Đồ án Thiết kế kỹ thuật cầu đúc hẫng nút giao Đồng Văn

ượng chủ yếu tại trạm khí tượng Phủ Lý. Lượng mưa Lượng mưa phân bố khá đồng đều. Tại khu vực tuyến đi qua, lượng mưa trung bình năm là 1.889mm với số ngày mưa trung bình là 161 ngày. Mùa mưa kéo dài 6 tháng, từ tháng V đến tháng X. Trong mùa mưa tập trung khoảng 80% lượng mưa cả năm. Lượng mưa tăng dần từ đầu mùa tới cuối mùa mưa, đạt tới cực đại vào tháng VIII và tháng IX (là tháng có tỷ lệ bão và áp thấp đổ bộ vào lớn nhất) với lượng mưa trung bình lên tới 326mm. Sáu tháng còn lại, từ tháng XI đến tháng IV, thuộc về mùa ít mưa. Những tháng đầu mùa đông là thời kỳ ít mưa nhất. Mỗi tháng trung bình chỉ quan sát được 6 - 8 ngày mưa nhỏ. Tháng có lượng mưa cực tiểu là tháng I và II, với lượng mưa dưới 30mm và 5 - 7 ngày mưa. Nửa cuối mùa đông là thời kỳ mưa phùn ẩm ướt. Tuy lượng mưa tăng không nhiều so với đầu mùa đông nhưng số ngày mưa thì nhiều hơn rõ rệt (10 - 15 ngày mỗi tháng). Đặc trưng của chế độ mưa Đặc trưng Trị số Lượng mưa trung bình năm (mm) 1889 Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất (mm) 325,8 Lượng mưa trung bình tháng nhỏ nhất (mm) 29,3 Số ngày mưa trung bình 161 Độ ẩm, nắng Độ ẩm trung bình năm là 86%. Thời kỳ ẩm ướt nhất là các tháng đầu mùa xuân (tháng III, IV) là các tháng mưa phùn, độ ẩm trung bình đạt tới 90%. Thời kỳ khô hanh nhất là những tháng đầu mùa đông (tháng XI, XII) có độ ẩm trung bình là 82%. Tổng số giờ nắng trung bình cả năm vào khoảng 1.500 – 1.600 giờ. Nhìn chung, suốt mùa hạ đều nắng nhiều, mỗi tháng có trên 150 giờ nắng. Tháng nhiều nắng nhất là tháng VII với tổng số giờ nắng trung bình vào khoảng 160 giờ. Gió, bão Về mùa đông, gió thường thổi tập trung theo hai hướng: hướng Đông Bắc hay hướng Bắc. Mùa hạ gió thường thổi theo hướng Đông Nam hoặc hướng Nam. Tốc độ gió mạnh nhất xảy ra vào mùa hạ, khi có dông và bão. Tốc độ gió có thể đạt tới trên 40m/s trong bão. Mùa đông, khi có gió mùa tràn về gió giật cũng có thể đạt tới 20m/s. Thủy văn, thoát nước (i) Đặc điểm thủy văn khu vực Khu vực dự án thuộc vùng ảnh hưởng của sông Nhuệ. Dọc theo bờ sông Nhuệ là hệ thống đê ngăn lũ. Hệ thống đê kể trên đã tạo ra hai chế độ thủy văn khác nhau, đó là chế độ thủy văn nội đồng và chế độ thủy văn sông. Điều kiện quan trọng để nghiên cứu chế độ thủy văn khu vực là các tuyến đê nêu trên không bị vỡ hoặc tràn với tần suất thiết kế. Trong mùa lũ những trận lũ lớn, kéo dài làm nước sông Nhuệ dâng cao, nếu trùng với các trận mưa lớn sẽ gây ngập lụt trong khu vực nội đồng do các trạm bơm tiêu không hoạt động được (hoặc không được phép hoạt động). Tại khu vực phía tây QL1A từ Trạm thu phí Nam Cầu Giẽ tới Km227+000 thuộc khu vực tiêu Tả Đáy – Bắc Châu Giang theo Quy hoạch Phát triển Nông nghiệp tỉnh Hà Nam đến năm 2010. Khu vực này có hướng thoát nước ra sông Nhuệ. (ii) Mực nước thiết kế Trong phạm vi nút Đồng Văn, các nhánh dọc theo QL1A và dọc theo QL38 về phía Yên Lệnh đều có cao độ cao hơn các tuyến đường hiện tại, đồng thời cao hơn rất nhiều so với khu vực lân cận, do vậy hoàn không bị khống chế bởi mực nước thiết kế các tuyến đường nêu trên. Điều kiện địa chất công trình Theo tờ bản đồ địa chất và khoáng sản Việt Nam, tỷ lệ 1/200,000, tờ Ninh Bình (F-48-XXXIV), khu vực thị trấn Đồng Văn, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam bao gồm các hệ tầng thuộc giới Paleo-MesoProterozoi, Trias trung, Neogen và trầm tích Đệ Tứ dày phân bố từ dưới lên trên . II.Tổ chức giao thông tại nút Đồng Văn II.1.Đặc điểm nút giao thông Đồng Văn. Dự án nút giao thông Đồng Văn chủ yếu nằm trong địa bàn thị trấn Đồng Văn. Trục chính của thị trấn Đồng Văn là dọc theo QL1A và đường sắt Thống Nhất. Trục chính này đã chia thị trấn Đồng Văn ra làm 2 khu vực rõ ràng là bên phải và bên trái tuyến đường sắt Thống Nhất. Khu vực bên phải tuyến đường sắt Thống Nhất dân cư sống tập trung sát dọc QL1A và đã định cư tương đối lâu. Theo hướng về phía cầu Nhật Tựu, sau khi vượt qua lớp nhà đầu tiên của QL1A là khu vực ao thoát nước và khu vực dân cư thưa thớt hơn. Theo hướng QL38 về phía cầu Yên Lệnh dân cư cũng sống tập trung sát mặt đường, tuy nhiên chỉ chủ yếu bắt đầu sau khi QL38 nâng cấp. Tóm lại dọc theo trục QL1A phía phải tuyến và dọc theo trục QL38 có đặc điểm địa hình, địa vật như đường đô thị. Sự cần thiết phải làm nút giao khác mức tại nút Đồng Văn. Trong nút giao thông này, xe có nhiều chuyển động khác với trên đường thường. Ta thấy giữa các làn xe có bốn chuyển động: nhập dòng, tách dòng, cắt dòng và trộn dòng. Tương quan vị thế các xe trong các chuyển động tạo thành các xung đột Các xung đột trong nút Đồng Văn có ba loại: điểm nhập, điểm tách và điểm cắt.Chuyển động trộn dòng là tổng hợp của hai xung đột: một điểm nhập và một điểm tách. Trong các xung đột, nguy hiểm nhất là điểm cắt mà đặc biệt ở đây lại có sự giao cắt giữa đường ôtô và đường sắt. Cách tháo gỡ xung đột đầu tiên ta nghĩ tới là chấp nhận các xung đột có thể chấp nhận được. Như vậy thực tế hàng ngày ta chấp nhận sống chung với các xung đột. Điều này sẽ gây lãng phí thời gian tiền bạc và ô nhiễm môi trường. Khi đã chấp nhận các xung đột, muốn giảm độ nguy hiểm ta phải định vị nó để phân phối hợp lý mật độ xung đột và định trước các góc giao có lợi. Tức là phải có biện pháp phân định không gian. Một biện pháp nữa là phân định thời gian tức là dùng đèn tín hiệu phân thời gian thành các pha. Mỗi pha cấm một số luồng thông qua và một số luồng được phép thông qua. Như vậy số xung đột giảm rõ rệt và chỉ còn tồn tại xung đột chấp nhận được. Tuy nhiên với nút giao Đồng Văn, khi mà các đường giao là QL1A, đường sắt quốc gia và tuyến đường QL38 thì sự giao cắt và thời gian chờ đợi qua nút lớn sẽ làm cho hiệu quả kinh tế xã hội của dự án đạt được là không cao. Như vậy một biện pháp đặt ra tích cực hơn là thiết kế nút giao khác mức để phân tách các luồng xe nhằm đảm bảo an toàn xe chạy và giảm thời gian thông qua của nút. II.2.Các phương án nút giao Đồng Văn II.2.1.Phương án 1: Nút giao dạng nửa hoa thị kết hợp với đảo tròn quay đầu phía Hưng Yên Tổ chức giao thông trong nút Trên tất cả các nhánh nối tổ chức giao thông theo một chiều. Từ Hà Nội đi Phủ Lý: đi thẳng qua cầu vượt ĐB Tế Tiêu: rẽ trực tiếp vào nhánh E Hưng Yên: đi thẳng qua cầu vượt ĐB,sau dó rẽ vào nhánh D để đi đến Hưng Yên Từ Phủ Lý đi Hà Nội: đi thẳng qua cầu vượt ĐB Tế Tiêu: rẽ trực tiếp vào nhánh D,đi theo đường đến Hưng Yên,quay đầu xe tại đảo tròn rồi đến Tế Tiêu Hưng Yên: rẽ trực tiếp vào nhánh D Từ Tế Tiêu đi Hà Nội: đi thẳng chui qua cầu vượt đến Hưng Yên,quay đầu xe tại đảo tròn rồi đi theo nhánh B đến Hà Nội Hưng Yên: đi thẳng chui qua cầu vượt Phủ Lý: rẽ trực tiếp vào nhánh F Từ Hưng Yên đi Hà Nội: rẽ trực tiếp vào nhánh F Tế Tiêu: đi thẳng chui qua cầu vượt Phủ Lý: đi thẳng chui qua cầu vượt đến Tế Tiêu,rẽ vào nhánh C rồi đi đến Phủ Lý Ưu nhược điểm của phương án Ưu điểm Giải quyết triệt để giao cắt giữa các luồng phương tiện giao thông. Tổ chức giao thông tại nút mạch lạc và rõ ràng. Ưu tiên được các hướng chính Cầu vượt cho đường sắt và đường bộ chủ yếu là cầu thẳng Nhược điểm Phương án này sẽ khiến cho quãng đường rẽ trái lớn nên tôn kém trong chi phí vận doanh Diện tích chiếm đất lớn II.2.2.Phương án 2: Thiết kế đảo xuyến ở trên cao. Thiết kế đảo tròn trên cao kết hợp với các cầu nhánh giải quyết liên hệ giao thông cho các hướng: Tế Tiêu đi Yên Lênh-Phủ Lý-Hà Nội và Yên Lệnh đi Tế Tiêu-Phủ Lý-Hà Nội Tổ chức giao thông trong nút Nút giao thông hình xuyến là một nút giao thông có 1 đảo lớn ở trung tâm, để có thể cùng vuợt được tĩnh không đường bộ ( H = 4.75m) và tĩnh không đường sắt ( H = 6m; khổ đường săt B – N là khổ 1000mm thì H tk = 5.1m nhưng để dự trù cho truờng hợp trong năm tương lai sẽ thay khổ 1435mm nên lấy H = 6m). Trong nút thì các hướng xe chạy đều bám theo quỹ đạo quanh đảo có chiều ngược chiều kim đồng hồ. Các xe từ Hà Nội đi Phủ Lý và ngược lại vẫn ưu tiên đi thẳng theo QL 1A dưới vòng xuyến đảm bảo tốc độ thiết kế 80 km/h. Còn các dòng lưu thông còn lại đều đi lên đảo xuyến theo các nhánh cầu lên đảo tròn trên cao thực hiện trộn dòng rồi tách ra các hướng mong muốn Ưu nhược điểm của phuong án Ưu điểm - Tốn ít diện tích và ưu tiên được cho hướng chính Hà Nội-Phủ Lý. - Tổ chức giao thông đơn giản loại bỏ hết các xung đột nguy hiểm là giao cắt đảm bảo cho xe chạy thuận tiện và an toàn - Công trình giao thông có kiến trúc mỹ quan đẹp, là điểm nhấn của đô thị hiện đại Nhược điểm - Tồn tại nhiều xung đột nhập dòng và tách dòng trên đảo tròn trên cao II.3.Kiến nghị Căn cứ vào đặc điểm giao thông nút giao cũng như đặc điểm địa hình dân cư tại khu vực nút kiến nghị thiết kế tổ chức giao thông nút Đồng Văn theo phương án vòng xuyến trên cao. Vì đây là phương án tối ưu cho việc giải quyết tất cả các giao cắt trực tiếp mà chỉ tốn diện tích rất nhỏ so với việc xây dựng các nút giao thông khác mức khác. Giải pháp giao thông phương án này mạch lạc rõ ràng. Ưu tiên được các hướng chính. CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HÌNH HỌC NÚT GIAO THÔNG ĐỒNG VĂN I. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT THIẾT KẾ NÚT GIAO Hệ thống quy phạm áp dụng. - Tiêu chuẩn đường Đô thị TCXDVN 104-2007. - Tiêu chuẩn đường ôtô TCVN 4054-2005 - Tiêu chuẩn cầu đường bộ 22TCN 272-05. I.1. Các thông số kỹ thuật thiết kế vòng xuyến: + Tốc độ tính toán trong vòng xuyến: vd = 40km/h = 11.11m/s. + Góc giao của 2 đường ôtô: . + Độ dốc dọc trên vòng xuyến: id = 0 %. + Độ nghiêng siêu cao trên vòng xuyến: isc = in=2%. + Hệ số lực ngang lựa chọn: . I.2. Các thông số kỹ thuật thiết kế cầu nhánh: + Tốc độ tính toán trong cầu nhánh: vd = 40km/h = 11.11m/s. + Độ dốc dọc lớn nhất trên các cầu nhánh: id = 4%. + Độ nghiêng siêu cao lớn nhất trên các cầu nhánh: isc = 4%. + Hệ số lực ngang lựa chọn: II. LỰA CHỌN TỐC ĐỘ TÍNH TOÁN TRÊN CÁC CẦU NHÁNH VÀ VÒNG XUYẾN Vì nút giao khác mức thường chiếm dụng mặt bằng lớn, do đó để giảm kích thước của nút người ta thường giảm tốc độ ở các cầu nhánh. Vì vậy lựa chọn tốc độ tính toán của các cầu nhánh cần được luận chứng kỹ lưỡng. Không thể chọn tốc độ thiết kế của cầu nhánh bằng tốc độ xe chạy trên đường chính vào nút vì hai lý do sau: + Thứ nhất là tốc độ xe rẽ lớn thì đòi hỏi phải thiết kế cầu rẽ có chiều dài lớn. Điều này dẫn đến khối lượng và gía thành xây dựng tăng lên, đồng thời tăng diện tích chiếm dụng mặt bằng. + Thứ hai là không thể lựa chọn tốc độ trên cầu nhánh quá cao do thông thường cầu nhánh rẽ chỉ có một làn xe dành cho đi chung cả xe con và xe bus có tốc độ thiết kế thấp sẽ không đạt được tốc độ thiết kế cao. Trong thành phố, do điều kiện hạn hẹp về mặt bằng nên các nhà chuyên môn khuyên nên dùng tiêu chuẩn ứng với điều kiện tối thiểu, nghĩa là tốc độ tính toán của các cầu nhánh trong các nút giao khác mức ở thành phố chỉ nên chọn V=25-40 km/h, chỉ đối với đường cao tốc thành phố mới chọn V=50km/h. Từ tất cả các điều trên và theo quy trình thiết kế đường đô thị mới nhất của nước ta: Đường đô thị - Yêu cầu thiết kế mang ký hiệu 104 – 2007 với vận tốc trên đường chính 60km/h ,vận tốc thiết kế trên cầu nhánh đều được chọn là 40km/h. Tại vòng xuyến các dòng xe nhập dòng vào vòng xuyến nên các phương tiện không thể đi với tốc độ cao được, vì vậy tốc độ thiết kế cho vòng xuyến được chọn là 30km/h III.XÁC ĐỊNH TẦM NHÌN TRÊN CẦU NHÁNH CÓ MỘT LÀN XE TRONG PHẠM VI NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC. III.1Tính toán tầm nhìn trên bình đồ. Khoảng cách tầm nhìn trên bình đồ của các cầu nhánh có một làn xe trong phạm vi nút giao thông khác mức được xác định theo điều kiện tầm nhìn hãm xe trước chướng ngại vật (tầm nhìn phía trước). Sơ đồ tính toán tầm nhình cho đường nhánh có một làn xe Và được tính theo công thức: S = l1+l2+l0 Trong đó: - chiều dài đoạn đường ứng với thời gian phản ứng tâm lý của người lái xe = v.tf v - tốc độ chạy xe trên cầu nhánh, m/s tf - thời gian phản ứng tâm lý của lái xe, tf = . Chọn tf = 1.2s - chiều dài hãm xe. Trong đó: t- thời gian lái xe tác dụng và tăng lực hãm lên các bánh xe. Chọn loại phanh là phanh thuỷ lực nên chọn t = 0.2s K - hệ số sử dụng phanh, trị số K thay đổi từ 1.1 đến 2.0 (để đảm bảo cho xe chạy trên cầu nhánh an toàn thường chọn K = 2.0) - hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường, lấy = 0.5 - hệ số sức cản lăn (f=0.02-0.03), lấy f = 0.02 - độ dốc dọc đường nhánh, lấy trường hợp bất lợi nhất là xe xuống dốc, i= 0.04 - cự ly an toàn dừng xe trước chướng ngại vật. Thường chọn = 5m Từ đây, công thức được viết lại: Mà theo quy định về tầm nhìn tối thiểu trên đường nhánh (Bảng 19 Điều 9.2 TCXDVN 104-2007) Ta có bảng quy định sau : Bảng : Tầm nhìn tối thiểu, m. Tốc độ thiết kế (km/h) Tầm nhìn dừng xe tối thiểu Tầm nhìn ngược chiều tối thiểu Tầm nhìn vượt xe tối thiểu 100 80 70 60 50 40 30 20 150 100 85 75 55 40 30 20 - 200 175 150 115 80 60 20 - 550 450 350 275 200 150 100 Vậy III.2. Xác định tầm nhìn trên trắc dọc. Trong trường hợp tổng quát và để bảo đảm an toàn khi tính toán ta chọn % Vậy III.3. Xác định bán kính đường cong đứng của các cầu nhánh. Đối với các đường cong đứng lồi thì bán kính được xác định theo công thức Trong đó: S - tầm nhìn tính toán trên trắc dọc cầu nhánh. = 1.2 m chiều cao mắt người lái xe. (Điều 9.1.3 TCXDVN 104-2007) Vậy bán kính đường cong đứng lồi là: Theo TCXDVN 104 : 2007 với tốc độ tính toán là 40km/h thì bán kính đường cong đứng tối thiểu mong muốn là 700m (Bảng 29 Điều 11.3.3). Đồng thời chiều dài tối thiểu tiêu chuẩn của đường cong đứng là 35m. Khi mong muốn thiết kế đường cong đứng thỏa mãn tiêu chuẩn và tiếp tuyến với đường đổ dốc 4 % trên trắc dọc thì sơ đồ tính toán bán kính đường cong đứng như sau: Trong đó: Tính cho trường hợp chiều dài đường cong đứng tối thiểu: l = 35m. Công thức tính chiều dài đường cong chắn góc là: m Kiến nghị chọn bán kính đường cong đứng lồi là: R = 900 m. Đối với đường cong đứng lõm thì bán kính đường cong được tính với hai điều kiện: Bảo đảm tầm nhìn ban đêm Bảo đảm an toàn cho xe chạy khi đi vào đường cong lõm Bán kính đường cong lõm được xác định theo công thức Trong đó: S - khoảng cách tầm nhìn trên trắc dọc - chiều cao của đèn pha so với mặt đường. Chiều cao này phụ thuộc vào cấu tạo từng loại ô tô sẽ có giá trị khác nhau. Khi tính toán láy = 0.7m = 4-60 góc chiếu của pha ô tô, chọn = 50 Vậy bán kính đường cong đứng lõm là: Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 : 2007, với tốc độ thiết kế là 40km/h thì bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu mong muốn là 700m (Bảng 29 Điều 11.3.3), Vậy chọn IV. THIẾT KẾ MẶT BẰNG NÚT GIAO IV.1. Nguyên tắc thiết kế: Các yếu tố tuyến trên mặt bằng phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật tương ứng với vận tốc thiết kế. Mặt bằng tuyến phù hợp với các quy hoạch hai bên đường và các dự án khác có liên quan. Tuyến phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật và hạn chế tới mức thấp nhất khối lượng xây dựng và giải phóng mặt bằng, tuy nhiên cũng phải đảm bảo an toàn và êm thuận tới mức tối đa cho người và phương tiện khi tham gia giao thông trong nút. Phối hợp hài hoà giữa các yếu tố: bình đồ - trắc dọc - trắc ngang - cảnh quan. Kết cấu cầu phù hợp với trình độ và năng lực thi công của nhà thầu trong nước. Hạn chế chiều cao kiến trúc. Đảm bảo tính thông thoáng và thẩm mỹ cao. Hạn chế ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình thi công như độ rung và tiếng ồn… IV.2. Giải pháp thiết kế. a. Phương pháp kết hợp vòng xuyến với các đường nhánh rẽ phải. Có 3 phương pháp kết hợp nhánh rẽ phải với vòng xuyến như sau: Đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với vòng xuyến Trục của đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với trục của vòng xuyến (hai trục này tiếp xúc với nhau tại một điểm) Đường nhánh rẽ phải nhập vào vòng xuyến một đoạn chung cd Sau khi xem xét và phân tích 3 phương pháp kết hợp trên và dựa vào hiện trạng của nút kiến nghị lựa chọn phương pháp đường nhánh rẽ phải nhập vào vòng xuyến một đoạn chung cd ( hình 3) – đoạn trộn dòng này tạo điều kiện thuận lợi cho các dòng xe rẽ trái, vì trên đường đi của mình chúng không gặp phải giao cắt cùng mức. b. Tính toán và lựa chọn bán kính của vòng xuyến và cầu nhánh. * Xác định bán kính vòng xuyến theo công thức: R = Hệ số = 0.17 Độ dốc siêu cao isc= 2%. Vận tốc vd = 11.11m/s. R = . Theo (Bảng 20 điều 10.3.3 TCXDVN104-2007) Bảng : Các chỉ tiêu kỹ thuật về đường cong nằm Bán kính đường cong nằm Tốc độ thiết kế, km/h 100 80 70 60 50 40 30 20 - tối thiểu giới hạn, m 400 250 175 125 80 60 30 15 - tối thiểu thông thường, m 600 400 300 200 100 75 50 50 - không cần làm siêu cao, m 4000 2500 2000 1500 1000 600 350 250 Kiến nghị chọn bán kính vòng xuyến là: R = 100m. * Xác định bán kính cầu nhánh theo công thức: R = Hệ số = 0.17 Độ dốc siêu cao isc= 4%. Vận tốc vd = 11.11m/s. R = . Kiến nghị chọn bán kính vòng nhánh là: R = 70m. Các nhánh rẽ phải được thiết kế với bán kính cong nằm R=70 m không có đường cong chuyển tiếp (Theo điều 10.5.3- Tiêu chuẩn thiết kế đường đô thị 104-2007 thì V ≥ 60km/h mới cần thiết bố trí đường cong chuyển tiếp). V. PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN MẶT BẰNG ĐƯỢC ĐƯA RA: Cầu trong nút giao được phân chia và gọi tên như sau: Bảng 2: Tên cầu và vị trí TT Tên cầu Mô tả vị trí 1 Vòng xuyến chính Từ trụ TX-1 đến trụ TX12,T4-AX, T5-AX, T5-BX, T6-BX, T7-BX, T5-CX, T6-CX, T7-CX, T5-DX, T6-DX, T7-DX 2 Cầu nhánh 1 Từ mố M1-A đến T3- A 3 Cầu nhánh 2 Từ trụ T6- A đến M2-A 4 Cầu nhánh 3 Từ mố M1-B đến T3- B 5 Cầu nhánh 4 Từ mố T8-B đến M2-B 6 Cầu nhánh 5 Từ mố T8-C đến M2-C 7 Cầu nhánh 6 Từ mố M1-C đến T4- C 8 Cầu nhánh 7 Từ trụM1-D đến T4-D 9 Cầu nhánh 8 Từ trụ T8-D đến M2-D Bảng 3: Các thông số trên mặt bằng TT Tên cầu Bán kính đường cong nằm (m) 1 Vòng xuyến chính 100 2 Cầu nhánh 1 70 3 Cầu nhánh 2 70 4 Cầu nhánh 3 70 5 Cầu nhánh 4 70 6 Cầu nhánh 5 70 7 Cầu nhánh 6 70 8 Cầu nhánh 7 110 9 Cầu nhánh 8 110 Chu vi của vòng xuyến C = 2*3.14*RX = 628m. Tổng chiều dài của đoạn cầu trên vòng xuyến coi như tính cho bán kính ở tim đường . Chọn với R =100 m à Chiều dài vòng xuyến L = C = 628 m VI.THIẾT KẾ TRẮC DỌC TUYẾN VI.1. Nguyên tắc thiết kế trắc dọc: - Trắc dọc thiết kế phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật đối với cấp thiết kế. - Cao độ thiết kế phù hợp với các cao độ khống chế. - Đảm bảo tĩnh không yêu cầu khi giao cắt với các tuyến giao thông khác. VI.2. Xác định các cao độ khống chế trên trắc dọc. Cao độ khống chế trắc dọc của nút được xác định như sau: Vòng xuyến vượt đường sắt và QL1A được khống chế bởi cao độ đường hiện tại, cao độ đường sắt,tĩnh không đường sắt và tĩnh không dưới cầu. Các cầu nhánh trong nút khống chế bởi cao độ đường hiện tại,cao độ vòng xuyến và tĩnh không đường sắt. VI.3. Xác định độ dốc dọc : Độ dốc dọc trên cầu nhánh của nút giao được lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện địa hình, tốc độ tính toán, thành phần xe chạy trong nút…. Do chức năng sử dụng nên cấu tạo các loại xe khác nhau. Với các loại xe như xe con, xe du lịch thì có thể khắc phục được độ dốc dọc lớn (tới 10%) mà không cần giảm tốc độ. Nhưng với các loại xe khác như xe buýt thì độ dốc dọc lớn xe càng phải giảm tốc độ để tăng sức kéo khi leo dốc. Vì vậy, độ dốc dọc lớn nhất được lựa chọn trên đường nhánh phải đảm bảo khả năng chạy xe của các loại phương tiện có trong thành phần dòng xe. Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 : 2007 qui định độ dốc dọc tối đa (Bảng 24 điều 11.2.1) đối với vận tốc thiết kế 40km/h là 7%. Độ dốc siêu cao mặt đường trên cầu nhánh để xe chạy với vận tốc V=40 km/h trên đường cong nằm bán R = 70m an toàn là : Như vậy kiến nghị chọn độ dốc dọc của các cầu nhánh trong nút là 4%. Kết quả thiết kế trắc dọc: Trắc dọc thiết kế đảm bảo tĩnh không đường sắt H = 6.2m tính từ đỉnh ray hiện tại tới dáy dầm (theo điều 2.3.3.4 của 22TCN272-05) và tĩnh không đường bộ H = 4.75m(theo điều 8.11.2 của TCXDVN104-2007) Bảng 4: Trắc dọc cầu STT Tên cầu Độ dốc dọc(%) Bán kính đường cong đứng(m) 1 Vòng xuyến chính 0 2 Cầu nhánh 1 4 900 3 Cầu nhánh 2 4 900 4 Cầu nhánh 3 4 900 5 Cầu nhánh 4 4 900 6 Cầu nhánh 5 4 900 7 Cầu nhánh 6 4 900 8 Cầu nhánh 7 4 800 9 Cầu nhánh 8 4 800 VII.THIẾT KẾ TRẮC NGANG: VII.1. Nguyên tắc thiết kế mặt cắt ngang: - Bề rộng mặt cắt ngang đảm bảo bố trí đủ số làn xe theo yêu cầu theo đúng quy định của quy trình. - Mặt cắt ngang cần thoả mãn quy mô và yêu cầu kỹ thuật đối với cấp đường thiết kế. Các yếu tố trên mặt cắt ngang được bố trí hài hoà, đảm bảo phù hợp với các công trình hai bên tuyến, thuận tiện cho việc bố trí các công trình phục vụ trên tuyến và các khu đô thị. - Mặt cắt ngang vừa đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật đồng thời cũng hạn chế tới mức thấp nhất giá thành xây dựng. VII.2. Xác định độ dốc ngang và siêu cao: Tại nút giao thông có sự gặp gỡ và tiếp xúc của nhiều tuyến, nhiều đường cong theo chiều khác nhau, cấu tạo siêu cao sẽ tạo nên gờ lồi ở giữa phần xe chạy, xe chuyển làn sẽ không êm thuận nhất là các xe có chiều dài lớn như xe buýt. Vì vậy tại vòng xuyến nơi có nhiều dòng xe nhập dòng và tách dòng kiến nghị không bố trí siêu cao. Trên các đường giao thông thông thường, có quy định siêu cao theo trị số bán kính đường cong nằm nhưng trong nút giao thông, tốc độ xe phân tán, hệ số lực ngang biến đổi rất nhiều nên quy định này thường không chặt chẽ. Việc phối hợp các siêu cao, các mặt cắt ngang phải đảm bảo hai nguyên tắc: Đảm bảo êm thuận cho luồng xe chính. Hạn chế các chỗ có độ dốc nhỏ hơn 0.5% để đảm bảo thoát nước tốt. Căn cứ theo tốc độ thiết kế và TCXDVN 104-2007, kiến nghị chọn độ dốc siêu cao trong các cầu nhánh là isc = 4%. Theo tiêu chuẩn TCXDVN 104 : 2007 độ dốc ngang phần xe chạy cho mặt đường bê tông nhựa là 15-25%o (Bảng 12 điều 8.2.5), mà trên vòng xuyến không bố trí siêu cao đồng thời các dòng xe nhập dòng vào vòng xuyến và tách dòng ra khỏi vòng xuyến từ nhiều hướng khác nhau nên trên vòng xuyến kiến nghị bố trí dốc ngang hai mái với độ dốc ngang là 2%. VII.3. Xác định chiều dài yêu cầu của đoạn trộn dòng của nút giao vòng xuyến khác mức Tính toán đường nhánh A Với góc chắn tâm 2 đường An toàn xe chạy và khả năng thông hành của các đoạn trộn dòng phụ thuộc vào chiều dài của chúng. Đoạn trộn dòng NH phải thỏa mãn điều kiện NH > Ltrộn dòng . Chiều dài đoạn trộn dòng được tra theo bảng , phụ thuộc vào tốc độ tính toán và thời gian t=3s-4s . Tính đoạn trộn dòng NH : Xác định góc ở tâm của đường nhánh theo công thức: trong đó : và là khoảng cách giữa các trục đường rẽ trên đường chính và trục của đường nhánh = 15.5 m = 4.5 m R : bán kính vòng xuyến , R = 104.25 m (Bán kính của vòng xuyến là 100m nhưng lấy theo bán kính đường tim của đoạn mở rộng để trộn dòng trên xuyế ) r : bán kính nhánh rẽ , r = 70 m : góc chắn cung HD và TN Góc chắn các đoạn cung KL và MI bằng : Góc kẹp chắn cung MH: Chiếu dài đoạn trộn dòng MH theo công thức: Kiểm tra chiều dài MH đủ để trộn dòng theo điều kiện : Ta có vận tốc trong các nhánh rẽ V=40 km/h=11.11(m/s) nhưng trong đoạn trôn dòng ta chỉ tính với 70% vận tốc thiết kế trong nhánh ( theo tiêu chuẩn AASHTO) hoặc lấy bằng 0.75 Vtk (theo TC Pháp) vậy trong đoạn trộn dòng V=30(km/h)=8.33(m/s) Ta có : ltr=(3 ÷ 4)V = (3 ÷ 4)8.333 ltr=25÷33 m MH = 33.67 m nằm trong khoảng ltr=25÷33 m thỏa mãn, bảo đảm cho xe chạy tên đoạn trộn dòng có tốc độ Vtr=8.33m/s trong thời gian t>3s Vâỵ với bán kính vòng xuyến R=104.25 m và bán kính cong nằm của đường nhánh r=70 đảm bảo đoạn trộn dòng cho xe chạy an toàn khi nhập và tách dòng trên nhánh A. Tính toán đường nhánh B Với góc chắn tâm 2 đường An toàn xe chạy và khả năng thông hành của các đoạn trộn dòng phụ thuộc vào chiều dài của chúng. Đoạn trộn dòng NH phải thỏa mãn điều kiện NH > Ltrộn dòng . Chiều dài đoạn trộn dòng được tra theo bảng , phụ thuộc vào tốc độ tính toán và thời gian t=3s-4s . Tính đoạn trộn dòng NH : Xác định góc ở tâm của đường nhánh theo công thức: trong đó : và là khoảng cách giữa các trục đường rẽ trên đường chính và trục của đường nhánh = 15.5 m = 4.5 m R : bán kính vòng xuyến , R = 104.25m (Bán kính của vòng xuyến là 100m nhưng lấy theo bán kính đường tim của đoạn mở rộng để trộn dòng trên xuyến ) r : bán kính nhánh rẽ , r = 70 m : góc chắn cung HD và TN Góc chắn các đoạn cung KL và MI bằng : Góc kẹp chắn cung MH: Chiếu dài đoạn trộn dòng MH theo công thức: Kiểm tra chiều dài MH đủ để trộn dòng theo điều kiện : Vâỵ với bán kính vòng xuyến R=104.25 m và bán kính cong nằm của đường nhánh r=70 đảm bảo đoạn trộn dòng cho xe chạy an toàn khi nhập và tách dòng trên nhánh B. Tính toán đường nhánh C Với góc chắn tâm 2 đường An toàn xe chạy và khả năng thông hành của các đoạn trộn dòng phụ thuộc vào chiều dài của chúng. Đoạn trộn dòng NH phải thỏa mãn điều kiện NH > Ltrộn dòng . Chiều dài đoạn trộn dòng được tra theo bảng , phụ thuộc vào tốc độ tính toán và thời gian t=3s-4s . Tính đoạn trộn dòng NH : Xác định góc ở tâm của đường nhánh theo công thức: trong đó : và là khoảng cách giữa các trục đường rẽ trên đường chính và trục của đường