XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TUYẾN
CHƯƠNG 10 CÁC GIẢI PHÁP VÀ KẾT QUẢ THIẾT KẾ
10.1. Giải pháp thiết kế phương án tuyến
10.1.1 Thiết kế bình đồ tuyến đường
10.1.1.2 Quy định thiết kế bình đồ
Ngoài yêu cầu đảm bảo cho xe lưu thông trên đường được an toàn êm thuận và kinh tế với tốc độ mong muốn còn phải phối hợp giữa các yếu tố của tuyến
a. Phối hợp giữa các yếu tố trên bình đồ
Sau các đoạn thẳng dài không bố trí đường cong nằm có bán kính tối thiểu. Các đường cong nằm tối thiểu phải bao hai bên bằng các đường cong nằm tối thiểu thông thường.
Khi góc chuyển hướng nhỏ phải làm bán kính cong nằm lớn theo quy định.
Bán kính đường cong nằm
0.5 1 2 3 4 5 6 8
R (m) - 10.000 6.000 4.000 3.000 2.000 1.000 800 Bảng I.10.1. Bảng tra bán kính đường cong nằm
Giữa các đường cong cùng chiều không bố trí đoạn chêm ngắn, khi có thể nên nối trực tiếp bằng một đường cong có bán kính lớn.
Không bố trí đoạn chêm ngắn giữa hai đường cong nằm ngược chiều, nếu có thể nên giải quyết theo các cách sau:
+ Tăng bán kính cho hai đường cong nối liền.
+ Đoạn chêm phải lớn hơn 200m.
D1 D2
O1 O2
D1 D2
O1
O2 m
O2
D2 D1
L1/2 m L2/2
Hình HI.10.1. Bố trí đoạn chêm trong đường cong
không nên lệch nhau quá 1/4 chiều dài đường cong ngắn hơn.
Chiều dài đường cong nằm nên lớn hơn chiều dài đường cong đứng từ 50 100 m.
Không đặt đường cong nằm có bán kính nhỏ sau đỉnh của đường cong đứng lồi.
Bán kính đường cong đứng lõm không nhỏ hơn 1/6 bán kính đường cong nằm.
c. Phối hợp tuyến đường và cảnh quan
Tuyến đường phải lợi dụng phong cảnh hai bên đường như: đồi núi, mặt nước, các công trình kiến trúc... để tạo cảnh quan cho đường.
Tuyến đường phải là công trình bổ sung cho cảnh quan. Nên đi vào ranh giới giữa rừng và ruộng, uốn theo các đồi, các con sông, tránh cắt lát địa hình. Các chỗ đào sâu đắp cao phải sửa sang, trồng cây che phủ, các đống đất thừa và các thùng đấu phải có thiết kế sửa sang.
d) Chọn các yếu tố kỹ thuật cho đường cong
Khi thiết kế đường cong trên bình đồ ta cần căn cứ vào góc chuyển hướng, chiều dài các đoạn thẳng mà chọn bán kính phù hợp đảm bảo tuyến hài hòa, tăng vẻ đẹp mĩ quan cho con đường. Trên nửa đường cong tròn có các điểm chủ yếu sau:
Điểm tiếp đầu: TĐ Điểm tiếp cuối: TC Điểm giữa: P
Và các yếu tố: Góc chuyển hướng (0), bán kính đường cong R, chiều dài tiếp tuyến (T), chiều dài đường phân giác P và chiều dài đường cong tròn (K).
Để nắm được các điểm chủ yếu trên đường cong tròn cần phải tính toán được các yếu tố trên. Trong quá trình làm công việc, chọn bán kính R là rất quan trọng nhất. Để có được R hợp lý ta phải định trước giá trị T sao cho đủ đoạn chêm như qui định phải định trước P sao cho điểm nằm ở vị trí có lợi nhất. Trong trường hợp P và T không bị gò bó thì ta chọn R càng lớn tuyến càng hài hòa. Dựa vào độ lớn góc chuyển hướng (
0) và trị số R đã chọn ta xác định các yếu tố đường cong theo các công thức sau:
Chiều dài tiếp tuyến: T = R.tg 2
(m)
Chiều dài đường phân giác : P = R (
1 cos 2
- 1)
R= 0 . 180 R D= 2T – K
Từ công thức trên ta có bảng tính toán giá trị yếu tố đường cong :
TT Tên
đỉnh
Góc chuyển hướng α
R (m) T(m) P(m) K(m)
Trái Phải
1 Đ1 25000’00’’ 280.00 87.11 7.17 172.09
2 Đ2 43000’00’’ 280.00 135.34 21.30 259.97
Bảng tính giá trị yếu tố đường cong
* Chọn Lnsc và Lct
Cũng từ bán kính R ta tra quy trình sẽ được độ dốc siêu cao và độ mở rộng cho mỗi đường cong. Trong giai đoạn thiết kế lập dự án khả thi không phải làm đường cong chuyển tiếp nên chiều dài đoạn nối giữa đường thẳng và đường cong tròn được lấy bằng chiều dài đoạn vuốt siêu cao (bằng chiều dài đoạn mở rộng) và tính theo công thức:
Lsc = .(2sc )
p
B i in i
Trong đó
B: bề rộng phần xe chạy và phần lề gia cố B = 9.0 m
isc: độ dốc siêu cao của đường cong (Với R=280m, isc=3%) ip: độ dốc dọc phụ thêm ip = 0.5%
Chiều dài đường công chuyển tiếp Lct =
Vtt: Vận tốc thiết kkế của xe chạy Vtt=60 km/h R: Bán kính đường cong nằm
Kết quả tính toán được ghi trong Bảng tổng hợp các yếu tố đường cong như sau:
TT Tên
đỉnh
R (m) Isc (%) Ln (m) Lct
(m)
Quy trình
Chọn Ln=Lct
1 Đ1 280.00 3.00 45.00 32.83 50.00 50.00
2 Đ2 280.00 3.00 45.00 32.83 50.00 50.00
Bảng tính giá trị Ln và Lct
Xo
Tk t ND
NC
TC P TD A1 o
A R1
R1
Bố trí đường cong chuyển tiếp Công việc được tiến hành theo trình tự sau:
Kiểm tra điều kiện bố trí ĐCCT α≥2β α : Là góc chuyển hướng của đường cong
β : Góc tạo bởi tiếp tuyến tại điểm cuối của ĐCCT và cánh tuyến.
+ Đường cong Đ1,Đ2 : 50 0.0893 2 2* 280
L
R rad=5 6 56 ''0 '
250 >2 � thoả mãn.
Xác định tọa độ các điểm trên đường cong theo tọa độ Đề Các
Tính các yếu tố trong đường cong:
- Chiều dài đường tang: * T R tag2
- Chiều dài đường cong tổng hợp:
0
* * 180 K R
- Độ dịch chuyển vào tâm của đường cong tròn khi làm đường cong chuyển tiếp:
*( 1 1) os 2 p R
c
- Thông số: A= R Lct*
- Góc kẹp : = Lct/2R
- Độ dịch chuyển : t=X0-R*sin()=L/2 P=Y0-R*((1-cos())
BẢNG THỐNG KÊ CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐƯỜNG CONG
Đỉnh R T K A t P
Đ1 280 87.11 172.09 25000’00’’ 5 6 56''0 ' 118.32 25 7.17 Đ2 280 135.34 259.97 43000’00’’ 5 6 56 ''0 ' 118.32 25 21.30
Bảng thống kê các thông số đường cong
Tính toạ độ cọc trong đường cong:
-Nhánh thứ nhất bên trái
+Các cọc từ NĐ-TĐ có tọa độ theo hệ tọa độ Đề Các đặt tai NĐ xác định theo công thức sau
5 4
3 7
2 6
40
6 336
X S S A
S S
Y A A
�
��
��
��
Trong đó :
- S : Chiều dài đoạn cong NĐ đến cọc tính toán.
- A : Thông số của đường cong chuyển tiếp.
- R: Bán kính đường cong.
- L: Chiều dài ĐCCT.
Các cọc từ TĐ-P có tọa độ xác định như sau
1
sin( ) cos( ) ( )
t t
t
x t R y R R
S rad R
�
��
��
Trong đó
- t = X0 - Rsin0 2
L
R
- St : Chiều dài cung từ TĐ đến cọc đang tính toán - R1=R+p
- p = Y0 - R(1 -cos ) - R1=R+p
Từ tọa độ các cọc đã xác định được, xây dựng hệ trục tọa độ Đề Các tại NĐ, trục x trùng với cánh tuyến hướng về đỉnh, trục y vuông góc với cánh tuyến hướng về phía bụng đường cong, cắm các cọc chi tiết của đường cong ra thực địa.
- Nhánh thứ 2 bên phải làm tương tự.
- Các cọc từ NC-TC có tọa độ theo hệ tọ độ Đề Các đặt tai NC xác định theo công thức sau :
5 4
3 7
2 6
40
6 336
X S S A
S S
Y A A
�
��
��
��
Trong đó :
- S : chiều dài đoạn cong từ NĐ – cọc tính toán.
A : Thông số đường cong chuyển tiếp.
- Các cọc từ TC-P có tọa độ xác định như sau
1
sin( ) cos( ) ( )
t t
t
x t R y R R
S rad R
�
��
��
Trong đó
- t = X0 - Rsin0
- 2
L
R
- R1=R+p
- p = Y0 - R(1 -cos ) - R1=R+p
Dựa vào kết quả tính toán tọa độ các cọc trên đường cong , lập hệ tọa độ Đề Các tại NC, trục X trùng với cánh tuyến hướng về đỉnh, trục y vuông góc với cánh tuyến hướng về phía bụng đường cong, cắm các cọc chi tiết ra thực địa.
P1
Từ Km0+348.13-Km0+520.21
STT Tên cọc X Y
Phía trái
1 ND1 0 0
2 4 20 0.1
3 5 39.99 0.76
4 TD1 49.96 1.49
5 H4 51.82 1.69
6 6 71.64 4.32
7 P1 85.55 7.04
Phải tuyến
1 P1 85.55 7.04
2 7 69..80 4.02
3 TC1 49.96 1.49
4 8 40.20 0.77
5 H5 20.21 0.1
6 NC1 0 0
*Bảng cắm cong đường cong Đ1 Bảng cắm cong Đ2
Từ Km0+738.36-Km0+998.73
STT Tên cọc X Y
Phía trái
1 ND2 0 0
2 13 20.00 0.1
3 14 39.98 0.76
4 TD2 49.96 1.49
5 H8 61.23 2.74
6 15 80.85 6.03
7 16 100.29 10.72
8 17 119.34 16.78
9 P2 127.51 19.84
Phải tuyến
1 P2 127.51 19.84
2 18 116.97 15.95
3 H9 97.86 10.06
4 19 89.40 7.92
7 21 39.98 0.76
8 22 20 0.1
9 NC2 0 0
Bảng cắm cong đường cong Đ2 e. Kiểm tra đảm bảo tầm nhìn trong đường cong
- Đường ở đồng bằng thường khuất tầm nhìn do nhà cữa, cây cối, các công trình kỷ thuật khác.
- Đối với đường miền núi thường khuất tầm nhìn do taluy nền đào…
- Khi thiết kế đường cong, sau khi tính toán các thông số kỷ thuật đường cong, cần kiểm tra xem đường cong đó có bị khuất tầm nhing không từ đó xác định khoảng phát quang cần thiết để đảm bảo tầm nhìn.
- Tầm nhìn trên đường cong nằm được kiểm tra đối với các ô tô chạy trên làn xe phía bụng đường cong với giả thiết mắt người lái xe các mép mặt đường 1,5m và ở độ cao cách mặt đường 1,2m.
* Phương pháp giải tích:
- Giả thiết:
+ Mắt người lái xe cách mép trong phần xe chạy (chưa mở rộng): 1,5m.
+ Chiều cao tầm mất so với mặt đường: 1,2m.
- Các trường hợp tính toán:
+ Khi chiều dài tầm nhìn S ≤ K:
*(1 cos )
s 2
Z R Trong đó:
180*S
*RS
: góc ở tâm chắn bưởi tia nhìn S.
2 1,5
m s
R R B : bán kính quỷ đạo xe chạy.
R: bán kính đường cong.
Bm: bề rộng mặt đường.
* * 180
Rs
K : chiều dài quỷ đạo xe chạy chắn bưởi góc chuyển hướng . + Khi chiều dài tầm nhìn S > K:
*(1 cos ) *sin
2 2 2
s
Z R S K
Trong đó:
R: bán kính đường cong.
Bm: bề rộng mặt đường.
* * 180
Rs
K
: chiều dài quỷ đạo xe chạy chắn bưởi góc chuyển hướng . γ=180S
ΠRs S=150m
+ Sơ đồ tính toán:
R
K S1
R
Z
Z1Z2
Hình HI.10.2 Sơ đồ vùng Z phải dỡ bỏ
Chiều dài tầm nhìn thấy xe ngược chiều S2 = 150 m (TCVN 4054 – 2005). Tầm nhìn trong đường cong được kiểm tra với xe chạy trên làn xe phía bụng, khi kiểm tra giả thiết mắt người lái đặt cách mép trong phần xe chạy 1.5m trên một cao độ là 1,2m do đường không có dải phân cách nên tầm nhìn ở đây lấy là tầm nhìn hai chiều S2 = 150m.
Trên bình đồ: Theo quỹ đạo nói trên dùng thước dài đo trên bình đồ các chiều dài tầm nhìn hai chiều S2 vẽ đường bao các tia nhìn ta được trường nhìn theo yêu cầu và xác định được Z là khoảng cách cần dỡ bỏ chướng ngại vật.
Từ phương pháp vạch tuyến như trên ta có bảng tính như sau:
* Tính toán cự ly đảm bảo tầm nhìn tại đường cong:
- Tại đỉnh D1: R = 280m, Bm = 7m, S =150m, 25 00'00''0
1.5 280 7 1.5 278 .
2m 2
Rs R B m
0 ' ''
*R * 3.14*278*25 00 00
150 150.27 S*(1 os )2 2 *sin2 S K �Z R c S K
180* 180*150
* s 3.14* 278 31 S
R
�
31 150 121.24 25
*(1 os ) *sin 278*(1 os ) *sin 13.22
2 2 2 2 2 2
S
Z R c S K c � � m
�
- Tại đỉnh D2: R = 280m, Bm = 7m, S =150m, 43 00'00''0
1.5 280 7 1.5 278 .
2m 2
Rs R B m
0 ' ''
* * 3.14*278*43 00 00
208.53
180 180
RS
K m
S 150 K 208.53 Z RS*(1 cos )2
�
180* 180*150 0
* s 3.14*278 31 S
R
310
*(1 os ) 278*(1 os ) 10.11
2 2
Z RS c c m
�
BẢNG TỔNG HỢP
TT Tên
đỉnh
Góc α
R (m) S2
(m)
Rs (m)
K (m)
Z
(m) 1 Đ1 25000’00’’ 280.00 150 278 121.24 31000’00’’ 13.22 2 Đ2 43000’00’’ 280.00 150 278 208.53 31000’00’’ 10.11
Bảng tính giá trị Đảm bảo tầm nhìn trong đường cong
Dựa vào trắc ngang tuyến thì trên toàn bộ tuyến đảm bảo tầm nhìn nên ta không phải dỡ bỏ.