GIÁO TRÌNH MÔN: THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ

Lực này có phương nằm ngang trên mặt phẳng thẳng góc với trục chuyển động, có hướng ra ngoài đường cong và có giá trị: 2-1 Trong đó: F: Lực ly tâm m: Khối lượng của xe V: Tốc độ xe c

TỔNG CÔNG TY XÂY DỰNG TRƯỜNG SƠN

TRƯỜNG TRUNG HỌC CẦU ĐƯỜNG VÀ DẠY NGHỀ

THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ

NĂM 2007 TRƯỜNG TRUNG HỌC CẦU ĐƯỜNG VÀ DẠY NGHỀ

NGUYỄN TIẾN SỸ

THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ

Tài liệu dùng cho giảng dạy và học tập

hệ THCĐ thời gian đào tạo 24 tháng

HÀ TÂY - NĂM 2007

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU Trang

Chương 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƯỜNG Ô TÔ

1.1 Vai trò của đường ô tô trong giao thông vận tải

1.2 Các bộ phận của đường ô tô

1.3 Quan hệ giữa ô tô và đưòng

1.4 Trích dẫn yêu cầu thiết kế đường ô tô theo TCVN 4054-2005

Chương 2 THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN ĐƯỜNG

2.1 Những khái niệm cơ bản

2.2 Thiết kế các yếu tố kỹ thuật trong đường cong nằm

2.3 Sự phối hợp giữa đoạn thẳng và đoạn cong trên bình đồ

2.4 Phối hợp giữa tuyến đường và cảnh quan

3.1 Định nghĩa và yêu cầu của mặt cắt dọc

3.2 Chọn độ dốc và chiều dài dốc

3.3 Thiết kế đường cong đứng

3.4 Giảm độ dốc dọc trên đường cong nằm có bán kính nhỏ

3.5 Trắc dọc ở những nơi có công trình nhân tạo

3.6 Các phương pháp thiết kế trắc dọc

Chương 4 THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG NỀN ĐƯỜNG

4.1 Khái niệm về mặt cắt ngang nền đường

4.2 Các quy định về mặt cắt ngang (Theo TCVN 4054 - 2005)

4.3 Các yêu cầu chung khi thiết kế nền đường

4.4 Đất đắp nền đường 4.5 Thiết kế mặt cắt ngang nền đường

4.6 Các loại biến dạng của nền đường

4.7 Gia cố ta luy

VÀ VẬN CHUYỂN ĐẤT

5.1 Tính khối lượng đất đá

5.2 Điều phối và vận chuyển đất đá

Chương 6 THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC

6.1 Quy hoạch hệ thống các công trình thoát nước

6.2 Hệ thống thoát nước mặt

6.3 Hệ thống thoát nước ngầm

Chương 7 THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG

7.1 Yêu cầu chung và cấu tạo kết cấu áo đường

7.2 Phân loại áo đường

7.3 Thiết kế cấu tạo áo đường mềm

7.4 Tính toán cường độ và bề dày áo đường mềm

7.5 Thiết kế áo đường cứng (áo đường bê tông xi măng)

Chương 8 KHẢO SÁT TUYẾN ĐƯỜNG Ô TÔ

8.1 Mục đích, nhiệm vụ và các giai đoạn khảo sát đường ô tô

8.2 Khảo sát để lập báo cáo tiền khả thi và lập báo cáo khả thi

8.3 Khảo sát để lập thiết kế kỹ thuật (Hoặc TKKT thi công)

8.4 Khảo sát để lập thiết kế bản vẽ thi công

8.5 Khảo sát đường hiện hữu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy, học tập trong nhà trường và kịp thời

cập nhật những tiêu chuẩn, quy trình mới vào trong quá trình giảng dạy, trường

THCĐ &DN tổ chức biên soạn và chỉnh lý lại giáo trình: Thiết kế đường ô tô dùng

cho hệ THCN ngành cầu đường bộ, với thời gian đào tạo 24 tháng

Giáo trình thiết kế đường ô tô gồm 8 chương được biên soạn và chỉnh lý theo chương trình đào tạo THCĐ 24 tháng đã được Tổng giám đốc TCTXD Trường Sơn phê duyệt

Trong quá trình biên soạn và chỉnh lý giáo trình Thiết kế đường ô tô lần này, chúng tôi đã cố gắng lược bỏ và bổ sung những nội dung cần thiết, cô đọng, vận dụng các quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn kỹ thuật mới nhất vào từng phần để

có cuốn sách sát với thực tế

Quá trình biên soạn và chỉnh lý giáo trình Thiết kế đường ô tô chúng tôi đã nhận được sự tham gia đóng góp những ý kiến quý báu của các đồng chí cán bộ giáo viên trong nhà trường: Đặng Công Tôn; Nguyễn Văn Bản; Nguyễn Đình Hoàng; Nguyễn Văn Doanh và các đồng nghiệp khác trong nhà trường

Dù đã được chỉnh lý và biên soạn lại nhưng chắc không tránh khỏi những thiếu sót Chúng tôi mong muốn nhận được nhiều ý kiến đóng góp của đông đảo các bạn trong và ngoài nhà trường Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa Cầu Đường –Trường THCĐ&DN

Chúng hết sức cảm ơn những ý kiến đóng góp của các bạn

Tháng 1 1năm 2007

TÁC GIẢ

MỞ ĐẦU

Thiết kế đường ô tô là môn học chuyên ngành trong chương trình đào tạo

kỹ thuật viên ngành cầu đường bộ Nội dung môn học nghiên cứu các nguyên lý và phương pháp thiết kế tuyến đường, các công trình trên đường để đảm bảo cho

đường ô tô thực hiện vai trò của nó trong hệ thống giao thông vận tải một cách tốt nhất

Nội dung môn học bao gồm:

-Những khái niệm chung về đường ô tô: Các bộ phận của đường; Quan hệ giữa ô tô và đường; Một số trích dẫn trong TCVN 4054-2005

-Phương pháp thiết kế: Bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cátd ngang và nền đường, thiết kế thoát nước, thiết kế mặt đường mềm (đối với mặt đường cứng chỉ có tính chất giới thiệu)

-Cách tính toán khối lượng nền đường, cách điều phối và vận chuyển đất -Nội dung công tác khảo sát tuyến đường ô tô

Môn học có thời gian 80 tiết gồm 7 chương ( chương 8 được giới thiệu trong phần thực tập khảo sát thiết kế) và để bổ trợ, ứng dụng vào thực tiễn sau đó là chương trình khảo sát thiết kế tại hiện trường với thời gian 3 tuần Cụ thể như sau:

-Một số khái niệm chung về đường ô tô

-Thiết kế bình đồ tuyến đường

-Thiết kế trên mặt cắt dọc tuyến đường

-Thiết kế mặt cắt ngang nền đường

-Tính khối lượng nền đường, điều phối và vận chuyển đất

-Thiết kế thoát nước

-Thiết kế áo đường

Vì môn học “Thiết kế đường ô tô” là một môn khoa học có tính chất tổng hợp và nội dung của nó đề cập đến nhiều vấn đề nên khi học và làm công việc thiết

kế đường cũng phải có quan điểm tổng hợp, xét toàn diện các nhân tố ảnh hưởng, không chỉ nặng về tính toán mà phải chú trọng cả các biện pháp cấu tạo, biện pháp

kỹ thuật, không chỉ đáp ứng các yêu cầu đối với đường một cách cứng nhắc mà phải giải quyết trong điều kiện thiên nhiên cụ thể Phải có quan điểm kinh tế - kỹ thuật – xã hội, nghĩa là tiết kiệm trên cơ sở đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và yêu cầu phục vụ rộng rãi của đường, phải luôn luôn ghi nhớ mục tiêu thiết kế đường là an toàn – tiện lợi – kinh tế

Nhưng trong phạm vi giáo trình này với mục đích đặt ra của môn học là trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản nhất trong công tác thiết kế, biết vận dụng các quy trình quy phạm để thiết kế một tuyến đường không phức tạp, nên không đi sâu vào một số vấn đề có tính chất chuyên sâu Khi nghiên cứu môn học này học viên đã được trang bị những kiến thức cơ bản của các môn học như: Đo đạc công trình; Vật liệu xây dựng; Thuỷ lực thuỷ văn; Vẽ kỹ thuật… đó là cơ sở cho học viên tiếp thu kiến thức của giáo trình này Đồng thời với việc nắm vững kiến thức học viên phải biết vận dụng vào trong thực hành thực tập khảo sát thiết

kế đường, cũng như trong thực tế thi công cầu đường ở công trường hiện nay Ngoài ra để hoc tập tốt môn học này, học viên cần tham khảo thêm các tài liệu sau: -Các tiêu chuẩn về thiết kế đường ô tô

1.1 Vai trò của đường ô tô trong giao thông vân tải:

Trong các hình thức vận tải: Vận tải thuỷ, vận tải hàng không, vận tải đường sắt,vận tải đường bộ thì vận tải đường bộ là một bộ phận rất quan trọng của ngành vận tải Vận tải đường bộ chủ yếu là đường ô tô có vai trò quan trọng bởi có các đặc điểm sau:

-Có tính cơ động cao và vận chuyển trực tiếp không cần qua các phương tiện trung gian

- Đường ô tô đòi hỏi vốn đầu tư ít hơn đường sắt, độ dốc dọc lớn hơn nên đi được đến các nơi có địa hình hiểm trở Vì vậy về mặt chính trị, quốc phòng đây là một ngành vận tải rất quan trọng

-Tốc độ vận tải khá lớn nhanh hơn đường thuỷ, tương đương đường sắt, ở cự ly ngắn trên các trục đường cấp cao có thể cạnh tranh với hàng không

- Cước phí vận tải rẻ hơn nhiều so với đường hàng không nên lượng vận chuyển hành khách và hàng hoá bằng đường bộ chiếm tỷ trọng lớn

Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của vận tải ô tô là tai nạn giao thông cao Hàng năm số người chết, bị thương vẫn không giảm và có xu hướng tăng lên Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới WHO hàng năm trên thế giới có 1,2 triệu người chết và hàng chục triệu người bị thương, ở nước ta trong những năm gần đây mặc

dù hệ thống đường bộ đã được đầu tư đáng kể nhưng tai nạn giao thông hàng năm vẫn cướp đi hàng chục nghìn sinh mạng mỗi năm

Từ những đặc điểm trên người làm công tác thiết kế phải có giải pháp cần thiết phù hợp để thiết kế tuyến đường cho các phương tiện tham gia giao thông trên đường được an toàn, thuận lợi, kinh tế, giảm thiểu tối đa tai nạn giao thông

1.2 Các bộ phận của đường ô tô:

* Khái niệm về đường ô tô:

Đường ô tô là sản phẩm của nghành xây dựng các công trình giao thông, là một dải trong không gian gồm nhiều bộ phận , là tổng hợp các công trình và các trang thiết bị nhằm phục vụ giao thông trên đường được nhanh chóng thuận tiện,

1.Phần xe chạy 5.Nền đường 2.Lề đường 6.Tim đường

3 Mái đường 7.Vai đường 4.Dải đất ven đường 8.Mép phần xe chạy

1.2.2 Phần xe chạy:

Còn gọi là phần mặt đường, là bộ phận quan trọng nhất của đường do phải chịu tác dụng trực tiếp của xe chạy và tác dụng của thiên nhiên nên thường được tăng cường bằng các loại vật liệu khác nhau

Mặt đường gồm một số nguyên các làn xe: từ 1 hoặc nhiều làn xe tuỳ theo cấp kỹ thuật của đường ô tô (Bề rộng một làn xe từ 2,75 m - 3,75m)

cố nhưng phần lề đất tối thiểu phải đạt 0,5m

5

6

8

2 1

9 7

4

h×nh 1-1

1.2.7 Mốc lộ giới:

Là chỗ cọc mốc được cắm ở mép ngoài cùng của khoảng đất hành lang đường bộ theo chiều ngang đường

1.3 Quan hệ giữa ô tô và đường

1.3.1 Tác dụng của ô tô trên mặt đường:

1.3.1.1 Tác dụng của lực thẳng đứng (Trọng lực của ô tô):

Lực thẳng đứng bao gồm tự trọng và tải trọng của ô tô tác dụng xuống mặt đường và nền đường thông qua mặt tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường

Áp lực đơn vị trên mặt tiếp xúc phụ thuộc vào sự lớn, nhỏ của tải trọng và áp lực không khí trong bánh xe

Tác dụng của lực thảng đứng thường gây cho mặt đường bị lún và rạn nứt

Dấu (+) khi xe lên dốc, dấu (- ) khi xe xuống dốc

1.3.1.3 Lực cản lăn:

Khi xe chạy tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường xuất hiện lực cản lăn Lực này tác dụng ngược chiều với chiều chuyển động của xe Lực cản lăn là một loại ma sát giữa lốp xe và mặt đường, sinh ra do biến dạng của lốp xe và biến dạng của mặt đường làm cản trở xe chạy, do chấn động và xung kích khi xe chạy trên mặt đường không bằng phẳng, do ma sát trong các ổ trục bánh xe khi xe chạy

Theo thực nghiệm lực cản lăn tỷ lệ thuận với trọng lượng tác dụng trên bánh

xe :

Pf=fG (Kg) Trong đó: G: Tải trọng tác dụng trên bánh xe (Kg)

f: Hệ số lực cản lăn, không thứ nguyên phụ thuộc vào độ cứng của

lốp xe, tình trạng và loại mặt đường

Trong điều kiện lốp xe cứng, tốt hệ số sức cản lăn phụ thuộc vào loại mặt

đường và chất lượng mặt đường như sau:

Bảng 1-1

Hệ số sức cản lăn trung bình f Loại mặt đường Hệ số f Loại mặt đường Hệ số f

Bê tông XM và BT nhựa 0,01-0,02 Đường đất khô và bằng phẳng 0,04-0,05

Đá dăm và sỏi cuội đen 0,02-0,025 Đường đất ẩm không bằng phẳng 0,07-0,15

Đá dăm trắng 0,03-0,05 Đường cát khô rời rạc 0,15-0,30 Đường lát đá 0,04-0,05

1.3.1.4.Tác dụng khi bánh xe quay trượt:

Khi xe đi vào chỗ mặt đường lầy lội, nếu bánh xe sau bị sa lầy chỉ quay mà

không chạy (hoặc bánh trước đi vầo chỗ lầy trượt mà không quay) Đó là hiện

tượng quay trượt của bánh xe trên đường mà ta còn gọi là Pa tilê Hoặc khi lên dốc

người lái xe phải tăng ga, bánh xe cũng quay trượt làm phát sinh vệt bánh xe

1.3.2 Tác dụng của đường đối với xe chạy:

1.3.2.1 Lực bám:

Như hình vẽ 1-2 ta thấy rằng: Lực kéo được hình thành từ công suất

động cơ, khi xe chạy nhiên liệu trong động cơ được chuyển hoá từ nhiệt năng

thành cơ năng và truyền tới bánh xe chủ động một mô men quay Mk Mô men này

gây ra lực kéo Pk tác dụng lên mặt đường qua vệt tiếp xúc và nếu đủ sức bám giữa

bánh xe với mặt đường thì mặt đường tác dụng trở lại bánh xe một phản lực T

Phản lực này rất cần thiết để điểm tiếp xúc trở thành một tâm quay tức thời, khi đó

xe mới chuyển động được Phản lực T về giá trị cân bằng với lực kéo Pk nhưng

ngược chiều chuyển động và được gọi là lực bám của bánh xe với mặt đường

+Nếu Pk> Tmax thì điểm tiếp xúc không trở thành tâm quay tức thời được và

bánh xe quay tại chỗ (Patilê)

+Nếu Pk  Tma x điểm tiếp xúc trở thành tâm quay tức thời và xe chuyển

động được

Lực bám lớn nhất: Tmax =  Gb

Tình trạng mặt đường Điều kiện xe chạy Hệ số

Khô sạch Rất thuận lợi 0,7

1.3.2.2 Sức cản khi lên dốc:

Lực cản leo dốc sinh ra khi xe phải khắc phục một cao độ Giả thiết xe phải

leo một độ cao h trên một chiều dài l, với trọng lượng của xe G, xe phải sản ra một

công phụ leo dốc G.h trên chiều dài l Như vậy, lực cản leo dốc được tính theo

công thức: Pi=G h/l =  (G  i)

Trong đó :

h: độ cao xe phải leo l: chiều dài đoạn xe phải leo

G :trọng lượng của xe i=h/l độ dốc của đường

dấu (+) : khi leo dốc dấu ( - ) : khi xuống dốc

1.3.2.3.Do chất lượng mặt đường:

Mặt đường tuỳ theo chất lượng khác nhau sau thời gian sử dụng thường bị

mài mòn ít nhiều hoặc có thể bị lồi lõm, lượn sóng… làm cho xe bị xóc, gẫy

nhíp, chóng hư hỏng lốp…

Ngoài ra, khi xe chạy trên đường còn chịu tác dụng của lực cản không khí,

lực cản quán tính, lực cản trên đường… do thời gian có hạn, trong giáo trình này

không đi sâu vào các nội dung đó

1.4Trích dẫn yêu cầu thiết kế đường ô tô theo TCVN4054-2005 về một số quy

định các yêu cầu thiết kế đường ô tô

Trong yêu cầu thiết kế đường ô tô theo TCVN 4054-2005chỉ quy định về

thiết kế xây dựng mới, cải tạo và nâng cấp đường ô tô Các đường chuyên dụng

như: đường cao tốc, đường công nghiệp, đường lâm nghiệp và các loại đường khác

được thiết kế theo tiêu chuẩn ngành

1.4.1 Các yêu cầu thiết kế:

- Không chỉ tuân thủ đầy đủ các quy định trong tiêu chuẩn mà phải nghiên cứu toàn diện để có một tuyến đường an toàn, hiệu quả và định hướng phát triển bền vững, lâu dài

-Phải phối hợp các yếu tố của tuyến đường: bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang và tận dụng địa hình để tạo nên một tuyến đường đều đặn trong không gian, đảm bảo tốt tầm nhìn và ổn định cơ học, bảo vệ môi trường, cân bằng sinh thái hợp

lý để đường trở thành một công trình mới đóng góp tốt cho vẻ đẹp cảnh quan khu vực

-Đường ô tô cấp cao (Cấp I, II và III) nên tránh qua đô thị Các đường tiếp nối vào thành phố cần phải dựa vào quy hoạch để thiết kế

-Nhất thiết phải xét các phương pháp đầu tư phân kỳ

-Hành lang bảo vệ đường ô tô được thực hiện theo các quy định hiện hành

1.4.2 Xe thiết kế:

1.4.2.1 Xe thiết kế:

Xe thiết kế là loại xe phổ biến trong dòng xe để tính toán các yếu tố của đường Việc lựa chọn loại xe thiết kế do người có thẩm quyền đầu tư quyết định Các kích thước của xe thiết kế được quy định ở Bảng 1- 3

1.4.2.2 Lưu lượng xe thiết kế:

Là số xe con được quy đổi từ các loại xe khác, thông qua một mặt cắt trong một đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai

Năm tương lai: năm thứ 20 sau khi đưa đường vào sử dụngđối với các cấp I

và II; năm thứ 15 với đường cấp III và IV; năm thứ 10 đối với đường cấp V, cấp VI và các đường thiết kế nâng cấp cải tạo

Hệ số quy đổi từ xe các loại về xe con lấy theo Bảng 1-4

Hệ số quy đổi từ xe các loại ra xe con

Địa hình

Loại xe

Xe đạp Xe máy Xe con

Xe tải có 2 trục và xe buýt dưới 25 chỗ

Xe tải có

3 trục trở lên và xe buýt lớn

Xe kéo moóc, xe buýt kéo moóc

CHÚ THÍCH:

-Việc phân biệt địa hình được dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biến

của sườn đồi, sườn núi như sau: Đồng bằng và đồi  30%: núi  30%

-Đường tách riêng xe thô sơ thì không quy đổi xe đạp

Lưu lượng xe thiết kế có hai loại:

-Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai (viết tắt là Ntbnđ)

có thứ nguyên xcqđ/nđ (xe con quy đổi/ ngày đêm) Lưu lượng này được tham

khảo khi chọn cấp thiết kế của đường và tính toán nhiều yếu tố khác

- Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm trong năm tương lai viết tắt là Ngcđ có thứ

nguyên xcqđ/h (xe con quy đổi/ giờ) Lưu lượng này để chọn và bố trí số làn xe, dự

báo chất lượng dòng xe, tổ chức giao thông…

1.4.3 Cấp thiết kế của đường:

Phân cấp thiết kế là bộ khung các quy cách kỹ thuật của đường nhằm đạt tới:

-Yêu cầu về giao thông đúng với chức năng của con đường trong mạng lưới giao

thông

-Yêu cầu về lưu lượng xe thiết kế cần thông qua (chỉ tiêu này được mở rộng vì có

những trường hợp đường có chức năng quan trọng nhưng lượng xe không nhiều

hoặc tạm thơì không nhiều xe)

-Căn cú vào địa hình, mỗi cấp thiết kế lại có các yêu cầu riêng về các tiêu chuẩn để

có mức đầu tư hợp lý và mang lại hiệu quả tốt về kinh tée

Việc phân cấp kỹ thuật dựa trên chức năng và lưu lượng thiết kế của tuyến

đường trong mạng lưới giao thông và được quy ddịnh theo Bảng 1-5

Bảng 1-5

Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng của đường

và lưu lượng thiết kế

Cao tốc 25000 Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729-1997

Cấp I 15000 Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của đất nước

Quốc lộ

Cấp II 6000 Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của đất nước

Quốc lộ

Cấp III 3000 Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn của đất nước, của địa phương

Quốc lộ hay đường tỉnh

Cấp IV 500 Đường nối các trung tâm của địa phương, các điểm lập hàng, các khu dân cư

Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện

Cấp V >200 Đường phục vụ giao thông địa phương.Đường tỉnh, đường huyện, đường xã Cấp VI < 200 Đường huyện, đường xã

Trị số lưu lượng này chỉ để tham khảo.Chọn cấp hạng đường nên căn cứ vào chức năng của đường và theo địa hình

Các đoạn tuyến phải có một chiều dài tối thiểu thống nhất theo một cấp Chiều dài này đối với đường cấp VI trở xuống là 5 km, các cấp khác là 10 km

1.4.4 Tốc độ thiết kế (Vtk)

Tốc độ thiết kế là tốc độ được dùng để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của đường trong trường hợp khó khăn Tốc độ này khác với tốc độ cho phép lưu hành trên đường của cơ quan quản lý đường Tốc độ lưu hành cho phép phụ thuộc vào tình trạng thực tế của đường (khí hậu, thời tiết, tình trạng đường, điều kiện giao thông…)

Tốc độ thiết kế các cấp đường dựa theo địa hình, được quy định trong Bảng 1-6

CÂU HỎI ÔN TẬP

1.Nêu các bộ phận của đường ô tô, đặc điểm và tác dụng của từng bộ phận, mối liên hệ giữa các bộ phận đó như thế nào?

2.Khi xe chạy trên đường giữa ô tô và đường có mối quan hệ như thế nào? Giải thích hiện tượng bánh xe quay tại chỗ

3.Các yêu cầu thiết kế, xe thiết kế và lưu lượng xe thiết kếđược quy định trong TCVN 4054-2005 như thế nào?

4 Việc chọn cấp thiết kế của đường phải dựa vào những yếu tố nào? Tốc độ thiết kế là gì? Tốc độ thiết kế có đồng nhất với tốc độ lưu hành không?

Trên bình đồ tuyến đường xác định nhờ các yếu tố sau:

-Điểm xuất phát ,điểm tới và các điểm chuyển hướng ( các đỉnh)

-Các góc ngoặt 0 ;1; 2. n ở các chỗ đổi hướng tuyến

-Chiều dài và góc phương vị các đoạn thẳng

-Các yếu tố đường cong , R, T, B

2.1.3 Đặc điểm sự chuyển động của ô tô trong đường cong bằng

Khi xe chạy trong đường cong bằng xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợi so với khi chạy trên đường thẳng Những điều kiện bất lợi đó là:

2.1.3.1 Lực ly tâm:

Khi chạy trong đường cong ngoài trọng lực, lực kéo, lực bám xe phải chịu thêm lực ly tâm Lực này có phương nằm ngang trên mặt phẳng thẳng góc với trục chuyển động, có hướng ra ngoài đường cong và có giá trị:

(2-1)

Trong đó:

F: Lực ly tâm m: Khối lượng của xe

V: Tốc độ xe chạy (m/giây) R:Bán kính đường cong (m) G: Trọng lượng của ô tô (Kg) g: Gia tốc trọng trường (m/giây2)

Lực ly tâm có tác dụng xấu có thể gây lật đổ xe, gây trượt ngang làm cho

việc điều khiển xe khó khăn, gây khó chịu cho hành khách, gây hư hỏng cho hàng

hoá

Công thức (2-1) cho thấy lực ly tâm càng lớn khi tốc độ xe chạy càng nhanh

và khi bán kính cong càng nhỏ Trong các đường cong có bán kính nhỏ,lực ngang gây nên biến dạng ngang lốp xe, làm tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn, săm lốp chóng hao mòn hơn

2.1.3.2 Bề rộng phần xe chạy lớn hơn trên đường thẳng thì xe mới chạy được bình thường

2.1.3.3 Tầm nhìn bị cản trở, nhất là khi bán kính đường cong nhỏ, ở đoạn đường đào tầm nhìn ban đêm bị hạn chế

Do phải chịu các điều kiện bất lợi như vậy khi đi vào đường cong, nên trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu các biện pháp cấu tạo để cải thiện những điều kiện bất lợi này, để cho xe chạy được an toàn với tốc độ mong muốn, cải thiện điều kiện làm việc của người lái và điều kiện lữ hành của hành khách

R g

V G R

V m F

2.1.4 Nội dung thiết kế bình đồ tuyến đường:

Trên bình đồ tuyến đường gồm các đoạn thẳng và đoạn cong nối tiếp nhau, nên công tác thiết kế bình đồ đề cập đến trong giáo trình này là: Thiết kế các phần xây dựng thêm trên đường cong (đặc biệt là các đường cong có bán kính nhỏ) để chống lại lực ly tâm, nối tiếp hài hoà các đoạn thẳng, tạo điều kiện cho xe chạy được thoải má,i an toàn Nội dung đó bao gồm: Xác định các bán kính đường cong (xác định bán kính đường cong nhỏ nhất theo từng cấp thiết kế), tính toán bố trí siêu cao, mở rộng và bố trí các đoạn nối cũng như tính toán và bố trí tầm nhìn…

2.2 Thiết kế các yếu tố kỹ thuật trong đường cong nằm:

Do điều kiện tự nhiên bị hạn chế như: ao, hồ, sông, núi cao,vực sâu buộc phải chuyển nhiều hướng tuyến, giưã các hướng tuyến kề nhau phải bố trí các đường cong nằm để nối hai cánh tuyến nhằm đảm bảo cho tuyến đường không bị gãy khúc, êm thuận và đảm bảo an toàn khi xe chạy Khi bố trí đường cong nằm ta phải tính toán thiết kế các yếu tố kỹ thuật của đường nhằm đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật, yêu cầu về mỹ thuật, độ êm thuận và đảm bảo an toàn khi chạy xe

2.2.1 Xác định bán kính đường cong nằm:

2.2.1.1 Phương pháp tính toán:

Khi xe chạy trên đường cong chịu tác dụng của 2 lực:

+ Trọng lượng bản thân xe G, lực này có phương thẳng đứng

+ Lực ly tâm F, lực ly tâm có xu hướng kéo xe lật về phía lưng đường cong (Hình 2-1)

Phân tích 2 lực này theo nguyên tắc hình bình hành và chiếu các thành phần lực theo phương ngang và gọi tổng hợp lực theo phương ngang là Y ta có:

Y = Fcos  Gsin (2-2)

(Dấu “+” trường hợp cấu tạo bình thường trắc ngang hai mái, dốc ngang mặt đường hướng ra phía ngoài đường cong, G cùng chiều với F; dấu “-“ cấu tạo siêu cao dốc ngang đổ vào bụng đường cong hướng tâm, G ngược chiều với F)

Vì góc  rất nhỏ nên sin  tang  in ; cos  1 (: góc mặt đường hợp với đường nằm ngang; in: độ dốc ngang của mặt đường trong đường cong hay còn gọi

V G i G R g

V G Y

2 2

.

n

i R g

2

n

i g

v R







Trong công thức trên vận tốc được tính bằng m/sec; nếu chuyển sang thứ nguyên km/h sẽ có dạng:

(2-6)

Dấu (+) khi mặt đường là trắc ngang một mái hướng về tâm đường cong; dấu (-) khi mặt đường là trắc ngang hai mái và xe chạy ở làn ngoài (không bố trí siêu cao) Trường hợp khi in đạt giá trị max thì lúc đó ta có R tối thiểu là:

(2-7)

Như vậy việc xác định (lựa chọn) bán kính đường cong nằm khi đã biết tốc

độ xe chạy phụ thuộc vào hệ số lực ngang tính toán được và độ dốc ngang của mặt đường trong đường cong (siêu cao)

Vậy thực chất của việc xác định bán kính đường cong nằm là xác định  &

in

2.2.1.2 Chọn hệ số lực ngang:

Lực ngang tuỳ theo hệ số của nó, có thể gây ra những hiệu quả xấu cho ô tô như sau:

-Làm lật đổ xe qua điểm tựa là bánh xe phía lưng đường cong

-Làm xe trượt ngang trên mặt đường

-Gây cảm giác khó chịu cho hành khách và người lái

-Tiêu tốn nhiên liệu và hao mòn săm lốp nhiều hơn

Trong tính toán việc lựa chọn hệ số lực ngang phải căn cứ vào điều kiện sau:

1.Điều kiện ổn định chống trượt ngang:

Dưới tác dụng của lực ngang toàn bộ chiếc xe ô tô có thể bị trượt sang một bên

Để xe không bị trượt ngang thì lực cản ngang phải lớn hơn hoặc bằng lực ngang Y Giả thiết rằng lực chống trượt ngang của ô tô trên mặt đường tỷ lệ với trọng lượng ô tô, ta sẽ có điều kiện ổn định chống trượt ngang trong trường hợp giới hạn là:

b G

M g

Suy ra:

h

b G

2

n

i

v R







) (

127 max

2

v R







b: Chiều rộng của hai bánh xe

: Độ lệch trọng tâm so với tâm hình học của khoảng cách hai bánh

xe

Theo thực nghiệm  = 0,2b, đối với các xe hiện đại tỷ số b/2h của xe con là

23; của xe buýt là 1,72,2 Theo trị số an toàn nhỏ nhất, điều kiện để xe không

bị lật đổ là   0,6

3.Điều kiện êm thuận đối với hành khách:

Khi chịu tác dụng của lực ly tâm, hành khách cảm thấy khó chịu, nhiều khi sợ

hãi có cảm giác xe bị lật đổ Điều tra xã hội học trên phương diện này cho ta

các kết quả như sau:

+ Khi   0,1: hành khách khó nhận biết là xe vào đường cong

+Khi  = 0,15: hành khách bắt đầu cảm nhận thấy là xe vào đường cong

+ Khi  = 0,2: hành khánh cảm thấy có đường cong và hơi khó chịu, người

lái xe lúc này muốn giảm tốc độ xe

+ Khi  = 0,30: hành khách cảm thấy xô dạt về một phía (cảm giác xe như bị

lật đổ)

Về phương diện êm thuận của hành khách, hệ số lực ngang không nên chọn lớn

hơn 0,15 Trong điều kiện khó khăn, khi hành khách có chuẩn bị (ví dụ khi xe chạy

vào nút giao thông) thì có thể lấy bằng 0,2

4.Điều kiện về kinh tế:

Khi xe chạy vào đường cong dưới tác dụng của lực ngang thì bánh xe quay

trong một mặt phẳng lệch với hướng xe chạy Lực ngang càng lớn , thì góc lệch

càng lớn Góc lệc càng lớn thì tiêu hao nhiên liệu và xăm lốp càng nhiều Góc lệch

bằng 10 thì sự hao tổn nhiên liệu là 10%- 12% Nhưng khi góc lệch là 1,80 thì sự

hao tổn sẽ đến 40% và sự hao mòn lốp xe sẽ gấp đôi so với bình thường

Do vậy xét cả 4 điều kiện trên thì trong trường hợp thông thường nên chọn

  0,1và trong trường hợp khó khăn thì có thể lấy  = 0,15, đặc biệt khó khăn có

thể lấy  = 0,2, trong các quy phạm thường tính toán với  = 0,15

2.2.1.3 Chọn bán kính đường cong:

Trong khi thiết kế nên cố gắng chọn đường cong có bán kính lớn, chỉ trong

trường hợp khó khăn mới vận dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu Khuyến

khích dùng bán kính tối thiểu thông thường trở nên và luôn vận dụng địa hình để

đảm bảo chất lượng xe chạy tốt nhất

Bán kính đường cong nằm tối thiểu là bán kính để xe chạy có độ an toàn ít

nhất trong điều kiện địa hình hạn chế Ở nước ta, bán kính đường cong nằm tối

thiểu được quy định như sau (Bảng 2-1):

Bảng 2-1

Bán kính đường cong nằm tối thiểu

Tốc độ thiết kế (km/h) 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20 Bán kính đường cong

nằm (m)

-tối thiểu giới hạn 650 400 250 125 125 60 60 30 30 15

-tối thiểu thông thường 1000 700 400 250 250 125 125 60 60 50

-tối thiểu không siêu cao 5500 4000 2500 1500 1500 600 600 350 350 250

2.2.2 Mở rộng phần xe chạy trong đường cong và đoạn nối mở rộng:

2.2.2.1 Mở rộng phần xe chạy trên đường cong

1 Khái niệm:

Khi xe chạy trên đường cong trục sau cố định luôn luôn hướng tâm còn

bánh trước hợp với trục xe một góc, nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên

đường thẳng (mỗi bánh xe chuyển động theo một quỹ đạo riêng) Để đảm bảo điều

kiện xe chạy trên đường cong tương đương như chạy trên đường thẳng những

đường cong có bán kính nhỏ phần xe chạy phải mở rộng thêm một chiều rộng E

như sơ đồ Hình 2-

2 Cách tính toán:

Để xác định trị số E ta giả thiết quỹ đạo chuyển động của ô tô trong phạm vi

đường cong là tròn Trên hình vẽ 2- , ta nhận thấy 2 tam giác ABC và BCD đồng

dạng do đó ta có:

CD

BC BC

A L

R

Thay: BC =L là chiều dài từ đầu xe tới trục bánh xe sau

AC = e là chiều rộng cần mở thêm của một làn xe chạy:

Và CD = 2 R - AC ≈2R ta có công thức tính độ mở rộng e:

R

L e

R

V R

L e e

E 0,1

2 2

 (2-12) Trong đó :

R: bán kính đưòng cong (m)

L: chiều dài từ trục sau của xe tới mũi xe (m)

V: vận tốc xe chạy (km/h)

Trị số E tính toán theo công thức trên thường làm tròn tới bội số của 10 cm

Theo TCVN 4054-2005 độ mở rộng phần xe chạy được quy định như bảng 2-2:

-Độ mở rộng được đặt trên diện tích phần lề gia cố Dải dẫn hường (và các cấu tạo khác như làn phụ cho xe thô sơ…), phải bố trí tay phải độ mở rộng Nền đường khi cần mở rộng, để đảm bảo phần lề đất còn lại ít nhất là 0,5m

-Đoạn nối mở rộng làm trùng với đoạn nối siêu cao và đường cong chuyển tiếp Khi không có hai yếu tố này đoạn nối mở rộng được cấu tạo:

+Một nửa nằm trên đường thẳng và một nửa trên đường cong

+Trên đoạn nối mở rộng đều (tuyến tính) Mở rộng 1m trên chiều dài tối thiểu 10m

2.2.3 Siêu cao và đoạn nối siêu cao:

2.2.3.1 Siêu cao

1.Khái niệm;

Khi xe chạy trên đường cong, nếu trên

đường cong mặt cắt ngang của đường vẫn có

dốc ngang hai chiều, thì khi xe chạy ở làn xe

ngoài lực ngang sẽ lớn, vì lực ngang của trọng

lực sẽ cùng chiều với lực ly tâm

Để ô tô chạy được an toàn và êm thuận

đối với đường cong có bán kính nhỏ, cần giảm

bớt hệ số lực ngang bằng cách làm mặt đường

tất cả nghiêng về phía bụng đường cong Như

vậy: Siêu cao là dốc một mái trên phần xe

chạy hướng vào phía bụng đường cong

Hình 2

2 Công thức tính độ dốc siêu cao:

Từ công thức 2-6:

Khi mặt đường bố trí siêu cao in=isc ta có:

(2-13) Trong đó:

V: tốc độ xe chạy tính toán

R: bán kính đường cong bằng

: hệ số lực đẩy ngang

3.Quy định trị số siêu cao:

Theo TCVN4054-2005 quy định: Độ dốc siêu cao lấy theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế theo bảng 2-3 Độ dốc siêu cao lớn nhất không quá 8%

và nhỏ nhất không dưới 2%

Bảng 2-3

Độ dốc siêu cao ứng với các bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế

g f

2

n

i

v R

Các phần xe chạy riêng biệt nên làm siêu cao riêng biệt

2.2.3.2 Đoạn nối siêu cao:

1.Khái niệm:

Trên tuyến đường ở ngoài đường thẳng mặt đường dốc ngang hai mái, vào đến đường cong khi có bố trí siêu cao trở thành dốc ngang một mái Việc chuyển tiếp từ mặt đường có dốc ngang hai mái sang dốc ngang một mái được thực hiện trên một chiều dài cần thiết đủ để thực hiện công việc này, chiều dài đoạn chuyển tiếp được gọi là đoạn nối siêu cao

Như vậy tại điểm đầu của đoạn nối siêu cao, mặt đường có dốc ngang hai

mái, và tại điểm cuối mặt đường dốc ngang một mái và trị số độ dốc ngang là độ

dốc siêu cao được quy định như Bảng 2-3

2.Công thức tính chiều dài đoạn nối siêu cao:

Từ khái niệm trên ta co công thức tính chiều dài đoạn nối siêu cao như sau:

Theo TCVN 4054-2005 độ dốc siêu cao và chiều dài đoạn nối siêu cao phụ

thuộc vào bán kính đường cong nằm và vận tốc thiết kế như sau:

33

27 1550

0,06 0,05

Trên đoạn nối siêu cao mặt cắt ngang hai mái được chuyển thành mặt cắt

ngang một mái có độ dốc siêu cao bằng hai bước như sau:

- Bước chuẩn bị : Các bộ phận ở bên ngoài phần xe chạy ( lề đường ) nâng lên có

dốc bằng dốc phần xe chạy bằng cách quay quanh mép phần xe chạy

 

p

Ýc nsc i

i B



- Bước thực hiện : quay quanh tim đường để nâng phần đường phía lưng đường cong cho có cùng độ dốc phần xe chạy, sau đó tiếp tục quay cả phần xe chạy và lề gia cố quanh tim đường cho đến khi đạt độ dốc siêu cao Trường hợp đường có dải phân cách giữa siêu cao được thực hiện có thể bằng cách quay quanh mép trong hoặc mép ngoài mặt đường (Hình )

3 Bố trí đoạn nối siêu cao:

Đoạn nối siêu cao, đoạn nối mở rộng đều được bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp Khi không có đường cong chuyển tiếp, các đoạn nối này được bố trí nửa ngoài đường thẳng và nửa nằm trong đường cong tròn

*Sơ đồ bố trí siêu cao: chiều dài các đoạn chuyển dần từ in sang isc đựoc tính như sau:

L12 = L23 = B/2  in/ip

L34 = B(isc - in)/ ip

Lnsc =L12 + L23 + L34

3 Ví dụ:

IV> Đường cong chuyển tiếp

1> Khái niệm và phương pháp tính toán:

a Khái niệm:

Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong phải chịu các thay đổi:

+Bán kính cong từ vô cùng () vào đường cong có độ cong không đổi(bán kính cong đã cho R)

+Lực ly tâm từ chỗ bằng 0 đạt tới trị số GV2/g.R

+ Góc  hợp thành giữa trục bánh trước và trục xe từ chỗ bằng 0 trên đường thảng đến trị số  trên đường cong

Những thay đổi trên gây khó chịu cho hành khách và người lái xe vì vậy để

có thể quay tay lái một cách đều đặn với tốc độ cho phép để đi vào đường cong tròn thì cần phải bố trí đường cong chuyển tiếp ở hai đầu đường cong tròn để phù hợp với quỹ đạo quá độ xe chạy

*Tác dụng của đường cong chuyển tiếp:

-Thay đổi góc ngoặt của bánh xe phía trước một cách từ từ để đạt được góc quay cần thiết ở đầu đường cong tròn

-Giảm mức độ ( cường độ ) tăng lực ly tâm do đó tránh được hiện tượng người trên

xe bị xô ngang khi vào đường cong tròn

-Tuyến có dạng hài hoà ,lượn đều không bị gãy khúc tăng mức độ tiện lợi ,êm thuận và an toàn chạy xe

2> Các giả thiết và công thức tính toán chiều dài đường cong chuyển tiếp:

*Các giả thiết:

-Tốc độ xe chạy trên đường cong chuyển tiếp không đổi và bằng tốc độ thiết

kế ( xe chạy trên đường thẳng)

- Trên chiều dài của đường cong chuyển tiếp gia tốc ly tâm thay đổi từ 0 tới

v2/R và bán kính cong thay đổi đều từ  cho đến R tỷ lệ bậc nhất với chiều dài đường cong chuyển tiếp từ S =0 đến S =Lct

R: bán kính đường cong chuyển tiếp

Theo quy trình Việt Nam lấy I =0,5 m/s3

Lct =V3/23,5.R (2-16)

Đường cong chuyển tiếp có nhiều dạng khác nhau nhưng hiện nay chủ yếu sử dụng đường cong clôtoit có phương trình cơ bản: Rc.L = A2

R: bán kính của đường cong tại một điểm chạy trên đường cong clôtôit

L: chiều dài cung tính từ gốc đường cong tới điểm đang xét

A: thông số của đường cong, thông số này được chọn cho thích hợp nhưng phải thoả mãn điều kiện: A  R/3 và

Đường cong chuyển tiếp được bố trí trùng với đoạn nối siêu cao, đoạn nối mở rộng

và đựoc lấy trị số lớn nhất trong các trị số trên

Theo TCVN 4054-98 trên đường có Vtt  60 km/h phải bố trí đường cong chuyển tiếp

3>Cách cắm đường cong chuyển tiếp:

+ xác định các yếu tố của đường cong tròn: T = R.tag(/2); K = R. ( góc kẹp

ở đỉnh tính theo radian)

+ Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp và so sánh theo các điều kiện ở trên +Tính góc kẹp giữa đường thẳng và tiếp tuyến ở điểm cuối đường cong chuyển tiếp 0 = Lct/2R và kiểm ta điều kiện   20 nếu khôn thoả mãn điều kiện này thì phải cấu tạo lại bán kính đường cong chuyển tiếp

+ Xác định toạ độ các điểm cuối đường cong chuyển tiếp X0 và Y0 theo bảng 2-4 trang 35

V Đảm bảo tầm nhìn trên đường cong:

1 Khái niệm về tầm nhìn xe chạy:

Để đảm bảo xe chạy an toàn, lái xe luôn phải nhìn thấy rõ một đoạn đường ở phía trước để kịp thời xử lý tình huống về đườngvà giao thông như: tránh chướng ngại vật, tránh các chỗ hư hỏng, nhìn thấy biển cấm, biển báo

Vậy: Tầm nhìn là khoảng cách tối thiểu để người lái xe có thể nhìn tháy phía trước, hoặc chướng ngại trên đường Chiều dài đoạn đường này phải đảm bảo

A

- Lấy tay lái

2.Phương pháp tính chiều dài tầm nhìn(Hình vẽ):

Chiều dài tầm nhìn gồm có những phần sau đây hợp lại:

+Chiều dài phản ứng:

*Khái niệm:

Khi xe đang chạy người lái xe trông thấy một chướng ngại vật, phản ứng thành động tác hãm xe, hoặc giảm tốc độ của xe Trong khoảng thời gian đó xe đi được một quãng đường gọi là chiều dài phản ứng

*Xác định:

Thời gian phản ứng (tpư) là thời gian cần để nhận biết có chướng ngại vật và

có biện pháp xử lý Thời gian này phụ thuộc vào giới tính, độ tuổi, tay nghề và tình huống trên đường thời gian này thường được lấy từ 0.75 đến 1 giây Trong tính toán để đảm bảo mức độ an toàn nhất định người ta lấy tpư = 1s

Ph + Pi =  G  G i = G (  i) Theo lý thuyết về động năng thì: Công lực hãm sinh ra trên chiều dài hãm xe (Sh) phải bằng động năng tiêu hao do tốc độ ôtô giảm từ V1 - V2:

Sh (Ph + Pi) = Sh G (  i) =

2

2 2

2

V g

G 

Nên chiều dài hãm xe: Sh =

) ( 2

2 2

2 1

i g

V V K





Với V tính bằng m/s Nếu V tính bằng km/h có:

Sh =

) ( 254

2 2

2 1

i

V V K





Khi xe dừng lại hoàn toàn thì V2 =0 do đó:

Sh =

) ( 254

2

i

V K



 Trong đó:

: hệ số bám dọc

lh: chiều dài hãm xe G: trọng lượng xe i: độ dốc dọc của đường

V: vận tốc xe chạy

g: gia tốc trọng trường = 9.81m/s2

k: hệ số hãm phanh lấy =1,2

+Chiều dài an toàn:

Là khoảng cách dự trữ an toàn giữa hai xe và chướng ngại vật khi xe dừng hẳn, thường lấy từ 5-10m

Vậy khi đó: chiều dài tầm nhìn sẽ là (Tầm nhìn một chiều):

Theo quỹ đạo xe chạy dùng thước (com pa) xác định các chiều dài tầm nhìn

S1 vẽ các đường bao, với các tia nhìn trên ta xác định được tầm nhìn yêu cầu và xác định được chiều rộng Z cần tháo dỡ các chướng ngại vật.(hình vẽ)

Giả sử Z0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chướng ngại vật và Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chỗ cần bạt (khoảng cách đảm bảo được tầm nhìn) Nếu:

+Vẽ đường bao của tia nhìn :

-Trên bình đồ đường vòng vẽ với tỷ lệ lớn theo quỹ đạo xe chạy ,định điểm đầu điểm cuối những cung có chiều dài bằng S ,nối chúng lại với nhau bởi những đoạn

m i

kv V

S 10

) (

127 8

kv V

S 10

) (

254 6 , 3

thẳng ,vẽ đường bao của các đoạn thẳng ta có đường giới hạn nhìn từ đó xác định được vùng cản trở tầm nhìn phải dỡ bỏ ,gọt phá ta luy

+ Phương pháp hình học :

Dùng tính toán xác định phạm vi đảm bảo tầm nhìn khi biết bán kính đường cong

độ dài cung tròn ,t ầm nhìn một chiều

* Khi chiều dài tầm nhìn S  K: chiều dài đoạn cung tròn:

K: chiều dai cung tròn

: góc giới hạn bởi cung có chiều dài S

-Khi thiết kế tầm nhìn không được nhỏ hơn trị số đã ưuy định

-Tầm nhìn tính toán tính từ mắt người lái xe có vị trí được quy định:

+ Cao 1,2m tính từ mặt phần xe chạy

+ Cách mép phần xe chạy bên phải là 1,5m

+ Vật chướng ngại được quy định có độ cao 0,1m trên mặt đường

-Phải có biện pháp đảm bảo tầm nhìn, trường hợp khó khăn có thể dùng các biện pháp tổ chức giao thông…

-Phải kiểm tra tầm nhìn ở nút giao thông ở các đường cong có bán kính nhỏ, các chướng ngại vật phải được dỡ bỏ để có h<0,3m so với tầm mắt người lái xe

Bài 3: sự phối hợp giữa đoạn thảng và đoạn cong trên bình đồ

I>Khái niệm:

Do ảnh hưởng của địa hình nên tuyến đường phải đổi hướng tại nhiều vị trí khác nhau, tại những vị trí đổi hướng được bố trí các đường cong tròn hay đường cong chuyển tiếp để xe chạy đảm bảo an toàn, thuận lợi cho nên việc phối hợp giữa đoạn thẳng và đoạn cong trên bình đồ là rất cần thiết nhằm tạo nên một tyuyến đường đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật, hài hoà lượn đều trong không gian tạo nên một cảnh quan đẹp

II> Các trường hợp cụ thể:

1> Nối tiếp hai đường cong cùng chiều:

Hai đường cong cùng chiều có thể nối trực tiếp vơí nhau hoặc ở giữa có một đoạn thẳng chêm tuỳ theo điều kiện cụ thể:

-Nếu hai đường cong cùng chiều không có siêu cao hay có cùng một siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau( đường cong ghép)

-Nếu hai đường cong cùng chiều nằm gần nhau mà chiềi dài đoạn thẳng giữa hai đường cong có hoặc không đủ đẻ bố trí đường cong chuỷên tiếp hoặc đoạn nối siêu cao ( m < L1+ L2 /2: m đoạn thẳng chêm; L1,L2 chiều dài đoạn nối siêu cao của đường cong 1&2) thì nên thay đổi bán kính để hai đường cong có cùng độ dốc siêu cao và độ mở rộng theo trị số lớn hơn Tỷ số bán kính của đường cong lớn và

2> Nối tiếp hai đường cong ngược chiều :

-Hai đường cong ngược chiều có bán kính lớn không làm siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau

-Nếu phải làm siêu cao thì chiều dai đoạn thẳng chêm phải đủ để bố trí làm hai đoạn đường cong chuyển tiếp hoặc nối siêu caovà nối mở rộngtheo điều kiện:

m ≥ L1 +L2/2 hoặc m ≥ 2V ( V: km/h)

3>Sự phối hợp giữa đoạn thảng và đoạn cong:

- Chiều dài các đoạn thảng không dài quá 3km

- Sau các đoạn thảng dài không bố trí các đường cong có Rmin Các đường cong tối thiểu phải bao hai bên bằng những đường cong tối thiểu thông thưòng

- Khi góc chuyển hướng nhỏ phải thiết kế các đường cong nằm có bán kính lớn (Bảng 2-4)

Bài 4: phối hợp giữa tuyến đường và cảnh quan

Tuyến đường phải được phối hợp với các cảnh quan xung quanh theo những nguyên tắc sau:

+ Tuyến đường phải lợi dụng phong cảnh hai bên đường, đồi núi, mặt nước, ccác công trình kiến trúc để tạo cảnh quan cho đường

+ Tuyến đường phải là công trình bổ sung cho cảnh quan xung quan, cần tránh việc tuyến đường cắt nát địa hình, không phù hợp với địa hình xung quanh

+ Quá trình thiết kế cần khuyến khích kiểm tra bằng mô hình không gian ba chiều giữa các yếu tố của tuyến đường và cảnh quan xung quanh

-Mặt căt đứng dọc theo tim đường đem duỗi thẳng gọi là trắc dọc của tuyến Trắc dọc được thể hiện bằng những đoạn thẳng và đoạn cong ( đường cong đứng )

có ghi rõ cao độ của tuyến đường

-Đường nối cao độ tự nhiên gọi là đường đen

- Đường nối cao độ thiết kế gọi là đường đỏ

+Cao độ thiết kế : là cao độ của mép ngoài lề đường (khi đã thi công xong ) Nếu đường có giải phân cách giữa cao độ thiết kế là cao độ tim phần xe chạy tính cho tim giải phân cách, khi đó hai nền đường riêng biệt sẽ có hai cao độ thiết kế trên hai trắc dọc riêng biệt

-Độ dốc từng đoạn tính bằng % hay 0/00 là tỷ số giữa hiệu số cao độ giữa hai điểm dầu và cuối dốc với khoảng cách giữa hai điểm đó

-Tại vị trí (mỗi cọc ) hiệu số giữa cao độ đỏ và đen (hoặc ngược lại ) là chiều cao thi

công ( đắp hoặc đào )

-Khi đường đỏ phía trên đường đen gọi là đường đắp và ngược lại gọi là đường đào

II> Nguyên tắc khi thiết kế mặt cắt dọc:

- Đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật

-Hiệu quả về kinh tế

-Phù hợp với điều kiện cụ thể

Để đảm bảo các nguyên tắc trên khi thiết kế trắc dọc phải xem xét các vấn

đề sau :

-Sự vận chuyển của ô tô

-Địa hình địa chất khu vực tuyến đi qua

-Căn cứ vào quy trình ,quy phạm đẻ thiết kế trắc dọc đạt yêu cầu kỹthuật, an toàn ,kinh tế

-Điều kiện thi công

-Điều kiện tác đọng của môi trường

2.Các yêu cầu khi thiết kế cắt dọc:

Khi thiết kế đường đỏ trên hình cắt dọc cần chú ý :

-Xác định điểm khống chế cụ thể, chính xác, hợp lý.(Điểm khống chế: các điểm nhất thiết đường đỏ phải qua như: điểm đầu tuyến ,điểm cuối tuyến ,điểm giao với đường sắt )

+Đảm bảo được các yêu cầu của các điểm khống chế theo suốt dọc tuyến

+Cao độ các điểm khống chế quy định như sau:

+Cao độ nền đường đắp qua bãi sông phải cao hơn mực nước tính toán ít nhất là 0,5 m

+Cao độ nền đường dẫn vào cầu nhỏ và cống phải cao hơn mực nước dâng ít nhất là 0,5 m

+Cao độ tối thiểu của đường thiết kế trên cầu phải xét đến cả an toàn cho

thông thuyền và 0,5 m cho cây trôi trong trường hợp không thông thuyền

+Cao độ nền đường trên cống phải đảm bảo chiều dày đất đắp tối thiểu

là 0,5m

+Cao độ tối thiểu của mép nên đường phải cao hơn mực nước ngầm tính

toán mực nước đọng thường xuyên Chiều cao này được quy định theo bảng 4-8(

T67-TKĐt1): chiêù cao từ đáy áo đường tới mực nứơc ngầm tính toán hoặc tới mặt

đất tự nhiên ở khu vực ẩm ướt

Loại đất Chiều cao quy định ( m )

-Trắc dọc là một thành phần của tuyến trong không gian nên phải phối hợp với

không gian xung quanh để tạo nên một tuyến đường hài hoà với không gian và hài

hoà với nội bộ

-Thoát nước tốt cho nền đường và khu vực hai bên đường Nền đường đắp có chế

độ thuỷ nhiệt tốt hơn nền đường đào ,nhưng cả hai loại không nên đào quá sâu và

đắp quá cao

-Đáy của rãnh rọc thường thiết kế sông với mép nền đường ,độ dốc dọc của đáy

rãnh bằng độ dốc dọc của đường Độ dốc dọc tối thiểu của rãnh là 0,5 %( cá biệt là

0,3%)

-Phải chú ý đến điều kiện thi công( thủ công hay cơ giới ) Với các đường quan

trọng thì thi công phần lớn bằng cơ giới, trắc dọc đổi lắt nhắt sẽ không thuận lợi

cho thi công ,cho bảo dưỡng và vận hành

-Cần đảm bảo khoảng tĩnh không khi có công trình vượt đường ô tôvà chiều cao

dự trữ gia cố mặt đường

-Nghiên cứu giải quyết tốt 4 vấn đề đã đặt ra ở phần nguyên tắc

Bài 2: chọn độ dốc dọc và chiều dài dốc dọc

I>Độ dốc dọc lớn nhất:

Việc xác định tiêu chuẩn độ dốc dọc phải được tính toán dựa trên nguyên tắc

tổng chi phí xây dựng và vận doanh là nhỏ n hất Vì độ dốc dọc ảnh hưởng đến gía

thành xây dựng và các chỉ tiêu khai thác vận tải ( như tốc độ xe chạy ,giá thành đầu

tư )

-Theo TCVN 4054-98:

+ Tuỳ theo cấp hạng kỹ thuật của đường độ dốc dọc tối đa được quy định

trong bảng2-1 Khi gặp khó khăn sau khi lập luận chứng kinh tế có thể tăng độ

dọc thêm 1 %so với các giá trị trong bảng 9 Các tuyến đường đi trên độ cao

2000m so với mặt biển có độ dốc dọc tối đa khong quá 8%

+Độ dốc dọc trong nền đào không nhỏ hơn 0,5%.Trên các đoạn cá biệt cho

phép độ dốc dọc trong nền đào nhỏ hơn 0,5% nhưng chiều dài không quá 50m

+Đường đi qua khu dân cư nên dùng độ dốc <3%( vì lý do an toàn )

+Dốc dọc trong hầm ( trừ hầm ngắn hơn 50m ) không> 3% và không <0,3%

+Trong đường cong nằm có bán kính nhỏ < 50m độ dốc dọc lớn nhất phải

triết giảm đi một trị số ghi trong bảng 3-2

Bán kính đường cong nằm

Lượng triết giảm độ dốc

+ Để đảm bảo thoát nước mặt tốt và không làm rãnh dọc quá sâu nên thiết kế

tránh độ dốc dọc bằng không Độ dốc dọc của rãnh không được nhỏ hơn 0,5%

II> Chiều dài dốc dọc lớn nhất:

Chiều dài của đoạn dốc dọc lớn không nên kéo dài mà phải hạn chế vì:

- Khi độ dốc dọc lớn và chiều dài đoạn dốc dài thì khi xe chạy lên dốc phải chuyển

số thấp ,tốc độ nhỏ dẫn đến nóng máy làm cho máy phải làm việc quá sức,dễ hao

mòn, dễ sinh ra chết máy

- Khi xuống dốc phải hãm phanh liên tục gây nguy hiểm nhất là khi đường trơn

Theo TCVN 4054-98 chiều dài đoạn dốc dọc không được vượt quá các trị số trong

bảng 3-3 ( đối với các đường nâng cấp cải tạo được dùng trị số trong ngoặc)

Bảng 12: chiều dài lớn nhất trên trắc dọc

III> Độ dốc dọc tối thiểu:

ở những đoạn nền đào để tránh cho rãnh dọc không phải đào quá sâu đồng thời vẫn đảm bảo khả năng thoát nước tốt không thiết kế đường có độ dốc bằng không và độ dốc nhỏ nhất khong nhỏ hơn 0,5%(Trường hợp cá biệt cho phép nhỏ hơn 0,5% nhưng chiều dài không quá 50m)

IV> chiều dài tối thiểu của dốc dọc:

Khi thiết kế trắc dọc nếu từng đoạn ngắn lại thay đổi độ dốc làm cho tuyến hình răng cưa xe đi laị không êm thuận, phải đổi số liên tục do vậy các đoạ dốc phải có một chiều dài đủ để bố trí 2 đường tang Theo TCVN 4054-98 chiều dài tối thiểu được quy định không nhỏ hơn ccác trị số trong bảng 3-4

Bảng 3-4: chiều dài tối thiểu các đoạn dốc dọc

Kích thước tính bằng mét

Chiều dài tối thiểu của

đoạn dốc dọc ( m) 250(150) 150(100) 100(70) 60(50)

( Trị số trong ngoặc dùng cho đường cải tạo nâng cấp)

Bài 3: Thiết kế đường cong nối dốc đứng

I> Khái niệm:

Trên trắc dọc có 2 đoạn thẳng ở cạnh nhau có độ dốc khác nhau, giao nhau tạo nên một điểm gẫy Điểm gẫy đó có thể là lồi hoặc lõm Để đảm bảo tầm nhìn tính toán, trắc dọc lượn đều không gẫy khúc, xe chạy an toàn, tiện lợi không có hiện tượng xung kích gây xóc mạnh tại các vị trí đó trên trắc dọc phải thiết kế đường cong đứng Đường cong đứng có hai loại : đường cong đứng lòi và đường cong đứng lõm

Góc gẫy  biểu thị bằng hiệu số độ dốc của trắc dọc giao nhau Do góc gẫy

bé nên với độ chính xác vừa đủ để có thể tính như sau:

 = ( i1) - ( i2) Dấu: + dốc đi lên; -dốc đi xuống

II> Bố trí đường cong đứng:

1> Một số quy định trong TCVN4054-98:

- Tại những nơi đường đỏ đổi dốc mà hiệu đại số giữa hai dốc :

> 1% đối với đường có Vtt  60 km/h

 2%đối với đường cong đứng co Vtt = ( 20-40 ) km/h

thì phải bố trí đường cong đứng

- Trị số bán kính đường cong đứng chọn theo địa hình tạo điều kiện thuạn lợi cho

xe chạy và không nhỏ hơn các trị số trong bảng 2-1

- Đường cong đững có thể dùng đường cong tròn hoặc đường cong pa ra bôn bậc

2

- Về vị trí đường cong đứng nên trùng với đường cong nằm, 2 đỉnh không nên lệch nhau quá 1/4 chiều dài đường cong ngắn hơn

- Không đặt đường cong nằm có bán kính nhỏ sau đỉnh đường cong đứng lồi

- bán kính đường cong lõm không nhỏ quá 1/6 bán kính đường cong nằm

2>Cách tính toán các yếu tố đường cong đứng:

a> Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi:

-Bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn xe chạy vì qua tính tóan và thực tế thấy rằng : nếu đường cong đứng lồi

mà thoả mãn yêu cầu về tầm nhìn thì sẽ đồng thời thoả mãn yêu cầu về an toàn , ảnh hưởng của lực ly tâm và sự mất ổn định của ô tô là không đáng kể

Trong trường hợp hai ô tô gặp nhau :

d

S R

2

2 2 min 

2

2 1 min 

S1 tầm nhìn một chiều

d chiều cao tầm mắt người lái xe trên mặt đường thường lấy bằng 1,2m

b>Xác định án kính tối thiểu đường cong đứng lõm:

Bán kính này được xác định từ điều kiện hạn chế lực ly tâm và bảo đảm tầm nhìn ban đêm trên đường cong đứng lõm

* Điều kiện hạn chế lực ly tâm :

Lực ly tâm gia thêm vào tải trọng gây khó chịu cho hành khách, gây nên siêu tải cho lò xo của xe nên phải hạn chế (F không vượt quá 0,05 trọng lực) và chọn bán kính phù hợp :

5 , 6 05 , 0

2 2

min

V g

v

R   v,V tốc độ xe chạy (m/s;km/h)

*Điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm :

Khi xe chạy về ban đêm pha đèn của ô tô chiếu trong đường cong đứng lõm một chiều dài nhỏ hơn trên đường bằng Do đó khi bố trí đường cong đứng lõm phải thoả mãn tầm nhìn về ban đêm

h S Sin

S R

d  



1

2 1

góc  là góc chiếu sáng đèn pha theo chiều đứng

hđ chiều cao của đèn pha

S1 tầm nhìn một chiều

c>Xác định các yếu tố đường cong đứng :

Đường cong đứng thường thiết kế theo phương trình pa ra bon bậc 2 là:

R: bán kính đường cong tại điểm gốc toạ độ đỉnh pa ra bon

dấu -: tương ứng với đường cong lồi