Thiết kế mô hình đường thành phố

TÊN CÔNG TRÌNH VÀ ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG : Nút giao thông thuộc khu liên hợp công nghiệp - dịch vụ - đô thị Bình Dương nằm trong địa phận xã Định Hòa ,Phú Mỹ Thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dươ

CHƯƠNG 1GIỚI THIỆU CHUNG

     1.1 TÊN CÔNG TRÌNH VÀ ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG :

Nút giao thông thuộc khu liên hợp công nghiệp - dịch vụ - đô thị Bình Dương nằm trong địa phận xã Định Hòa ,Phú Mỹ Thị xã Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương

-Lớp 2: Sét lẫn sỏi sạn laterít màu nâu đỏ, đốm trắng, cấu tạo khối Trạng thái ẩm, cứng Bắt gặp bên dưới lớp (1) đến cuối độ sâu khảo sát chưa xác định được chiều dày Khả năng chịu lực tốt

-Lớp 3: Sét pha màu xám,phớt vàng , đốm nâu đỏ, trạng thái ẩm đến bão hòa nước, chặt vừa Khả năng chịu lực tốt

-Lớp 4: Cát hạt trung đến thô màu xám trắng , phớt hồng, trạng thái ẩm đến bão hòa nước, chặt vừa Lớp này củng có thể đặt móng công trình nhưng đây chỉ là lớp mang tính cục bộ chỉ có ở khu vực suối giữa

Kết quả khảo sát địa chất tại cầu suối giữa , địa tầng bao gồm các lớp như sau:

-Lớp 1: Lớp sét pha nhẹ màu xám nâu vàng, phớt vàng , trạng thái ít ẩm,dẻo mềm

-Lớp 2: Cát hạt trung đến thô màu xám trắng, phớt hồng Trạng thái ẩm đến bảo hòa nước, chặt vừa Khả năng chịu lực tốt

-Lớp 2a: Cát hạt mịn, màu nâu đỏ , trạng thái ẩm rời rạt

-Lớp 3: Sét màu xám nâu vàng lẩn sạn màu xám trắng Trạng thái bão hòa nước, cứng

Nhìn chung khu vực tuyến có địa chất công trình tốt

Nước ngầm dọc tuyến rất phong phú nhưng xuất hiện khá sâu,không tác động lớn đến nền móng công trình

1.4 TÌNH HÌNH KHÍ HẬU :

1.4.1 Khí hậu khu vực:

Nhiệt độ không khí:

- Nhiệt độ trung bình : 26,70C/năm

- Nhiệt độ tháng cao nhất : 28,70C (tháng 4)

- Nhiệt độ tháng thấp nhất : 25,50C (tháng 12)

- Nhiệt độ cao tuyệt đối :39,50C

- Nhiệt độ thấp tuyệt đối :16,50C

Độ ẩm không khí:

- Độ ẩm trung bình năm : 82%

- Độ ẩm tháng thấp nhất: 75% (tháng 2)

- Độ ẩm tháng cao nhất : 91% (tháng 9)

Mưa:

- Lượng mưa trung bình : 1.633mm/năm

- Các tháng mùa mưa 5, 6, 7, 8, 9 và 10 chiếm 92% lượng mưa cả năm

- Tháng 9 có lượng mưa cao nhất trên 400mm

- Tháng 1 và 2 hầu như không có mưa

Nắng:

- Số giờ nắng trung bình trong năm : 2.526 giờ

- Khu vực không có sương mù

1.4.2 Vận tốc gió khu vực:

- Mỗi năm có hai mùa gió theo hai mùa mưa và khô Về mùa mưa, gió thịnh hành Tây – Nam Về mùa khô, gió thịnh hành Đông – Bắc Chuyển tiếp giữa hai mùa còn có gió Đông và Đông Nam

- Tốc độ gió trung bình đạt 10 – 15m/s, lớn nhất 25 – 30m/s (90 – 110km/h) Khu vực này không chịu ảnh hưởng của gió bão

- Vận tốc trung bình hàng tháng hơi cao Chênh lệch vận tốc gió giữa các tháng không đáng kể Tần suất lặp lại vận tốc gió cực đại không cao, chu kỳ lặp lại các cơn gió lớn là tương đối lớn Hướng gió thổi đều Khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh hầu như không bị ảnh hưởng của gió bão

1.5 CÔNG TRÌNH TRÊN NÚT:

Mật độ nhà cửa trên khu vực nút cao, các nhà hiện có chủ yếu là nhà một tầng và ngói

Hệ thống thoát nước trên khu vực nút hầu như chưa có, nước mặt chủ yếu chảy tràn sang hai bên mỗi khi có mưa

1.6 THỐNG KÊ LƯU LƯỢNG TẠI NÚT :

Bảng số liệu đếm xe ở năm hiện tại:

Từ lưu lượng xe hiện tại ta tính toán lưu lượng xe năm tương lai theo các

− Lưu lượng xe trung bình trên ngày đêm tại năm tương lai N0Tbngđ

Theo điều 3.3 TCVN 4054-98:

N0

Ni : lưu lượng loại xe thứ i

ai : hệ số qui đổi ra xe con của loại xe thứ i, được lấy theo quy trình

Ta được kết quả dưới đây:

− Lưu lượng xe trung bình trên ngày đêm tại năm tương lai NtTbngđ

Theo công thức ngoại suy theo hàm mũ (mục 4.11-trang 80- giáo trình TKĐ- Đỗ Bá Chương):

Nt

t : thời gian dự báo tương lai, t = 5 năm

q : hệ số công bội (lấy 10 - 12%)

Ta tính được bảng sau :

Đơn vị : xcqđ/ ngđ

Hướng phân bố lưu lượng Năm

1.7 HIỆN TRẠNG NÚT GIAO:

Hình thức nút giao là ngã tư, các đường vào nút giao nhau cùng mức

Dựa vào lưu lượng xe tính được ở trên ta xác định được cấp đường của từng hướng vào nút bằng cách tra bảng 3 trang 9 TCVN 4054-05 Ta được :

Các hướng B , D vào nút có lưu lượng xe quy đổi (ở năm hiện tại ) > 3000 xcqđ/ngđ nên có cấp kỹ thuật là cấp III Vận tốc thiết kế Vtk=80 km/h Hướng A , C vào nút có lưu lượng xe quy đổi ( ở năm hiện tại ) < 3000 xcqđ/ngđ nên có cấp kỹ thuật là cấp IV Vận tốc thiết kế Vtk=60km/h

Nếu tính ở năm tương lai thì cả 4 hướng vào nút đều có cấp kỹ thuật là cấp III vì có lưu lượng > 3000 xcqđ/ngđ Vận tốc thiết kế Vtk=80 km/h

1.8 CÁC CĂN CỨ THIẾT KẾ:

1.8.1.Các căn cứ pháp lý :

-Quyết định số 3393/2004/QĐ-UB ngày 29/04/2004 của UBND tỉnh Bình Dương V/v phê duyệt điều chỉnh quy hoạch xây dựng “Khu liên hợp công nghiệp – dịch vụ và đô thị Bình Dương”

-Quyết định số 61/2004/QĐ-UB ngày 4/6/2004 của UBND tỉnh Bình Dương V/v phê duyệt “Dự án đền bù, giải phóng mặt bằng và phát triển khu Liên hợp công nghiệp – dịch vụ – đô thị Bình Dương”

-Quyết định số 912/QĐ-TTg ngày 01/09/2005 V/v phê duyệt đề án tổng thể đầu tư và phát triển khu Liên hợp công nghiệp – dịch vụ – đô thị Bình Dương

1.8.2.Nguồn gốc các tài liệu sử dụng:

a.Tài liệu tham khảo:

-Quy hoạch chung xây dựng khu liên hợp công nghiệp, dịch vụ và đô thị Bình Dương

-Quy hoạch phát triển mạng giao thông vận tải tỉnh Bình Dương đến năm 2020 do Trung tâm nghiên cứu phát triển GTVT phía Nam lập

-Niên giám Thống kê năm 2003 tỉnh Bình Dương

b) Quy trình, quy phạm áp dụng:

•Các tiêu chuẩn thiết kế và quy trình, quy phạm được sử dụng:

- Qui phạm kỹ thuật thiết kế đường phố, đường, quảng trường đô thị 20TCN 104-83

- Đường ôtô - yêu cầu thiết kế TCVN 4054 – 05

- Nút giao thông đường ôtô - Tiêu chuẩn thiết kế (dự thảo) 22TCN……/97

- Các tiêu chuẩn nhà nước, tiêu chuẩn ngành và các văn bản pháp qui có liên quan

- Tham khảo thêm :Nút Giao thông - PGS.TS Nguyễn Xuân Vinh, và

1 số tài liệu chuyên ngành

CHƯƠNG 2

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN NÚT

     2.1 PHÂN TÍCH SỰ CẦN THIẾT CẢI TẠO NÚT

2.1.1 Độ phức tạp của nút giao thông:

Độ phức tạp của nút xác định theo công thức:

Ta thấy 25 ≤ M ≤ 55 → nút phức tạp

2.1.2 Độ an toàn (mức độ nguy hiểm của nút):

Nhằm đánh giá mức độ nguy hiểm của nút giao thông bằng hệ số tai nạn tương đối:

Ktn = (K N n.G.M10).725

+

∑ tai nạn/106 xeTrong đó:

- G là số tai nạn giao thông trong năm

- Kn là hệ số lưu lượng không đều trong năm (Kn = 1/12)

- M và N là lưu lượng xe vào nút (xe/ngày đêm)

Theo số liệu điều tra, nút xảy ra 4 vụ tai nạn/ năm

Lưu lượng xe vào nút là 12372 xe/ngày đêm

Tính được Ktn =10.78 ∈(8;12) nút giao thông nguy hiểm

2.1.3 Khả năng thông hành của nút:

- Khả năng thông hành của một làn xe:

Trên tuyến chính các xe chạy nối tiếp nhau liên tục với tốc độ không đổi , xe nọ cách xe kia một khoảng cách động là Lo :

0

2

) (

*

* 2

i f g

V t

V

± + +

=

ϕ

V : Tốc độ xe (m/sec) , V = 80 Km/h = 22.22 m/sec

t : Thời gian phản ứng tâm lý của lái xe , t = 1 sec

g : 9.81 m/sec2 gia tốc trọng trường

ϕ : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường ,thay đổi theo trạng thái mặt đường ϕ = 0.2 – 1.0

f : Hệ số sức cản lăn phụ thuộc vào loại mặt đường , f = 0.1 - 0.7

i : Độ dốc dọc ( lên dốc mang dấu ( + ) , xuống dốc mang dấu ( - ) ) ( Do địa hình bằng phẳng nên i = 0%

l0 : Khoảng cách an toàn ( l0 = 3-5 m )

lx : Kích thước chiều dài xe : lx = 5 m

Trong điều kiện thuận lợi , mặt đường tốt ta lấy:

ϕ = 0.4

f = 0.1

Vậy ta có :

5 5 ) 1 0 4 0 ( 81 9 2

22 22 1

22

+

×

× +

22 22 3600

- Khả năng thông hành của đường phố:

Để xét ảnh hưởng của nhiều làn xe đến khả năng thông xe.Theo bảng 6/ 11 TCN -104-1983 thì khả năng thông xe của đường 2 làn xe được nhân với hệ số là 1.9

Khả năng thông xe của một chiều xe chạy có hai làn xe là :

∆ + + +

=

b

V a

V V

L

2 2

α

Trong đó :

L : khoảng cách giũa hai ngã ba, ngã tư liền kề ( L = 500 m )

a : Gia tốc bình quân khi xe khởi động (1.5-1.7 m/sec2), a = 1.6 m/sec2

b : Gia tốc bình quân khi hãm xe (0.6-1.5 m/sec2), b = 1 m/sec2

∆: Thời gian dừng xe bình quân khi đèn đỏ:

2

) ( d v

Vậy :

45 1 2

22 22 6 1 2

22 22 22 22

500 22.22

500

+ +

Vì thế ta cần phải cải tạo

2.1.5 Điều kiện xây dựng nút giao thông khác mức

− Điều kiện về kĩ thuật.

+ ít khi bị ùn tắc

+ Rút ngắn được các hành trình ra vào nút , do đó làm giảm tổn thất thời gian của các hành trình tăng tốc độ xe chạy dẫn đến tăng khả năng thông hành của nút , tăng an toàn giao thông , giảm tai nạn xe cộ và giảm chi phí khai thác vận doanh

+ Đây là khu dân cư nên khả năng xây dựng nút khác mức rất tốn kém về giải toả mặt bằng và nơi đây có địa chất phức tạp

− Điều kiện về kinh tế

Việc xây dựng nút giao nhau khác mức chỉ đạt được hiệu quả kinh tế với điều kiện :

Giá thành xây dựng nút khác mức phải không vượt quá hoặc thấp hơn chi phí tổn thất hàng năm do xe bị đình trệ , ùn tắc ở nút giao thông ngang mức trước khi cải tạo Điều kiện này được biểu thị bàng công thức :

B

P T R

* 365

n : Số đường phố vào nút

∑T∆ : Tổng tổn thất thời gian của các xe bị ùn tắc trong 1 giờ theo 1 hướng

5 3 3600

* 2

80

* 56 0 5

* 2 24

* 60

5

* 2 24 569 3600

* 2

56 0 2

*

2

= +

+ +

= +

+ +

=

∆

V t

t T

t t N

ck

d v

h-xe/h 0.56 – Hệ số xét tới tổn thất do xe hãm và lấy đà

N- cường độ xe giờ cao điểm của một hướng ở nút cùng mức

+R : Giá thành xây dựng công trình (đồng)

+T0: Thời gian hoàn vốn (năm)

+P : Tỉ lệ khấu hao cơ bản hàng năm , (%)

+B : Chi phí khai thác hàng năm ( đã trừ đi phần chi phí khai thác nút giao nhau thông thường ( chi phí duy tu bảo dưỡng hàng năm của nút giao thông khác mức được xây dựng ) (đồng)

C=100000 (đồng/giờ –xe):Giá thành 1 xe/h của một ôtô đã đuợc quy đổi

β = 0 08 ÷ 0 1 ( với đường trục ở trung tâm thành phố ) : Hệ số

chuyển đổi lưu lượng xe ngày đêm sang lưu lượng xe vào giờ cao điểm

8

10

* 1 5 1

0

100000

* 5 3

* 4

Chiều dài phần tường chắn 250m(giá thành 4000000/m2

Chiều dài dầm 100m (giá thành 11000000/m2)

10

10

* 945 2

8 10

0

10

* 1 5 10

* 7185 9 10

* 945 2 100

3 1 100

1 10

* 945 2 100

* 5

10

* 945 2 )

=

R B D P

R T

lí ) (2)

(1) và (2)Về mặt luận chứng kinh tế , kỹ thuật ở đây chưa thể xây

dựng nút khác mức

Vậy ta chọn phương án xây dựng nút cùng mức

2.2 PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC GIAO THÔNG BẰNG ĐÈN TÍN HIỆU: 2.2.1 Mục đích :

Tại nút giao thông điều khiển theo luật đường chính , đường phụ Nếu dòng xe trên đường chính lớn dẫn đến các dòng xe trên đường phụ không cắt qua được người lái xe phải chờ lâu có thể đưa ra quyết định chạy xe không đúng dẫn đến ùn tắc và tai nạn giao thông Nên cần điều khiển

bằng đèn tín hiệu để tăng an toàn , tăng tốc độ xe trên đường chính , giảm ùn tắc giao thông …

+ Hệ thống điều khiển gồm :

- Thiết bị điều khiển

- Hệ thống điều khiển

2.2.2 Tính toán số làn xe vào nút theo các hướng :

2.2.2.1.Xác dịnh số làn xe trên hướng ưu tiên đường B- đường D

Số làn xe trên mặt cắt ngang được xác định theo công thức:

2

*

*Nthong xe1lanZ

Ncdgio

n lx =trong đó:

nlx : số làn xe yêu cầu, được lấy tròn đến theo điều 4.2.1

Z : hệ số sử dụng năng lực thông hành :

Vtt ≥ 80 km/h là 0.55

Vtt = 60 km/h là 0.55 cho vùng đồng bằng ; 0.77 cho vùng đồi núi

Vtt ≤ 40 km/h là 0.77

Ta đang tính toán trên vùng đồng bằng nên Z = 0.55

Ntth : năng lực thông hành tối đa 1 làn xe

Theo điều 2.7 TCVN 104-83 ta chọn khả năng thông xe tối đa một làn là: 600 - 700 xe/h Ta lấy Ntth = 600 xe/h

Dựa vào lưu lượng xe giờ cao điểm ta lập được bảng sau:

Đường A-Đường C Đường B- Đường DLưu

lượng

Số làn

Chọn Lưu

lượng

Số làn

Chọn

2.2.2.2 Quyết định các trắc ngang các đường vào nút :

Theo luận chứng kỹ thuật ở trên, quyết định chọn trắc ngang thiết kế như sau:

+ Nhánh đường B vào nút và nhánh đường D vào nút : Đường khu vực, Vtk=80 km/h

+ Nhánh đường A vào nút và nhánh đường C vào nút : Đường khu nhà

ơ, Vtk = 60 km/h

Loại đường Đường khu

vực

Đường khu nhà ởBề rộng 1 làn xe

Số làn xe 2 chiều

Dải phân cách giữa

Phần an toàn giữa

2%

3.5m

4 làn0.5m0.5m0,5m1:1.52m2%

2%

2.2.2.3 Chiều dài dải chuyển tốc:

Khi xe chạy từ đường chính vào đường phụ và ngược lại từ đường phụ vào đường chính với tốc độ khác nhau ( Vc > Vf ) , để đảm bảo an toàn cho

xe chạy cần thiết phải xây dựng các dải phụ thêm để chuyển tốc độ gọi là dải chuyển tốc Chiều dài đoạn chuyển tốc được xác định như sau :

tb

a

v v L

26

2 2

2

1 −

=Trong đó :

+ v1 : Tốc độ ở cuối đoạn tăng tốc hay đầu đoạn giảm tốc, km/h + v2 : Tốc độ ở đầu đoạn tăng tốc hay cuối đoạn giảm tốc, km/h.+ atb : Gia tốc (tăng giảm) trung bình của ôtô , m/sec2

Trên cơ sở của kết quả quan trắc ta có thể lấy:

atb = 0.8-1.2 m/sec2 khi xe tăng tốc

atb = 1.75-2.5 m/sec2 khi xe giảm tốc

Vậy :

Ltt = 158m

1

* 26

2.2.3 Cấu trúc của chu kỳ đèn tín hiệu :

2.2.3.1 Pha điều khiển :

- Ta dùng chu kỳ đèn có 2 pha

+ Pha 1 : A, B đi thẳng , rẽ trái

+ Pha 2 : C , D đi thẳng , rẽ trái

2.2.3.2 Chu kỳ đèn tín hiệu và các thành phần cấu thành:

Vì lưu lượng các hướng vào nút là khác nhau nên khi tính toán thời gian chu kỳ đèn ta chỉ tính cho các hướng có lưu lượng vào nút lớn

Vì đường có 2 làn , nên khi xe vào nút coi làn ngoài cùng dành cho xe

đi thẳng và làn trong cùng dành cho xe rẽ trái

Từ công thức khả năng thông xe của một làn tại mặt cắt có vạch

“dừng xe” của một ngã tư có đèn điều khiển :(tính cho dòng có lưu lượng lớn nhất)

p ck

x l

t T

a

V t N

.

) 2 (

2 3600

.

+

Trong đó:

+ tx : thời gian bật đèn xanh

+ Tck : Thời gian một chu kỳ đèn

+ V: vận tốc xe chạy qua nút: Vnút 1 =48 km/h = 13.33 m/sec

+ tp : Thơiø gian giãn cách hai xe chạy qua vạch dừng( đối với xe con tp

= 2-3 sec ) ở đây ta lấy tp =2.5 sec

+ a :gia tốc bình quân xe chạy qua nút (a =0.6 đối xe con)

Ta giả định chu kỳ đèn là 60 sec ta có được thời gian tx cho các pha là:

- Thời gian đèn xanh cho pha 1:

a

V t T N

.

+

= = 318.63600*2.5*60+213*.033.6 = 24.38 (sec) Với:Nl = 2655x0.12 = 318.6 xe/h

- Thời gian đèn xanh cho pha 2:

a

V t T N

x

2 3600

. 0 0

+

= = 276.363600*2.5*60+132x.033.6 =22.62 (sec) Với:NT= 2303x0.12 = 276.36 xe/h

- Chu kỳ đèn :

Tck = tx1 + tv1 + tx2 + tv2

= 24.38+ 6 + 22.62+ 6 = 59 sec

Ta thấy Tck ≈ tck , vậy ta chọn Tck = 60 sec

tx1 = 25 sec

tx2 = 23 sec

2.2.4 XaÙc định mức độ phức tạp và hệ số an toàn của nút :

2.2.4.1 Độ phức tạp của nút:M

Từ sơ đồ ta có 2 điểm cắt và 2 điểm tách

M = nt + 3nn + 5nc

nt , nn , nc : Số điểm tách nhập và giao cắt trong nút

Vậy :

M = 2 +3x0 + 5x2 = 12

Kết luận : Nút thuộc loải đơn giản sau khi cải tạo

2.2.4.2 Hệ số an toàn :

Tính hệ số an toàn Ktn theo công thức :( Xét cho pha 2)

Số tai nạn giao thông trong năm :

∑

= n qi G

1Trong đó : n : số điểm xung đột

qi :mức độ nguy hiểm của điểm xét được xác định như sau :

7

10

25

=

Kn Ni Mi Ki qi

Trong đó :

Ki : Hệ số tai nạn tương đối ( vụ/106xe)

Mi,Ni : Lưu lượng các dòng xe ở điểm xét

Kn : Hệ số không đều theo các tháng trong năm , Kn = 1/12Hệ số Ki tra theo bảng 1.4 cho xe chạy thẳng & 1.5 cho xe

đi rẽ sgk NÚT GIAO THÔNG của PGS.TS Nguyễn Xuân Vinh

Ta có bảng tính sau:

(

10 7

N M

K G

vậy : Ktn = 4.24 vụ / 106 xe

8

3 ≤K tn ≤ ⇒Nút giao thông ít nguy hiểm

2.2.5 Tính toán khả năng thông xe của nút :

Tính theo công thức sau :

p

tr

t

t t t

t

K n

) 1 ( 3600

Trong đó :

+n : số làn xe của nhánh đang xét

+Ktr : Hệ số xét đến ảnh hưởng của dòng xe rẽ trái , Ktr >1 Hệ số này phụ thuộc vào tỷ lệ phần trăm lượng xe rẽ trái ( sử dụng bảng tra 1.24 SGK NÚT GIAO THÔNG của PGS.TS Nguyễn Xuân Vinh

+tp : khoảng thời gian trung bình của ôtô đi qua vạch dừng xe , 2 sec+tck :Thời gian của chu kỳ đèn

+Σtv : tổng thời gian bật đèn vàng trong một chu kỳ đèn

+ ta : khoảng thời gian giữa lúc bật đèn xanh và xe ôtô đầu tiên đến vạch dừng xe , ta = 2sec

Ta có bảng tính sau :