Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 106 Trong đó : + k=1,4 : Hệ số sử dụng phanh của xe tải. + R lồi : Bán kính đường cong lồi(m). + : Hệ số bám dọc trên đường lấy trong điều kiện bình thường, mặt đường sạch =0,5. Trên bình đồ tuyến đường cong lồi có bán kính nhỏ nhất là R lồi = 8000(m). Từ (1) và (2) tính được V = 88,56>70 (km/h) Như vậy trên toàn tuyến, xe chạy không bị hạn chế tốc độ khi vào các đường cong đứng lồi. *Tại các đường cong đứng lõm tốc độ hạn chế được xác định từ điều kiện lò xo nhíp không vượt quá tải: V = lom 6,5.R Đường cong đứng lõm có bán kính nhỏ nhất trên toàn tuyến là 10000(m), ta có: V = 6,5.10000 =255 > 70 (km/h). Vậy xe chạy không bị hạn chế tốc độ khi vào đường cong đứng lõm. 8.1.3.Tính toán các đoạn tăng tốc, giảm tốc và hãm phanh: Chiều dài đoạn tăng tốc hay giảm tốc (không sử dụng phanh) được xác định theo công thức ) S t,g = 2 2 2 1 tb V V 245.[D (f i)] (m) Trong đó: + S t,g :Chiều dài đoạn tăng hay giảm tốc (m) + V 1 , V 2 : Tốc độ trước và sau khi tăng tốc hay giảm tốc (km/h) + D tb : Nhân tố động lực giữa V 1 và V 2 . + f: hệ só sức cản lăn f=0,02 + i:Độ dốc dọc : khi lên dốc (+) ,khi xuống dốc(-) Do không có vận tốc hạn chế nên không xác định S h . Kết quả tính toán thể hiện ở bảng phụ lục: 8.1.4. Lập biểu đồ xe chạy lý thuyết: Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Giáo trình hướng dẫn phân tích và tính toán biểu đồ xe chạy trên đường cao tốc . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 107 Dựa vào bảng xác định vận tốc cân bằng, vận tốc tối đa, vận tốc hạn chế và chiều dài đoạn tăng tốc, giảm tốc, hãm phanh đã tính toán ta vẽ được biểu đồ tốc độ xe chạy lý thuyết cho 2 phương án cả hai chiều đi và về. 8.1.5. Nhận xét: Từ biểu đồ tốc độ xe chạy lý thuyết của 2 phương án tuyến cho cả hai chiều đi và về ta thấy trên toàn tuyến xe luôn chạy được với tốc độ thiết kế 8.2. Tính toán tốc độ xe chạy trung bình: Công thức tính toán: V tb = n i i 1 l T Km/h Trong đó: - l i : Chiều dài của đoạn thứ i (Km). - T: Thời gian xe chạy trên tuyến (h). + Phương án 1: V tb = 64,578(Km/h). + Phương án 2: V tb = 64,552(Km/h). 8.3. Tính toán thời gian xe chạy trung bình: Thời gian xe chạy trên tuyến xác định theo công thức: n i i 1 i l T V (giờ) Trong đó: - li: Chiều dài của đoạn thứ i (Km). - V i : Tốc độ xe chạy ứng với l i , (Km/h). + Phương án 1: T=0,046(h). + Phương án 2: T=0,045(h). 8.4. Tính toán lượng tiêu hao nhiên liệu: Lượng tiêu hao nhiên liệu là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả kinh tế của tuyến đường và so sánh giữa các phương án tuyến. *Lượng tiêu hao nhiên liệu trên 100km đường khi xe chạy xác định theo công thức: c c 100 q N Q 10 V (l/100Km) Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 108 Trong đó: + q c : Tỷ suất tiêu hao nhiên liệu (g/mã lực giờ), thay đổi phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ và mức độ mở bướm xăng, khi tính toán xem bướm xăng mở hoàn toàn nên lấy q c = 280 g/mã lực giờ. + V: Tốc độ xe chạy, (km/h) + : Tỷ trọng nhiên liệu, = 0,8. + N c : Công suất động cơ (mã lực), xác định theo công thức: 2 K. .V V Nc G(f i) 13 270. mã lực). Trong đó: + : Hệ số hiệu dụng của động cơ, với Zin 150 lấy =0,88. + K: Hệ số sức cản không khí, với Zin 150 lấy k=0,06. + : Diện tích cản khí (m 2 ), với Zin 150 lấy = 6m 2 + G: Trọng lượng của ô tô, với Zin 150 lấy G = 9540 (kg). + f: Hệ số sức cản lăn, f = 0,02. + i: Độ dốc dọc của đường. *Tổng lượng tiêu hao nhiên liệu của xe chạy trên đoạn đường có chiều dài L nào đó được xác định theo công thức n i 100 i 1 Q *l Q 100 (lít/xe) Trong đó : + l i :Là chiều dài từng đoạn ngắn có cùng điều kiện kỹ thuật. Khi tính toán đối với đoạn xuống dốc, trị số Q 100 tối thiểu để giữ cho máy không chết là 2-4 kg/100km/xe. Lấy Q 100 min = 4kg/100km/xe= 4/0,8= 5(lít/100km/xe). Lượng tiêu hao nhiên liệu trung bình cho cả hai chiều đi và về của phương án tuyến 1 Q = AB BA 1 Q Q 2 =(1,454+ 1,279)/2 =1,366 (lít) Lượng tiêu hao nhiên liệu trung bình cho cả hai chiều đi và về của phương án tuyến 2 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 109 Q = AB BA 1 Q Q 2 =(1,429+1,252)/2 = 1,340 (lít) 8.5. Tính toán hệ số an toàn - Nhận xét: Hệ số an toàn của một đoạn tuyến đuợc xác định bằng tỷ số giữa vận tốc xe chạy được trên đoạn đang xét và vận tốc xe chạy trên đoạn kế nó: xet at truoc V K V Tỷ số này càng nhỏ thì chênh lệch vận tốc giữa hai đoạn càng lớn và xác suất xảy ra tai nạn càng lớn. Dựa vào vận tốc xe chạy lý thuyết xe chạy đã vẽ xác định hệ số K at trên từng đoạn tuyến với một số chú ý sau: - Không xét đến những chỗ hạn chế tốc độ do yêu cầu về mặt tổ chức giao thông như các chỗ qua thị trấn, làng mạc, đường sắt, qua các chỗ giao nhau và nơi có đặt biển báo hạn chế tốc độ khác. - Không xét tới những chỗ hãm phanh để hạn chế tốc độ trước khi vào các đoạn phải hạn chế tốc độ như đường cong bán kính nhỏ, cầu hẹp. Chỉ cần xác định tốc độ tối đa ở cuối mỗi đoạn có thể đạt được mà không cần xét tới điều kiện xe chạy ở các đoạn sau. Với mỗi đoạn thiết kế phải vẽ biểu đồ cho cả hai hướng xe chạy. Trong trường hợp điều kiện xe chạy theo hai hướng rất khác nhau thì chỉ cần vẽ và tính biểu đồ hệ số an toàn cho chiều có tốc độ cao nhất. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ an toàn xe chạy như sau: + K at 0,8- Không nguy hiểm, đảm bảo an toàn. + K at = 0,6 0,8- ít nguy hiểm. + K at =0,4 0,6- Nguy hiểm. + K at 0,4: Rất nguy hiểm. Nhận xét: + Đối với phương án 1: K at min = 0,90 > 0,8. + Đối với phương án 2: K at min = 0,90> 0,8. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 110 Vậy hai tuyến đảm bảo an toàn xe chạy 8.6. Tính toán hệ số tai nạn tổng hợp: Công thức tính toán: K tn = K 1 .K 2 .K 3 K 14 Trong đó: + K 1 ,K 2 ,K 3 K 14 : các hệ số tai nạn riêng biệt, là tỷ số tai nạn xảy ra trên một đoạn tuyến nào đó (có các yếu tố tuyến xác định) với số tai nạn xảy ra trên một đoạn tuyến làm chuẩn (là đoạn tuyến thẳng, không có dốc, có bề rộng phần xe chạy 7,0 m, lề rộng 1m và có gia cố. Các hệ số tai nạn K i tra ở các bảng tại trang 51-53 của [2]. 8.6.1. Hệ số xét đến ảnh hưởng của lưu lượng xe chạy K 1 (xe/ngđ) Với lưu lượng xe chạy trong đồ án N 15 = 820(xehh/ngđ) K 1 =0,42. 8.6.2. Hệ số xét đến bề rộng phần xe chạy và cấu tạo lề đường K 2 Với bề rộng phần xe chạy là 7 m, lề gia cố 2 x 0,5 m K 2 = 1,12 8.6.3. Hệ số xét đến ảnh hưởng của bề rộng lề đường K 3 Với lề đường rộng 1m K 3 = 1,8. 8.6.4. Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ dốc dọc i ( 0 / 00 ) K 4 : Không có dải phân cách Độ dốc i ( 0 / 00 ) 5 6 9 10 12 18 K 4 1 1 1 1 1 1 8.6.5. Hệ số xét đến ảnh hưởng của bán kính đường cong nằm K 5. R (m) 350 400 600 800 K 5 1,62 1,60 1,60 1,42 8.6.6. Hệ số xét đến tầm nhìn trên mặt đường K 6 : Tầm nhìn bảo đảm được 100 200 300 400 ≥500 Trên bình đồ 3 2,3 1,7 1,2 1,0 K 6 Trên trắc dọc 4 2,9 2,0 1,4 1,0 -Tầm nhìn trên bình đồ: S bđ =2.R.arccos(1-Z/R)(m). Chỉ xét với những đường cong nằm có dạng nền đường ở bụng đường cong là đào lớn hơn 1m. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 111 Trong đó: R: bán kính đường cong nằm. Z ≥ Z min =B n /2 + 0,8 + d (d=1m:chiều cao mắt người lái ngồi trên xe) =9/2 + 0,8 + 1 = 6,3 m. (Trong đồ án: chọn Z=Z min ) +Đối với phương án 1: STT R nằm (m) Dạng nền đường ở bụng đường cong Tầm nhìn S bđ K 6 1 600 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 2 400 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 3 400 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 +Đối với phương án 2: STT R nằm (m) Dạng nền đường ở bụng đường cong Tầm nhìn S bđ K 6 1 800 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 2 600 đào lớn hơn 1m bị vướng 174,05 2,48 3 400 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 4 350 đào lớn hơn 1m bị vướng 133,02 2,77 -Tầm nhìn trên trắc dọc: (chỉ xét với đường cong đứng lồi) S td = 2. d.R.2 =2. 2. .1 R (m) Hệ số K 6 trên trắc dọc được tính toán chung cho cả 2 phương án cụ thể ở bảng sau:(ứng với các bán kính đường cong lồi trong đồ án) R lồi (m) S td (m) K 6 td 8000 252,98 2,42 10000 282,84 2,15 30000 489,89 1,04 8.6.7. Hệ số xét đến ảnh hưởng của bề rộng mặt cầu so với bề rộng mặt đường K 7 : Tuyến đường không có cầu K 7 = 1,0. 8.6.8. Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đoạn thẳng K 8 : Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 112 Tuyến đường không có đoạn dài hơn 3 km K 8 = 1,0. 8.6.9. Hệ số xét đến lưu lượng xe chạy ở chổ giao nhau cùng mức K 9 : Tuyến đường không có chổ giao nhau với đường khác K 9 = 1,0. 8.6.10. Hệ số xét đến ảnh hưởng của hình thức giao nhau khi có đường nhánh K 10 : Tuyến đường không có chổ giao nhau với đường khác K10 = 1,0. 8.6.11. Hệ số xét đến ảnh hưởng của tầm nhìn thực tế đảm bảo được tại chổ giao nhau cùng mức có đường nhánh K 11 : Tuyến đường không có chổ giao nhau với đường khác K 11 = 1,0 8.6.12. Hệ số xét đến ảnh hưởng của số làn xe trên phần xe chạy K 12 : Đường có 2 làn xe K 12 = 1,0. 8.6.13. Hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách từ mép phần xe chạy đến công trình xây dựng hai bên K 13 : Khoảng cách đến nhà cửa 2 bên tuyến khá xa. K 13 = 1,0. 8.6.14. Hệ số xét đến ảnh hưởng hệ số bám của mặt đường và tình trạng mặt đường K 14 : Hệ số bám 0,20,3 0,4 0,6 0,7 0,75 Đặc tính của lớp mặt Trơn, bẩn Trơn Khô, sạch Nhám Rất nhám K 14 2,5 2,0 1,3 1,0 0,75 Xét ở điều kiện bất lợi nhất là mặt đường trơn, bẩn. Hệ số bám = 0,20,3 K 14 =2,5. *Để dễ dàng tính toán ta phân chia bình đồ, trắc dọc tuyến thành từng đoạn và tính các hệ số tai nạn riêng biệt K i tương ứng. Kết quả được thể hiện trên biểu đồ dọc tuyến. Nếu có: K tn 1520 thì xem xét thiết kế lại để giảm hệ số này xuống. K tn 2025 nên đặc vấn đề cải tạo lại tuyến. Kết quả tính toán K tn hai phương án tuyến 1, 2 được tính toán cụ thể và thể hiện trên bản vẽ số 06, 07. Theo kết qủa tính toán các hệ số K i và biểu đồ khả năng khai thác của 2 tuyến ta có: + Đối với phương án 1: K tn max = 12,80 < 15. + Đối với phương án 2: K tn max = 14,29 < 15. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 113 Vậy hai tuyến đảm bảo không vi phạm về hệ số tai nạn. 8.7. Tính toán hệ số mức độ phục vụ: Khả năng thông xe thực tế N il của mỗi làn xe trên đoạn đường xác định sau: N il = N max . (xecon/hlàn). N i = n.k.N il (xecon/h). Trong đó: + N il : Khả năng thông xe thực tế của đoạn đường thứ i. + n: Số làn xe chạy trên đường, n = 2. +k :hệ số phụ thuộc vào số làn xe, với n = 2 k=0,92. + N max : Khả năng thông xe lớn nhất, (xe con/h.làn), N max = 1800(xe con/hlàn) + : Hệ số tổng hợp giảm khả năng thông xe. = 1 . 2 . 3 13 . Trong đó các i là các hệ số xét đến ảnh hưởng của những điều kiện đường khác nhau làm giảm khả năng thông xe so với điều kiện xác định N max nói trên. Các hệ số i xác định các bảng 10-21 phụ lục 1 của [2]. + 1 : Hệ số xét đến bề rộng làn xe. Đường có 2 làn xe, B l = 3,5 (m) 1 =0,97 + 2 : Hệ số xét đến khoảng cách từ mép phần xe chạy tới chướng ngoại vật bên lề (m). Khoảng cách từ mép phần xe chạy tới chướng ngại vật bên lề là 1m 2 = 0,90. + 3 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của xe nặng trong dòng xe. Trong dòng xe không có xe nặng 3 = 1. + 4 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dốc dọc i‰. Trên toàn tuyến đều có i d < 20‰ 4 = 1,00. + 5 : Hệ số kể đến khoảng cách tầm nhìn (m). Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 114 Xét trên bình đồ. Đối với phương án 1: STT R nằm (m) Dạng nền đường ở bụng đường cong Tầm nhìn S bđ 5 1 600 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 2 400 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 3 400 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 Đối với phương án 2: STT R nằm (m) Dạng nền đường ở bụng đường cong Tầm nhìn S bđ 5 1 800 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 2 600 đào lớn hơn 1m bị vướng 174,05 0,90 3 400 đắp và đào thấp hơn 1m Không vướng - 1 4 350 đào lớn hơn 1m bị vướng 133,02 0,84 * Xét trên trắc dọc, tính chung cho cả 2 phương án. R lồi (m) S td (m) 5 td 8000 252,98 0,98 10000 282,84 0,98 30000 489,89 1,00 6 : Hệ số xét đến bán kính đường cong nằm R(m) 350 400 600 800 6 0,96 0,96 0,99 1,00 + 7 : Hệ số xét đến các biển báo hạn chế tốc đô, 7 = 1,0. + 8 : Hệ số xét đến lượng xe rẽ trái ở nút giao thông, 8 = 1,0 + 9 : Hệ số xét đến trạng thái lề đường, 9 = 1,00 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 115 + 10 : Hệ số xét đến tình trạng mặt đường, với mặt đường bê tông nhựa có độ nhám tốt 10 = 1,0 + 11 : Hệ số xét đến loại công trình phục vụ có dọc tuyến, 11 = 0,64 + 12 : Hệ số xét đến hình thức kẻ vạch trên đường, 12 = 1,0. + 13 : Hệ số xét đến các biển chỉ dẫn xe, 13 = 1,0. Kết quả tính toán hệ số mức độ phục vụ của hai phương án tuyến 1, 2 được thể hiện ở bản vẽ số 06, 07. *Đánh giá mức độ thuận lợi xe chạy thông qua hệ số làm việc của từng đoạn i xác định như sau: .92,0.1800.2 N N N Z i i Trong đó: + N: Cường độ xe chạy thực tế trên tuyến (cường độ xe chạy tính toán theo nhiệm vụ thiết kế đã được quy đổi ra xe con/h), N = 165,64 (xecon/h). Kết quả tính toán Z i được thể hiện ở bản vẽ số 6. Theo đó, ta có: + Đối với phương án 1: Z max = 0,093 < 0,55 + Đối với phương án 2: Z max = 0,111 < 0,55 Vậy tuyến đường xe không nhiều do đó không xảy ra hiện tượng tắc xe, xe chạy được thuận lợi trên suốt chiều dài tuyến. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . . V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Giáo trình hướng dẫn phân tích và tính toán biểu đồ xe chạy trên đường cao tốc . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 10 7 Dựa vào bảng. 8 .1. 5. Nhận xét: Từ biểu đồ tốc độ xe chạy lý thuyết của 2 phương án tuyến cho cả hai chiều đi và về ta thấy trên toàn tuyến xe luôn chạy được với tốc độ thiết kế 8.2. Tính toán tốc độ xe chạy. 8.6 .12 . Hệ số xét đến ảnh hưởng của số làn xe trên phần xe chạy K 12 : Đường có 2 làn xe K 12 = 1, 0. 8.6 .13 . Hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách từ mép phần xe chạy đến công trình