LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐƯỜNG ÔTÔ CLOTHOID HIỆN ĐẠI

Chương II: Đặc điểm của đường Clothoid v tính phù hợp của nó với đường cao tốc 8nsc n d nsc L B i i Khi thiết kế, tính toán chiều dài đoạn nối siêu cao cần đối chiếu các trị số đoạn nối

Trang 1

trường đại học giao thông vận tải

Trang 2

trường đại học giao thông vận tải

š{›

xây dựng công trình giao thông

Học viên thực hiện

Vũ Quốc Toản

Giáo viên hướng dẫn khoa học

pgs.ts Bùi Xuân Cậy

hà nội - 2 0

luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật

phương pháp khảo sát

đường ôtô clothoid hiện đại

Trang 3

Lời cảm ơn

Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ, tác giả đã nhận

được sự giúp đỡ, tạo điều kiện nhiệt tình và quý báu của nhiều cá

nhân, tập thể

Lời đầu tiên tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới

suốt quá trình học tập tại trường Đại học Giao thông vận tải Hà

Nội, cho tới nay đã hoàn thành cuốn luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô trong Bộ

môn Đường bộ, trong phòng Đào tạo đại học và sau đại học trường

Đại học Giao thông vận tải Hà Nội đã tận tình hướng dẫn,

truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian theo học, thực hiện và

hoàn thành luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn, Ban lãnh đạo Tổng công ty

Tư vấn thiết kế Đường bộ, các đồng nghiệp Phòng Thiết kế đường

đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong suốt thời gian học cao học, thực

hiện và hoàn thành luận văn

Tác giả xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè, đồng

nghiệp trong thời gian làm luận văn

Một lần nữa tác giả xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 25 tháng 8 năm 2008

Tác giả

Vũ Quốc Toản

Trang 4

Mục lục

MụC LụC

Chương I phần mở đầu 1

chương II đặc điểm của đường clothoit và tính phù hợp của nó với đường cao tốc 6 II.1 Đặc điểm của đường ôtô Clothoid 7

II.1.1 Tìm hiểu sự chuyển động của ôtô trong đường cong 7

II.1.2 Các đường cong toán học áp dụng làm đường cong chuyển tiếp 13

II.1.3 Các dạng kết hợp đường cong chuyển tiếp 15

a Đường cong tròn nối 2 đường cong chuyển tiếp đối xứng b Đường cong tròn nối 2 đường cong chuyển tiếp không đối xứng c Đường cong chuyển tiếp liên tục d Kết hợp các cung Clothoid liên tục e Kết hợp các đường cong Clothoid ngược chiều f Kết hợp các đường cong Clothoid cùng chiều II.2 Tính phù hợp của đường ôtô Clothoid với đường cao tốc 26

Chương III Tổng quan công tác triển tuyến trong khảo sát đường ô tô thông thường và đặc điểm của quy trình khảo sát đường ôtô hiện tại 28

III.1 Khái quát công tác khảo sát đường ô tô 28

III.2 Các công tác triển tuyến khảo sát đường ô tô 29

III.3 Hiện trạng khảo sát đường ô tô thông thường 31

III.3.1 Đo góc và đo chiều dài tổng quát tuyến đường 31

III.3.2 Bố trí đường cong trên tuyến đường 32

III.3.3 Đo chiều dài chi tiết tuyến đường và bố trí cọc H 56

III.3.4 Đo độ cao tuyến đường 57

Trang 5

Mục lục

III.3.5 Đo vẽ mặt cắt ngang 58

III.3.6 Đo vẽ bình đồ tuyến 59

Chương iV: Các công nghệ và máy móc hiện đại áp dụng cho công tác khảo sát 60

IV.1 hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và ứng dụng trong khảo sát đường ô tô 60

iV.1.1 Giới thiệu khái quát về GPS 60

a Lịch sử ra đời hệ thống định vị toàn cầu (GPS) 60

b Các bộ phận cấu thành hệ thống định vị toàn cầu (GPS) 63

c Nguyên tắc hoạt động của GPS 68

d Các phương pháp định vị (đo) của GPS 70

IV.1.2 ứng dụng của GPS trong khảo sát đường ô tô 78

a Xác định hướng tuyến ngoài thực địa 78

b Lập lưới khống chế mặt bằng 80

c Lập lưới khống chế độ cao 85

d Đo mặt cắt ngang, mặt cắt dọc tuyến đường 88

e Đo vẽ bình đồ 91

IV.2 khảo sát đường ô tô bằng máy toàn đạc điện tử 92

iV.2.1 khái quát về máy toàn đạc điện tử 92

a Sơ đồ khối của máy toàn đạc điện tử (TĐĐT) 92

b Máy TĐĐT và các phụ kiện kèm theo 98

c Tính năng của máy toàn đạc điện tử 102

c.1 Đo góc 102

c.2 Đo chiều dài 103

c.3 Đo cao 101

c.4 Đo bình đồ 103

Trang 6

Mục lục

c.5 Bố trí công trình 108

c.6 Chức năng đo gián tiếp (Tie Distance) 109

c.7 Chức năng giao hội nghịch (Free Station) 100

c.8 Chức năng đo chiều cao chướng ngại vật ( Remote Hieght) 111

c.9 Đo và tính diện tích 111

iV.2.2 ứng dụng máy toàn đạc điện tử vào khảo sát đường ô tô 112

a Lập lưới khống chế mặt bằng (lưới đường chuyền cấp 2) 119

b Đo bình đồ 114

c Đo vẽ tuyến đường trên thực địa 114

d Đo cao bằng máy TĐĐT trong khảo sát đường ô tô 116

Chương V: áp dụng vào thiết kế và khảo sát thực tế 118

VI.1 Thuyết minh về đoạn tuyến đường cao tốc Hà nội

hải phòng và số liệu thiết kế ban đầu 118

VI.1.1 Sơ bộ về tuyến đường 118 VI.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế và cấp hạng kỹ thuật 119 VI.2 Các bước thực hiện thiết kế và khảo sát đoạn Km6+00 Km11+29 120 VI.2.1 Các bước thiết kế 120

VI.2.2 Thiết kế chi tiết cho các đường cong 122

Chương VI Kết luận và các tồn tại của đề tài 138

Trang 7

Chương I Phần mở đầu 1

Chương I Phần mở đầu

Giao thụng vận tải là kế tục của nền sản xuất, là cơ sở vật chất của một quốc gia,

là mạch mỏu lưu thụng của mọi vựng đất nước, là tiền đề cho sự phỏt triển kinh tế - xó hội của một nước, một vựng, một khu vực Thực tế cho thấy nơi nào giao thụng phỏt triển thỡ nơi đú mọi hoạt động kinh tế - xó hội trở nờn sụi nổi, tấp nập và nỏo nhiệt

Cơ sở hạ tầng giao thụng là một bộ phận quan trọng, một khõu khụng thể thiếu được trong kết cấu hạ tầng kỹ thuật, những thành tựu kinh tế đạt được trong những năm vừa qua giao thụng vận tải cũng đó đúng gúp một phần đỏng kể Cơ sở hạ tầng giao thụng vận tải đặc biệt là cơ sở hạ tầng giao thụng đường bộ đó tạo điều kiện cho nền kinh tế - xó hội phỏt triển Nhận thức được tầm quan trọng đú Đảng và Nhà nước ta đó ban hành nhiều cơ chế chớnh sỏch khuyến khớch cỏc nguồn vốn đầu tư cho cơ sở hạ tầng giao thụng đường bộ

Định hướng chiến lược phỏt triển giao thụng luụn là nhiệm vụ hàng đầu của ngành giao thụng vận tải mỗi nước Với những nước đang phỏt triển, nền kinh tế cũn gặp nhiều khú khăn, ngành giao thụng đang phỏt triển ở giai đoạn đầu như nước ta Nhiệm vụ định hướng chiến lược cho ngành xõy dựng giao thụng khụng chỉ là đầu tư tiền để phỏt triển xõy dựng giao thụng mà cần tập trung nghiờn cứu ứng dụng kỹ thuật cần thiết để phục vụ cho ngành giao thụng

Trong những năm gần đõy để phục vụ cụng cuộc đổi mới của đất nước, phỏt triển kinh tế - xó hội và hội nhập với khu vực Nhà nước ta cú chủ trương cải tạo nõng cấp một

số tuyến quốc lộ bằng cỏc nguồn vốn trong nước, vốn vay của cỏc nước, của ngõn hàng thế giới (WB), của ngõn hàng phỏt triển Chõu Á (ADB) và ngõn hàng Nhật Bản (JBIC) gồm QL1A, QL5, QL18, QL10 Nhờ đú mà bộ mặt giao thụng đó khởi sắc, việc đi lại được dễ dàng và thụng suốt Tuy nhiờn cựng với sự phỏt triển của nền kinh tế thỡ nhu cầu vận tải ngày một tăng mà năng lực lưu thụng của hệ thống đường quốc lộ hiện tại thỡ cú hạn và việc mở rộng nõng cấp gặp nhiều khú khăn Do vậy việc phải tiến hành đầu tư xõy dựng mới một hệ thống đường cú kỹ thuật cao, tốc độ xe chạy và năng lực lưu thụng lớn

Trang 8

là rất cấp thiết Mặt khỏc nguồn vốn của chỳng ta để sử dụng cho việc đầu tư xõy dựng cỏc con đường này chủ yếu là nguồn vốn đi vay để phỏt triển nờn việc sử dụng làm sao cho cú hiệu quả và phự hợp với nền kinh tế là rất quan trọng

Hệ thống giao thụng đường bộ cú ý nghĩa rất quan trọng cho việc phỏt triển kinh tế

xó hội và quốc phũng của mỗi quốc gia Cỏc tuyến đường ụ tụ cú tiờu chuẩn kỹ thuật cao, tốc độ xe chạy lớn, trang thiết bị kiểm soỏt giao thụng hiện đại, cỏc nỳt giao khỏc mức liờn thụng hoàn chỉnh với kiến trỳc cụng trỡnh đa dạng, phự hợp và giảm thiểu tỏc động mụi trường sẽ là biểu tượng sức mạnh kinh tế của một quốc gia phỏt triển

Số lượng hành khách vận chuyển hiện nay mới đạt 79.5% tổng lượng khách

vận chuyển yêu cầu Tổng chiều dài đường hiện có :224.633 km,

Bằng nguồn vốn đầu tư trong nước cũng như vốn vay ưu đãi ODA, nhiều

công trình giao thông đã được khôi phục, nâng cấp Chỉ trong vòng 5 năm trở lại

đây, đã khôi phục, nâng cấp được hơn 3.000 km Quốc lộ quan trọng, làm mới được

12.500m cầu lớn, củng cố và nâng cấp một số tuyến đường sắt, mở rộng và nâng

cấp hệ thống cảng tổng hợp Quốc gia, các tuyến đường thuỷ huyết mạch, hệ thống

giao thông đô thị đã được cải thiện một bước, giao thông nông thôn có sự phát

triển vượt bậc, làm thay đổi bộ mặt nông thôn; nhiều công trình đã đi vào khai thác

và phát huy hiệu quả rõ rệt

Hiện nay ở nước ta mới chỉ có khoảng 30km tuyến Pháp Vân - Cẫu Giẽ thiết

kế theo tiêu chuẩn đường cao tốc Còn lại các tuyến khác vẫn trong giai đoạn lập

dự án, đang thiết kế hoặc đang xây dựng

Trang 9

Để phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, trong thập kỷ tới phải từng bước hình

thành mạng lưới đường bộ cấp cao và cao tốc Từ nay đến năm 2010, triển khai xây

dựng 1655km đường cao tốc, bao gồm các đoạn, tuyến sau

- Đường Nội Bài – Hạ Long: chiều dài 145km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Tuyến Hà Nội – Hải Phòng: chiều dài 100km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Tuyến Hà Nội – Lào Cai: chiều dài 218km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Đoạn Hà Nội – Thái Nguyên: chiều dài 62km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Tuyến Lạng Sơn – Hà Nội – Vinh: chiều dài 463km, quy mô 4 – 6 làn

xe;

- Đường vành đai III Hà Nội: chiều dài 78km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Đường Láng – Hòa Lạc: chiều dài 30km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Đoạn Đà Nẵng – Quảng Ngãi: chiều dài 124km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Đoạn Đà Nẵng – Huế: chiều dài 105km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Đoạn thành phố Hồ Chí Minh – Long Thành – Dầu Giây: chiều dài

- Đoạn Hoà Lạc – Trung Hà: chiều dài 40km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Đường vành đai IV Hà Nội: chiều dài 125km, quy mô 6 – 8 làn xe;

- Đoạn Huế – Quảng Trị: chiều dài 90km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Đoạn Dầu Giây – Phan Thiết: chiều dài 128km, quy mô 4 – 6 làn xe;

Trang 10

- Đoạn Thủ Dầu Một – Chơn Thành: chiều dài 50km, quy mô 4 – 6 làn xe;

- Đường vành đai III thành phố Hồ Chí Minh: chiều dài 110km, quy mô 6 –

8 làn xe;

Nghiên cứu xây dựng một số tuyến song song với QL1A ở các đoạn còn lại:

Quảng Ngãi – Nha Trang, Nha Trang – Phan Thiết, Cần Thơ - Bạc Liêu với

chiều dài khoảng 800km

Ở nước ta, khi nền kinh tế ngày càng phỏt triển , nhu cầu vận tải ngày càng tăng, cường độ xe chạy lớn, ngành cụng nghiệp ụ tụ đó bước đầu hỡnh thành và phỏt triển thỡ càng đũi hỏi hệ thống đường giao thụng hiện đại, đỏp ứng được nhu cầu phỏt triển trong tương lai Đường ụtụ ngày càng phải cú chất lượng cao về mặt kỹ thuật và mỹ thuật để thoả món cỏc yờu cầu về an toàn, thuận lợi cho xe chạy Ngoài việc thoả món cỏc yờu cầu

về mặt kỹ thuật, tuyến đường phải tạo điều kiện lao động tốt cho người lỏi, khụng chúng mặt, khụng bị mệt mỏi, khụng chủ quan đến mức dễ buồn ngủ, tạo hứng thỳ khi đường cho hành khỏch và người qua lại Cụng trỡnh đường phải cú tỏc dụng làm đẹp thờm cảnh quan của khu vực, tận lượng lập lại mụi trường đó sinh ra nú

Tớnh thẩm mỹ của một con đường đặt ra nhiệm vụ cho người thiết kế là phải ỏp dụng nguyờn tắc thiết kế tuyến đường mềm sao cho đường xõy dựng phải mềm mại ,uốn lượn bao quanh địa hỡnh ,kết hợp hài hoà bỡnh đồ tuyến với địa hỡnh địa phương và với cảnh quan xung quanh Mặt đường càng tốt, càng bằng phẳng, càng bằng phẳng, trong khi tuyến đường thiết kế phối hợp khụng tốt thỡ đú lại là một yếu tố tiềm ẩn tai nạn giao thụng

Hiện nay ở nước ta, hệ thống đường ôtô cấp cao vẫn đang trong quá trình xây dựng

và hoàn thiện, hầu hết các tuyến đường đã xây dựng vẫn triển tuyến theo phương pháp cổ

điển là định đỉnh cắm cong theo các đường sườn, tuyến đường là những đoạn thẳng được nối với nhau bởi các đường cong tròn Thực tế này gây bất lợi cho các phương tiện tham gia giao thông trên tuyến với tốc độ cao vì khi chuyển tiếp từ đường thẳng sang đường cong và ngược lại sẽ xuất hiện lực ly tâm rất lớn làm lật xe gây nguy hiểm tới tính mạng

và tài sản của người tham gia giao thông

Trang 11

Chất lượng khai thác đường ôtô hiện đại ngày càng đòi hỏi nâng cấp 1 cách đồng

bộ về chất lượng xây dựng như công trình, nền, mặt đường cùng với các yêu cầu về thiết

kế hình học của tuyến đường Nếu chất lượng mặt đường tốt, bằng phẳng sẽ giúp phương tiện giao thông nâng cao tốc độ chạy xe nhưng các yếu tố hình học của tuyến phối hợp không tốt với không gian xung quanh, không đáp ứng được các yêu cầu động lực học của

xe khi chạy tốc độ cao sẽ xuất hiện nguy cơ xảy ra tai nạn giao thông

Vì vậy, yêu cầu đề ra phương pháp thiết kế tuyến đường đáp ứng được nhu cầu giao thông hiện đại từ lâu đã được đặt ra, nhất là tại các nước phát triển nhằm đảm bảo tuyến đường hài hoà, phù hợp với điều kiện chuyển động tốc độ cao của ôtô, tạo tuyến

đường với quang cảnh phù hợp, các thông tin về ngoại cảnh được thu nhận thông qua thị giác người lái được dễ dàng uyển chuyển và đều đặn điều đó giúp thần kinh người lái khỏi mệt mỏi, căng thẳng khi chạy xe trên những tuyến đường dài Đó chính là phương pháp thiết kế đường ôtô Clothoid

Tuyến đường ôtô Clothoid là tuyến đường bao gồm các đường cong tròn và đường cong Clothoid nối tiếp nhau mà không có đoạn thẳng chêm hoặc nếu có thì đoạn thẳng chêm rất ngắn, không đáng kể Như vậy đường cong Clothoid từ là 1 yếu tố phụ giúp xe

ôtô chuyển tiếp từ đường thẳng sang đường cong và ngược lại để giảm bớt sự gia tăng đột trên tuyến đường cấp cao được êm thuận trở thành 1 yếu tố cơ bản, liên tục trong phương pháp thiết kế tuyến Clothoid Điều đó giúp giả quyết được các vấn đề về yêu cầu độ đều

đặn, rõ ràng quang học của tuyến đường, tăng cường sự thích hợp về mặt động lực học của ôtô và tạo điều kiện cho lái xe đánh giá, phán đoán tình huống sắp xảy ra dễ dàng và

điều khiển phương tiện tốt hơn góp phần gia tăng tốc độ chạy xe, giảm thiểu tai nạn giao thông và tăng cường hiệu quả khai thác của tuyến đường Xu hướng áp dụng tuyến đường

ôtô Clôthid với tốc độ xe chạy cao vào xây dựng công trình đường bộ ngày càng trở nên cấp thiết nhất là trong giai đoạn phát triển hệ thống đường ôtô cao tốc của Việt Nam hiện nay

Những nghiờn cứu mới gần đõy ở Việt Nam cũng như ở cỏc nước trờn thế giới về phương phỏp này đó chỉ ra những tớnh ưu việt của nú và tiến hành xõy dựng nờn một quy trỡnh thiết kế để ỏp dụng Phương phỏp này đó đươc ỏp dụng khỏ phổ biến trong thiết kế

Trang 12

đường cấp cao, điển hình là trong thiết kế đường cao tốc Việt Nam cũng đó ỏp dụng

phương phỏp này vào thiết kế cỏc cụng trỡnh như : Đường cao tốc Hà Nội -Lào Cai, Liờn Khương-Đà Lạt và hiện nay đang áp dụng trong đường cao tốc Hà Nội - Hải Phòng

Việc sử dụng đường cong clothoid là một yếu tố độc lập cú chiều dài lớn hơn nhiều

so với chiều dài đường cong, chuyển tiếp khi thiết kế thụng thường bằng cỏch kết hợp trực tiếp với nhau hoặc với cỏc đường cong trũn cú bỏn kớnh lớn và cỏc đoạn thẳng ngắn cho phộp ta thiết kế được một bỡnh đồ tuyến mềm mại, được triển khai theo một địa hỡnh một “cỏch tự nhiờn” sẽ thoả món được những yờu cầu về thẩm mỹ và cảnh quan của tuyến đường, đảm bảo về mặt động lực học ụtụ, từ đú tạo thuận lợi tối đa cho người lỏi xe đỏnh giỏ và hành xử khi điều khiển phương tiện, gúp phần giảm thiểu tai nạn giao thụng

và tăng chất luợng khai thỏc của đường Một tuyến được thiết kế như vậy được gọi là tuyến clothoid Nguyờn tắc vạch tuyến Clothoid là thay thế cỏc đường thẳng bằng cỏc đường cong trũn cú bỏn kớnh lớn kết hợp với đường cong Clothoid

Công tác khảo sát cung cấp số liệu đầu vào cho công tác thiết kế nên nó có vai trò hết sức quan trọng Việc cung cấp các số liệu chính xác trong công tác khảo sát địa hình

ảnh hưởng trực tiếp đến giải pháp thiết kế và khối lượng thi công sau này Có thế nói trong công tác khảo sát đường ô tô thì nội dung được quan tâm hàng đầu chính là số liệu

về địa hình Hiện nay phương pháp khảo sát tuyến cơ bản vẫn là định đỉnh cắm cong và

đo vẽ số liệu theo các đường sườn cơ bản đã vạch sẵn Phương pháp đo vẽ địa hình này áp dụng cho tuyến đường Clothiod sẽ không còn phù hợp vì tuyến đường Clothoid rất khó xác định đỉnh để định ra khu vực đo vẽ Do vậy, đề tài này được nghiên cứu nhằm phân tích các đặc điểm, yếu tố cơ bản của đường Clothoid, áp dụng vào thực tế thiết kế đường

ôtô cao tốc và đề ra phương pháp khảo sát phù hợp

Trang 13

Chương II: Đặc điểm của đường Clothoid v tính phù hợp của nó với đường cao tốc 7

Chương II

đặc điểm của đường clothoit

và tính phù hợp của nó với đường cao tốc

II.1 Đặc điểm của đường ôtô Clothoid

II.1.1 Tìm hiểu sự chuyển động của ôtô trong đường cong

Trên bình đồ, một tuyến đường ôtô được thiết kế bao gồm các đường thẳng và đường cong tròn Khi xe chạy từ đường thẳng sang đường cong có bán kính nhỏ tức là chuyển trạng thái chạy từ độ dốc 2 mái của mặt đường sang dộ dốc siêu cao 1 mái của đường cong

và ngược lại cần bố trí đoạn nối siêu cao cho đoạn chuyển độ dốc trên

Với các tuyến đường ôtô cấp thấp, tốc dộ xe chay không cao, thì chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong chỉ cần đoạn nối siêu cao là đủ Nhưng đối với đường cấp cao, tốc độ chạy xe lớn thì chỉ đoạn nối siêu cao không đủ để xe chạy an toàn khi chuyển tiếp giữa

đường thẳng và đường cong mà cần phải bố trí thêm đường cong chuyển tiếp để nối đường thẳng và đường cong tròn Đoạn đường cong chuyển tiếp này có chiều dài lớn hơn đoạn nối siêu cao để đảm bảo chuyển đổi siêu cao được đều đặn

Theo tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô của Việt Nam hiện hành ( TCVN 4054-05), đường

ôtô thiết kế với vận tốc Vtk≤ 60 Km/h thì không cần bố trí đường cong chuyển tiếp mà chỉ

bố trí đoạn nối siêu cao

Công thức xác định đoạn nối siêu cao:

i

sc

sc n

Trang 14

nsc

n d nsc

L

B i i

Khi thiết kế, tính toán chiều dài đoạn nối siêu cao cần đối chiếu các trị số đoạn nối siêu cao tối thiểu phụ thuộc vào tốc độ thiết kế, bán kính cong R và trị số độ dốc siêu cao được quy định trong TCVN 4054-05

Trong điều kiện địa hình phức tạp cần thiết phải bố trí nhiều đường cong thì cần phải xem xét bố trí các đường cong trong 1 tổ hợp để thiết kế cho hợp lý Không nên bố trí đường cong có bán kính lớn nằm giữa 2 đường cong có bán kính nhỏ gần nhau vì lái xe không thể

đi với tốc độ thấp ở đường cong có bán kính nhỏ thứ nhất rồi tăng tốc đi vào đường cong có bán kính lớn ở giữa rồi lại giảm tốc độ để đi vào đường cong bán kính nhỏ thứ 2 Tương tự, không nên bố trí đường cong có bán kính nhỏ nằm giữa 2 đường cong có bán kính lớn vì sẽ gây nguy hiểm khi xe dang chạy tốc độ cao phải giảm tốc độ đột ngột khi vào đường cong

có bán kính nhỏ ở giữa Do vậy, nguyên tắc khi lựa chọn bán kính 2 đường cong liền nhau

là phải đảm bảo tốc độ xe chạy trên 2 đường cong không chênh nhau quá 10-15km/h đồng thời phải bố trí đường cong chuyển tiếp có chiều dài phù hợp với địa hình và điều kiện xe chạy

Như vậy, ta thấy độ ổn định và an toàn xe chạy trên đường cong phụ thuộc vào sự xuất hiện đột ngột và độ lớn của lực ly tâm (C), thành phần cơ bản của lực ngang có xu hướng kéo xe khỏi đường cong Theo các con số thống kê về tai nạn giao thông xảy ra trên

đường cong nhiều hơn hẳn trên các đoạn đường thẳng, ta phải giải quyết vấn đề lựa chọn tốc độ tính toán và các trị số bán kính cong và cần bố trí 1 đoạn đường cong chuyển tiếp có bán kính giảm dần để lực ly tâm (C) tăng dần từ 0 cho đến giá trị cực đại C=G.v2/R khi xe chạy vào đường cong có bán kính R

Ta thể hiện sự biến đổi đột ngột của lực ly tâm khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong như sau :

Trang 15

Hình II-1 Nếu nối giữa 2 đường thẳng là đường cong tròn thì lực ly tâm C xuất hiện đột ngột tại tiếp

đầu và biến mất tại tiếp cuối của đường cong Nếu bố trí đường cong chuyển tiếp ở 2 đầu

đường cong tròn thì lực ly tâm sẽ tăng dần đến 1 giá trị nhất định và không đổi trong đường

cong tròn sau đó lại giảm dần khi xe ra khỏi đường cong tròn

Để tìm ra dạng đường cong dùng làm đường cong chuyển tiếp ta cần khảo sát các

điều kiện chạy xe trên đoạn đường cong chuyển tiếp này Trên hình vẽ biểu thị góc quay α

của ôtô ứng với bán kính R Khi xe vào đường cong, ôtô thực hiện 2 chuyển động độc lập: chuyển động tịnh tiến với tốc độ v(m/s) và chuyển động quay với vận tốc góc ω(1/s) Gọi S

là chiều dài đường cong chuyển tiếp và α là gốc ngoặt của bánh xe trước thì vận tốc v và tốc dộ góc ω đước xác định:

Trang 16

ωρ

ρ d v l

ds=− Hình II-2 Khi xe chạy vào đường cong với vận tốc góc ω không đổi, tích phân phương trình ds trên sẽ

được:

C v l

ρ

ω0

với điều kiện ứng với vị trí đầu đường cong chuyển tiếp thì s=0, ρ=∞ nên C=0

Trong trường hợp cụ thể, tốc độ v và vận tốc góc ω0 cũng như chiều dài gầm xe l là các trị

C=− , như vậy phương trình đường cong chuyển tiếp sẽ là

Trang 17

Như vậy bố trí đường cong chuyển tiếp dạng

ρ

C

S =− theo toạ độ cực sẽ làm gia tốc ly tâm tăng từ từ tức là góc ngoặt của bánh lái cũng tăng từ từ khiến cho xe chuyển tiếp từ đường thẳng vào đường cong 1 cách thuận lợi Tuy nhiên, trên thực tế thì đối với đường cong có bán kính lớn, quỹ đạo của xe khi ra vào đường cong không có sự khác biệt nhiều ( chỉ khoảng 30-40cm), do vậy với đường cấp thấp, tốc độ xe chạy nhỏ thì không cần bố trí

đường cong chuyển tiếp mà chỉ cần bố trí đoạn nối siêu cao chuyển trắc ngang từ 2 mái sang 1 mái

Ta thấy đường cong chuyển tiếp được bố trí để giảm bớt sự xuất hiện đột ngột của lực ly tâm không gây cảm giác khó chịu cho người ngồi trên xe, tức là trên toàn bộ chiều dài

đường cong chuyển tiếp, gia tốc ly tâm không vượt quá giá trị làm cho người ngồi trên xe cảm thấy khó chịu Đây chính là điều kiện đầu tiên để xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp

Điều kiện thứ 2 là trên chiều dài đường cong chuyển tiếp phải đủ để thực hiện việc chuyển tiếp từ trắc ngang 2 mái về trắc ngang 1 mái với độ dốc isc Như vậy điều kiện này

được thể hiện Lct≥ Lsc

Ngoài ra, điều kiện thứ 3 với đường cấp hạng cao, đường cao tốc thì chiều dài đường cong chuyển tiếp phải được lựa chọn sao cho tuyến hài hoà, êm thuận và đều đặn trong không gian, đạt được độ bằng phẳng về mặt quang học điều kiện này giúp lái xe yên tâm

điều khiển xe chạy với tốc độ cao trên đường cong chuyển tiếp và hành khách trên xe cảm thấy dễ chịu

Để bố trí được 1 đường cong chuyển tiếp đạt yêu cầu cần thoả mã cả 3 điều kiện trên Đối với điều kiện thứ nhất:

Gia tốc ly tâm tăng từ từ trong khoảng 0 đến giá trị

R

v2 , độ tăng của gia tốc này được

tính như sau:

t R

v I

s m L R v

Trang 18

Từ đó ta có chiều dài đường cong chuyển tiếp ( )

3

m I R

3

m I R

V

L=

Với mỗi quốc gia có các nghiên cứu và đưa ra trị số giới hạn khac nhau về độ tăng gia tốc ly tâm I ví dụ: ở Mỹ chọn I=1,3 feet/s3, ở Pháp chọn I= (0,65 – 1,0) m/s3, tại CHLB

Đức I= (0,3 – 0,8) m/s3, tại Thuỵ Điển I=0,8 m/s3

Từ công thức tính chiều dài đường cong chuyển tiếp ta thấy nếu tăng bán kính đường cong tròn thì chiều dài đường cong chuyển tiếp và ngược lại nếu tăng tốc độ xe thiết kế thì chiều dài đường cong chuyển tiếp tăng lên đáng kể Ta thấy rõ rằng, ứng với tốc độ thiết kế ( được quy định cho mỗi cấp đường) nếu bán kính cong được thiết kế với trị số lớn thì

đường cong chuyển tiếp tính theo điều kiện thứ nhất sẽ không còn ý nghĩa vì quá ngắn, do vậy với các đườn cong bán kính R lớn, bố trí đường cong chuyển tiếp chỉ để thoả mãn điều kiện thứ 3: tạo độ bằng phẳng quang học cho tuyến đường trong không gian Các đường cong chuyển tiếp được thiết kế lớn hơn giá trị cần thiết theo điều kiện thứ nhất nhằm loại bỏ

sự sai lệch thị giác về hình dạng tuyến đường khi xe đang chạy Để dảm bảo độ đều đặn, bằng phẳng thị giác khi đi trên đường cong chuyển tiếp thì góc ngoặt của tuyến không nhỏ hơn 30 và chiều dài đường cong chuyển tiếp không nhỏ hơn 1/4 đường cong tròn cơ bản Xét 1 cách toàn diện thì tuỳ thuộc vào cấp đường, tốc độ thiết kế và điều kiện cụ thể của địa hình để quyết định lựa chọn chiều dài của đường cong chuyển tiếp ứng với mỗi bán kính thiết kế của đương cong tròn Chiều dài đường cong chuyển tiếp thoả mãn các điều kiện đã nêu trên, đó là :

- Bảo đảm gia tốc ly tâm tăng từ từ trên suốt chiều dài đường cong chuyển tiếp cho

đến giá trị cực đại khi vào đường cong tròn cơ bản

- Bảo đảm trên đường cong chuyển tiếp thực hiện được đoạn nối siêu cao chuyển từ trắc ngang 2 mái sang trắc ngang 1 mái có độ dốc ngang isc kể cả khi đường cong chuyển tiếp nằm trên đoạn có độ dốc dọc tại tim đường

Trang 19

- Bảo đảm độ đều đặn không gian và êm thuận về mặt quang học của tuyến trên đường cong chuyển tiếp để lái xe yên tâm điều khiển xe chạy với tốc độ thiết kế mong muốn, nâng cao an toàn và thuận lợi cho xe chạy

- Bảo đảm cho lái xe có trình độ trung bình có đủ thời gian điều khiển tay lái quay từ

từ

Ngoài ra, khi thiết kế chiều dài đường cong chuyển tiếp còn phải tính đến sự thay đổi vận tốc khi xe chạy vào đường cong chuyển tiếp với giá trị khác trên đường thẳng Cụ thể, khi xe chạy vào đường cong chuyển tiếp, lái xe thường hãm phanh giảm tốc độ chay từ vận tốc vt sang vận tốc vc và sinh ra gia tốc âm còn khi ra khỏi đường cong tròn lái xe sẽ tăng tốc tạo gia tốc dương Trường hợp này chủ yếu xảy ra trong các nút giao thông khi xe đi vào đường rẽ ( rẽ phải hoặc rẽ trái) và từ trong đường cong ra khỏi đường rẽ lái xe phải tăng tốc độ Tốc độ xe chay trong đường rẽ thấp hơn tốc độ trên đường chính nên đường cong chuyển tiếp ở 2 đầu đường rẽ sẽ thiết kế với vận tốc thay đổi và được tính từ điều kiện hãm

xe với tốc độ cuối bằng tốc độ hạn chế tương ứng với đường cong tròn có bán kính R được thiết kế

II.1.2 Các đường cong toán học áp dụng làm đường cong chuyển tiếp

Đường cong chuyển tiếp có dạng phần đầu (phía cuối đoạn thẳng) có bán kính bằng vô cùng, cong phần cuối tiếp nối với đường cong tròn thì có bán kính bằng bán kính đường cong tròn Trong toán học có 1 số dạng đường cong thoả mãn 1 số yêu trên đó là các

đường cong xoắn ốc Clothoid, đường hoa thị Lemniscat Becnuli, đường Parabol bậc 3 và bậc 3 Người ta sử dụng 1 phần đường cong này để lam đường cong chuyển tiếp hoặc phố hợp 3 đường cong có bán kính khác nhau để làm đường cong chuyển tiếp Trong thực tế, các đường cong này được áp dụng rộng rãi trong thiết kế đường ôtô bởi các yếu tố sau;

- Dạng đường cong phù hợp với quỹ đạo chuyển động của xe

- Tính toán và cắm cong được đơn giản, dễ dàng

Hiện nay, đường cong clothoid được áp dụng làm đường cong chuyển tiếp nhiều hơn và phổ biến hơn ở nhiều nước

Phương trình đường cong clothoid như sau:

Trang 20

ρ trong đó A - Thông số đường cong

ρ - bán kính đường cong, tỷ lệ nghịch với chiều dài đường cong chuyển tiếp S

+ Trong toạ độ vuông góc

ds ds

x

s s

)

!4

!21(cos

4 2

0 0

−+

−

=

ds ds

y

s s

)

!5

!3(sin

5 3

0 0

−+

5

−+

−

=

A

S A

S S x

336

7 2

S y

2 chuỗi x,y hội tụ rất nhanh nên khi tính toán để cắm cong ta chỉ cần lấy 2 số hạng đầu

Đường cong chuyển tiếp có đặc điểm là các đường cong khác nhau có chiều dài và thông số khác nhau nhưng chúng luôn giống nhau về mặt hình học và chiều dài đường cong thay đổi tỷ lệ thuận với thông số A Sự giống nhau về mặt hình học cho phếp xác lập mối tương quan giữa các thông số A, R, L, β tại các điểm đặc trưng của đường cong Clothoid

Điều đó được thể hiện qua khái niệm bán kính đơn vị

Trang 21

Hình II-3 Các đặc trưng Clothoid

Các điểm đặc trưng của đường cong Clothoid được tính toán lập bảng để tiện tra cứu phục vụ công tác tính toán cắm cong Phạm vi sử dụng đường cong clothoid làm đường cong chuyển tiếp chỉ lấy trong đoạn từ 1 đến 4 trong hình vẽ đặc trưng đường cong clothoid tứ góc giữa các đường tang ở vị trí này là β=0,5rad

Một đặc điểm khác của đường cong chuyển tiếp là 2 đường cong clothoid đồng dạng khi các thông số S1=k.S2

R1=k.R2

A1=k.A2 Với S1, R1, A1 là thông số đường cong Clothoid thứ 1

S2, R2, A2 là thông số đường cong Clothoid thứ 2

Từ đó, người ta lập bảng tính sẵn các toạ độ x,y của đường cong clothoid có thông số A=1 để cắm đường cong có thông số A bất kỳ Các toạ độ của đường cong chuyển tiếp clothoid thiết kế tại mỗi điểm đều có trị số:

Trang 22

Xi= xbảng.A

Yi= ybảng.A Với xbảng, ybảng là toạ độ của đường cong chuyển tiếp có A=1

II.1.3 Các dạng kết hợp đường cong chuyển tiếp

Đường cong Clothoid có các dạng kết hợp sau:

- Hai đường cong Clothoid kết hợp trực tiếp với nhau và đối xứng

- Kết hợp trực tiếp hai đường cong Clothoid nhưng không đối xứng

- Kết hợp 2 đường cong Clothoid đối xứng có 1 đoạn chêm tròn

- Kết hợp 2 đường cong Clothoid đối xứng không có đoạn chêm tròn

* Kết hợp các đường cong cùng chiều:

- Bố trí đoạn thẳng chêm giữa 2 đường cong Clothoid

- Không bố trí đoạn thẳng chêm giữa 2 đường cong

- Kết hợp các cung Clothoid liên tiếp nhau

* Kết hợp các đường cong ngược chiều:

- Bố trí đoạn thẳng chêm giữa 2 đường cong Clothoid ngược chiều

- Kết hợp trực tiếp giữa 2 đường cong Clothoid ngược chiều

a Đường cong tròn nối 2 đường cong chuyển tiếp đối xứng

Trường hợp này được áp dụng phổ biến trong thiết kế tuyến đường ôtô, theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054-2005 thì các tuyến đường có tốc độ thiết kế V≥ 60 km/h đều phải thiết kế

đường cong Clothoid chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong

Hình II-4

Trang 23

Hai đường cong chuyển tiếp Clothoid có cùng thông số A Thực tế trường hợp này chỉ thuận lợi cho nhưng nơi tuyến đi qua ít có điểm khống chế Để thuận lợi khi tính toán và cắm cong ngoài thực địa, ta sử dụng các bảng tính sẵn khi biết bán kính đường cong tròn R

và chiều dài đường cong chuyển tiếp L

Các thông số và công thức cơ bản để tính toán:

+ Góc ngoặt γ

+ Góc tương ứng với phần còn lại của đường cong tròn α=γ=2β

+ Chiều dài đường cong tròn cơ bản

2)

tg p R

T k = +

+ Đường tang toàn bộ đường cong: T= Tk + t

+ Chiều dài đường cong tròn

180

o R

Chiêu dài tối thiểu đường cong tròn (m) 20 35 50 70

b Đường cong tròn nối 2 đường cong chuyển tiếp không đối xứng

Trường hợp nối tiếp này có 2 đường cong Clothoid 2 đầu với thông số A khác nhau Tuy nhiên, để đảm bảo tính thẩm mỹ, không nên chọn 2 thông số A vượt quá tỷ số

Trang 24

Clothoid có chiều dài khác nhau nên độ dịch p khác nhau, do vậy ta cần hiệu chỉnh khi xác

định chiều dài toàn bộ của đường cong

Hình II-5

Hình II-6

Trang 25

Giả sử 2 đường cong Clothoid có chiều dài L1, L2 và L1<L2 Mối đường cong Clothoid có các thông số tương ứng với chỉ số 1 và 2: Chiều dài L, góc tiếp tuyến β, độ chuyển dịch p,

đường tang lớn T và đường tang phụ t

+ Đường tang K được tính

2)

tg p R

p z

p p z

cot)(

sin

1 2 1

2 1

2 2 2

1 1 2 1

1 1 1

cot)(

2)(

sin2)(

t g p p tg p R t z T

T

t p p tg p R t z T

=+

−

=

+

−++

=++

=

γ γ

+ Góc ở tâm ứng với phần đường cong tròn: α =γ −(β1+β2)

c Đường cong chuyển tiếp liên tục

Là sự kết hợp trực tiếp 2 đường cong chuyển tiếp Clothoid với nhau mà không có đoạn chêm tròn Dạng kết hợp này làm tăng chiều dài đường cong nên tuyến đường êm thuận và cải thiện được chế độ xe chạy Trường hợp này thường được áp dụng khi bị địa hình khống chế: bán kính cong tại điểm tiếp xúc của 2 đường cong được lựa chọn có trị số lớn và góc ngoặt nhỏ

Chiều dài đường cong chuyển tiếp được tính bằng công thức:

0

3,57

γ R

1 Đường cong chuyển tiếp Clothoid liên tục dạng đối xứng

Trang 26

- Các yếu tố của đường cong chuyển tiếp liên tục đối xứng được thể hiện trên hình vẽ Tại

điểm tiếp xúc 2 đường cong Clothid có cùng 1 bán kính cong (R1=R2=Rmin)

và có chung 1 đường tang

Hình II-7 Các yếu tố tuyến được xác định như sau:

Hình II-8 + Chiều dài đường tang T =x0+Z với

2

0

γ tg y

- Các bước thiết kế:

Trang 27

+ Sơ bộ: Trên bình đồ tuyến tỷ lệ 1/1000 hoặc 1/2000 dùng các thước khuôn mẫu các

đường cong tròn áp vào đường tang sơ bộ để xác định được bán kính đường cong tròn R và

vị trí tiếp tuyến của đường cong tròn với 2 đường tang ( điểm A và B) và điểm giữa E

β = từ đó ta tra theo phụ lục tính toán ra các yếu tố khác của

đường cong chuyển tiếp

• Xác định sơ bộ thông số A'= R'.L' sau đó quy tròn thông số A để làm cơ sở tính toán Từ đó ta có bán kính thiết kế:

'

A

A R

R=

Trên cơ sở R và A tìm được ta tính ra các trị số yếu tố đường cong chuyển tiếp cần tìm

2 Đường cong chuyển tiếp Clothoid liên tục dạng đối xứng được thiết kế theo chiều dài

đường tang đã cho

Dạng kết hợp này thường sử dụng trong điều kiện bình đồ khu vực khiến ta phải xác

định trước điểm đầu và điểm cuối của đường cong, tức là chiều dài đường tang đã định trước Như vậy ta cần xác định các yếu tố của đường cong Clothoid thông qua các trị số đã biết là góc ngoặt γ và chiều dài đường tang T

Từ góc tiếp tuyến của đường cong

y R x

T R

Trang 28

Dạng này bao gồm cả việc kết hợp 2 đường cong Clothoid có các thông số khác nhau, tại

điểm nối chúng có cùng bán kính (R1=R2=Rmin ) và tiếp tuyến chung

Hình II-9

Các bước thiết kế thực hiện như sau:

Thường khi sử dụng dạng kết hợp này, chiều dài đường tang và các điểm khống chế biết trước

* Sơ bộ:

- Sử dụng bộ thước khuôn mẫu xác định sơ bộ bán kính cong R và các điểm tiếp xúc với

đường tang B1 và B2

- Lấy điểm B1 và B2 làm điểm giữa của 2 đường cong chuyển tiếp, trên đường tròn chọn

điểm P sao cho

2

,2

2 2 2 2 1 1 1 1

L P B B M

L P B B

M ≈ = ≈ = N hư vậy ta đã coi M1 và M 2 là điểm

đầu và điểm cuối của đường cong chuyển tiếp liên tục

- Xác định điểm P bằng cách áp nhiều khuôn thước khác nhau

- Tính các thông số của 2 đường cong chuyển tiếp liên tục

Trang 29

2 2

1 1

L R A

2

2 1 1

2

R A R A ρ β

ρ β

=

+ Góc ngoặt 222

2 1

2

)(

2

)(

γ

A A

+ Đường tang nhỏ

2 0 1 0

sin

2 2

1 1

β

β y T

y T

β β

γ

β β

sin

)sinsin

(sincot

sin

)sinsin

(sincot

2 0

1

0 1 2

0 0 2

2 0

1

0 2 1

0 0 1

2 1

2 2

2 1

1 1

y y

g y x T

y y

g y x T

++

−

++

−

=

d Kết hợp các cung Clothoid liên tục

Việc kết hợp các đường cong chuyển tiếp liên tiếp sẽ tạo thành 1 đường cong bao gồm nhiều đoạn Clothoid cùng hướng nhưng có thông số khác nhau, tại các điểm tiếp xúc thì 2 đường cong liền nhau có cùng đường tang và bán kính Loại đường cong kết hợp này thường được sử dụng làm đường cong hãm

Trang 30

Khi thiết kế thì tỷ lệ thông số A giữa 2 đường cong nối tiếp nhau không quá 2 lần

(m)

Do nối các đường cong khác nhau nên tại các vị trí điểm nối sẽ có sự thay đổi về độ cong,

sự thay đổi này phụ thuộc vào việc lựa chọn các thông số thiết kế Đó chính là nhược điểm của loại đường cong này

Hình II-10

e Kết hợp các đường cong Clothoid ngược chiều

Trang 31

Hình II-11 Dạng kết hợp này cần điều kiện là khoảng cách giữa 2 đường tròn “D” không quá lớn, 2

đường tròn không được bao nhau, cắt nhau hay tiếp xúc với nhau Để đame bảo nâng siêu cao đều đặn, 2 đường Clothoid nên láy thông số bằng nhau, trong trường hợp hạn chế địa hình thì điều kiện A1/A2≤1,5

Các giới hạn cần tuân theo khi địa hình không cho phép:

Trang 32

Hình II-12 Dạng kết hợp này chỉ nên dùng trong những điều kiện địa hình đặc biệt

II.2 Tính phù hợp của đường ôtô Clothoid với đường cao tốc

- Khi xe chạy trên đường ôtô Clothoid, như nghiên cứu đã trình bày ở trên, lực ly tâm bắt đầu từ 0 tăng dần đều đến giá trị lớn nhất khi xe vào đường cong và ngược lại Có ngiã là trong đường cong Clothoid, yếu tố lực ly tâm không tác động đột ngột lên ôtô giúp lái xe giữ được quỹ đạo mong muốn khi điều khiển xe chạy Điều này có 1 ý nghĩa vô cùng quan trọng cho việc xe chạy an toàn trên đường và đảm bảo tính mạng, tài sản của người lái cũng như các yếu tố xã hội khác

- Các đường cong chuyển tiếp Clothoid được thiết kế với bán kính và chiều dài đảm bảo độ đều đặn không gian, êm thuận, bằng phẳng về mặt thị giác giúp lái xe có tâm lý ổn

định, có đủ thời gian hành xử bình tĩnh trong các tình huống xảy ra trên đường

- Ưu điểm nổi bật của tuyến Clothoid là kết hợp hài hoà với phong cảnh xung quanh,

có khả năng bám địa hình nên tránh được những vị trí đào sâu, đắp cao hay tránh những nới

có địa chất không tốt

Trang 33

- Do tuyến đường được uốn lượn liên tục, mềm mại vói các bán kính đường cong lớn, không tạo thành các điểm gãy thị giác nên tầm nhìn của người lái được cải thiện đáng

kể, nhất là đối với xe chạy ngược chiều giúp người lái yên tâm điều khiển xe chay với tốc

độ mong muốn và nâng cao an toàn xe chạy

Với các yêu cầu xe chạy của đường ôtô cao tốc hiện nay về tốc độ, về yếu tố quang học, yếu tố môi trường, yếu tố kỹ thuật chạy xe, ta thấy đường cong Clothoid rất phù hợp để áp dụng vào thiết kế tuyến đường ôtô cao tốc trong quá trình xây dựng hệ thống đường ôtô cao tốc nước ta hiện nay

Trang 34

Chương III: Tổng quan về công tác triển tuyến trong khảo sát đường ô tô thông thường

Chương III

Tổng quan công tác triển tuyến trong khảo sát đường ô tô thông thường và đặc điểm của quy trình khảo sát đường ôtô

hiện tại

III.1 Khái quát công tác khảo sát đường ô tô

Công tác khảo sát đường ô tô gồm có nhiều nội dung phải thực hiện:

- Khảo sát địa hình

- Khảo sát địa chất, thuỷ văn

- Điều tra các thông số về kinh tế, xã hội, mạng lưới giao thông, môi trường…

Trong các nội dung trên thì công tác khảo sát địa hình chiếm tỷ trọng lớn (từ 70%

đến 80% khối lượng khảo sát) Công tác khảo sát địa hình trong đó chủ yếu là công tác trắc

địa Công tác trắc địa thực hiện nhiệm vụ đo đạc toàn bộ địa hình dọc tuyến, các yếu tố hình học của tuyến Cụ thể:

- Bố trí tuyến đường trên thực địa

- Đo góc đỉnh tuyến, đo chiều dài, bố trí đường cong trên tuyến

- Đo cao dọc tuyến (đo cao tổng quát và đo cao chi tiết)

- Đo vẽ bình đồ tuyến, bình đồ khu vực nút giao, cầu, cống, tường chắn…

Trang 35

III.2 Các công tác triển tuyến khảo sát đường ô tô

Để đo vẽ tuyến đường trên thực địa, việc đầu tiên là cần phải xác định vị trí hay bố trí tuyến đường trên thực địa Trong công tác bố trí tuyến đường người ta thường quan tâm

đến bố trí đỉnh tuyến đường

Hiện nay trong công tác khảo sát đường ô tô có hai phương pháp bố trí tuyến đường trên thực địa:

1) Phương pháp thứ nhất: Tuyến đường đã được xác định trên bình đồ

Trong phương pháp này tuyến đường đã được xác định trên bình đồ theo bản vẽ quy hoạch hoặc được thiết kế trên bình đồ tỷ lệ lớn Để bố trí tuyến đường ra thực địa hiện nay

Hình IIIII-1 Bố trí đỉnh tuyến đường bằng phương pháp cạnh vuông góc

Trên hình vẽ để bố trí đỉnh tuyến đường (ví dụ đỉnh Đ1), trên bình đồ từ Đ1 dựng

đường vuông góc xuống cạnh lưới khống chế được Đ1’ và xác định khoảng cách a1 và b1 Trên thực địa đặt máy kinh vĩ tại đỉnh lưới khống chế I ngắm II và bố trí chiều dài a1 được

Đ1’, chuyển máy về Đ1’ ngắm về I hoặc II bố trí góc vuông, trên hướng ngắm bố trí chiều dài b1 được đỉnh Đ1 Các đỉnh khác làm tương tự

Ngoài cách xác định trực tiếp a1 và b1 như trên còn có thể tính được từ toạ độ đỉnh tuyến đường và toạ độ đỉnh đường lưới khống chế

b Phương pháp toạ độ cực

Dựa vào toạ độ các đỉnh lưới khống chế và đỉnh tuyến đường đã biết ta tính được các yếu tố cần thiết để bố trí đỉnh tuyến bằng phương pháp toạ độ cực là:

Trang 36

- Góc β giữa một cạnh lưới khống chế và hướng đỉnh tuyến- đỉnh lưới khống chế

- Khoảng cách S giữa đỉnh tuyến và đỉnh lưới khống chế

Hình IIIII-2Bố trí đỉnh tuyến đường bằng phương pháp toạ độ cực

Giả sử biết toạ độ đỉnh I, đỉnh II của lưới khống chế và toạ độ đỉnh Đ1 của tuyến

đường là: I(x1,y1); II(x2,y2) và Đ1(xĐ1,yĐ1) Theo bài toán trắc địa nghịch ta tính được góc

định hướng của cạnh III-II là αIII-II, góc định hướng cạnh III-Đ1 là αIII-Đ1 và khoảng cách giữa đỉnh I và Đ1 là SIII-Đ1 (Hình III-2)

2 Phương pháp thứ hai: Tuyến đường được xác định trực tiếp trên thực địa

Trong thực tế để rút ngắn công tác đo đạc người ta bố trí trực tiếp tuyến đường ngay trên thực địa gọi là công tác “phóng tuyến” Trong công tác “phóng tuyến” sẽ xác định trực tiếp vị trí các đỉnh tuyến đường trên thực địa sau đó tiến hành các công tác đo vẽ Phương pháp này được sử dụng phố biến và rất thích hợp đối với các tuyến đường cấp thấp

Trang 37

III.3 Hiện trạng khảo sát đường ô tô đường ôtô thông thường

III.3.1 Đo góc và đo chiều dài tổng quát tuyến đường

1) Đo góc đỉnh tuyến đường

Hình IIIII-3 Sơ đồ đo góc trên tuyến đường

Trên hình (III-3), góc A gọi là góc đỉnh, góc θ gọi là góc chuyển hướng Như vậy góc đỉnh là góc tạo bởi hai cánh tuyến, còn góc chuyển hướng là góc tạo bởi cánh tuyến phía trước và cánh tuyến phía sau kéo dài Tuỳ thuộc vào hướng tuyến chuyển hướng sang phải (đỉnh Đ1) hoặc chuyển hướng sang trái (đỉnh Đ2) mà ta phân biệt góc chuyển hướng phải (θ1) hoặc góc chuyển hướng trái (θ2 )

Đo góc trên tuyến được tiến hành như sau: Tại đỉnh của tuyến đường ta đặt máy kinh

vĩ đo góc đỉnh A bằng phương pháp đo đơn giản Từ đó tính được góc chuyển hướng θ =

Hình IIIII-4 Sơ đồ đo chiều dài tổng tuyến đường

Đo chiều dài tổng quát tuyến đường là đo khoảng cách giữa các đỉnh tuyến đường

Trang 38

Phương pháp đo: Đo 02 lần, độ chính xác yêu cầu:

1000

11

≤

T

Trên hình III-4 để đo chiều dài tổng quát tuyến đường ta đo khoảng cách giữa các

đỉnh tuyến Đ0Đ1 là S1, Đ1Đ2 là S2 Dụng cụ đo có thể đo bằng máy kinh vĩ và thước thép hoặc đo bằng máy đo xa

III.3.2 Bố trí đường cong trên tuyến đường

Để phù hợp với quỹ đạo chuyển hướng của xe, tại các vị trí tuyến đường chuyển hướng phải bố trí đường cong Trong đường ô tô sử dụng các loại đường cong sau:

- Đường cong tròn

- Đường cong chuyển tiếp

- Đường cong kết hợp: Có thể kết hợp giữa các đường cong tròn hoặc giữa đường cong tròn và đường cong chuyển tiếp ta được đường cong quay đầu và đường cong tổng hợp

1 Bố trí đường cong tròn

a Tính các yếu tố và bố trí các cọc chủ yếu

a.1) Trường hợp thông thường

Để bố trí đường cong tròn cần biết góc chuyển hướng θ và bán kính đường cong R Trong đó: Góc chuyển hướng θ được xác định từ kết quả đo góc tuyến đường

Bán kính R được chọn theo cấp đường và địa hình

Hình IIIII-5 Cọc chủ yếu của đường cong tròn

Trang 39

- Chiều dài đường cong:

- Đoạn đo trọn: D = 2T – K (III-4)

Sau khi tính xong các yếu tố của đường cong, trên thực địa ta tiến hành bố trí các cọc chủ yếu như sau:

Đặt máy kinh vĩ tại đỉnh Đ, đưa ống kính ngắm đỉnh phía sau, bố trí chiều dài T ta

được vị trí cọc Tđ Quay máy ngắm đỉnh trước bố trí chiều dài T ta được vị trí cọc Tc Máy

đang ngắm về Tc quay máy một góc

2

A nếu tuyến chuyển hướng phải, hoặc (

2

3600 − A) nếu tuyến chuyển hướng trái ta sẽ được hướng đường phân giác, trên hướng đó bố trí chiều dài b xác định được vị trí cọc phân giác P

a.2) Trường hợp đỉnh không đặt được máy

Trong thực tế khi bố trí đường cong tròn nhưng đỉnh không thể đặt được máy như ở giữa ao hồ, khe sâu, vướng nhà cửa khi đó sẽ sử dụng phương pháp đỉnh phụ:

Giả sử có hai cánh tuyến giao nhau tại đỉnh Đ ở vị trí không đặt được máy Trên hai cánh tuyến đó ta chọn hai đỉnh phụ F1 và F2 sao cho tại đó có thể đặt được máy và đo được khoảng cách F1F2 Đặt máy kinh vĩ tại F1 và F2 đo được các góc A1, A2 , đo chiều dài đoạn

F1F2 (Hình vẽ)

Trang 40

R A

Suy ra góc chuyển hướng: θ = δ 1 + δ 2 (III-5)

Với bán kính R đã chọn, tính các yếu tố của đường cong T, b, K, D theo công thức từ (III-1) đến (III-4) Mặt khác, trong tam giác Đ1F1F2 theo định lý hàm sin, ta có:

)180sin(

2 1 2

1

θ

F F

)180sin(

sin

0 2 2

1 1

2 1 1

2

sin)180sin(

DF F

sin

0 1 2

Để bố trí các điểm Tđ và Tc ta xét các trường hợp sau:

- Nếu T > ĐF1: Đặt máy tại vị trí F1, ngắm đỉnh phía sau bố trí theo hướng ngắm một

đoạn bằng T - ĐF1 ta được vị trí cọc Tđ

- Nếu T < ĐF1: Đặt máy tại vị trí F1, ngắm đỉnh phía sau Đảo ống kính theo hướng máy bố trí một đoạn thẳng bằng ĐF1-T ta sẽ được vị trí cọc Tđ

Định dạng
Số trang	141
Dung lượng	2,82 MB