thiết kế tổng thể nút giao thông lập thể, chương 3 pptx

CHƯƠNG 3 THI ẾT KẾ HÌNH HỌC NÚT GIAO THÔNG NGÃ TƯ VỌNG II.1. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT THIẾT KẾ NÚT GIAO II.1.1. Các thông số kỹ thuật thiết kế vòng xuyến: + Tốc độ tính toán trong vòng xuyến: v d = 40km/h = 11.11m/s. + Góc giao c ủa 2 đường ôtô: 0 76 1'42"   . + Độ dốc dọc trên vòng xuyến: i d = 0 %. + Độ nghiêng siêu cao trên vòng xuyến: i sc = 0 %. + Hệ số lực ngang lựa chọn: 17.0   . II.1.2. Các thông số kỹ thuật thiết kế cầu nhánh: + Tốc độ tính toán trong cầu nhánh: v d = 40km/h = 11.11m/s. + Độ dốc dọc lớn nhất trên các cầu nhánh: i d = 4%. + Độ nghiêng siêu cao lớn nhất trên các cầu nhánh: i sc = 4%. + H ệ số lực ngang lựa chọn: 17.0   III.2. LỰA CHỌN TỐC ĐỘ TÍNH TOÁN TRÊN CÁC CẦU NHÀNH VÀ VÒNG XUYẾN Vì nút giao khác mức thường chiếm dụng mặt bằng lớn, do đó để giảm kích thước của nút người ta thường giảm tốc độ ở các cầu nhánh. Vì vậy lựa chọn tốc độ tính toán của các cầu nhánh cần được luận chứng kỹ lưỡng. Không thể chọn tốc độ thiết kế của cầu nhánh bằng tốc độ xe chạy trên đường chính vào nút vì hai lý do sau: + Th ứ nhất là tốc độ xe rẽ lớn thì đòi hỏi phải thiết kế cầu rẽ có chiều dài lớn. Điều này dẫn đến khối lượng và gía thành xây d ựng tăng lên, đồng thời tăng diện tích chiếm dụng mặt bằng. + Thứ hai là không thể lựa chọn tốc độ trên cầu nhánh quá cao do thông thường cầu nhánh rẽ chỉ có một l àn xe dành cho đi chung cả xe con và xe bus có tốc độ thiết kế thấp sẽ không đạt được tốc độ thiết kế cao. Trong thành phố, do điều kiện hạn hẹp về mặt bằng nên các nhà chuyên môn khuyên nên dùng tiêu chu ẩn ứng với điều kiện tối thiểu, nghĩa là tốc độ tính toán của các cầu nhánh trong các nút giao khác mức ở thành phố chỉ nên chọn V=25-40 km/h, chỉ đối với đường cao tốc thành phố mới chọn V=50km/h. Từ tất cả các điều trên và theo quy trình thiết kế đường đô thị mới nhất của nước ta: Đường đô thị - Yêu cầu thiết kế mang ký hiệu 104 – 2007 với vận tốc trên đường chính 60km/h ,vận tốc thiết kế trên cầu nhánh đều được chọn là 40km/h. Tại vòng xuyến các dòng xe nhập dòng vào vòng xuyến nên các phương tiện không thể đi với tốc độ cao được, vì vậy tốc độ thiết kế cho vòng xuyến tại chỗ trộn dòng được chọn là 30km/h II.3. TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC YẾU TỐ TRÊN MẶT BẰNG. II.3.1. Nguyên tắc thiết kế mặt bằng. - Các yếu tố tuyến trên mặt bằng phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật tương ứng với vận tốc thiết kế. - Mặt bằng tuyến phù hợp với các quy hoạch hai bên đường và các d ự án khác có liên quan. - Tuyến phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật và hạn chế tới mức thấp nhất khối lượng xây dựng và giải phóng mặt bằng, tuy nhiên cũng phải đảm bảo an toàn và êm thuận tới mức tối đa cho người và phương tiện khi tham gia giao thông trong nút. - Phối hợp hài hoà giữa các yếu tố: bình đồ - trắc dọc - trắc ngang - c ảnh quan. - Kết cấu cầu phù hợp với trình độ và năng lực thi công của nhà th ầu trong nước. - Hạn chế chiều cao kiến trúc. - Đảm bảo tính thông thoáng và thẩm mỹ cao. - Hạn chế ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình thi công như độ rung v à tiếng ồn… II.3.2. Tính toán tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định ( S 1 ). Tình huống và điều kiện xác địn tầm nhìn: Xe đang chạy với vận tốc V 1 = V gặp chướng ngai vật cố định trên làn xe đang chạy có thể dừng lại an toàn V 2 = 0 trước chướng ngại vật 1 khoảng cách l 0 . Sơ đồ tính toán như hình vẽ: Hình II.1. Sơ đồ tính toán tầm nhìn 1 chiều. Và được tính theo công thức: S = l pu + S h + l 0 = 2 2 0 * . . 2* *( ) 3.6 254*( ) d f o d d d v V k V v t k l l g i i          Trong đó: • pu l - chiều dài đoạn đường ứng với thời gian phản ứng tâm lý người lái xe, là khoảng thời gian cần thiết để nhận biết có chướng ngại vật để có biện biện pháp sử lý và thời gian xử lý: 1 l = v.t f + v - tốc độ chạy xe trên cầu nhánh trước khi hãm phanh (m/s) + t f - thời gian phản ứng tâm lý của lái xe, t f = s2.14.0  . Ch ọn t f = 1,0s tương ứng với trạng thái chú ý của lái xe. • h S - chiều dài hãm xe: 2 . 2 ( ) h d d K v S g i    Trong đó: + K - hệ số sử dụng phanh, nên lấy k = 1.2 đối với ô tô con và lấy bằng 1.3 – 1.4 đối với ô tô tải và ô tô buýt. Khi tính toán các y ếu tố hình học nên ch ọn giá trị trung bình k = 1.2 +  - hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường, lấy  = 0.3 là điều kiện đường ẩm v à bẩn + i d - độ dốc dọc đường nhánh, lấy trường hợp bất lợi nhất là xe xuống dốc, i d = 0,07 ( Điều 11.2.1 TCXD 104 – 2007 ) • 0 l - cự ly an toàn dừng xe trước chướng ngại vật. Thường chọn 0 l = 5 -10 m T ừ đây, công thức được viết lại: S h = 2 2 0 * 40 1.2* 40 5 3.6 254*( ) 3.6 254*(0.3 0.07) d d V k V l i         = 36.54m Tra tiêu chuẩn xây dựng TCXD 104 -2007 thì tầm nhìn một chiều tương ứng với V = 40km/h l à S 1 = 40m . Kết hợp ta chọn S 1 = 40m. II.3.3. Tính toán tầm nhìn thấy xe đi ngược chiều ( S 2 ). Tình huống và điều kiện xác định tầm nhìn: Hai ô tô chạy ngược chiều tr ên cùng một làn phải nhìn thấy nhau với một khoảng cách đủ lớn để cả hai xe dừng lại an toàn. Sơ đồ tính như h ình vẽ: Hình II.2. Sơ đồ tính toán tầm nhìn 2 chiều. Công thức: S 2 = 2 l p- + 2S h + l 0 = V 1.8 + K . V 2  127. ( 2 - i 2 ) + l k thay số ta có: S 2 = 2 2 2 40 1.2 *40 *0.3 5 1.8 127* (0.3 0.07 )    = 80.517 m Tra tiêu chu ẩn TCXD 104 – 2007 với V tk = 40km/h thì S 2 = 80m. V ậy chọn S 2 = 81m II.3.4. Tính toán bán kính đường cong nằm. Vì ta chọn V tk = 40km/h < 60 km/h (Theo điều 10.5.1- Tiêu chu ẩn thiết kế đường đô thị 104-2007 ) nên trong nút giao không c ần phải bố trí đường cong chuyển tiếp. Do đó toàn bộ đường cong trong nút là đường cong nằm. T ính toán bán kính đường cong nằm theo công thức sau: R = )( 2 sc ig v   Trong đó : v: Vận tốc thiết kế (m/s). g : Gia tốc trọng trường ( 9.8m/s 2 ). i sc : Siêu cao trong đoạn cong.  : Hệ số lực ngang chọn  = 0.17. * Đối với đường nhánh v tk = 40 km/h ta có : R = 2 2 11.11 59.976 ( ) 9.8*(0.17 0.04) sc v m g i      Tra tiêu chu ẩn xây dựng TCXD 104 – 2007 điều 10.3.3 ta có: Bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn R min = 60 m. Vậy chọn R nhánh = 60m. * Đối với vòng xuyến kiến nghị không bố trí siêu cao ( Chi tiết xem tính toán siêu cao). Ta có: R = 2 2 11.11 74 ( ) 9.8*(0.17 0) sc v m g i      Chọn R = 80m. II.3.5. Tính toán độ mở rộng trong đường cong nằm. Khi xe chạy trên đường cong thì bánh trước và bánh sau của xe chạy trên hai quỹ đạo khác nhau do đó dải đường mà xe chiếm dụng lơn hơn nhiều trên phần đường thẳng. Độ mở rộng một làn xe được tính toán như trong hình vẽ: Hình II.3. Sơ đồ tính mở rộng đường cong. Độ mở rộng cho 1 l àn xe xét về yếu tố hình học được tính: e 1 = 2 2* L R ( m). Trong đó: e 1 : Độ mở rộng tính cho 1 làn xe. L = 8 m : Chi ều dài tính từ trục sau đến giảm sóc đằng trước của xe . Trong th ực tế do xe chạy với vận tốc v thì cần phải xem xét đến độ sàng ngang nên độ mở rộng trong đường cong : e 1 = 2 0.05* 2* L V R R  Thay số với cầu nhánh R = 60m thì : e 1 = 2 2 0.05* 8 0.05*40 0.56 2* 2*60 60 L V m R R     . Thay s ố vòng xuyến R =80m thì : e 1 = 2 2 0.05* 8 0.05* 40 0.425 2* 2*80 80 L V m R R     Độ mở rộng trong đường cong phải là bội số của 10 cm và do c ầu nhánh chỉ bố trí xe đi một chiều, và để đường nhánh nối tiếp dễ dàng với vòng xuyến nên ta chọn độ mở rộng 1 làn xe cho c ả đường nhánh và vòng xuyến là 0.5m. V ậy ta có: Vòng xuyến 4 làn độ mở rộng E vx = 4* 0.5 = 2m. C ầu nhánh độ mở rộng E cầu nhánh = 2*0.5 = 1m. . CHƯƠNG 3 THI ẾT KẾ HÌNH HỌC NÚT GIAO THÔNG NGÃ TƯ VỌNG II.1. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT THIẾT KẾ NÚT GIAO II.1.1. Các thông số kỹ thuật thiết kế vòng xuyến: + Tốc độ. không thể đi với tốc độ cao được, vì vậy tốc độ thiết kế cho vòng xuyến tại chỗ trộn dòng được chọn là 30 km/h II .3. TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC YẾU TỐ TRÊN MẶT BẰNG. II .3. 1. Nguyên tắc thiết kế mặt. không thể lựa chọn tốc độ trên cầu nhánh quá cao do thông thường cầu nhánh rẽ chỉ có một l àn xe dành cho đi chung cả xe con và xe bus có tốc độ thiết kế thấp sẽ không đạt được tốc độ thiết kế