ĐỀ CƯƠNG THIẾT KẾ YÊU TỐ HÌNH HỌC

ĐỀ CƯƠNG THIẾT KẾ YÊU TỐ HÌNH HỌC ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

1. Khái niệm đường ô tô, bình đồ, trắc dọc và trắc ngang Các yếu tố của bình

đồ, trắc dọc và mặt cắt ngang Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu cần có khi thiết

kế bình đồ, trắc dọc và trắc ngang.

Khái niệm đường ôtô

là 1 công trình đặc biệt bao gồm nhiều công trình khác nhau hợp thành nhằm phục vụ chomục đích GTVT Đảm bảo yêu cầu đề ra là an toàn, êm thuận, tiện nghi, thông suốt và mỹquan

Bình đồ là hình chiếu bằng của tuyến đường và địa hình dọc theo tuyến.

Bình đồ tuyến gồm 3 yếu tố chính: đoạn thẳng, đoạn đường cong tròn và đoạn đườngcong có bán kính thay đổi (đường cong chuyển tiếp)

Ngoài các yếu tố địa hình,biểu điễn chủ yếu bằng các đường đồng mức tuyến đường xácđịnh nhờ các yếu tố sau:

+ Điểm xuất phát và góc định hướng đầu tiên α

+chiều dài và góc phương vị các đoạn thẳng

+ Các yếu tố đường cong gồm có góc ngoặt(góc chuyển hướng) α

- Đường đỏ được xác định bẳng:

+ cao độ thiết kế điểm đầu và điểm cuối

+ Độ dốc dọc (%hay phần nghìn )và chiều dài các đoạn dốc

+ Đường cong đứng lồi và lõm tại các chỗ đổi dốc và các yếu tố của nó

+ Cao độ thiết kế ( cao độ đỏ ) các điểm trung gian các điểm có công trinh các điểm thayđổi địa hình,các điểm lý trình

+Căn cứ vào cao độ đường đỏ và cao độ đường đen xác định các độ đào và đắp

Mặt Cắt Ngang

là hình chiếu các yếu tố của đường trên mặt chiếu thẳng góc với tim đường.Trên mặt cắtngang,mặt đất tự nhiên cũng thể hiện bằng đường đen các yếu tố thiết kế trên MCN là :+ bề rộng phần xe chạy: bộ phận tăng cường tác dụng trực tiếp của phần xe chạy

+ bề rộng nền đường : bộ phận chống đỡ đảm bảo cường độ của phần xe chạy +Các rãnhbiên sát lề đường để thoát nước dọc tuyến +Mái dốc còn gọi là taluy và độ dốc ta luy + lề đường : điện tích còn lại 2 bên phần xe chạy để tăng an toàn và đỗ xe tạm thời

2. Mục đích phân cấp hạng đường Tác dụng và các cấp đường của mỗi cách phân cấp đường.

1 Mục đích:

- Đạt yêu cầu về giao thông đúng với chức năng của con đường trong mạng lưới giaothông

- Đảm bảo yêu cầu lưu lượng xe thiết kế cần thông qua

- Cùng với việc căn cứ vào địa hình ,mỗi cấp hạng lại có các yêu cầu riêng về các tiêuchuẩn để có mức đầu tư hợp lý và mang lại hiệu quả tốt về kinh tế

2 Tác dụng

- Thuận tiện cho công tác quản lý và thiết kế

3 Cách xđ cấp hạng đường

- Dựa vào quy trình

+ Đường cao tốc: là đường chuyên cho ô tô chạy, có 2 phần xe chạy riêng biệt(mỗi chiều

có ít nhất 2 làn xe),lưu lượng xe thiết kế trên 25000(xe/ng.đêm),đường trục chính,phùhợp với TCVN 5729 :97

/ Đường cao tốc loại A:tất cả các nút giao thông trên đường đều là khác mức

/ Đường cao tốc loại B:một số nút giao thông trên tuyến được phép giao cùng mức

+ Đường ô tô:dùng chung cho tất cả các loại xe,trừ xe bánh xích

/ Đường cấp 1:lưu lượng xe thiết kế trên 15000(xe/ng.đêm),là đường trục chính nối cáctrung tâm kinh tế,chính trị,văn hóa lớn của cả nước,là đường quốc lộ

/ Đường cấp 2:lưu lượng xe thiết kế trên 6000 (xe/ng.đêm),đường trục chính nối cáctrung tâm kinh tế,chính trị,văn hóa lớn của cả nước,là đường quốc lộ

/ Đường cấp 3:lưu lượng trên 3000 (xe/ng.đêm), đường trục chính nối các trung tâm kinhtế,chính trị,văn hóa lớn của đất nước,của địa phương,là đường quốc lộ hay đường tỉnh/ Đường cấp 4:lưu lượng xe thiết kế trên 500 (xe/ng.đêm),là đường nối các trung tâm củađịa phương,các điểm tập kết hàng,các khu dân cư,là đường quốc lộ,đường tỉnh,đườnghuyện

/ Đường cấp 5:lưu lượng xe thiết kế trên 200 (xe/ng.đêm),đường phục vụ giao thông địaphương,đường tỉnh,đường huyện,đường xã

/ Đường cấp 6:lưu lượng xe dưới 200 (xe/ng.đêm),là các đương liên huyện,liên xã

- Theo chức năng, ý nghĩa

+ Đường liên vận quốc tế

+ Quy hoạc chung vùng miền

3 Khái niệm, ứng dụng và cơ sở xác định các loại lưu lượng xe thiết kế.

a Khái niệm:là số lượng xe con được quy đổi từ các loại xe khác di chuyển qua 1 mặt

cắt ngang đường trong 1 đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai

Năm tương lai là năm thứ 20 khi đưa đường vào sd đv các cấp I và II; năm thứ 15 đv cáccấp III và IV, năm thứ 10 đv các cấp V, VI và các đường tk nâng cấp cải tạo

b Ứng dụng: +xác định số làn xe, +cấp hạng đường,+vận tốc thiết kế, +bán kính cong

c Cơ sở xác định:

- Lưu lượng xe thiết kế trung bình ngày đêm trong năm tương lai Ntbngđ (xcqđ/ngđ)

+ LL này đc tham khảo để chọn cấp hạng đường và nhiều yếu tố khác

+ Xác định

Ntt = Nht(1+ q)t-1

Ntt: lưu lượng xe ở năm tính toán thứ t

Nht : lưu lượng xe ở năm hiện tại

q: hệ số tăng trưởng phương tiện, lấy theo GDP

t: năm tính toán thứ t

- Lưu lượng xe thiết kế cao điểm giờ trong năm tương lai Ncđg (xcqđ/h)

+ Lưu lượng này để chọn số làn xe, dự báo chất lượng dòng xe, tổ chức giao thông…+ Cách xđ

/ Khi có thống kê, suy từ Ntbngđ bằng các hệ số không đều theo thời gian ;

/ khi có đủ thống kê lượng xe giờ trong 1 năm, lấy lưu lượng giờ cao điểm thứ 30 củanăm thống kế

/ Khi không có nghiên cứu đặc biệt dùng Ngcđ = (0,1 ÷ 0,12)Ntbngđ

Câu 2: Các lực tác dụng lên xe khi xe chạy

- Khi xe chạy động cơ phải tiêu hao năng lượng để khắc phục các lực cản toàn đường Các lực cản khi xe chạy bao gồm: sức cản lăn, sức cản không khí, sức cản quán tính, sức cản do dốc

- Điểu kiện để xe chạy được là lực kéo do động cơ sinh ra phải khắc phục được tất

cả các lực cản: Pk tổng Pcản

1. Lực cản:

a. Lực cản lăn Pf

• Khi xe chạy tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện lực cản lăn Pf: là 1 loại ma sát xuất hiện ở điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường tác dụng ngược chiều chuyển động của xe

• Nguyên nhân gây ra lực cản lăn: do biến dạng của lốp xe, do biến dạng của mặtđường, do xe bị xung kích và chấn động, do ma sát trong ổ trục của bánh xe

• Theo thực nghiệm, Pf phụ thuộc vào hệ số ma sát (f) giữa bánh xe và mặt đường và tỷ lệ thuận với trọng lượng tác dụng lên bánh xe

- Theo khí động học lực cản không khí khi không có gió:

Pw= k.F.v2 (kG) K: hệ số sức cản không khí, phụ thuộc vào mật độ không khí và hình dạng xe ( oto tải k=0,06-0,07 ; oto bus k= 0,04-0,06 : xe con k= 0,025-0,035)

F: diện tích cản trở ( xe con F=0,8.B.H : xe tải, xe bus F=0,9 B.H)

V: vận tốc tương đối của xe kể cả tốc độ gió, thường tính toán với vận tốc của gió bằng 0)

• Bao gồm:

+ sức cản quán tính do chuyển động tịnh tiến của oto có khối lượng m

+ sức cản quán tính do các bộ phận quay của oto

+ khi xe tăng tốc thì lực quán tính ngược chuyển động của oto, cản trở chuyển động

+ khi xe giảm tốc, lực quán tính cùng chiều chuyển động

Pj= ± m.j

m; khối lượng của oto =G/g

j; gia tốc của oto =dv/dt

Vì ngoài chuyển động tịnh tiến còn có các chuyển động quay của bánh xe, trục

xe nên phải nhân thêm hệ số kể đến quán tính quay δ=1,03-1,07

Công suất hiệu dụng N= Mw/75 Trong đó:

w; vận tốc góc của trục quay, w=2π.n/60 n; số vòng quay tính bằng vòng/phút

 M=716,2N/n (kG.m)

Từ đó Mk= M.ik.η.i0Trong đó:

ik; tỷ số truyền của hộp số i0; tỷ số truyền cơ bản của cầu xe, phụ thuộc vào loại xe η; hệ số hiệu dụng của cơ cấu truyền động

Ta có Pk=Mk/rk rk; bán kính bnahs xe chủ động có xét tới biến dạng của lốp xe, rk=(0,93-0,96)r

r; bán kính bánh xe

Câu 3: trình bày phương trình chuyển động của oto, nhân tố động lực,

ý nghĩa của biểu đồ nhân tố động lực.

Lực kéo sinh ra để khắc phục tất cả các lực cản trên đường Để xe có thểchuyển động được thì Pk ≥ ∑ Pcản

• Như vậy, phương trình chuyển động của ô tô

Pk=Pf + Pw + Pi + Pj

Hay Pk = fG ± Gi + ± δ

 Pk = fG ± Gi ± δ

Đặt: D =  D = f ± i ±

D - được gọi là nhân tố động lực của ô tô, về cơ học D có nghĩa là sức kéo trên một đơn

vị trọng lượng của xe

• Khi chuyển động đều thì nên điều kiện chuyển động đều của ô tô về mặt sức kéo sẽ là:

D = f ± i

Vế trái biểu diễn các yếu tố phụ thuộc vào ô tô

Vế phải biểu diễn các yếu tố phụ thuộc vào điều kiện đường

• Biểu đồ trên đó biểu diễn các đường D = f(v) ứng với các chuyển số khác nhaucủa một loại ô tô được gọi là biểu đồ nhân tố động lực của loại ô tô đó

• Ý nghĩa của biểu đồ nhân tố động lực:

+ Xác định được vận tốc xe chạy đều thực tế lớn nhất khi biết tình trạng của đường2

+ Xác định các điều kiện cần thiết của đường để đảm bảo một tốc độ xe chạy cân bằng yêu

+ Xác định chiều dài cần thiết của đoạn tăng tốc, giảm tốc

Câu 4: lực bám của bánh xe, mặt đường, hệ số bám φ, vai trò của nó trong TKYTHH đường oto.

• Khi ô tô đang chuyển động thì có các lực tác dụng lên bánh xe chủ động và bị động

+ áp suất hơi của bánh xe, tính chất bề mặt tiếp xúc của bánh xe

+ Tính chất bề mặt tiếp xúc của mặt đường (ráp hay nhẵn, trơn)

+ Tình trạng mặt đường (khô, sạch hay ẩm, bẩn)

• Khi Pk nhỏ thì T nhỏ

• Khi Pk tăng thì T tăng

- Nhờ có phản lực T, điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường trở thành tâm quay tức thời, nhờ đó xe mới chuyển động được

- Nếu Pk>Tmax thì điểm tiếp xúc không trở thành tâm quay tức thời Khi đó xe quay tại chỗ (hiện tượng pantinê) hoặc bị trượt theo quán tính trên mặt lớp vật liệu

- Trọng lực G đè lên mặt đường và mặt đường cũng có tác dụng lên bánh xe phản lực R nhưng lệch tâm một khoảng là (a) do trong quá trình chuyển động bánh xe biến dạng và bị xô về phía trước.

• Hệ số bám, vai trò trong TKYTHH:

- Hệ số bám ϕ phụ thuộc vào độ mài mòn của lốp xe và đặc biệt là phụ thuộc vào tình trạng mặt đường và độ nhám của lớp mặt

- Khuyến khích sử dụng loại mặt đường có độ bằng phẳng cao, vật liệu lớp mặt cứng, đồng đều, ít mòn để tăng độ bám của mặt đường

- Tình trạng của mặt đường phải tốt, nếu mặt đường bẩn và ẩm ướt thì lực bám giảm

đi rất nhiều, bánh xe dễ bị trơn trượt, làm mất an toàn khi chạy xe

- Trong điều kiện lốp xe trung bình, vận tốc chạy xe trung bình thì có thể tham khảocác giá trị của ϕ như sau:

Câu 6: quá trình hãm xe và cự ly hãm xe an toàn

t1 – thời gian phản ứng tâm lý của người lái xe

t2 - thời gian cần thiết để người lái xe đạp phanh

t3 – thời gian lực phanh truyền tới các bánh

t4 – thời gian giữ phanh

t5 – thời gian nhả phanh (an toàn)

Trên cơ sở nghiên cứu thực tế, người ta xác định được:

0,70,50,3

t1 + t2 + t3 1 giây

- Cự ly hãm xe :

Gọi SH là cự ly hãm xe, ta có:

SH = (t1 + t2 + t3) v + ShTrong đó:

v: Tốc độ xe chạy tại thời điểm quyết định hãm xe, m/s

Sh: quãng đường xe đi được trong khoảng thời gian t4 (thời gian giữ phanh)

Với i: độ dốc dọc của đường

• Gọi v1 và v2 (m/s) là tốc độ của ô tô trước và sau khi hãm phanh Theo nguyên lý bảotoàn năng lượng:

) =

 k = 1,2 với ô tô con

 k = 1,3 – 1,4 với ô tô tải và ô tô buýt

Khái niệm tầm nhìn xe chạy:

• Khi chạy xe trên lòng đường người lái xe phải tìm thắy phía trước một khoảng cách nhất định để kịp thời xử lý các tình huống về đường và giao thông trên đườngnhư: Hãm dùng trước trướng ngại vật,Tránh chướng ngại vật, tránh xe,Vượt xe

• Chiều dài đoạn đường tối thiểu cần nhìn thắy phía trước để đảm bảo an toàn gọi là

cự ly tầm nhìn

1. Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1

• Ô tô gặp chướng ngại vật trên làn xe đang chạy, người lái xe cần phải nhìn thấy chướng ngại vật và kịp dừng xe trước nó

S1 = lpu + Sh + l0

Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2

lpu = v.t = v (m)

v – tốc độ ô tô trước khi hãm phanh, m/s;

Sh – Chiều dài xe chạy được trong quá trình hãm xe (m),

ShL0 – Cự ly an toàn, thường lấy từ 5 – 10m;

 S1 = v + + l0 (m)

• Nếu vận tốc V tính bằng km/h thì:

S1 = + + l0 (m)

2. Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2

- Hai xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe và kịp dừng lại trước nhau một cách an toàn

l 0 – Cự ly an toàn, thường lấy từ 5 – 10m;

 S 2 = + + l 0 + (m)

Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 3

S3

• Nếu 2 xe chạy cùng tốc độ là V1 = V2 = V, vận tốc V tính bằng km/h thì:

S 2 = + l 0 + (m)

3. Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 3

• Hai xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe, xe chạy trái làn phải kịp lái vềlàn xe của mình để tránh xe kia một cách an toàn và không giảm tốc độ

 = ar - (Vì a rất nhỏ so với r và l2 nên bỏ qua )

Với: a – khoảng cách giữa trục các làn xe, m;

r – bán kính tối thiểu xe có thể lái ngoặt được tính theo điều kiện ổn định chống trượt ngang, m

4. Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 4

• Lúc đó chiều dài tầm nhìn theo sơ đồ 4 có 2 trường hợp

• Sơ đồ 1: Là sơ đồ cơ bản nhất cần phải kiểm tra trong bất kỳ tình huống nào của đường

Quy trình Việt Nam quy định Các tầm nhìn được tính từ mắt người lái xe

có vị trí: chiều cao 1,00 m bên trên phần xe chạy, xe ngược chiều có chiều cao 1,20 m, chướng ngại vật trên mặt đường có chiều cao 0,10 m

• Sơ đồ 2:Thường áp dụng cho các đường không có dải phân cách trung tâm và dùng để tính toán bán kính đường cong đứng

• Sơ đồ 3: Không phải là sơ đồ cơ bản, ít được sử dụng trong các quy trình nhiều nước

• Sơ đồ 4: Là trường hợp nguy hiểm, phổ biến xảy ra trên đường có 2 làn xe Khi đường có dải phân cách giữa, trường hợp này không thể xảy ra Tuy vậy, trên đường cấp cao, tầm nhìn này vẫn phải kiểm tra nhưng với ý nghĩa là bảo đảm một chiều dài nhìn được cho lái xe an tâm chạy với tốc độ cao

Câu 8: Bình đồ tuyến đường là gì, nêu những yêu cầu chung đối với tuyến trên bình đồ.

Bình đồ tuyến đường: Là hình chiếu của tuyến đường lên mặt phẳng nằm ngang, trên đó thể hiện :

- Đường cơ tuyến : là đường nối tất cả các cánh tuyến của tuyến đường từ điểm đầu tới điểm cuối tuyến

- Đường tim đường : là đường nối tất cả các điểm nằm trên tim đường gồm:

+ Điểm đầu tuyến

+ Điểm cuối tuyến

+ Các điểm trong đường cong (TĐ, P, TC, )

+ Các cọc H (từ H1 đến H9)

+ Các cọc H Kilômét (KM)

+ Các cọc địa hình

+ Các cọc định vị trí công trình trên tuyến: cầu, cống, đường tràn,

Đường tim đường là tổ hợp của các đoạn thẳng, đoạn cong (cong tròn, chuyển tiếp)

- Địa hình khu vực tuyến đường đi qua: được thể hiện bằng hệ thống các đường đồng mức, các cao độ và các ký hiệu khác

- Các địa vật trong khu vực tuyến đường đi qua:Nhà cửa, khu dân cư,Sông, suối,

ao hồ, Rừng cây, ruộng lúa, Cột điện, hàng rào,

- những yêu cầu chung đối với tuyến trên bình đồ.

 Đảm bảo các yếu tố của tuyến như: Bán kính đường cong nằm tối thiểu, chiều dài đường cong chuyển tiếp, tầm nhìn… không vi phạm những quy định về trị số giới hạn đối với cấp đường thiết kế

 Hướng tuyến chung trong mỗi đoạn tốt nhất nên chọn gần với đường chim bay

 Sử dụng các tiêu chuẩn hình học cao khi địa hình cho phép

 Đảm bảo tuyến đường ôm (bám) theo hình dạng của địa hình để khối lượng đào, đắp nhỏ và bảo vệ được cảnh quan thiên nhiên

 Đảm bảo sự hài hoà, phối hợp giữa đường và cảnh quan xung quanh, không vạch tuyến đường quanh co trên địa hình đồng bằng hay vạch tuyến thẳng dài trên địa hình miền núi nhấp nhô.

 Cần quan tâm đến yêu cầu về kiến trúc đối với các tuyến đường phục vụ du lịch, đường qua công viên, đường đến các khu nghỉ mát, các công trình văn hoá và di tích lịch sử

 Tạo tâm lý thuận lợi cho người lái xe và hành khách

 Không nên thiết kế tuyến thẳng qúa dài (dài quá 3km) gây tâm lý mất cảnh giác

và đơn điệu, lái xe về ban đêm bị chói mắt bởi pha đèn của xe đi ngược chiều

 Sau các đoạn thẳng dài không nên bố trí đường cong bán kính nhỏ…

 Đảm bảo tuyến đường là một không gian đều đặn, êm thuận, hình ảnh về con đường không bị bóp méo hay gẫy khúc

 Tránh các vùng có điều kiện địa chất, chế độ thủy văn không thuận lợi

 Phối hợp tốt giữa các yếu tố: bình đồ, trắc dọc và trắc ngang

Câu 9: Những nguyên tắc cơ bản khi định tuyến, vạch tuyến trên bình đồ.

• Tuyến đường đi trong vùng đồng bằng thường thẳng nhưng không nên thiết kế cánh tuyến quá dài (dài quá 3km) Kết hợp tốt với các khu dân cư, khu lập hàng (khu công nghiệp, cảng, bến bãi

• Tuyến đường đô thị, qua khu đô thị phải tuyệt đối tuân thủ theo quy hoạch

• Khi tuyến qua vùng đồi nên thiết kế những bán kính lớn, uốn theo dáng địa hình tựnhiên, tránh tuyến bị gẫy khúc ở bình đồ và mặt cắt dọc

• Khi tuyến đi qua vùng đồi nhấp nhô nối tiếp nhau, nên chọn tuyến là những đườngcong nối tiếp hài hoà với nhau, không có đoạn thẳng chêm giữa những đường cong cùng chiều, bán kính của hai đường cong tiếp giáp nhau không chênh quá 1,3lần

• Khi tuyến đi theo đường phân thủy, cần quan sát hướng đường phân thủy chính và tìm cách nắn thẳng tuyến trên các đoạn cắt qua đỉnh Chọn những sườn ổn định và thuận lợi cho việc đặt tuyến, tránh những mỏm nhô cao và tìm đèo để vượt

• Khi tuyến đi trên sườn núi mà độ dốc và mức độ ổn định của sườn núi có ảnh hưởng đến vị trí đặt tuyến thì cần nghiên cứu tổng hợp các điều kiện địa hình, địa chất thủy văn đặc trưng cho sườn núi Nếu tồn tại những đoạn sườn dốc bất lợi về địa chất và địa chất thủy văn như: sụt lở, trượt, nước ngầm… thì cần tuyến tránh rahoặc cắt qua ở phía trên

• Khi tuyến đi vào thung lũng các sông, suối nên:

 Chọn 1 trong hai bờ thuận với hướng chung của tuyến, có sườn thoải, ổn định, khối lượng đào đắp đất đá ít

 Chọn tuyến đi cao hơn mức nước lũ theo tần suất thiết kế

 Chọn vị trí thuận lợi khi cắt qua các nhánh sông, suối

• Nếu thung lũng hẹp, tuyến có thể đi theo một bên hoặc cả hai bên với một hoặc nhiều lần cắt qua khe suối Lý do cắt thường là gặp sườn dốc cao, vách đá cao, địa

chất không ổn định (sụt, trượt, lở…) Trong trường hợp này, thường phải lập và so sánh hai phương án sau:

 Phương án cắt ngang qua bờ bên kia

 Phương án vẫn đi theo bờ suối cũ nhưng phải tránh những vị trí không ổn định

• Khi tuyến vượt qua đèo, có thể vạch nhiều phương án để chọn phương án thích hợp nhất Việc lựa chọn phương án cuối cùng phải dựa vào hướng chung của tuyến

và đặc tính của sườn núi sẽ triển tuyến từ đèo xuống

 Trường hợp tuyến triển qua đèo gặp sườn không ổn định có thể dự kiến thêm phương án làm hầm Khi đó cần lựa chọn tuyến đảm bảo chiều dài hầm là ngắn nhất Khi khảo sát phương án làm hầm cần đặc biệt cân nhắc các điều kiện về địa chất, thủy văn đồng thời xem xét cẩn thận các điều kiện thoát nước, thông gió, chiếu sáng…

• Vị trí cắt qua sông, suối nên chọn những đoạn thẳng có bờ và dòng ổn định, điều kiện địa chất thuận lợi Nên vượt sông (đặc biệt là sông lớn) theo hướng vuông góc hoặc gần vuông góc với dòng chảy vào mùa lũ Đối với đường cấp cao, nên

ưu tiên xác định hướng của tuyến đường trước, trong trường hợp không thuận lợi,

có thể làm cầu chéo góc với dòng chảy

• Khi làm đường cấp cao đi qua hồ, vịnh tuyến sẽ bị kéo dài, cần nghiên cứu

phương án cắt qua hồ, vịnh bằng cách làm cầu hay nền đắp đá

• Khi tuyến cắt qua đường sắt hoặc đường bộ, cần chọn vị trí thích hợp tùy theo từng loại giao cắt Cố gắng bố trí góc giao theo hướng vuông góc hoặc gần vuông góc tránh các góc giao nhọn nhỏ

Câu 10: Phân tích đặc điểm chuyển động của oto trong đường cong nằm.

• Khi chạy trong đường cong tròn, xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợi hơn so với khi chạy trong đường thẳng Những điều kiện bất lợi đó là:

- Người lái xe phải quay vô lăng để giá chuyển hướng của xe phù hợp với quỹ đạo đường cong

- Tầm nhìn bị hạn chế, đặc biệt là về ban đêm

- Xe, người và hàng hoá chịu tác dụng của lực ly tâm C đặt tại trọng tâm xe và hướng ra ngoài đường cong theo phương ngang

- Khi chạy trong đường cong xe phải chịu thêm lực li tâm, lực này nằm ngang trên mặt phẳng thẳng góc với trục chuyển động, hướng ra phía ngoài đường cong và cógiá trị:

Lực ly tâm gây ra:

+ Cảm giác khó chịu cho người lái xe và hành khách: bị xô đẩy ngang.+ Xô đẩy hàng hoá trên xe, có thể gây hư hỏng

+ Xô đẩy xe, có thể làm cho xe bị trượt ngang, lật

+ Tăng hao mòn săm lốp và nhiên liệu

+ Làm hư hỏng đường nhanh hơn, đặc biệt là mặt đường rời rạc

Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu

a. Xác định theo đk hệ số lực đẩy ngang

(Chọn R: tùy địa hình , đảm bảo đường đồng mức)

-Khi tke cần chọn bán kính đường cong nằm hợp lí để đảm bảo diều kiện:+ bám sát địa hình để khối lượng đào đắp là ít nhất

v

+µ

* Rmin có sc thông thường μ = 0,08 :isc= 4% Rsc tt min = ( )

2

sc i g

v

+µ

b Theo đk đảm bảo tầm nhìn ban đêm

R=30S1/α

α: góc mở của đèn pha

Nguyên tắc lựa chọn bk đường cong nằm

-Lớn hơn các giá trị giới hạn

-Phù hợp với địa hình , giá trị càng lớn càng tốt

- Đảm bpar sự nối tiếp giữa các đường cong liên tiếp

- Đảm bảo bố trí được các yếu tố cong trong đường cong chuyển tiếp,siêu cao

- Đảm bảo phối hợp hài hòa các yếu tố của tuyến , phối hợp được với cảnh quan

Câu 11: Lực ngang và lựa chọn hệ số lực ngang tính toán trong TKDOTO

- Lực ngang:

- Khi xe chạy trong đường cong xe phải chịu các tác động:

+ Lực ly tâm C đặt tại trọng tâm xe và hướng ra ngoài đường cong, phương nằm ngang

+ Trọng lượng bản thân xe G theo phương thẳng đứng

• Gọi α là góc hợp bởi mặt đường và phương ngang Chiếu các thành phần lực tác dụng theo phương song song với mặt đường, ta có:

Trong đó:

Y- Tổng lực ngang tác dụng lên xe.

G - Trọng lượng xe

• Dấu “-” khi α > 0, xe chạy phía bụng đường cong.

• Dấu “+” khi α < 0, xe chạy phía lưng đường cong.

• Vì α nhỏ

cosα≅ 1; sinα≅ tgα = in

• in: Độ dốc ngang của mặt đường

- Lựa chọn hệ số lực ngang dựa trên:

1. Điều kiện ổn định chống lật:

• Dưới tác dụng của lực ly tâm thì xe có thể bị lật quanh bánh xe phía ngoài

- Điều kiện ổn định :

Trong đó:

b : khoảng cách giữa hai tâm bánh xe.

h: chiều cao của trọng tâm xe.

∆: độ dịch ngang của thân xe ô tô so với bánh, thường lấy ∆≈0,2.b

- Thông thường các ô tô được chế tạo với:

= 1,7÷3



 Điều kiện luôn đảm bảo

2. Điều kiện ổn định chống trượt ngang:

• Để đảm bảo xe không bị trượt ngang trên mặt đường thì điều kiện sau phải đảm bảo:

Tổng lực ngang ≤ Lực bám giữa bánh xe và mặt đường theo phương ngang

 X ≤ G ϕn

Trong đó:

G ϕn: Là lực bám giữa bánh xe và mặt đường theo phương ngang.

X: Tổng lực ngang tác dụng lên xe G: Trọng lượng của ô tô

ϕn : Hệ số bám ngang giữa bánh xe và mặt đường.

• Thông thường ϕn ≈ (0,6ϕ

• Các điều kiện của μ :

 Mặt đường khô ráo μ ≤ 0,36

 Mặt đường khô, ẩm sạch μ ≤ 0,24

 Mặt đường ẩm có bùn bẩn μ ≤ 0,12

3. Diều kiện tiện nghi và êm thuận với hành khách :

- Khi chịu tác dụng của lực li tâm, hành khách cảm thấy khó chịu, nhiều khi sợ hãi

có cảm giác xe bị lật đổ Điều tra theo thực nghiệm cho ta các kết quả như sau : hành khách không cảm thấy xe chạy trên đường cong

μ=0,15 hành khách hơi cảm thấy trên đường cong

μ=0,2 hành khách cảm thấy khó chịu

μ= 0,3hành khách cảm thấy bị xô dạt về một phía

• Để đảm bảo êm thuận và thoải mái nên chọn µ 0,15, trong điều kiện khó khăn, khihành khách có chuẩn bị cho phép dùng tới 0.25

4. Điều kiện tiết kiệm nhiên liệu và săm lốp:

Khi xe chạy trong đường cong, bánh xe bị đẩy ngang do tác dụng của lực ly tâm làm cho trục bánh xe lệch so với trục dọc một góc δ Góc lệch này tỉ lệ thuận với lực ngang Y.

• Theo nghiên cứu thực nghiệm :

Với Kn: hệ số biến dạng ngang của lốp xe, phụ thuộc vào độ đàn hồi của lốp

Với xe con: Kn = 40-70 (kG/độ)Với xe tải: Kn = 110-120 (kG/độ)

• Góc lệch δ càng lớn thì tiêu hao nhiên liệu càng nhiều và hao mòn lốp xe càng tăng lên.Nghiên cứu cho thấy nên dùng µ 0 ,1

5. Lựa chọn hệ số lực ngang tính toán:

Khi thiết kế phải đảm bảo:

- An toàn và tiện nghi với hành khách và phương tiện, hàng hoá,

- Đồng thời lại phải bám sát địa hình để đảm bảo khối lượng công tác là ít nhất, giá thành hạ

- Xét tổng hợp 4 điều kiện trên thì:

o Trường hợp thông thường nên đảm bảo µ≤0,1;

o Trường hợp khó khăn có thể lấy µ = 0,15;

o Trường hợp đặc biệt khó khăn dùng µ= 0,2

 Trong qui phạm thường tính toán với µ = 0,15

• Đối với đường cao tốc, vì xe chạy với tốc độ cao nên quy định về hệ số lực ngang cũng nhỏ để đảm bảo an toàn và thuận lợi µ = 0,03 - 0,08

Câu 12: Siêu cao, tác dụng siêu cao và đoạn nối siêu cao

1. Siêu cao:

• Xuất phát từ công thức tính hệ số lực ngang:

 Dấu “+” khi xe chạy phía lưng đường cong

 Dấu “-” khi xe chạy phía bụng đường cong

 Những xe chạy phía lưng đường cong ổn định hơn phía dưới đường cong, ngoài ra việc điều khiển cũng khó khăn hơn và bất lợi hơn khi đường cong

có bán kính nhỏ và tốc độ xe chạy lớn

- Vì vậy để đảm bảo an toàn và tiện lợi trong việc điều khiển xe chạy ở các đường cong bán kính nhỏ thì phải làm siêu cao, tức là làm cho mặt đường có độ dốc nghiêng về phía bụng đường cong

 Siêu cao là cấu tạo đặc biệt trong các đường cong có bán kính nhỏ, phần đường phía lưng đường cong được nâng cao để mặt đường có độ dốc ngang một mái nghiêng về phía bụng đường cong đảm bảo xe chạy an toàn, êm thuận.

2. Tác dụng của siêu cao:

- Siêu cao có tác dụng làm giảm lực ngang, do đó giảm các tác hại của lực ly tâm, đảm bảo xe chạy an toàn trong đường cong

- Siêu cao có tác dụng tâm lý có lợi cho người lái, làm cho người lái tự tin điều khiển xe khi vào trong đường cong

- Siêu cao có tác dụng về mỹ học và quang học, làm cho mặt đường không bị cảm giác thu hẹp giả tạo khi vào đường cong

3. Đoạn nối siêu cao:

- Đoạn nối siêu cao Lsc là chiều dài cần thiết để chuyển từ trắc ngang hai mái sang trắc ngang một mái có độ dốc isc một cách êm thuận

Câu 14: Tính toán phần mở rộng xe chạy trong đường cong.

• Xét chuyển động của ô tô trong đường cong như hình vẽ

• Theo hệ thức lượng tam giác vuông CAD ta có

CB2 = AB.BD

trong đó:

CB = L A – chiều dài từ đầu xe tới trục bánh xe sau, m;

AB = e – chiều rộng cần mở thêm của 1 làn xe, m;

BD = 2R – AB =2R – e ≈ 2R

 L A 2 = e.2R  e=

• Công thức trên được xác định theo sơ đồ hình học mà chưa xét đến khả năng thực

tế khi xe chạy, khi xe chạy với tốc độ cao, xe còn bị lắc ngang sang hai bên, như vậy ta phải bổ sung số hạng hiệu chỉnh :

Câu 16: Bố trí nối tiếp giữa các đường cong trên bình đồ.

• Khi cắm tuyến nên tránh các bất ngờ cho người lái, các bán kính đường cong cạnh nhau không nên chênh lệch nhau quá (tốt nhất là không quá 1,5 lần)

• Sau một đoạn thẳng dài cũng không nên bố trí đường cong có bán kính quá nhỏ

1. Nối tiếp giữa hai đường cong cùng chiều :

- Hai đường cong không bố trí đường cong chuyển tiếp

Hai đường cong cùng chiều có thể nối trực tiếp với nhau hoặc giữa chúng có 1 đoạn thẳng chêm tùy theo từng trường hợp

+ Đoạn chêm m lớn, bố trí hai đường cong độc lập

+ Đoạn chêm m nhỏ, nên bố trí nối tiếp trùng tang hai đường cong bằng cách chọn lại bán kính R1 hoặc R2 với yêu cầu R1/R2÷1.5 cụ thể:

 Nếu 2 đường cong tròn không có siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau: TĐ2 TC1

 Nếu cả 2 đường cong tròn đều có siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau và bố trí:

• Độ dốc siêu cao: i SC = max (i SC1 , i SC2 )

• Độ mở rộng mặt đường: E = max (E 1 , E 2 )

- Hai đường cong có bố trí đường cong chuyển tiếp

Khi đó giữa hai đường cong phải có đoạn chêm đủ lớn để bố trí đường cong chuyển tiếp và đoạn nối siêu cao L = max (Lct, Lnsc)

• Yêu cầu chiều dài đoạn chêm:

• Nếu không đủ đoạn chêm phải cấu tạo lại bằng cách thay đổi bán kính R1 hoặc R2

2. Nối tiếp giữa hai đường cong cùng chiều :

- Đoạn chêm m lớn, bố trí hai đường cong độc lập

- Đoạn chêm m nhỏ

+ Khi 2 đường cong ngược chiều có bán kính đủ lớn, không cần bố trí siêu cao thì

có thể nối trực tiếp với nhau: TĐ2 TC1 (R1 và R2Rmin ksc)

+ Khi 2 đường cong có siêu cao hoặc đường cong chuyển tiếp thì bắt buộc phải

có đoạn chêm đủ dài để bố trí đoạn nối siêu cao hoặc ĐCCT

Câu 17: tác dụng của đường cong chuyển tiếp

- Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong, xe phải chịu các thay đổi:

+ bán kính giảm dần từ vô cùng ở ngoài đường thẳng đến R trong đường cong

+ Lực li tâm tăng dần từ 0 đến c = m.v2/R

+ Góc ɑ hợp giữa trục bánh trước và trục xe tăng dần

- Những thay đổi đột ngột đó gây cảm giác khó chịu cho lái xe và hành khách và làm cho việc điều khiển xe khó khăn hơn

- Để đảm bảo tuyến đường phù hợp với quỹ đạo thực tế xe chạy và để đảm bảo điềukiện xe chạy không bị thay đổi đột ngột ở hai đầu đường cong người ta bố trí đường cong chuyển tiếp

- Quy trình VN, TQ và một số nước khác: Vtt >= 60 km/h phải bố trí ĐCCT

- Theo AASHTO thì chỉ thiết kế ĐCCT khi đường ô tô thiết kế với V>= 50 km/h

Câu 19: Xác định độ dốc dọc và chiều dài đoạn dốc.

 Xác định độ dốc dọc của đường – Bài toán kinh tế-kỹ thuật

Trong thiết kế đường, việc định tiêu chuẩn độ dốc dọc phải đuợc tính toán dựa trênnguyên tắc tổng chi phí xây dựng và vận doanh/khai thác (chi phí vòng đời) là nhỏnhất, phải xét đến một cách tổng hợp những ảnh hưởng của độ dọc tới giá thành xây dựng đường và các chỉ tiêu khai thác vận tải như: tốc độ chạy xe, mức tiêu haonhiên liệu, hao mòn máy móc, cũng như chỉ tiêu an toàn

- Độ dốc dọc lớn làm cho : Chiều dài tuyến trên vùng đồi núi ngắn, Khối lượng đào đắp ít, Giá thành đầu tư xây dựng thấp, Điều kiện xe chạy kém thuận lợi, tốc độ không cao, Tiêu hao nhiên liệu lớn, hao mòn săm lốp và máy móc nhanh,Độ an toàn không cao,Đường bị hư hỏng nhanh hơn, chi phí duy tu bảo duơng lớn

- Độ dốc dọc nhỏ làm cho:Chiều dài tuyến trên vùng đồi núi dài, Khối lượng đào đắp tăng,Giá thành đầu tư xây dựng tăng, Điều kiện xe chạy thuận lợi hơn, tốc độ

ổn định/cao,Tiêu hao nhiên liệu lớn, hao mòn săm lốp và máy móc chậm hơn, Độ

an toàn tăng cao, Đường ít bị hư hỏng, chi phí duy tu bảo duơng giảm

- Giải quyết bài toán trên, cần tính toán độ dốc dọc tối ưu, là độ dốc ứng với tổng chi phí xây dựng và khai thác là nhỏ nhất

- Độ dốc dọc iopt được xác định căn cứ vào địa hình, dòng xe, khả năng xây dựng, khả năng duy tu bảo dưỡng, tổng kết các kinh nghiệm,

 Quy định khi xác định độ dốc và chiều dài đoạn dốc:

- Độ dốc dọc lớn nhất imax : Tuỳ theo cấp hạng đường, độ dốc dọc tối đa được quy

định trong bảng trên Khi gặp khó khăn có thể đề nghị tăng lên 1% nhưng độ dốc dọc lớn nhất không vượt quá 11% Đường nằm trên cao độ 2000m so với mực nước biển không được làm dốc quá 8%

- Đường đi qua khu dân cư, đường có nhiều xe thô sơ chạy : không nên làm dốc dọc

quá 4%

- Dốc dọc trong hầm : không dốc quá 4% và không nhỏ quá 0,3% (thoát nước).

- Trong đường đào : để đảm bảo thoát nước và rãnh dọc không phải đào quá sâu thì

độ dốc dọc tối thiểu là 0,5% (Khi khó khăn là 0,3% và đoạn dốc này không kéo dài quá 50m

- Độ dốc nên dùng : không nên lớn hơn 3% để nâng cao chất lượng vận tải, khi trên

đường có nhiều xe nặng, xe kéo moóc chạy thì phải căn cứ vào tính toán đặc tính động lực theo lực kéo để xác định imax

- Chiều dài đoạn dốc lớn nhất l max : Chiều dài đoạn có dốc dọc không được quá dài,

khi vượt quá quy định trong bảng trên phải có các đoạn chêm dốc 2,5% và có chiều dài đủ bố trí đường cong đứng (tối thiểu 50m) Các đoạn chêm còn làm chỗ tránh xe cho đường có 1 làn xe

- Đối với đường vùng núi, dốc lớn quanh co hiểm trở có thể bố trí đường cứu nạn theo 22TCN 218-94

- Chiều dài đoạn dốc nhỏ nhất lmin: chiều dài tối thiểu đoạn dốc phải đủ để bố trí đường cong đứng, không nhỏ hơn quy định Đối với đường cao tốc lmin là 300,

250, 200, 150m tương đương với các cấp 120, 100, 80, 60 và phải đủ để bố trí đường cong đứng

Câu 20: Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi, lõm.

• Để đảm bảo tầm nhìn tính toán, trắc dọc lượn đều không gãy khúc, xe chạy an toàn êm thuận, ở những chỗ đổi dốc trên trắc dọc phải thiết kế đường cong đứng lồi hoặc lõm dạng đường cong tròn hoặc parabol bậc 2

• Điều kiện bố trí đường cong đứng: Khi hiệu đại số tuyệt đối giữa 2 độ dốc

Δi = /i1-i2/ ≥ 1% khi Vtt 60 km/h ≥ 2% khi Vtt < 60 km/h phải nối tiếp bằng các đường cong đứng

Đường quan v

note: dấu của i là dấu đại số, lên dốc mang dấu “+” xuống dốc mang dấu “-“.

1 Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi

• Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm tầm nhìn của người lái xe trên trắc dọc

• Theo hình vẽ ta có tam giác vuông ABD có AC là đường cao thuộc cạnh huyền :