Chuong6 thiet ke duong

Ngoài ra khi khảo sỏtlưu lượng mỗi đầu vào phải phõn lưu lượng ra: số xe đi thẳng + rẽ phải, rẽtrỏi; xe rẽ trỏi ảnh hưởng lớn tới khả năng thụng xe và an toàn giao thụng củanỳt.Tại nỳt g

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ NÚT GIAO THÔNG

6.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NÚT GIAO THÔNG

6.1.1 Khái niệm chung về nút giao thông.

Nút giao thông là nơi giao nhau của hai hay nhiều tuyến đường ôtô, tai đó các xe

có thể tiếp tục hoặc đổi hướng hành trình Mỗi ngả đường từ nút gọi là nhánh nútgiao thông, thường gặp là ngã ba, ngã tư nhưng đôi khi có thể là ngã năm, ngãsáu Nút giao thông còn là giao nhau giữa đường ôtô với đường sắt

Lưu lượng giao thông tại nút (M) là tổng số lượng xe ra hay vào các nhánh củanút (hình 6-1)

Hình 6-1 Sơ đồ xác định lưu lượng xe tại nút

Ví dụ với ngã tư ta có công thức sau :

∑

=

=

+++

=

+++

=

n i

Mi M

Mbr Mnr Mtr Mdr M

Mbv Mnv Mtv Mdv M

Khi khảo sỏt lưu lượng giao thụng trờn nỳt, số lượng xe vào, ra nỳt phải cõnbằng, nếu cú sai số lớn tức khảo sỏt khụng chớnh xỏc Ngoài ra khi khảo sỏtlưu lượng mỗi đầu vào phải phõn lưu lượng ra: số xe đi thẳng + rẽ phải, rẽtrỏi; xe rẽ trỏi ảnh hưởng lớn tới khả năng thụng xe và an toàn giao thụng củanỳt.

Tại nỳt giao thụng xảy ra xung đột giữa cỏc dũng xe như: giao cắt; tỏch, nhậpluồng, ngoài ra tại nỳt giao thụng cú đảo trung tõm cũn cú chuyển động hỗnhợp Về mức độ an toàn người ta đỏnh giỏ giao cắt hệ số 5, nhập luồng hệ số

3, tỏch luồng hệ số 1(hỡnh 6-2) Khả năng thụng của nỳt ảnh hưởng tới khảnăng thụng qua của toàn mạng lưới, ựn tắc tại nỳt thường xảy ra nhiều hơntrờn đường ngoài nỳt Tai nạn giao thụng trờn cỏc nỳt chiếm tỷ lệ lớn caotrong tổng số tai nạn giao thụng trờn đường

a) Đ iểm cắt b) Đ iểm tách c) Đ iểm nhập d) Chuyển động hỗn hợ p

Σ =8

0 K 4T 4E 8E

8T 16K

Σ =32

Σ =9

3K 3T

T = Tách dòng

K = cắt dòng

3E 3T

3 K

Σ =9

Hỡnh 6.2 Cỏc dạng xung đột tại nỳt giao thụng

Khi thiết kế nút giao thông phải chú ý tới đường chính và đường phụ, đườngchính là đường có cấp kỹ thuật cao hơn, nếu là nút giao giữa hai đường cùng cấphạng thì đường nào có lưu lượng cao hơn là đường chính.

6.1.2 Phân loại nút giao thông

Nút giao thông đường ôtô được chia làm hai loại

a/ Nút giao khác mức không liên thông: khi giao cắt giữa hai tuyến đườngnhưng xe không thể chuyển hướng từ đường này sang đường khác (không cónhánh nối)

b/ Nút giao khác mức liên thông: là nút giao khác mức xe có thể chuyển từđường này sang đường khác nhờ các nhánh nối Người ta có thể phân chi tiết hơn

là nút giao liên thông hoàn chỉnh và không hoàn chỉnh Tại nút giao hoàn chỉnh

có đủ nhánh nối cho các dòng xe muốn chuyển hướng và không còn giao cắt,thường là giao nhau giữa hai đường cấp cao Nút giao khác mức liên thôngkhông hoàn chỉnh khi giao nhau giữa đường cấp cao và đường cấp thấp, trên

đường cấp thấp vẫn còn giao cắt giữa các dòng xe.

6.1.3 Các yêu cầu khi thiết kế xây dựng nút giao thông

Nút giao thông là nơi tập trung nhiều phương tiện, người tham gia giao thông nênthường xẩy ra ùn tắc, tai nạn Nhiệm vụ thiết kế xây dựng phải bảo yêu cầu:

- đảm bảo khả năng thông qua hợp lý và đảm bảo chất lượng giao thông;

- đảm bảo an toàn giao thông;

- có hiệu quả kinh tế;

- đảm bảo mỹ quan và vệ sinh môi trường

Trong đó mục tiêu là an toàn giao thông phải ưu tiên hàng đầu, tiếp sau là khảnăng thông xe và chất lượng giao thông rồi mới đến các yếu tố khác

Khả năng thông qua của nút là số phương tiện giao thông của dòng phụ có thể cắtqua dòng chính trong một đơn vị thời gian (nút xe chạy theo luật đường chínhphụ) hoặc tổng số phương tiện có thể thông qua nút trong đơn vị thời gian Khảnăng thông qua mỗi nút phụ thuộc nhiều yếu tố nhưng trước hết là quy mô nút

Vì vậy khi thiết kế để tránh ùn tắc quy mô nút phải phù hợp với cấp đường vàonút và lưu lượng giao thông trong tương lai, thường lấy lưu lượng tương lai phùhợp với cấp đường thiết kế

Chất lượng giao thông được đánh giá bằng mức độ thuận lợi cho người lái xesớm nhận biết cách điều khiển xe vào, ra khỏi nút, thời gian chờ đợi xe khi quanút Muốn vậy sơ đồ nút nên chọn đơn giản, rõ ràng và ít thay đổi trên tuyến

An toàn giao thông là tiêu chí chung khi thiết kế xây dựng các công trình giaothông, đối với nút càng phải coi trọng

Về mặt kinh tế bao gồm kinh tế xây dựng, khai thác, với xây dựng nút còn liênquan tới diện tích chiếm dụng và chi phí giải phóng mặt bằng vì vậy khi thiết kếnút đặc biệt các nút có quy mô lớn cần có phân tích kinh tế, kỹ thuật Nên đưa ramột vài phương án để so sánh lựa chọn, có thể xem xét khả năng phân kỳ đầu tư Các nút giao thông đặc biệt là nút giao khác mức là công trình quan trọng, vì vậykiến trúc phải phù hợp với cảnh quan xung quanh

Nút giao thông là nơi tập trung phương tiện vì vậy khả năng xảy ra ô nhiễm môitrường do tiếng ồn, bụi và khí thải vì vậy các vấn đề này khi thiết kế cần xem xét

6.1.4 Lựa chọn loại hình nút

Lựa chọn nút phải căn cứ vào lưu lượng giao thông, điều kiện kinh tế và kỹ thuậtkhác, có thể tham khảo ở bảng 6-1

6.1.5 Các tài liệu cần điều tra khảo sát khi thiết kế nút.

Để thiết kế mới hay cải tạo nút giao thông cần thu thập các tài liệu sau:

- Quy mô cấp hạng kỹ thuật các tuyến của nút;

- Bình đồ khu vực tỷ lệ 1:500, trắc dọc tuyến 1: 500;

- Lưu lượng giao thông hiện tại qua điều tra, tương lai qua dự báo;

- Tình hình ùn tắc, tai nạn tại nút hiện nay với nút cải tạo.

- Quy hoạch xây dựng tại khu vực nút

Thiết kế nút căn cứ vào:

- TCVN 4054 :2005 Đường ôtô - Yêu cầu thiết kế

- TCVN 5729: 1997 Đường cao tốc – yêu cầu thiết kế

- 22 TCN 273 – 01 Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô

Bảng 6-1 Phạm vi sử dụng các loại hình nút giao thông.

Nút kênh hóa

Các loại hình khác

Có đảo trên đường phụ

Có đảo, làn chờ và làn đón xe rẽ trái trên đường chính

6.2.1.Khái niệm chung và yêu cầu thiết kế

Nút giao thông cùng mức chiếm chủ yếu trong tổng số nút của mạng lưới giaothông vì có ưu điểm xây dựng khai thác đơn giản, giá thành thấp hơn nhiều sovới nút giao thông khác mức

Tốc độ thiết kế các yếu tố hình học đối với các hướng chính lấy bằng tốc độthiết kế của đường ngoài nút, bán kính nối vuốt với xe rẽ trái tối thiểu đảmbảo v= 15 km/h

Tầm nhìn tại nút sử dụng tầm nhìn một chiều, có phân ra trường hợp đườngphụ đường chính và không phân biệt, phạm vi đảm bảo tầm nhìn (hình6-3)

a/ trường hợp không phân đường chính phụ b/ trường hợp đường chính phụ

S1a – tầm nhìn 1 chiều đường a ; S1b tầm nhìn 1 chiều đường b

So – chiều dài lùi vào đường phụ 10 mét

Hình 6-3 Sơ đồ đảm bảo tầm nhìn tại nút

Tất nhiên lấy theo trường hợp a/ là an toàn nhưng nhiều trường hợp không thểgiải toả được

Góc giao tốt nhất là vuông hay khoảng từ 70- 1100, trong trường hợp góc giaonhỏ phải có phương cải tuyến, bố trí thêm các đảo để cải thiện điều kiện giaothông tại nút

o o

a) gãc giao tèt nhÊt

α α

70

- 1 10

90o

Hình 6.4 Các phương án cải tạo khi góc giao nhỏ

Trắc dọc vị trí đặt nút tốt nhất tại nơi bằng phẳng, trong điều kiện khó khăn độdốc dọc cũng không nên quá 4% Có thể bố trí nút trên đường cong đứng lõm,nhưng không trên đường cong đứng lồi

Các nút giao thông cùng mức khi thiết kế có thể phân thành một số dạng chủ yếudưới đây

6.2.2 Nút giao cùng mức đơn giản.

Nút giao cùng mức đơn giản thường được thiết kế tại các giao cắt giữa các đườngđịa phương với nhau, các đường phố khu vực Với các ngã tư, ngã ba chỉ cần bốtrí bởi các đường cong nối vuốt R = 15m với các đường ngoài đô thị đường trong

đô thị R = 8m

R=15

R

R=15

a/ ngã tư đơn giản b/ ngã ba đơn giản

Hình 6.5.a Cấu tạo nút giao đơn giản

Đường cong 3 cung tròn: Đường cong 3 cung tròn là một dạng giản hóa của

đường cong chuyển tiếp clothoide nhằm làm cho xe vào đường cong nhỏ và rakhỏi đường cong đó dễ dàng, không bị lấn sang làn xe trái chiều

Kinh nghiệm cho ta các trị số bán kính và góc chuyển hướng như bảng 6.2

8

Hình 6.5.b Đường cong 3 cung tròn

Bảng 6.2 Kinh nghiệm cấu tạo đường cong 3 cung tròn

16202734

-5030252015

90756060

10121621

-Theo hình 6.5b xác định được các tiếp tuyến tổng hợp AO, BO và cấu tạo đườngcong như sau:

90cos

RR

sinRR

−ϕ

∆++α

−

=

90cos

RRsin

RR

−ϕ

∆++α

Khi thiết kế đường cong, đá vỉa bao quanh 3 cung tròn nhưng bề rộng làn xe sát

đá vỉa phải được mở thêm từ (2 -:- 2,5)h, với h là chiều cao của đá vỉa

Thực tế quan trắc cho thấy ở các nút đơn giản, khi bố trí bằng đường cong 3 cungtròn sẽ làm cho tốc độ xe rẽ phải tăng từ 15-20% và nâng cao rõ rệt an toàn xechạy

Để tạo điều kiện cho xe có thể rẽ phải được thuận lợi có thể vuốt làn xe rẽ phảitại nút

b) Ng· 4 cã ® êng vuèt cho xe rÏ ph¶i

Hình 6.7 Nút giao có nối vuốt cho xe rẽ phải

6.2.3.Nút giao cùng mức có bố trí thêm làn xe rẽ trái, phải (mở rộng).

Khi nút giao giữa đường chính, đường phụ mà lưu lượng xe rẽ phải, rẽ trái trênđường chính lớn người ta phải thiết kế các là xe rẽ phải, rẽ trái Việc bố trí thêmlàn xe rẽ phải thường không khó khăn

a) Ng· 3 cã lµn chê cho xe rÏ tr¸i, ph¶i trªn ® êng chÝnh

b) Ng· 4 cã lµn chê rÏ ph¶i cho ® êng chÝnh

c) Ng· 4 cã lµn chê rÏ tr¸i, ph¶i cho ® êng chÝnh

Lvµo = 30-35 m Ld= 30-40 m

a) CÊu t¹o lµn cho xe rÏ tr¸i b»ng c¸ch xÐn d¶i ph©n c¸ch gi÷a

Lv - ChiÒu dµi ®o¹n vuèt nèi

Ld - ChiÒu dµi ®o¹n dõng xe

b) CÊu t¹o lµn cho xe rÏ tr¸i khi d¶i ph©n c¸ch nhá

Ld= 30-40 m Lvµo = 30-35 m

Hình 6-9 Cách cấu tạo làn xe rẽ trái.

6.2.4 nút giao thông có sử dụng đảo dẫn hướng (nút kênh hoá)

Để tạo điều kiện cho người lái xe điều khiển dễ dàng, giảm xung đột tại nút,tạo chỗ dừng chân cho người đi bộ khi chiều rộng mặt đủ, khi thiết kế người ta sửdụng các đảo dẫn hướng Đảo cấu tạo cao hơn mặt đường từ 20 – 25 cm, trên bềmặt đảo tuỳ theo diện tích lớn hay nhỏ người ta có thể trồng cây cảnh hoặc látgạch hoặc dùng sơn trên bề mặt đường để tạo đảo

Đảo thường dùng là đảo tam giác, đảo hình giọt nước hay đảo dài làm nơi dừngchân cho người đi bộ, riêng với đảo tròn ta xét ở nút giao thông hình xuyến.Đảo tam giác được sử dụng làm đảo trung tâm ở ngã ba, ở góc các ngã 3 ngã 4,đảo giọt nước thường bố trí ở đường phụ tại nút ( hình 6-10)

Phân loại đảo : Theo quy trình Mỹ 1990 phân ra:

- Đảo lớn : là đảo có chiều lớn ít nhất 30m

- Đảo nhỏ : là đảo có diện tích nhỏ hơn 9m2, trường hợp trong thành phố đảokhông nhỏ hơn 4,5m2 và đường ngoài thành phố 6,75m2

- Đảo vừa là trung gian giữa hai loại trên

Kích thước đảo tuỳ theo vận tốc thiết kế và điều kiện giải phóng mặt bằng.Trong điều kiện cho phép theo 22TCN 273-01, cấu tạo đảo tam giác tạo điềukiện cho xe rẽ phải từ đường chính vào đường phụ bán kính R= 45m, từ đườngphụ ra đường chính R= 25 m

Trường hợp khó khăn chiều dài cạnh không nhỏ hơn 3,6m không kể chỗ gọt tròn,tại nút giao thông có góc cắt nhỏ sử dụng các loại đảo bố trí thêm làn đường kẻvạch, mũi tên trên đường có thể cải tạo tình hình giao thông tại nút (Hình 6-11)

a) Đ ảo tam giác ngã 3 b) Đ ảo tam giác tạo làn rẽ phải ngã t

c) Đ ảo giọt n ớ c trên đ ờng phụ

Hỡnh 6.10 Bố trớ đảo tại nỳt

Uốn cong đ ờng phụ

+ sử dụng đảo

cho làn rẽ trái

Trạng thái ban đầu

Uốn cong đ ờng phụ

Hỡnh 6-11 Cải tạo tỡnh hỡnh giao thụng tại nỳt giữa đường chớnh và phụ bằng

cỏc đảo.

R1, R2 : B¸n kÝnh cong

a/ đảo giọt nước b/ đảo tam giác

Hình 6.12 Cách cấu tạo các đảo

Về việc áp dụng các đảo trong thiết kế, theo GS Đỗ Bá Chương thì :

- Sử dụng ít đảo hơn nhiều đảo

- Sử dụng đảo to hơn đảo nhỏ

Kinh nghiệm tổ chức giao thông ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh thì phảithận trọng, đặc biệt sử dụng nhiều đảo chiếm diện tích mặt đường làm giảm khảnăng thông xe của dòng giao thông hỗn hợp hiện nay

Dưới đây là ví dụ sử dụng các đảo, làn phụ cải thiện điều kiện giao thông tại nút

có góc cắt nhỏ

Hình 6-12 Sử dụng các đảo, làn rẽ cải thiện giao thông nút góc cắt nhỏ.

6.3 NÚT GIAO THÔNG HÌNH XUYẾN

6.3.1 Khái niệm chung

Tại các nút giao thông ngã 5, ngã 6, quảng trường, hoặc tại các nút có gócgiao cắt nhỏ người ta thiết kế các đảo tròn hoặc êlíp ở giữa và các xe phải chuyểnđộng xung quanh đảo này Nhờ đó mà các dòng giao cắt bị loại bỏ, chỉ còn cácdòng tách và nhập luồng Dạng nút này phù hợp với giao thông tốc độ thấp, dònggiao thông hỗn hợp

Nút hình xuyến còn được dùng làm đường dẫn cho nút giao thông khácmức Hiện có nhiều quan điểm khác nhau, một thời gian người ta hạn chế ápdụng, nhưng quan sát thấy rằng nhờ có đảo trung tâm buộc lái xe phải hạn chếtốc độ do đó giảm hẳn các tai nạn nghiêm trọng vì vậy gần đây người ta bắt đầu

áp dụng trở lại ở Anh người ta còn áp dụng rất nhiều các nút có đường kính nhỏ

và mang lại hiệu quả ở nước ta nhiều địa phương đã áp dụng các nút giao thônghình xuyến với nhiều kích thước đảo khác nhau

§ ¶o trung t©m

R vµo

R ra L

Hình 6.13a Nút giao thông hình xuyến

Nút giao thông loại này có các ưu nhược điểm sau:

* Ưu điểm

- Giao thụng của dũng xe đi trong nỳt là tự điều chỉnh, tốc độ giảm cho phựhợp với bỏn kớnh đảo và lưu lượng xe, cỏc dũng xe từ cỏc hướng đườngvào nỳt sau đú tự nhập dũng, trộn dũng và tỏch dũng để đi ra cỏc khu phốkhỏc

- Khi chuyển từ nỳt giao khụng cú đảo trung tõm sang nỳt giao cú đảo trungtõm thỡ xung đột giảm đi nhiều, riờng đối với dũng xe cơ giới với nhau chỉcũn cú tỏch và nhập luồng, hỡnh 6.13b là thớ dụ một ngó tư khi khụng cúđảo trung tõm với ngó tư cú đảo trung tõm

Xung đột giữa ôtô và bộ hành.

Xung đột giữa xe cơ giớ i.

Hỡnh 6.13b Xung đột tại ngó tư và nỳt hỡnh xuyến

Bảng 6.2 Loại nỳt và tốc độ thiết kế

Vũng xuyến nhỏ

Nỳt trong đụ thị

Làn đơn trong đụ thị

Làn đụi trong đụ thị

Làn đơn ngoài đụ thị

Làn đụi ngoài đụ thị

252535404050

- An toàn giao thụng cao do triệt tiờu toàn bộ cỏc điểm xung đột nguy hiểm(điểm cắt) chỉ cú điểm tỏch và nhập., tốc độ thấp nờn giảm tai nạn nghiờmtrọng

- Đảm bảo giao thụng liờn tục nờn khả năng thụng xe tăng đỏng kể

- Không cần chi phí cho điều khiển giao thông

- Không cần xây dựng các công trình đặc biệt đắt tiền nên giá thành rẻ

- Hình thức đẹp, tăng mỹ quan cho thành phố, trên đảo trung tâm có thể xâydựng bồn hoa hoặc tượng đài

* Nhược điểm

- Diện tích chiếm dụng mặt đường lớn Bán kính đảo phụ thuộc vào vận tốcthiết kế Ví dụ, bán kính đảo R = 25 ÷ 50 m và vòng xuyến có từ 3 đến 4làn xe thì diện tích chiếm đất của nút F = 0.3 ÷ 0.5 ha

- Hành trình xe chạy trong nút dài, bất lợi cho xe thô sơ phải đi qua vòngxuyến bán kính lớn

6.3.2 Yêu cầu thiết kế

b Các phương pháp tính khả năng thông qua của nút

Đối với nút giao thông hình xuyến (hình6-14), muốn xác định khả năngthông qua thì các xe phải chạy theo luật quy định

1

2

3 4

Hình 6-14 Sơ đồ xác định khả năng thông qua nút hình xuyến

Luật này được Liên hợp quốc (UNO) họp năm 1968 tại Viên, quy định “ phảitrước trái sau” tức là ưu tiên các xe chạy quanh đảo, xe ở các nhánh muốn vàophải chờ Khả năng thông xe của đường phụ tính theo lý thuyết quãng thời giantrông Trên hình 3-38, khả năng thông xe qz của nhánh 2 phụ thuộc vào đườngchính quay quanh đảo qk Có nhiều tác giả dựa trên cơ sở lý thuyết này và có kếtquả khác nhau

Ở Đức, theo Brilon nếu đường vòng và đường vào có một làn xe, thì khả năngthông qua qz được xác định theo công thức sau:

qz = 1.089 e( - 0,000 72.qk) xe/h

Theo công thức trên, khả năng thông qua nhánh qz , chưa xét tới kích thước nút

mà chỉ xét tới ảnh hưởng lượng đường vòng q k

Tác giả Stuwe đã nghiên cứu đưa ra công thức có xét đến ảnh hưởng yếu tố hìnhhọc của nút:

qz = 1.805,16 E( -0,000742.qk) + F(DD) + F ( EM)

Trong hai công thức trên qk là lưu lượng trên đường chính, qz là khả năng thông

xe của nhánh; DD = A/A ; D – là đường kính đảo tính bằng mét, A - số nhánh củanút; F(DD); F(EM) là các hàm số phụ thuộc các thông số nói trên Nhưng haicông thức trên vẫn chưa xét tới số làn xe của đường vòng và đường vào nút.Brilon tiếp tục nghiên cứu và ông đưa ra biểu đồ xác định khả năng thông qua qzcủa đường vào, phụ thuộc vào lưu lương qk số làn xe của đường vòng và đườngdẫn (hình 6-15)

1 2

3 4

400 200 0