Giáo trình Thiết kế Đường Cao đẳng: Chuyên sâu Xây dựng Cầu Đường Bộ

Giáo trình thiết kế đường nghề xây dựng cầu đường trình độ cao đẳng cung cấp kiến thức chuyên sâu và kỹ năng thực tiễn cho sinh viên.

• Trường học: Trường Cao Đẳng Xây Dựng
• Chuyên ngành: Thiết Kế Đường
• Đề tài: Giáo Trình Thiết Kế Đường Nghề Xây Dựng Cầu Đường Trình Độ Cao Đẳng
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung về Giáo trình Thiết kế Đường

Giáo trình Thiết kế Đường là tài liệu học tập quan trọng dành cho học viên ngành Xây dựng Cầu Đường cấp Cao đẳng tại Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải Trung ương I. Giáo trình này được biên soạn theo Quyết định 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 21/12/2017 và dựa trên các tiêu chuẩn kỹ năng hiện đại. Tài liệu được phát triển từ lâu đời trong quá trình hoàn thiện chương trình đào tạo với sự tham gia của nhiều giáo viên, chuyên gia có kinh nghiệm. Ngoài phục vụ học viên trong các khóa đào tạo chính thức, giáo trình còn có thể dùng cho các công nhân, kỹ sư ngành xây dựng tham khảo và nâng cao trình độ chuyên môn.

1.1. Mục đích và ý nghĩa của giáo trình

Giáo trình Thiết kế Đường được xây dựng nhằm cung cấp kiến thức cơ bản và kỹ năng thiết kế công trình đường bộ. Nó giúp học viên hiểu rõ các nguyên tắc thiết kế, quy trình thực hiện và các tiêu chuẩn kỹ thuật trong ngành. Giáo trình hỗ trợ đạt mục tiêu đào tạo nhân lực chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nước.

1.2. Cấu trúc và nội dung chính

Giáo trình được tổ chức thành các chương chuyên đề bao gồm: thiết kế hình cắt dọc, điều phối và vận chuyển đất, thiết kế thoát nước, thiết kế mặt đường. Mỗi chương trình bày các khái niệm, yêu cầu kỹ thuật, công thức tính toán và hướng dẫn áp dụng thực tiễn. Nội dung liên kết chặt chẽ với tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

II. Vai trò của Đường ô tô trong Giao thông Vận tải

Đường ô tô đóng vai trò không thể thiếu trong hệ thống giao thông vận tải quốc dân. Với những ưu điểm vượt trội, đường bộ trở thành động lực chính cho sự phát triển kinh tế xã hội. Đường ô tô kết nối trung ương với địa phương, thành thị với nông thôn, đồng bằng với miền núi. Nó thực hiện chức năng phân phối lưu thông hàng hoá, nguyên liệu xây dựng, máy móc công nghiệp. Vận tải đường bộ có tốc độ cao, linh hoạt, có thể tiếp cận các địa phương xa xôi. Chính vì vậy, đường ô tô là bộ phận không thể thiếu trong mạng lưới giao thông toàn quốc, tạo nền tảng cho công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

2.1. Ưu điểm của vận tải đường ô tô

Vận tải đường ô tô có tốc độ cao, linh hoạt trong lựa chọn tuyến đường. Nó có thể tiếp cận các khu vực xa xôi, không cần hạ tầng phức tạp như đường sắt. Khả năng lưu thông hàng hoá nhanh chóng, kết nối nhiều điểm giao dịch. Chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn các hình thức vận tải khác. Phù hợp với các cự ly ngắn và vận chuyển đa dạng loại hàng.

2.2. Những thách thức và nhược điểm

Giá thành vận tải cao đặc biệt với các cự ly dài. Tai nạn giao thông ngày càng tăng gây mất mát về nhân lực và tài sản. Ô nhiễm môi trường từ khí thải phương tiện. Ùn tắc giao thông phổ biến ở các đô thị lớn. Phụ thuộc vào trạng thái đường, chịu tác động lớn của thiên nhiên. Cần đầu tư duy trì, nâng cấp hạ tầng liên tục.

III. Chuyển động của Xe trên Đường và Liên hệ Xe Đường

Chuyển động của xe trên đường là sự tương tác phức tạp giữa các lực, dao động và các yếu tố môi trường. Trong quá trình chuyển động, xe thực hiện hai loại chuyển động cơ bản: chuyển động tịnh tiến trên đường thẳng và chuyển động quay khi xe lượn sóng. Chuyển động xe chịu ảnh hưởng của dao động dọc (vertical) và dao động ngang (horizontal). Quan hệ Xe - Đường là một hệ thống tương tác, nơi tính chất của đường ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành, tốc độ chạy, độ an toàn và hiệu suất vận tải. Việc hiểu rõ mối quan hệ này là nền tảng quan trọng cho thiết kế đường bộ hiệu quả.

3.1. Các loại chuyển động và tác dụng lực

Chuyển động tịnh tiến xảy ra khi xe chuyển động thẳng trên mặt đường. Chuyển động quay phát sinh khi xe vào khúc cua, yêu cầu đường phải có độ dốc ngang thích hợp. Các lực tác dụng bao gồm: lực ma sát, lực phanh, lực lực kéo động cơ, lực hướng tâm. Dao động dọc gây ra do bề mặt đường không bằng. Dao động ngang liên quan đến kiến thức gió, lực quay.

3.2. Mối liên hệ Xe Đường trong thiết kế

Thiết kế đường phải xem xét hệ thống Xe-Đường như một tổng thể. Chất lượng mặt đường, độ dốc, bán kính cong ảnh hưởng đến khả năng thông hành và tốc độ xe. Hình dạng mặt đường, kích thước lề đường phải phù hợp với các loại phương tiện. Thiết kế thoát nước ngăn chặn tác hại của nước. Các yếu tố khác như tầm nhìn, chiều dài dốc cũng quan trọng cho an toàn vận hành.

IV. Các Chương Chính trong Giáo trình Thiết kế Đường

Giáo trình Thiết kế Đường được chia thành nhiều chương chuyên đề, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh quan trọng của thiết kế công trình đường bộ. Nội dung bao gồm các chương về thiết kế hình cắt dọc, điều phối và vận chuyển đất, thiết kế thoát nước, thiết kế mặt đường. Mỗi chương trình bày đầy đủ các khái niệm cơ bản, yêu cầu kỹ thuật, tiêu chuẩn thiết kế, công thức tính toán và các ví dụ thực tiễn. Cấu trúc chương tuân thủ logic khoa học, giúp học viên tiếp cận từ cơ bản đến nâng cao, từ lý thuyết đến ứng dụng thực tế.

4.1. Thiết kế Hình cắt dọc và Điều phối Đất

Hình cắt dọc là phần thiết kế tuyến đường theo hướng dọc trục. Chương này trình bày định nghĩa, yêu cầu kỹ thuật cho hình cắt dọc. Điều phối đất liên quan đến tính khối lượng đất nằn, vận chuyển và sử dụng hiệu quả. Nội dung giúp thiết kế tuyến đường hợp lý, tối ưu chi phí xây dựng, giảm ảnh hưởng môi trường.

4.2. Thiết kế Thoát nước và Mặt Đường

Thiết kế thoát nước hết sức quan trọng vì ảnh hưởng của nước đối với độ bền đường rất lớn. Chương này phân tích tác dụng nước, hệ thống thoát nước mặt và thoát nước ngầm. Thiết kế mặt đường trình bày tác dụng và yêu cầu đối với lớp mặt, các loại vật liệu, kết cấu áo đường. Là nền tảng đảm bảo chất lượng công trình bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương IHI : Thiết kế hình cắt dọc AC H;BC d);CD 2R-d) 2R 'Với dị và dạ là chiều cao tằm mắt của người lỏi xe đến mặt đường, m. Đođồtacó:h - (2Rd, Tương tự ta cũng có :l; /2R.d; Đođ:§ l lạ vdi vdạV2R— S Từ đó suy ra:R„„— — „„ 2ve Ve > 'Khi hai ôtô cùng loại gặp nhau, ta c6 di = d2 (tam nhìn hai © Rin 24M. LS tong me tans sna xế ”»m ©` 4& `." =, về” €> Ban kinh tối thiểu của gây khó chịu đối với 'Nếu V tinh bing km/h và b=0,5 mvs? thi:Rawe Ý + „ Mm: 6s "Bán kính đường cong đứng phải chọn cho hợp với địa hình, tạo thuận lợi cho xe chạy và mỹ quan cho đường nhưng không nhỏ hon các giá tr ghỉ trong bảng 19- TCVN 4054- 05, Chương IHI : Thiết kế hình cắt dọc Bảng 19 _ Bán kính tắi thiểu của đường cong đứng lâi và lãm Tốc độ thiết kế, km/h. 40 | 30 | 20 Bán kính đường cong đứng lồi, m "Tối thiểu giới han 11000 | 6000 [ara 700 |400 |200, "Tối thiểu thông thường.

17000 | 10 00 | 49 ‘000 | 600 | 200 Bán kính đường cong đứng lõm, m xẻ. "Tối thiêu giới hạn. 4000 p00 2000 | 1000 | 450 |250 | 100 "Tối thiêu thông thường. 6 5000 | 3090| 1500 | T00 [400 | 200 Chibi ing cong ing tiếu, Js 70 12 35, | 25 | 20 3.3 Bồ trí đường cong.1 Góc chuyển hị vàn + thường nho = iy— oC “73 độ dốc phía trước.

< in: d6 déc phi » ery K2 *Quy ước : xs Lên dốc lấy iu duong Ss oey dấu đm „2 Ss “> Ma 01 2 6 oe 102, RY "3®. a ore one ~ Đối với đường cong đứng dạng cung parabol : + Chu di AhesegEE. # Chiều dài đường tang:T— _—_ 2 „⁄ (Chigu dai duiphan 2 mg= p >_> 3.3 Cao độ của một điểm trên đường cong đứng. Khi biết cao độ của điểm TĐ.

hoặc TC ta có thể tính được cao độ của các điểm nằm trên đường cong đứng như sau : “Tính từ ái qua phải ( từ điểm TĐ) : y= rp + - 3 2R Chương III: Thiết kế hình cắt dọc "Với các quy ước : LỒi mang đấu (+) (She tang aha Bia: | sit Ữ Lom mang dấu (-) 'Xuống đốc mang dầu (-) “Tính từ phải qua trái ( từ điểm TC) = : Hs sọ "Với các quy ước : Lỗi mang dấu (+) ar « 'Bán kính R : { —— để Z seo Vĩ dụ tỉnh toán : oO FT =—= 9033. toán thiết kế ag dimg Tinh cao độ thiết kế tại cọc 2 ; biết cọc 2 céch ee 1 145 m. Giải: Ta có :í 374 3500 004 4% os oo i hy hs 339 3740005 sạ ae ‘ee | bối (005 | o0 di» Vớip=l215(m):p R72R p§ 1215 81200(m) 8 > 0.09 = 108 (m) ; T — 346) BBE|] #= ee igŠ 118 sọm 2 3 TP 4 48m Sam "Tính cao độ tại cọc TD : Hrp = Hy + 6x0.24 (m) oo it tg ge 2H = Hiro + is Loa, sả ‹ Voi is = 0.041 45-6239 (m); R= 1200 ¢n) thay b vio te: 5.4 Quy định bố trí đường cong đứng Đường cong đứng nên bổ tí trừng với đường cong nằm. Đỗ gắng để hi đài đường cong nằm lớn hơn chiều đâi đường cong đứng một ít đổi với đường cấp V 80km/h là 50-100 m, bai dink dupag song nimg/a ding không#ềh nhau ch }/ể chiều dài đường cong ngắn hơn.Sự phối hợp tắt giữa đường cong đứng lõm và đường cong nằm “ Chương HHI : Thiết kế hình cắt dọc Bán kính đường cong đứng lõm trên mặt cắt dọc không nên nhỏ hơn 6 lẫn bán kính.

đường cong nằm vị tránh bổ trí đường cong đứng có bán kính nhỏ và ngắn trên các đoạn thẳng dài hoặc trên đường cong nằm có bán kính lớn. "Tránh nối tiếp điểm cuối đường cong nằm với điểm đầu của đường cong lỗi hay đường, cong lõm ( đường cong đứng năm trên đoạn thắng ). Trường hợp thứ nhất, người lái xe khi vào đường cong đứng không rõ hướng đường phía trước, trường hợp thứ hai tầm. nhìn ban đêm bị hạn chế.

Trường hợp nỗi tiếp đường cong đứng lài tới đường cong nim Trường hợp nối tiếp đường cong đứng lõm với đường cong nằm, “ Chương III: Thiết kế hình cắt dọc „Giảm bớt độ dốc dọc trên đường cong nằm 4.1 Lý do triết giảm độ dốc dọc trên đường cong nằm 'Khi vào trong đường cong thì độ đốc tính theo quỹ đạo xe chạy sẽ lớn hơn độ đốc dọc. theo tìm đường : is >id vì chiéu dai theo quỹ đạo xe chạy nhỏ hơn chiều dai theo tim đường trong khi mức chênh cao ở hai mặt cắt ngang giới hạn giữa tim va quỹ đạo xe chạy như nhau. “Xe chạy vào đường cong mà có siêu cao thì độ dốc tổng hợp :¡, ví Vi vay nếu độ đốc dọc ở tìm đường lớn sen Xr¬g ius do đó 'khi xe tránh nhau có thé bj trượt. S Chon a dog di ay tx 49 din hom imax vi vy Eh sight as ag cong bing.2Trị số triết giảm = @$ LY R: bin kinh cia Oo.

8 2 Ban kính quỹ: ĩ L— Chiều dai coat ig: 43 tính theo quỹ đạo ` Xe chạy. Ss : Góc chuyển hướng. Í; Độ dée ting thêm do xe quỹ đạo so với tim chạy trên đường. ;L=Re Mức chênh cao giữa hai mức giới hạn: h=Lia= Lại wR ee pe Riee LR, Ry Chương III : Thiết kế hình cắt dọc "Phải triết giảm độ đốc trong đường cong khi : i4 + i> imax ‘DO doc được phép thiét ké [id] imax -i Quy định về giảm bớt độ dốc trong đường cong nằm có bán kính nhỏ.

Bán kính cong nằm, m 15-25 25-30 30-35 35-50 Dée doc phai chiét gidm, % 25 2 15 1. Trắc dọc thiết kế nơi có công trình nhân tạo 5.1 Tuyén qua céng trình công 5.1 Đối với công không áp. 'Cao độ nền đường đắp tai vi tri cống tròn phải đảm bảo cl đất đắi iểu là 0,5 mm để cố không bị vỡ do lực va đập của lốp xe ô tô. Khi kết cầu áo đường hơn.5 m, độ chênh cao này phải đủ để thí công, Yy áo đường.

Nếu không thoả mãn yêu cầu trên thì dùng cổng chịu lực như cống bản. z aie Sy Cao độ đáy áo a hay mực nước đọng lại thường xu) naetam ig bang sa a a tính toán ( hoặc mước mước lẻ thường xuyên éo đường (don vj em) nD Số ngày liờn tục duy trữ dit dip mức nude trong 1 nim Trờn 20 ngày | Dưới 20 ngày ‘Cat bui, ie 50 30 ‘Cot bot, cót pha sột nặng. T0 40 Cot pha sot bul 120-80 30 ‘Sot pha cỏt bột, sột pha cöt nặng, sột bộo, sot ming | 100-120 40 5.2 Đối với cống có áp. 'Cao độ nền đường phải cao hơn mực nước dâng trước cổng tối thiểu là 0,5 m.

sỉ Chương II : Thiết kế hình cắt dọc [4 Đêng u TIITIỊ 5.3 Tuyến qua bãi sông SY LY Kelkksulloieiibv4gfSho (\ ° 4 — a Hạc = MNTK ++ k "Trong đó : Hạạc — : Cao độ thiết kế mặt cầu. MNTK : Mức nước thiết kế. : Tĩnh không dưới cầu. : Chiều cao cấu tạo của cầu ( Gồm chiều cao dim clu, "bản mặt cầu, chiều dày mặt đường ).

Những phương pháp chung thiết kế =« se 6. † Nguyêntắc thiết kế ChươngTHỊ : Thiết kế hình cắt dạc R im oyu a hay en ng đường đỏ phải đảm bảo tuyến lượn đều, ít thay đổi đốc, nên Pe se những nơi địa hình khó khăn mới sử dụng các tiêu chuẩn giới. ‘max: Lain + Rin 'Khi thiết kế phải căn cứ và tinh hình địa intone đi qua. Desa oo 0 le ae kes ag He coi công 3 ie chẽ set trình, đường giao, điểm đầu, pusererocaa dates do) & aN in a ae 1g ý %) để thef ni từ ảnh dọc và cŠ ro Ba liện nay chủ yếu thi công.

lợi cho thí công, cho duy tu 6.2 Cáo phí ha tt © eo GS cac See eh ah aes Sam 6.1 Phi Fes cls Sloe oh ie er i ig hi ia sere nào đó bao lầy đường thiên nhién. Theo kiéu này thì ít khối lượng, công trình dễ ổn định. Phuong pháp này thường dùng trên vùng đồng bằng. tranh thủ dùng ở vùng đồi, vận dụng được nó thì phần lớn là ít thay đổi cánh quan, không phá vỡ cân bằng tự nhiên của nơi đặt tuyến.

Phương pháp đi này rất khó áp dụng cho đường cấp cao vì yêu cầu vận. doanh không cho phép ta được đổi dốc liên tiếp. “TuyÖn ® bạo LTIIII 6.2 Phương pháp đường cắt LIIITITT Phương pháp đường cắt là đường đỏ đi cắt địa hình tạo thành những chỗ đảo đắp xen kẽ. Phuong pháp này thường áp dụng ở vùng địa hình hiểm trở, riêng với đường cấp cao thì hầu như phải vận dụng trên cả các địa hình tương đối dễ.

Mặt cắt dọc đi theo phương. pháp này th hy ae fe te Sp cnn 78a oe ole cong Hk fag 60. TA suy sự iữa khối lượng đảo và thị see eee eR eee 5 TuyOn et Ti Chương IV: Thiết kế hình cắt ngang và nền đường CHƯƠNG IV THIẾT KÉ HÌNH CÁT NGANG VÀ NÈN ĐƯỜNG 1. 1 Định nghĩa Mặt cắt ngang ( trắc ngang ) là hình chiều các yếu tổ của đường trên mặt chiếu thẳng góc với tìm đường 1.

2 Các dạng mặt cắt ngang thường gặp.1 Trắc ngang đắp hoàn toàn. Od ^ isd ty ae 1.2 Trắc ngang đào hoàn toàn. os € ` ss Chương IV: Thiết kế hình cắt ngang và nền đường 1.4 Trắc ngang đào hình chữ L 1.5 Trắc ngang có dạng đặc biệt oo < R.nh ®Ønh Ww «&>* Pier. tr mm ÍN VDhuc 28m MSS-17500 | 5 | (C20 86 Ot KO 3 Khofng ch Í iO kO 3 “se 2 z cone Be 38 = Khofngechilthitantin — — 77s 724 "hương IV : Thiết kế hình cắt ngang và nền đường.

'Các yếu tố trên mặt cắt ngang gồm có : "Đường đen ( đường thiên nhiên ). 'Kích thước thiết kế của mặt đường, lề đường, rãnh biên ( gồm có bể rộng và độ dốc). Mái đốc ( còn gọi là taluy) và độ đốc taluy. ‘Cao d6 thiết kế ở các điểm đặc biệt và khoảng cách lẻ thiết kế giữa các điểm đó.

Cao độ tự nhiên ở các điểm đo và khoảng cách giữa các điểm đó, Điện tích của mặt cắt. Yêu cầu đối với nền đường 'Nền đường là nền táng của mặt đường do đỏ khi nền đường yếu thì không thể có mặt đường tốt được, cường độ, độ ôn định của mặt đường phụ thuộc rất nhiều vào cường độ, độ ôn định của nền đường. Do vay nén đường phải đảm bảo các yêu cầu sau : SY 2.