Tài liệu Thiết kế đường ô tô_2 ppt

Xác định độ dốc dọc tối đa của tuyến Độ dốc dọc lớn nhất cho phép của tuyến đờng là idmax đợc xác định xuất phát từ hai điều kiện sau: -Điều kiện 1: điều kiện để xe chuyển động đợc trê

bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam

Lớp : TĐH Thiết kế cầu đờng-K50

Tên và tóm tắt yêu cầu, nội dung BTL :

1 Thiết kế lập dự án đầu t xây dựng tuyến đờng, với các số liệu

- Tờ bản đồ tỷ lệ 1/10.000, có 2 điểm khống chế đầu và cuối

- Lu lợng xe và thành phần xe thiết kế năm đầu

2 Thiết kế chi tiết một đờng cong bằng

Số liệu cần thiết, chủ yếu để thiết kế: đề số:

1 Bản đồ: DA1 Tờ số 24 , tỷ lệ 1/10.000 điểm khống chế: D E– –

Số liệu:29

2 Lu lợng xe thiết kế N= 1.100 (xe/nđ)

3 Lu lợng xe:

- Xe đạp: 20 Xe máy 2: 97 Xe ô tô con: 145

- Xe tải tải hai trục : 72 Xe bus dới 25 chỗ: 60

- Xe bus lớn : 20 Xe tải lớn hơn 3 trục: 77

- Xe bus kéo mooc, xe kéo mooc : 19

- Các số liệu cần thiết khác tự điều tra thu thập.

Hệ số tăng trởng xe hàng năm: q = 8%; Địa hình: Đồi núi

Các bản vẽ chính:

1 Bình đồ tuyến : Thiết kế trên bản đồ đúng tỷ lệ

2 Trắc dọc 1/2000; 1/500 khổ A3 kéo dài

3 Bản vẽ thiết kế chi tiết một đờng cong khổ A3

4 Các bản vẽ trắc ngang điển hình (3-5 trắc ngang/1km)

Thiết lập dự án đầu t xây dựng tuyến đờng qua hai điểm A - B cho trớc trên bản

áp dụng công thức lu lợng xe trong năm tơng lai: Nt= No(1 + q)t -1

Trong đó: Nt: Lu lợng xe ở năm tơng lai thứ t = 15 năm

No: Lu lợng xe ở năm đầuq: Hệ số tăng trởng ( q=8%)

V tt = 40 ( km/h)

II Xác định độ dốc dọc tối đa của tuyến

Độ dốc dọc lớn nhất cho phép của tuyến đờng là idmax đợc xác định xuất phát từ hai điều kiện sau:

-Điều kiện 1: điều kiện để xe chuyển động đợc trên đờng về mặt lực cản

-Điều kiện 2: điều kiện để xe chuyển động đợc trên đờng về mặt lực bám của lốp

xe với mặt đờng

1 Xác định độ dốc dọc theo sức kéo của xe

Độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đờng đợc tính toán căn cứ vào khả năng vợt dốc của các loại xe Hay nói cách khác nó phụ thuộc vào nhân tố động lực học của ô tô

và đợc xác định bằng công thức sau :

imax=D-f Trong đó:

+ D: đặc tính động lực của xe, đợc xác định từ biều đồ nhân tố

động lực học của xe

Đỗ_Đình_Mừng _090976 5

+ f: hệ số cản lăn, với vận tốc thiết kế là 40 km/h và chọn mặt

đờng nhựa bê tông ,theo quy trình f = 0,02

Tra biểu đồ nhân tố động lực của từng loại xe ứng với vận tốc V=60 km/h và thay vào công thức tính imax, ta có:

imax = 0,13 - 0,02 = 0,11

=>Độ dốc dọc tối đa cho phép của tuyến theo sức kéo là 11%

2 Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực bám

Để xe chuyển động đợc an toàn thì giữa bánh xe và mặt đờng phải có lực bám, đây chính là lực ma sát giữa bánh xe và mặt đờng, nó là điều kiện quan trọng thể hiện đợc lực kéo, khi hãm xe thì chính nó lại trở thành lực hãm để xe

có thể dừng lại đợc.Vì vậy điều kiện để xe chuyển động đợc an toàn là sức kéo phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám giữa lốp xe và mặt đờng Tức độ dốc lớn nhất phải nhỏ hơn độ dốc tính theo lực bám ib

• ϕ: Hệ số bám dọc của bánh xe và mặt đờng ,lấy trong điều kiện

bất lợi nhất ϕ = 0,3

• Pω: Lực cản không khí : Pω=

13

2

KFV (Kg)

K: Hệ số sức cản lăn của không khí đợc xác định từ thực

nghiệm

+Xe con : K = 0,025ữ0,35+Xe ô tô buýt: K=0,04ữ0,06

+ Xe tải: K=0,06ữ0,07F: diện tích cản gió của ô tô, lấy F = BH (m2 )

B: là bề rộng xe (m)H: là chiều cao xe (m) Trong trờng hợp này, ta tính toán với xe con quy đổi :

ϕ=0,3; K=0,03; G=3600Kg ; G k =1800Kg; B=1,8m; H=2m

i b =

2

0,03 1,8 2 60 0,3 1800

III Xác định khả năng thông xe của đờng

Khả năng thông xe của đờng là số phơng tiện giao thông có thể chạy qua một mặt cắt bất kì trong một đơn vị thời gian Khả năng thông xe của đờng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: chiều rộng làn xe, thành phần xe lu thông, vận tốc các loại xe, khả năng thông xe mỗi làn và số làn

1 Khả năng thông xe lý thuyết tối đa của một làn xe :

Khả năng thông xe lý thuyết tối đa của một làn xe (năng lực thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe) là khả năng thông xe đợc xác định bằng công thức lý thuyếtvới giả thiết đoàn xe cùng loại, chạy cùng vận tốc, tất cả các xe chạy theo một hàng trong điều kiện đờng thuận lợi và xe nọ cách xe kia một khoảng không đổi tối thiểu

+ Nmax: Năng lực thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe

+ V: Vận tốc xe chạy, tính cho cả dòng xe

+ d : Khổ động học của dòng xe (khoảng cách tối thiểu giữa hai xe liền nhau

để bảo đảm an toàn)

d= lxe+l0+∆S h+lp

Với:

Đỗ_Đình_Mừng _090976 7

lp: Chiều dài đoạn xe chạy với thời gian phản ứng tâm lý, trong tính toán, thời

gian này lấy bằng 1 giây→ lp = 60 16,67

ϕ : Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đờng, khi tính với năng lực thông hành ϕ

= 0,5

l0: Cự li an toàn giữa hai xe, lấy l0=5m

lxe: Chiều dài trung bình của xe, theo quy trình lấy lxe=4m

Từ những giá trị đã tính ở trên, thay vào công thức (*) và tính cho trờng hợp ờng bằng phẳng (i= 0 %), ta đợc:

tế xe chạy trên đờng rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác nhau Mặtkhác theo tiêu chuẩn thiết kế đờng TCVN 4054-05, đối với đờng cấp IV – Vùng đồinúi, phải bố trí từ 2 làn xe trở lên Do đó chọn đờng 2 làn xe.

2 Chiều rộng 1 làn xe, mặt đờng, nền đờng :

Sơ đồ tính toán:

Trong đó:

b: Chiều rộng thùng xe

x: 1/2 khoảng cách giữa 2 xe chạy ngợc chiều nhau

c: Khoảng cách giữa 2 bánh xe

Với vận tốc xe chạy tính toán V = 40 (Km/h) ⇒ B =

2

c

b+ + 1,4 (m)

Tính cho xe có kích thớc lớn nhất và phổ biến trong dòng xe tơng lai Tính cho xemoóc thì: b = 2,5 m, c = 2.1 m

xx

b

- Chiều rộng một làn xe : 2,75 m

- Chiều rộng mặt đờng : 5,5 m

- Chiều rộng nền đờng : 7,5 m

- Chiều rộng lề đờng : 1 m (gia cố 0,5 m)

Dựa vào tính toán và quy trình thiết kế ⇒ Ta chọn nh sau:

3 Độ dốc ngang mặt đờng, lề đờng:

- Độ dốc ngang mặt đờng và lề gia cố : 2%

- Độ dốc ngang phần lề không gia cố : 4%

V Xác định tầm nhìn xe chạy :

1 Chiều dài tầm nhìn trớc chớng ngại vật cố định :

Tính độ dài đoạn để xe kịp dừng trớc chớng ngại vật cố định

V +

max) (

Lp : Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý, Lp =

6,3

V (m)

Sh : ChiÒu dµi h·m xe, Sh =

max) (

+

−

+

) max (

Xét theo sơ đồ 4, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với khoảng cách

an toàn Sh1-Sh2, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có xe, xe 1 lợi dụng làn trái

để vợt xe Ta xét trờng hợp nguy hiểm nhất là xe 3 cũng chạy với vận tốc nhanh nh

VI Xác định bán kính đờng cong nằm tối thiểu trên bình đồ

1 Khi bố trí siêu cao lớn nhất

Rmin =

) (

Vậy kiến nghị chọn Rscmin = 60 m

2 Khi bố trí siêu cao thông thờng :

R =

) (

Khi đó : R ksc = 2

V i

à− =

2

40 127(0,05 0,02) − = 420 (m)Trong đó: in là độ dốc ngang mặt đờng

Theo quy phạm bán kính đờng cong nằm không cần làm siêu cao là

Rksc = 600 (m) Vậy kiến nghị chọn Rkscmin = 600 m

Nh vậy khi thiết kế tuyến đờng ta có thể lấy bán kính lân cận Rmintt ,trờng hợp khó khăn có thể lấy bán kính Rmin7% ,nếu chọn R >600 m có thể không bố trí siêu cao

4 Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn đêm: R=

π

α

90

- Theo quy phạm Rmin = 125 ữ 150 m Ta có: E = 0,6 m.

Vậy ta chọn E = 1 m

⇒ chiều rộng mặt đờng trong đờng cong: B = 7 + 2 = 9 (m)

Đoạn nối mở rộng làm trùng hoàn toàn với đoạn nối siêu cao và đờng congchuyển tiếp Khi không có 2 yếu tố này đoạn nối mở rộng đợc cấu tạo:

- Có đủ chiều dài để mở rộng 2 m trên chiều dài không đợc lớn hơn 30 m

- Trên suốt đoạn nối mở rộng, độ mở rộng đợc thực hiện theo luật bậc nhất

Đoạn nối mở rộng có một nửa nằm trên đờng cong và một nửa nằm trên đờngthẳng

VIII Xác định siêu cao và đoạn nối siêu cao

1 Siêu cao :

Siêu cao là cấu tạo đặc biệt trong các đoạn đờng cong có bán kính nhỏ, mặt ờng có độ dốc ngang một mái, nghiêng về phía bụng đờng cong bằng cách nâng caothêm phía lng đờng cong để đảm bảo xe chạy an toàn, êm thuận

Độ dốc siêu cao lớn nhất theo quy trình là 7 % và nhỏ nhất tuỳ thuộc vào độdốc mặt đờng nhng không nhỏ hơn độ dốc ngang mặt đờng (bằng 2%)

2 Đoạn nối siêu cao:

Đoạn nối siêu cao đợc thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách hài hoà từtrắc ngang thông thờng hai mái với độ dốc tối thiểu để thoát nớc sang trắc ngang đặcbiệt có siêu cao Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một độ dốc dọc phụ ip

Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4054 -05, chiều dài đoạn nối siêu cao

đ-ợc lấy : với i sc =8% và R=250ữ275

Lnsc = 110 m

Đoạn nối siêu cao đợc bố trí nh sau:

- Trùng hoàn toàn với đờng cong chuyển tiếp đối với những đờng cong có bốtrí đờng cong chuyển tiếp

- Trùng với đoạn nối mở rộng đối với đờng cong có bố trí mở rộng

- Một nửa ở ngoài đờng thẳng và một nửa ở trong đờng cong khi không có

đờng cong chuyển tiếp

Để đảm bảo cho ngời lái xe chạy với tốc độ thiết kế ⇒ phải tính toán để đảm bảotầm nhìn với giả thiết mắt ngời lái xe ở vị trí cao 1 m so với mặt đờng

Gọi: Z 0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chớng ngại vật

Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến giới hạn tầm nhìn

R : Bán kính đờng cong tính cho trờng hợp : R min = 250 m

Vậy để đảm bảo tầm nhìn của ngời lái xe khi vào đờng cong phải có: Z = 6 m

- Khi S>K: khi vạch tuyến thấy trờng hợp này không xảy ra

XI Xác định trị số tối thiểu bán kính đờng cong đứng lồi

và lõm:

Để đảm bảo êm thuận khi xe chạy vào những chỗ đổi dốc thì phải bố trí đờngcong đứng, Theo qui định của quy trình, với đờng cấp IV phải bố trí đờng cong đứngkhi hiệu hai độ dốc ∆ ≥i 2%

1 Tính bán kính đờng cong nối dốc lồi tối thiểu :

Tính cho trờng hợp bất lợi nhất là tầm nhìn một chiều: S1 = 100 m

Bán kính đờng cong nối dốc lồi đợc tính :

Rmin = ( )2

2 1

2 1

S

2 2

100

2 1, 2 + 0.1 = 2509(m).

Với : d1 = 1,2 m : Chiều cao mắt ngời lái xe so với mặt đờng

d2 = 0,1 m : Chiều cao của chớng ngại ngại vật so với mặt đờng

Theo quy phạm Rmin = 1000 (m)

⇒ Chọn bán kính đờng cong đứng lồi nhỏ nhất: Rmin = 2509 m

2 Tính bán kính đờng cong nối dốc lõm tối thiểu :

*Theo điều kiện hạn chế tác dụng của lực li tâm

- Khi xe chạy vào đờng cong nối dốc lõm thờng tâm lý ngời lái xe là muốn cho

xe chạy nhanh để lên dốc Do đó thờng phát sinh vấn đề vợt tải do lực li tâm Vì vậy

Đỗ_Đình_Mừng _090976

để xe chạy trong đờng cong nối dốc lõm đợc êm thuận, bán kính tối thiểu đờng congnối dốc lõm là : Rmin =

5 , 6

* Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm

S R

2 1 min

S

h +

=

Trong đó: h : Chiều cao đèn pha, lấy h = 0,75 m

α : Góc mở của đèn pha xe, thông thờng lấy bằng 1o

S1 : Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 100 m

⇒

2 min

40 R

2 (0, 75 100Sin1 )

=

- Theo quy phạm Rmin = 700 (m)

⇒ Chọn bán kính đờng cong đứng lõm nhỏ nhất Rmin = 700 (m)

XII Chiều dài nối tiếp hai đờng cong

Trong thực tế, do địa hình phức tạp (đặc biệt là vùng núi) ngời ta cần phải bố tríhai hay nhiều đờng cong liên tiếp gần nhau Để tránh trờng hợp xe chịu tác dụng củalực ngang liên tục thay đổi, chúng ta cần phải bố trí đoạn nối tiếp giữa hai đờng conggọi là đoạn chêm

Chiều dài tối thiểu của đoạn chêm giữa hai đờng cong nằm là:

1 Hai đ ờng cong cùng chiều

a Trờng hợp 1: Hai đờng cong cùng chiều nối trực tiếp với nhau khi có cùng siêu

cao, độ mở rộng hoặc khi không có siêu cao, gọi là đờng cong trùng tang

b Trờng hợp 2: Nếu hai đờng cong cùng chiều nằm gần nhau, chiều dài đoạn thẳng

giữa hai đờng cong không có hoặc không đủ để bố trí đoạn chuyển tiếp hoặc vuát nối siêu cao, thì tốt nhất thay đổi bán kính đờng cong để hai đờng cong tiếp giáp nhau với điều kiện hai đờng cong phải có cùng siêu cao và độ mở rộng.Quy định đoạn chêm không đủ dài là đoạn chêm thoả mãn:

c Trờng hợp 3: Nếu vì điều kiện địa hình khó khăn, không thể làm đờng cong

ghép, tức là vẩn phải giữ nguyên đoạn chêm ngắn ở giữa ⇒Đoạn chêm ngắn nàyphải làm trắc ngang một mái từ cuối đờng cong này sang đầu đờng cong kia

d Trờng hợp 4: Đoạn chêm đủ dài: M

2 Hai đ ờng cong ng ợc chiều

Hai đờng cong ngợc chiều có bán kính lớn không yêu cầu làm siêu cao thì có thể nối trực tiếp liền với nhau

Nếu cần phải làm siêu cao thì cần phải có đoạn chêm và đoạn chêm cần phải đủdài để bố trí đợc đoạn vuốt nối siêu cao và nối mở rộng cho hai đờng cong

XIII Kết luận tổng hợp các chỉ tiêu

Qua tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với quy phạm tiêuchuẩn thiết kế Việt Nam 4054-05 của bộ giao thông vận tải Đồng thời căn cứ vàotình hình thực tế của tuyến đờng, tính kỹ thuật và kinh tế, kiến nghị sử dụng các chỉtiêu cơ bản của tuyến đợc lập vào bảng sau:

Trị số

Kiến nghị Tính toán Quy phạm

- Nối dốc lồi tối thiểu

- Nối dốc lõm tối thiểu

m m

2509 320,6

1000 700

2509 700

Ch

ơng II

Thiết kế tuyến trên bình đồ

Thiết kế tuyến trên bình đồ có đờng đồng mức bao gồm các công việc sau:

+ Vạch các phơng án tuyến đi qua 2 điểm M5 và L5 (vạch 2 phơng án để sosánh)

+Đo góc, cắm cong, tính các yếu tố của đờng cong

+Đo dài, rải các cọc chi tiết

+ Xác định cao độ tự nhiên của các cọc chi tiết

Nguyên tắc chung của việc thiết kế là phải phối hợp giữa bình đồ, trắc ngang, trắcdọc để kết hợp hài hoà giữa các yếu tố của tuyến, tạo điều kiện cho xe chạy an toàn,

êm thuận với tốc độ thiết kế

I Tổng quan về phơng pháp đi tuyến

1 Trình tự vạch tuyến :

- Để vạch các phơng án tuyến trên bình đồ, công việc trớc tiên là ta phảinghiên cứu thật kỹ điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, cảnh quan thiên nhiên nơi

đặt tuyến; xác định các điểm khống chế mà tuyến phải đi qua nh :

+ Điểm đầu và điểm cuối của tuyến trên bình đồ : A - B

- Khi đã nghiên cứu kỹ những điều kiện trên ta tiến hành đánh dấu những khuvực bất lợi về địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn mà tuyến nên tránh và đánh dấucác điểm thuận lợi mà tuyến cần chạy qua

- Trên cơ sở những điểm nói trên ta tiến hành kẻ những đờng dẫn hớng tuyếnchung cho toàn tuyến và cho từng đoạn cục bộ; sau đó căn cứ vào điều kiện địa hình,các trị số bán kính đờng cong theo quy trình để bố trí đờng cong nằm tại những vị tríthay đổi hớng tuyến Nếu địa hình thuận lợi, nên cố gắng sử dụng đờng cong có bánkính lớn để tạo điều kiện thuận lợi cho xe chạy

3 Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ :

Thiết kế tuyến trên bình đồ phải tuân theo các nguyên tắc sau:

+ Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật của tuyến nh: độ dốc dọc lớn nhất, bán kính ờng cong nằm tối thiểu

đ-+ Tại các vị trí chuyển hớng phải bố trí đờng cong nằm có bán kính đủ lớn để

đảm bảo cho xe chạy an toàn, êm thuận; đờng cong nằm đợc bố trí cho phù hợp với

điều kiện địa hình, nên bám sát đờng đồng mức để giảm khối lợng đào, đắp

+ Sau các đoạn thẳng dài không bố trí các đờng cong có bán kính cong nằm tốithiểu

+ Khi góc chuyển hớng nhỏ (< 80) phải làm bán kính đờng cong lớn theo tiêuchuẩn thiết kế đờng TCVN 4054 -05

+ Không bố trí các đoạn đờng thẳng dài quá 3km

+ Giữa các đờng cong tròn phải có các đoạn chêm đủ dài: để bố trí đờng congchuyển tiếp và không nhỏ hơn 2V (m) giữa các đờng cong ngợc chiều, (V : là vậntốc tính toán: km/h)

+ Giữa các đờng cong cùng chiều không bố trí đoạn chêm ngắn Khi có thể, nênnối trực tiếp bằng một đờng cong bán kính lớn

+ Cố gắng bố trí tuyến thẳng trên cầu và hầm Với đờng có vận tốc tính toán Vtt

≥ 100km/h khi cần thiết, trên cầu và hầm có thể thiết kế đờng cong đứng và nằm để

đảm bảo tính liên tục của công trình

+ Tuyến đờng phải lợi dụng đợc phong cảnh 2 bên đờng nh đồi, núi, mặt nớc, cáchàng cây lớn, các công trình kiến trúc để tạo cảnh quan cho đờng

+ Tuyến đờng phải là một công trình bổ xung cho cảnh quan: uốn theo các sờn

đồi, các con sông, tránh cắt nát địa hình, các chỗ đào sâu đắp cao phải bố trí trồngcây cho phủ các đống đất thừa và các thùng đấu phải có thiết kế sửa sang lại

+ Thiết kế tuyến phải đảm bảo các điểm khống chế nh điểm đầu, điểm cuối củatuyến, vị trí vợt dòng nớc, nơi giao nhau với các đờng giao thông khác

II Phơng án tuyến qua hai điểm A-B

Đỗ_Đình_Mừng _090976