tài liệu học tập môn học chương 2

Khả năng thông xe lý thuyết Năng lực thông hành lý thuyết là khả năng thông xe trong điều kiện lý tởng về dòng xe dòng xe thuần nhất xe con và về đờng làn xe đủ rộng, mặt đờng tốt, tuyến

Trang 1

khoa công trình - bộ môn đờng bộ PHầN I : lập báo cáo dự án đầu t

Chơng II - các yếu tố kỹ thuật của tuyến

II.1 Xác định cấp hạng đờng

II.1.1 Lu lợng xe trong năm năm đầu:

Với đờng làm mới, năm tơng lai đợc quy định là năm thứ 15 kể từ năm đa đờng vào

sử dụng Lu lợng xe ở năm đầu là: N0 = 500 xe/ng.đ

Thành phần xe chạy:

- Xe tải nặng 3 : 2%

- Xe tải trung : 13%

- Xe tải nhẹ : 20%

- Xe bus : 22%

- Xe con : 28%

Ta có:

BẢNG QUI ĐỔI VỀ XE CON

quy đổi

Xe con quy đổi

II.1.2 Dự báo lu lợng giao thông cho năm tơng lai:

Dự báo theo quy luật hàm số mũ:

Theo công thức :

Nt = N0(1+q) t-1 (Xe/ngđ) Trong đó : - N0 là lu lợng xe năm đầu tính toán

- q là hệ số tăng trởng xe hàng năm (7% )

- t là thời gian tính (15năm)

Vậy ta có: Nt = 1117.5*(1+0,07)(15-1) = 2881.5 (xcqđ/ng.đ)

- Căn cứ vào lu lợng xe thiết kế 3000(xcqđ/ng.đ) >Ntk = 2881.5(xcqđ/ng.đ) > 500

Trang 2

- Căn cứ vào chức năng quan trọng của tuyến đờng là đờng trục nối liền các trung tâm kinh tế, các xã của huyện Nghĩa Đàn - tỉnh Nghệ An

- Căn cứ vào yêu cầu phát triển kinh tế, xã hội của các địa phơng mà tuyến đi qua

- Căn cứ vào quy phạm của Bộ GTVT TCVN 4054 - 05

1 Quyết định chọn cấp hạng kỹ thuật của tuyến đờng là Cấp IV tốc độ thiết kế là

40km/h Tơng ứng với cấp quản ký là Cấp IV miền núi

2 Kiến nghị chọn mặt đờng Bê tông nhựa

II.2 Xác định khả năng thông xe của đờng

II.2.1 Khả năng thông xe lý thuyết

Năng lực thông hành lý thuyết là khả năng thông xe trong điều kiện lý tởng về dòng

xe (dòng xe thuần nhất xe con) và về đờng (làn xe đủ rộng, mặt đờng tốt, tuyến đờng thẳng, không dốc, không có trớng ngại vật, ), các xe nối đuôi nhau chạy cùng một vận tốc

và cách nhau một khoảng cách tối thiểu không đổi đảm bảo an toàn

Khả năng thông xe của đờng phụ thuộc vào số làn xe và năng lực thông xe của mỗi làn

Năng lực thông hành lý thuyết đợc tính theo công thức sau:

NLT =

d

V 1000

( xe/ h)

Khổ động học của xe

Trong đó:

- NLT : Năng lực thông xe lý thuyết

- V : Vận tốc thiết kế, (km/h)

- d : Khổ động học của xe, (m)

d = l1 + l2 + l3 + l4

Với:

- l1: chiều dài phản ứng tâm lý của lái xe, tính từ lúc lái xe nhận ra chớng ngại vật cần phải sử dụng phanh, thời gian phản ứng tâm lý thờng lấy bằng 1 giây, do đó

d

Trang 3

1

v(km/h)

3,6



- l4 : Chiều dài xe , l4 = 6 m

- l3 : Khoảng cách an toàn, lo= 5 m

- l2: Chiều dài hãm xe hay chiều dài phanh tác dụng, đợc tính bằng hiệu chiều dài hãm giữa hai xe : Sh = S2 - S1 Để an toàn ta xét trờng hợp một xe dừng đột ngột, khi đó có:

Thay vào công thức xác định

Nlt ta có:

2

3 4

1000 3,6 254( )

lt

V N

l l i







 Với các giá trị đã biết:

- K: hệ số sử dụng phanh của xe, xe con K=1,2

- V: tốc độ tính toán V= 40 km/h

- i : độ dốc dọc của đờng, trong điều kiện đờng bằng phẳng lấy i = 0

-  : hệ số bám dọc, trong điều kiện rất thuận lợi lấy  = 0,7

Vậy:

2

1000.40

40 1, 2.40

6 5 3,6 254(0,7 0)

lt

N 



= 1215.44 (xe/h)

II.2.2 Khả năng thông xe thực tế

Là khả năng thông xe có xét tới điều kiện thực tế của đờng và giao thông trên đờng Khả năng thông xe thực tế phụ thuộc vào mối làn xe, số làn xe, vận tốc xe, chớng ngại vật, thành phần xe

Khả năng thông xe thực tế thờng đợc lấy:

Ntt = ( 0,3  0,5 ) Nlt

Căn cứ vào điều kiện cụ thể của tuyến đờng thiết kế, ta có:

Ntt = 0,4  Nlt = 486.18 xe/h

II.3 Xác định các đặc trng hình học trên mặt cắt ngang

II.3.1 Quy định chung

- Bề mặt nền đờng gồm có phần xe chạy và lề đờng, khi cần thiết phải có rải phân cách

- Lề đờng khi Vtt  40 Km/h có một phần gia cố Phần lề gia cố cấu tạo đơn giản hơn so với mặt đờng (bớt lớp, bớt chiều dầy, dùng vật liệu kém hơn) nhng lớp mặt của nó phải làm cùng vật liệu với mặt phần xe chạy Khi phần xe chạy có từ 4 làn xe trở lên, ở giữa nên bố trí rải phân cách Bề rộng rải phân cách đợc lấy theo quy trình

1000

h

V

l S

K V

i







Trang 4

II.3.2 Số làn xe

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

nLX =

lth

cdgio

Z.N N

- nLX : Số làn xe yêu cầu

- Ncđgiờ : Lu lợng xe thiết kế giờ cao điểm

với Ntbnăm =2881.5 (xcqđ/ng.đ)

 Ncdgiờ = 0,112881.5 = 316.97(xcqđ/h)

- Nlth : Năng lực thông hành tối đa Nlth = 1000 (xcqđ/h)

- Z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành

với Vtt ≤ 40 Km/h  Z = 0,85

1000

* 85 0

97 316

=0.373 Nhận thấy khả năng thông xe của đờng chỉ cần 1 làn xe là đủ Tuy nhiên thực tế xe chạy trên đờng rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác nhau Mặt khác theo quy phạm thiết kế đờng đối với đờng cấp 40 phải bố trí từ 2 làn xe trở lên Do đó chọn đờng 2 làn xe

II.3.3 Chiều rộng 1 làn xe, mặt đờng, nền đờng

Chiều rộng của 1 làn xe phụ thuộc vào chiều rộng của thùng xe và vận tốc xe chạy Chiều rộng mặt đờng phụ thuộc vào số làn xe, chiều rộng của một làn xe, khoảng cách giữa hai xe chạy ngợc chiều

Trong đó:

- a: chiều rộng thùng xe

- x: 1/2 khoảng cách giữa 2 xe chạy ngợc chiều nhau

- c: Khoảng cách giữa 2 bánh xe

- y: Khoảng cách từ tâm bánh xe đến mép làn xe

l 2

x x

a

Trang 5

- l2: Chiều rộng một làn xe l2 =

2

c

a  + x + y với x = 0,5 + 0,005V (m)

y = 0,5 + 0,005V (m) đối với xe chạy ngợc chiều

 l2 =

2

c

a  + 1 + 0,01V

Với vận tốc xe chạy tính toán V = 40 (Km/h)  l2 =

2

c

a  + 1,4 (m)

Các kích thớc của xe thiết kế:

Loại xe Chiều dài Chiều rộng Chiều cao K/cách giữa2 bánh xe

Tính cho xe có kích thớc lớn nhất và phổ biến trong dòng xe tơng lai Tính cho xe tải a = 2,5 m

c = 1,8 m

l2 =

2

8 , 1 5 ,

2 

+ 1,40 = 3,55 (m) Chiều rộng mặt đờng = 2l2 = 23,55= 7,1(m)

Chiều rộng nền đờng =7,1+ 21 = 9,1(m)

Mặt khác theo quy trình 4054-05 ta có:

- Chiều rộng một làn xe : 2,75 m

- Chiều rộng mặt đờng : 5,5 m

- Chiều rộng nền đờng : 7,5 m

Dựa vào tính toán và quy trình thiết kế => chọn nh sau:

Các yếu tố Kích thớc (m)

II.3.4 Lề đờng

Lề đờng đợc sử dụng cho mục đích sau:

- Làm chỗ dừng xe khi cần thiết

- Làm nơi tập kết vật liệu khi nâng cấp cải tạo

- Làm làn phụ leo dốc tại những chỗ có độ dốc lớn

- Đảm bảo cờng độ cho phần xe chạy

- Làm chỗ cho xe thô xơ và ngời đi bộ khi không có đờng riêng

Trang 6

Theo quy trình 4054–05 ta chọn bề rộng lề mỗi bên là 1m có phần gia cố là 0,5m

II.3.5 Độ dốc ngang mặt đờng, lề đờng

Mặt đờng đợc bố trí độ dốc ngang để đảm bảo thoát nớc Tuy nhiên, độ dốc ngang phải nhỏ để đảm bảo xe chạy đợc êm thuận Độ dốc ngang lề gia cố phải đảm bảo yêu cầu thoát nớc và phụ thuộc vào vật liệu thông thờng đợc làm cùng một loại vật liệu với phần xe chạy Để đảm bảo yêu cầu thi công dây chuyền lấy độ dốc ngang lề gia cố bằng

độ dốc ngang phần xe chạy Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4054-05 :

- Độ dốc ngang mặt đờng (mặt đờng bê tông nhựa) : 2,0 %

Ii.4 Xác định tầm nhìn xe chạy

Tầm nhìn tính từ mắt ngời lái xe có vị trí đợc quy định :

- Chiều cao 1,0m tính bên trên phần xe chạy

-Xe chạy ngợc chiều có chiều cao 1,2m

Chớng ngại vật trên mặt đờng có chiều cao 0,1m

II.4.1 Tầm nhìn dừng xe trớc chớng ngại vật cố định (S 1 )

Tầm nhìn dừng xe S1 là khoảng cách nhỏ nhất đủ để ngời lái xe xử lí và hãm xe trớc trớng ngại một khoảng cách an toàn lo

Sơ đồ tính toán:

Chớng ngại vật trong sơ đồ này là một vật cố định nằm trên làn xe đang chạy nh: đá

đổ, hố sụt, Xe đang chạy với vận tốc V, có thể dừng lại an toàn trớc chớng ngại vật với chiều dài tầm nhìn S1 bao gồm một đoạn phản ứng tâm lí lp1, một đoạn hãm xe Sh và một

đoạn dự trữ l0

S1 = Lp + Sh + L0

Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V(Km/h) ta có :

S1 = 3,6

V

+

2 254( )

kV i

  + Lo

Trong đó:

- Lp : Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý Lp =

6 , 3

V (m)

S 1

Sh L

0

Sơưđồư1

Trang 7

- Sh : Chiều dài hãm xe Sh =

) i ( 254

kV 2



- L0 : Cự ly an toàn L0 = 510 m, lấy L0 = 10 m

- V : Vận tốc xe chạy tính toán V = 40 Km/h

- k : Hệ số sử dụng phanh k = 1,2 đối với xe con

-  : Hệ số bám dọc trên đờng  = 0,5

- i : Độ dốc dọc tính cho trờng hợp bất lợi nhất khi xe xuống dốc(8%)

 S1 =

2

40 1, 2.40

10 3,6 254.(0,5 0,08)    39,01( m ) Theo TCVN 4054-05, tầm nhìn trớc chớng ngại vật cố định S1 =40m  chọn tầm nhìn một chiều S1 =40 m

II.4.2 Tầm nhìn thấy xe ngợc chiều (S2)

Tính cho hai xe chạy ngợc chiều trên cùng 1 làn cần hãm để kịp dừng xe để không

đâm vào nhau Điều này rất khó có thể xảy ra nhng cũng có trờng hợp lái xe vô kỉ luật, say rợu tuy rất hãn hữu nhng vẫn phải xem xét

Sơ đồ tính toán

Chiều dài tầm nhìn trong trờng hợp này gồm hai đoạn phản ứng tâm lí Lp , hai đoạn hãm phanh Sh và một đoạn an toàn L0 :

S2 = 2Lp + L0 + Sh1 + Sh2

Tính chiều dài tầm nhìn tính theo vận tốc V(Km/h) :

S2 =

2

2 2 1,8 127( ) o

L i



 =

2

40 1, 2.40 0,5

10 1,8 127(0,5  0,08 )  62,90m Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4054-05, chiều dài tầm nhìn thấy xe chạy ngợc chiều là:

S2 = 80 m  chọn S2 = 80 (m)

II.4.3.Tầm nhìn vợt xe(S 4 ):

Đây là trờng hợp nguy hiểm phổ biến trên đờng có 2 làn xe và không có giải phân cách trung tâm.Tầm nhìn này đợc kiểm tra với ý nghĩa để đảm bảo một chiều dài nhìn đợc cho lái xe an tâm chạy với tốc độ cao

- Sơ đồ tính toán:

S 2

S

pư

L 0

Sơưđồư2

L pư

S h2

Trang 8

tr-ờng hợp nguy hiểm nhất là xe 3 cũng chạy với tốc độ nh xe 1 Lấy V1=V3=60Km/h, còn

xe 2 có V2=40Km/h

- Công thức tính:

0 2 1

3 1

3 1 1

4

) (

* 127 6 3

* 254

* 6

V V

k V







Trong đó :

+V1,V2: vận tốc xe 1 và xe 2 (km /h) +l0 : khoảng cách an toàn, lấy l0 = 10(m) Trong thực tế việc vợt xe không hoàn toàn xảy ra đúng nh sơ đồ mà nó còn phụ thuộc vào rất nhiêù nhân tố khác Ngoài ra để tính toán tầm nhình vợt xe ngời ta dùng thời gian thống kê vợt xe trên đờng, trị số này thông thờng vào khoảng 7s

Chiều dài tầm nhìn vợt xe có thể lấy nh sau:

Trờng hợp bình thờng : S4 = 6 V

Trờng hợp cỡng bức : S4 = 4 V

Trong đó V là tốc độ tính toán của cấp đờng V = 40 km/h

Từ đó suy ra:

Trờng hợp bình thờng : S4 = 6*40 = 240 m

Trờng hợp cỡng bức : S4 = 4*40 = 160 m

Theo TCVN 4054-2005 qui định: Chiều dài tầm nhìn vợt xe của đờng có cấp kỹ thuật

40 km/h là 200 m Kết hợp giữa qui phạm và tính toán ta chọn SVX = 240 m để thiết kế

II.5 Xác định độ dốc dọc tối đa của đờng i dmax

idmax đợc xác định theo hai điều kiện:

- Điều kiện sức kéo phải lớn hơn tổng sức cản của đờng

- Điều kiện sức kéo phải nhỏ hơn sức bám của lốp

Trang 9

II.5.1 Xác định độ dốc dọc tối đa theo đặc tính động lực của xe

Nguyên lý tính toán: Sức kéo của xe phải lớn hơn tổng lực cản trên đờng Khi đó độ dốc dọc lớn nhất của đờng đợc tính toán căn cứ vào khả năng vợt dốc của các loại xe, tức

là phụ thuộc vào nhân tố động lực của ô tô và đợc tính theo công thức sau:

Dk=f  i  δdvdvgdt =f  i  j

δdv

Trong đó:

- Dk : Đặc tính động lực biểu thị cho sức kéo của ô tô

- f : Hệ số cản lăn lấy bằng 0,02 ( mặt đờng bê tông nhựa )

- i : Độ dốc đờng biểu thị bằng %

- j : Gia tốc chuyển động của xe j =

dt dv

-  : Hệ số quán tính quay của bánh xe và trục xe (=1,03-1,07)

- g : Gia tốc trọng trờng g = 9,81 m/s2

( Lấy dấu (+) khi xe lên dốc , lấy dấu (-) khi xe xuống dốc)

Giả thiết xe chuyển động đều, ta có j = 0

Tính toán cho trờng hợp bất lợi nhất: Khi xe lên dốc :

Dk  f + i  idmax= Dk – f =Dk – 0,02

Với Vtt = 40 km/h , tra bảng đặc tính động lực của một số loại xe tơng đơng theo giáo trình TKĐ F1 và thay vào công thức tính toán trên ta có bảng kết quả sau:

Bảng tra nhân tố động lực

Loại xe Xe máy Xe con Xe tải trục6-8T Xe tải trục10T Xe tải trục>10T

Xe tơng đơng

Không tính

Căn cứ vào bảng trên ta chọn idmax=9%

II.5.2Xác định độ dốc dọc tính theo lực bám.

Theo điều kiện về lực bám giữa lốp xe với mặt đờng Để cho xe chuyển động đợc

an toàn thì sức kéo có ích của ô tô phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám của lốp xe với mặt đ-ờng Nh vậy theo điều kiện này độ dốc dọc lớn nhất (imax) phải nhỏ hơn độ dốc dọc tính theo lực bám (ib): ib đợc tính trong trờng hợp lực kéo của ô tô tối đa bằng lực bám giữa lốp

xe với mặt đờng

Ta tính toán trong trờng hợp khi xe chuyển động đều (j=0) và ở điều kiện bất lợi là khi xe đang lên dốc ( ib mang dấu dơng )

D’= f + ib  ib = D’ - f

Công thức:

D’=

G

P G b  w



>D

Trang 10

Trong đó :

- D’ : Đặc tính động lực của ô tô đã tính ở trên

- ib : độ dốc dọc tính theo lực bám

- G : Trọng lợng toàn xe

- Gb: Trọng lợng tác dụng lên bánh xe chủ động đợc lấy nh sau:

+ Với xe tải Gb = ( 0,65  0,7 ).G + Với xe con Gb = ( 0,50  0,55 ).G

-  : Hệ số bám dọc bánh xe với mặt đờng phụ thuộc trạng thái bánh xe với mặt

đờng, trờng hợp bất lợi nhất (mặt đờng ẩm và bẩn) lấy  = 0,3

- Pw: lực cản không khí của xe

13

V F K P

2

Trong đó :

- K: Hệ số sức cản không khí phụ thuộc mật độ không khí và hình dáng xe

- F : Diện tích chắn gió của xe F = 0,8.B.H với B: chiều rộng của xe

H: chiều cao của xe

- V: Vận tốc tơng đối của xe và gió xét trong trờng hợp không có gió Vtt=40km/h Tra các số liệu từng loại xe cụ thể và tính toán ta đợc kết quả sau:

Bảng Độ dốc dọc theo sức bám

Theo qui trình TCVN 4054-05 qui định với đờng có tốc độ tính toán 40 km/h thì độ dốc dọc lớn nhất cho phép là 8%

Kết hợp giữa tính toán và qui trình kiến nghị lấy độ dốc dọc tối đa là 8% để thiết kế cho tuyến A-B

II.6 Xác định bán kính đờng cong tối thiểu trên bình đồ

Tại những vị trí tuyến đổi hớng, để đảm bảo xe chạy an toàn, êm thuận và kinh tế với vận tốc tính toán cần phải bố trí đờng cong bằng có bán kính hợp lý Việc sử dụng bán kính đờng cong có bán kính lớn không những cải thiện đợc điều kiện xe chạy mà còn cho phép rút ngắn chiều dài tuyến, giảm bớt các chi phí về vận tải Tuy nhiên trong điều kiện khó khăn về địa hình, để giảm bớt khối lợng đào đắp trong xây dựng và tránh phải phá bỏ những công trình đắt tiền thì phải sử dụng các bán kính nhỏ Khi đó yêu cầu của đờng cong bằng là phải đảm bảo điều kiện ổn định chống trợt ngang khi xe chạy với tốc độ tính toán, điều kiện êm thuận cho hành khách và kinh tế khi sử dụng ô tô

Theo các điều kiện trên thì hệ số lực ngang tính toán luôn luôn phải nhỏ hơn hệ số bám theo phơng ngang   2

Trang 11

Bán kính đờng cong bằng nhỏ nhất đợc xác định theo các trờng hợp sau:

II.6.1 Khi bố trí siêu cao lớn nhất 6%

Một tuyến đờng ôtô thông thờng gồm có nhiều đoạn gãy khúc Để triệt tiêu các

đoạn gãy khúc ngời ta thờng bố trí nối nó bằng một đờng cong tròn Khi xe chạy trên đ-ờng cong tròn sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm, lực này sẽ đẩy xe ra ngoài làm xe chạy mất

ổn định Trong khi chọn tuyến nếu có điều kiện ngời kỹ s luôn vận dụng các bán kính đ-ờng cong lớn để xe chạy dễ dàng Nhng khi chọn tuyến phải bám sát địa hình để có khối l-ợng đào đắp ít nhất Khi khó khăn phải dùng bán kính tối thiểu Rmin

Rmin =

) i 127(

V

scmax

2

 μ

Trong đó:

V: vận tốc xe chạy

 : hệ số lực đẩy ngang  = 0,15

i scmax :độ dốc siêu cao lớn nhất i scmax = 6%

Rmin = 59 , 99 m

) 06 , 0 15 , 0 ( 127

40 2



 Theo quy phạm bán kính đờng cong nhỏ nhất ứng với siêu cao 6% là 60 m Vậy kiến nghị chọn Rmin = 60 m

II.6.2 Trờng hợp bố trí siêu cao thông thờng :

Trên đờng cong có bố trí siêu cao thông thờng, isc= 2%

Rsc tth =

2

sctt

V 127(μ i ) Trong đó :

isc: độ dốc siêu cao thông thờng , isctt = iscmax-2% =4%

: hệ số lực đẩy ngang trong tính toán Rtth (=0,05-0,08), lấy =0,08 V: vận tốc xe chạy thiết kế V = 40 km/h

Thay vào công thức tính ta có:

Rsc tth =

) i 127(

V

sc

2



2 40

104.986 127(0,08 0, 04)  m Quy trình 4054-05 :Rsctt= 125 m => Kiến nghị chọn theo quy trình Rsctt=125 m

II.6.3 Khi không bố trí siêu cao

Khi có điều kiện làm bán kính lớn và không cần phải bố trí siêu cao, lúc đó trắc ngang làm hai mái và isc = - in độ dốc ngang tối thiểu thoát nớc tuỳ theo vật liệu cấu tạo mắt đờng Hệ số lực ngang do muốn cải thiện điều kiện xe chạy nên phải dùng 0,05 Khi

đó : R ksc =

2 n

V 127(0,05 i )

 R ksc =

2 40

419,95 127(0,05 0,02)  m

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	429,5 KB