấu 55 1/1,5 1/1,5 h1 1/1,75 1/1,75 h2 Nền đường đắp cao từ 6-12 m 1/1,5 1/1,5 2-3% 1/1,5 2-3% K Nền đường đắp cao từ 1--6 m ( K=khoảng bảo vệ chân ta luy) HINH 4-7-2 - ổn định của nền đường qua vùng ngập nước: Nền đường đầu cầu, dọc sông và cánh đồng ngập nước có thể bị ngập nước để đảm bảo ổn định nền đường thì cần phải cáu tạo dốc ta luy thoải 1:2,0 sao cho đến trên mức nước thiết kế 0,5 m và ít nhất cũng phải cao hơn mức nước thiết kế 0,5 m.Đồng thời phải căn cứ vào tốc độ nước chảy và loại đất đắp để thiết kế tường phòng hộ hoặc gia cố ta luy cho phù hợp.Những tuyến đường quan trọng MNTK cần phải kể đến chiều cao sóng lớn nhất khi gió thổi nước đập vào mặt ta luy gây nên.MNTK phải được tính với tần suất sau: -Vtt 80 km/h tần suát là 2% -Vtt 60 km/h tần suất là 4% -Khi Vtt từ 20-40km/h xét từng trường hợp cụ thể thông thường là 4%và có luận chứng kinh tế kỹ thuật. Cao độ đáy áo đường phải cao hơn MNNTT ( hay mực nước đọng thườn xuyên một độ cao ghi trong bảng 17 (TCVN 4054-98) Chiều cao tối thiểu tính từ mực nước ngầm tính toán( hoặc mực nước đọng thường xuyên ) tối đáy áo đường Đơn vị tính bằng mét Loại đất đắp nền đường Số ngày ngập nước liên tục trong một năm Trên 20 ngày dưới 20 ngày Cát bụi ,cát nhỏ,cát pha sét nhẹ 50 30 Cát bột ,cát pha sét nặng 70 40 Cát pha sét bụi 120-80 50 Sét pha cát bột,sét pha cát nặng sét béo ,sét nặng 100-120 40 56 Thượng lưu 1/1,5 1/1,5 Hạ lưu MNTK  0,5 m  0,5 m MNTK 1/2 1/2 Nền đường đầu cầu,dọc sông và qua cánh đồng ngập nước 4-7-3- ổn định của nền đường trên sườn núi: 4-7-3-1 -Nền đắp trên sườn dốc: Khi xây dựng nền đắp trên sườn dốc thì cần phải có biện pháp cấu tạo chống đỡ nền đường để chúng không bị trượt trên sườn dốc: -Nếu sườn dốc tự nhiên nhỏ hơn 20% thì chỉ cần biện pháp rẫy hết cây cỏ và dọn sạch đất hữu cơ ở phạm vi đáy nền tiếp xúc với sườn dốc. -Nếu độ dốc ngang sườn núi từ 20-50% thì bắt buộc phải dùng biện pháp đánh bậc cấp (như ở hình vẽ).Bề rộng cấp tối thiểu là 1m,nếu thi công bằng cơ giới thì phải rộng 3-4m -nếu độ dốc ngang sườn núi từ 50% trở lên thì có thể dùng các biện pháp đắp xếp đá,kè chân hoặc tường chắn (hình vẽ) Cấu tạo nền đắp trên sườn dốc 1/1,5 1/1,5 Dốc 20-50%  1m  1m Cấu tạo các biện pháp chống đỡ nền đường trên sườn dốc 50% 1/1,5 Đá xếp khan hoặc d d đá xây 57 50% Tường chắn đá xây( bê tông) 4-7-3-2-Nền đào trên sườn dốc: Nền đào trên sườn dốc thường có hai kiểu: kiểu đào hoàn toàn và đào chữ L 1/m H ta luy 1/m 1/m 1/1,5 1/1,5 ( Đối với nền đường nửa đào nửa đắp thì tra cả ở phần nền đào và phần nền đắp) -Nền đào khi xây dựng sẽ phá hoại thế cân bằng của các tầng đất thiên nhiên và do ảnh hưởng của các điều kiện khác nên sẽ tạo nên hiện tượng sườn dốc bị mất chânvì vậymái ta luy đào trên sườn dốc phải có độ dốc nhất định để đảm bảo ổn định cho ta luyvà cho cả sườn núi. Độ dốc mái ta luy nền đường đào có thể lấy theo bảng 19 TCVN 4054-98. -Trường hợp nền đào qua các lớp đất đá khác nhau thì nên dùng độ dốc ta luy khác nhau tương ứng với mỗi lớp đất đá Tầng đất phủ 1/n 1/n Sa thạch cứng 1/m 1/m 58 4-8 Gia cố ta luy 4-8-1- Các hình thức gia cố ta luy: 4-8-1-1 -Mục đích: Đề phòng mái ta luy bị phá hoại do tác dụng của mưa,nước mặt ,sóng,gió và các tác dụng khác như phong hoá bề mặt ... 4-8-1-2-Các hình thức giacố: -Đầm nén chặt mái ta luy và gọt nhẵn mái ta luy -Trồng cỏ trên mái ta luy -Gia cố lớp đất mặt bằng chất liên kết vô cơ ( vôi ,xi măng ...) hoặc chất liên kết hữu cơ -Làm lớp bảo hộ cục bộ hoặc tường hộ để ngăn ngừa tác dụng phong hoá phát triển. -Gia cố bằng đá : xếp khan hoặc đá xây . -Gia cố bằng tấm lát bê tông 4-8-2 -Chọn kiểu gia cố: Tuỳ theo điều kiện cụ thể ,tại các vị trí khác nhau củanền đường mà chọn hình thức gia cố mái ta luy cho phù hợp thoả mãn các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật. - Đầm nén chặt mái ta luy và gọt nhẵn mái ta luy:thường áp dụng ở những nơi nền đường không ngập nước,khu vực có lưu lượng mưa nhỏ. - Trồng cỏ trên mái ta luy : có tác dụng làm chặt đất mái ta luy ,cản dòng chảy,điều tiết độ ẩm của đất do đó nên áp dụng với mọi trường hợp( Trừ những mái ta luy thường xuyên ngập nước ) - Gia cố lớp đất mặt bằng chất liên kết vô cơ ( vôi ,xi măng ...) hoặc chất liên kết hữu cơ: thường áp dụng ở những khu vực có sẵn vật liệu,nước ngập không thường xuyên ,lưu lượng mưa lớn... - Làm lớp bảo hộ cục bộ hoặc tường hộ để ngăn ngừa tác dụng phong hoá phát triển. biện pháp này rất cần thiết và hiệu quả đối với ta luy nền đường núi qua vùng đá dễ bị phong hoá như diệp thạch ,sa thạch... 59 -Gia cố bằng đá và gia cố bằng tấm lát bê tông :áp dụng ở những nơi nền đắp chịu tác dụng nước chảy và sóng vỗ Bài 5: Phân phối đất trên trắc dọc Trên trắc dọc có đoạn đào, đoạn đắp, với những đoạn đắp có thể tận dụng đất đào ra để đắp hoặc lấy đất từ mỏ, thùng đấu... trong phạm vi phần này chúng ta nghiên cứu cách xác định lấy đất đào ở nền đào ra vận chuyển đến chỗ đắp như thế nào cho hợp lý, tức là xác định đoạn nào thì điều phối trên trắc dọc để đắp, đoạn nào thì lấy đất từ mỏ, thùng đấu...để có giá thành đào đắp rẻ nhất. Để làm được việc đó ta nghiên cứu về đường cong khối lượng (Còn gọi là đường cong tích luỹ) và đường phân phối đất. 5.1Đường cong khối lượng 5.1.1 Khái niệm: Đường cong khối lượng là đường biểu thị khối lượng đã được cộng dồn từ điểm đầu tới điểm cuối tuyến (cuối đoạn đang xét), tung độ của đường cong khối lượng tại điểm nào đó bằng khối lượng cộng dồn từ đầu tới điểm đó(hay mặt cắt đó). 5.1.2 Cách vẽ đường cong khối lượng: -Chọn hệ trục toạ độ vuông góc có điểm gốc O trùng điểm đầu của trắc dọc. Trục hoành nằm ngang biểu diễn chiều dài có tỷ lệ tương ứng với tỷ lệ chiều dài trắc dọc, trục tung biểu thị khối lượng có tỷ lệ tuỳ chọn (tuỳ theo khối lượng). -Cộng dồn khối lượng từ điểm đầu tới điểm cuối với quy ước khối lượng đào mang dấu (+), khối lượng đắp mang dấu (-)(Lập bảng khối lượng) và tại vị trí mỗi cọc ta đánh dấu tung độ biểu thị khối lượng cộng dồn tới cọc đó. -Nối các điểm đã đánh dấu ta được đường cong khối lượng hay đường cong tích luỹ. * Chú ý: Khi nối các điểm đã đánh dấu phải nối thành đường cong trơn. 5.1.3 Ví dụ: Trên một đoạn tuyến có bảng khối lượng sau, hãy vẽ đường cong khối lượng đất đá: Tên cọc K/cách (m) Khối lượng KLcộng dồn (m3) Đào(m3) Đắp(m3) 1 15 100 2 100 20 150 3 250 10 200 ĐX 450 15 300 60 4 150 20 250 5 -100 20 300 H2 -400 15 100 ĐX -500 15 300 6 -200 20 250 7 50 25 200 8 250 5.1.4 Tính chất của đường cong khối lượng đất đá: -Hiệu số tung độ giữa hai điểm trên đường cong khối lượng bằng khối lượng giữa hai điểm đó. - Trên đường cong khối lượng đoạn đi lên ứng với nền đường đào, đoạn đi xuống ứng với nền đường đắp. - Các điểm cực đại của biểu đồ ứng với các điểm chuyển từ đào sang đắp, các điểm cực tiểu ứng với các điểm chuyển từ đắp sang đào. - Đoạn thoải khối lượng ít, đoạn dốc khối lượng nhiều. 61 Bài 2: Các phương pháp thiết kế trắc dọc 2.1 Thiết kế bao: *Khái niệm: Thiết kế bao là thiết kế đường đỏ men theo chỗ gãy chủ yếu của mặt đất(có thể cao hơn hoặc thấp hơn mặt đất một ít) nhưng phải đảm bảo các cao độ cần thiết và độ dốc không lớn quá độ dốc của tuyến đã cho. *Ưu , nhược điểm: +Ưu điểm: -Khối lượng đào đắp ít. -Thuận lợi cho máy móc thi công. -Nền đường tương đối ổn định. + Nhược điểm: -Nơi địa hình phức tạp thay đổi độ dốc dọc liên tục, tốc độ xe chạy hạn chế. *Phạm vi áp dụng: Địa hình bằng phẳng, không có chỗ quá nhấp nhô. 2.2 Thiết kế cắt: * Khái niệm: Thiết kế cắt là thiết kế đường đỏ đi cắt địa hình tạo thành những chỗ đào đắp xen kẽ (Cố gắng cân bằng giữa khối lượng đào và khối lượng đắp ). *Ưu nhược điểm: Ngược lại so với phương pháp thiết kế bao *Phạm vi áp dụng: Thường áp dụng nơi địa hình hiểm trở. 2.3 Trình tự công tác thiết kế đường đỏ: 2.3.1 Nghiên cứu xác định độ cao khống chế và độ cao mong muốn ở mọi cọc chi tiết trên mặt cắt dọc và cắt ngang tự nhiên: -Độ cao khống chế: Là những điểm đường đỏ bắt buộc phải đi qua theo yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế. - Độ cao mong muốn: Là những điểm đường đỏ không bắt buộc phải thiết kế ở độ cao ấy, nhưng đường thiết kế nên đi qua để đảm bảo một yêu cầu nào đó: Kinh tế, kỹ thuật, điều kiện thi công.... 2.3.2 Đưa các điểm khống chế và các điểm mong muốn ở mặt cắt ngang lên mặt cắt dọcvà khi thiết kế cần đạt 2 yêu cầu sau: 62 -Bám sát tập hợp các điểm mong muốn và đi qua các điểm khống chế. -Thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật về bố trí các đoạn dốc(Độ dốc, chiều dài, đường cong đứng...). 2.4 Tính các yếu tố trên trắc dọc: 2.4.1 Tính cao độ đường đỏ: Cao độ đường đỏ của các cọc được tính theo công thức: Hn = Hn-1  id.l Trong đó: Hn, Hn-1: Cao độ đường đỏ cọc thứ n và (n-1). id: Độ dốc dọc đường đỏ(%). l: Khoảng cách giữa hai cọc. 2.4.2 Tính cự ly điểm xuyên: Điểm xuyên là điểm gặp của đường đỏ và đường thiên nhiên trong phạm vi hai cọc kề liền. Khoảng cách từ điểm xuyên tới hai cọc kề liền được tính như sau: và y =l -x Trong đó: a: Chiều cao đào b: Chiều cao đắp l: Khoảng cách giữa hai cọc x, y: Khoảng cách từ điểm xuyên tới hai cọc kề liền. ba alxalaxbx b xl a x b y a x   63 Bài 4: đảm bảo tầm nhìn xe chạy 4.1 Khái niệm về tầm nhìn xe chạy: Để đảm bảo xe chạy an toàn, lái xe luôn phải nhìn thấy rõ một đoạn đường ở phía trước để kịp thời xử lý tình huống về đườngvà giao thông như: tránh chướng ngại vật, tránh các chỗ hư hỏng, nhìn thấy biển cấm, biển báo.... Vậy: Tầm nhìn là khoảng cách tối thiểu để người lái xe có thể nhìn tháy phía trước, hoặc chướng ngại trên đường. Chiều dài đoạn đường này phải đảm bảo để người lái xe có thể: - Giảm tốc độ kịp thời. - Hãm xe lại. - Lấy tay lái. 4.2 Chiều dài tầm nhìn(Hình vẽ): Chiều dài tầm nhìn gồm có những phần sau đây hợp lại: 4.2.1 Chiều dài phản ứng: *Khái niệm: Khi xe đang chạy người lái xe trông thấy một chướng ngại vật, phản ứng thành động tác hãm xe, hoặc giảm tốc độ của xe. Trong khoảng thời gian đó xe đi được một quãng đường gọi là chiều dài phản ứng. *Xác định: 64 Thời gian phản ứng (tpư) là thời gian cần để nhận biết có chướng ngại vật và có biện pháp xử lý. Thời gian này phụ thuộc vào giới tính, độ tuổi, tay nghề và tình huống trên đường.... thời gian này thường được lấy từ 0.75 đến 1 giây. Trong tính toán để đảm bảo mức độ an toàn nhất định người ta lấy tpư = 1s. Lpư = V (m/s)  1s = V/ 3,6 (V = km/h). 4.2.2 Chiều dài hãm xe: *Khái niệm: Sau khi người lái bắt đầu hãm xe do quán tính xe vẫn chạy thêm một đoạn nữa mới dừnglại, đoạn đó gọi là chiều dài hãm xe. *Xác định: Khi hãm xe lực hãm lớn nhất có thể bằng lực bám lớn nhất, nghĩa là: Ph = Tmax = .G Khi hãm xe do xe chậm lại các ảnh hưởng cuả lực khác có thể bỏ qua chỉ kể đến lực cản khi lên dốc; Ph + Pi = . G  G. i = G (  i) Theo lý thuyết về động năng thì: Công lực hãm sinh ra trên chiều dài hãm xe (Sh) phải bằng động năng tiêu hao do tốc độ ôtô giảm từ V1 - V2: Sh (Ph + Pi) = Sh G (  i) = 2 2 2 2 1 VV g G  Nên chiều dài hãm xe: Sh = )(2 2 2 2 1 ig VVK    Với V tính bằng m/s. Nếu V tính bằng km/h có: Sh = )(254 2 2 2 1 i VVK    Khi xe dừng lại hoàn toàn thì V2 =0 do đó: Sh = )(254 2 i V K  Trong đó: : hệ số bám dọc lh: chiều dài hãm xe G: trọng lượng xe i: độ dốc dọc của đường V: vận tốc xe chạy. g: gia tốc trọng trường = 9.81m/s2 k: hệ số hãm phanh lấy =1,2. 4.2.3 Chiều dài an toàn: Là khoảng cách dự trữ an toàn giữa hai xe và chướng ngại vật khi xe dừng hẳn, thường lấy từ 5-10m. 65 Vậy khi đó: chiều dài tầm nhìn sẽ là (Tầm nhìn một chiều): Tầm nhìn hai chiều sẽ là: 4.3 Đảm bảo tầm nhìn trên đường cong ở vùng bị khuất: 4.3.1 Khái niệm: Khi xe chạy vào đường cong , nhất là đường cong có bán kính nhỏ nhiều chướng ngại vật nằm ở phía bụng đường cong gây cản trở cho tầm nhìn như: Mái ta luy, nhà cửa, cây cố....để đảm bảo an toàn phải kiểm tra tầm nhìn với giả thiết mắt người lái xe đặt cách mép phần xe chạy1,5m trên độ cao là 1,2m ở mặt đường để có thể nhìn thấy được mặt đường, xe ngược lại, hoặc chướng ngại vật....ở một khoảng cách mà ôtô có thể dừng lại được. Theo quỹ đạo xe chạy dùng thước (com pa) xác định các chiều dài tầm nhìn S1 vẽ các đường bao, với các tia nhìn trên ta xác định được tầm nhìn yêu cầu và xác định được chiều rộng Z cần tháo dỡ các chướng ngại vật.(hình vẽ). Giả sử Z0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chướng ngại vật và Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chỗ cần bạt (khoảng cách đảm bảo được tầm nhìn). Nếu: Z  Z0 thì tầm nhìn đảm bảo Z > Z0 phải tháo dỡ chướng ngại vật trong phần gạch chéo. (chú ý nhắc học sinh áp dụng trong quá trình làm đồ án môn học đối với đường đào trong đường cong). Bài 3: Đoạn nối siêu cao 3.1 Khái niệm: -Trên tuyến đường ngoài đường thẳng mặt đường có độ dốc ngang hai mái vào đến đoạn đường vòng trở thành dốc ngang một mái. Vì vậy chiều dài cần thiết để mặt đường biến đổi từ mặt cắt ngang hai mái chuyển tiếp dần sang mặt cắt ngang một mái đến trị số quy định isc gọi là đoạn nối siêu cao. -Như vậy: Tại điểm đầu của đoạn nối siêu cao mặt đường có dốc ngang hai mái và tại điểm cuối mặt đường có dốc ngang một mái và trị số dốc ngang là độ dốc siêu cao quy định trong thiết kế (Bảng 2-3 đã nghiên cứu ở tiết trước). 3.2 Công thức tính chiều dài đoạn nối siêu cao: Từ những khái niệm trên và theo TCVN 4054-98 chiều dài đoạn nối siêu cao được tính như sau:   p sc nsc i iB L  m i kvVS 10 )(1278.1 22 2 2    m i kvVS 10 )(2546,3 2 1   66 Trong đó: -Lnsc: Chiều dài đoạn nối siêu cao; Lnsc Không được nhỏ hơn Lct(Nếu có). -B: Bề rộng phần xe chạy (m) -: Độ mở rộng phần xe chạy -isc: Độ dốc siêu cao (%). -ip: Độ dốc dọc mép ngaòi của đường do nâng siêu cao mà có.ở nước ta theo TCVN 4054-98 quy định : +ip= 1% đối với đường có Vtt= 20-40 km/h +ip= 0,5% đối với đường có Vtt 60 km/h. 3.3 Các phương pháp nâng siêu cao (Hình vẽ): Trên đoạn nối siêu cao mặt cắt ngang hai mái được chuyển thành mặt cắt ngang có dốc siêu cao bằng hai bước sau: + Bước chuẩn bị: Các bộ phận ở bên ngaòi phần xe chạy (Lề đường) nâng lên có dốc bằng dốc phần xe chạy bằng cách quay quanh mép phần xe chạy. Việc chuyển tiếp này được thực hiện trên một đoạn 10m (Trước khi vào đoạn nối siêu cao). + Bước thực hiện: Được tiến hành bằng một trong hai phương pháp sau: -Phương pháp 1: Quay quanh tim đường để nâng phần đường phía lưng đường cong cho có cùng độ dốc phần xe chạy, sau đó tiếp tục quay cả phần xe chạy và lề gia cố quanh tim đường cho tới khi đạt độ dốc siêu cao. -Phương pháp 2: Quay quanh tim đường để nâng phần đường phía lưng đường cong cho có cùng độ dốc phần xe chạy (Như phương pháp 1) sau đó quay quanh mép phần xe chạy phía bụng đường cong cả mặt cắt ngang cho tới khi đạt độ dốc siêu cao. 3.4 Bố trí đoạn nối siêu cao (Hình vẽ): -Khi có đường cong chuyển tiếp đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp. Khi không có đường cong chuyển tiếp thì đoạn nối siêu cao được bố trí một nửa nằm ngoài đường thẳng và một nửa nằm trong đường cong tròn. Bố trí chi tiết và cụ thể các đoạn chuyển tiếp từ ing tới isc được bố trí như bản vẽ và tính toán cụ thể ở bài sau. Bài 5: Phân phối đất trên trắc dọc Trên trắc dọc có đoạn đào, đoạn đắp, với những đoạn đắp có thể tận dụng đất đào ra để đắp hoặc lấy đất từ mỏ, thùng đấu... trong phạm vi phần này chúng ta nghiên cứu cách xác định lấy đất đào ở nền đào ra vận chuyển đến chỗ đắp như thế nào cho hợp lý, tức là xác định đoạn nào thì điều phối trên trắc dọc để đắp, đoạn nào thì lấy đất từ mỏ, thùng đấu...để có giá thành đào đắp rẻ nhất. Để làm được việc đó ta nghiên cứu về đường cong khối lượng(Còn gọi là đường cong tích luỹ) và đường phân phối đất. 5.1Đường cong khối lượng 5.1.1 Khái niệm: 67 Đường cong khối lượng là đường biểu thị khối lượng đã được cộng dồn từ điểm đầu tới điểm cuối tuyến (cuối đoạn đang xét), tung độ của đường cong khối lượng tại điểm nào đó bằng khối lượng cộng dồn từ đầu tới điểm đó(hay mặt cắt đó). 5.1.2 Cách vẽ đường cong khối lượng: -Chọn hệ trục toạ độ vuông góc có điểm gốc O trùng điểm đầu của trắc dọc. Trục hoành nằm ngang biểu diễn chiều dài có tỷ lệ tương ứng với tỷ lệ chiều dài trắc dọc, trục tung biểu thị khối lượng có tỷ lệ tuỳ chọn (tuỳ theo khối lượng). -Cộng dồn khối lượng từ điểm đầu tới điểm cuối với quy ước khối lượng đào mang dấu (+), khối lượng đắp mang dấu (-)(Lập bảng khối lượng) và tại vị trí mỗi cọc ta đánh dấu tung độ biểu thị khối lượng cộng dồn tới cọc đó. -Nối các điểm đã đánh dấu ta được đường cong khối lượng hay đường cong tích luỹ. * Chú ý: Khi nối các điểm đã đánh dấu phải nối thành đường cong trơn. 5.1.3 Ví dụ: Trên một đoạn tuyến có bảng khối lượng sau, hãy vẽ đường cong khối lượng đất đá: Tên cọc K/cách (m) Khối lượng KL cộng dồn (m3) Đào(m3) Đắp(m3) 1 15 100 2 100 20 150 3 250 10 200 ĐX 450 15 300 4 150 20 250 5 -100 20 300 H2 -400 15 100 ĐX -500 15 300 6 -200 20 250 7 50 25 200 8 250 5.1.4 Tính chất của đường cong khối lượng đất đá: 68 -Hiệu số tung độ giữa hai điểm trên đường cong khối lượng bằng khối lượng giữa hai điểm đó. - Trên đường cong khối lượng đoạn đi lên ứng với nền đường đào, đoạn đi xuống ứng với nền đường đắp. - Các điểm cực đại của biểu đồ ứng với các điểm chuyển từ đào sang đắp, các điểm cực tiểu ứng với các điểm chuyển từ đắp sang đào. - Đoạn thoải khối lượng ít, đoạn dốc khối lượng nhiều. 69 Bài 2: Các phương pháp thiết kế trắc dọc 2.1 Thiết kế bao: *Khái niệm: Thiết kế bao là thiết kế đường đỏ men theo chỗ gãy chủ yếu của mặt đất(có thể cao hơn hoặc thấp hơn mặt đất một ít) nhưng phải đảm bảo các cao độ cần thiết và độ dốc không lớn quá độ dốc của tuyến đã cho. *Ưu , nhược điểm: +Ưu điểm: -Khối lượng đào đắp ít. -Thuận lợi cho máy móc thi công. -Nền đường tương đối ổn định. + Nhược điểm: -Nơi địa hình phức tạp thay đổi độ dốc dọc liên tục, tốc độ xe chạy hạn chế. *Phạm vi áp dụng: Địa hình bằng phẳng, không có chỗ quá nhấp nhô. 2.2 Thiết kế cắt: * Khái niệm: Thiết kế cắt là thiết kế đường đỏ đi cắt địa hình tạo thành những chỗ đào đắp xen kẽ (Cố gắng cân bằng giữa khối lượng đào và khối lượng đắp ). *Ưu nhược điểm: Ngược lại so với phương pháp thiết kế bao *Phạm vi áp dụng: Thường áp dụng nơi địa hình hiểm trở. 2.3 Trình tự công tác thiết kế đường đỏ: 2.3.1 Nghiên cứu xác định độ cao khống chế và độ cao mong muốn ở mọi cọc chi tiết trên mặt cắt dọc và cắt ngang tự nhiên: -Độ cao khống chế: Là những điểm đường đỏ bắt buộc phải đi qua theo yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế. - Độ cao mong muốn: Là những điểm đường đỏ không bắt buộc phải thiết kế ở độ cao ấy, nhưng đường thiết kế nên đi qua để đảm bảo một yêu cầu nào đó: Kinh tế, kỹ thuật, điều kiện thi công.... 2.3.2 Đưa các điểm khống chế và các điểm mong muốn ở mặt cắt ngang lên mặt cắt dọcvà khi thiết kế cần đạt 2 yêu cầu sau: 70 -Bám sát tập hợp các điểm mong muốn và đi qua các điểm khống chế. -Thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật về bố trí các đoạn dốc(Độ dốc, chiều dài, đường cong đứng...). 2.4 Tính các yếu tố trên trắc dọc: 2.4.1 Tính cao độ đường đỏ: Cao độ đường đỏ của các cọc được tính theo công thức: Hn = Hn-1  id.l Trong đó: Hn, Hn-1: Cao độ đường đỏ cọc thứ n và (n-1). id: Độ dốc dọc đường đỏ(%). l: Khoảng cách giữa hai cọc. 2.4.2 Tính cự ly điểm xuyên: Điểm xuyên là điểm gặp của đường đỏ và đường thiên nhiên trong phạm vi hai cọc kề liền. Khoảng cách từ điểm xuyên tới hai cọc kề liền được tính như sau: và y =l -x Trong đó: a: Chiều cao đào b: Chiều cao đắp l: Khoảng cách giữa hai cọc x, y: Khoảng cách từ điểm xuyên tới hai cọc kề liền. ba alxalaxbx b xl a x b y a x   71 Bài 4: đảm bảo tầm nhìn xe chạy 4.1 Khái niệm về tầm nhìn xe chạy: Để đảm bảo xe chạy an toàn, lái xe luôn phải nhìn thấy rõ một đoạn đường ở phía trước để kịp thời xử lý tình huống về đườngvà giao thông như: tránh chướng ngại vật, tránh các chỗ hư hỏng, nhìn thấy biển cấm, biển báo.... Vậy: Tầm nhìn là khoảng cách tối thiểu để người lái xe có thể nhìn tháy phía trước, hoặc chướng ngại trên đường. Chiều dài đoạn đường này phải đảm bảo để người lái xe có thể: - Giảm tốc độ kịp thời. - Hãm xe lại. - Lấy tay lái. 4.2 Chiều dài tầm nhìn(Hình vẽ): Chiều dài tầm nhìn gồm có những phần sau đây hợp lại: 4.2.1 Chiều dài phản ứng: *Khái niệm: Khi xe đang chạy người lái xe trông thấy một chướng ngại vật, phản ứng thành động tác hãm xe, hoặc giảm tốc độ của xe. Trong khoảng thời gian đó xe đi được một quãng đường gọi là chiều dài phản ứng. *Xác định: 72 Thời gian phản ứng (tpư) là thời gian cần để nhận biết có chướng ngại vật và có biện pháp xử lý. Thời gian này phụ thuộc vào giới tính, độ tuổi, tay nghề và tình huống trên đường.... thời gian này thường được lấy từ 0.75 đến 1 giây. Trong tính toán để đảm bảo mức độ an toàn nhất định người ta lấy tpư = 1s. Lpư = V (m/s)  1s = V/ 3,6 (V = km/h). 4.2.2 Chiều dài hãm xe: *Khái niệm: Sau khi người lái bắt đầu hãm xe do quán tính xe vẫn chạy thêm một đoạn nữa mới dừnglại, đoạn đó gọi là chiều dài hãm xe. *Xác định: Khi hãm xe lực hãm lớn nhất có thể bằng lực bám lớn nhất, nghĩa là: Ph = Tmax = .G Khi hãm xe do xe chậm lại các ảnh hưởng cuả lực khác có thể bỏ qua chỉ kể đến lực cản khi lên dốc; Ph + Pi = . G  G. i = G (  i) Theo lý thuyết về động năng thì: Công lực hãm sinh ra trên chiều dài hãm xe (Sh) phải bằng động năng tiêu hao do tốc độ ôtô giảm từ V1 - V2: Sh (Ph + Pi) = Sh G (  i) = 2 2 2 2 1 VV g G  Nên chiều dài hãm xe: Sh = )(2 2 2 2 1 ig VVK    Với V tính bằng m/s. Nếu V tính bằng km/h có: Sh = )(254 2 2 2 1 i VVK    Khi xe dừng lại hoàn toàn thì V2 =0 do đó: Sh = )(254 2 i V K  Trong đó: : hệ số bám dọc lh: chiều dài hãm xe G: trọng lượng xe i: độ dốc dọc của đường V: vận tốc xe chạy. g: gia tốc trọng trường = 9.81m/s2 k: hệ số hãm phanh lấy =1,2. 4.2.3 Chiều dài an toàn: Là khoảng cách dự trữ an toàn giữa hai xe và chướng ngại vật khi xe dừng hẳn, thường lấy từ 5-10m. 73 Vậy khi đó: chiều dài tầm nhìn sẽ là (Tầm nhìn một chiều): Tầm nhìn hai chiều sẽ là: 4.3 Đảm bảo tầm nhìn trên đường cong ở vùng bị khuất: 4.3.1 Khái niệm: Khi xe chạy vào đường cong , nhất là đường cong có bán kính nhỏ nhiều chướng ngại vật nằm ở phía bụng đường cong gây cản trở cho tầm nhìn như: Mái ta luy, nhà cửa, cây cố....để đảm bảo an toàn phải kiểm tra tầm nhìn với giả thiết mắt người lái xe đặt cách mép phần xe chạy1,5m trên độ cao là 1,2m ở mặt đường để có thể nhìn thấy được mặt đường, xe ngược lại, hoặc chướng ngại vật....ở một khoảng cách mà ôtô có thể dừng lại được. Theo quỹ đạo xe chạy dùng thước (com pa) xác định các chiều dài tầm nhìn S1 vẽ các đường bao, với các tia nhìn trên ta xác định được tầm nhìn yêu cầu và xác định được chiều rộng Z cần tháo dỡ các chướng ngại vật.(hình vẽ). Giả sử Z0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chướng ngại vật và Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chỗ cần bạt (khoảng cách đảm bảo được tầm nhìn). Nếu: Z  Z0 thì tầm nhìn đảm bảo Z > Z0 phải tháo dỡ chướng ngại vật trong phần gạch chéo. (chú ý nhắc học sinh áp dụng trong quá trình làm đồ án môn học đối với đường đào trong đường cong). m i kvVS 10 )(1278.1 22 2 2    m i kvVS 10 )(2546,3 2 1   74 Bài 1: các bộ phận của đường ô tô 1.1.1 Một số khái niệm chung về vận tải ô tô: * Khái niệm chung về đường ô tô: Đường ô tô là sản phẩm của nghành xây dựng các công trình giao thông, là một dải trong không gian gồm nhiều bộ phận , là tổng hợp các công trình và các trang thiết bị nhằm phục vụ giao thông trên đường được nhanh chóng thuận tiện, an toàn. * Các đặc điểm của vận tải ô tô: - Có tính cơ động caovà vận chuyển trực tiếp không cần qua các phương tiện trung gian. - Vốn đầu tư ít hơn đường sắt, có thể đi được đến các nơi có địa hình hiểm trở. -Tốc độ vận tải khá lớn(Nhanh hơn đường thuỷ, tương đương đường sắt). - Cước phí vận tải rẻ hơn nhiều so với đường hàng không. -Nhược điểm lớn nhất của vận tải ô tô là tai nạn giao thông cao. Từ những đặc điểm trên người thiết kế phải có biện pháp cần thiết phù hợp để đảm bảo cho việc giao thông trên đường được an toàn, thuận lợi, kinh tế. 1.1.2 Các bộ phận cơ bản của đường ô tô: 1.1.2.1 Tim đường: -Tim đường là trục đối xứng của nền đường và mặt đường(Trừ trường hợp trong đường cong phải mở rộng mặt đường và nền đường). -Nối các điểm tim đường trong một đoạn tuyến thành tuyến đường của đoạn tuyến đó. Tập hợp các điểm tim đường là đường cong trong không gian, nó gồm các đoạn thẳng nối tiếp với các đoạn cong (Trên bình đồ) và những đoạn bằng đoạn dốc (Trên cắt dọc). 1.1.2.2 Phần xe chạy: Còn gọi là phần mặt đường, là bộ phận quan trọng nhất của đường do phải chịu tác dụng trực tiếp của xe chạy và tác dụng của thiên nhiên...mặt đường gồm một số nguyên các làn xe(Bề rộng một làn xe từ 3-3,5m) và thường được tăng cường bằng các loại vật liệu khác nhau. 1.1.2.3 Nền đường: Là phần nền tảng của xe chạy, là bộ phận chống đỡ đảm bảo cường độ của phần xe chạy được ổn định và chịu tác dụng của nhân tố tự nhiên. Nền đường bao gồm: phần xe chạy, lề đường, giải phân cách... 1.1.2.4 Lề đường: Trên bề mặt nền đường hai bên phần xe chạy là lề đường. Lề đường có tác dụng chắn giữ các vật liệu đã xây đắp thành mặt đường, là chỗ đõ xe tạm thời....lề đường tối thiểu rộng 1,5m và có thể có gia cố nhưng phần lề đất tối thiểu phải đạt 0,5m 1.1.2.5 Mép mặt đường: Là đường ranh giới giữ lề đường và mặt đường 1.1.2.6 Ta luy đường: 75 Phần giới hạn hai bên bề mặt nền đường gọi là mái đường (Ta luy).Tuỳ theo điều kiện địa hình và thiết kế mà có ta luy đào hay ta luy đắp. Độ dốc mái ta luy căn cứ vào vào chiều cao đào đắp, địa chất, khí hậu, thuỷ văn... 1.1.2.7 Mốc lộ giới: Là chỗ cọc mốc được cắm ở mép ngoài cùng của khoảng đất hành lang đường bộ theo chiều ngang đường.