Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mới hoàn toàn tuyến đường giao thông qua 2 điểm M-T

Tài liệu đồ án tốt nghiệp thiết kế mới hoàn toàn tuyến đường giao thông. Nội dung gồm thiết kế cơ sở, kết cấu áo đường, thoát nước và trắc dọc.

• Tác giả: Nguyễn Minh Tú
• Người hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Hải
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công trình Giao thông
• Đề tài: Thiết Kế Mới Hoàn Toàn Tuyến Đi Qua 2 Điểm M - T
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khái Niệm Và Tầm Quan Trọng Của Đồ Án Thiết Kế Đường Giao Thông

Đồ án thiết kế đường giao thông mới là một công trình quan trọng trong chuyên ngành Kỹ sư Giao thông, đặc biệt là đồ án tốt nghiệp cho sinh viên các trường đại học. Đây không chỉ là bài tập học thuật mà còn là cơ hội để sinh viên áp dụng các kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, phát triển kỹ năng thiết kế và nghiên cứu kỹ thuật. Thiết kế đường giao thông đòi hỏi hiểu biết sâu về địa hình, địa chất, khí hậu và nhu cầu kinh tế-xã hội của khu vực. Quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp giúp sinh viên trưởng thành, tự học tập và sáng tạo, chuẩn bị tốt cho công việc kỹ sư trong tương lai. Nó là nền tảng để xây dựng các công trình giao thông hiện đại, an toàn và bền vững.

1.1. Định Nghĩa Và Phạm Vi Của Đồ Án Thiết Kế Đường

Thiết kế đường giao thông bao gồm các bước từ khảo sát địa hình, phân tích các yếu tố kỹ thuật đến vạch tuyến trên bình đồ. Đồ án tốt nghiệp cần xác định các yếu tố kỹ thuật như vận tốc thiết kế, bán kính cong, tầm nhìn và chiều rộng làn xe. Phạm vi bao gồm thiết kế sơ bộ tuyến, xác định kết cấu áo đường, thiết kế công trình thoát nước và trắc dọc địa hình.

1.2. Mục Tiêu Của Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Đường

Mục tiêu chính là trang bị cho sinh viên kỹ năng thiết kế kỹ thuật hài hòa giữa lý thuyết và thực hành. Đồ án thiết kế giúp sinh viên hiểu rõ quy trình từ khảo sát điều kiện tự nhiên đến lựa chọn phương án tối ưu. Ngoài ra, nó phát triển tư duy sáng tạo, khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn và chuẩn bị tổng hợp kiến thức cho sự nghiệp kỹ sư.

II. Các Yếu Tố Kỹ Thuật Quan Trọng Trong Thiết Kế Đường Giao Thông

Khi thực hiện đồ án thiết kế đường, sinh viên phải xác định rõ các yếu tố kỹ thuật theo quy chuẩn và tiêu chuẩn ngành. Vận tốc thiết kế là cơ sở để tính toán bán kính cong, chiều dài tầm nhìn và độ mở rộng trên đường cong. Cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường được xác định dựa trên nhu cầu giao thông và điều kiện kinh tế-xã hội. Thiết kế đường giao thông mới cần đảm bảo an toàn cho các phương tiện lưu thông, tối ưu hóa chi phí xây dựng và bảo vệ môi trường. Các tính toán về bán kính đường cong, chiều dài đường cong chuyển tiếp và siêu cao được thực hiện chi tiết trong đồ án tốt nghiệp.

2.1. Vận Tốc Thiết Kế Và Cấp Hạng Kỹ Thuật

Vận tốc thiết kế là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến tất cả các thông số kỹ thuật khác. Cấp hạng kỹ thuật được phân chia từ đặc biệt đến cấp IV dựa trên chức năng và lưu lượng xe. Đồ án thiết kế đường phải chọn vận tốc phù hợp với điều kiện địa hình và nhu cầu giao thông, thường từ 40 km/h đến 120 km/h.

2.2. Bán Kính Cong Và Tầm Nhìn Xe Chạy

Bán kính đường cong nằm tối thiểu được tính toán để đảm bảo an toàn cho phương tiện. Tầm nhìn xe chạy phải đủ để tài xế có thời gian phản ứng và phanh xe an toàn. Đồ án tốt nghiệp phải kiểm toán điều kiện tầm nhìn trong các khoảnh cong để đảm bảo độ an toàn tối thiểu.

III. Thiết Kế Kết Cấu Áo Đường Và Công Trình Thoát Nước

Thiết kế kết cấu áo đường là phần quan trọng của đồ án thiết kế đường giao thông. Sinh viên phải đề xuất ít nhất 2 phương án kết cấu, mỗi phương án gồm các lớp mặt asphalt, lớp kết dính, lớp bề mặt và lớp nền. Kiểm toán kết cấu áo đường dựa trên lưu lượng xe thiết kế, chiều dài tuyến và điều kiện thời tiết. Công trình thoát nước bao gồm cống, cầu nhỏ và hệ thống rãnh thoát nước, được tính toán lưu lượng mưa tính toán dựa trên diện tích lưu vực và cường độ mưa. Đồ án tốt nghiệp cần so sánh chi phí và hiệu quả của các phương án để chọn giải pháp tối ưu nhất.

3.1. Các Phương Án Kết Cấu Áo Đường

Đồ án thiết kế thường đề xuất phương án bê tông nhựa và phương án bê tông cementz. Mỗi phương án có ưu nhược điểm riêng về chi phí, độ bền và khả năng chịu tải. Kiểm toán kết cấu theo tiêu chuẩn thiết kế để chọn phương án phù hợp với điều kiện thực tế và yêu cầu dự án.

3.2. Công Trình Thoát Nước Và Xử Lý Mưa

Thiết kế công trình thoát nước bao gồm xác định lưu lượng tính toán dựa trên diện tích lưu vực, thời gian hình thành dòng chảy và cường độ mưa. Đồ án tốt nghiệp tính toán kích thước cống và cầu nhỏ, bố trí vị trí tối ưu dọc theo tuyến đường để đảm bảo thoát nước hiệu quả.

IV. Quy Trình Thực Hiện Và Hoàn Thành Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Đường

Quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp thiết kế đường giao thông mới là hành trình dài đòi hỏi sự kiên trì và nỗ lực của sinh viên. Bước đầu tiên là khảo sát và phân tích các điều kiện địa hình, địa chất, khí hậu, tình hình dân sinh và kinh tế-xã hội của khu vực. Tiếp theo là thiết kế sơ bộ tuyến trên bình đồ, xác định các yếu tố kỹ thuật và vạch tuyến chi tiết. Sau đó là thiết kế kỹ thuật gồm kết cấu áo đường, công trình thoát nước và trắc dọc. Cuối cùng là lập bảng biểu, vẽ bản vẽ kỹ thuật và viết báo cáo đồ án tốt nghiệp. Quá trình này giúp sinh viên phát triển toàn diện, chuẩn bị sẵn sàng cho sự nghiệp kỹ sư.

4.1. Các Bước Chính Trong Thực Hiện Đồ Án

Đồ án thiết kế đường bao gồm 5 bước chính: khảo sát địa hình, thiết kế sơ bộ tuyến trên bình đồ, thiết kế kết cấu áo đường, thiết kế công trình thoát nước và thiết kế trắc dọc. Mỗi bước cần hoàn thành chi tiết, kiểm toán kỹ lưỡng trước khi tiến tới bước tiếp theo.

4.2. Ý Nghĩa Và Giá Trị Của Đồ Án Tốt Nghiệp

Đồ án tốt nghiệp thiết kế đường không chỉ là yêu cầu học tập mà còn là cơ hội quý báu phát triển kỹ năng, tư duy và sáng tạo. Nó chuẩn bị sinh viên trở thành kỹ sư thiết kế có đủ năng lực giải quyết các vấn đề thực tiễn, đóng góp cho sự phát triển ngành giao thông và xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG HẢI Thuận tiện cho việc đi lại, học hành, làm ăn của người dân, và thuận tiện cho việc quản lý đất đai và phát triển Lâm nghiệp. Tạo điều kiện khai thác, phát triển Du lịch và các loại hình vận tải khác … Với những lợi ích nêu trên, thì việc quyết định xây dựng tuyến đường dự án là hết sức cần thiết và đúng đắn. SVTH: NGUYỄN MINH TÚ MSSV: 1551090118 Trang 4 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG HẢI CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 2. SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Lưu lượng xe 475 xe/ngày đêm vào thời điểm hiện tại Thành phần xe chạy: Bảng 2.1: Thành phần xe Loại xe (%) Xe máy 8.5 Xe 2 trục nặng 4.75 Xe 2 trục vừa 8.5 Xe 2 trục nhẹ 7.5 Xe 3 trục nặng 8.75 Xe 3 trục vừa 4.75 Xe 3 trục nhẹ 9.75 Xe bus nhỏ 8.5 Xe bus lớn 13.5 Địa hình khu vực thiết kế thuộc địa hình đồng bằng, đồi do Isd  30% (Phần chú thích - Bảng 2 – TCVN 4054 : 2005) 2.

XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ KĨ THUẬT CỦA TUYẾN: 2. Cấp hạng kỹ thuật của tuyến: 2. Xác định lưu lượng của từng loại xe ở thời điểm hiện tại: Bảng 2.2: Lưu lượng xe con quy đổi ở thời điểm hiện tại N Ni Ni Loại xe ai (%) (xe/ng.63 Xe 2 trục nặng 4.13 Xe 2 trục vừa 8.75 Xe 2 trục nhẹ 7.25 Xe 3 trục nặng 8.91 Xe 3 trục vừa 4.41 Xe 3 trục nhẹ 9.25 Xe bus nhỏ 8.75 Xe bus lớn 13.31 Tổng N 929 SVTH: NGUYỄN MINH TÚ MSSV: 1551090118 Trang 5 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG HẢI Lưu lượng xe con quy đổi tại thời điểm hiện tại: N   Ni a i (xcqđ/ng.đ) Trong đó: - Ni: Lưu lượng của loại xe thứ i trong dòng xe (xe/ng.đ) - ai: Hệ số quy đổi loại xe thứ i về xe con thiết kế theo TCVN 4054 : 2005 2. Cấp hạng kĩ thuật của tuyến: Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai được xác định theo công thức: 𝑁𝑡 = 𝑁0 (1 + 𝑝) 𝑡−1 (xcqđ/ng.đ) Trong đó: N0: Lưu lượng xe tại thời điểm hiện tại (xcqđ/ng.đ) t: Năm tương lai công trình p: Mức tăng xe hằng năm theo số liệu thống kê, p = 0.06 Vậy lưu lượng xe thiết kế với năm tương lai thứ 15 là: 𝑁𝑡 = 929 (1 + 0.đ) Chọn lưu lượng xe thiết kế: Với lưu lượng xe thiết kế năm tương lai thứ 15 là 500 < 2100 < 3000.1 TCVN 4054 : 2005 thì năm tương lai ứng với cấp đường nói trên là năm thứ 15.

Vậy lưu lượng xe thiết kế là 2100 (xcqđ/ng.đ) Chức năng: Đường nối các trung tâm địa phương, các điểm lập hàng, các khu dân cư. Đường quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện => Tổng hợp các yếu tố điều kiện địa hình, chức năng, lưu lượng xe. Ta kiến nghị đường có cấp thiết kế là cấp IV, địa hình đồng bằng và đồi. Xác định loại xe thiết kế: theo TCVN 4054-05 thì xe thiết kế là loại xe phổ biến trong dòng xe để tính toán các yếu tố của đường.

Việc lựa chọn loại xe thiết kế do người có thẩm quyền đầu tư quyết định. Ở đây, chọn loại xe phổ biến trong dòng xe là xe tải 3 truc làm xe thiết kế. Vận tốc thiết kế: Căn cứ vào cấp đường (cấp IV), địa hình đồng bằng và đồi. Theo bảng 4 TCVN 4054 : 2005 thì tốc độ thiết kế của tuyến Vtk = 60km/h SVTH: NGUYỄN MINH TÚ MSSV: 1551090118 Trang 6 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG HẢI 2.

Xác định độ dốc dọc theo điều kiện cần để xe chuyển động: Điều kiện cần để xe chuyển động thể hiện qua công thức: max  D max  f i keo keo Trong đó: + Dmax : Nhân tố động lực lớn nhất của xe thiết kế, phụ thuộc vào tốc độ tính toán và loại xe. + f: Hệ số sức cản lăn, phụ thuộc vào loại mặt đường và tốc độ thiết kế.02 Khi 60km / h  V  150km / h thì f được xác định theo công thức: f v  f 0 1  4.023 Kết quả tính toán theo bảng 2.3: Độ dốc dọc ứng với chuyển số từng loại xe Loại xe Chuyển số Dmax V (km/h) f ik Xe con II 0.238 Motscovit Xe tải 2 trục nặng MA3- II 0.13 200 Xe tải 3 trục nặng MA3- II 0.19 504 Xe kéo mooc II 0.308 Xe buýt nhỏ II 0.159 PAZ-672 Xe buýt lớn II 0.099 LA3-695E max  min 0. Xác định độ dốc dọc theo điều kiện đủ cho xe chạy: Điều kiện đủ để xe chạy thể hiện qua công thức: max  D max  f i bam bam D bam max được xác định theo công thức: Pw max  md  D bam G SVTH: NGUYỄN MINH TÚ MSSV: 1551090118 Trang 7 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG HẢI Trong đó: + m: Hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe chủ động (m = 0.55 đối với xe con, m = 1 khi tất cả các bánh xe đều là bánh chủ động). + d : Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường theo phương dọc, phụ thuộc vào tình trạng và độ nhám của mặt đường.

Xét trong điều kiện áo đường bình thường chọn d  0.5 + G: Tải trọng xe. + P w: Lực cản không khí của xe phụ thuộc vào kích thước xe, mật độ không khí và được xác định qua công thức gần đúng: V2 Pw  K  F  (kG) 13 Trong đó: + K: Hệ số sức cản không khí phụ thuộc vào từng loại xe (hệ số K của xe tải: 0.035) + F: Diện tích cản không khí phụ thuộc vào từng loại xe: F  0.8  B  H (m2) đối với xe con hiện đại F  0.9  B  H (m2) đối với xe tải và xe buýt Với B, H là chiều rộng và chiều cao của oto theo TCVN 4054 : 2005 Kết quả được tính toán theo bảng 2.4: Độ dốc dọc theo điều kiện sức bám K Loại xe F (m2) P w (kG) m G (kG) Db ib (Ns2/m4) Xe con 2.216 Xe tải 2 trục 9 0.47 nặng Xe tải 3 trục 9 0.472 nặng Xe kéo mooc 9 0.471 Xe buýt nhỏ 7 0.467 Xe buýt lớn 7 0.472 => i bam  => i max  min ikeo  max ;i max  min 0.099 Theo Bảng 15 TCVN 4054 : 2005: Với đường cấp IV, địa hình đồng bằng và đồi thì độ dốc dọc lớn nhất là 6%. Vậy ta chọn độ dốc dọc lớn nhất là 6% vì nó là số liệu theo tiêu chuẩn đã được tính toán để xe đủ khả năng leo dốc và chạy êm thuận nhất. SVTH: NGUYỄN MINH TÚ MSSV: 1551090118 Trang 8 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG HẢI 2.

Tầm nhìn xe chạy: Xác định tầm nhìn nhằm nâng cao độ an toàn xe chạy và độ tin cậy về tâm lý để chạy xe với tốc độ thiết kế. Theo TCVN 4054 : 2005 thì các tầm nhìn được tính từ mắt người lái xe có chiều cao 1m bên trên phần xe chạy, xe ngược chiều có chiều cao 1.2m và chướng ngại vật trên mặt đường có chiều cao 0. Tầm nhìn 1 chiều S 1: Hình 2.1: Sơ đồ tính tầm nhìn 1 chiều V V2 S1  k  l0 3.6 254(d  i) Trong đó : k: Hệ số xét đến hiệu quả của bộ hãm phanh được lấy như sau: k = 1.2 đối với xe con.3  4  đối với xe buýt, xe tải. Chọn giá trị k theo xe tải là xe có lưu lượng lưu thông nhiều nhất: k = 1.3 i: Độ dốc dọc (chọn i = 0.06) l0 : Cự ly an toàn, thường lấy từ 5 – 10m.

Chọn l0 = 5m d : Hệ số bám.5 với trường hợp áo đường bình thường 60 602  S1   1.06) Nếu xe lên dốc: S1  54.57m Nếu xe xuống dốc: S1  63.54m SVTH: NGUYỄN MINH TÚ MSSV: 1551090118 Trang 9 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG HẢI Theo Bảng 10 TCVN 4054 : 2005, với đường cấp IV, Vtk = 60km/h thì tầm nhìn tối thiểu S1 = 75m. Vậy chọn S1 = 75m để thiết kế vì tầm nhìn càng xa càng đảm bảo an toàn cho người lái xe có thể xử lý các tình huống. Tầm nhìn trước xe ngược chiều S 2: Hình 2.2: Sơ đồ tính tầm nhìn trước xe ngược chiều V k  V2   S2    l0 1.062  Theo TCVN 4054 : 2005 (Bảng 10), với đường cấp IV, Vtk = 60 km/h thì S2 = 150m. Vậy ta chọn S2 = 150m để thiết kế vì tầm nhìn càng xa càng đảm bảo an toàn cho người lái xe có thể xử lý các tình huống.

Tầm nhìn vượt xe S vx : Trong trường hợp bình thường: Svx  6Vtk  6  60  360m Theo TCVN 4054 : 2005 (bảng 10): với đường cấp IV, Vtk = 60km/h thì Svx = 350m. Vậy ta chọn Svx = 360m vì tầm nhìn càng xa càng đảm bảo an toàn cho người lái xe có thể xử lý các tình huống. Khả năng thông xe và số làn xe: 2. Khả năng thông xe: Số xe có thể thông qua trên một mặt cắt ngang của đường trong một đơn vị thời gian gọi là khả năng thông xe của đường (xe/giờ) kí hiệu là N.

Khả năng thông xe của một đoạn đường nào đó tùy theo điều kiện về thời tiết, thành phần xe chạy và các biện pháp tổ chức giao thông có thể thay đổi trong phạm vi rộng. SVTH: NGUYỄN MINH TÚ MSSV: 1551090118 Trang 10 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ TUYẾN GVHD: T.S NGUYỄN HOÀNG HẢI Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe được xác định với giả thuyết trên làn xe các xe đều chạy với tốc độ đều là V và liên tục nối đuôi nhau, xe nọ cách xe kia một khoảng cách không đổi tối thiểu để đảm bảo an toàn (xe sau kịp hãm an toàn nếu xe trước vì lý do nào đó dừng lại đột ngột). 1000V Ta có: N  , xe / h d Trong đó: N: khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe, xe/h; V: tốc độ xe chạy cho cả dòng xe, km/h; d: khoảng cách tối thiểu giữa hai xe, còn gọi là khổ động học của xe, được xác định theo công thức: d = l1 + l2 + l3 + l4 d L1 L2 L3 L4 Hình 2.3: Khổ động học của xe Trong đó: V 60 l1 =   16.67m: chiều dài xe chạy được trong thời gian người lái xe 3.6 phản ứng tâm lý.