thiết kế tổng thể nút giao thông lập thể, chương 4 potx

Chương 4: Bố trí đoạn mở rộng trong đường cong nằm Theo TCXD 104 - 2007 điều 10.4.2 thì quy định phần mở rộng trong đường cong nằm bố trí ở phía bụng đường cong, trong trường hợp cần thiết cho phép bố trí về phía lưng hoặc cả hai phía lưng và phía bụng đường cong. Trên mặt cắt ngang ta chọn mở rộng về cả hai phía lưng và phía bụng đường cong, do mặt cắt ngang phải bố trí siêu cao nên n ếu chúng ta chỉ bố trí về phía bụng đường cong đòi hỏi khoảng dự trữ giữa khổ giới hạn và đáy kêt cấu nhịp lớn dẫn đến chiều dài cầu lớn. Về nguyên tắc trên bình đồ đoạn mở rộng trong đường cong nằm phải bố trí trùng với chiều dài nối siêu cao và chiều dài đường cong chuyển tiếp. Trong trường hợp không bố trí đường cong chuyển tiếp thì bố trí trên một nửa phần đường thẳng và một nửa phần đường cong. Trong trường hợp là đường nhánh thì đoạn vuôt nối mở rộng có thể thi công tương đối đơn giản. Trong phương án đ ã chọn v tk = 40 km/h < 60 km/h nên chúng ta không c ần phải bố trí đường cong chuyển tiếp. Mặt khác toàn bộ đường nhánh của phương án là cầu cong nên kiến nghị bố trí mở rộng trong đường cong nằm bố trí trên toàn bộ chiều dài cầu để đơn giản cho cấu tạo ván khuôn thi công và tăng an toàn. II.3.7. Siêu cao Siêu cao là cấu tạo mặt cắt ngang một mái có độ dốc nghiêng về phía bụng đường cong , cấu tạo trắc ngang một mái hướng tâm. Trong nút giao thông khác mức không nên chọn siêu cao l ớn vì các lý do sau: Trên cầu nhánh ngoài các xe con chạy với tốc độ cao bằng tốc độ thiết kế c òn các loại xe chạy với tốc độ nhỏ hơn như xe tải, xe buýt…Do đó nếu chọn siêu cao lớn thì các xe chạy với vận tốc thấp nhỏ hơn tốc độ thiết kế dễ xảy ra hiện tượng mất ổn định. Các xe dễ mất ổn định đặc biệt xe tải nặng có trọng tâm tương đối cao. Thông thường chọn i sc = 2 – 6 %. Công th ức tính siêu cao: 2 2 2 127* 127* sc V V i R R       Trong đó: - V: Vận tốc thiết kế = 40 km/h. - R: Bán kính đường cong nằm. -  : Hệ số lực ngang lấy theo điều kiện chống lật và chống trượt. - 2  = 0.17 : Hệ số bám ngang lấy theo điều kiện chống trượt * Với đường nhánh V tk = 40 km/h và R = 60 m ta có : 2 2 2 2 40 0.17 0.04 127* 127 * 127*60 sc V V i R R          Tra tiêu chuẩn TCXD 104 -2007 điều 10.5.6 Với vận tốc V tk = 40 km/h và R = 60m thì i sc = 4% và chiều dài đoạn nối siêu cao L = 30m. Ch ọn i sc = 4%. * Với vòng xuyến V tk = 40 km/h và R = 80 m ta có : 2 2 2 2 40 0.17 0.012 127* 127* 127*80 sc V V i R R           Dấu trừ chứng tỏ phải bố trí siêu cao ngược, để đơn giản cấu tạo nối tiếp giữa hai đường cong trái chiều vòng xuyến và cầu nhánh nên ta chọn i sc vòng xuyến = 0%. Vòng xuyến bố trí trắc ngang hai mái và i n = 2%. II.3.8. Cấu tạo đoạn nối siêu cao. Thông thường đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với vị trí chiều dài đường cong chuyển tiếp và chiều dài đoạn mở rộng trong đường cong nằm. Trong trường hợp không bố trí đường cong chuy ển tiếp thì chiều dài nối siêu cao được bố trí trên một nửa phần đường thẳng và một nửa phần đường cong tròn. Để cấu tạo đoạn nối siêu cao có rất nhiều phương pháp vuốt nối siêu cao như: Phương pháp quay quanh tim, phương pháp quay quanh mép, phương pháp quay quanh trục ảo…Ở đây tr ên phần cầu nhánh ta chọn phương pháp quay quanh tim. Chiều dài tối thiểu đoạn nối siêu cao được tính theo công thức *( ) sc nsc p i B L i    . Trong đó: L nsc = Chiều dài đoạn nâng siêu cao m. B = 7m : B ề rộng phần xe chạy. i sc = 4%: Siêu cao phần cầu nhánh.  = 1m : Độ mở rộng trong đường cong nằm. i p = 1% Độ dốc nâng siêu cao ( i p = 1% với đường V tk = 20 – 40 km/h). Thay s ố: *( ) 4*(7 1) 32 1 sc nsc p i B L m i       Tra điều 10.5.6 TCXD 104 – 2007 thì L nsc = 30 m, nên ta chọn L nsc = 32m. Chi ều dài đoạn nối siêu cao bao gồm hai đoạn: Chiều dài đoạn chuyển trắc ngang 2 mái thành trắc ngang 1 mái (L1) và đoạn chuyển trắc ngang 1 mái i n = 2% thành trắc ngang i sc = 4% ( L2). II.3.9. Giải pháp thiết kế trên mặt bằng. Có 3 phương pháp kết hợp nhánh rẽ phải với vòng xuyến như sau: - Đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với vòng xuyến. - Trục của đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với trục của vòng xuy ến (hai trục này tiếp xúc với nhau tại một điểm). - Đường nhánh rẽ phải nhập vào vòng xuyến một đoạn chung cd. c d A H1 H2 H3 Hình II.4. Các giải pháp thiết kế đường nhánh và xuyến. Phương pháp 1 : Tại 4 vị trí đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với vòng xuyến sẽ có 4 điểm giao cắt cùng mức của các dòng xe từ trái sang phải và từ phải sang trái để đi vào và đi ra khỏi vòng xuyến. Đây chính là điể m pha trộn của hai dòng xe cần chuyển làn để nhằm mục đích tách ra khỏi vòng xuyến hoặc nhập vào vòng xuy ến chuẩn bị đi ra đường khác. Đồng thời khi đi trên một nửa vòng xuyến mỗi một dòng xe rẽ trái sẽ gặp trên đường của mình hai điểm giao cắt cùng mức. Vì vậy, bốn điểm tiếp tuyến này tạo nên 4 điểm xung đột với góc giao 90   rất nguy hiểm cho chạy xe an toàn, nhất là đối với dòng xe rẽ trái. Phương pháp 2 : Do hai trục của vòng xuyến và trục của đường nhánh tiếp xúc với nhau cũng tại 1 điểm (điểm A) nên trên cả vòng xuyến sẽ có 4 điểm giao cắt cùng mức. Các vị trí này cũng tạo ra xung đột nguy hiểm như trường hợp 1. Phương pháp 3: Trong trường hợp này đường nhánh rẽ phải được nhập v ào vòng xuyến và có 1 đoạn chung với vòng xuyến (đoạn cd). Khác với hai trường hợp trên trường hợp này sẽ không có đường giao cắt nhưng sẽ có pha trộn không chỉ giữa các d òng xe r ẽ trái với nhau mà còn giữa các dòng xe rẽ trái và rẽ phải. Mặc dầu vậy, phương pháp này tạo thuận lợi cho dòng xe rẽ trái, vì trên đường đi của chúng không gặp các điểm giao khác mức. Tuy nhiên, so với hai phương pháp trên thì điều kiện chạy xe của các dòng xe rẽ phải ít thuận lợi hơn là vì do dòng xe rẽ phải buộc phải pha trộn vào dòng xe rẽ trái và trên đường đi vào vòng xuyến chúng phải thực hiện không chỉ ngoặt về bên phải mà còn ngoặt về bên trái. Xu ất phát từ các phân tích trên ta chọn phương án 3 để thiết kế vòng xuyến. II.3.10. Phương án mặt bằng đưa ra như hình vẽ. Hình II.5. Mặt bằng phương án chọn. Cầu trong nút giao được phân chia và gọi tên như sau: (Thứ tự trụ trên vòng xuyến được đánh số từ 1 đến 16 theo ngược chiều kim đồng hồ . cd. c d A H1 H2 H3 Hình II .4. Các giải pháp thiết kế đường nhánh và xuyến. Phương pháp 1 : Tại 4 vị trí đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với vòng xuyến sẽ có 4 điểm giao cắt cùng mức của các dòng. một mái hướng tâm. Trong nút giao thông khác mức không nên chọn siêu cao l ớn vì các lý do sau: Trên cầu nhánh ngoài các xe con chạy với tốc độ cao bằng tốc độ thiết kế c òn các loại xe chạy. đường nhánh V tk = 40 km/h và R = 60 m ta có : 2 2 2 2 40 0.17 0. 04 127* 127 * 127*60 sc V V i R R          Tra tiêu chuẩn TCXD 1 04 -2007 điều 10.5.6 Với vận tốc V tk = 40 km/h và R =