Giáo trình Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô: Phần 2

Nối tiếp phần 1, phần 2 của giáo trình Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: thiết kế trắc dọc và trắc ngang; thiết kế cảnh quan và phối hợp các yếu tố tuyến đường ô tô; thiết kế nút giao thông;... Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG THIẾT KẾTRẮC DỌC VÀ TRẮC NGANG 4.1 XÁC ĐỊ NH ĐỘDỐC DỌC CỦA ĐƯỜNG 4.1.1 Xác đị nh độdố c dọ c đường – Bài toán kinh tế -kỹthuật Trong thiế t kếđ ường ô tô, việ cđ ị nh tiêu chuẩ n độdố c dọ c phả i tính tốn dựa ngun tắ c tổ ng chi phí xây dựng vậ n doanh nhỏnhấ t, phả i xét cách tổng hợp ả nh hưởng củ ađ ộdốc tới giá thành xây dựng đ ường tới chỉtiêu khai thác vậ n tả i nhưtốc độxe chạ y, mức tiêu hao nhiên liệ u, tậ n dụ ng sức chởcủ a ô tô, … Độdố c dọ c đ ường có ả nh hư ởng tới giá thành xây dựng chủyế u đố i với khố i lượng công tác nề n đường Độdố c dọc lớn, chiề u dài tuyế nđ ường vùng đồ i núi rút ngắ n, khối lượng đào đắ p giả m, giá thành xây dựng hạthấ p Ngược lạ i, đ ộdố c dọc lớn xe chạ y lâu, tố c đ ộxe chạ y thấ p, tiêu hao nhiên liệ u lớn, hao mòn să m lố p nhiề u tức giá thành vậ n tả i cao Mặ t khác, đ ộdố c dọc lớn mặ t đư ờng nhanh hao mòn (do lố p xe nước mưa bào mịn), rãnh dọ c mau hưhỏng, cơng tác tu bả o dưỡng nhiề u Tức đ ộdốc lớn chi phí vậ n doanh tốn kém, lưu lượng xe chạ y nhiề u chi phí tă ng Độdố c dọ c tố i ưu đ ộdố c ứng với tổ ng chi phí xây dựng khai thác nhỏ nhấ t Đư ờng quan hệđ ộdốc dọ c – chi phí Chi phÝ C : Chi phí xây dựng E : Chi phí vậ n doanh Σ : Tổng chi phí xây dựng vậ n doanh C  E Độdố c dọ c i opt đ ược xác đ ị nh că n vào đ ị a hình, dịng xe, khảnă ng xây dựng, khảnă ng tu bả o dưỡng, tổng kế t kinh nghiệ m, i opt i (%) Hình 4.1 Quan hệđ ộdốc dọc i (%) chi phí 125 4.1.2 Quy đị nh xác đị nh độdố c chiề u dài đoạ n dố c: Tiêu chuẩ n thiế t kếđ ường hiệ n hành TCVN 4054-05 [1], quy đị nh vềđộdố c chiề u dài đ oạ n dố c nhưsau: - Độdốc dọ c lớn nhấ t i max : Tuỳtheo cấ p hạ ng đường, độdốc dọc tố i đa đư ợc quy đị nh bả ng 1.14 bả ng 4.1 Khi gặ p khó khă n có thểđ ềnghịtă ng lên 1% đ ộdốc dọ c lớn nhấ t không vượt 11% Đường nằ m cao độ 2000m so với mực nước biể n không làm dốc 8% Bảng 4.1 Độdốc dọc lớn nhấ t cấp đ ường [1] Cấp hạng I II Đị a hình Đồng Đồng Độdốc dọc lớn % III Đồng bằng, Núi đồi IV Đồng bằng, Núi đồi V Đồng bằng, đồi Núi 10 VI Đồng bằng, Núi đồi 11 - Đường qua khu dân cư, đường có nhiề u xe thô sơchạy : không nên làm dố c dọ c 4% - Dốc dọc hầ m : không dố c 4% không nhỏquá 0,3% (thoát nước) - Trong đường đ : đểđả m bả o nước rãnh dọ c khơng phả iđ sâu độdố c dọ c tối thiể u 0,5% (Khi khó khă n 0,3% đoạ n dốc không kéo dài 50m) - Độdố c nên dùng : không nên lớn 3% đ ểnâng cao chấ t lượng vậ n tả i, đ ường có nhiề u xe nặ ng, xe kéo mc chạ y phả i că n cứvào tính tốn đ ặ c tính đ ộng lực theo lực kéo đ ểxác đ ị nh i max Bả ng 4.2 Chiề u dài lớn nhấ t dố c dọ c (m)[1] Vtt (km/h) Độdốc (%) 20 30 40 60 80 100 120 1200 1000 800 700 600 400 1100 900 700 600 500 400 1100 900 700 600 500 - 1000 800 600 500 - 900 700 - 800 - - 10 11 300 - - - - - - - Chiề u dài đ oạ n dốc lớn l max : Chiề u dài đoạ n có dốc dọ c khơng q dài, vượt quy đ ị nh bả ng 4.2 phả i có đoạ n chêm dốc 2,5% có 126 chiề u dài đ ủbốtrí đường cong đứng (tối thiể u 50m) Các đ oạ n chêm làm chỗ tránh xe cho đ ường có xe Đố i với đườ ng vùng núi, dốc lớn quanh co hiể m trởcó thểbốtrí đ ường cứu nạ n theo 22TCN 218-94 Bảng 4.3 Chiề u dài dốc tố i đa với độdố c khác đường cao tố c[2] Độdốc dọc % Cấp 120 1500 800 600 - Chiề u dài dốc tốiđa (m) Cấp 100 Cấp 80 1000 800 900 600 700 500 Cấp 60 1000 800 600 - Chiề u dài đoạ n dốc nhỏ nhấ t lmin : Chiề u dài tối thiể u đoạ n đổ i dốc phả i đủđ ể bốtrí đường cong đứng không nhỏhơn quy đ ị nh ởbả ng 4.3 Bả ng 4.4 Chiề u dài tối thiể u đoạn đổ i dố c [1] Tốc độthiế t kế , km/h Chiề u dài tốithiể u đổi dốc, m 120 100 300 250 80 200 (150) 60 150 (100) 40 120 (70) 30 100 (60) 20 60 (50) Ghi : Trị sốtrong ngoặ c dùng cho đ ường i tạ o nâng cấ p khố i lượng bù vênh mặ t đường lớn Đố i với đường cao tốc chiề u dài dố c tối thiể u 300m, 250m, 200m, 150m tương ứng với cấ p 120, 100, 80, 60 phả i đủbốtrí chiề u dài đ ường cong đứng 4.1.3 Chiế t giảm độdố c dọ c đường cong có bán kính nhỏ: Trong đ ường cong bằ ng có bán kính nhỏ ,đ ộdố c dọ c thực tếsẽtă ng lên, bởivì: - Trong đường cong có bốtrí siêu cao, tổ ng hình họ c đ ộdố c siêu cao độ dố c dọ c sẽlớn đ ộdốc dựđ ị nh áp dụng - Cùng khắ c phụ c độchênh cao độnhưng chiề u dài ởbụ ng đường cong ngắ n ởtim đường nên độdốc dọ c ởmép sẽlớn độdốc dọc tim đường Bả ng 4.5 quy đ ị nh chiế t giả mđ ộdốc dọ c đường cong cú bỏn kớnh nh Id Ihợp thành Isc Nhv y độdố c dọ c tối đa có thểáp dụ ng đ ường cong có bán kính R≤50m : Iad-max = I max – Icg , (%) Bảng 4.5 Lượng chiế t giả m dố c dọ c đ ường cong nằm có bán kính nhỏ[1] Bán kính cong nằ m, m 20 - 25 25 - 30 30 - 35 35 - 50 Dố c dọ c phả i chiế t giả m, Icg ,% 2,5 1,5 127 4.2 ĐƯỜNG CONG ĐỨNG Điề u kiệ n bốtrí đường cong đ ứng: Khi hiệ u đạ i sốtuyệ tđ ối đ ộ dố c Lâm Låi Đểđả m bả o tầ m nhìn tính tốn, trắ c dọc lượ n đề u khơng gãy khúc, xe chạ y an toàn êm thuậ n, ởnhững + i1 chỗđ ổi dốc trắ c dọ c phả i thiế t kếđường cong đ ứng lồ i hoặ c lõm ng đ ường cong tròn hoặ c parabol bậ c - i2 + i2 - i1 + i2 + i2 + i1 + i1 - i1 - i1 Δi = /i1 -i 2/ ≥1% Vtt 60 km/h - i2 ≥2% Vtt < 60 km/h - i2 phả i nố i tiế p bằ ng đ ường cong đứng Chú ý : dấ u củ a i dấ uđ i số , lên dố c mang dấ u“ +”xuố ng dốc mang dấ u“ -“ 4.2.1 Xác đị nh bán kính tố i thiể u đường cong đứng lồ i Bán kính tối thiể u củ ađ ường cong đ ứng lồi xác đị nh từđ iề u kiệ nđ ả m tầ m nhìn người lái xe trắ c dọc (Hình 4.2) Theo hình vẽta có tam giác vng ABC có AC đ ường cao thuộ c cạ nh huyề n: S l1 B d1 AC = BC.CD độdố c dọ c đ ường i rấ t nhỏ, bán kính đ ường cong đứng R rấ t lớn so với d1 d2 nên có thểxem: AC l1 ; BC d 1; CD 2R - d 2R Vớ i d1 d chiề u cao tầ m mắ t củ a người lái xe đế n mặ tđ ường, m l2 C A d2 R Do ta có: l1  2R d1 D Hình 4.2 Sơđồtính tốn bán kính đ ường cong đ ứng lồi Tương tựta có: 128 l  2R.d Do đó:  S l1 l  d1  d Từđó suy ra: - R  d1  d2  ,m  (4.1) Khi hai ô tô loạ i gặ p nhau, ta có d1 = d2 = S2 (tầ m nhìn hai chiề u), đó: R - S2 2R S2  ,m 8d (4.2) Đố i với trường hợp đ ả m bả o tầ m nhìn mộ t chiề u thì: d2 = 0; S = S1 (tầ m nhìn mộ t chiề u), đ ó: R S  ,m 2d1 (4.3) 4.2.2 Xác đị nh bán kính tố i thiể u đường cong đứng lõm: Bán kính tối thiể u củ ađ ường cong đứng lõm đ ược xác đ ị nh từđ iề u kiệ nđ ả m bả o không gây khó chị uđ ối vớ i hành khách vượt tả i chị u củ a lị xo tơ lực ly tâm (Hình 4.3) Gọ i b gia tốc ly tâm cho phép, theo [1,2] b = 0,5–0,7m/s2 , ta có: v2 v2 b   R  ; R b v – tốc đ ộxe chạ y, m/s Hình 4.3 Sơđồxác đ ị nh bán kính đường cong đ ứng lõm Nế u V tính bằ ng km/h b = 0,5m/s2 thì: V2 R  , m 6,5 (4.4) * Xác đ ị nh bán kính đường cong đ ứng lõm theo đ iề u kiệ n tầ m nhìn ban đêm Vềban đêm pha đèn củ a ô tô chiế u đư ợc đ ường cong đ ứng lõm chiề u dài nhỏhơn so vớitrong đ ường thẳ ng 129 Gọ i hp chiề u cao củ a pha đ èn ( hp =1,2 m đ ối với xe con) là góc mởrộ ng pha đ èn ( thường =10) Thì S1 2.R.(hp+S1.sin) S21 R  2.(h p S1 sin ) (4.5) với S1là tầ m nhìn mộ t chiề u yêu cầ u 4.2.3 Lựa chọ n bán kính đường cong đứng Trong thiế t kếtrắ c dọ c việ c lựa chọ n bán kính đường cong đứng nhằ m tạ ođ iề u kiệ n tốt cho xe chạ yđ ả m bả o an toàn êm thuậ n, mặ t khác đ ường cong đứng phả i bám sát đ ị a hình đ ểđả m bả o cho khối lượng cơng trình cơng trình ổn đị nh lâu dài, vậ y cơng việ c lựa chọ n bán kính đường cong đ ứng phả i thoảmãn hai điề u kiệ n trên, trường hợp không tránh vậ n dụ ng giới hạ n tính tốn theo cơng thức Bán kính đ ường cong đứng chọn cho bao tố t với đ ị a hình, tạ o thuậ n lợi cho xe chạ y mỹquan cho đ ường không nhỏhơn trịghi bả ng 4.6, 4.7 Bảng 4.6 Bán kính tốithiể u đường cong Tốc độthiết kế , km/h 120 100 80 60 Bán kính đường cong đứng lồi, m Tối thiể u giớihạn 11000 6000 4000 2500 Tối thiể u thơng thường 17000 10000 5000 4000 Bán kính đường cong đứng lõm, m Tối thiể u giớihạn 4000 3000 2000 1000 Tối thiể u thông thường 6000 5000 3000 1500 Chiề u dài đường cong đứng tối 100 85 70 50 thiể u, m đứng lồi lõm [1] 40 30 20 700 1000 400 600 200 200 450 700 250 400 100 200 35 25 20 Bảng 4.7 Bán kính chiề u dài tối thiể u đường cong đứng đường cao tốc [2] Các chỉtiêu Cấp 120 Cấp 100 Cấp 80 Cấp 60 Bán kính đường Tốithiể u, (m) 12000 6000 3000 1500 cong đứng lồi Tốithiể u thông 17000 10000 4500 2000 thường, (m) (20000) (16000) (12000) (9000) Bán kính đường Tốithiể u, (m) 5000 3000 2000 1000 cong lõm Tốithiể u thông 6000 4500 3000 1500 thường, (m) (12000) (10000) (8000) (6000) Chiề u dài đường cong đứng tối 100 85 70 50 thiể u, (m) Ghi : Các trịsốtrong ngoặ c ởbả ng 4.7 trịsốbán kính đ ường cong đ ứng đạ t yêu cầ u vềthu nhậ n thịgiác có đ iề u kiệ n nên thiế t kếđường cong đứng với bán kính đ ó 130 4.3 TÍNH TỐN VÀ CẮM ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 4.3.1 Các cơng thức tính tốn cơbả n Vì độdố c i1 i2 rấ t nhỏnên ta có cơng thức   i = /i1 -i 2/  Chiề u dài đ ường cong đ ứng K ≈R.R.i Tiế p tuyế n đường cong đứng T (4.6) (4.7) K R.i  2 (4.8) Xác đị nh toạđ ộcác đ iể m đ ường cong đứng: Vì góc φvà  rấ  t nhỏnên: D  T B x TD E  d y T P K C i1 TC i2 R   O Hình 4.4 Sơđ ồtính tốn đ ường cong đ ứng 1 1 x x2 y BE  BC  x sin  x tan  x  y  2 2 R 2R T2 K2  2R R Phân cựd x=T d  (4.9) (4.10) 131 x2 Phương trình y  cơsởđ ểtính tốn đ ường cong đứng, dấ u “ +”với 2R đường cong đứng lõm, dấ u“ -“ với đường cong đ ứng lồ i 4.3.2 Trình tựtính tốn cắm đường cong đứng Các công thức từ(4.6) đế n (4.10) hình 4.5 cơsởtính tốn cắ mđ ường cong đứng Xác đị nh vịtrí cọ c (đỉ nh) củ a đường cong đ ứng : Thường đ ỉ nh đường cong đứng rơi vào vịtrí cọc, nế u khơng phả i chêm cọc cũ ng dễdàng xác đị nh đ ược đỉ nh giao củ a đường thẳ ng có độdố c i1 i2 Từ(4.6), (4.7) (4.8) xác đị nh chiề u dài K tiế p tuyế n T củ ađ ường cong đ ứng Từcác giá trịT, đo sang bên đỉ nh theo phương ngang sẽxác đị nh đ ược điể m bắ t đầ u (TD) điể m kế t thúc (TC) củ a đường cong đứng K x D  T HT y d T P HTK TD i1 y E x TC i2 R  O Hình 4.5 Sơđ ồtính tốn đ ường cong đ ứng Xác đị nh phân cựd theo (4.10) , xác đị nh đ iể m P đ ường cong đ ứng Tính tốn nhánh đ ường cong đứng : - Dùng TD làm gố c toạđ ộ,trục x nằ m ngang, trụ c y thẳ ng đứng 132 - Xác đị nh cọc rơi vào phạ m vi nhánh khoả ng cách x củ a chúng - Tính tốn tung đ ộy cọc theo cơng thức y  x2 2R Tính tốn cao độthiế t kếcác cọ c HTK = HT + y Trong đ ó H T cao độtheo đường tang - Tính tốn cao độđào đắ p : h=HTK-HTN Tính toán nhánh đường cong đ ứng : Tương tự, với TC gố c toạđộ , trục x hướng sang trái, trụ c y thẳ ng đứng Ghi cao đ ộthiế t kếlên trắ c dọc: Trong phạ m vi đ ường cong đứng cũ ng phả i ghi cao độ : Cao độHT cao độHTK - Các quan hệvà trình tựtính tốn đ ược lậ p với giảthiế t chiề u dài tiế p tuyế n, chiề u dài cung, chiề u dây cung hầ u nhưbằ ng Giảthiế t hồn tồn có thểchấ p nhậ n tính tốn yế u tốđường cong đ ứng góc ngoặ t tạ i đỉ nh đ ường cong đ ứng i rấ t nhỏ 4.4 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC 4.4.1 Các yêu cầ u nguyên tắ c cơbả n thiế t kếtrắc dọ c Thiế t kếđ ường đ ỏhay thiế t kếtrắ c dọ c xác đị nh vịtrí mặ t đư ờng trắ c dọ c so với mặ tđ ấ t tựnhiên Khi thiế t kếđ ường đỏcần tuân theo yêu cầ u nguyên tắc sau đ ây: - Trắ c dọ c có ả nh hưởng nhiề uđ ế n chỉtiêu khai thác đ ường nhưtố c độ xe chạ y, khảnă ng thông xe, tiêu hao nhiên liệ u an tồn giao thơng,… có ả nh hưởng lớn đế n khố i lượng cơng tác giá thành xây dựng, thiế t kế đường đ ỏphả iđ ả m bả o tuyế n lượn đề u, thay đ ổi dốc, nên dùng độdốc bé Chỉ ởnhững nơi đ ị a hình khó khă n sửdụ ng tiêu chuẩ n giới hạ n nhưi max, i min, Lmax, Lmin, R min, Kmin, Khi thiế t kếtrắ c dọ c cầ n phố i hợp chặ t trẽthiế t kếbình đồ , trắ c ngang, phối hợp đườ ng cong nằ m đường cong đứng, phố i hợp tuyế n với nh quan đ ả m bả ođ ường không bịgẫ y khúc, rõ ràng hài hoà mặ t thịgiác, chấ t lượng khai thác củ ađ ường nhưtốc độxe chạ y, nă ng lực thơng xe, an tồn xe chạ y cao, chi phí nhiên liệ u giả m - Đả m bả o cao đ ộcác đ iể m khống chếtheo suố t dọ c tuyế nđ ường - Đả m bả o thoát nước tốt từnề nđ ường khu vực hai bên đường Cầ n tìm cách nâng cao tim đ ường so vớ i mặ t đấ t tựnhiên nề n đường đắ p có chếđ ộthủy nhiệ t tố t so với nề n đường đ Chỉsửdụ ng nề n đường đ ởnhữ ng đ oạ n tuyế n khó khă n nhưqua vùng đ ồi núi, sườn dốc lớ n,… 133 - Độdốc dọc tạ i đoạ n nề nđ ường đ hoặ cđ ắ p thấ p (cầ n phả i làm rãnh dọ c) không đ ược thiế t kếnhỏhơn 0,5% (cá biệ t 0,3%) đ ểđả m bả o thoát nước tố t từ rãnh dọc lịng rãnh khơng bịứđọ ng bùn cát - Khi thiế t kếđ ường đỏcầ n ý đế n điề u kiệ n thi công Hiệ n chủyế u thi công bằ ng cơgiới nên trắ c dọ c đổ i dốc lắ t nhắ t sẽkhông thuậ n lợi cho thi công, cho tu bả o dưỡng khai thác đư ờng - Trắ c dọc cơng trình vượt qua dịng nước cầ n thiế t kếsao cho đ ả m bả o cao đ ộ, đ ộdố c, chiề u dài đ oạ n dốc, đường cong nố i dốc hợp lý đ ả m bả o thoát nước tố t ổn đ ị nh chung củ a tồn cơng trình 4.4.2 Xác đị nh điể m khố ng chếkhi thiế t kếđường đỏ- ảnh hưởng điề u kiệ n đị a hình thiế t kếtrắc dọc 4.4.2.1 Xác đ ị nh đ iể m khố ng chếkhi thiế t kếđường đ ỏ: Các đ iể m khố ng chếlà điể m ởđ ó cao độcủa nề nđ ường đ ược xác đ ị nh Có hai loạ i điể m khố ng chế : loạ i đ ược xác đ ị nh xác nhưcao độcủ a nề n đường ởnhững chỗgiao mức với đường sắ t, với đ ường ô tô khác Các đ iể m khố ng chếkhác xác đị nh theo trịsốchiề u cao đ ắ p tối thiể u so với mặ tđ ấ t tựnhiên nhưcao đ ộmặ t cầ u, cao đ ộnề n đắ p tạ i khu vực ngậ p nước, cao độnề nđ ắ p cố ng,… Cao độđ ường đỏtạ i đ iể m khống chếđược quy đ ị nh nhưsau: - Cao đ ộthiế t kếmép nề n đường ởnhững đoạ n ven sông, đ ầ u cầ u nhỏ , cố ng, đoạ n qua cánh đồ ng ngậ p nước phả i cao mức nước ngậ p theo tầ n suấ t tính tốn (có xét đế n mức nước dề nh chiề u cao sóng vỗ ) nhấ t 0,5 Tầ n suấ t thiế t kếnề nđ ường quy đ ị nh : + Đường cao tốc : 1% + Đường cấ p I, II : 2% + Đường cấ p khác : 4% - Cao đ ộnề n đường đ áp tạ i vịtrí cống tròn phả iđ ả m bả o chiề u cao đấ t đắ p tối thiể u 0,5m đểcố ng không bịvỡdo lực va đậ p lố p xe ô tô Khi chiề u dầy áo đường dầy 0,5 m, độchênh cao phả i đủđểthi công chiề u dầ y áo đường Nế u khơng thỏ a mãn u cầ u dùng cống chị u lực nhưcố ng bả n, cố ng hộ p,… - Cao đ ộđáy áo đường phả i cao mực nước ngầ m tính tốn (hay mực nư ớc đọ ng thường xuyên) mộ t trịsốcao đ ộghi bả ng 4.8 - Cao độđường đ ỏtạ i vịtrí cầ uđ ược quy đị nh nhưsau (Hình 4.6): 134 Hình 6.22 Thiế t kếlàn nhập dịng đ ường nhánh Hình 6.23 Thiế t kếđoạn tách đường 213 Hình 6.24 Các dạng mặ t cắ t ngang nhánh rẽ1 chiề u Hình 6.25 Các dạng mặ t cắ t ngang nhánh rẽ2 chiề u 214 a= ln lz en 0.00 0.000 0.05 0.005 0.10 0.020 0.15 0.045 0.20 0.080 0.25 0.125 0.30 0.180 0.35 0.245 0.40 0.320 0.45 0.405 0.50 0.500 en a= 0.005 0.015 0.025 0.035 0.045 0.055 0.065 0.075 0.085 0.095 Ln Lz ln lz en en 0.50 0.500 0.55 0.595 0.60 0.680 0.65 0.755 0.70 0.820 0.75 0.875 0.80 0.920 0.85 0.955 0.90 0.980 0.95 0.995 1.00 1.000 in i 0.095 0.085 0.075 0.065 0.055 0.045 0.035 0.025 0.015 0.005 in =en - i Hình 6.26 Quan hệgiữa chiề u rộ ng, chiề u dài đ oạ n tách nh p ln Mặt cắt C Mặt cắt A Hỡnh 6.27 Các yế u tốcơbản nhánh nút giao thông khác mức khơng hồn nh Nút giao thơng khác mức cơng trình phức tạp, kiế n trúc cơng trình có ý nghĩ a lớn đ ố i với khu vực Trong giáo trình chỉđ ưa kiế n thức cơbả n tiêu chuẩ n đ ị nh hướng, quyế t đị nh cụthểphụthuộ c vào người thiế t kế 215 MỘT SỐHÌNH ẢNH NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC ĐỂBẠN ĐỌC THAM KHẢO, PHÂN TÍCH 216 o0o - 217 218 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHXHCNVN Tiêu chuẩ n Việ t Nam Đường ô tô – Yêu cầ u thiế t kế TCVN 4054-05, Hà Nội 2005 CHXHCNVN Tiêu chuẩ n Việ t Nam Đường ô tô cao tốc – Tiêu chuẩ n thiế t kếTCVN 5729-97, Hà Nội 1997 Nghịđị nh số186/2004/NĐ-CP ngày 05 tháng 11nă m 2004 Chính phủ Quy đ ị nh vềquả n lý bả o vệkế t cấ u hạtầ ng giao thông đường Bộgiao thông vậ n tả i, 22TCN 273-01 Tiêu chuẩ n thiế t kếđ ường ô tô Nguyễ n Quang Chiêu, ĐỗBá Chương, Dương Học Hả i, Nguyễ n Xuân Trục Thiế t kếđường ô tô, tậ p NXB Giao thông vậ n tả i, Hà Nộ i 1990 GS.TS ĐỗBá Chương Thiế t kếđường ô tô, tậ p Nhà xuấ t bả n Giáo dụ c, Hà Nộ i 2001 ĐỗBá Chương, Nguyễ n Quang Đạ o Nút giao thông đ ường ô tô, tậ p1 NXB Giáo dụ c Hà Nội, 2000 Nguyễ n Vă n Đị nh Giáo trình thiế t kếđ ường tô, tậ p Trường đ i học Giao thông sắ t bộ, Hà Nội 1969 GS.TS Dương Họ c Hả i Thiế t kếđường cao tố c Nhà xuấ t bả n KHKT, 2000 10 GS.TSKH Nguyễ n Xuân Trục, GS.TS Dương Học Hả i, PGS.TS VũĐình Phụ ng – Sổtay thiế t kếđ ường ô tô - Nhà xuấ t bả n Giáo dục, 2001 11 PGS.TS Nguyễ n Quang Toả n Thiế t kếđường ô tô hiệ nđ i Bài giả ng cao học Đạ i họ c GTVT 2000 12 Nguyễ n Quang Phúc Bài giả ng thiế t kếđường ô tô, ĐH GTVT 2005 13 PGS.TS Nguyễ n Xuân Vinh Phương pháp thiế t kếtuyế n Clothoid cho đ ường ô tô Nhà xuấ t bả n Xây dựng, 2006 14 Trương Đình Giai – Thiế t kếtuyế n đ ường tô cao tốc – Nhà xuấ t bả n GTVT, 2002 Người dị ch KS Đinh Việ t Hồng, hiệ u đính GS Nguyễ n Quang Chiêu 15 AASHTO A policy on Geometric Design of Highway and Streets Whasington 1994 16 Caltrans Highway Design Manual, California 2004 http://www.dot.ca.gov 17 Highway Capacity Manual 2000 18 Convention on Road Traffic Geneva, 19 September 1949 219 19 Werner Schnabel/ Dieter Lohse – Grund lagend der strassenvierkehrs technik und der verkchrs planung – Verlg fun Bawesen – 1997 20 Wolf – Strassen Plannung – Werner Verlag – 2004 21 Richtlinien für die Anlage von Straβ en – Linienführung (RAS-L) Ausgabe 1995 (Tiêu chuẩ n thiế t kếyế u tốhình học đ ường tô củ a CHLB Đức) 220 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG – CÁC KHÁI NIỆM SỬ DỤNG TRONG MƠN HỌC THIẾT KẾHÌNH HỌC ĐƯỜNG Ơ TƠ 1.1 ĐƯỜNG BỘVÀ MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG BỘ 1.1.1 Tầ m quan trọng mạ ng lướ i đ ường bộtrong đ ời số ng xã hộ i 1.1.2 Mạ ng lưới đường bộViệ t Nam, hiệ n tạ i tương lai phát triể n 1.2 CÁC BỘPHẬN CỦA ĐƯỜNG BỘ 14 1.2.1 Tuyế nđ ường 14 1.2.2 Các bộphậ n đ ường 17 1.2.3 Các bộphậ n đặ c biệ t đ ường 19 1.2.4 Các khái niệ m vềgiao thông đường ô tô 19 1.3 PHÂN LOẠI ĐƯỜNG BỘ 31 1.3.1 Các kiể u phân loạ i đường 31 1.3.2 Phân loạ i đường theo tầ m quan trọng vềgiao thông 32 1.3.3 Phân loạ i đường theo cấ p n lý 32 1.3.4 Cấ p hạ ng kỹthuậ t củ ađ ường ô tô công cộng 33 1.3.5 Cấ p hạ ng kỹthuậ t đ ường ô tô cao tố c 35 1.4 NHỮNG LÝ THUYẾT (MƠ HÌNH) SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾHÌNH HỌC ĐƯỜNG 36 1.4.1 Các yêu cầ u đố i với thiế t kếhình họ c đường 36 1.4.2 Lý thuyế t độ ng lực họ c chạ y xe (mơ hình xe-đ ường) 36 1.4.3 Lý thuyế t thiế t kếtheo nguyệ n vọng người tham gia giao thơng (mơ hình xe-đ ường-ngườ i lái-môi trường chạ y xe) 37 1.5 CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA NÓ 1.6 MÔN HỌC THIẾT KẾĐƯỜNG Ô TÔ 40 41 221 CHƯƠNG - SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG 43 2.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG KHI XE CHẠY 43 2.1.1 Lực n 43 2.1.2 Lực kéo trình sinh sức kéo 46 2.2 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ VÀ BIỂU ĐỒ NHÂN TỐĐỘNG LỰC 48 2.3 LỰC BÁM CỦA BÁNH XE VỚI MẶT ĐƯỜNG 50 2.4 SỰHÃM XE VÀ CỰLY HÃM XE 53 2.5 TẦM NHÌN XE CHẠY 55 2.5.1 Xác đ ị nh chiề u dài tầ m nhìn xe chạ y theo sơđ ồ1 55 2.5.2 Xác đ ị nh chiề u dài tầ m nhìn xe chạ y theo sơđ ồ2 56 2.5.3 Xác đ ị nh chiề u dài tầ m nhìn xe chạ y theo sơđ ồ3 57 2.5.4 Xác đ ị nh chiề u dài tầ m nhìn xe chạ y theo sơđ ồ4 58 2.6 SỰCHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐỒN XE KÉO MC 61 2.7 TÍNH HAO TỔN NHIÊN LIỆU VÀ HAO MÒN LỐP TRÊN ĐƯỜNG 62 2.7.1 Tính hao tổ n nhiên liệ u 62 2.7.2 Hao mịn să m lốp 64 CHƯƠNG – THIẾT KẾBÌNH ĐỒ TUYẾN 65 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VÀ NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠBẢN 65 3.1.1 Khái niệ m 65 3.1.2 Phương hướng cánh tuyế n 65 3.1.3 Những yêu cầ u chung đ ối với tuyế n bình đ 65 3.1.4 Những nguyên tắ c cơbả n vạ ch tuyế n, đ ị nh tuyế n 3.2 THIẾT KẾCÁC ĐOẠN TUYẾN NẰM TRÊN ĐƯỜNG THẲNG 65 3.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TRONG ĐƯỜNG CONG TRÒN 69 3.4 LỰC NGANG VÀ LỰA CHỌN HỆSỐLỰC NGANG 3.4.1 Điề u kiệ nổ nđ ị nh chố ng lậ t 70 222 68 71 3.4.2 Điề u kiệ nổ nđ ị nh chố ng trượt ngang 3.4.3 Điề u kiệ n êm thuậ n tiệ n nghi vớ i hành khách 72 3.4.4 Điề u kiệ n tiế t kiệ m nhiên liệ u să m lố p 73 3.4.5 Lựa chọ n hệsốlực ngang tính tốn 73 3.5 SIÊU CAO VÀ BỐTRÍ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 3.5.1 Siêu cao, tác dụng củ a siêu cao 3.5.2 Độdốc siêu cao 3.5.3 Đoạ n nố i siêu cao phương pháp nâng siêu cao 74 74 75 76 3.6 MỞRỘNG PHẦN XE CHẠY TRONG ĐƯỜNG CONG 84 3.6.1 Tính tốn đ ộmởrộ ng 84 3.6.2 Bốtrí đ ộmởrộ ng mặ tđ ường đườ ng cong 3.7 THIẾT KẾVÀ BỐTRÍ ĐƯỜNG CONG TRỊN 85 3.7.1 Lựa chọ n bán kính đường cong trịn 88 3.7.2 Nố i tiế p đ ường cong tròn 3.8 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 89 3.8.1 Tác dụ ng đ ường cong chuyể n tiế p 91 3.8.2 Xác đ ị nh chiề u dài ĐCCT 91 3.8.3 Nghiên cứu ng hình họ c củ ađ ường cong chuyể n tiế p 92 3.8.3.1 Đườ ng cong clothoid 93 3.8.3.2 Đườ ng hoa thịLemniscat Becnulli 97 3.8.3.3 Đườ ng cong cong parabol bậ c3 98 3.8.3.4 Các đ ường cong khác 98 3.9 THIẾT KẾVÀ TÍNH TỐN ĐƯỜNG CONG CLOTHOID 3.9.1 Đường cong tròn nối hai đ ầ u bằ ng hai đường cong chuyể n tiế p đố i xứng 73 86 91 99 101 3.9.2 Đường cong tròn nối hai đ ầ u bằ ng hai đường cong chuyể n tiế p không đ ối xứng 104 3.9.3 Đường cong tổ ng hợp bao gồm hai nhánh clothoid đố i đầ u 106 3.9.4 Đường cong chữS 109 3.9.5 Đường cong xoắ nố c 111 3.9.6 Đư ờng cong chuyể n tiế p bằ ng nhánh đ ường clothoid nố i 112 223 tiế p 3.9.7 Đường cong chữC 113 3.10 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 3.10.1 Phương pháp đồgiả i 114 114 3.10.2 Phương pháp giả i tích 114 3.10.3 Đả m bả o tầ m nhìn ban đ êm 118 3.11 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TOÀN KHI THIẾT KẾBÌNH ĐỒ TUYẾN 119 3.11.1 Hệsốthay đ ổi đ ộngoặ t củ a đư ờng cong CCRS (Curvature Change Rate) 111 3.11.2 Độcong DC (Degree of Curve) 121 3.11.3 Xác đị nh tốc đ ộkhai thác với suấ t bả ođ ả m 85% (V85 %) 121 3.11.4 Công thức xác đ ị nh hệsốlực ngang thiế t kế(μRA) hệsố lực ngang yêu cầ u (μRD) 122 3.11.5 Thiế t lậ p tiêu chuẩ n an toàn 122 CHƯƠNG – THIẾT KẾTRẮC DỌC VÀ TRẮC NGANG 125 4.1 XÁC ĐỊ NH ĐỘDỐC DỌC CỦA ĐƯỜNG 125 4.1.1 Xác đ ị nh đ ộdố c dọ c đ ường – Bài toán kinh tế -kỹthuậ t 125 4.1.2 Quy đị nh xác đị nh đ ộdố c chiề u dài đoạ n dốc: 126 4.1.3 Chiế t giả m độdố c dọ c đường cong bằ ng có bán kính nhỏ: 4.2 ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 127 4.2.1 Xác đ ị nh bán kính tố i thiể u đ ường cong đ ứng lồi 128 4.2.2 Xác đ ị nh bán kính tố i thiể u đ ường cong đ ứng lõm: 129 4.2.3 Lựa chọ n bán kính đường cong đứng 4.3 TÍNH TỐN VÀ CẮM ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 130 131 4.3.1 Các cơng thứ c tính tốn cơbả n 131 4.3.2 Trình tựtính tốn cắ mđ ường cong đ ứng 132 133 4.4 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠBẢN KHI THIẾT KẾTRẮC DỌC 4.4.1 Các yêu cầ u nguyên tắ c cơbả n thiế t kếtrắ c dọc 224 128 133 4.4.2 Xác đ ị nh điể m khố ng chếkhi thiế t kếđường đỏ- ả nh hưở ng đ iề u kiệ n đị a hình thiế t kếtrắ c dọ c 134 4.5 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾTRẮC DỌC ĐƯỜNG ÔTÔ 136 4.6 PHƯƠNG PHÁP LẬP ĐỒ THỊTỐC ĐỘ XE CHẠY VÀ TÍNH THỜI GIAN XE CHẠY 140 4.6.1 Lậ pđ ồthịvậ n tố c xe chạ y 140 4.6.2 Vậ n tốc trung bình thời gian xe chạ y trung bình 142 4.6.3 Đánh giá phương án thiế t kếtheo hệsốan toàn 143 4.7 TRẮC NGANG VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CHỦ YẾU CỦA TRẮC NGANG 144 4.7.1 Bềrộ ng phầ n xe chạ y 144 4.7.2 Lềđường 145 4.7.3 Dả i phân cách 146 4.7.4 Dả i phân cách bên 147 4.7.5 Phạ m vi bả o vệkế t cấ u hạtầ ng giao thông đư ờng 149 4.8 LÀN PHỤLEO DỐC VÀ LÀN CHUYỂN TỐC 149 4.8.1 Làn phụleo dốc 149 4.8.2 Làn chuyể n tốc 150 4.9 NĂNG LỰC THƠNG HÀNH CỦA ĐƯỜNG 151 4.9.1 Mơ hình độ ng lực học đ ơn giả n 151 4.9.2 Quan điể m củ a Nga 153 4.9.3 Quan điể m củ a HCM 157 4.9.3 Phương pháp mô xác đ ị nh nă ng lực thông hành 159 4.10 XÁC ĐỊ NH SỐLÀN XE TRÊN ĐƯỜNG 161 4.10.1 Xác đị nh sốlàn xe mặ t cắ t ngang đ ường 161 4.10.2 Dựbáo lượng giao thông nă m tương lai 162 CHƯƠNG - THIẾT KẾCẢNH QUAN VÀ PHỐI HỢP CÁC YẾU TỐ TUYẾN ĐƯỜNG Ô TÔ 163 5.1 MỤC ĐÍNH THIẾT KẾCẢNH QUAN ĐƯỜNG Ô TÔ 163 5.2 SỰ KẾT HỢP GIỮA ĐƯỜNG VÀ CẢNH QUAN MÔI 164 225 TRƯỜNG 5.2.1 Nguyên tắ c chung vềthiế t kếcả nh quan 164 5.2.2 Nguyên tắ c tuyế n ởvùng đ ồng bằ ng thả o nguyên 164 5.2.3 Nguyên tắ c tuyế n vùng đ ồi 165 5.1.4 Nguyên tắ c tuyế n vùng núi 165 5.3 ĐI TUYẾN THEO ĐƯỜNG TANG VÀ TUYẾN CLOTHOID 165 5.4 SỰPHỐI HỢP CÁC YẾU TỐCỦA TUYẾN 166 5.4.1 Mục đ ích phối hợp yế u tốcủ a tuyế n 166 5.4.2 Phối hợp yế u tốtrên bình đ 166 5.4.3 Phối hợp yế u tốtrên trắ c dọc 168 5.4.4 Phối hợp bình đồvà mặ t cắ t dọc 168 5.4.5 Phối hợp bình đồ , trắ c dọc trắ c ngang 172 5.4.6 Phối hợp tuyế nđ ường cơng trình 173 5.4.7 Sựkế t hợp với nh quan 173 5.4.8 Thiế t kếtrồ ng phối hợp với tuyế nđ ường 173 CHƯƠNG -THIẾT KẾNÚT GIAO THÔNG 185 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀNÚT GIAO THÔNG 185 6.1.1 Khái niệ m chung vềnút giao thông 185 6.1.2 Phân loạ i nút giao thông 187 6.1.3 Các yêu cầ u thiế t kếxây dựng nút giao thông 187 6.1.4 Lựa chọ n loạ i hình nút 188 6.1.5 Các tài liệ u cầ n điề u tra khả o sát thiế t kếnút 188 6.2 THIẾT KẾNÚT GIAO CÙNG MỨC 189 6.2.1.Khái niệ m chung yêu cầ u thiế t kế 189 6.2.2 Nút giao mức đơn giả n 191 6.2.3.Nút giao mức có bốtrí thêm xe rẽtrái, phả i (mở rộng) 193 6.2.4 nút giao thông có sửdụng đ ả o dẫ n hướng (nút kênh hố) 195 6.3 NÚT GIAO THƠNG HÌNH XUYẾN 198 226 6.3.1 Khái niệ m chung 198 6.3.2 Yêu cầ u thiế t kế 200 6.4 NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC 207 6.4.1 Khái niệ m chung 207 6.4.2 Các yêu cầ u thiế t kế 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO 219 MỤC LỤC 221 227 ... 600 20 0 20 0 450 700 25 0 400 100 20 0 35 25 20 Bảng 4.7 Bán kính chiề u dài tối thiể u đường cong đứng đường cao tốc [2] Các chỉtiêu Cấp 120 Cấp 100 Cấp 80 Cấp 60 Bán kính đường Tốithiể u, (m) 120 00...  2 2 R 2R T2 K2  2R R Phân cựd x=T d  (4.9) (4.10) 131 x2 Phương trình y  cơsởđ ểtính tốn đ ường cong đứng, dấ u “ +”với 2R đường cong đứng lõm, dấ u“ -“ với đường cong đ ứng lồ i 4.3 .2 Trình. .. thiế t kế? ?ường i tạ o nâng cấ p, đường cấ p thấ p 4.5 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾTRẮC DỌC ĐƯỜNG ÔTÔ Thiế t kếtrắ c dọ c đ ường ô tô tức vạ ch đ ường đỏ (đường nối cao đ ộthi công) mặ t cắ t dọ c đị a hình