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

BQ GIAO THONG VAN TAI TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I GIÁO TRÌNH MÔN HỌC THIET KE DUONG TRINH DQ CAO DANG NGHÈ: XÂY DỰNG CÀU ĐƯỜNG Ban hành theo Quyết địnhsš 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 21/12/2017 càa Hiệu trường Trường Cao đẳngGTVT Trung wong 1 Hà nội, 2017 80 GIAO THONG VAN TAL TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG1 GIAO TRINH Môn hoc: Thiêt kê đường NGHÈ: XÂY DỰNG CÀU ĐƯỜNG TRINH DO: CAO DANG Hà Nội — 2017 LỜI NÓI ĐẦU Đại hộ đảng IX đã định mục tiêu tổng quát của chiến lược phát triển kinh tế “Xã hộ 2001-2010 là đưa đất nước ta ra khỏi tình trạng kém phát triển, nâng cao đời sống vật chất, văn hoá tỉnh thần của nhân dân, tạo nền tảng đến năm 2020 nước ta ©ơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng Hiện đại hoá. Con đường Công. nghiệp hoá-Hiện đại hoá của nước ta có thể rút ngắn hơn so với các nước đi trước, vừa có tính tuần tự vừa có bước nhảy vọt. Để thực hiện tốt nhiệm vụ đó, cung ứng đầy đủ nhí OB thuật có trình độ cao, đáp ứng nhu cầu của nền Công nghiệp hoá-Hiện aa ‹ “Trong quá trình thực hiện hoàn thiệnchương trìn sự tham gia của nhóm giáo viên, chuyên gia có nhiều kinh x, mts Cao ding GTVT TƯ 1 đã căn cứ bộ tiêu chuẩn kỹ năng me: mến lên ca trình Thiết kế đường để lưu hành nội bộ phục vụ công tác gỉ nhà trườn Tuy nhiên trong quá trình "PP, srinh,do thời gian có hạn, lại là lần đầu, khác với. han se lẫn hình thức vì vậy tài liệu này sẽ iesmong de sie PY ciia cic nha giáo để chương trình na được h ou cŠ ⁄ Tài liệu này lược. lết thúệc hệ thống mô đun/môn học của một chì đi om dựng cầu đường “ ở cấp trình độCao đẳng Once “Cho học viên trong các khoá đảo tạo,es cổ thể đu An sử vế car ngắn hạn hoặc cho các công nhân kỹt vàn lực tham khảo. ea thử nghiệm sẽ được hoàn chỉnh để trở thành giáo trình chính thức trong! 3Ñ Mã Chân thành cảm ơn ! xs) Nhóm tác giả ! (CHUONG I: THIET KE HINH CAT DOC. Error! Bookmark not defined. Định nghĩa, yêu câu ca tc dc. ror! Bookmark not defined. (CHUONG V : DIEU PHOI VA VAN CHUYEN ĐẮT. Error! Bookmark not defined. Tính khổi lượng đắt nằn đường. 'CHƯƠNG VI: THIET KE THOÁT NƯỚC. Ảnh hưởng của nước đối với đường. 'CHƯƠNG VIII: THIET KE MAT DUONG. Tác dụng và yêu câu đối với mặt đường. CHUONG I : GIGI THIEU CHUNG VE DUONG 0 TO 1. Vai trò , vị trí của đường ô tô trong giao thông vận tải 1.1 Vai trò của giao thông vận tải trong nền kinh tế quốc dân "Trong nền kinh tế quốc dân, giao thông vận tải là một ngành kinh tế đặc biệt và quan trọng. Mọi lĩnh vực sản xuất đều liên quan mật thiết tới vận tải. Nỏ có mục đích vận. chuyển hảng hoá từ nơi này đến nơi khác. Trong quá trình sản xuất, nó không làm tăng. giá trị sử dụng của hàng hoá tuy nhiên tầm quan trọng của nó dễ nhận thấy trong mọi ngành kinh tế. 'Không có vận tải thì hàng hoá sản xuất ra không thể lưu thông. ¡ tới người tiêu dùng. Nó cung cấp nguyên nhiên liệu cho mọi nhà máy, én vat liệu xây dựng,máy móc tới để xây lắp nha may. oS 'Vận tai là mạch máu nối liền các khu trung hộ tị, văn ha da in, các khu công nghiệp, nông nghiệp, giữa thành thị phục sự phát triển mọi lĩnh vực của nền kinh tế, phát triển xã hội, ng.2 Các hình thức vận tải in and" ‹- Van tải đường thuỷ. Á « "Vận tái đường hàng không, q2 ` x7 SD 'Vận tải đường sắt. Ss RS ee a Ven ig 9 1.3 Vai trò , vị trí xé ey TH ae cig ee 'Ñó có những đặc điểm e6) c@t sccm acti trung Eien ‘dBc dọc lớn nên đi được tới các nơi Tốc độ Tư. -) ca eg hy 10 trên các cự ly ngắn nó có thể cạnh tranh với đường During 616 có thể kắ hợp vii Whe log phương tiện khác ế cả vận ti thổ sơ. Do có những đặc điểm như trên mà đường ôtô có ý nghĩa rắt quan trọng trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước : 'Đường ôtô nói liền giữa trung ương với địa phương giữa thành thị với nông thôn , giữa đồng bằng với miền núi. Đường ôtô làm nhiệm vụ phân phối lưu thông. "Đường ôtô phải đi trước một bước trong sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, Chính vì vậy đường ôtô là một bộ phận không thể thiếu được trong mạng lưới giao thông vận tải toàn quốc. Mặc dù đường ôtô có những ưu điểm nói trên nhưng bên cạnh đó vẫn còn tồn tại nhược. điểm sau : Giá thành vận tải cao, nhất là vận chuyển đường dài. 'Vận tải đường ôtô phụ thuộc nhiều và trạng thái của đường mã trạng thái đường lại chịu ảnh hưởng rất lớn của thiên nhiên. “Tai nạn giao thông trên đường mỗi ngày một tăng. Môi trường xung quanh bị ô nhiễm. 'Nạn ùn tắc giao thông còn phổ biển , đặc biệt là ở các đô thị lớn. Quan hệ giữa ô tô với đường is dam aspls dob intra a moi pc BỊ LAI tốc độ mong. mate Govern wy Sate vs eh De Zhe Ss động của xe trên đường là rất quan trọng. Nó ảnh hưởng đến năng „ khả năng. thông hành, tốc độ xe chạy,V. Chuyên động của tô trên đường à một chuyển động = mn động tịnh tiến trên đường thẳng, chuyển động quay trên động lượn So 56 53 cba ju ảnh hưởng, bởi dao động dọc và dao động ngang. Trong thiết kế đường khi xét chuyển độ = «l một hệ đơn giản XE - 'ĐƯỜNG còn các yếu tổ khác như trình, pay li xe chưa xét đây. Trong hệ đó XE được coi mt va 6 để thing Tel Ses ìng biến.1 Các lo lực căn tác dụng os 2.1 Lực cân lăn AS) @ — So : Khi ôtô ©. AT ¿ hs vio ci ebeai giữa bánh xe với mặt đường, biểuvới chiều choi động của hô do đồ âm cản ở chuyển động của ôtô, Lực cản lăn sinh ra do những nguyễn nhân sau : Do ma sắt giữa bánh xe và mặt đường. 'Do biến dạng của lốp xe và biến dạng của mặt đường làm cản trở xe chạy. 'Đo xe bị xung kích và chắn động trên mặt đường không bằng phẳng. Đo ma sắt trong các ỗ trục của bánh xe khi xe chạy. ~ Công thức tínhtoán: #; G ƒ (kG) Trong đó :_ Rự = Lực cản lăn, kG. — Trọng lượng của ôtô, kG. — Hệ số lực cản lăn , không thứ nguyên. Chuong I : Gidi thiệu chung về đườngô tô 'Hệ số lực cản lăn ƒ phụ thuộc vào các yếu tố sau: Độ cứng của lốp xe (áp suất hơi càng lớn,bánh xe cảng cứng thì hệ số lực cản lan cing nhỏ ). 'Độ biến dạng của mặt đường và tình trạng mặt đường. Mặt đường cảng tốt, ít biến. dạng( thí dụ như mặt đường bêtông ) thì hệ số lực cản lăn cảng nhỏ. “Tốc độ xe chạy. Khi xe chạy tốc độ cao( >50 km/h) thì biến dạng của lốp xe chưa kịp phục hồi đã chịu thêm một lần biến dạng nữa nên hệ số lực cán lăn tăng cao theo tốc độ xe chạy.2 Lực cân không khí (Rạ) at 6 tare Sogn Eg Ele aE Hag ins lo bị ma sát không khí ở thành xe và bị các khối chân không đả lại. SX A a _ —Ừ» » ——— gón Cc —_—— đy? ` & (Công thức tính toán: Re rom ss es K của xe tải : 1,035. F— = 6 Khi ôtô chuyển động lên dốc phải tiêu tốn năng lượng để khắc phục một phần trọng, lượng của ôtô do đó nó cản trở chuyển động. Công thức tỉnh toán :, G sin, (kG) Do nhỏnênsin tg =i(i Lấy : (+) khi lên đốc ; (- ) kh xuống dốc. Chương Ï: Giới thiệu chung về đườngô tô 2.4 Lực cản quán tính (Ry) Khi ôtô chuyển động tăng tốc hoặc giảm tốc thì sinh ra lực cản quán tính. Nếu xe chuyển động ting tốc thì lực quán tính sẽ cản trở chuyển động, khi xe chuyển động giảm tốc lực quán tính sẽ cùng chiều chuyển động. Lực quán tính sinh ra là do sức cản quán tính do chuyển động tịnh tiến của toàn khối ôtô và sức cản quán tính do các bộ phận quay của Ôtô. Công thức tính toán: 8, G /(kG) Trong đó: G— Trọng lượng củaôtô,kG ~ Giả tốc tương đổi của ôtô. |” deg-dt * — Hệ số xét đến ảnh hưởng của các bộ phận qua) 'Gia tốc trong trường. inthe cia ts, Ss (eS “ "Nhận xét : ©@ mates dề “Chuyển động đu thì céc 2.2 Lye kéo của ô tô Khi ôtô chuyển động thì nhiên. động cơ và biến ‘momen quay M tại trục khuý eủ quay này còn nhỏ và tố dụng được cần qua ve eee! ấp lực hơi trong bảnh xe, cấu tạo của lốp và tải i Ị ag thái của mặt “Thường lấy nụ =0,93 0.3 Nhân tổ động lực và biểu đồ nhân tổ động lực. Điều kiện để ôtô có thể chuyển động được là:P, Ry Ry Ri Ry Xét phương trình cân bằng: Ø, Ry Ry Ri Ry Px Re Ry Re Ry PR Epis Dit D PR gọi là nhân tố động lực. Về mặt cơ học, nhân tố động lực có nghĩa là G sức kéo trên một đơn vị trọng lượng của xe. 4 9 Chuong I : Gidi thiệu chung về đườngô tô 'Khi xe chuyển động đều :j=0 D=f+i 'Nhân tố động lực từng loại xe phụ thuộc vào tốc độ xe chạy V đối với từng chuyển số. ‘Quan hé nay được thế hiện bằng biểu đồ nhản tố động lực. Trên biểu đồ biểu diễn các đường D = f{V) ứng với các chuyển số khác nhau của mỗi loại ôtô. 'Với biểu đồ nhân tố động lực ta có thể vận dụng hữu ích như sau : “Xác định tốc độ xe chạy đều khi biết tình trạng của đường. Xác định các điều kiện cần thiết của đường để đảm bảo một tốc độ xe chạy cân bằng. Biểu đồ cho thấy khi điều kiện đường thay đổi thì khi chạy ôtô phải sang số, ở các. đoạn đường dốc lớn đường xấu thì phải dùng số thấp.Ví dụ : Biểu đồ nhân tổ động lực của xe. I D œŒ 0aoH- ge 2s 3 Ly \ — Vv So 2 30.4Lực CS ail 24. lấp xúc cửa bánh xe S/n cũn ig l lực T. Phản lực này rit cần thiết để lúc đó xe mới chuyển động được.Phản cin bing wv nhưng ngược chiéu chuyển động, ta gọi là lực Xe với mặt peri ips tgs PE ANF hig lng ing ATidagill li số giới hạn gọi là Tmax (lực bám lớn nhất ).