Quay siêu cao trong autocad civil 3d theo TCVN

Phần mềm Civil 3D sử dụng tiêu chuẩn AASHTO để thiết kế siêu cao bao gồm các nội dung: + Cách quay siêu cao và công thức tính toán + Lựa chọn độ dốc siêu cao và chiều dài đoạn nối siêu c

Quay siêu cao trong Autocad Civil 3D theo

TCVN

Một trong những nội dung quan trọng khi thiết kế đường ô tô là quay siêu cao trong đường cong bằng Phần mềm Civil 3D sử dụng tiêu chuẩn AASHTO để thiết kế siêu cao bao gồm các nội dung:

+ Cách quay siêu cao và công thức tính toán

+ Lựa chọn độ dốc siêu cao và chiều dài đoạn nối siêu cao

+ Độ mở rộng trong đoạn nối siêu cao

Có sự khác nhau giữa TCVN và AASHTO về thiết kế đoạn nối siêu cao, do vậy để ứng dụng civil 3D theo TCVN cần có sự hiệu chỉnh cần thiết cho phù hợp

Bài viết tập trung vào phần quan trọng đầu tiên là cách quay siêu cao và công thức tính toán

A Phần mặt đường:

Về cách quay siêu cao, cần phân tích cấu tạo đoạn nối siêu cao để tìm hiểu sự khác nhau giữa hai tiêu chuẩn như thế nào:

Sơ đồ mô tả cấu tạo đoạn nối siêu cao theo TCVN (Hình 1):

Ta cần tìm hiểu chi tiết các thông số của đoạn nối siêu cao theo tiêu chuẩn AASHTO và qua đó so sánh với TCVN như bảng dưới:

Thông

NC Dốc hai mái(Normal

Crown).

LC Độ dốc một mái 0% (Level

Crown).

RC Hai mái quay cùng độ

dốc(Reverse Crown).

BC Bắt đầu đường cong tròn

(Begin of Curve)Vị trí này

trùng với vị trí cọc TĐ.

FS Siêu cao (Full Super).

{e} Độ dốc siêu cao Độ dốc

siêu cao được lấy từ bảng độ

dốc siêu cao, phụ thuộc vào

tốc độ thiết kế và bán kính

cong Theo TCVN thì đại

lượng này tương đương với

isc.

{t} Chiều dài đoạn nối siêu cao

được lấy từ bảng lập sẵn

phụ thuộc vào tốc độ thiết

kế và bán kính cong Trong

tiêu chuẩn ASSHITO thì

đây chính là đoạn LCtoFS

còn trong TCVN 4054-05

thì là NCtoFS tương đương

với đại lượng Lsc(Chi tiết

theo giải thích bảng dưới).

{c} Độ dốc mặt đường không

siêu cao Theo TCVN thì

đại lượng này tương đương

với in.

{s} Độ dốc lề đất không siêu

cao.

{w}{l} Bề rộng mặt đường Theo

TCVN thì đại lượng này

tương đương với b.Chiều

dài đường ocng chuyển tiếp

Bảng sau minh họa chiều dài các đoạn nối siêu cao tương ứng trong AASHTO và TCVN (Chi tiết xem thêm ở hình minh họa 1)

trong TCVN

NCtoFS Chiều dài đoạn từ vị trí NC tới vị trí FS = Lsc hoặc = L1+L2+L3

LCtoFS Chiều dài đoạn từ vị trí LC tới vị trí FS = L2+L3

NCtoBC Chiều dài đoạn từ vị trí NC tới vị trí BC Theo TCVN 4054-05

Đoạn nối siêu cao bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp hoặc một nửa trên đường cong, một nửa trên đường thằng, do vậy: + Trong trường hợp bố trí

trùng đường cong chuyển tiếp:= Lsc = Lct (Chiều dài đường cong chuyển tiếp)+ Trong trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:= Lsc/2 hoặc (L1+L2+L3)/2

NCtoLC Chiều dài đoạn từ vị trí NC tới vị trí LC = L1

LCtoRC Chiều dài đoạn từ vị trí LC tới vị trí RC = L2

Như vậy điều khác biệt đầu tiên là sự khác nhau về thông số {t}: Theo AASHTO là LCtoFS, theo TCVN4054-05 là NCtoFS

Tiếp theo ta cần đi sâu phân tích công thức tính các đoạn nối siêu cao theo TCVN4054-05 như thế nào:

1 Đường hai mái:

a Với đường không có dải phân cách giữa:

+ Trường hợp 1: Quay siêu cao quanh tim đường

Theo các giáo trình về thiết kế đường thì công thức tính các thông số trong đoạn nối siêu cao như sau:

Do vậy:

NCtoFS = {t} = Lsc

if = b.(isc+in)/(2Lsc) thay vào công thức tính NCtoLC = L1 = L2 = LCtoRC = in.Lsc/(isc+in) = {c}*{t}/({e}+ {c})

LCtoFS = L2 + L3 = b.isc/(2.if) thay công thức tính if ở trên vào được LCtoFS = isc.Lsc/(isc+in) = {e}*{t}/({e}+{c})

Tổng kết lại, để thiết lập công thức các thông số trong đoạn nối siêu cao theo TCVN4054-05, ta có bảng sau:

+ Với trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

+ Trường hợp 2: Quay siêu cao quanh mép đường:

Công thức tính các thông số trong đoạn nối siêu cao như sau:

với các đại lượng tương tự như công thức tính trong TH quay siêu cao quanh tim đường

Từ đó:

NCtoFS = {t} = Lsc

if = b.isc/Lsc thay vào công thức tính NCtoLC = L1 = L2 = LCtoRC = in.Lsc/isc = {c}*{t}/{e}

LCtoFS = L2 + L3 = (2b.isc – b.in)/(2.if) thay công thức tính if ở trên vào được LCtoFS =(2.isc –

in).Lsc/(2.isc) = (2*{e}-{c})*{t}/(2*{e})

Với trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

b Với đường có dải phân cách giữa:

+ TH1: Trường hợp này có tâm quay tại tim đường nằm trên dải phân cách được mô tả như hình dưới:

trong đó:

Trường hợp này chiều dài các đoạn nối siêu cao được tính như TH mặt đường không dải phân cách và quay siêu cao quanh tim đường ở trên trong đó bề rộng mặt đường tính bằng giá trị b như trên hình Cùng điểm lại bảng công thức:

Với trường hợp có không có đường cong chuyển tiếp:

LCtoRC {c}*{t}/({e}+{c})

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

+ TH 2: Là trường hợp có tâm quay siêu cao tại mép trong đường như hình dưới:

trong đó:

Khi đó chiều dài các đoạn nối siêu cao được tính theo công thức dưới đây:

NCtoFS = {t} = Lsc

if = b.(isc+in)/Lsc thay vào công thức tính NCtoLC = L1 = L2 = LCtoRC = in.Lsc/(isc+in) = {c}*{t}/({e}+{c})

LCtoFS = L2 + L3 = b.isc/if thay công thức tính if ở trên vào được LCtoFS = isc.Lsc/(isc+in) = {e}*{t}/({e}+ {c})

Tổng kết lại, để thiết lập công thức các thông số trong đoạn nối siêu cao theo TCVN4054-05, ta có bảng sau:

+ Với trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

+ TH 3: Là trường hợp có tâm quay siêu cao tại mép đường phía ngoài như hình vẽ dưới đây:

trong đó:

Trường hợp này chiều dài các đoạn nối siêu cao được tính như trường hợp đường không có dải phân cách và quay siêu cao quanh mép đường ở trên

Chúng ta cùng điểm lại công thức như sau:

Với trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:

LCtoRC {c}*{t}/(2*{e})

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

+ TH 4: là trường hợp tâm quay siêu cao tại tim các làn đường như hình vẽ:

Trong đó:

Trong trường hợp này công thức tính chiều dài các đoạn nối siêu cao như sau:

NCtoFS = {t} = Lsc

if = b.(isc+in)/(2*Lsc) thay vào công thức tính NCtoLC = L1 = L2 = LCtoRC = in.Lsc/(isc+in) = {c}*{t}/({e}+ {c})

LCtoFS = L2 + L3 = b.isc/(2*if) thay công thức tính if ở trên vào được LCtoFS = isc.Lsc/(isc+in) = {e}*{t}/({e}+{c})

Bảng tổng kết công thức tính chiều dài các đoạn nối siêu cao:

+ Với trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

+ TH 5: là trường hợp tâm quay siêu cao tại mép ngoài các làn đường như hình dưới:

Trong đó:

Khi đó công thức tính chiều dài các đoạn nối siêu cao như sau:

NCtoFS = {t} = Lsc

if = b.(isc+in)/Lsc thay vào công thức tính NCtoLC = L1 = L2 = LCtoRC = in.Lsc/(isc+in) = {c}*{t}/({e}+{c})

LCtoFS = L2 + L3 = b.isc/if thay công thức tính if ở trên vào được LCtoFS = isc.Lsc/(isc+in) = {e}*{t}/({e}+ {c})

Tổng kết lại, để thiết lập công thức các thông số trong đoạn nối siêu cao theo TCVN4054-05, ta có bảng sau:

+ Với trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

2 Đường một mái:

Vì đường có một mái dốc nên không cần hai đoạn L1, L2 như hình trên để quay một mái dốc về 0% và

về cùng độ dốc mặt đường

Do đó: L1 = L2 = 0

a Với đường không có dải phân cách giữa:

+ Trường hợp 1: Quay siêu cao quanh tim đường

NCtoFS = {t} = Lsc

NCtoLC = L1 = L2 = 0

LCtoFS = L2 + L3 = L3 =Lsc

Tổng kết lại, để thiết lập công thức các thông số trong đoạn nối siêu cao theo TCVN4054-05, ta có bảng sau:

+ Với trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

+ Trường hợp 2: Quay siêu cao quanh mép đường:

Công thức tính các thông số trong đoạn nối siêu cao như sau: NCtoFS = {t} = Lsc

NCtoLC = L1 = L2 = 0

LCtoFS = L2 + L3 = L3 = Lsc

Với trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

NCtoBC {l} hoặc {t}

b Với đường có dải phân cách giữa:

Tương tự như trên, chúng ta cũng có 5 trường hợp khác nhau + TH1: Trường hợp này có tâm quay được mô tả như hình dưới:

trong đó:

+ TH 2: Tâm quay siêu cao như hình dưới:

trong đó:

+ TH 3: Là trường hợp có tâm quay siêu cao như hình vẽ dưới đây:

trong đó:

+ TH 4: là trường hợp tâm quay như hình vẽ:

Trong đó:

+ TH 5: là trường hợp tâm quay như hình dưới:

Trong đó:

TRong cả năm trường hợp trên thì công thức tính chiều dài các đoạn nối siêu cao như sau:

NCtoFS = {t} = Lsc

NCtoLC = L1 = L2 = LCtoRC = 0

LCtoFS = L2 + L3 = L3 =Lsc ={t}

Tổng kết lại, để thiết lập công thức các thông số trong đoạn nối siêu cao theo TCVN4054-05 cho cả năm trường hợp trên , ta có bảng tổng kết sau:

+ Với trường hợp không có đường cong chuyển tiếp:

LCtoFS {t}

Với trường hợp có đường cong chuyển tiếp:

Sau khi đá tính toán công thức cho tất cả các trường hợp quay siêu cao thì phần cuối cùng, để thay đổi

công thức quay siêu cao trong civil 3D, bạn vào menu: “Alignments/ Design Criteria Editor ” rồi sửa lại

các công thức như trên theo hình dưới:

Trên đây ta đã đi phân tích cách hiệu chỉnh công thức tính toán các thông số của đoạn nối siêu cao và nhập nó vào trong file tiêu chuẩn thiết kế Công thức tính toán được áp dụng cho trường hợp mặt đường không có dải phân cách và quay siêu cao quanh tim đường

B Phần lề đường:

Theo TCVN4054-05 thì có quy định: Trong đoạn có siêu cao, lề đường phần bụng đường cong sẽ có độ dốc theo phần mặt đường và lề đường phần lưng đường cong sẽ có độ dốc không thay đổi và dốc về

phía lưng đường cong Do vậy để hiệu chỉnh siêu cao phần lề đường theo TCVN, tiến hành hai bước sau

để đảm bảo phần lề đường có độ dốc theo yêu cầu trên

Cho vấn đề được đơn giản ta sẽ phân tích một ví dụ cụ thể sau Trong mẫu dự án này ta sử dụng lề đường loại: “LinkWidthAndSlope” như hình vẽ:

Bước 1: Chọn tuyến đường, nhấn chuột phải rồi chọn Edit Superelevation

Chạy trình tính toán siêu cao theo các bước sau:

Trong đó, mục Shoulder slope treatment:

+ Mục Low side: phía bụng đường cong có ba lựa chọn

1 Default slopes: Độ dốc lề đường không thay đổi như mặc định

2 Match lane slopes: Độ dốc lề đường lấy bằng độ dốc phần mặt đường cùng phía

3 Breakover removal: Độ dốc lề đất sẽ không thay đổi theo giá trị mặc định nếu độ dốc mặt đường < giá trị cho trước và sẽ lấy bằng độ dốc phần mặt đường nếu độ dốc mặt vượt qua giá trị cho trước

Cụ thể trong trường hợp này ta chọn “Match lane slopes”

+ Mục High side: Phía lưng đường cong có hai lựa chọn

1 Default slopes: Độ dốc lề đường không thay đổi như mặc định

2 Match lane slopes: Độ dốc lề đường lấy bằng độ dốc phần mặt đường cùng phía

Cụ thể trong trường hợp này ta chọn” Match lane slopes”

Tiếp theo ta đi đến mục cuối cùng và kết thúc trình tính toán siêu cao

Như vậy qua trình tính toán siêu cao ở bước trên, Civil 3D sẽ tính toán ra độ dốc siêu cao phần măt đường và lề đường tại tất cả vị trí trong đường cong

Bước 2:

Chọn lề đường bên phải của cắt ngang và nhấn chuột phải chọn Properties, sau đó trong mục

ADVANCED, phần Use Superlevation Slope chọn Right Outside Shoulder như hình vẽ Điều này có

nghĩa là độ dốc phần lề đường bên phải sẽ lấy theo độ dốc lề đường mà Civil 3D đã tính ra sau trình tính toán siêu cao thực hiện ở bước trên

Tương tự cho lề đường bên trái, ta cũng chọn mục ADVANCE và lựa chọn cho mục Use Superlevation Slope là Left Outside Shoulder

Như vậy qua các bước trên, ta đã hiệu chỉnh Civil 3D tính toán độ dốc phần lề đường theo TCVN