đồ án tốt nghiêp đường ô tô ( gồm thuyết mình + bản vẽ )

− Vận tốc thiết kế của đường: Theo Sách Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô – PGS.TS Bùi Xuân Cậy – Th.S Nguyễn Quang Phúc, vận tốc thiết kế được định nghĩa như sau: Vận tốc thiết kế l

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC 1

1.1 Những vấn đề chung 1

1.2 Tình hình chung của tuyến đường 2

1.3 Quá trình nghiên cứu và tổ chức thực hiện 2

1.4 Tình hình dân sinh kinh tế, chính trị văn hóa khu vực Hàm Thuận Nam 2

1.5 Đặc điểm địa hình, địa mạo Hàm Thuận Nam 3

1.6 Về khả năng ngân sách của Tỉnh 3

1.7 Đánh giá và dự báo về nhu cầu vận tải 3

1.8 Đặc điểm về địa chất 4

1.9 Đặc điểm về địa chất thủy văn 4

1.10 Vật liệu xây dựng 5

1.11 Đặc điểm khí hậu thủy văn 5

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA ĐƯỜNG 9

2.1 Các tiêu chuẩn dùng trong tính toán: 9

2.2 Cấp hạng kỹ thuật và quản lý của đường 9

2.3 Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu cho tuyến đường 12

2.3.6 Xác định đoạn chêm giữa hai đường cong cùng chiều: 37

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ 46

3.1 Vạch các tuyến trên bình đồ 46

3.2 Xác định điểm khống chế, điểm cơ sở của tuyến 46

3.3 Nguyên tắc vạch tuyến trên bình đồ: 46

3.5 Thiết kế bình đồ: 48

3.6 Các yếu tố đường cong: 49

3.7 Số liệu cọc, yếu tố cong các phương án: 50

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC

1.1 Những vấn đề chung

Giao thông là một ngành giữ vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân,

vì đó là “mạch máu” của đất nước Với vai trò quan trọng như vậy nhưng mạng lưới giao thông ở nước ta hiện nay nhìn chung còn hạn chế

Phần lớn chúng ta đang xử dụng lại những tuyến đường cũ, mà những tuyến đường này không thể đáp ứng được như cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa lớn như hiện nay

Vì vậy trong thời gian vừa qua cũng như trong tương lai, ngành giao thông vận tải luôn nhận được sự quan tâm từ Đảng và Nhà nước để phát triển mạng lưới giao thông rộng khắp, nhằm phục vụ chung cho sự nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, cũng như việc phát triển vùng kinh tế mới phục vụ nhu cầu đi lại của nhân dân

Trong những năm gần đây với chính sách mở cửa, tạo điều kiện cho sự giao lưu kinh tế giữa nước ta mới các nước trên thế giới đã làm cho mạng lưới giao thông của nước ta lâm vào tình trạng quá tải, không đáp ứng được kịp nhu cầu lưu thông ngày càng cao của xã hội nên việc cải tạo, nâng cấp, mở rộng các tuyến đường sẵn có và xây dựng mới các tuyến đường là điều cấp thiết Đó là tình hình giao thông ở các đô thị lớn, thành phố, còn khu vực nông thôn và các vùng kinh tế mới, mạng lưới giao thông còn mỏng, chưa phát triển đều khắp, chính điều này đã làm cho sự phát triển kinh tế văn hóa giữa các vùng là khác nhau rõ rệt

Hiện nay khi đất nước đã trở thành thành viên của tổ chức thương mại thế giới thì việc thu hút các nhà đầu tư nước ngoài ngày càng nhiều Chính điều này đã làm cho tình hình giao thông vốn ách tắc ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn

Dự án thiết kế mới tuyến đường A – B, đây là tuyến đường có ý nghĩa rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế địa phương nói riêng và cả nước nói chung, dự án nhằm khai thác triệt để tiềm năng phát triển của khu vực và vùng lân cận Tuyến đường được xây dựng trên cơ sở đòi hỏi và yêu cầu của sự phát triển kinh tế xạ hội và giao lưu kinh tế văn hóa giữa các vùng dân cư mà tuyến đi qua Sau khi tuyến được xây dựng sẽ thúc đẩy nền kinh tế quốc dân, củng cố và đảm bảo an ninh quốc phòng Tuyến được xây dựng ngoài công việc chính yếu phục vụ đi lại của người dân và vận chuyển hàng hóa dễ dàng mà còn nâng cao tình hình dân trí của người dân khu vực lân cận tuyến sự phối hợp này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình đầu tư xây dựng tuyến đường

Tóm lại, cơ sở hạ tầng của nước ta chưa thể đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của

xã hội Do vậy ngay bây giờ việc phát triển mang lưới giao thông vận tải trong cả nước

là điều hết sức quan trọng và cấp bách

1.2 Tình hình chung của tuyến đường

Cơ sở pháp lý để lập báo cáo đầu tư:

− Căn cứ vào quy hoạch phát triển kinh tế – xã hội của vùng trong giai đoạn từ năm

2020 đến năm 2035;

− Kết quả điều tra về mật độ xe cho tuyến A – B ở năm hiện tại đạt:

o

N =1266 xe/ ngày đêm

− Căn cứ vào số liệu điều tra, khảo sát tại hiện trường;

− Căn cứ vào các quy trình, quy phạm thiết kế giao thông hiện hành;

− Căn cứ vào các yêu cầu do Giáo viên hướng dẫn giao cho

1.3 Quá trình nghiên cứu và tổ chức thực hiện

1.3.1 Quá trình nghiên cứu

− Khảo sát thiết kế chủ yếu là dựa trên tài liệu: Bình đồ tuyến đi qua đã được cho và lưu lượng xe thiết kế cho trước

1.3.2 Tổ chức thực hiện

− Thực hiện theo sự hướng dẫn của Giáo viên và trình tự lập dự án đã qui định

1.4 Tình hình dân sinh kinh tế, chính trị văn hóa khu vực Hàm Thuận Nam

− Về chính trị thì trật tự ổn định, ở đây có nhiều dân cư sinh sống, mức sống và văn hóa vùng này tương đối thấp, đời sống văn hóa, sinh hoạt giải trí chưa cao Việc đi lại của người dân vào mùa mưa vô cùng khó khăn, việc vận chuyển nông sản còn nhiều hạn chế tồn tại Vì vậy khi tuyến được xây dựng sẽ tạo điều kiện để phát triển mạng lưới giữa các công trình như bệnh viện, trường học, nhà máy, khu vui chơi giải trí,… làm cho chất lượng cuộc sống được cải thiện

− Khu vực tuyến đi qua có dân số đang gia tăng và địa hình đồng bằng có nhiều đồi, nghề nghiệp chính của người dân nơi đây là làm rẫy nông nghiệp, chăn nuôi gia súc, các cây trồng chính ở đây chủ yếu là thanh long, lúa nước, đào, … Việc hoàn thành tuyến đường này sẽ giúp cho đời sống kinh tế vùng được cải thiện đáng kể

1.5 Đặc điểm địa hình, địa mạo Hàm Thuận Nam

− Độ chênh cao giữa hai đường đồng mức gần nhau là Δh = 5m Địa hình vùng tương đối không bằng phẳng có nhiều đồi

− Vì có nhiều đồi nên nước mưa nhanh chóng tập trung về những chỗ thấp và tạo những con suối nhỏ, tạo nên những vùng đất đai màu mỡ Dòng chảy tập trung tương đối lớn, lưu vực xung quanh ít ao hồ nên việc thiết kế các công trình thoát nước đều tính lưu lượng vào mùa mưa là chủ yếu

− Với địa hình nhiều đồi thì tuyến nên đi vòng bám sát vào địa hình, khu vực qua suối nhỏ thì làm cống lớn, và qua sông thì làm công trình cầu nhỏ hoặc cầu lớn sau khi thông qua tính toán lưu lượng Do địa hình tương đối phức tạp nên tuyến có bố trí nhiều đường cong

− Theo hình bình đồ thiết kế tuyến từ A đến B:

✓ Cao độ điểm A = 45.10m

✓ Cao độ điểm B = 22.10m

− Tuyến từ A - B chạy theo hướng Tây Nam – Đông Bắc Điểm bắt đầu có cao độ là 45.10m và điểm kết thúc có cao độ là 22.10m Độ chênh cao trên toàn tuyến khoảng 23.00m

− Địa hình ở đây tương đối bằng phẳng, vùng tuyến đi qua và khu vực lân cận tuyến

là vùng đồng bằng, tuyến đi ở cao độ tương đối cao, đi ven sông gần sông trong đó

có 1 sông có dòng chảy tập trung tương đối lớn, độ dốc trung bình của lòng sông khá lớn, lưu vực xung quanh không có ao hồ hay nơi đọng nước, nên việc thiết kế các công trình thoát nước đều tính lưu lượng vào mùa mưa Nói chung, khi thiết kế tuyến phải đặt nhiều đường cong, thỉnh thoảng có những đoạn có độ dốc lớn

− Địa mạo chủ yếu là cỏ và các bụi cây bao bọc, có những chỗ tuyến đi qua rừng, vườn cây, suối, ao hồ

1.6 Về khả năng ngân sách của Tỉnh

− Tuyến A - B được thiết kế và xây dựng mới hoàn toàn, cho nên mức đầu tư tuyến cần nguồn vốn rất lớn;

− UBND Tỉnh đã có Quyết Định cho khảo sát lập dự án khả thi Nguồn vốn đầu tư

từ nguồn vốn vay (ODA)

1.7 Đánh giá và dự báo về nhu cầu vận tải

− Đánh giá:

✓ Như đã nói ở trên, mạng lưới Giao Thông Vận Tải trong khu vực còn rất hạn chế, chỉ có vài đường chính nhưng lại tập trung chủ yếu ở vành đai bên ngoài khu vực

✓ Phương tiện vận tải cũng rất thô sơ, không đảm bảo được an toàn giao thông và tính mạng của nhân dân

− Dự báo:

✓ Nhà nước đang khuyến khích nhân dân trồng rừng và phát triển lâm nghiệp Cây công nghiệp và cây có giá trị cao như cao su, cà phê, tiêu, đậu phộng …vv trong vùng cũng là nguồn hàng hóa vô tận của giao thông vận tải trong tương lai của khu vực

✓ Với nguồn tài nguyên thiên nhiên có sẵn, nhu cầu vận tải hàng hóa cho tương lai rất cao, cộng với việc khai thác triệt để được nguồn du lịch sinh thái của vùng, thì việc xây dựng tuyến đường trên là rất hợp lý

− Dự báo nhu cầu vận tải của tuyến dự án:

✓ Trước kia, dân trong vùng muốn ra được đường nhựa phía ngoài, họ phải đi đường vòng rất xa và khó khăn, ảnh hưởng rất nhiều đến nhu cầu đi lại và phát triển kinh tế của khu vực

✓ Với lưu lượng xe tính toán cho năm tương lai đã cho, dự báo về tình hình phát triển vận tải của khu vực sẽ rất lớn Vì vậy cần phải sớm tiến hành xây dựng tuyến đường dự án, để thuận lợi cho nhu cầu phát triển kinh tế của vùng

1.8 Đặc điểm về địa chất

− Địa chất vùng tuyến đi qua khá tốt : Đất đồi, có cấu tạo không phức tạp (Đất cấp III) lớp trên là lớp á sét lẫn sỏi sạn, lớp dưới là á sét Nên tuyến thiết kế không cần xử lí đất nền Nói chung địa chất vùng này rất thuận lợi cho việc làm đường Ở trên đoạn tuyến có một vài mỏ sỏi đỏ và mỏ đá có thể khai thác tại chỗ làm kết cấu áo đường

và các công trình trên đường nhầm giảm giá thành xây dựng

− Ở vùng này hầu như không có hiện tượng đá lăn, hiện tượng sụt lở, hang động castơ nên rất thuận lợi

− Qua khảo sát thực tế ta có thể lấy đất từ nền đào gần đó hoặc đất từ thùng đấu ngay bên cạnh đường để xây dựng nền đất đắp rất tốt

1.9 Đặc điểm về địa chất thủy văn

− Dọc theo khu vực tuyến đi qua có sông và có nhiều nhánh suối nhỏ thuận tiện cho việc cung cấp nước cho thi công các công trình và sinh hoạt

− Tại các khu vực suối nhỏ ta có thể đặt cống Địa chất ở 2 bên bờ sông ổn định, ít bị xói lở nên tương đối thuận lợi cho việc làm công trình thoát nước Ở khu vực này không có khe xói

1.10 Vật liệu xây dựng

− Tuyến đi qua khu vực rất thuận lợi về việc khai thác vật liệu xây dựng Để làm giảm giá thành khai thác và vận chuyển vật liệu ta cần khai thác, vận dụng tối đa các vật liệu địa phương sẵn có như : cát, đá, cấp phối cuội sỏi Để xây dựng nền đường ta có thể điều phối đào – đắp đất trên tuyến sau khi tiến hành dọn dẹp đất hữu cơ Ngoài

ra còn có những vật liệu phục vụ cho việc làm lán trại như tre, nứa, gỗ, lá lợp nhà vv Nói chung là sẵn có nên thuận lợi cho việc xây dựng

1.11 Đặc điểm khí hậu thủy văn

− Khu vực tuyến A - B nằm sâu trong nội địa, đi qua vùng đồi nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa, khí hậu ở đây phân biệt thành 2 mùa rõ rệt:

− Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 nhiệt độ trung bình 26oC;

− Mùa nắng từ tháng 11 đến tháng 4 nhiệt độ trung bình 27oC;

− Vùng này chịu ảnh hưởng của gió mùa khô;

− Do có 2 mùa mưa nắng cho nên khí hậu ở đây có những đặc điểm như sau:

✓ Vào mùa mưa số ngày mưa thường xuyên, lượng mưa ngày trung bình tăng nhiệt độ giảm và độ ẩm tăng;

✓ Khi thi công cần lưu ý đến thời gian của mùa khô vì nó ảnh hưởng lớn đến tiến độ thi công;

✓ Qua số liệu thủy văn, nhiều năm quan trắc có thể lập bảng các yếu tố khí tượng, thủy văn của khu vực mà tuyến đi qua

Bảng 1.1 – Thống kê khí tượng thủy văn khu vực

Hình 1.1 Biểu đồ nhiệt độ khu vực

Hình 1.2 – Biểu đồ bốc hơi nước

Hình 1.3 – Biểu đồ lượng mưa

Hình 1.4 – Biểu đồ ngày mưa

19 15

10 7

Bảng 1.2 – Thông số về gió

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU

KỸ THUẬT CỦA ĐƯỜNG

2.1 Các tiêu chuẩn dùng trong tính toán

− Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 – 2005;

− Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211 – 06

2.2 Cấp hạng kỹ thuật và quản lý của đường

− Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và các số liệu ban đầu gồm :

✓ Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000;

✓ Cao độ điểm A = 45.10m;

✓ Cao độ điểm B = 22.10m;

✓ Độ chênh cao h = 23.00m;

✓ Lưu lượng thiết kế Nt = 2750 xe/nđ;

✓ Hệ số gia tăng trưởng xe: P = 5.7%;

cấp, cải tạo – Thiết kế đường ô tô – Tập 1

− Hệ số quy đổi từ xe các loại về xe con lấy theo Bảng 2 – TCVN 4054 – 2005:

BẢNG QUY ĐỔI CÁC LOẠI XE HỖN HỢP RA XE CON QUY ĐỔI:

− Lưu lượng xe năm tương lai: N15 =2750(xe/ngày đêm);

− Địa hình vùng: Đồng bằng và đồi

Thành phần xe chạy

%

Số lượng

xe ở năm tương lai

Hệ số qui đổi

ai

Số xe con qui đổi ở năm tương lai (xcqđ/ngđ)

− Cấp hạng kỹ thuật của đường được chọn căn cứ vào các yếu tố sau:

✓ Ý nghĩa của con đường về kinh tế, chính trị, văn hóa (Chức năng của tuyến đường): Tuyến đường này nhằm phát triển kinh tế, văn hóa của khu vực tuyến đi qua;

✓ Lưu lượng xe chạy

Ta có: Dự báo số lượng xe trong một ngày đêm ở năm thứ 15 (Năm 2035):

300(xcqđ/ng.đ) < 4441(xcqđ/ng.đ) < 6000(xcqđ/ng.đ)

 Theo Bảng 3 – TCVN 4054 – 2005 ta chọn cấp thiết kế của đường là cấp III

− Vận tốc thiết kế của đường:

Theo Sách Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô – PGS.TS Bùi Xuân Cậy – Th.S Nguyễn

Quang Phúc, vận tốc thiết kế được định nghĩa như sau:

Vận tốc thiết kế là tốc độ được dùng để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật của đường trong trường hợp khó khăn Tốc độ xe thiết kế là tốc độ của một xe ô tô con chạy mà không có sự cản trở của các xe khác trong điều kiện bất lợi nhất, tức là trong các điều kiện bình thường, người ta có thể chạy xe với tốc độ cao hơn hoặc thấp hơn tùy vào điều kiện môi trường xung quanh và điều kiện giao thông;

Tốc độ thiết kế này khác với tốc độ lưu hành vì tốc độ lưu hành là tốc độ cho phép

xe chạy của cơ quan quản lý đường, căn cứ vào tình trạng thực tế của đường (khí hậu, thời tiết, tình trạng đường, điều kiện giao thông,…) Tốc độ cho phép lưu hành chỉ có tồn tại theo thời gian ( một vài giờ, một số buổi, thậm chí một số năm) nên có tính tạm thời;

✓ Hiện nay có 2 quan điểm chọn xe thiết kế: Một là xe chiếm thành phần lớn nhất trong dòng xe, hai là xe có kích thước bất lợi nhất;

✓ Ở đây mặc dù phần trăm xe tải trong dòng xe chiếm 20% nhỏ hơn xe con 32% nhưng

vì là đường có tốc độ xe chạy lớn, để đảm bảo an toàn và tạo tâm lý yên tâm cho tài

xế khi vào những đoạn đường cong nên ở đây, ta chọn xe tải để tính toán đại diện

2.3 Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu cho tuyến đường

2.3.1 Xác định khả năng thông hành và kích thước mặt cắt ngang của đường

2.3.1.1 Khả năng thông hành

Theo Sách Thiết kế đường ô tô – Tập 1:

− Khả năng thông hành xe tức là số xe tối đa có thể thông qua một mặt cắt ngang đường trong một đơn vị thời gian, thường được biểu thị bằng xe/h hoặc xe/ngđ;

− Năng lực thông hành lý thuyết: Là số lượng xe thông qua một làn xe trong một đơn

vị thời gian ở điều kiện đường lý tưởng của làn xe (Dòng xe thuần nhất, toàn xe con)

và điều kiện lý tưởng của đường (Làn xe rộng, mặt đường rất tốt,…) và được xác định theo một mô hình tính toán nhất định;

− Ở đây dùng mô hình động lực học đơn giản để tính năng lực thông hành của đường

Mô hình động lực học đơn giản dùng để tính năng lực thông hành lý thuyết của một làn xe Theo phương pháp này, người ta quan niệm trên một làn xe, dòng xe chỉ có một loại xe (Xe con) chạy cùng một tốc độ cách nhau một cự ly an toàn tối thiểu

d(m) – Khổ động học của dòng xe để đảm bảo an toàn

− Công thức xác định năng lực thông hành, xe/h:

1000VN

d

=Trong đó:

N: Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe, xe/h;

V: Tốc độ xe chạy cho cả dòng xe, km/h;

d: Khổ động học của dòng xe

− Giá trị khổ động học của dòng xe được xác định theo 4 nhóm quan điểm Ở đây ta tính toán theo quan điểm thứ 2 của các tác giả Berman, Saar, Birulia, Alison,…

Hình 2.1 – Khổ động học của dòng xe theo nhóm quan điểm thứ 2

pu h o x

d = l + S + l + l Trong đó :

Lx = 6m: Chiều dài xe con (Tra bảng 1 – TCVN 4054 – 2005);

t = 1s: Thời gian phản ứng của người lái xe;

Sh: Quãng đường lý thuyết xe đi được trong quá trình hãm phanh;

( )

2 h

− Khả năng thông xe lý thuyết của một làn xe:

chạy bên trái Lưu lượng xe càng cao thì khả năng vượt xe càng bị hạn chế và tốc

độ chung của dòng xe giảm, khả năng thông xe của đường cũng giảm theo Từ thực nghiệm nghiên cứu xét những đặc điểm của giao thông trong dòng xe, đã có các kiến nghị về khả năng thông xe tối đa Theo Điều 4.2.2 TCVN 4054 – 2005 quy định như sau:

Năng lực thông hành thực tế (Nlth), khi không có nghiên cứu, tính toán, có thể lấy như sau:

+ Khi có dải phân cách giữa phần xe chạy trái chiều và có dải phân cách bên để phân cách ô tô với xe thô sơ: 1800 xcqđ/h/làn;

+ Khi có dải phân cách giữa phần xe chạy trái chiều và không có dải phân cách bên

để phân cách ô tô với xe thô sơ: 1500 xcqđ/h/làn;

+ Khi không có dải phân cách trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ: 1000 xcqđ/h/làn

 Vậy chọn: Nlth =1000 xcqd / h / lan

2.3.1.2 Số làn xe:

− Xác định số làn xe chạy dựa trên nguyên lý việc xác định số làn xe và bề rộng xe chạy là cân bằng giữa khả năng thông hành của phần xe chạy và cường độ vận chuyển ngày đêm của năm tương lai trong một điều kiện nhất định về chất lượng

dòng xe – Sách Thiết kế đường ô tô – Tập 1

− Theo TCVN 4054 – 2005 số làn xe trên mặt cắt ngang được tính:

gc d lx

lth

Nn

Z N

=

Trong đó:

nlx: Số làn xe yêu cầu, được lấy tròn lên đến số nguyên;

Ngcđ: Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm;

N = 0.10 0.12 N , xcqd / hChọn Ngcd=0.12 N tbnd=0.12 4441 533 xcqd / h = ( );

Nlth: Năng lực thông hành thực tế của 1 làn xe Nlth =1000 xcqd / h / lan;

Z: Hệ số sử dụng năng lực thông hành, Z = 0.55 cho V  80km/h;

− Theo Bảng 6 – TCVN 4054-2005 thì với đường cấp III, địa hình đồng bằng và đồi,

số làn xe tối thiểu là 2 làn nên ta chọn số làn xe là 2 làn

2.3.1.3 Các kích thước ngang của đường

Bề rộng phần xe chạy:

− Phần xe chạy là một bộ phận của công trình đường bao gồm một hay nhiều lớp vật liệu chịu lực tốt mục đích nhằm đảm bảo có thể chịu tải trọng trực tiếp của xe cộ và các tác nhân khí hậu;

− Phần xe chạy quyết định rất nhiều đến chất lượng vận tải nhưng mặc khác nó cũng

là bộ phận chiếm giá thành cao nhất trong tổng chi phí xây dựng đường ô tô, thường

là trên 50% Vì vậy chọn kích thước của nó rất quan trọng, phải đảm bảo được các yếu tố kỹ thuật và hợp lý về yếu tố kinh tế;

− Về cơ bản, bề rộng phần xe chạy là tổ hợp của nhiều làn xe nên trước hết ta thống nhất cách xác định chiều rộng một làn xe

✓ Tốc độ xe chạy – Tốc độ càng cao thì độ dao động càng lớn;

✓ Tay nghề lái xe – Cần phải thống kê xã hội học

Hình 2.2 – Sơ đồ xác định bề rộng làn xe

− Kích thước xe càng lớn thì bề rộng một làn xe càng lớn Vì vậy khi tính bề rộng một làn xe ta phải tính cho các trường hợp xe con và xe tải và lấy giá trị lớn nhất tính toán thiết kế Công thức xác định bề rộng mặt đường:

✓ a, c lần lượt là bề rộng thùng xe và khoảng cách giữa tim 2 dãy bánh xe;

✓ x là khoảng cách giữa thùng xe tới mép làn bên cạnh;

✓ y là khoảng cách từ giữa vệt bánh xe đến mép phần xe chạy Vì đường có 2 làn xe chạy ngược chiều nên: x = y = 0,5 + 0,005V(km/h), m Ở đây tính đại diện cho các xe có bề rộng lớn nhất tương ứng với từng loại xe

LOẠI XE a(m) c(m) V(km/h) x(m) y(m) B md

Bảng 2.3 – Tổng hợp bề rộng xe chạy của các loại xe

− Bề rộng mặt đường 1 làn xe: B1làn xe = maxB1mđ ,B2mđ, B3mđ = 4.2m

− Trên đây là phương pháp tính toán bề rộng làn xe chạy đúng nhưng chưa đủ vì còn nhiều yếu tố quan trong chưa xét, đầu tiên là mặt an toàn giao thông, sau đó là chi phí đầu tư xây dựng Vì vậy đây là các giá trị được quy định chặt chẽ trong quy trình nhiều nước Cụ thể Bảng 6 – TCVN 4054 – 2005 quy định với đường cấp III, địa hình đồng bằng và đồi sẽ có bề rộng đường tối thiểu là B = 3.5m, lề gia cố 2.0m Cần phải xét tới trường hợp khi 2 xe gặp nhau sẽ giảm tốc độ và đi ra phần lề đường để tránh nhau nên chọn bề rộng đường tính toán B = 3.5m để tiết kiệm chi phí xây dựng

và phục vụ công tác quản lý đường bộ Khi đó tổng bề rộng phần xe có thể chạy là 3.5 + 2.0 = 5.5m > 4.2m vẫn đảm bảo

Lề đường:

Hình 2.3 – Cấu tạo nền đường

− Lề đường là phần đất còn lại hai bên phần xe chạy nhằm mục đích về cơ học và làm phần xe chạy được ổn định, về tâm lý là làm cho người lái an tâm chạy xe với tốc

độ cho phép, về tổ chức giao thông là làm nơi đỡ xe khẩn cấp (Khi xe hỏng, gặp tai nạn…) Đối với đường cấp thấp thì lề còn để cho bộ hành và xe thô sơ đi Trong

− Lề đường thường có cấu tạo như sau:

✓ Phần lề gia cố – Còn gọi là lề cứng: Về không gian, đây có ý nghĩa là một giải

an toàn Phần này được gia cố bằng vật liệu như lớp mặt của áo đường, có mục đích tạo không gian cho xe đỗ và các xe có kích thước lớn có thể tránh nhau;

✓ Thềm cỏ hay còn gọi là lề đất nằm ngoài dải đỗ xe, có chiều rộng từ 0.5m trở lên

− Theo TCVN 4054 – 2005: Đường cấp III, V = 80km/h có:

Phần lề đường: 2 x 2.5m, trong đó bao gồm:

Hình 2.4 – Sơ đồ mở rộng mặt đường trong đường cong

− Khi bán kính đường cong nằm  250m thì phần xe chạy phải mở rộng theo quy định trong Bảng 12 – TCVN 4054 – 2005:

Bảng 2.4 – Độ mở rộng phần xe chạy 2 làn xe trong đường cong nằm

− Độ mở rộng của một làn xe:

2 A 1

 = Hệ số xét đến độ sàng ngang của xe khi chuyển động

− Kích thước xe tải thiết kế được lấy từ Bảng 1 – TCVN 4054 – 2005

− Độ mở rộng bán kính đường cong nằm theo Bảng 12 – TCVN 4054 – 2005 đối với đường cong nằm có bán kính tối thiểu giới hạn Rmin = 250m; i = 8%

Độ mở rộng mặt đường trong đoạn tuyến đường cong Loại

xe

Khoảng cách

2 trục (mm)

Nhô về phía trước (mm)

LA

(m)

V (km/h)

R (m)

khó khăn hơn Tóm lại nếu độ dốc dọc càng lớn thì chi phí khai thác vận doanh tốn kém hơn, lưu lượng xe càng nhiều thì chi phí mặt này càng tăng

− Độ dốc dọc lớn nhất có thể được xác định theo điều kiện sức bám và sức kéo của ôtô

Hình 2.5 – Đồ thị đặc tính động lực học của ô tô

− Dựa trên biểu đồ này, ta có thể thấy rằng điều kiện để xe chuyển động được là lực kéo của ô tô (D1, D2,…) không được vượt quá lực bám của ô tô (D) để bánh xe không bị quay tại chỗ và lực kéo của ô tô (D1, D2,…) phải lớn hơn sức cản của đường

2.3.2.1 Theo điều kiện sức kéo:

− Ta xét xe đang lên dốc và chuyển động đều: D  f + i

Bảng 2.6 – Hệ số lực cản lăn phụ thuộc vào loại mặt đường

Dmax: Nhân tố động lực của các loại xe được tra từ biểu đồ ứng với vận tốc tính toán

− Biểu đồ nhân tố động lực đang được sử dụng rộng rãi trong giảng dạy,thực hiện đồ

án môn học thiết kế hình học đường ô tô và đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành đường Tuy nhiên, trong các tài liệu giảng dạy, phần lớn các biểu đồ nhân tố động lực là của các loại xe cũ do Liên Xô sản xuất Hiện nay, các loại xe này đã không còn được lưu thông nữa Việc xây dựng biểu đồ nhân tố động lực cho các loại xe ở nước ta hiện nay là điều hết sức cần thiết Ở đây ta sử dụng biểu đồ nhân tố động lực học của một số dòng xe phổ biến hiện nay được nghiên cứu bởi Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng

Hình 2.6 – Biểu đồ nhân tố động lực học với từng loại xe

BẢNG THỐNG KÊ Dmax ỨNG VỚI TỪNG HỘP SỐ TÊN XE LOẠI XE

TẢI TRỌNG (T)

KÍCH THƯỚC (m) V tk HỘP

SỐ D max D max

NISSAN

SUNNY

Ô TÔ 4 CHỖ 1.6 1.7 x 1.5 80km/h

BẢNG THỐNG KÊ Dmax ỨNG VỚI TỪNG HỘP SỐ TÊN XE LOẠI XE

TẢI TRỌNG (Tấn)

KÍCH THƯỚC (m) V tk

Bảng 2.7 – Bảng thống kê Dmax ứng với từng hộp số

2.3.2.2 Theo điều kiện sức bám:

m: Hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe chủ động;

m = (0.5 – 0.55): Đối với xe con;

m = (0.65 – 0.7): Đối với xe tải;

Gxe: Trọng lượng xe có chở hàng (Kg);

 = 0.5: Hệ số bám dọc của mặt đường;

2 w

F (m 2 ) G (kg) P w ϕ D max I max bam I max keo

NISSAN

SUNNY 0.55 0.035 1.70 1.50 2.04 1600 35.2 0.5 0.253 0.227 0.145 TOYOTA

FLD099A 0.70 0.07 1.65 2.02 3.00 3000 103 0.5 0.316 0.290 0.005 THACO

− Theo Bảng 15 – TCVN 4054 – 2005 thì với đường cấp III địa hình đồng bằng và đồi thì độ dốc dọc lớn nhất cho phép là 5% Kiến nghị chọn độ dốc lớn nhất là 5%

− Theo điều 5.7.4 của TCVN 4054 – 2005: Trong đường đào, độ dốc dọc tối thiểu là 0.5% (Khi khó khăn là 0.3% và đoạn dốc này không kéo dài quá 50m)

− Theo điều 5.7.5 của TCVN 4054 – 2005: Với đường có tốc độ thiết kế 80km/h, chiều dài lớn nhất của dốc dọc không được vượt quá giá trị trong bảng 2.6 và có chiều dài đủ bố trí đường cong đứng

Bảng 2.10 – Chiều dài lớn nhất của dốc dọc

− Theo Điều 5.7.6 – TCVN 4054 – 2005: Với đường có tốc độ thiết kế V = 80km/h thì chiều dài tối thiểu của đoạn đổi dốc phải đủ bố trí đường cong đứng và không nhỏ hơn 200m

2.3.3 Xác định tầm nhìn xe chạy

− Để đảm bảo xe chạy an toàn, tài xế luôn luôn cần phải thấy rõ một đoạn đường ở phía trước để kịp xử lý mọi tình huống giao thông như tránh các chỗ hư hỏng, các chướng ngại vật, vượt xe,…Chiều dài đoạn đường tối thiểu cần nhìn thấy ở phía trước đó được gọi là tầm nhìn chạy xe

− Các tầm nhìn theo quy định được tính từ mắt người lái xe có chiều cao 1.00m bên trên phần xe chạy, xe ngược chiều có chiều cao 1.20m, chướng ngại vật trên mặt đường có chiều cao 0.10m

− Tầm nhìn xe chạy bao gồm:

✓ Tầm nhìn một chiều (S1) hay tầm nhìn tĩnh (St);

✓ Tầm nhìn hai chiều (S2) hay tầm nhìn động (Sđ);

✓ Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 3 (S3) – Ít dùng trong quy trình nhiều nước (Dùng để

tham khảo);

✓ Tầm nhìn vượt xe theo sơ đồ 4

Trong đó:

✓ Lpu =  v t : Chiều dài xe chạy được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lý –

Là thời gian người lái xe nhận ra chướng ngại vật đến khi tác động hãm xe phát huy hiệu quả hãm hoàn toàn, trong thiết kế đường quy định thời gian này là 1s, do đó:

✓ k = 1.2: Hệ số sử dụng phanh Đối với trường hợp ô tô con Với ô tô tải và ô tô buýt

2.3.3.2 Tầm nhìn hai chiều (S 2 ) hay tầm nhìn động (S đ ):

Hình 2.8 – Mô hình xác định tầm nhìn hai chiều

− Điều kiện vận dụng: Thường áp dụng cho các đường không có dải phân cách giữa

và dùng để tính toán bán kính đường cong nằm

2.3.3.3 Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 3 (S 3 ) – Ít dùng trong quy trình nhiều nước – Dùng

để tham khảo:

Hình 2.9 – Mô hình xác định tầm nhìn vượt xe theo sơ đồ 3

− Tầm nhìn vượt xe là đoạn thẳng có chiều dài đủ để người lái xe vượt qua xe đi cùng chiều phía trước bằng cách đi qua làn xe chạy ngược chiều và quay trở lại làn xe của mình một cách an toàn trong điều kiện có xe chạy ngược chiều trên làn vượt xe Theo

công thức trong sách Thiết kế yếu tố hình học đường – PGS.TS Bùi Xuân Cậy – Th.S

Nguyễn Quang Phúc với giả thiết 2 xe chạy cùng tốc độ:

✓ a : Khoảng cách giữa 2 trục của 2 làn xe kề nhau, (m)

✓ r : Bán kính tối thiểu xe có thể lái ngoặt được tính theo điều kiện chống trượt ngang, (m):

2.3.3.4 Tầm nhìn vượt xe theo sơ đồ 4:

Hình 2.10 – Mô hình xác định tầm nhìn vượt xe theo sơ đồ 4

− Điều kiện vận dụng: Là trường hợp nguy hiểm, phố biến xảy ra trên đường có 2 làn

xe Khi đường có dải phân cách giữa, trường hợp này không thể xảy ra

− Mô tả: Hai xe cùng chiều có thể vượt nhau, xe 1 chạy nhanh bám theo hai xe chạy chậm với khoảng cách an toàn và khi quan sát làn xe trái chiều xe 1 vượt qua 2 xe chạy chậm và quay về làn an toàn Ở đây sử dụng kết quả đã được thống kê trên nhiều tuyến đường:

✓ Theo điều kiện bình thường (t = 10s): S4 =6V= 6 80=480 m( );

✓ Theo điều kiện cưỡng bức (t = 7s): S4 =4V= 4 80=320 m( )

− Theo Bảng 10 TCVN 4054-05 quy định, tầm nhìn vượt xe quy định đối với đường cáp III, vận tốc 80km/h là 550m vậy ta lấy giá trị theo tiêu chuẩn

2.3.4.2 Xác định hệ số lực ngang

− Lực ngang, tùy theo hệ số của nó mà có thể gây ra những tác động bất lợi cho xe chạy trong đường cong như:

▪ Làm lật xe qua điểm tựa là bánh xe ở lưng đường cong;

▪ Làm cho xe bị trượt ngang trên đường;

▪ Gây cảm giác khó chịu cho hành khách và người lái xe;

▪ Làm tiêu hao thêm nhiên liệu và hao mòn săm lốp

− Lựa chọn hệ số lực ngang cho từng trường hợp – Thiết kế yếu tố hình học đường ô

tô:

▪ Làm lật xe qua điểm tựa là bánh xe ở lưng đường cong:   0.6;

▪ Làm cho xe bị trượt ngang trên đường:

  0.36: Mặt đường khô ráo;

  0.24: Mặt đường ẩm, sạch;

  0.12: Mặt đường ẩm, có bùn bẩn

▪ Gây cảm giác khó chịu cho hành khách và người lái xe (Theo điều tra thực tế:

  0.1: Hành khách không cảm thấy xe chạy trên đường cong;

  0.15: Hành khách hơi cảm thấy hơi khó chịu;

  0.2: Hành khách cảm thấy khó chịu;

  0.3: Hành khách cảm thấy bị xô dạt về một phía

▪ Làm tiêu hao thêm nhiên liệu và hao mòn săm lốp:

Nghiên cứu cho thấy nên dùng   0.1 Nếu  > 0.1: Hao mòn săm lốp tăng gấp

5 lần

− Kết luận: Xét 4 điều kiện nêu trên thì trong trường hợp thông thường nên đảm bảo

  0.1; Khó khăn có thể lấy  = 0.15 Đặc biệt khó khăn  = 0.2

2.3.4.3 Bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn (Tối thiểu tuyệt đối)

− Là bán kính nhỏ nhất cho phép đối với cấp đường thiết kế, dùng nó trong điều kiện khó khăn về địa hình và những nơi hạn chế

− Từ công thức: Rmingh =

2 sc

V

, m127(+i )Trong đó:

✓ V: Tốc độ xe chạy tính toán (km/h);

✓ : Hệ số lực ngang lấy bằng 0.15 Tính cho trường hợp khó khăn bất lợi về địa hình;

 Vậy ta chọn Rmin,3%gh = 250m và Rmin,8%gh = 280m

2.3.4.4 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường

2 tt

✓ : Hệ số lực ngang được tính toán lấy bằng 0.1;

✓ isctt = = in 2% = 0.02: Độ dốc siêu cao thông thường

− Tuyến đường nên áp dụng theo bán kính đường cong nằm thông thường để tính toán

và để đảm bảo mức độ êm thuận cho hành khách thì nên chọn bán kính tối thiểu thông thường lớn Theo kinh nghiệm nên trong khoảng 600 – 700m Không nên chọn lớn hơn khoảng này vì với bán kính lớn hơn thì mức độ êm thuận không khác nhiều với bán kính 600 – 700m và kéo theo đường cong sẽ dài hơn gây khó khăn cho thi công và tốn kém chi phí

− Vậy ta chọn: Rmintt = 600m => Theo Bảng 13 – TCVN 4054 – 2005 với đường cấp III, vận tốc thiết kế V = 80km/h thì isc = 3%

2.3.4.5 Bán kính đường cong nằm tối thiểu không cần bố trí siêu cao

2 ksc

2.3.4.6 Bán kính tối thiểu theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

Hình 2.11 –Bán kính tối thiểu theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm

− Tầm nhìn ban đêm phụ thuộc vào góc phát sáng của đèn pha ô tô,  = 2 0

Bảng 2.12 – Bảng tổng hợp giá trị thiết kế bán kính đường cong nằm

2.3.5 Xác định chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp:

Hình 2.12 – Bố trí siêu cao trong đường cong

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

✓ Bán kính từ vô cùng chuyển sang R;

✓ Lực ly tâm tăng lên;

✓ Góc hợp thành giữa trục bánh xe trước và trục bánh xe sau tăng dần

− Những biến đổi này gây khó chịu cho những người đang sử dụng phương tiện giao thông, hơn nữa theo quy định tốc độ thiết kế lớn hơn 60km/h phải bố trí đường cong chuyển tiếp Do đó để đảm bảo chuyển biến điều hòa về lực ly tâm, về góc ngoặc, cần phải làm đường cong chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong

− Ở đây ta tính toán chi tiết đại diện cho bán kính R = 250m, các bán kính còn lại lập bảng

2.3.5.1 Đủ để bố trí đoạn nối siêu cao siêu cao (Điều kiện 1)

− Đoạn Lnsc bên dưới là đoạn chuyển tiếp từ độ dốc ngang của mặt đường có hai mái đến độ dốc siêu cao, khi này mặt cắt ngang đường là mặt cắt một mái

=

Trong đó:

✓ B: Bề rộng xe chạy

✓ Δ = 0.8: Độ mở rộng mặt đường theo tính toán ứng với R = 250m

✓ isc: Độ dốc siêu cao tính cho trường hợp isc = 8%

CT

R A

R 250 3

A L

✓ R = 250m là bán kính đường cong ứng với isc = 8%;

✓ A là thông số của đường cong

2.3.5.3 Chiều dài đường cong chuyển tiếp ứng với bán kính nhỏ nhất (Điều kiện 3)

− Điều kiện này kể đến sự đảm bảo cho hành khách không có cảm giác khó chịu khi

xe đi vào đường cong, bằng công thức có mối liên hệ với các yếu tố cơ học như sau:

Lct2 =

R I

✓ I0 = 0.5m/s3 là độ tăng gia tốc ly tâm được lấy theo tiêu chuẩn quy định;

✓ V = VTK = 80km/h;

✓ R = Rmin = 250m bán kính đường cong ứng với isc = 8%

 Vậy chiều dài đường cong chyển tiếp L = 88m

Kết luận: chiều dài đường cong chuyển tiếp phải thỏa mãn cả 3 điều kiện trên, và lấy giá trị lớn nhất từ các điều kiện ấy, theo công thức sau:

 Lct = max(Điều kiện 1, Điều kiện 2, Điều kiện 3) = max(L, Lct1, Lct2) = 130m Tương tự như vậy ta tính và thống kê được bảng sau:

BẢNG CHỌN GIÁ TRỊ ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP

I sc R min L ncs min

L ncs min

TCVN 4054-05

Bảng 2.13 – Bảng tổng hợp giá trị đoạn nối siêu cao

2.3.6 Xác định đoạn chêm giữa hai đường cong cùng chiều

− Nếu hai đường cong cùng chiều không có siêu cao hay có cùng đoạn dốc siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau và ta có hai đường cong ghép

Hình 2.13 – Bố trí nối tiếp các đường cong cùng siêu cao

− Khi hai đường cong có siêu cao khác nhau thì phải bố trí đoạn chêm và đoạn chêm phải đủ chiều dài để bố trí hai nửa đường cong chuyển tiếp

Hình 2.14 – Bố trí nối tiếp các đường cong khác siêu cao

✓ m là đoạn chêm giữa 2 đường cong;

✓ L1 là đoạn nối siêu cao của đường cong thứ nhất;

✓ L2 là đoạn nối siêu cao của đường cong thứ 2

− Trong trường hợp hai đường cong cùng chiều nằm gần nhau mà chiều dài đoạn chêm giữa hai đường cong không đủ để bố trí đường cong chuyển tiếp thì tốt nhất thay đổi bán kính để hai đường cong tiếp giáp nhau và có cùng độ dốc siêu cao và độ mở rộng theo độ dốc siêu cao, độ mở rộng lớn nhất Tỷ số bán kính giữa hai đường cong kề nhau trong đường cong ghép không nên lớn hơn 1.3

− Trong trường hợp nếu địa hình không thể dùng đường cong ghép mà vẫn phải giữ đoạn thẳng chêm ngắn thì trên đoạn thẳng đó phải thiết kế mặt cắt ngang một mái từ cuối đường cong này đến đầu đường cong kia