Đồ án đường cấp 4 miền núi 60 kmh , lưu lượng 630 xengày đêm tương lai (kèm bản vẽ)

Khả năng thông xe của một làn lại phụ thuộc vào vận tốc và chế độ xe chạy, nên muốn xác định khả năng thông xe của tuyến đường thì phải xác định khả năng thông xe của một làn.. Việc xác

Chương 2:

CẤP HẠNG VÀ CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN

I Xác định cấp hạng kỹ thuật:

1 Tính lưu lượng xe thiết kế:

Lưu lượng xe 630 xe/ngày đêm vào thời điểm đưa tuyến vào khai thác

 Xác định lưu lượng của xe con quy đổi tại thời điểm đưa tuyến vào khai thác:

i i

Trong đĩ:

i

N :Lưu lượng cuả loại xe i trong dịng xe(xe/ngd)

1

a :hệ số quy đổi của loại xe i về xe con thiết kế theo TCVN4054-2005 Địa hình miền núi nên ta có hệ số quy đổi ở bảng dưới:

Kết quả bảng quy đổi các loại xe ra xe con

Loại xe

Thành phần (%)

Số lượng xe năm hiện tại ( xe/ng.đ )

Hệ số quy đổi (Bảng2)

Số xe con quy đổi (xcqđ/ng.đ)

Lưu lượng xe thiết kế ở năm tương lai (xcqđ/nđ) N 0 = 1494

2 Xác định cấp thiết kế và cấp quản lý của đường ôtô:

 Lưu lượng xe thiết kế:

Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai được xác định theo công thức:

t-1

N  N (1 p)  (xcqđ/ngđ) (2-2) Trong đó:

N0: Lưu lượng xe chạy tại thời điểm hiện tại (xcqđ/ngđ)

t: Năm tương lai của công trình

p: Mức tăng xe hàng năm theo số liệu thống kê p = 0.07

 

 15 1

1

t

Chọn lưu lượng xe thiết kế:

Với lưu lượng xe thiết kế năm tương lai thứ 15 là 3852<6000.Do vậy đường chỉ thuộc cấp III Theo tiêu chuẩn 4054-05 (điều 3.4.2) thì năm tương lai là năm thứ 15.Vậy lưu lượng xe thiết kê là 3852(xcqd/ngd)

Tổng hợp các yệu tố điều kiện địa hình, chức năng, lưu lượng xe, ta kiến nghị đường có cấp thiết kế là cấp III miền núi

Tuyến không có số liệu thống kê cụ thể và cũng không có những nguyên cứu đặc biệt nên theo TCVN 4050 – 05 thì Ngcđ được xác định gần đúng như sau:

N (0.1 0.12)N (xcqđ/h) (2-3) Đây là tuyến thuộc vùng cao nên lưu lượng xe tập trung giờ cao điểm không lớn Vậy chọn:

gcd

N 0.1  (xcqđ/h) Xác định tốc độ thiết kế:

Tốc độ thiết kế là tốc độ dùng để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật của đường trong trường hợp khó khăn

Căn cứ vào cấp đường (cấp III), miền núi, theo bảng 4 của TCVN

4054-05 thì tốc độ thiết kế Vtk=60km/h

II Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến đường:

1 Các yếu tố mặt cắt ngang:

Việc bố trí các bộ phận gồm phần xe chạy, lề, dải phân cách, đường bên và các làn xe phụ (làn phụ leo dốc, làn chuyển tốc) trên mặt cắt ngang đường phải phù hợp với yêu cầu tổ chức giao thông nhằm đảm bảo mọi phương tiện giao thông cùng đi lại đuợc an toàn, thuận lợi và phát huy được hiệu quả khai thác đường

Tuỳ theo cấp thiết kế của đường và tốc độ thiết kế, việc bố trí các bộ phận nói trên phải tuân thủ các giải pháp tổ chức giao thông qui định ở Bảng 5 TCVN4054-2005:

+ Có bố trí xe đạp và xe thô sơ đi trên phần lề gia cố

+ Không có giải phân cách giữa

+ Chỗ quay đầu xe không khống chế

+ Khống chế đường ra vào không khống chế

a Khả năng thông xe và số làn xe cần thiết:

Khả năng thông xe của đường là số phương tiện giao thông lớn nhất có thể chạy qua một mặt cắt của đường trong một đơn vị thời gian khi xe chạy liên tục

Khả năng thông xe của đường phụ thộc vào khả năng thông xe của một làn

xe và số làn xe Khả năng thông xe của một làn lại phụ thuộc vào vận tốc và chế độ xe chạy, nên muốn xác định khả năng thông xe của tuyến đường thì phải xác định khả năng thông xe của một làn

Việc xác định khả năng thông xe lý thuyết của một làn xe căn cứ vào sơ đồ giả thuyết các xe chạy phải xét đến vấn đề an toàn là xe chạy nối đuôi nhau cùng tốc độ và xe này cách xe kia một khoảng không đổi đủ để khi xe trước dừng lại hoặc đánh rơi vật gì thì xe sau kịp dừng lại cách một khoảng cách an toàn

Theo TCVN 4054-2005 số làn xe trên mặt cắt ngang được tính:

lth

cdg lx

N z

N n

.

 Trong đó:

nlx : số làn xe yêu cầu, được lấy tròn đến số nguyên

Ncđg : lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm

Ncdg = 0.1xNtbn = 0.1*3852= 385 (xe/h)

Nlth: năng lực thông hành thực tế của 1 làn xe

Theo điều 4.2.2 theo TCVN4054-05 Khi không có nghiên cứu, tính toán có thể lấy theo quy trình như sau: khi không có giải phân cách giửa phần xe chạy trái chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ:

Nlth = 1000 (xcqđ/h/làn) Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành

Vtt = 60 (Km/h)  Z = 0.77

lx

0.77 *1000

lth

Theo Bảng 7 TCVN 4054-2005: số làn xe yêu cầu là 2 làn

Vậy ta lấy nlx = 2 làn để thiết kế

b Chiều rộng làn xe:

Kích thước xe càng lớn thì bề rộng của 1 làn xe càng lớn, xe có kích thước lớn thì vận tốc nhỏ và ngược lại Vì vậy khi tính bề rộng của 1 làn xe ta phải tính cho trường hợp xe con và xe tải chiếm ưu thế

Ta có sơ đồ tính toán như sau:

1

b c

2



b: bề rộng thùng xe c: khoảng cách giữa tim 2 dãy bánh xe x: khoảng cách giữa mép thùng xe với làn xe bên cạnh

x = 0.5 + 0.005xV(làn xe bên cạnh là ngược chiều)

x = 0.35 + 0.005xV(làn xe bên cạnh là cùng chiều) y: khoảng cách giữa tim bánh xe ngoài cùng đến mép mặt đường

y = 0.5 + 0.005xV Đối với xe con:

b = 1.8m , c = 1.42m

1

1.8 1.42

2



Đối với xe tải ưu thế:

1

b = 2.5m , c = 1.8m

1

2.5 1.8

2



Theo bảng 7 TCVN4054-2005 chiều rộng tối thiểu của 1 làn xe 3.0m Tính toán thì ở trạng thái bất lợi nhất và vì lợi ích kinh tế nên ta có thể chọn theo bề rộng tối thiểu theo quy trình

Kiến nghị chọn B1 =B2 =B = 3.0m

c Chiều rộng mặt đường:

b

B2

B2

Bm =n.B = 2x 3.0 =6 m Độ dốc ngang mặt đường i= 2% (tuỳ theo loại vật liệu làm áo đường)

d Chiều rộng lề đường:

Theo Bảng 7 TCVN 4054-2005, với đường cấp III, chiều rộng lề đường:

Blề =2x1.5 m, trong đó có 2x1m là phần gia cố

Kiến nghị gia cố không toàn bộ lề

e Độ dốc ngang của đường:

+ Độ dốc ngang nhỏ nhất chỉ có tác dụng đảm bảo thoát nước cho mặt đường,

do đó bố trí độ dốc ngang phụ thuộc vào loại vật liệu cấu tạo tầng mặt, cụ thể : Vật liệu tốt, bề mặt nhẵn trơn, khả năng thoát nước tốt => độ dốc ngang nhỏ và ngược lại Theo bảng 9 TCVN 4054-2005 :

+ Độ dốc ngang lớn nhất: i nmax i s cmax đối với từng cấp hạng kỹ thuật của đường

Vậy căn cứ vào loại mặt đường ta chọn độ dốc ngang in = 2 %

+ Độ dốc lề gia cố: ilgc = imặt = 2%

+ Độ dốc lề không gia cố : ikgc = 4%

f Chiều rộng nền đường:

Bnền =Bm + 2.Blề =6+2x1.5= 9 m

2 Xác định các yếu tố kỹ thuật trên bình đồ:

a Siêu cao và tính toán độ dốc siêu cao:

Khi xe chạy trên đường cong có bán kính nhỏ, dưới tác dụng của lực li tâm làm cho điều kiện ổn định của xe chạy trên làn phía long đường cong kém đi Để tăng ổn định khi xe chạy trên làn này, người ta xây dựng mặt đường một mái ngiêng về phía bụng đường cong gọi là siêu cao Độ dốc của mặt đường này gọi là độ dốc siêu cao

Quy trình quy định độ dốc siêu cao cho một khoảng giá trị bán kính tuỳ thuộc vào vận tốc tính toán Kiến nghị chọn isc theo quy trình TCVN 4054-2005 với

Vtt =60km/h

Bảng 13: Độ dốc siêu cao tối thiểu theo bán kính cong nằm

÷150

150

÷175

175

÷200

200

÷250

250

÷300

300

siêu cao

b Bán kính đường cong nằm:

Theo bảng 11 TCVN 4054-2005:

Bán kính tối thiểu giới hạn:125m

Bán kính tối thiểu thơng thường 250m

Bán kính tối thiểu khơng siêu cao

) (

127

2

n

i

v R





 Trong đó:

in: Độ dốc ngang của đường Lấy dấu (-) trong trường hợp không bố trí siêu cao Lấy dấu (+) trong trường hợp có bố trí siêu cao

µ: Trị số lực đẩy ngang Trị số lực đẩy ngang được lấy dựa vào các yếu tố sau :

0

 : Hệ số bám ngang giữa bánh xe với mặt đường, 0 0 6  0 7

 : Hệ số bám dọc Xét trong điều kiện bất lợi của mặt đường (ẩm ướt có bùn đất ) thì  = 0.3

Vậy   0 18

 Điều kiện ổn định chống lật:

h

b

2



 h: Khoảng cách từ trọng tâm xe đến mặt đường b: Khoảng cách giữa hai tâm bánh xe

Đối với những xe hiện đại thường b = 2h nên:   1: trị số này biểu hiện mức độ ổn định chống lật rất cao so với ổn định chống trượt

 Điều kiện êm thuận đối với hành khách :

Theo điều tra xã hội học cho thấy:

1



0.15 :

: 20 0



: 30 0



Khi xe chạy vào đường cong, dưới tác dụng của lực đẩy ngang, bánh xe quay trong mặt phẳng lệch với hướng xe chạy một góc  Góc lệch này càng lớn thì tiêu hao nhiên liệu càng nhiều và lốp xe càng nhanh hỏng Theo điều kiện này hệ số lực đẩy ngang khống chế là   0 1

Căn cứ vào những điều kiện trên chọn   0 15( cho các trường hợp phải đặt đường cong Rmin để giảm chi phí xây dựng, nghĩa là trong điều kiện địa hình khó khăn)

 Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi có siêu cao 7%:

min

max

60

128.85

127 sc 127 0.15 0.07

v

i



Kiến nghị chọn theo tiêu chuẩn

 Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi có siêu cao 2%:

min

max

60

166.74

127 sc 127 0.15 0.02

v

i



Kiến nghị chọn theo tiêu chuẩn

 Bán kính tối thiểu của đường cong nằm khi không có siêu cao:

sc

i

v R





 127

2 min

Khi đặt đường cong bằng không gây chi phí lớn  0,15

Khi không bố trí siêu cao  trắc ngang 2 mái isc = -in

Vậy :

min

60

218.05

127 0.08 n 127 0.15 0.02

v

i

Kiến nghị chọn theo tiêu chuẩn

 Bán kính nhỏ nhất theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm:

Tầm nhìn ban đêm phụ thuộc vào góc phát sáng của đèn pha ôtô,  = 2 0

Ta có : S = 2180 Rmin(S = 75 m là tầm nhìn hãm xe)

2 3.14





Theo Bảng 11 TCVN 4054-2005:

Chỉ trong trường hợp khó khăn mới vận dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu, khuyến khích dùng bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường trở lên và luôn tận dụng địa hình để đảm bảo chất lường xe chạy tốt nhất

Với đường cấp III thì bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn 125m Vậy nên chọn bán kính đường cong nằm 125 để thiết kế

c Siêu cao và đoạn nối siêu cao – đường cong chuyển tiếp:

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí siêu cao

Theo TCVN 4054-05 thì siêu cao là dốc một mái trên phần xe chạy, dốc xề phía bụng đường cong Siêu cao được thực hiện bằng cách quay phần xe chạy ở phía lưng đường cong quanh tim đường để đường phần xe chạy có cùng một độ dốc, sau đó vẫn tiếp tục quay cả phần xe chạy quanh tim đường đạt được siêu cao Trường hợp đường có dải phân cách giữa siêu cao được thực hiện bằng cách quay xung quanh mép trong hoặc mép ngoài mặt đường

Độ dốc siêu cao được xác định theo công thức:

2 sc

v i 127R 

Trong đó: V: tốc độ thiết kế (km/h) V = 60.

: hệ số lực đẩy ngang, chọn  = 0.15

Độ dốc siêu cao được chọn theo TCVN4054-05 như bảng sau:

÷150

150

÷175

175

÷200

200

÷250

250

÷300

300

siêu cao Để dẫn ôtô từ đường thẳng vào đường cong có độ cong không đổi một cách êm thuận cần phải bố trí đường cong chuyển tiếp ở hai đầu đường cong sao cho phù hợp với quỹ đạo xe chạy Chiều dài đường cong chuyển tiếp phải đủ để cho lực ly tâm tăng lên dần dần từ đường thẳng vào đường cong, tránh sự tăng lực ly tâm quá nhanh và đột ngột Với Vtk = 60km/h, phải bố trí đường cong chuyển tiếp

Xác định chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp:

+ Điều kiện 1:

Là điều kiện tăng cường độ của gia tốc li tâm 1 cách từ từ, ở đầu đường thẳng bán kính    ,a lt  0, khi bắt đầu vào đường cong bán kính

R

v a

R, lt  2



Gọi I là cường độ tăng của gia tốc li tâm(m/s3) theo qui trình VN thì I=0.5m/s3

Thời gian ôtô chạy trên đoạn đường cong chuyển tiếp:

RI

v I

a

t lt  2

Mà

v

L

t  ct

R

v RI

v

L ct

5 0

3 3





3 ct

v L

23.5* R

với v(km/h)

R = 125m: bán kính đường cong bằng nhỏ nhất trong đoạn nối siêu cao 7%

3 ct

60

23.5* 125

+ Điều kiện 2:

3

R

A 

A: thông số clôtoit A= RL ct

R RL

125 13.88

+ Điều kiện 3:

Đủ Để Bố Trí Đoạn Nối Siêu Cao:

* sc

nsc

p

B i L

i



Trong đó : + isc =7% : độ dốc siêu cao thiết kế

+B: bề rộng mặt đường xe chạy + ip = 0.5% : độ dốc phụ theo quy trình Việt Nam đối với đường

cấp III

84 0.005

nsc

 Chiều dài đường cong chuyển tiếp nhỏ nhất

LCT=max { (1),(2),(3) } Chọn : LCT = 98(m)

Theo TCVN 4054-2005, đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với đường công chuyển tiếp, chiều dài đoạn nối siêu cao hoặc chiều dài đường cong chuyển tiếp tối thiểu lấy như sau:

Bảng 14: Chiều dài đoạn nối siêu cao phụ thuộc vào bán kính cong nằm

÷150

150

÷175

175

÷200

200

÷250

250

÷300

300

siêu cao

So sánh với chiều dài đoạn đường cong chuyển tiếp trong quy trình ta

có: LCT = 84(m)> LCT = 70(m)

Vậy ta chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp là : Lct = 84m để tính toán

d Tính toán độ mở rộng trong đường cong :

Khi xe chạy trên đường cong có bán kính R≤ 250m thì mỗi bánh xe chạy trên một quỹ đạo khác nhau, đầu xe ngoài có bán kính lớn nhất và thùng xe phía trong có bán kính nhỏ nhất, do vậy xe chạy trên đường cong chiếm phần đường rộng hơn so với xe chạy trên đường thẳng nên yêu cầu phải mở rộng đường cong để dảm bảo xe chạy vẩn bình thường

Độ mở rộng phần xe chạy trong đường cong nằm

Bán kính đường cong nằm

250200 <200150 <150100 <10070 <7050 <5030

e Xác định đoạn chêm m giữa 2 đường cong

Giữa2 đường cong cùng chiều:Khi 2 đường cong không có siêu cao,chúng

ta có thể nối trực tiếp với nhau nhưng cũng nên nhắc lại là trị số bán kính không nên gấp nhau 2lần

Khi 2 đường cong có siêu cao thì đoạn phải chêm phải đủ chiều dài để bố trí hai nửa đường cong chuyển tiếp:

2

L L

m 1 2



Khi đoạn chêm không thỏa mãn điều kiện trên thì có thể có một đoạn chuyển tiếp siêu cao , đoạn này bố trí trên đường cong có bán kính lớn

Đoạn mặt cắt ngang hai mái chêm, giữa hai đường cong có thể bố trí moat mái nếu ngắn để tránh cho xem phải thay đổi lực ngang quá nhiều

Giữa hai đường cong ngược chiều Hai đường cong ngược chiều có bán

kính lớn không yêu cầu làm siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau

Trường hợp cần phải làm siêu cao thì chiều dài đoạn thẳng chêm phải đủ dài để có thể bố trí hai đoạn đường cong chuyển tiếp hoặc hai đoạn nối siêu cao, tức

là:

2

L L

m 1 2



TC 1 =TĐ 2

TC 2

TĐ 1

0 1

0 2

R 2

R 1

a)

m

m

Đ 2

Đ 2

TC 2

TC 2

R 2

R 2

TĐ 2

0 2

0 2

Hình 2.6 Bố trí nối tiếp các đường cong trên bình đồ

f Tính toán tầm nhìn xe chạy

Khi xe chạy trên đường cần phải nhìn rõ 1 đoạn đường phía trước để kịp thời xử lí các tình huống Đoạn đường đó gọi là tầm nhìn

 Tầm nhìn 1 chiều (tầm nhìn hãm xe)

Là đoạn đường đủ để người lái xe nhìn thấy chướng ngại vật sau đó thực hiện hãm phanh và dừng cách vị trí vật cản 1 đoạn an toàn lk

Lpư S h Lo

S1

Lpư

S = l +S +l

Trong đó :

lpu : Quãng đường phản ứng tâm lý

Sh : Cự ly hãm phanh

l0=5m : Khoảng cách an toàn trước chướng ngại vật cố định

k=1.4 : Hệ số sử dụng phanh đối với xe tải

= 0,5: Hệ số bám dọc

i : độ dốc dọc ở đoạn đường xe thực hiện hãm phanh Lấy dấu (+) khi

xe leo dốc, dấu (-)ø khi xe xuống dốc Theo quy trình đối với đường cấp III thì imax= 7% nên chọn i= 7%

2

k v

2 (g  i)



Với v(km/h)

2



2 1

 Theo Bảng 10 TCVN 4054-2005: S1 = 75m Kết hợp với tính toán

Vậy chọn S1= 75 (m ) để thiết kế

 Tầm nhìn 2 chiều :

Là đoạn đường để 2 xe chạy ngược chiều nhau trên cùng 1 làn xe và 2 tài xế cùng thấy nhau , cùng thực hiện hãm phanh và cùng dừng lại cách nhau 1 khoảng

an toàn lk .Như vậy , chiều dài tầm nhìn theo sơ đồ 2 bằng 2 lần tầm nhìn theo sơ đồ 1 Chú ý là trên đường dốc đối với xe này là xuống dốc thì đối với xe ngược chiều lại là lên dốc

S2

2 pu1 pu2 h1 h2 0

S  l  l  S  S  l

0

2 2

2 1 2

1 2

) ( 2 ) (

kv i

g

kv v

v















 Trường hợp v1 v2 v

0 2 2

2 2

) (

i g

kv v













Với v(km/h) 2 22 2 2 2 2

60 1.4*60 *0.5

5 119.29 1.8 127( ) o 1.8 127(0.5 0.07 )

i





Theo bảng 10 TCVN 4054-2005:chọn S2=150 để thiết kế.

 Tầm nhìn vượt xe :

Là đoạn đường có chiều dài đủ để người lái xe ở phía sau vượt qua xe tải cùng chiều ở phía trước bằng cách đi qua làn xe chạy ngược chiều khi thực hiện vượt xe

Khi đường có dải phân cách trung tâm, trường hợp này không thể xảy ra, tuy vậy trên đường cấp cao,tầm nhìn này vẫn phải kiểm tra nhưng với ý nghĩa là bảo đảm 1 chiều dài nhìn được cho lái xe an tâm chạy với tốc độ cao

0 2 1 1 4

) ( 5 63

) (

l i

v v v







 Giả sử xe chạy với tốc độ tính toán 60km/h cần vượt xe tải chạy 40km/h cần một tầm nhìn:

4

60(60 40)

5 188.98 63.5(0.5)

 Mở rộng tầm nhìn trên đường cong nằm:

Khi xe chạy trong đường cong, xe chạy ở phía bụng đường cong, tầm nhìn sẽ

bị hạn chế, do đó cần phải xác định phạm vi phải dỡ bỏ các chướng ngại vật trong đường cong để người lái xe có thể điều khiển xe chạy an toàn trên đường Chướng ngại vật sau khi dỡ bỏ phải thấp hơn tia nhìn 0.3m Trường hợp thật khó khăn có thể dùng gương cầu lồi, biển báo, hạn chế tốc độ hoặc cấm vượt xe

Giả thiết mắt người lái xe cách cao độ mặt đường 1m tính từ mặt đường phần xe chạy và cách mép phần xe chạy bên phải 1,5m

Tầm nhìn tính toán: đối với đường có số làn xe ≤ 2, lấy S = S2, hoặc S = 2S1 Đối với đường một chiều lấy S = S1