Môn học Thiết kế đường ô tô

Môn học Thiết kế đường ô tô Môn học Thiết kế đường ô tô  Chương I: Khái niệm chung đường ô tô  Chương II: Sự chuyển động tơ  Thiết kế hệ thống nước cho đường đường  Chương III: Thiết kế bình đồ tuyến  Chương IV: Thiết kế trắc dọc trắc ngang  Chương V: Thiết kế cảnh quan  Chương VI: Thiết kế đường  Chương VII: Thiết kế mặt đường  Chương VIII: Công tác khảo sát  Thiết kế cải tạo đường ô tô  Nút giao thông  Thiết kế đường cao tốc Vận tải hình thứ thức vận tải  Vận tải thuỷ THIẾT KẾ ĐƯỜNG  Vận tải hàng không  Vận tải đường sắt  Vận tải đường CHƯƠNG I : KHÁI NIỆ NIỆM CHUNG VỀ VỀ ĐƯỜ ĐƯỜNG Ô TÔ Vận tải thuỷ Vận tải hàng không  Ưu điểm:  Ưu điểm: - Tiết kiệm lượng vận chuyển - Vận chuyển khối lượng lớn, đường dài, hàng hóa cồng kềnh  Nhược điểm: - Hạn chế luồng lạch, bến cảng, phương tiện nên không linh hoạt - Phụ thuộc vào điều kiện thời tiết - Tốc độ vận chuyển chậm - Tốc độ cao nên tiết kiệm thời gian vận chuyển - An toàn tiện nghi, thích hợp với cự ly vừa lớn  Nhược điểm: - Giá thành đắt - Hạn chế tuyến bay, sân bay, thiết bị, phương tiện nên khơng động, cần có phương tiện trung chuyển Vận tải đường sắt  Ưu điểm: - Tốc độ cao - Chuyên chở đường dài, giá cước rẻ - Vận chuyển hàng hóa cồng kềnh, khối lượng vận chuyển lớn  Nhược điểm: - Hạn chế tuyến đường, nhà ga, phương tiện nên không động Vận tải đường Vận tải đường  Ưu điểm:  Nhược điểm: - Giá thành vận tải cao đường sắt - Tai nạn giao thông cao - Gây ô nhiễm lớn Hiện trạng quy hoạch phát triển giao thông đường Việt Nam Hiện trạng quy hoạch phát triển giao thông đường Việt Nam Xe đường ô tô Xe đường ô tơ  Xe tơ: - Tải trọng tính tốn thiết kế áo đường mềm tải trọng - Xe thiết kế xe phổ biến dòng xe, người có thẩm quyền định đầu tư chấp thuận để tính tốn yếu tố đường, có kiểm định theo loại xe lớn phổ biến trục tiêu chuẩn - Tải trọng tính tốn thiết kế áo đường cứng tải trọng bánh xe nhân thêm với hệ số xung kích Xe đường tô Đường ô tô yếu tố đường ô tô  Xe hai bánh  Đường ô tô tổng hợp cơng trình,  Các loại xe khác trang thiết bị dùng cho xe chạy để phục vụ giao thông đường  Để thể đường vẽ, thường dùng hình chiếu: - Hình chiếu (Bình đồ tuyến) - Hình chiếu đứng (Mặt cắt dọc - Trắc dọc) - Hình chiếu cạnh (Mặt cắt ngang - Trắc ngang) Bình đồ tuyến Bình đồ tuyến  Do điều kiện địa hình tự nhiên bị hạn chế nên tuyến đường ô tô hình chiếu thường phải uốn lượn với đoạn thẳng đoạn cong nối tiếp  Ngồi yếu tố địa hình biểu diễn chủ yếu đường đồng mức, tuyến đường xác định bình đồ nhờ yếu tố sau: Bình đồ tuyến Trắc dọc tuyến - Điểm xuất phát góc định hướng - Các góc ngoặt  chỗ đổi hướng tuyến - Chiều dài đoạn thẳng - Các yếu tố đường cong Các yếu tố đánh dấu thực địa cọc địa hình cọc lý trình  Mặt cắt thẳng đứng dọc theo tuyến đường đem “duỗi thẳng” gọi trắc dọc, thường vẽ với tỷ lệ đứng gấp 10 lần tỷ lệ ngang  Đường đỏ xác định nhờ yếu tố: - Cao độ đường đỏ điểm đầu tuyến - Độ dốc dọc id chiều dài đoạn dốc - Đường cong đứng chỗ đổi dốc với yếu tố Trắc ngang Trắc ngang  Mặt cắt vng góc với tuyến đường điểm tuyến (ở vị trí cọc) gọi trắc ngang điểm Bề rộng phần xe chạy Lề đường Mái đường Dải đất ven đường Nền đường Tim đường Vai đường Mép phần xe chạy Đỉnh mui luyện Trắc ngang Trắc ngang  Tim đường: Là trục đối xứng đường  Phần xe chạy (còn gọi phần mặt đường): mặt đường (trừ trường hợp đường cong phải mở rộng mặt đường đường) Nối điểm tim đường đoạn tuyến thành tuyến đường đoạn tuyến Tập hợp điểm tim đường đường cong khơng gian, bình đồ gồm đoạn thẳng nối tiếp với đoạn cong, trắc dọc gồm đoạn đoạn dốc phận quan trọng đường phải chịu tác dụng trực tiếp xe chạy tác dụng thiên nhiên nên thường tăng cường loại vật liệu khác Mặt đường gồm số nguyên xe: từ nhiều xe tuỳ theo cấp kỹ thuật đường ô tô Bề rộng xe từ 2,75m – 3,75m Trắc ngang Trắc ngang  Nền đường: Là phần tảng xe chạy,  Lề đường: Trên bề rộng đường hai bên phận chống đỡ đảm bảo cường độ phần xe chạy ổn định chịu tác dụng nhân tố tự nhiên Nền đường bao gồm phần xe chạy, lề đường; cần thiết có bố trí dải phân cách, xe phụ, … phần xe chạy lề đường Lề đường có tác dụng chắn giữ vật liệu xây đắp thành mặt đường, chỗ đỗ xe tạm thời, chỗ dành cho xe thô sơ người bộ,… Lề đường tối thiểu rộng 1,5m có gia cố phần lề đất tối thiểu phải đạt 0,5m Trắc ngang Trắc ngang  Mép mặt đường: đường ranh giới lề  Taluy đường: Phần giới hạn hai bên bề rộng đường mặt đường đường gọi mái đường (taluy) Tuỳ theo điều kiện địa hình thiết kế mà có taluy đào hay taluy đắp Độ dốc mái taluy vào chiều cao đào đắp, địa chất, khí hậu, thuỷ văn, … Trắc ngang Trắc ngang  Mốc lộ giới: chỗ cọc mốc cắm mép khoảng đất hành lang đường theo chiều ngang đường Cấp hạng kỹ thuật đường Cấp hạng kỹ thuật đường theo TCVN 4054-05  Hệ thống tiêu chuẩn phân loại cấp hạng  Lưu lượng xe thiết kế số xe quy - đường: TCVN 4054-85: Phân loại đường ô tô công cộng TCVN 4054-98: Phân loại đường ô tô công cộng TCVN 5729-97: Phân loại đường ô tô cao tốc 22TCN 274-01: Phân loại cấp hạng đường theo hướng dẫn AASHTO 20TCN 104-83: Phân loại đường đô thị TCVN 4054-05: Phân loại đường ô tô công cộng đổi từ loại xe khác , thông qua mặt cắt đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai  Năm tương lai năm thứ n sau đưa đường vào sử dụng: - n=20 với đường cấp I,II - n=15 với đường cấp III, IV - n=10 với đường cấp V, VI đường thiết kế nâng cấp, cải tạo Cấp hạng kỹ thuật đường theo TCVN 4054-05 Các loại lưu lượng xe thiết kế  Lưu lượng xe thiết kế ngày đêm năm tương lai (Ntbnđ) (xe quy đổi/ngày đêmxcqđ/nđ)  Ntbnđ tham khảo chọn cấp hạng đường tính tốn nhiều yếu tố khác Các loại lưu lượng xe thiết kế Cấp hạng đường  Lưu lượng xe thiết kế cao điểm  Về hành năm tương lai (Ngcđ) (xe quy đổi/giờxcqđ/h)  Ngcđ để chọn bố trí số xe, dự báo chất lượng dịng xe, tổ chức giao thơng, … - Quốc lộ: đường quan trọng mạng lưới quốc gia, nối liền tỉnh - Đường địa phương: đường tỉnh, đường huyện, đường xã  Về kỹ thuật: dựa chức lưu lượng thiết kế đường Cấp hạng đường Tốc độ thiết kế  Tốc độ thiết kế tốc độ dùng để tính tốn tiêu kỹ thụât đường trường hợp khó khăn Các lực tác dụng xe chạy THIẾT KẾ ĐƯỜNG CHƯƠNG II : SỰ CHUYỂ CHUYỂN ĐỘ ĐỘ NG CỦA XE TRÊN ĐƯỜ ĐƯỜNG  Điều kiện để xe chạy được: Pk ≥Pcản Các lực tác dụng xe chạy Các lực tác dụng xe chạy  Lực cản lăn sinh ma sát bánh xe với mặt đường, sinh biến dạng lốp xe biến dạng mặt đường, xe bị xung kích chấn động chạy mặt đường không phẳng, ma sát ổ trục xe chạy Pf = f.G (kG) Trong đó: f - Hệ số cản lăn G - Trọng lượng xe (kG) Thường lấy f=0,02 tính tốn thiết kế yếu tố hình học đường Các lực tác dụng xe chạy Các lực tác dụng xe chạy  Lực cản khơng khí gây phản lực  Lực cản lên dốc trọng lượng thân xe khối khơng khí phía trước, ma sát thành xe với khối khơng khí hai bên khoang chân khơng phía sau xe hút lại Pw = k.F.v (kG) Trong đó: k- Hệ số sức cản khơng khí F - Diện tích cản trở v - vận tốc xe chạy tính tốn (m/s) gây chạy mặt phẳng nằm nghiêng Pi = ±G.sin = ±G.i Trong đó: i - độ dốc dọc đường Các lực tác dụng xe chạy Lực bám bánh xe với mặt đường  Lực cản quán tính phát sinh xe tăng tốc giảm tốc, bao gồm lực cản quán tính xe chuyển động tịnh tiến lực cản quán tính phận quay tơ G dv Pj   m j   g dt Lực bám bánh xe với mặt đường Lực bám bánh xe với mặt đường  Lực bám bánh xe với mặt đường T  Điều kiện chuyển động bình thường xe chất lực ma sát trượt bánh xe mặt đường  T phụ thuộc vào: - Áp suất bánh xe, tính chất bề mặt tiếp xúc bánh xe - Tính chất bề mặt tiếp xúc mặt đường - Tình trạng mặt đường lực bám là: Pk ≤ T  Lực bám lớn bánh xe mặt đường: Tmax = φ.Gk (kG) Gk – thành phần trọng lực tác dụng lên trục chủ động, xe con: Gk = (0,50,55)G xe tải: Gk = (0,650,7)G φ - Hệ số bám bánh xe với mặt đường Lực bám bánh xe với mặt đường Lực bám bánh xe với mặt đường  Ý nghĩa hệ số bám φ: - Hệ số bám φ phụ thuộc vào độ mài mòn lốp xe, tình trạng mặt đường độ nhám lớp mặt - Khuyến khích sử dụng loại mặt đường có độ phẳng cao, vật liệu cứng, đồng đều, mịn để tăng độ bám mặt đường - Tình trạng mặt đường phải tốt, mặt đường bẩn ẩm ướt lực bám giảm nhiều, bánh xe dễ bị trơn trượt, làm an toàn chạy xe Sự hãm xe cự ly hãm xe  Khi hãm phanh bánh xe, má phanh tác dụng vào vành xe sinh mô men hãm Mh mô men sinh lực hãm Ph Sự hãm xe cự ly hãm xe Sự hãm xe cự ly hãm xe Sự hãm xe cự ly hãm xe Gọi v v2 vận tốc ô tô trước sau hãm phanh Theo ngun lý bảo tồn NL cơng tổng lực hãm A sinh chiều dài hãm xe Sh phải động W tiêu hao tốc độ ô tô giảm từ v xuống v 2, tức là: l Sự hãm xe cự ly hãm xe Tầm nhìn xe chạy Tùy thuộc vào loại xe khác nên  Tầm nhìn xe chạy chiều dài quãng đường tối thiểu phía trước mà người lái cần phải nhìn thấy K – Hệ số sử dụng phanh K = 1,2 xe K = 1,31,4 xe tải Tầm nhìn chiều Tầm nhìn chiều l Tầm nhìn tránh xe Tầm nhìn vượt xe Tầm nhìn nút giao thơng THIẾT KẾ ĐƯỜNG CHƯƠNG III : THIẾ THIẾT KẾ KẾ BÌNH ĐỒ ĐỒ TUYẾ TUYẾN Lực ngang hệ số lực ngang Lực ngang hệ số lực ngang Gọi Y tổng lực ngang tác dụng lên ô tô xe chạy đường cong Y = C.cos G.sin + xe chạy phía lưng đường cong - xe chạy phía bụng đường cong Do  nhỏ nên xem gần đúng: cos1; sin  tgin  Y = C  G.in Lực ngang hệ số lực ngang Đặt  Y hệ số lực ngang G  V2  in 127.R (lực ngang tác dụng đơn vị trọng lượng xe) Siêu cao độ dốc siêu cao  Từ công thức xác định hệ số lực ngang: V2   in 127.R  Để giảm  ta có biện pháp sau: - Giảm V - Tăng R - Làm dốc ngang mái phía bụng đường cong (siêu cao) Siêu cao độ dốc siêu cao Siêu cao độ dốc siêu cao  Siêu cao cấu tạo đặc biệt đường cong có  Độ dốc siêu cao tính theo biểu  - bán kính nhỏ, phần đường phía lưng đường cong nâng cao để mặt đường có độ dốc ngang mái nghiêng phía bụng đường cong đảm bảo xe chạy an tồn, êm thuận Mục đích việc bố trí siêu cao: Nhằm làm giảm hệ số lực ngang  Tăng tốc độ xe chạy vào đường cong nằm Tăng mức độ an toàn xe chạy đường cong nằm thức: V2  g.R  Như V lớn R nhỏ địi hỏi độ dốc siêu cao lớn  Độ dốc siêu cao thiết kế tra quy trình, phụ thuộc tốc độ thiết kế bán kính đường cong (Bảng 13 – T21 – TC) isc  Siêu cao độ dốc siêu cao Siêu cao độ dốc siêu cao §é dèc siêu cao, % Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h Không làm siêu 650 800 1000 1500 2000 2500 3500 800 1000 1500 2000 2500 3500 5500 cao - Độ dốc siêu cao lớn nht: 8% Bán kính đường cong nằm, m 120 100 80 400 450 500 550 650 800 1000 450 500 550 650 800 1000 4000 250 275 300 350 425 500 650 275 300 350 425 500 650 2500 60  40  125 150 175 200 250 300 150 175 200 250 300 1500   5500  4000  2500  1500 6075 75100 100600  600 5075 75350  350 150250  250 30  3050 20  2550 5075 75150  TCVN 4054-05 quy định: - Độ dốc siêu cao nhỏ nhất: độ dốc ngang mặt đường hai mái - Độ dốc siêu cao thông thường: 4% - Những đường cong có bán kính R>Rksc khơng cần bố trí siêu cao Đoạn nối siêu cao phương pháp nâng siêu cao Đoạn nối siêu cao phương pháp nâng siêu cao  Đoạn nối siêu cao thực với mục đích  Trước vào đoạn nối siêu cao cần có chuyển hóa cách điều hịa từ mặt cắt ngang thông thường hai mái sang mặt cắt ngang đặc biệt có siêu cao  Sự chuyển hóa tạo độ dốc phụ if - If =1% Vtt ≤ 40 km/h - If =0,5% Vtt ≥ 60 km/h đoạn dài 10m để nâng lề có độ dốc ngang độ dốc ngang mặt đường, riêng phần lề đất khơng gia cố phía lưng đường cong dốc phía lưng đường cong  Đoạn nối siêu cao, đoạn nối mở rộng bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp Khi khơng có đường cong chuyển tiếp, đoạn bố trí nửa đường cong nửa đường thẳng Bố trí siêu cao đường cong Phương pháp quay quanh tim đường Phương pháp quay quanh tim đường Phương pháp quay quanh mép đường Phương pháp quay quanh mép đường Các phương pháp nâng siêu cao cho đường cao tốc, đường có dải phân cách Phương pháp quay quanh mép đường Các phương pháp nâng siêu cao cho đường cao tốc, đường có dải phân cách