XÁC ĐỊNH QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TUYẾN
9.3. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của tuyến
9.3.1. Các chỉ tiêu của tuyến
9.3.1.3. Xác định độ dốc dọc lớn nhất
kết cấu mặt đường. Độ dốc dọc lớn nhất phải đảm bảo cho các loại xe lên được dốc với vận tốc thiết kế và được xác định theo hai điều kiện sau:
Theo vận tốc xe chạy thiết kế để đảm bảo xe có khả năng vượt dốc ta tính toán với hai loại xe là xe tải và xe con theo công thức sau:
imax D f Trong đó
D : là yếu tố động lực của xe, được xác định từ biểu đồ nhân tố động lực học của xe.
Hình I.9.2 Biểu đồ nhân tố học của xe con rA3-21Von Ga f : là hệ số cản lăn, phụ thuộc vào vật liệu làm mặt đường.
Do ta chỉ tính toán cho năm tương lai là 15 năm và điều kiện địa hình là miền núi nên ta chọn loại mặt đường bê tông nhựa.
Tra bảng (1-2 bài giảng TKĐ) đối với mặt đường bê tông nhựa ta có f = 0.01 - 0.02 , ta chọn f = 0.02.
Để xác định D ta căn cứ vào biểu đồ động lực học với cách chọn như sau:
Chọn vận tốc xe là V = 40 (km/h ) và ứng với chuyển số xe là số cao nhất mà xe có khả năng chạy .
Tra biểu đồ nhân tố động lực với xe con rA3-21Von Ga:
Với V= 60 (km/h) ta có D = 0.09 0,09 0, 02 0, 07 7%.
imax
�
b) 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 đường. Khi đó độ dốc dọc lớn nhất của đường được tính toán căn cứ vào khả năng vượt dốc của
các loại xe, tức là phụ thuộc vào nhân tố động lực của ô tô và được tính theo công thức sau: Dk=f i dj
Trong đú:
Dk : Đặc tính động lực biểu thị cho sức kéo của ô tô (sức kéo trên 1 đơn vị trọng lượng của xe).
f : Hệ số cản lăn lấy bằng 0.02 (mặt đường bê tông nhựa).
i : Độ dốc đường biểu thị bằng %.
j : Gia tốc chuyển động của xe.
(Lấy dấu “+” khi xe lên dốc, lấy dấu “-” khi xe xuống dốc)
Giả thiết xe chuyển động đều, ta cú j = 0 � hệ số sức cản quán tính: dj = 0 Tính toán cho trường hợp bất lợi nhất: Khi xe lên dốc :
Dk f + i imax= Dk - f
Với Vtt = 60 km/h ( vận tốc thiết kế: tốc độ lớn nhất của xe đơn chiếc có thể chạy an toàn trong diều kiện bình thường do sức bám của bánh xe vào mặt đường), tra bảng đặc tính động lực của xe và thay vào công thức tính toán ta có bảng sau:
Bảng tra nhân tố động lực
Loại xe Xe con Xe tải trục 6-8 T Xe tải trục 10 T
Xe tương đương Camry 2.4 Zil-130 MAZ-500
Dk 0,09 0,05 0,04
Imax 0,07 0,035 0,025
Bảng I.9.3 Bảng tra nhân tố động lực Căn cứ vào bảng trên ta chọn imax=7%
Vỡ trong lưu lượng xe ta thấy rằng lượng xe con chiếm nhiều hơn cả nên độ dốc dọc tối đa là tính cho xe con. Do vậy, khi xe cú trục 6-8T muốn vượt dốc thì phải chuyển sang số III và chạy với tốc độ 35-40 km/h, còn xe có trục 10 T phải chuyễn sang số II và chạy với tốc độ 30 Km/h thid mới vượt được dốc .
Xác định độ dốc dọc tính theo lực bám
Theo điều kiện về lực bám giữa lốp xe với mặt đường. Để cho xe chuyển động được an toàn thể sức kéo có ích của ô tô phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám của lốp xe với mặt đường. Như vậy theo điều kiện này độ dốc dọc lớn nhất phải nhỏ hơn độ dốc dọc tính theo lực bám (ib): ib được tính trong trường hợp lực kéo của ô tô tối đa bằng lực bám giữa lốp xe với mặt đường.
Công thức:
Db = >D
ib : độ dốc dọc tính theo lực bám.
j : gia tốc khi xe chuyển động.
G: trọng lượng toàn xe
Gb: trọng lượng tác dụng lên bánh xe chủ động được lấy như sau:
-Với xe tải Gb= (0,6 0,7)*G.
-Với xe con Gb=(0,5 0,55)*G
: hệ số bám dọc bánh xe với mặt đường phụ thuộc trạng thái bánh xe với mặt đường, trường hợp bất lợi nhất (mặt đường ẩm và bẩn) lấy =0,3
Pw: lực cản không khí của xe
Pw = φFV2/13 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 thiết kế V=60km/h
Ta tính toán trong trường hợp khi xe chuyển động đều và ở điều kiện bất lợi là khi xe đang lên dốc (dj =0, ib mang dấu dương )
Db=f+ib ib= Db -f Với mặt đường nhựa hệ số f= 0,02 ta tính ib=Db-f .
Tra các số liệu từng loại xe cụ thể và tính toán ta được kết quả sau:
Bảng Độ dốc dọc theo sức bám
Loại xe K F V Pw G Gb Db idmax
Xe con 0.03 2.42 60 20.1 0.3 1875 960 0.143 0.123
Xe tải trục 5.6T 0.05 4.6 60 63.69 0.3 8250 6150 0.216 0.196 Xe tải trục 9.5T 0.06 5.6 60 93.04 0.3 13550 7400 0.157 0.137
Bảng I.9.4 Bảng độ dốc dọc theo sức bám
Kết hợp với độ dốc imax tính được theo đặc tính động lực ta có bảng sau:
Bảng kết quả tính độ dốc dọc Loại xe Loại xe
imax
Xe tải trục 5.6T 0.03 Xe tải trục 9.5 T 0.02
Bảng I.9.4 Bảng kết quả tính độ dốc dọc
Điều kiện để xe chạy không bị trượt và mất ổn định là ib imax .Các điều kiện được kiểm tra ở trờn bảng và đều đảm bảo .
c) Xác định độ dốc dọc theo quy trình
Đối chiếu với quy phạm đối với đường cấp IV đồng bằng vận tốc thiết kế V=60km/h độ dốc lớn nhất trên toàn tuyến là imax= 7 % .
Vậy ta chọn độ dốc dọc lớn nh ất là 7%