thiết kế yếu tố hình học đường ô tô bùi xuân cậy GTVT

Pgs.ts bïi xu©n cËy, ThS NGUN QUANG PHóC ThiÕt kÕ yếu tố hình học đờng ô tô nhà xuất giao thông vận tải LI M U Giỏo trỡnh Thit kế yếu tố hình học đường tơ biên soạn cho sinh viên ngành Đường bộ, Cầu – Đường theo đề cương chương trình giảng dạy trường Đại học GTVT, đồng thời tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành khác khoa Cơng trình, sinh viên ngành kinh tế xây dựng, khoa Kinh tế trường Đại học GTVT Giáo trình biên soạn sở giáo trình, giảng môn học thiết kế đường ô tô mơn Đường bộ, Trường Đại học GTVT, giáo trình thiết kế đường ô tô Trường Đại học Xây dựng cập nhật quy trình thiết kế đường ô tô Việt Nam TCVN 4054 – 05, 22TCN 273-01, tiêu chuẩn thiết kế hình học đường tơ Trung Quốc, CHLB Đức, AASHTOMỹ, Nội dung giáo trình chia thành chương PGS.TS Bùi Xuân Cậy chủ biên biên soạn chương 5, 6; ThS Nguyễn Quang Phúc, biên soạn từ chương đến chương Để hồn thành giáo trình này, chúng tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Quang Toản, TS Trần Thị Kim Đăng, thày, cô giáo môn Đường đọc, sửa chữa, bổ sung, cung cấp tài liệu cho nhận xét quý báu Mặc dù nhiều cố gắng biên soạn trình độ thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi nhiều thiếu sót, chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp thày, giáo, bạn đồng nghiệp, em sinh viên để lần xuất sau hồn thiện Mọi đóng góp xin gửi Nhà xuất GTVT, 80B Trần Hưng Đạo, Hà Nội Bộ môn Đường bộ, trường Đại học GTVT, Láng Thượng, Đống Đa, Hà Nội Điện thoại 04.7664531; Email: phucnq2002@yahoo.com Hà Nội, tháng 11 năm 2006 CÁC TÁC GIẢ CHƯƠNG CÁC KHÁI NIỆM SỬ DỤNG TRONG MƠN HỌC THIẾT KẾ HÌNH HỌC ĐƯỜNG Ô TÔ 1.1 ĐƯỜNG BỘ VÀ MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG BỘ 1.1.1 Tầm quan trọng mạng lưới đường đời sống xã hội a) Định nghĩa đường Thuật ngữ đường nước ta số nước giới chưa thật thống Trong giáo trình sử dụng định nghĩa sau - Đường : Đường tổng hợp cơng trình, trang thiết bị đảm bảo cho loại xe hành lưu thông đường an toàn, êm thuận kinh tế - Đường ô tô: Đường dùng cho đối tượng tham gia giao thông (từ người đến xe ô tơ) Trong tài liệu nước ngồi gọi đường giao thông công cộng + Đường ô tô qua vùng trống, dân cư cơng trình xây dựng gọi đường ngồi thị + Đường tô qua khu dân cư tập trung, nhiều cơng trình xây dựng gọi đường thị - Đường ô tô cao tốc: đường dành cho xe giới, có dải phân cách chia đường cho xe chạy hai chiều riêng biệt; không giao mức với đường khác; bố trí đầy đủ trang thiết bị phục vụ, bảo đảm giao thông liên tục, an tồn, rút ngắn thời gian hành trình cho xe ra, vào điểm định Đường ô tô cao tốc chia thành: + Đường tơ cao tốc ngồi thị + Đường ô tô cao tốc đô thị b) Định nghĩa mạng lưới đường Tập hợp đường có mục tiêu vùng hay quốc gia tạo nên mạng lưới đường Mạng lưới đường nối liền điểm dân cư, khu trung tâm văn hố, trị, cơng nghiệp, nơng nghiệp, trung tâm giao thông nhà ga, bến cảng, sân bay, Mạng lưới phục vụ cho việc lại đối tượng tham gia giao thông, vận chuyển hàng hố, hành khách trung tâm Vì vậy, dạng chung mạng lưới trước hết phải phù hợp với hướng dịng giao thơng chính, đảm bảo cho dịng lưu thơng thuận tiện với thời gian ngắn nhất, chi phí đồng thời giảm tác động xấu đến môi trường thiên nhiên với chi phí xây dựng hợp lý Mức độ phát triển mạng lưới đánh giá tiêu sau: Mật độ đường 1000 km2 diện tích lãnh thổ - Các nước phát triển : 250 -:- 1000 km/1000km2 - Các nước phát triển : 100 -:- 250 km/1000km2 - Các nước chậm phát triển : < 100 km/1000km2 Chiều dài đường 1000 dân Được xem mức độ trung bình đạt từ 3-:-5 km đường có lớp mặt cấp cao 1000 dân Chiều dài đường phương tiện giao thông (ôtô) - Lưới đường xem đủ đạt : > 50 m đường / ôtô - Cần bổ sung : 20-:-30 m đường / ôtô - Thiếu : < 20 m đường / ôtô c) Tầm quan trọng mạng lưới đường đời sống xã hội Trong kinh tế quốc dân, vận tải ngành kinh tế đặc biệt quan trọng Nó có mục đích vận chuyển hàng hố, hành khách từ nơi đến nơi khác Trong q trình sản xuất, khơng làm tăng giá trị sử dụng hàng hoá nhiên tầm quan trọng dễ nhận thấy ngành kinh tế Nó cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu cho nhà máy Nó vận chuyển VLXD, máy móc tới để xây lắp nhà máy Trong q trình sản xuất, lại cần vận chuyển từ phân xưởng tới phân xưởng, tới kho Cuối khâu phân phối tới tay người tiêu dùng lại phải nhờ tới vận tải Vận tải mạch máu nối liền khu trung tâm kinh tế, trị, văn hố, du lịch, khu công nghiệp, nông nghiệp, thành thị với nông thôn, phục vụ cho phát triển lĩnh vực kinh tế, phát triển xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng Hệ thống vận tải bao gồm hình thức: vận tải thuỷ, vận tải hàng không, vận tải đường sắt vận tải đường bộ, vận tải đường đóng vai trị đặc biệt quan trọng, lựa chọn trung chuyển hành hoá hành khách hình thức vận tải khác Vận tải đường cịn thích hợp vận chuyển hành hoá hành khách cự ly vừa ngắn Vận tải đường (chủ yếu vận tải ô tơ) có nhiều đặc điểm, điều kiện định đặc điểm làm cho vận tải đường có nhiều thuận lợi hiệu so với hình thức vận tải khác: - Có tính động cao, linh hoạt, vận chuyển trực tiếp không cần thơng qua phương tiện trung chuyển Có thể sử dụng hỗn hợp cho nhiều loại phương tiện vận tải - Đường địi hỏi đầu tư vốn đường sắt, độ dốc dọc khắc phục lớn nên đến nơi địa hình hiểm trở Vì mặt trị, quốc phịng, xã hội ngành vận tải quan trọng - Tốc độ vận tải lớn, nhanh đường thuỷ, tương đương đường sắt, đường cao tốc chạy 100 km/h nên cự ly ngắn cạnh tranh với hàng khơng - Cước phí vận chuyển đường rẻ nhiều so với hàng không nên lượng hành khách hàng hoá thường chiếm 80-90% khối lượng hàng 6070% khối lượng vận chuyển, nước ta 50% gần 90% Nhược điểm lớn vận tải ô tô giá thành vận tải đắt đường sắt nhiên liệu đắt, tỷ lệ số người phục vụ T.Km cao, tỷ lệ trọng lượng thân trọng lượng hàng lớn Tai nạn giao thông cao gây ô nhiễm môi trường lớn nhược điểm chủ yếu vận tải đường so với hình thức vận tải khác Hàng năm giới có khoảng 25 vạn người chết tai nạn giao thơng đường Ở nước ta, theo số liệu thống kê quản lý Cục Cảnh sát giao thông đường sắt đường (Bộ Công an) riêng tháng đầu năm 2006, nước xảy 9.977 vụ làm chết 8.462 người bị thương 7.728 người Các nước phát triển có nhiều biện pháp phịng chống có hiệu tai nạn giao thông đường đáng tiếc nước phát triển, số không ngừng tăng lên Công nghiệp chế tạo ô tô ngày phát triển, tơ ngày hồn thiện làm cho sức chở tăng, tiêu hao nhiên liệu giảm, an toàn, gây ô nhiễm môi trường mạng lưới đường ngày hồn thiện nên hình thức vận tải ngày phát triển Để làm rõ vai trò vận tải đường bộ, phân tích ưu nhược điểm hình thức vận tải khác so với đường * Vận tải thuỷ : Gồm có vận tải sơng vận tải biển Ưu điểm loại hình tiết kiệm lượng vận chuyển Số nhiên liệu để chuyển hàng 1% so với vận tải hàng không nên giá cước rẻ Tiền đầu tư chủ yếu vào tầu bè bến cảng Vận chuyển với khối lượng lớn, đường dài, hàng hoá cồng kềnh dầu lửa, máy móc, than đá, Loại hình vận tải có nhược điểm bị hạn chế luồng lạch, bến cảng, phương tiện nên không linh hoạt phải cần phương tiện vận chuyển trung gian (trung chuyển) Ngồi cịn phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu thời tiết tốc độ vận chuyển chậm Hiện nay, nước ta có 80 cảng biển lớn nhỏ, số cảng tổng hợp quốc gia nâng cấp mở rộng Hải Phòng, Cái Lân, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Nha Trang, Sài Gịn, Cần Thơ, Tổng chiều dài đường sơng có khoảng 41.900 Km sơng, kênh loại, quản lý, khai thác vận tải 8.036 Km Vận tải sơng giữ vai trị đặc biệt quan trọng giao thông khu vực đồng sông Hồng sông Cửu Long.Tuy nhiên, giao thông vận tải sông bị hạn chế luồng lạch thường xuyên bị sa bồi, khối lượng nạo vét lớn, thiếu thiết bị dẫn luồng; cảng sông nhỏ, lực thấp, trang thiết bị bốc xếp lạc hậu, sức chứa kho bãi không đủ Đa số cảng chưa có nối kết liên hồn với mạng giao thơng quốc gia * Vận tải hàng không Phương thức vận tải phát triển nhanh chóng, ưu điểm vận tải hàng không tốc độ cao (từ 300-1000 km/h) nên tiết kiệm thời gian vận chuyển Ngồi cịn hình thức vận tải an tồn tiện nghi hành khách, loại hình vận tải thích hợp với cự ly vừa lớn Nhược điểm giá thành đắt; hạn chế tuyến bay, sân bay, thiết bị, phương tiện nên không động mà cần phải có phương tiện trung chuyển Hiện nay, ngành hàng không dân dụng Việt Nam quản lý, quản lý khai thác 17 sân bay mạng cảng hàng khơng sân bay tồn quốc, có sân bay quốc tế Nội Bài, Tân Sơn Nhất Đà Nẵng Trong điều kiện vốn cấp từ ngân sách nhà nước hạn hẹp, ngành tập trung đầu tư nâng cấp chủ yếu cho cảng hàng không sân bay quốc tế hạng mục nhà ga, đường băng, đường lăn, sân đỗ số sân bay nội địa Vinh, Phú Bài, Điện Biên, Cát Bi, Phú Quốc, Buôn Mê Thuột, Liên Khương, Pleiku * Vận tải đường sắt Tốc độ vận chuyển đường sắt cao, tới 100 km/h với tàu thường gần 300 km/h với tàu cao tốc Chuyên chở đường dài, giá cước rẻ, vận chuyển hàng hoá cồng kềnh, khối lượng vận chuyển lớn Cũng hình thức vận tải trên, vận tải đường sắt bị hạn chế tuyến đường, nhà ga, phương tiện, nên không động mà cần phải có phương tiện trung chuyển Đường sắt Việt nam tồn loại khổ đường : Khổ đường 1m, khổ đường1m435 đường lồng (cả 1m 1m435) với tổng chiều dài 3.142,69 km gồm 2.632 km đường sắt tuyến, 402,69 km đường Ga, 107,95 km đường nhánh Bề rộng đường phần lớn 4,4 m Đặc biệt tồn mạng cịn 300 km dùng ray nhỏ (riêng tuyến Thống Nhất 206km) Bảng 1.1 Mạng lưới đường sắt Việt Nam (2000) Tuyến đường Thống Nhất Phủ lý -Kiện khê Diêu Trì -Quy nhơn Mương mán -Phan Thiết Cầu Giát-Nghĩa đàn Đà lạt -Trại mát Hà nội -Đồng đăng Mai pha -Na dương Gia Lâm -Hải phịng n viên -Lao Cai Đơng Anh - Thái ngun Kép -Lưu xá Kép -Hạ Long Chi linh - Phả lại Bắc hồng -Văn Điển Tổng số Tổng số 1.977,44 6,91 12,45 12,55 32,38 7,65 228,80 33,10 136,37 362,05 69,56 58,71 134,55 17,29 52,89 3142,69 Đường Đường ga 1724,95 212,49 10,75 12,00 30,00 163,30 29,64 95,74 285,18 54,68 56,74 105,06 14,88 49,15 2632,06 Đường nhánh 40,01 1,69 0,55 2,38 0,93 53,37 3,45 20,75 58,65 13,08 1,97 27,23 2,40 3,74 402,69 6,72 12,14 19,89 18,22 1,81 2,25 107,95 1.1.2 Mạng lưới đường Việt Nam, tương lai phát triển a) Quá trình phát triển mạng lưới đường Việt Nam Theo thư tịch cổ, vào thời Hùng Vương, đất Văn Lang có tuyến đường cho người, ngựa xe cộ từ Mê Linh tới Ích Châu (Trung Quốc) Bước vào thời kỳ Đại Việt, có tuyến đường đường từ Đại La tới biên giới Lạng Sơn Đây đoạn đầu đường Thiên Lý mở rộng sau vua Lý Thái Tổ Ngoài ra, cịn đường dọc theo sơng Hồng từ Mê Linh ngược lên Côn Minh, từ Bắc Ninh Phả Lại-Lục Đầu tới Quảng Ninh sang Trung Quốc (cơ sở đường 18 nay), đường từ Thăng Long tới vùng đồng Bắc Trung Bộ qua Tam Điệp vào Nghệ An, Hà Tĩnh, đường "thượng đạo", tiền thân quốc lộ ngày từ Thăng Long qua Gốt, Hồ Bình, đường từ Vụ Ơn (Hương Sơn Hà Tĩnh) vượt Trường Sơn qua Lào Tới kỷ thứ X,"thượng đạo" tuyến đường nối đồng sông Hồng với vùng Thanh Nghệ, đoạn đầu thương đạo trùng với Quốc lộ Trước đó, năm 992, Vua Lê Hồn cịn cho làm đường từ Cửa Sót (Hà Tĩnh) vào đến Châu Lý (Quảng Bình) để di dân Ngồi ra, từ kinh thành Thăng Long cịn có tuyến toả vùng miền núi, đồng bằng, vùng biển đường Châu Phong (Sơn Tây), Châu Đăng (Hưng Hoá) Tân Châu Long Châu (Hà Bắc) Nam Sách, Hồng Châu (Hải Hưng) Trường Châu (Nam Định, Ninh Bình) vv Sau thực dân Pháp xâm lược nước ta, đến năm 1912, có định xây dựng hệ thống đường tồn Đơng Dương Hệ thống bao gồm đường trước với tổng số 30.000km, có 13.000km đường rải đá, 10.000km đường đất ơtơ được, 7000km đường hẹp, lại vào mùa khô Đến năm 1925, số tăng gấp lần Trong tuyến lúc đường số cịn gọi đường xun Việt có tổng chiều dài đất Việt Nam 2000km, năm 1943 cịn số đoạn chưa hồn thiện mặt đường số cầu, rải nhựa 1500 km Ngoài số cầu treo, cầu sắt, phần lớn cầu BTCT Bề rộng nên đường đào đắp 6m, bán kính khơng 15m, độ dốc không 6% Sau 13 năm làm đường số (1913 - 1925) cịn 162km có đường chạy xe vào mùa khơ, mùa mưa phải vịng lên đường 11,12 để tránh đoạn Phan Rang - Phan Thiết Các tuyến khác đường số 2, 3, 6, 5, miền Bắc có đường số 7, 8, 9, 11, 12 miền Trung đường số 13, 15, 16 Nam Bộ vv xây dựng Tính đến hết năm 1925, Bắc Bộ có 1690km đường rải đá 3860km đường đất, Trung Bộ có 1080km đường rải đá 2050km đường đất, Nam Bộ có 710km đường rải đá 140km đường đất Đến trước Cách mạng tháng năm 1945, nước ta có tổng số 6.184km đường ơtơ, có 2.632km đường rải nhựa, 2.610km đường rải đá, lại đường đất Mạng đường nói có tiêu chuẩn kỹ thuật thấp: mặt đường hẹp (5 8m, có đường 2,5-3,5m) độ dốc lớn, bán kính đường cong bé, cua ngoặt nhiều, lực thông qua hạn chế mùa mưa lũ, đèo dốc bị sụt lở, hàng trăm điểm vượt sông phà mà phần lớn phà có trọng tải T dùng dây kéo chèn tay Trong năm kháng chiến chống thực dân Pháp, vùng giải phóng, có 505km đường làm 1.210km đường, 3.000m cầu cải tạo, sửa chữa Sau hồ bình lập lại năm 1954, miền Bắc bước vào việc khôi phục QL 1A, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 19, 11, 12, 13, 15, 18 tập trung xây dựng số tuyến tuyến Điện Biên -Tuần Giáo dài 82km, tuyến Bản Lẻng-Lai Châu dài 200km, khai thông tuyến Thung Khe dài 52km, xây dựng lại nhiều cầu, bỏ bớt 20 bến phà Năm 1962 nâng cấp QL Hà Nội - Hà Giang, khởi công tuyến Hà Giang - Mèo Vạc 150km Năm 1964 nối tuyến Phong Thổ - Lào Cai tuyến 13C dọc theo thuỷ điện Thác Bà dài gần 200km Trong vịng 10 năm 1955 - 1965, có 707 km đường khôi phục, 1000 km làm Mạng lưới đường giai đoạn có 10585 km 5373 km Trung ương quản lý 5212 km địa phương quản lý với tổng cộng 2700 cầu có tổng chiều dài khoảng 22.000m 10 Trong năm kháng chiến chống Mỹ, quân dân ta hy sinh, dũng cảm sáng tạo việc xây dựng tuyến vận tải chiến lược Trường Sơn, nối đường 15 với đường 14, 13 từ Tân Kỳ Dak Rông Hiên - Giằng - Phước Mỹ Păn ToKon Tum - Plây Cu - Buôn Ma Thuột - Đắc Min - Kiến Đức - Chơn Thành - Tây Ninh Đường từ Đắc Rơng vào Chơn Thành có 185 cầu, ngầm dài 4739 m, có cầu lớn dài 91m-180m Đây tuyến đường chiến lược đảm bảo nhu cầu vận tải cho chiến trường Miền Nam Sau ngày miền Nam hồn tồn giải phóng, ngành GTVT tiếp quản hệ thống đường miền Nam với tổng chiều dài 21.836 km với 4564 cầu loại (có tổng chiều dài cầu 115.512m) Trong đó, hệ thống xa lộ, quốc lộ liên tỉnh lộ 6.489km, tỉnh lộ, hương lộ đường thị xã 15.347km Cầu vĩnh cửu chiếm 27%, lại cầu tạm, cầu bán vĩnh cửu Hệ thống đường nước sau thống đất nước có khoảng 48.000km quốc lộ 10.629 km, với khoảng 3000km đường bêtông nhựa, 3445 km láng nhựa, lại mặt đường đá dăm cấp phối b) Những đặc điểm mạng lưới đường Việt Nam Được đầu tư Chính phủ nguồn vốn nước, vốn vay nước tổ chức quốc tế, hệ thống sở hạ tầng đường nước ta có bước phát triển đáng kể: Xây dựng 1200km, khôi phục nâng cấp 4.000km quốc lộ quan trọng, xây gần 12.000m cầu; có hàng chục cầu lớn; nâng cấp hàng chục nghìn kilơmét đường giao thơng nơng thơn Các cơng trình đưa vào khai thác phát huy hiệu góp phần quan trọng làm tăng trưởng kinh tế quốc dân Thành phần mạng lưới đường phân theo cấp quản lý, theo số liệu tổng hợp hiên trạng cầu đường Việt Nam tính đến thời điểm tháng 10/1999 (các số liệu đường tỉnh lộ đường đô thị tổng hợp thời điểm 1/1/1998) sau: (Bảng 1.2) Bảng 1.2 Hiện trạng hệ thống đường kết cấu mặt đường Đường kết cấu mặt Hệ thống Tổng chiều dài đường Bê tông xi Bê tông nhựa Km % Quốc lộ 15250 Tỉnh lộ Đô thị Cấp phối đá nhập nhựa măng Đá dăm thấm dăm Km % Km % Km 7.4 75 0.5 4228 27.7 5177 17450 8.5 12 0.1 387 2.2 3211 1.6 0 1246 Huyện lộ 36950 18.0 0 Đường xã 132055 64.5 0 Tổng cộng 204871 100 87 Km % 33 4775 31.3 995 6.5 3561 20.4 8605 49.3 4885 28.0 38.8 1965 61.2 0 0 53 0.1 3558 9.6 17932 48.6 15362 41.6 0 2922 2.2 52446 39.7 76687 58.1 17138 % Mặt đường đất 83758 Km % 97929 11 a= ln lz en 0.00 0.000 0.05 0.005 0.10 0.020 0.15 0.045 0.20 0.080 0.25 0.125 0.30 0.180 0.35 0.245 0.40 0.320 0.45 0.405 0.50 0.500 en a= ln lz en en 0.50 1.000 in Ln 0.995 1.00 0.095 0.980 0.95 0.085 0.955 0.90 0.075 0.920 0.85 0.065 0.875 0.80 0.055 0.820 0.75 0.045 0.755 0.70 0.035 0.680 0.65 0.025 0.595 0.60 0.015 0.500 0.55 0.005 i 0.095 0.085 0.075 0.065 0.055 0.045 0.035 0.025 0.015 0.005 in =en - i Lz Hình 6.26 Quan hệ chiều rộng, chiều dài on tỏch nhp ln Mặt cắt C Mặt cắt A Hình 6.27 Các yếu tố nhánh nút giao thơng khác mức khơng hồn chỉnh Nút giao thơng khác mức cơng trình phức tạp, kiến trúc cơng trình có ý nghĩa lớn khu vực Trong giáo trình đưa kiến thức tiêu chuẩn định hướng, định cụ thể phụ thuộc vào người thiết kế 221 MỘT SỐ HÌNH ẢNH NÚT GIAO THƠNG KHÁC MỨC ĐỂ BẠN ĐỌC THAM KHẢO, PHÂN TÍCH 222 o0o - 223 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG Các khái niệm chung nút giao thông Phân loại nút giao thông Các yêu cầu thiết kế, xây dựng nút giao thông Thiết kế nút giao thơng mức Nút giao thơng hình xuyến Nút giao thông khác mức 224 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHXHCNVN Tiêu chuẩn Việt Nam Đường ô tô – Yêu cầu thiết kế TCVN 4054-05, Hà Nội 2005 CHXHCNVN Tiêu chuẩn Việt Nam Đường ô tô cao tốc – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5729-97, Hà Nội 1997 Luật giao thông đường số 23/2008/QH12 Viện Chiến lược phát triển GTVT, Báo cáo kỳ - Quy hoạch phát triển GTVT đường Việt Nam đến năm 2020, Hà Nội – 07/2008 Nghị định số 186/2004/NĐ-CP ngày 05 tháng 11năm 2004 Chính phủ Quy định quản lý bảo vệ kết cấu hạ tầng giao thông đường Bộ giao thông vận tải, 22TCN 273-01 Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô Nguyễn Quang Chiêu, Đỗ Bá Chương, Dương Học Hải, Nguyễn Xuân Trục Thiết kế đường ô tô, tập NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 1990 GS.TS Đỗ Bá Chương Thiết kế đường ô tô, tập Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 2001 PGS.TS Bùi Xuân Cậy Đường đô thị tổ chức giao thông Nhà xuất Giao thông Vận tải, Hà Nội 2007 10 Đỗ Bá Chương, Nguyễn Quang Đạo Nút giao thông đường ô tô, tập1 NXB Giáo dục Hà Nội, 2000 11 Nguyễn Văn Định Giáo trình thiết kế đường ô tô, tập Trường đại học Giao thông sắt bộ, Hà Nội 1969 12 GS.TS Dương Học Hải Thiết kế đường cao tốc Nhà xuất KHKT, 2000 13 GS.TSKH Nguyễn Xuân Trục, GS.TS Dương Học Hải, PGS.TS Vũ Đình Phụng – Sổ tay thiết kế đường ô tô - Nhà xuất Giáo dục, 2001 14 PGS.TS Nguyễn Quang Toản Thiết kế đường ô tô đại Bài giảng cao học Đại học GTVT 2000 15 Nguyễn Quang Phúc Bài giảng thiết kế đường ô tô, ĐH GTVT 2005 16 PGS.TS Nguyễn Xuân Vinh Phương pháp thiết kế tuyến Clothoid cho đường ô tô Nhà xuất Xây dựng, 2006 17 Trương Đình Giai – Thiết kế tuyến đường ô tô cao tốc – Nhà xuất GTVT, 2002 Người dịch KS Đinh Việt Hồng, hiệu đính GS Nguyễn Quang Chiêu 225 18 AASHTO A policy on Geometric Design of Highway and Streets Whasington 1994 19 Caltrans Highway Design Manual, California 2004 http://www.dot.ca.gov 20 Highway Capacity Manual 2000 21 Convention on Road Traffic Geneva, 19 September 1949 22 Werner Schnabel/ Dieter Lohse – Grund lagend der strassenvierkehrs technik und der verkchrs planung – Verlg fun Bawesen – 1997 23 Wolf – Strassen Plannung – Werner Verlag – 2004 24 Richtlinien für die Anlage von Straβen – Linienführung (RAS-L) Ausgabe 1995 (Tiêu chuẩn thiết kế yếu tố hình học đường tơ CHLB Đức) 226 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG – CÁC KHÁI NIỆM SỬ DỤNG TRONG MÔN HỌC THIẾT KẾ HÌNH HỌC ĐƯỜNG Ơ TƠ 1.1 ĐƯỜNG BỘ VÀ MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG BỘ 1.1.1 Tầm quan trọng mạng lưới đường đời sống xã hội 1.1.2 Mạng lưới đường Việt Nam, tương lai phát triển 1.2 CÁC BỘ PHẬN CỦA ĐƯỜNG BỘ 14 1.2.1 Tuyến đường 14 1.2.2 Các phận đường 17 1.2.3 Các phận đặc biệt đường 19 1.2.4 Các khái niệm giao thông đường ô tô 19 1.3 PHÂN LOẠI ĐƯỜNG BỘ 32 1.3.1 Các kiểu phân loại đường 32 1.3.2 Phân loại đường theo tầm quan trọng giao thông 32 1.3.3 Phân loại đường theo cấp quản lý 33 1.3.4 Cấp hạng kỹ thuật đường ô tô công cộng 34 1.3.5 Cấp hạng kỹ thuật đường ô tô cao tốc 35 1.4 NHỮNG LÝ THUYẾT (MƠ HÌNH) SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ HÌNH HỌC ĐƯỜNG 37 1.4.1 Các yêu cầu thiết kế hình học đường 37 1.4.2 Lý thuyết động lực học chạy xe (mơ hình xe-đường) 37 1.4.3 Lý thuyết thiết kế theo nguyện vọng người tham gia giao thơng (mơ hình xe-đường-người lái-mơi trường chạy xe) 37 1.5 CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA NĨ 1.6 MƠN HỌC THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ 41 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 43 41 227 CHƯƠNG - SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG 45 2.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG KHI XE CHẠY 45 2.1.1 Lực cản 45 2.1.2 Lực kéo trình sinh sức kéo 48 2.2 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ơ TƠ VÀ BIỂU ĐỒ NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC 50 2.3 LỰC BÁM CỦA BÁNH XE VỚI MẶT ĐƯỜNG 52 2.4 SỰ HÃM XE VÀ CỰ LY HÃM XE 55 2.5 TẦM NHÌN XE CHẠY 57 2.5.1 Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 57 2.5.2 Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 58 2.5.3 Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 59 2.5.4 Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 60 2.6 SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐỒN XE KÉO MC 63 2.7 TÍNH HAO TỔN NHIÊN LIỆU VÀ HAO MÒN LỐP TRÊN ĐƯỜNG 64 2.7.1 Tính hao tổn nhiên liệu 64 2.7.2 Hao mịn săm lốp CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 66 CHƯƠNG – THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN 66 67 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VÀ NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN 67 3.1.1 Khái niệm 67 3.1.2 Phương hướng cánh tuyến 67 3.1.3 Những yêu cầu chung tuyến bình đồ 67 3.1.4 Những nguyên tắc vạch tuyến, định tuyến 3.2 THIẾT KẾ CÁC ĐOẠN TUYẾN NẰM TRÊN ĐƯỜNG THẲNG 68 3.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ơ TƠ TRONG ĐƯỜNG CONG TRỊN 71 3.4 LỰC NGANG VÀ LỰA CHỌN HỆ SỐ LỰC NGANG 72 228 70 3.4.1 Điều kiện ổn định chống lật 73 3.4.2 Điều kiện ổn định chống trượt ngang 3.4.3 Điều kiện êm thuận tiện nghi với hành khách 74 3.4.4 Điều kiện tiết kiệm nhiên liệu săm lốp 3.4.5 Lựa chọn hệ số lực ngang tính tốn 75 3.5 SIÊU CAO VÀ BỐ TRÍ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 3.5.1 Siêu cao, tác dụng siêu cao 3.5.2 Độ dốc siêu cao 3.5.3 Đoạn nối siêu cao phương pháp nâng siêu cao 76 76 77 78 3.6 MỞ RỘNG PHẦN XE CHẠY TRONG ĐƯỜNG CONG 86 3.6.1 Tính tốn độ mở rộng 86 3.6.2 Bố trí độ mở rộng mặt đường đường cong 3.7 THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ ĐƯỜNG CONG TRỊN 87 3.7.1 Lựa chọn bán kính đường cong trịn 90 3.7.2 Nối tiếp đường cong tròn 3.8 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 91 75 75 88 3.8.1 Tác dụng đường cong chuyển tiếp 93 93 3.8.2 Xác định chiều dài ĐCCT 93 3.8.3 Nghiên cứu dạng hình học đường cong chuyển tiếp 94 3.8.3.1 Đường cong clothoid 95 3.8.3.2 Đường hoa thị Lemniscat Becnulli 99 3.8.3.3 Đường cong cong parabol bậc 100 3.8.3.4 Các đường cong khác 100 3.9 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN ĐƯỜNG CONG CLOTHOID 101 103 3.9.1 Đường cong tròn nối hai đầu hai đường cong chuyển tiếp đối xứng 3.9.2 Đường cong tròn nối hai đầu hai đường cong chuyển tiếp không đối xứng 106 3.9.3 Đường cong tổng hợp bao gồm hai nhánh clothoid đối đầu 108 3.9.4 Đường cong chữ S 111 3.9.5 Đường cong xoắn ốc 113 229 3.9.6 Đường cong chuyển tiếp nhánh đường clothoid nối tiếp 115 3.9.7 Đường cong chữ C 115 3.9.8 Thiết kế bố trí đường cong chuyển tiếp 116 3.10 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 3.10.1 Phương pháp đồ giải 116 116 3.10.2 Phương pháp giải tích 117 3.10.3 Đảm bảo tầm nhìn ban đêm 121 3.11 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TỒN KHI THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN 122 3.11.1 Hệ số thay đổi độ ngoặt đường cong CCRS (Curvature Change Rate) 122 3.11.2 Độ cong DC (Degree of Curve) 124 3.11.3 Xác định tốc độ khai thác với suất bảo đảm 85% (V85%) 124 3.11.4 Công thức xác định hệ số lực ngang thiết kế (μRA) hệ số lực ngang yêu cầu (μRD) 125 3.11.5 Thiết lập tiêu chuẩn an toàn CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 125 CHƯƠNG – THIẾT KẾ TRẮC DỌC VÀ TRẮC NGANG 127 129 4.1 XÁC ĐỊNH ĐỘ DỐC DỌC CỦA ĐƯỜNG 129 4.1.1 Xác định độ dốc dọc đường – Bài toán kinh tế-kỹ thuật 129 4.1.2 Quy định xác định độ dốc chiều dài đoạn dốc: 130 4.1.3 Chiết giảm độ dốc dọc đường cong có bán kính nhỏ: 4.2 ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 131 4.2.1 Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi 132 4.2.2 Xác định bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm: 133 4.2.3 Lựa chọn bán kính đường cong đứng 4.3 TÍNH TỐN VÀ CẮM ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 134 135 4.3.1 Các cơng thức tính tốn 135 4.3.2 Trình tự tính tốn cắm đường cong đứng 136 230 132 4.4 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC 137 4.4.1 Các yêu cầu nguyên tắc thiết kế trắc dọc 137 4.4.2 Xác định điểm khống chế thiết kế đường đỏ - ảnh hưởng điều kiện địa hình thiết kế trắc dọc 138 4.5 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TRẮC DỌC ĐƯỜNG ÔTÔ 140 4.6 PHƯƠNG PHÁP LẬP ĐỒ THỊ TỐC ĐỘ XE CHẠY VÀ TÍNH THỜI GIAN XE CHẠY 144 4.6.1 Lập đồ thị vận tốc xe chạy 144 4.6.2 Vận tốc trung bình thời gian xe chạy trung bình 146 4.6.3 Đánh giá phương án thiết kế theo hệ số an toàn 147 4.7 TRẮC NGANG VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CHỦ YẾU CỦA TRẮC NGANG 148 4.7.1 Bề rộng phần xe chạy 148 4.7.2 Lề đường 149 4.7.3 Dải phân cách 150 4.7.4 Dải phân cách bên 151 4.7.5 Phạm vi bảo vệ kết cấu hạ tầng giao thông đường 153 4.8 LÀN PHỤ LEO DỐC VÀ LÀN CHUYỂN TỐC 153 4.8.1 Làn phụ leo dốc 153 4.8.2 Làn chuyển tốc 154 4.9 NĂNG LỰC THƠNG HÀNH CỦA ĐƯỜNG 155 4.9.1 Mơ hình động lực học đơn giản 155 4.9.2 Quan điểm Nga 157 4.9.3 Quan điểm HCM 161 4.9.3 Phương pháp mô xác định lực thông hành 163 4.10 XÁC ĐỊNH SỐ LÀN XE TRÊN ĐƯỜNG 165 4.10.1 Xác định số xe mặt cắt ngang đường 165 4.10.2 Dự báo lượng giao thông năm tương lai CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 166 167 231 CHƯƠNG - THIẾT KẾ CẢNH QUAN VÀ PHỐI HỢP CÁC YẾU TỐ TUYẾN ĐƯỜNG Ô TÔ 169 5.1 MỤC ĐÍNH THIẾT KẾ CẢNH QUAN ĐƯỜNG Ơ TƠ 169 5.2 SỰ KẾT HỢP GIỮA ĐƯỜNG VÀ CẢNH QUAN MÔI TRƯỜNG 170 5.2.1 Nguyên tắc chung thiết kế cảnh quan 170 5.2.2 Nguyên tắc tuyến vùng đồng thảo nguyên 170 5.2.3 Nguyên tắc tuyến vùng đồi 171 5.1.4 Nguyên tắc tuyến vùng núi 171 5.3 ĐI TUYẾN THEO ĐƯỜNG TANG VÀ TUYẾN CLOTHOID 171 5.4 SỰ PHỐI HỢP CÁC YẾU TỐ CỦA TUYẾN 172 5.4.1 Mục đích phối hợp yếu tố tuyến 172 5.4.2 Phối hợp yếu tố bình đồ 172 5.4.3 Phối hợp yếu tố trắc dọc 174 5.4.4 Phối hợp bình đồ mặt cắt dọc 174 5.4.5 Phối hợp bình đồ, trắc dọc trắc ngang 176 5.4.6 Phối hợp tuyến đường cơng trình 179 5.4.7 Sự kết hợp với cảnh quan 179 5.4.8 Thiết kế trồng phối hợp với tuyến đường CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 179 CHƯƠNG -THIẾT KẾ NÚT GIAO THÔNG 190 191 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NÚT GIAO THÔNG 191 6.1.1 Khái niệm chung nút giao thông 191 6.1.2 Phân loại nút giao thông 193 6.1.3 Các yêu cầu thiết kế xây dựng nút giao thông 193 6.1.4 Lựa chọn loại hình nút 194 6.1.5 Các tài liệu cần điều tra khảo sát thiết kế nút 194 6.2 THIẾT KẾ NÚT GIAO CÙNG MỨC 195 6.2.1.Khái niệm chung yêu cầu thiết kế 195 6.2.2 Nút giao mức đơn giản 197 232 6.2.3.Nút giao mức có bố trí thêm xe rẽ trái, phải (mở rộng) 199 6.2.4 nút giao thơng có sử dụng đảo dẫn hướng (nút kênh hố) 201 6.3 NÚT GIAO THƠNG HÌNH XUYẾN 204 6.3.1 Khái niệm chung 204 6.3.2 Yêu cầu thiết kế 206 6.4 NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC 213 6.4.1 Khái niệm chung 213 6.4.2 Các yêu cầu thiết kế CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 213 224 TÀI LIỆU THAM KHẢO 225 MỤC LỤC 227 233 THÔNG TIN GIÁO TRÌNH: THIẾT KẾ YẾU TỐ HÌNH HỌC ĐƯỜNG Ơ TƠ Họ tên tác giả: PGS.TS Bùi Xuân Cậy Năm sinh: 1953 Cơ quan công tác: Bộ mơn Đường - Khoa Cơng trình – Trường Đại học Giao thông Vận tải Địa liên hệ Email: buixuancay@uct.edu.vn Giáo trình: Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô Xuất bản: Nhà xuất Giao thông vận tải, 2007 Môn học trước: Các môn khoa học bản, sở ngành: Trắc địa, Cơ học đất, Nền móng, Địa chất Từ khóa: Thiết kế yếu tố hình học đường tơ; Bình đồ; Trắc dọc; Trắc ngang; Siêu cao; Đường cong chuyển tiếp; Mở rộng; Lực bám; Tầm nhìn; Nút giao thơng; Đường cong đứng THƠNG TIN GIÁO TRÌNH: THIẾT KẾ YẾU TỐ HÌNH HỌC ĐƯỜNG Ơ TƠ Họ tên tác giả: ThS Nguyễn Quang Phúc Năm sinh: 1972 Cơ quan công tác: Bộ môn Đường - Khoa Cơng trình – Trường Đại học Giao thơng Vận tải Địa liên hệ Email: nguyenquangphuc@uct.edu.vn Giáo trình: Thiết kế yếu tố hình học đường tô Xuất bản: Nhà xuất Giao thông vận tải, 2007 Môn học trước: Các môn khoa học bản, sở ngành: Trắc địa, Cơ học đất, Nền móng, Địa chất Từ khóa: Thiết kế yếu tố hình học đường tơ; Bình đồ; Trắc dọc; Trắc ngang; Siêu cao; Đường cong chuyển tiếp; Mở rộng; Lực bám; Tầm nhìn; Nút giao thơng; Đường cong đứng ... phép xe ô tô mô tô lưu thông, đường ô tô, theo luật hành, tất đối tượng tham gia giao thông (ô tô, xe máy, xe đạp, hành, trừ xe bánh xích) phép lưu thơng đường Người bộ: Người lại đường không dùng... 10 chỗ ngồi kể lái xe, ? ?tô chở hàng với trọng tải không q 1,5tấn Ơtơ bao gồm loại có kết cấu m? ?tô trọng lượng thân từ 450kg trở lên trọng tải không 1,5tấn - ? ?tô tải: ? ?tô chở hàng thiết bị chuyên... Chiều dài đường phương tiện giao thông (? ?tô) - Lưới đường xem đủ đạt : > 50 m đường / ? ?tô - Cần bổ sung : 20-:-30 m đường / ? ?tô - Thiếu : < 20 m đường / ? ?tô c) Tầm quan trọng mạng lưới đường