ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG F1

-Tính tóan các yếu tố trên bình đồ trong đường cong nằm: + Xác định bán kính tối thiểu của đường cong nằm.. Chương 2: Tính toán các yếu tố trên bình đồ trong đường cong nằm Ta nhận thấy

Phần 1: Thuyết minh thiết kế đường ôtô

Các bước tính toán chung khi thiết kế một tuyến đường:

Đường ôtô là tổng hợp các công trình,các trang thiết bị nhằm phục vụ cho giao thông trên đường.Một con đường thường thể hiện trên ba bản vẽ cơ bản:bình đồ,trắc dọc và trắc ngang

-Tuyến đường là đường nối giữa các điểm tim đường Xác định cấp hạng của đường:

+ Tính toán luư lượng cho các loại xe

+ Qui đổi tất cả về xe con

+ Xác định cấp hạng kỹ thuật

-Tính tóan các yếu tố trên bình đồ trong đường cong nằm:

+ Xác định bán kính tối thiểu của đường cong nằm

+ Tính toán và bố trí siêu cao

+ Thực hiện bố trí đường cong chuyển tiếp

+ Tính toán độ mở rộng mặt đường

+ Nối tiếpgiữa các đường cong trên mặt đường

+ Đảm bảo tầm nhìn trong đường cong

-Tính toán các yếu tố trên trắc dọc và trắc ngang:

+ Định độ dốc dọc lớn nhất

+ Xác định bán kính tối thiểu đường cong lồi(lõm)

+ Xác định các yếu tố trên trắc ngang:-chiều rộng mặt đường

-độ dốc mặt đường

-chiều rộng lề đường

Tuy nhiên việc thực hiện các bước tính trên cần kết hợp với các điều kiện khác phù hợp với thực tế nhằm tạo sự an toàn cho các phương tiện giao thông cũng như tâm lý người lái xe đồng thời tạo dáng mỹ quan cho con đường ,tận dụng tối đa khả năng khái thác tuyến đường một cách hợp lý

Chương 1: Xác định cấp hạng kỹ thuật của đường.

1>Tính toán lưu lượng các loại xe:

Thông thường khi thiết kế tuyến đường và xác định luư lượng xe chạy cần phải thực hiện việc đếm xe để nắm rõ số lượng các loại xe chạy qua tuyến đường trong một ngày đêm từ đó đề ra phương án xây dựng tuyến cho hợp lý.Tuy nhiên để đơn giản cho việc tính toán ta bỏ qua bước này đồng thời dựa vào số liệu của đề tài cho ta xác định luư lượng xe tính toán trong một ngày đêm đới với các loại xe như sau:Loại xe(tải trọng)

(tấn) Luư lượng xe chạyngày đêm x(%) Tải trọng thiết kế (xe/ngày đêm) Tải trọng tính toán(xe/ngày đêm)

11 65 200 130

Trong đó Qtt = Qtk* x/100 với Qtt :tải trọng tính toán

Qtk:tải trọng thiết kế

2> Thực hiện qui đổi về xe con:

Để thuận tiện cho việc tính toán ta qui đổi tất cả các loại xe trên về xe con với hệ

số qui đổi được xác định theo TCVN4054-98 như sau:

đạp

Xemáy

Xecon

Xe tải có 2 trụcvà xe buýt < 25chỗ

Xe tải có từ 3trục trở lênvà xe buýt lớn

Xe kéomoóc,xe buýtcó kéo moócHệ số

qui đổi ra

Ngoài ra để việc tính toán được đơn giản hơn ta qui ước việc qui đổi như sau:

Nếu tải trọng xe : < 7 tấn : hệ số qui đổi = 1(xe con)

7÷10 tấn : hệ số qui đổi = 2

>10 tấn : hệ số qui đổi = 2.5

Do đó ta có luư lượng tính toán của các loại xe sau khi đã qui đổi :

Qttqđ = 60*2 + 10*2 + 130*2.5 = 440 (xe qđ/ngày đêm)

3> Xác định cấp hạng kỹ thuật:

Đường ôtô về mặt kỹ thuật được phân thành các cấp theo bảng qui định sau:

Dựa vào bảng trên với Qttqđ= 440 (xe/ngày đêm) thì ta chọn cấp kỹ thuật là 40

và tốc độ tính toán là 40 km/h

Chương 2: Tính toán các yếu tố trên bình đồ trong đường cong nằm

Ta nhận thấy khi xe chạy vào đường cong điều kiện của ôtô khác hẳn so với lúc

chạy trong đường thẳng :

- Chịu lực ly tâm C hướng ra ngoài đường cong,lực này vuông góc với hướng chuyển động của ôtô,tác dụng lên ôtô và hành khách có thể làm xe bị lật hoặc trượt do đó làm cho việc điều khiển xe khó khăn hơn và hành khách đitrên xe cảm giác khó chịu hơn

- Vào ban đêm tầm nhìn xe chạy bị hạn chế vì đèn pha chỉ có thể chiếu sáng trên một đoạn ngắn

Do vậy khi thiết kế đường cố gắng sử dụng các đường cong có bán kính lớn trong những trường hợp cho phép

Thông thường để khắc phục hiện tượng trên người ta thường bố trí phía lưng đường cong cao hơn phía bụng một khoảng gọi là siêu cao của đường cong.Độ siêu cao được xác định theo công thức:

trong đó: Rsc min: bán kính đường cong nằm tối thiểu khi bố trí siêu cao.

V : tốc độ thiết kế xe chạy (km/h)

 =0.15 : hệ số lực đẩy ngang

isc là giá trị dựa vào TCVN 4054_98 ,ta chọn:

isc max = 6%

1> Xác định bán kính tối thiểu của đường cong nằm:

Khi xe chạy trên đường cong chịu tác dụng của lực ly tâm C được xác định theo công thức : C=

V



Trong đó V: tốc độ xe chạy (m/s)

 :hệ số lực đẩy ngang

in :độ dốc ngang của mặt đường phụ thuộc trạng thái đường

Đường bê tông nhựa in=2

+ khi không có bố trí siêu cao : =0.08

+ khi có bố trí siêu cao : =0.15

Rmin= 127(0.15402 0.06)

Theo qui trình TCVN 4054-98 ta chọn Rmin theo bảng sau:

Tốc độ tính toán

V=40 km/h Không bố trí siêu caoChỉ tiêu Rmin ( m)200

2> Tính toán và bố trí siêu cao:

* Tính độ dốc siêu cao:

Khi xe chạy trên đường cong,những xe chạy phía lưng đường cong kém ổn định hơn những xe chạy phía bụng đường cong.Vì vậy để đảm bảo an toàn và tiện lợi trongviệc điều khiển xe ở các đường cong có bán kính nhỏ thì phải làm siêu cao.Khi đó độ dốc siêu cao được xác định theo công thức:

isc= 0 15 ) * 100

127

( 2 

R V

* Bố trí siêu cao:

Khi chuyển từ mặt cắt ngang 2 mái trên đường thẳng sang mặt cắt ngang 1 mái trên đương cong trong trường hợp không có đoạn đường cong chuyển tiếp thì đượcbố trí như sau:

- Trên đoạn thẳng dài 10m trước khi vào đường cong nâng độ dốc lề đường phía lưng đường cong bằng độ dốc mặt đường

- Lấy tim phần xe chạy làm tâm quay,nửa mặt đường phía lưng nghiên về phía bụng đường cong có độ dốc bằng độ dốc ngang của mặt đường

- Lấy mép trong phần xe chạy làm tâm nâng cả mặt đường có độ dốc bằng độ dốc siêu cao qui định

*Xác định chiều dài đoạn nối siêu cao:

Đoạn nối siêu cao được thục hiện với mục đích chuyển hóa một cách điều hòa từ trắc ngang thông thường(2 mái) sang trắc ngang đặc biệt có siêu cao

Chiều dài đoạn nối siêu cao được xác định theo công thức:

Trong đó B:chiều rộng phần xe chạy

Với V = 40 km/h Tra bảng 6 TCVN 4054-98 ta có: B = 6 m isc:độ dốc siêu cao ứng với đường có V= 40 km/h

ip: độ dốc nâng siêu cao V= 40 km/h  ip= 1%

: độ mở rộng mặt đường

Vì V= 40 km/h nên theo bảng 10 TCVN 4054-98 ta có:

50< Rsc min=60 < 70  = 1.2

Do đó Lsc =  

01.0

06.0

*)2.16(

43.2 m

3> Đường cong chuyển tiếp:

-Khi xe chạy từ đoạn thẳng co bán kính R=  và đoạn đường cong có bán kính

R thì xe bị thay đổi đột ngột, ôtô chịu tác dụng của lực ly tâm làm cho xe dễ bị lật hoặc trượt ngang.Như vậy lực ly tâm sẽ tăng từ 0m V2 Để khắc phục trường hợp trên giữa đường thẳng và đường cong tròn người ta bố trí 1 đoạn cong có bán kính thay đổi từ 0 R Đoạn đường cong đó gọi là đường cong chuyển tiếp.Khi đó đường cong chuyển tiếp có tác dụng:

+ Làm cho góc ngoặt của bánh xe trước tăng từ từ để khi vào đường cong tròn đạt được góc ngoặt cần thiết

+ Giảm mức độ tăng lực ly tâm do đó tránh được hiện tượng người bị xô ngang khi vào đường cong

+ Làm cho tuyến đường hài hòa, lượng đều ít gãy khúc -Chiều dài đường cong cần thiết được xác định theo công thức sau:

Theo TCVN 4054-98 ta có:

Lct = 23V,53*R m

Trong đó : V: tốc độ xe tính toán ,km/h

R: bán kính đường cong tròn, mChọn R= Rsc min = 60 m.

Như vậy Lsc= 43,2 m < Lct =45,4 m nên chọn Lct là chiều dài đoạn nối siêu cao.

4> Mở rộng phần xe chạy trong đường cong nằm:

Khi xe chạy trong đường cong, mỗi bánh xe chuyển động theo 1 quĩ đạo riêng, chiều rộng của mặt đường của ôtô trong đường cong sẽ rộng hơn so với khi xe chạy trên đường thẳng thì cần phải mở rông mặt đường trong đường cong có bán kính nhỏ

Độ mở rộng e được xác định theo sơ đồ hình học mà chưa xét đến tốc độ xe chạy

do đó khi xe chạy vào đường cong với tốc độ cao thì độ mở rộng e được xác định theo công thức:

e =

R

V R

L

A 0 , 05 * 2

L

A2 0 , 1 *

Trong đó LA: chiều dài của ôtô từ đầu xe đến trục bánh xe sau

Với xe tải tra bảng 1 TCVN4054-98 ta có LA= 8 m

R : bán kính đường cong R= Rsc min= 60 m

V : tốc độ xe chạy tính toán V= 40 km/h

Thế số ta được:

E = 1,6 m

*> Cách bố trí mở rộng đường cong:

Bố trí mở rộng về phía bụng đường cong trong trường hợp khó khăn thì cho phép bố trí ở phía long đường cong hoặc là ½ phía long và ½ phía bụng

Đoạn nối mở rộng nằm hoàn toàn với đoạn nối siêu cao hoặc đường cong chuyển tiếp

Phần mở rộng được bố trí trên diện tích của lề gia cố.Tuy nhiên nếu nền đường sau khi mở rộng mà lề đắp còn lại < 0,5m thì cần phải mở rông thân nền

0 R

A

C

đường 5>Bố trí nối tiếp các đường cong trên bình đồ:

Trong điều kiện phóng tuyến nhằm thuận lợi cho quá trình thi công cũng như giảm giá thành công trình nên tuyến đường buộc lòng đôi lúc phải tránh

núi ,đồi hoặc men theo dòng sông để tránh làm cầu Và như thế tuyến đường sẽ gãy khúc và ta phải bố trí đường cong nối tiếp.Các đường cong nối tiếp được bố trí trên bình đồ tạo nên 2 trường hợp:

*)Hai đường cong cùng chiều có tâm quay về 1 phía:

Hai đường cong cùng chiều có thể nối trực tiếp với nhau hoặc ở giửa có 1 đoạn chêm ,tuỳ theo điều kiện cụ thể :

+)Khi 2 đường cong cùng chiều có cùng 1 độ dốc siêu cao hoặc không có siêu cao thì có thể nối trực tiếp và ta có đường cong ghép tức Tc1 TĐ2 Khi đó tỷ số bán kính giữa 2 đường cong này < 1,3

+) Khi 2 đường cong cùng chiều nằm gần nhau mà không cùng một độ dốc siêu cao thì cần một đọan chêm đủ dài(m)

m > ½(L1+L2) L1, L2 chiều dài đường cong chuyển tiếp( hoặc đoạnnối siêu cao) của 2 đường cong

+ Khi điều kiện địa hình không cho phép bố đoạn chêm m thì tốt nhất nên thay đổi bán kính của 2 đường cong sao cho chúng tiếp giáp nhau và có cùng độ dốc siêu cao,độ mở rộng e theo độ dốc siêu cao và độ mở rộng lớn nhất.Tuy nhiên bán kính của 2 đường cong ghép không chênh nhau 1.3 lần

Tuy nhiên nếu vì địa hình không thể dùng đường cong ghép mà

vẫn phải giữ đoạn thẳng chêm thì chiều dài đoạn thẳng chêm phải thỏa mãn điều kiện:

*)Hai đường cong ngược chiều:

Hai đường cong ngược chiều có bán kính lớn, không yêu cầu làm siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau(TĐ2Tc1).Trường hợp cần phải làm siêu cao thì đoạn thẳng cần chêm đủ dài để bố trí được đường cong chuyển tiếp ( đoạn nối siêu cao ,đoạn nối mở rộng) và giá trị của đoạn chêm là : m  ½(L1+L2)

*) Lưu ý: không nên bố trí đoạn chêm ngắn giữa 2 đường cong nằm

ngược chiều nếu không có thể giải quyết bằng 2 cách sau:

-tăng bán kính cho 2 đường cong nối liền

Thông thường trên chiều dài tuyến đường

không gặp phải những khó khăn gì về tầm nhìn,

mà chỉ có trong các đường cong bán kính nhỏ

thì mới hạn chế tầm nhìn Trong đường cong bán

kính nhỏ, có nhiều trường hợp có chướng ngại

vật nằm phía bụng của đường cong gây trở ngại cho tầm nhìn như mái ta luy,

O1 TĐ1 R1

Đ1 TC1

O2 R2

TĐ2 Đ2

TC2

O1

R1 TĐ1

Đ1

TĐ2 TC1

O2 R2

Đ2 TC2

cây cối trên đường ngoài thành phố, hoặc như nhà cửa, ki ốt, cột đèn biển quảng cáo trong đường thành phố Vì vậy chúng ta phải tính toán phạm vi giải toả tầm nhìn trong đường cong, ta gọi đó là đảm bảo tầm nhìn trong đường cong bình đồ

Tầm nhìn trong đường cong được kiểm tra đối với các xe nằm bên phía bụng của đường cong với giả thuyết mắt của người lái xe cách mép mặt đường 1,5m vàở độ cao cách mặt đường 1,2m

Để đảm bảo tầm nhìn trong đường cong nằm thì cần phải xác định được phạm vi xóa bỏ chướng ngại vật, phạm vi này được xác định theo 2 phương pháp: -phương pháp giải tích

-phương pháp đồ giải

*) phương pháp giải tích:

a)Khi chiều dài tầm nhìn S nhỏ hơn cung tròn K (S<K):

R1 là bán kính quỹ đạo xe chạy R1 =R – (B –1.5) =60 – (3 –1.5) =58,5 (m)

5 , 58

*

80

* 180

*

* 180

1

2 1

S2 là tầm nhìn chạy xe theo sơ đồ 2

Xe 1 đang chạy với vận tốc thiết kế v nhìn thấy xe 2 đang chạy ngược chiều

nhưng sai làn Xe 2 cũng đang chạy với vận tốc v Vậy tầm nhìn an toàn cho những lái xe nhìn thấy nhau va phanh lại cách nhau một đoạn l0 là S1

Ta có : S2 = l1 + l2 + l3 + l4 + l5

Trong đó : l1,l2 là quảng đường người lái xe đi được khi phản ứng tâmlý trong 1(s)

l1 = v*t1=v(m) l5 = v*t2=v(m)

l2 , l4 là cự ly hãm của 2 xe l0 là cự ly an toàn Chọn l3=5(m)

S2= m

i

kV V

5 127

8 ,

2



 )=13,16 (m)

Z0: là khoảng cách từ mắt người lái xe đến chướng ngại vật.

Z: là khoảng cách cần phá bỏ chướng ngại vật

b)Khi mà chiều dài tầm nhìn ( S>K):

Phạm vi giải toả Z= R1 (1- cos(1/2 (S-K)sin(

rong đó : R1 là bán kính quỹ đạo xe chạy ,R1 =58,5(m)

S được xác định theo sơ đồ tầm nhìn 1

Xe đang chạy với vận tốc thiết kế V thì phát hiện chướng ngại vật

Xe có thể dừng lại trứơc chướng ngại vật với chiều dài tầm nhìn : S1= l1+ l2 +l3

S1 =

 i m

kV V

5 254

6 , 3

Xe 1 và 2 chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe Xe 1 nhìn thấy

xe 2 và kịp trở về đúng làn của mình một cách an toàn mà không giảm tốc độ

Vậy tầm nhìn mà đảm bảo cho xe 1 kịp trở về an toàn là:

S3= l1 + 2l2 + l3 Trong đó :

l1 là quảng đường xe 1 đi được trong thời gian phản ứng tâm lý1(s)

l1 =v1 * t =v1=v(m) 2l2 là quảng đường xe 1 đi được khi né xe 2

l2 = a r l3 là quảng đường xe 2 đi được trong thời gian xe 1 trở về làn của mình.

t = 3

3 3

1

2

l V

l V

l l

xe 2Như vậy tầm nhìn an toàn cho ngưới lái xe 1 thực hiện quá trình vượt

xe an toàn là : S4= l1 + 2l2 + l3

l1 : là đoạn đường mà xe 1 đi được khi tâm lý muốn bắt đầu vượt ho đến lúc bắt đầu vượt xe 2. l1 = V1

2l2 : la đoạn đường xe 1 đi được khi vượt được xe 2

l1 = l1l2 l2 S1 S2 l =V2l1 S1  S2V1

l3 :là quảng đường xe 3 đi được trong thời gian xe 1vượt xe 2.

3 3

1

2

l V

l V

l l

1 2 1 1 2

V V

V S S l V

*) Ngoài phương pháp giải tích để xác định phạm vi giải tỏa thì ta còn dùng

phương pháp đồ giải :

Trên quỹ đạo xe chạy vẽ những dây cung có chiều dài bằng tầm nhìn 2 chiều S2 (11=22=……= S2)sau đó vẽ 1 đường tiếp xúc với các dây cung trên ta sẽ có được đường giới hạn nhìn (hoặc đường bao các tia nhìn).Tất cả các chướng ngại vật nằmtrong phạm vi phía trong đường giới hạn nhìn cần phải xóa bỏ

Chương 3 : Tính toán các yếu tố trên trắc dọc và trắc ngang

1>Định độ dốc dọc lớn nhất :(imax)

Độ dốc dọc của đường có ảnh hưởng đến giá thành xây dựng Ở vùng núi nếu độ dốc dọc càng lớn thì chiều dài của tuyến đường càng được rút ngắn,khối lượng đào đắp càng giảm do đó giá thành đầu tư xây dựng cũng được hạ thấp nhưng ngược lại chi phí khai thác vận tải ôtô sẽ tăng lên khi độ dốc dọc của đường lớn vì vậy độ dốc dọc tối ưu là độ dốc ứng với chi phí xây dựng và khai thác nhỏ nhất

Độ dốc dọc lớn nhất của đường(imax) được xác định thông qua quan hệ giữa đặc tính động lực của ôtô và các loại lực cản phụ thuộc vào điều kiện đường:

4 5

1 2 3

Từ biểu đồ nhân tố động lực biểu thị quan hệ D=f(v) đặc tính động lực lớn nhất sẽ đạt được ứng với trường hợp ôtô chuyển động ở chuyển số thấp nhất( số I).Khi đó ứngvới chuyển số này ta có thể xác định được độ dốc dọc lớn nhất imax mà ôtô có thể khắcphục được: imax = Dmax – f

Thông thường imax được xác định với xe tải Theo TCVN 4054-98 ta có bảng sau:

20406080

9876

60 (50)

100 (70)

150 (100)

200 (150) Như vậy ứng với cấp đường 40 thì ta có độ dốc dọc của tuyến đường là imax= 8 (%)

2> Xác định bán kính đường cong đứng:

Để đảm bảo

40 km/h) thì phải bố trí đường cong đứng.Có hai dạng đường cong:

 Đườøng cong đứng lồi

 Đường cong đứng lõm

a> Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi:

Người bố trí các đường cong lồi là để cho xe chuyển động được an toàn, êm thuậnvà đảm bảo tầm nhìn cho cả ban ngày và ban đêm