Bài giảng thiết kế đường ôtô 2 P14 doc

TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP Đ14.4 S khỏc bit ng cao tc vi ng ụtụ thụng thng C s tớnh toỏn thit k cỏc yu t ca tuyn trờn bỡnh v trc dc ca ng cao tc cú nhng gỡ khỏc vi ng ụtụ thụng thng (nờu rừ nhng im ging v khỏc nhau, cỏc im phi cp i vi ng cao tc m khụng cn cp i vi ng ụtụ thụng thng v ngc li). Nh chỳng ta ó bit : ng cao tc l loi ng ụtụ cú chc n ng c bit ch dnh cho xe cú ng c, m bo giao thụng liờn tc (ch cho phộp dng xe cỏc ch quy nh hoc dng xe khn cp bờn l). Tỏch riờng hai phn xe chy bng di phõn cỏch gia, hn ch s cỏc v trớ ra vo ng, ch cho ra, vo tuyn cỏc im quy nh, khụng cho phộp giao nhau cựng mc; ỏp dng cỏc tiờu chun k thut cao v b trớ y cỏc trang thit b, tớn hiu ch dn giao thụng. V i cỏc iu kin nh vy ng cao tc c c trng bng cỏc c im sau : 1- Tc xe chy cao. 2- Nng lc thụng hnh ln. 3- An ton xe chy cao. 4- Chi phớ vn doanh gim. 5- Bo m c giao thụng liờn tc trong mi thi tit. t c nhng vn trờn iu thit k phi nht thit tuõn theo cỏc tiờu chun riờng ca ng cao t c. Cỏc tiờu chun ny cú nhng im ging, im khỏc vi cỏc tiờu chun ca ng, ụtụ thụng thng, cú nhng tiờu chun c cp i vi ng ụtụ cao tc m khụng cn cp i vi ng ụtụ thụng thng v ngc li; ln lt chỳng ta s xem xột nhng im ny. 1- Cỏc on tuyn nm trờn ng thng Theo quan im thit k ng cao t c thỡ on tuyn thng quỏ di hoc quỏ ngn u khụng cú li. Lý do : i vi on thng quỏ di s khụng an ton trong iu kin xe chy vi tc cao vỡ tuyn s tr nờn n iu, lỏi xe mt mi, d bun ng, d c lng sai khong cỏch vi xe i trc v phn ng rt chm cú khi c tng tc mt cỏch vụ lý khi c n phi x lý tỡnh hung, chúi mt v ờm, khú kt hp hi hũa vi phong cnh 2 bờn. Nh vy TCVN 5729 1997 thit k ng cao tc ca ta quy nh : Trỏnh thit k cỏc on thng quỏ di 4 6 Km trờn ng cao tc. V im ny i vi ng ụtụ thụng thng cp cao (cp I III) cng c cp n trong phn thit k cnh quan nhng cha cú quy nh rừ rng trong TCVN 4054 85. i vi on thng quỏ ngn cng khụng cho phộp i vi ng cao tc xut phỏt t quan im th giỏc v an ton. V im ny mi nc cú ngh khỏc TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 78 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP nhau nhng núi chung u cú cựng quan im v quan h gia chiu di on thng v bỏn kớnh ng cong nh Cng hũa liờn bang c. Khi L on thng 500m thỡ R L on thng Khi L on thng > 500m thỡ R > 500m i vi ng ụtụ thụng thng theo TCVN 4054-85 ca nc ta thỡ quy nh mi quan h gia chiu di on thng v on cong trờn bỡnh khụng nờn chờnh lch nhau quỏ 3 ln v trỏnh b trớ ng cong ngn gia cỏc on thng di hoc on thng ngn gia cỏc ng cong. 2- Bỏn kớnh ng cong nm nh nht Rmin v bỏn kớnh nh nht thụng thng. V cụng thc tớnh toỏn thỡ nh nhau : R = )(127 2 SC i V + à õy khi dựng tr s à max v i SC max s c tr s bỏn kớnh nh nht. - i vi ng ụtụ thụng thng dựng à max = 0,15 tớnh R Min nhng i vi ng cao tc hu nh tt c cỏc nc dựng à max = 0,10 0,13 (khi V TK cng ln thỡ dựng à max ly cng nh trong phm vi trờn). - Bỏn kớnh nh nht thụng thng c ch cp n i vi ng cao tc m khụng c núi n ng ụtụ thụng thng vỡ i vi ng cao tc yờu cu v m bo an ton, ờm thun c hiu l bỏn kớnh nh nht nờn ỏp dng khi thit k m bo iu kin an ton, ờm thun hn, v ch trong trng hp a hỡnh r t khú v lu lng xe khụng ln mi ỏp dng tr s bỏn kớnh nh nht Rmin. 3- Bỏn kớnh nh nht khụng lm siờu cao : Vn dựng cụng thc (II-1) tớnh nhng i vi ng cao tc thỡ tr sà = 0,045 - 0,05 tng ng i SC = -2% (bng i n trờn mt ng 2 mỏi). Mt s nc khỏc cũn ly à = 0,035 ng vi i SC = 1,5% Trong khi ú i vi ng ụtụ thụng thng thỡ xỏc nh tr s bỏn kớnh nh nht khụng lm siờu cao R min osc ly 08,0 = à ng vi i n = 3% tc l tiờu chun thp hn. Trờn c s cỏc phõn tớch trờn (mc 2,3) TCVN 5729 1997 ó quy nh cỏc tr s Rmin, Rmin thụng thng v R min osc cho tng cp ng cao tc. 4- Bỏn kớnh ng cong ti thiu theo yờu cu ờm thun v th giỏc Tiờu chun ny c Liờn Xụ (c) ngh dựng cho ng cao tc R Min = 20 2,0 2 + i V (II-2) TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 79 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP Trong ú R Min l bỏn kớnh nh nht bo m u n (ờm thun) v th giỏc c hiu l bỏn kớnh cong cui on chuyn tip Clotoit. V : Tc thit k (Km/h) i : dc dc ca on ng cong (%) v ch tớnh vi cỏc trng hp cú dc dc i > 0,25%. Tiờu chun ny i vi ng ụtụ thng cỏc nc v nc ta khụng cp n. 5- Chiu di ng cong ngn nht K min Tiờu chun ny cng c cp rt chi tit i vi ng cao tc. Tr s ca nú c tớnh toỏn da trờn 3 iu kin sau. a) K sao cho lỏi xe khụng phi i hng tay lỏi trong 6 sec tc l : K min = v.t = )3)((67,16. 6,3 = IImV V b) K ni tip 2 on ng cong chuyn tip K min = 2L (m) (II-4) L = RI V 3 (m) (II-5) Hay K Min = 0,085 R V 3 (m) (II - 6) c) K sao cho phõn c p ln m bo s u n v m quan lm cho lỏi xe khụng cm thy tuyn nh b búp mộp, thu nhn th giỏc b sai lch ( a ra cỏc tr s p khng ch tng ng vi tng VTK. - ỏp dng cỏc tr s p khng ch ny ta cú chiu di ng cong ti thiu khi thit k ng cao trong trng hp ng vũng dựng dng Clotoit. K Min = 400.1 ; (m) khi V TK = 120 Km/h (II-7) K Min = 200.1 : (m) khi V TK = 100 Km/h (II 8) K Min = 000.1 ; (m) khi V TK = 80 Km/h (II-9) Trng hp ng vũng trũn u thỡ : K Min = 1 2/cos 1 3,57 . P ; (m) (II-10) Tng hp c 3 iu kin trờn khi thit k cn khng ch chiu di ng vũng theo tr s no ln hn tớnh c gia (II-3) v (II-7); (II-8); (II-9) hoc gia (II-10) v (II-7); (II-8); (II-9). 6- ng cong chuyn tip TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 80 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP Tiờu chun ny c cp n cho c ng cao tc v ng ụtụ thụng thng. Tuy nhiờn i vi ng ụtụ thụng thng ch yờu cu i vi ng C1, C2, , C3 khi V TK > 60Km. Cũn i vi ng cao tc vic thit k /c chuyn tip c tớnh toỏn v quy nh rt cht ch v gn nh l 1 yờu cu khụng th thiu. Cỏc thụng s xỏc nh chiu di ng cong chuyn tip L cng ũi hi cao hn chng hn nh tng gia tc ly tõm I ch ly bng 0,2 0,3 m/s 3 . Ngoi ra vic xỏc nh chiu di L cũn xut phỏt t yờu cu thu nhn th giỏc ca lỏi xe : L Min = R/9 (II-11). õy chớnh l c s a ra quy nh chiu di L ti thiu nh bng 2 trong TCVN 5729-1997. * Chỳ ý : Tr s bỏn kớnh khụng cn b trớ siờu cao bng 2 trong TCVN 5729- 1997 khụng phi l bỏn kớnh khụng cn b trớ ng cong chuyn tip Clotụit v ch khi no vi bỏn kớnh R ln n mc gia qu o chy xe cm theo ng cong trũn khụng cú on ni chuyn tip dng Clotụit vi qu o chy xe cú ni chuy n tip Clotụit sai lch nhau khụng ỏng k thỡ lỳc ú mi khụng cn b trớ ng cong chuyn tip. Tc l lỳc ú tr s p rt nh (p = 0,07 0,08 m) hay tr s bỏn kớnh l khỏ ln. Nhng thc ra theo quy nh v chn L ti thiu tng ng R (nh toỏn hỡnh 3.3 trang 68 - ng cao tc ca GS Dng Hc Hi thỡ khụng cú cp (L, R) theo quy nh no cho p nh (p 0,07 0,08 m) v iu kin p 0,07 0,08 m ch cú th xy ra khi chiu di L rt nh trong khi R rt ln nhng vỡ rt nhiu iu kin khụng ch, nht l iu kin thu nhn th giỏc theo (II-11). Do vy yờu cu luụn luụn phi b trớ ng cong chuyn tip dng ng cong Clotoit cho ng cao tc l hon ton d hiu. 7- dc dc ca ng 7.1 dc dc ln nht cho phộp Tiờu chun ny c cp n i vi ng cao tc cú mt s im khỏc bit so vi ng thụng thng. dc dc ln nht cho phộp cho 2 trng hp : Khi lờn dc v khi xung dc. L vỡ : Trờn ng cao tc xe chy mt chiu v nớu mi chiu c thit k trc dc riờng (tỏch riờng hai phn xe chy) khụng ph thuc vo nhau thỡ dc ln nht cho phộp ca dc xung ng nhiờn cú th ln h n tr s cho phộp ca dc lờn (khụng phi khc phc sc cn lờn dc m ch l yờu cu hóm xe an ton m thụi). Nh vy TCVN 5729 1997 ó quy nh i d Max cho phộp ca ng cao tc nh bng III-6 trang 74 Giỏo trỡnh ng cao tc. 7.2 dc dc nh nht cho phộp - Yờu cu ny i vi ng ụtụ thụng thng ti nhng on nn ng o di l 0,5% (cỏ bit 0,3%) TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 81 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP - Nhng i vi ng cao tc ngoi yờu cu i dMin = 0,5 % cũn quy nh riờng i vi cỏc on chuyn tip cú dc ngang i n = 1% thỡ nht thit phi thit k i d Min = 1%. 7.3 Chiu di dc ti a Tiờu chun ny c 2 loi ng u c xột n v L dc c xỏc nh trờn c s sao cho khi xe leo n nh dc trong iu kin tc ca nú vn m bo ln hn v bng tc thp nht cho phộp xỏc nh chớnh c ly ny. 7.4 Gim dc dc trờn ng vũng. Vic thit gim d c trờn ng vũng c thc hin cho c 2 loi ng nhng i vi ng ụtụ thụng thng vic ny ch t ra vi cỏc bỏn kớnh nh (R 50m). Nhng i vi ng cao tc vic ny cho c vi cỏc bỏn kớnh ti thiu ln da trờn c s phũng s nguy him s gp phi khi xe xung dc trờn cỏc on va dc ln trn trc dc v a cong trờn bỡnh c th nh sau : Khi xe chy xung dc trờn ng vũng thỡ trc trc ca xe s phi chu lc tng lờn do nh hng ca dc chộo lm phõn b li ti trng gia 2 trc nh vy phi khng ch tr s gia tng chu ti ú sao cho ch bng vi khi xe chy xung dc trờn ng thng t ú s rỳt ra c tr s dc cn trit gim i vi on va xung dc va nm trờn ng vũng l : SC i R V i 127 2 = (II.12) 8- ng cong ng trờn trc dc 8.1 Bỏn kớnh ti thiu ca ng cong ng li C s xỏc nh bỏn kớnh ti thiu ng cong ng li trờn ng cao tc cng nh trờn ng ụtụ thụng thng. R () 2 21 2 2 dd V + (II-13) Nhng i vi ng cao tc thỡ ch tớnh S = S 1 tm nhỡn 1 chiu, d 1 l chiu cao tm mt iu lỏi xe = 1,2m; d 2 = 0,1m l chiu cao chng ngi vt, vi nhng tr s ny ta cú : R 98,3 2 1 S lloi Min = (II-14) T õy TCVN 5729-1997 quy nh tr s bỏn kớnh ng cong nng li ti thiu. 8.2 Bỏn kớnh ti thiu ca ng cong ng lừm ng ụtụ thụng thng tr s bỏn kớnh lừm ti thiu c xỏc nh t iu kin m bo s ờm thun ca xe v xột thờm t iu kin hn ch tm nhỡn v ban ờm. TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 82 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N BM ặèNG T - ặèNG TP i vi ng cao tc cựng xột n 2 iu kin trờn nh sau: 1- iu kin m bo ờm thun cho xe chy R V 2 /13b (II-15) Trong ú b l gia tc ly tõm ly nh hn so vi ng ụtụ thụng thng b = (0,25-0,3) m/s 2 do vy thng tớnh R lừm min = V 2 /3,6 ; m (II-16). 2- iu kin m bo v tm nhỡn ban ờm, ging nh ng ụtụ thụng thng : R ).(2 1 2 1 SinSh S d Lom Min + = m; (II-17) 3- Ngoi 2 iu kin trờn ng cao tc cũn xột thờm m bo tm nhỡn ti cỏc ch trờn ng vũng lừm cú cu vt qua ng trong hai trng hp : - Khi S 1 < L V thỡ R lừm min = S 1 /28,92 ; m (II-18) - Khi S 1 > L V thỡ R lừm min = 1212 92,282 iiii S m (II-19) Trong ú i 1 v i 2 l 2 dc dc ca 2 ng tang to thnh ng cong ng lừm. Vi tr s tm nhỡn S 1 quy nh trong TCVN 5729-1997 thỡ iu kin (II-18) cho tr s R lừm min nh hn iu kin tớnh m bo tm nhỡn ban ờm. Do vy khi quy nh tr s bỏn kớnh ti thiu ca ng vũng ng lừm thng iu ta chn trong khong gia hai iu kin ờm thun (II-16) v (II-17). Nh TCVN 5729-1997 ó quy nh tr s ngy bng 2.000m, 3.000m v 5.000m tng ng vi cỏc cp tc thit k bng 80Km/h, 100Km/h v 120 Km/h. Tuy nhiờn khi ỏp dng khuyn ngh tng t m nhỡn lờn thỡ lỳc thit k cn kim tra li iu kin (II-19) tựy theo gúc i dc /i 2 i 1 /. TS Phan Cao Th Thit k ng ụtụ (Phn 2) Trang: 83 . S 1 < L V thỡ R lừm min = S 1 /28 , 92 ; m (II-18) - Khi S 1 > L V thỡ R lừm min = 121 2 92, 2 82 iiii S m (II-19) Trong ú i 1 v i 2 l 2 dc dc ca 2 ng tang to thnh ng cong ng lừm (0 ,25 -0,3) m/s 2 do vy thng tớnh R lừm min = V 2 /3,6 ; m (II-16). 2- iu kin m bo v tm nhỡn ban ờm, ging nh ng ụtụ thụng thng : R ). (2 1 2 1 SinSh S d Lom Min + = m; (II-17) 3- Ngoi 2. SC i R V i 127 2 = (II. 12) 8- ng cong ng trờn trc dc 8.1 Bỏn kớnh ti thiu ca ng cong ng li C s xỏc nh bỏn kớnh ti thiu ng cong ng li trờn ng cao tc cng nh trờn ng ụtụ thụng thng. R () 2 21 2 2