4.1 CHỌN CẤP CÔNG TRÌNH
4.1.2 XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT ĐƯỜNG
4.1.2.10 Nối tiếp đường cong trên bình đồ
Hai đường cong cùng chiều : chúng có thể nối trực tiếp với nhau hoặc giữa chúng có 1 đoạn chêm tuỳ theo từng trường hợp cụ thể
- Nếu 2 đường cong cùng chiều không có siêu cao hoặc có cùng độ dốc siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau
- Nếu giữa 2 đường cong cùng chiều gần nhau mà không có cùng độ dốc siêu cao:
+ Giữa chúng phải có 1 đoạn thẳng chêm m đủ dài để bố trí 2 đoạn ĐCCT hoặc 2 đoạn nối siêu cao , tức là
L1 , L2 : Chiều dài ĐCCT hoặc đoạn nối siêu cao của 2 đường cong , m
+ Nếu chiều dài đoạn thẳng chêm giữa 2 đường cong không có hoặc không đủ thì tốt nhất là thay đổi bán kính để 2 đường cong tiếp giáp nhau và có cùng độ dốc siêu cao cũng như độ mở rộng theo độ dốc siêu cao và độ mở rộng lớn nhất. Tỉ số bán kính giữa 2 đường cong kề nhau trong đường cong ghép không được lớn hơn 1,3 lần
+ Nếu vì điều kiện địa hình không thể dùng đường cong ghép mà vẫn phải giữ đoạn thẳng chêm ngắn thì trên đường thẳng đó phải thiết kế mặt cắt ngang một mái ( siêu cao ) từ cuối đường cong này đến đầu đường cong kia
+ Nếu thì đoạn thẳng còn lại nếu đủ dài lớn hơn hoặc bằng (20-25)m thì bố trí đoạn đó hai mái, còn không đủ thì bố trí một mái
Hình 4.10: Nối tiếp hai đường cong cùng chiều Hai đường cong ngược chiều
- Trường hợp không có siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau
- Nếu hai đường cong có bố trí siêu cao thì chiều dài đoạn chêm m phải đủ để bố trí hai ĐCCT hoặc hai đoạn nối siêu cao
Hình 4.11: Nối tiếp hai đường cong ngược chiều 4.1.2.11 Xác định tầm nhìn trên đường cong nằm
Khi xe chạy vào đường cong nằm, nhất là đường cong có bán kính nhỏ, nhiều trường hợp có chướng ngại vật nằm phía bụng đường cong gây cản trở cho tầm nhìn như mái taluy, cây cối trên đường. Tầm nhìn trên đường cong được kiểm tra đối với xe chạy trong làn phía bụng đường cong, với giả thiết mắt người lái xe cách mép đường 1.5m và ở độ cao cách mặt đường 1.2m
Gọi Z0 là khoảng cách từ mắt người lái xe đến chướng ngại vật
Gọi Z là khoảng cách từ mắt người lái xe đến ranh giới chướng ngại vật cần phá bỏ
A B
Phạm vi giải tỏa
S
Zo Z
Hình 4.12: Sơ đồ tính toán tầm nhìn trên đường cong nằm Có 2 phương pháp xác định phạm vi phá bỏ của chướng ngại vật :
Phương pháp đồ giải
Trên bình đồ đường cong nằm vẽ với tỉ lệ lớn, theo đường qũy đạo xe chạy, định điểm đầu và điểm cuối của những dây cung có chiều dài bằng chiều dài tầm nhìn ( lấy tầm nhìn 2 chiều S = S2 = 150m ). Vẽ đường cong bao những dây cung này ta có đường giới hạn nhìn. Trong phạm vi của đường bao này tất cả các chướng ngại vật đều phải được phá bỏ
1 2
3
4 1'
2' 3' Đường giới hạn nhìn 4' Quỹ đạo xe chạy 1,5m
z
Hình 4.13: Xác định phạm vi phá bỏ chướng ngại vật bằng phương pháp đồ giải
Phương pháp giải tích ( ta dùng phương pháp này ). Xảy ra 2 trường hợp : Khi chiều dài đường cong K nhỏ hơn cự ly tầm nhìn S ( K < S )
Khi chiều dài đường cong K lớn hơn cự ly tầm nhìn S ( K S )
: Góc giới hạn bởi cung của đường tròn , vậy ta chọn = 450 R : Bán kính đường cong , m . Lấy R = 250m
B : Chiều rộng mặt đường , m . B = 6m
S : Tầm nhìn tính toán : đối với đường 2 làn xe lấy S = S2 = 150m
Quỹ đạo xe chạy
.
K
. D
E H
0 A
F (S-K)/2
S
R1 a)
B/2
1,5m R
R1
Hình 4.14: Xác định phạm vi phá bỏ chướng ngại vật bằng phương pháp giải tích
Từ hình vẽ ta có :
m Ta thấy K > S nên :
4.1.2.12 Bán kính tối thiểu đường cong đứng Đường cong đứng lồi tối thiểu
Bán kính tối thiểu được tính với điều kiện đảm bảo tầm nhìn 1 chiều Công thức:
d : Chiều cao mắt người lái xe so với mặt đường d = 1.2 (m) S1 : Tầm nhìn hãm xe S1 = 75 (m)
Thay số : = 2344 (m)
Bán kính tối thiểu được tính với điều kiện đảm bảo tầm nhìn 2 chiều Công thức:
d : Chiều cao mắt người lái xe so với mặt đường d = 1.2 (m) S2 : Tầm nhìn trước xe ngược chiều S2 = 150 (m)0
Thay số: = 2344 (m)
Theo điều 5.8.2 của TCVN 4054-2005: = 2500 (m) Vậy kiến nghị chọn = 2500 (m)
Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu
Được tính theo 2 điều kiện:
Theo điều kiện giá trị vượt tải cho phép của lò xo nhíp xe và không gây cảm giác khó chịu cho hành khách
Công thức: R = = 554 (m)
Theo điều 5.8.2 của TCVN 4054-2005: = 1000 (m) Vậy kiến nghị chọn = 1000 (m)
Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm
Công thức: R =
hd : Chiều cao đèn pha hd = 0.75 (m)
R = = 1366 (m)
Theo điều 5.8.2 của TCVN 4054-2005: = 1000m
Vậy kiến nghị chọn = 1000(m). Tuy nhiên để đảm bảo tầm nhìn ban đêm, tại những chỗ có < 1366 (m) phải bố trí chiếu sáng về ban đêm
4.1.2.13 Dốc dọc
Độ dốc dọc imax được tính theo 2 điều kiện:
Điều kiện sức kéo phải lớn hơn tổng sức cản chuyển động D f id idmax = D - f
Điều kiện sức kéo phải nhỏ hơn tổng sức bám giữa lớp xe với mặt đường D' = idmax= D' - f
Độ dốc dọc lớn nhất là trị số bé nhất trong hai trị số tính toán theo hai điều kiện trên Tính độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo phải lớn hơn sức cản chuyển động
imax = D – f Trong đó :
f: Hệ số cản lăn, với V > 50km/h ta có
f = fo[1 + 0.01(V - 50)] = 0.02[1 + 0.01(60 - 50)] = 0.022 V: Vận tốc thiết kế
D: Nhân tố động lực, phụ thuộc vào loại xe và tốc độ Tra ra ta được : D = 0.111
imax = 0.111 – 0.022 = 0.089 = 8.9%
Theo điểu 5.7.4 TCVN 4054-05 với Vtk= 60 km/h thì imax = 7%
Vậy kiến nghị chọn imax = 7%
Tính độ dốc dọc lớn nhất theo điều kiện sức kéo nhỏ hơn sức bám giữa lớp xe với mặt đường
Để đảm bảo xe lên dốc mà bánh xe không bị trượt hay bị quay tại chỗ ta phải xác định độ dốc theo sức bám như sau: ibmax = D’ – f
Trong đó :
: Hệ số bám giữa lốp xe và mặt đường, khi tính toán theo điều kiện sức bám thường chọn trạng thái mặt đường ẩm và bẩn, ta chọn = 0.3
Gk: Trọng lượng của trục chủ động G : Trọng lượng toàn bộ xe
Pw: Sức cản không khí,
F: Diện tích cản gió của xe, F = 0.8BH = 0.8 2.5 4 = 8m2 K: Hệ số sức cản không khí, Lấy K = 0.07
Xét trong điều kiện xe chở đầy hàng với xe tải nhẹ chiếm 3/4 trọng lượng xe thì :
G = kg Gk= 0.7G = 0.7 10667 = 7466.9 kg
kg
ib = D’ – f = 0.405 – 0.022 = 0.383 = 38.8%
Ta thấy : imax = 7% < ibmax = 38.8%
Vậy xe đảm bảo leo dốc khi imax = 7%
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 60km/h, chiều dài lớn nhất của dốc dọc không được vượt quá giá trị trong bảng 2-6 và có chiều dải đủ bố trí đường cong đứng
Độ dốc dọc, % 7 6 5 4
Chiều dài lớn nhất, m 500 600 800 1000
Theo điều 5.7.6 của TCVN 4054–2005, với đường có tốc độ thiết kế 60km/h thì chiều dài tối thiểu đổi dốc phải đủ để bố trí đường cong đứng và không nhỏ hơn 150m
Tính chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong nằm
Trong đường cong nằm nhất là những đường cong có bán kính nhỏ phải làm siêu cao.
Vì vậy trong trường hợp này độ dốc dọc trong đường cong nằm sẽ bị nâng cao hơn bình thường
Nếu trong đường cong nằm có siêu cao trùng với đoạn tuyến có độ dốc dọc lớn thì độ dốc dọc ở đoạn này sẽ vượt qua giới hạn cho phép. Cho nên cần phải tính toán chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong nằm
Trị số chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong bán kính nhỏ được tính theo các cách sau :
Cách 1 : Xác định theo isc , id và imax
Trên đường cong có độ dốc thì độ dốc lớn nhất không phải độ dốc theo tim đường mà là độ dốc chéo :
Trong đó :
id : Độ dốc dọc theo tim đường isc : Độ dốc siêu cao của đường cong
Nếu ta lấy ich = imax : Độ dốc giới hạn của cấp đường (imax = 7%) thì độ dốc dọc lúc này được tính như sau :
Trị số chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong là
Khi đó độ dốc dọc lớn nhất trong đường cong đã chiết giảm là
isc (%) 5 4 3 2
2.10 1.26 0.68 0.29
4.90 5.74 6.32 6.71
Cách 2 : Xác định theo bảng 18 điều 5.7.7 TCVN 4054-2005 (khi R <
50m)
Bán kính cong nằm, m 20-25 25-30 30-35 35-50
Dốc dọc phải chiết giảm ,% 2.5 2 1.5 1