Chuong 2 thiet ke binh do compatibility mode

2.1 Các yếu tố trên bình đồ 2.2 Thiết kế đường cong nằm 2.2.1 Đặc điểm xe chạy trên đường cong nằm 2.2.2 Lực ngang, hệ số lực ngang 2.2.3 Siêu cao, đoạn nối siêu cao 2.2.4 Lựa chọn bán kính đường cong nằm 2.2.5 Đường cong chuyển tiếp 2.2.6 Mở rộng và đoạn nối mở rộng 2.2.7 Đảm bảo tầm nhìn trong đường cong nằm có bán kính nhỏ và nối tiếp các đường cong. 2.3. Thiết kế tuyến trên bình đồ

Chương 2: THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ (6 tiết)

2.1 Câc yếu tố trín bình đồ

2.2 Thiết kế đường cong nằm

2.2.1 Đặc điểm xe chạy trín đường cong nằm

2.2.2 Lực ngang, hệ số lực ngang

2.2.3 Siíu cao, đoạn nối siíu cao

2.2.4 Lựa chọn bân kính đường cong nằm

2.2.5 Đường cong chuyển tiếp

2.2.6 Mở rộng vă đoạn nối mở rộng

2.2.7 Đảm bảo tầm nhìn trong đường cong nằm có bân

kính nhỏ vă nối tiếp câc đường cong.

2.3 Thiết kế tuyến trín bình đồ

2.1 CÂC YẾU TỐ TRÍN BÌNH ĐỒ

- Đường đồng mức (con, câi)

- Hướng

- Cao độ

- Câc điều kiện tự nhiín (Địa hình, địa chất, thủy văn, sông suối ao hồ….)

- Câc điều kiện xê hội (nhă cửa, dđn cư, công trình )

- Tuyến: Đoạn thẳng, cong, câc công trinh thoât nước,

tổ chức giao thông….

- Hiện trạng của mạng lưới đường, đường cũ

2.2 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG NẰM

2.2.1 Đặc điểm xe chạy trín đường cong nằm

1- Xe phải chịu thímlực ly tđm, lực năy đặt ở trọng

tđm của xe, hướng nằm ngang, chiều từ tđm

đường cong ra ngoăi, có trị số:

(2.1)

m - khối lượng của xe ( kg )

v - tốc độ của xe (m/s)

R - bân kính đường cong nằm ( m )

2

m v C R



+ Lực ly tđm có thể gđylật xe, trượt ngang, lăm tiíu tốn nhiín liệu, hao mòn xăm lốp, gđy khó khăn cho việc điều khiển xe, lăm cho hănh khâch khó chịu

2- Đòi hỏi bề rộng phần xe chạy lớn hơn so với đường thẳng

3- Tầm nhìn của người lâi xe bị hạn chế

=> Do đó yíu cầu đặt ra ở đđy lă nghiín cứu câc giải phâp thiết kế để cải thiện câc điều kiện bất lợi trín

2.2.2 Lực ngang vă hệ số lực ngang

1 Lực ngang :

C G



i m

h

B

b

x

(+)

Hình 4.2: Các lực tác dụng lên ôtô theo phương

ngang khi xe vào đường dong

i m

Hướng đường cong

A

b

Y

Y

h G

C

A

Y

G.cos a

G.sin a

Gọi Y là tổng lực ngang tác dụng lên ôtô

khi chạy trên đường cong:

Y = C.cos  G.sin (2.2)

“+” khi xe chạy ở phía lưng đường cong

“-” khi xe chạy ở phía bụng đường cong

Do  << nên Cos  1 ; Sin  tg  in

 Y = C  G.in (2.3)

(2.4)

n

i G R g

v G

2





là hệ số lực ngang ( lực ngang trên một đơn vị trọng lượng)

2 Xác định hệ số lực ngang  :Y() có thể :

- Làm xe bị lật

- Làm xe bị trượt ngang

- Gây cảm giác khó chịu với H.khách và lái xe

- Làm tiêu hao nhiên liệu và hao mòn xăm lốp

) 5 2 (

127

2

n

i R

V G

Y





G

Y





) 6 2 (

127

2

n

i R

V







- Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện

chống lật (lật tại A) :

Để xe không bị lật:

b - khoảng cách giữa hai bánh xe

Y - lực ngang

n i G R g V G

.

2





) 2 (

) 2 (

cos     

h Y

M lat 

h Y b

2 (  

 - độ lệch tâm so với tâm hình học của xe

=0,2.b

Xe con = 23

Xe buýt , xe tải = 1,72,2 Chọn = 2 =>   0,6 Vậy để xe không bị lật thì :   0,6

h

b G

Y 0,3







h b

h b

h b

- Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện ổn

định chống trượt ngang:

Điều kiện để xe không trượt:

 - hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường

1: Hệ số bám dọc 1=(0,7  0,8)

2: Hệ số bám ngang 2=(0,6  0,7)

Pk=G.1

Y=G 2

Q 2

2

P Y



2 2

G Q P

Khi đó: Y G.2

  2 Khi mặt đường khô, sạch :  = 0,7

2= 0,42   0,42 Khi mặt đường ẩm, sạch :  = 0,5

2= 0,30    0,30 Khi mặt đường ẩm, bẩn :  = 0,3

2= 0,18   0,18 Vậy để xe không bị trượt ngang thì :   0,18

- Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện êm

thuận và tiện nghi đối với hành khách:

Theo kết quảđiều tra xã hội họckhi :

  0,1 : hành khách không cảm nhận xe vào

đường cong

= 0,15: hành khách bắt đầu cảm nhận có

đường cong

 = 0,2 : hành khách cảm thấy có đường cong

và hơi khó chịu, người lái muốn giảm tốc độ

 = 0,3 : hành khách cảm thấy rất khó chịu

Về phương diện êm thuận và tiện nghi đối với

hành khách  0,15

- Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện tiêu hao nhiên liệu và xăm lốp:

Muốn giảm tiêu hao nhiên liệu và hao mòn xăm lốp thì   0,1

Tóm lại: Để đảm bảo điều kiên ổn định và tiện nghi khi xe vào đường cong năm, khi thiết kế hệ số lực ngang lấy như sau:

Khi điều kiện địa hình thuận lợi nên chọn

  0,1 Trong điều kiện địa hình khó khăn cho phép  = 0,15 (NGT: 0,25)

Tổng hợp các điều kiện về hệ số lực ngang 

(Bảng 3.1/tr 39 TKĐ ôtô tập 1)

Các yêu cầu

Mặt đường khô sạch,

ĐK xe chạy thuận lợi

Mặt đường khô sạch,

ĐK xe chạy bình thường

Mặt đường

ẩm bẩn, ĐK

xe chạy không thuận lợi

- Điều kiện ổn định chống lật

- Điều kiện ổn định chống

trượt ngang

- Điều kiện êm thuận và tiện

nghi đối với hành khách

- Điều kiện tiết kiệm nhiên

liệu và hao mòn xăm lốp

0,60 0,36 0,15 0,10

0,60 0,30 0,15 0,10

0,60 0,18 0,15 0,10

2.2.3 Siêu cao và đoạn nối siêu cao

1 Siêu cao:dốc một mái phần xe chạy hướng vào phía bụng đường cong

2 Mục đích của việc bố trí siêu cao:

- Giảm hệ số lực ngang 

- Tăng tốc độ xe chạy trong đường cong nằm

- Tăng mức độ an toàn xe chạy trong đường cong nằm

3 Độ dốc siêu cao:

+ Độ dốc siêu cao: isc= in÷ isc.max

in: độ dốc ngang của mặt đường ( %)

isc.max: độ dốc siêu cao lớn nhất

isc.max= f(cấp đường, tốc độ TK)

Độ dốc ngang các yếu tố của mặt cắt ngang

1 Phần mặt đường và phần lề gia cố:

Bêtông ximăng và bêtông nhựa Các loại mặt đường khác, mặt đường lát đá tốt, phẳng

Mặt đường lát đá chất lượng trung bình

Mặt đường đá dăm, cấp phối, mặt đường cấp thấp

2 Phần lề không gia cố

3 Phần dải phân cách:

1,5  2,0 2,0  3,0 3,0  3,5 3,0  3,5 4,0 6,0

tuỳ vật liệu phủ lấy tương ứng theo 1

Độ dốc siíu cao quy định theo TCVN4054-2005

V tk

Km/

h

g lăm SC

Bân kính đường cong nằm (m)

120 6008

00

80010

00

10001

500

15002 000 20002 500 25003 500 35005 500

 5500

100 4004

50

45050

0

50055

0 55065 0 65080 0 80010 00 10004 000

 4000

80 2502

75

27530

0

30035

0 35042 5 42550 0 50065 0 65025 00

 2500

60 - 12515

0

15017

5 17520 0 20025 0 25030 0 30015 00

 1500

40 - - 6075 75100 10060

0  600

30 - 3050 5075 75350  350

20 - 2550 5075 75150 15025

0  250

4 Cấu tạo siíu cao:

a Đoạn nối siíu cao:Đoạn nối siíu cao được thực hiện với mục đích chuyển hóa một câch điều hòa từ trắc ngang thông thường hai mâi sang trắc ngang đặc biệt có siíu cao (hình vẽ)

+ Chiều dăi đoạn nối siíu cao (Ln):

B

(B+E)

Ln

h

i sc

i p

(2.7)

B -bề rộng mặt đường

E - độ mở rộng mặt đường trong đường cong

ip- độ dốc dọc phụ cho phĩp

ip= 1% khi VTK = 40 km/h

ip= 0,5% khi VTK 60 km/h

p

sc n

i

B i

L  .

p

sc n

i

E B i

b Cấu tạo siíu cao:

i= i 0 i= i 0

i= i max

i= i m

ax Đoạn nối siêu cao

Đ o ạn n s

u ca o

B

g tròn

R 0

* Việc chuyển hóa (thông thường) được tiến hănh như sau:

1. Quay phần xe chạy ở phía lưng đường cong quanh tim đường để phần xe chạy có cùng một

độ dốc (giữa nguyín độ dốc lề đất)

2. Sau đó tiếp tục quay quanh tim đường đến lúc đạt độ dốc siíu cao

Trường hợp đường có dêi phđn câch giữa,

siíu cao được thực hiện bằng câch có thể quay xung quanh mĩp trong hoặc mĩp ngoăi mặt đường

in

i=0

in

in

isc

Quay quanh tim

phần xe chạy Quay quanh tim

phần xe chạy

Đoạn vuốt nối siêu cao

B

àu øn

cong øn

i n

i

1:

1:1.5

i=0in

i sc

 H

i m

B l

B n

B m B l

B l

B m

B n

B l

a)

b)

28,50

0,50 4,00 0,50

15% 0

1 3

2

2,00 2,25 7,50 0,50 4,00 0,50 7,50

2,25

2,00

28,50

28,50

a)

b)

c)

R (m)

i sc (%) L (m) R (m)

i sc (%) L (m) R (m)

i sc (%) L (m)

650800 8 125 400450 8 120 250275 8 110 8001000 7 110 450500 7 105 275300 7 100 10001500 6 95 500550 6 90 300350 6 85 15002000 5 85 550650 5 85 350425 5 70 20002500 4 85 650800 4 85 425500 4 70 25003500 3 85 800100

0 3 85 500650 3 70 35005500 2 85 100040

00 2 85 6502500 2 70

2.2.4 Lựa chọn bán kính đường cong nằm

1 Xác định bán kính đường cong nằm theo

hệ số lực ngang:

a Khi cĩ bố trí siêu cao:

b Khi khơng bố trí siêu cao:

(2.9) ) ( 127 )

2 max

2 sc

min

sc

V i

g

v R













(2.10) ) ( 127 ) (

2 2

min

n n

ksc

i

V i

g

v R













2 Xác định bán kính đường cong nằm theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm :

SI- tầm nhìn một chiều (m)

 - gĩc chiếu sáng của pha đèn ơ tơ (20)

(2.11) 30 min



I

S

S I



Sơ đồ xác định BK đường cong nằm ĐB tầm nhìn ban đêm

R



Pha đèn

A

Bân kính đường cong nằm tối thiểu (m)

TCVN4054-2005

Bân kính đường cong nằm (m)

- Tối thiểu giới hạn 650 400 250 125 125 60 60 30 30 15

- Tối thiểu thông thường 100

0 700 400 250 250

12 5 12

5 60 60 50

- Tối thiểu không siíu cao 550

0 400 0 250 0 150 0 150 0 60 0 60 0 35 0 35 0 25 0

2.2.5 Đường cong chuyển tiếp

1 Mục đích của việc thiết kế đường cong chuyển

tiếp (clotoit, parabol hoặc nhiều cung tròn):

Khi xe chạy từ đường thẳng văo đường cong, phải

chịu câc thay đổi:

- Bân kính từ  chuyển bằng R

- Lực ly tđm tăng từ 0 

- Góc  hợp giữa trục bânh xe trước vă trục

sau xe từ 0 đến 

Những biến đổi đột ngột đó gđy cảm giâc khó chịu

cho người lâi xe vă hănh khâch

R g V

Để đảm bảo có sự chuyển biến điều hòa về lực ly tđm, về góc  vă về cảm giâc của hănh khâch cần phải có một đường cong chuyển tiếp giữa đường thẳng vă đường cong tròn Đồng thời lăm cho tuyến hăi hòa hơn, tăng tầm nhìn

2 Xâc định chiều dăi của đường cong chuyển tiếp (ĐCCT):

V - tốc độ xe chạy (km/h)

R - bân kính đường cong nằm

I - độ tăng gia tốc ly tđm (m/s3)

(2.12) 47 3

I R

V

L ct 

3 Phương trình của ĐCCT:

Xĩt một điểm trín ĐCCT, có chiều dăi tính từ gốc

tọa độ S, bân kính 

Đặt  Đđy lă phương

trình đường cong clothoide

Đặt C=A2

A được gọi lă thông số đường

cong Clothoide

(2.13)

.

.

47

3

I

V

S





I

V

Lct

R

C

.

47

.

3







C

S 

R=C/S







 3

R.Lct

R A A

+ Phương trình thông sô úcủa đường cong clothoide :

Phương trình là phương trình độc cực + Chuyển sang dạng tọa độ oxy như sau :



C

S 

3456

9 4

5









A

S A

S S x

42240

336

11 6

7 2

3









A

S A

S A S y

Ví dụ: Cho đường cong tròn có bán kính R = 200m, đường

cấp III, tốc độ thiết kế 60 km/h

Yêu cầu: Tính chiều dài đường cong chuyển tiếp và toạ độ

điểm cuối của đường cong chuyển tiếp?

HD:

) ( 46 200 5 , 23

60 5 , 23

3 3

m R

V



















) ( 77 , 1 96 018414 , 0 018414 , 0

) ( 02 , 46 96 479363 , 0 479363 , 0

m A

Y

m A

X

4 Trình tự cắm đường cong chuyển tiếp:

B1 Tính các yếu tố cơ bản của đường cong tròn

B2 Tính toán chiều dài đường cong chuyển tiếp và thông

số đường cong A

B3 Tính góc kẹp giữa đường thẳng nằm ngang và tiếp

Lưu ý: Nếu <2 0 yêu cầu phải tìm cách cấu tạo lại

) (

) ( 2

m R K

m tg R T















 0 0 2

) ( 2





R

L ct

B4 Xác định tọa độ điểm cuối ĐCCT s = Lct 

B5 Xác định các chuyển dịch p và tiếp đầu đường cong t

Lưu ý: Nếu yêu cầu phải cấu tạo lại B6 Xác định lý trình điểm đầu và điểm cuối ĐCCT

A s A

Y A

0 0 , X

2

ct

L

100

R

p 

TĐT2= TCT1+ K0

TCT2= TĐT2+ Lct= TĐT1+ K0+ 2.Lct

K0= R1.( - 2.0)

R1= R - Y0

B7 Xác định tọa độ các điểm trung gian của

ĐCCT: tra 3.7/trang 48 TKĐ ôtô Tập 1, phụ vào

thông số đường cong A và tỷ số

A s

+ Cấu tạo đường cong chuyển tiếp dạng clothoide

p 0

T1

Y0 T

O

R

t

2

R



Bán kính đường cong nằm & các thông số:

Cắm cong theo phương pháp nhiều tiếp tuyến

(khá nhỏ, thường < 60)

A 1

B 1

B 2

A 2

B 3

n





) ( 2

2R tg m

l 

2.2.6 Mở rộng phần xe chạy trên ĐCN (R<250m)

1 Độ mở rộng củamột làn xe:

2 Độ mở rộng phần xe chạy của đường

nhiều làn xe :

+ Khi có 2 làn xe

(2.14) 05 , 0 2

2

1

R

V R

L

(2.15) 1 , 0

2 2 1

R

V R

L e e

+ Khi có n làn xe:

e1- độ mở rộng một làn xe

L - chiều dài tính từ trục sau của xe đến đầu xe

R - bán kính đường cong

V - tốc độ xe chạy (km/h)

Độ mở rộng phần xe chạy hai làn xe trong

đường cong nằm (m) TCVN4054-2005

Dòng xe

Bán kính đường cong nằm (m)

250200 <200

150

<150

100

<100

70

<70

50

<50

30

<30

25 <2520

-3 Phương pháp mở rộng phần xe chạy:

- Độ mở rộng bố trí ởcả hai bên, phía lưng và bụng

phía bụng hay phía lưng đường cong.

- Độ mở rộng được bố trí trên toàn bộ chiều dài đường cong tròn với trị số không đổi E Trường hợp có ĐCCT,

độ mở rộng E không đổi trên đoạn cong tròn K0

- Độ mở rộng được đặt trên diện tích phần lề gia cố Dải dẫn hướng và các cấu tạo khác như làn phụ cho xe thô

sơ, bộ hành, phải được bố trí phía tay phải của độ mở rộng Nền đường khi cần mở rộng, đảm bảo phần lề đất còn ít nhất là 0,5m

- Để chuyển tiếp từ mặt đường không mở rộng sang

mặt đường có độ mở rộng E, cần phải bố trí đoạn nối

+ Khi đường có bố trí siêu cao và có ĐCCT thì đoạn

nối mở rộng được bố trí trùng với đoạn nối siêu cao

+ Khi không có ĐCCT và không bố trí siêu cao,

đoạn nối mở rộng có cấu tạo trên đường thẳng và

được bố trí theo quy luật bậc nhất với chiều dài sao

cho đủ để mở rộng 1m trên chiều dài tối thiểu 10m

Dòng xe

Bán kính đường cong nằm

25020 0

<200

15 0

<150100 <100

70

<

70

50

<

50

3 0

<

30

2 5

<

25

15

Xe moóc

Độ mở rộng phần xe chạy hai làn xe trong đường cong nằm – TCVN4054-2005

E

TĐT

E TCT

2.2.7 Nối tiếp các đường cong nằm

1 Nối tiếp giữa hai đường cong cùng chiều:

+ Khi hai đường cong không có siêu cao có thể nối trực tiếp với nhau

+ Nếu hai đường cong cùng chiều có cùng

độ dốc siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau

+ Khi hai đường cong cùng chiều có siêu cao khác nhau thì để nối tiếp nhau cần có một đoạn thẳng chêm m

+Nối tiếp hai đường cong cùng chiều :

O 1

O 2

Đ 1

Đ 2

Đ 2

Đ 1

O 2

O 1

m

2 Nối tiếp hai đường cong ngược chiều :

Điều kiện và khoảng cách 2 đường cong nằm?

Đ 1

Đ 2

O 2

O 1

O 1

O 2

Đ 2

Đ 1

m

+ Khi hai đường cong ngược chiều đều

không có siêu cao có thể nối trực tiếp với

nhau

+ Khi hai đường cong ngược chiều có bố trí

siêu cao thìcần có đoạn chêm m

Ln1 , Ln2: Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao

của đường cong 1 và đường cong 2















) ( 200

) ( 2 2 1

m m

m L L m

2.3 THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ

1 Các nguyên tắc thiết kế bình đồ

2 Quan điểm thiết kế

3 Xác định các điểm khống chế

4 Vạch tuyến trên bình đồ Hướng tuyến

Phương án tuyến

5 Xác định các yếu tố của đường cong nằm

6 So sánh sơ bộ các phương án tuyến

Nguyên tắc thiết kế bình đồ

- Luôn phối hợp với thiết kế trắc dọc và thiết kế trắc

ngang

- Đảm bảo bước compa

- Đảm bảo các điểm khống chế trên bình đồ

- Đảm bảo tuyến bám sát đường chim bay, giảm chiều

dài tuyến (hệ số triển tuyến nhỏ)

+ id = (0,9 -0,95)idmax (‰).

+ idmax: Độ dốc dọc lớn nhất

M

1 i

Δh l

d





Xác định các điểm khống chế trên bình đồ

Căn cứ vào địa hình, cảnh quan thiên nhiên, xác định các điểm khống chế mà tại đó tuyến phải đi qua hoặc tuyến cần tránh

đi qua

- Điểm đầu, điểm cuối tuyến

- Điểm vượt đèo (điểm yên ngựa)

- Vị trí vượt sông thuận lợi

- Vị trí các khu dân cư, thị trấn, nơi giao nhau với các đường giao thông khác

- Các điểm tuyến cần tránh đi qua: khu vực bất lợi về địa chất (đầm lầy, đất yếu, trượt lỡ, …), địa chất thuỷ văn (mực nước ngầm hoạt động cao)

Vạch tuyến trín bình đồ

-Xđy dựng đường dẫn hướng tuyến (lă đường nối câc

đoạn thẳng tạo thănh một đường sườn do người thiết

kế vạch ra theo một quan điểm kinh tế - kỹ thuật

năo đó), tuỳ thuộc văo địa hình

+ Đối với ĐH đồng bằng, thung lũng, lòng chảo,

bằng phẳng: sử dụng “lối đi tuyến tự do” (cố gắng

bâm sât đường chim bay)

+ Đối với ĐH đồi núi khó khăn, phức tạp: sử dụng “

lối đi tuyến gò bó”

- Vạch câc phương ân tuyến

Xâc định câc yếu tố của đường cong nằm

Đ1 TĐ1

TC1

R

 1 /2 O

p

T

T

 1 K

Hình 1.7: Các yếu tố của đường cong nằm

2

1

 tg R

T 























2 cos

1

1

 R P

180 360

So sânh sơ bộ câc phương ân tuyến

- Chiều dăi tuyến

- Hệ số triển tuyến

- Độ dốc dọc lớn nhất (%0)/ chiều dăi đoạn dốc

- Số lượng câc ĐCN vă số ĐCN có bân kính nhỏ

- Số lượng công trình thoât nước dự kiến (cđu, cống)

- Câc công trình đặc biệt

- Đânh giâ tình hình địa chất, địa chất thuỷ văn, điều

kiện cung cấp vật liệu, khả năng sử dụng vật liệu địa

phương, điều kiện thi công, …