Đồ Án thiết kế hình học đường Ô tô

- Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường.. - Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao.. - Theo vận tốc xe chạy thiết kế để đảm bảo xe có khả năng vượt

+ Xác định lưu lượng xe năm đầu, năm cuối thiết kế.

- Xác định cấp hạng kĩ thuật tuyến đường từ số liệu điều tra ban đầu

- Xác định vận tốc thiết kế

- Xác định độ dốc dọc lớn nhất

- Xác định số làn xe yêu cầu tối thiểu

- Xác định bề rộng của một làn xe

- Xác định bề rộng lề đường

- Xác định bề rộng lề gia cố.

- Xác định bề rộng tối thiểu nền đường

- Xác định bán kính đường cong nằm nhỏ nhất

- Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường

- Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao

- Xác định chiều cao tầm nhìn hãm xe S1

- Xác định chiều dài tầm nhìn trước xe ngược chiều S2

- Xác định chiều dài tầm nhìn tránh ngược chiều S3

- Xác định chiều dài tầm nhìn vượt xe S4

- Xác định bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu

- Xác định bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu

- Vạch 2 phương án tuyến trên bình đồ dựa trên cơ sở địa hình cụ thể, chỉ tiêu

kỹ thuật đã tính toán

- Quy hoạch và thiết kế hệ thống thoát nước

- Thiết kế trắc dọc, trắc ngang 2 phương án tuyến đường

4 Nội dung tính toán.

4.1 Tính toán quy đổi các loại xe về xe tiêu chuẩn.

Để xác định lưu lượng xe thiết kế ta quy đổi các loại xe ra xe con Các loại xetính toán được sắp xếp vào các loại xe tương ứng, số lượng xe và hệ số quy đổi theobảng dưới đây (theo bảng 2 TCVN 4054 - 05)

Bảng 4-1 : Tính toán quy đổi các loại xe về xe con.

∑ 762

- Lưu lượng xe bình quân năm tại thời điểm tính toán (năm đầu) là:

N1: Lưu lượng xe con quy đổi tính cho năm thứ nhất (Xcqđ/ngđ)

a1: Hệ số quy đổi xe thứ i

ni: Số lượng xe thứ i

- Chọn năm tương lai: t = 15 năm

- Chọn hệ số tăng trưởng xe hàng năm: q = 6 %

- Lưu lượng xe con quy đổi năm tương lai (năm cuối) là:

4.2 Xác định cấp hạng kĩ thuật tuyến đường.

- Theo bảng 3 và bảng 4 TCVN 4054 – 05, căn cứ vào lưu lượng xe con quy đổinăm tương lai Nt = 1722,809 (xcqđ/ngđ)

=> Ta chọn đường cấp IV

4.3 Xác định vận tốc thiết kế.

- Với đường cấp IV, kết hợp với các yếu tố về đặc điểm địa hình tuyến vùngđồng bằng – đồi ta chọn vận tốc thiết kế Vtk = 60 (km/h)

4.4 Xác định độ dốc dọc lớn nhất.

- Độ dốc dọc lớn nhất của tuyết đường được tính toán căn cứ vào khả năng vượtdốc của các loại xe

- Theo vận tốc xe chạy thiết kế để đảm bảo xe có khả năng vượt dốc ta tính toánvới xe con với công thức sau:

imax = D – f

Trong đó:

D: Yếu tố động lực học của xe, được xác định từ biểu đồ nhân tố động lực họccủa xe

f: Hệ số cản lăn, phụ thuộc vào vật liệu làm mặt đường

- Chọn mặt đường làm bằng đất ẩm và không bằng phẳng, ta có f = 0,07 – 0,15,chọn f = 0,07

TOYOTA Camry 2.4, đường cấp ta có D = 0,125

Hình 4.4.a : Biểu đồ nhân tố động lực của xe TOYOTA Camry 2.4.

Ta có: imax = 0,125 – 0,07 = 0,065

- Theo (bảng 15) TCVN 4054 -05, đối với đường cấp IV, địa hình đồng bằng –đồi, vận tốc thiết kế Vtk = 60km/h: độ dốc dọc lớn nhất trên toàn tuyến imax =6%

4.5 Xác định số làn xe yêu cầu tối thiểu

4.5.1 Khả năng thông xe lý thuyết

Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe được xác định theo côngthức lý thuyết với giả thuyết đoàn xe cùng loại chạy với vận tốc đều là V và liên tụcnối đuôi nhau, xe nọ cách xe kia một khoảng không đổi tối thiểu để đảm bảo an toàn

ở điều kiện thời tiết thuận lợi Loại xe được sử dụng là xe con xếp thành hàng trênmột làn xe

Nlt: Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe, xe/h.

V: Tốc độ xe chạy cho cả dòng xe, km/h

d: Khoảng cách tối thiểu giữa hai xe, còn gọi là khổ động học của dòng xeđược xác định:

+ K: Hệ số sử dụng phanh, đối với xe con K = 1,2

+ φ: Hệ số bám, theo tình trạng mặt đường khô sạch và điều kiện xechạy bình thường, ta có: φ = 0,5

+ i: Độ dốc dọc, i = 6% và lấy dấu +

lt

x

V N

l l i

Nlth: Năng lực thông hành tối đa

Theo TCVN 4054 – 2005, chọn Nlth = 1000xcqd/h, khi không có phân cách xechạy ngược chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ.

Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành, với V = 60km/h, vùng đồng bằng có Z

= 0,55

Do đó:

115

0, 2090,55 1000

4.6 Xác định bề rộng của một làn xe.

Bề rộng phần xe chạy được xác định phụ thuộc vào lưu lượng xe chạy trênđường, thành phần, tốc độ xe chạy và việc tổ chức phân luồng giao thông

Bề rộng làn xe ngoài cùng được xác định theo công thức:

b: Chiều rộng thùng xe, m Lấy b = 2,5m

c: Cự ly giữa 2 trục bánh xe, m Lấy c = 2,1m

x: Khoảng cách từ thùng xe tới làn xe cạnh

y: Khoảng cách từ giữa bánh xe đến mép phần xe chạy

Theo thực nghiệm ta có:

- Bề rộng phần xe chạy dành cho xe cơ giới

Do tuyến đường ta thiết kế có 2 làn xe chạy và không có dải phân cách nền bềrộng phần xe chạy bằng tổng bề rộng các làn xe

Bm = n.B = 2.3,5 = 7 (m)

4.7 Xác định bề rộng lề đường.

địa hình vùng đồng bằng – đồi , ta chọn bề rộng lề đường mỗi bên là Bl = 1,0 (m)

4.8 Xác định bề rộng lề gia cố.

địa hình vùng đồng bằng – đồi , ta chọn bề rộng lề gia cố mỗi bên là Bgc = 0,5 (m)

4.9 Xác định bề rộng tối thiểu nền đường.

Bề rộng tối thiểu của nền đường:

B = Bm + 2.(Bl + Bgc) = 7 + 2.(1+0.5) = 10 m

4.10 Xác định bán kính đường cong nằm nhỏ nhất.

Tại những vị trí tuyến đường đổi hướng ngoặt phải hoặc trái, ta phải bố tríđường cong cơ bản có bán kính đủ lớn để hạn chế lực đẩy ngang gây nguy hiểm cholái xe và hành khách cũng như sự chuyển động của xe

4.10.1 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn

Bán kính đường cong nằm tối thiểu là bán kính nhỏ nhất được dùng để thiết

kế đường nhưng vẫn đảm bảo xe chạy với vận tốc thiết kế

V: Tốc độ xe chạy tính toán, km/h V = Vtk = 60 (km/h)

=> Chọn Rmin = 130 (m)

4.10.2 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường

Bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường được xác định:

V: Tốc độ xe chạy tính toán, km/h V = Vtk = 60 (km/h)

: Hệ số lực ngang,  = 0,05 –> 0,08 Lấy  = 0,08

isc: Độ dốc siêu cao thông thường, isc = iscmax – 2% = 7% - 2% = 5%

Vậy:

2 min

60

218,05127(0,08 0,05)

4.10.3 Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao

Bán kính đường cong tối thiểu không siêu cao được xác định trong trường hợpbất lợi nhất là xe chạy ở phần lưng đường cong:

V: Tốc độ xe chạy tính toán, km/h V = Vtk = 60 (km/h)

4.10.4 Xác định đoạn nối siêu cao

Đoạn nối siêu cao là chiều dài cần thiết chuyển từ mặt cắt ngang thông thường

2 mái dốc sang mặt cắt ngang 1 mái dốc có độ dốc siêu cao

Hình 4.10.a : Diễn biến nâng siêu cao và sơ đồ tính chiều dài L sc theo

phương pháp quay quanh tim đường.

Theo hình có thể tính được chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc và chiều dài cácđoạn đặc trưng như sau:

L1: Chiều dài đoạn nâng lưng đường cong từ in đến 0.

L2: Chiều dài đoạn nâng lưng đường cong từ 0 đến in.

L3: Chiều cao nâng mặt đường từ in đến isc.

ip: Độ dốc dọc phụ thêm, Có V = 60km/h => ip = 0,5% (TCVN4054 –05)

isc: Độ dốc siêu cao, ứng với các bán kính đường cong nằm khác nhau thìđộ dốc siêu cao sẽ khác nhau => Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao khác nhau

4.10.5 Chiều dài đoạn chuyển tiếp

Do vận tốc thiết kế Vtk = 60km/h, đường cấp IV theo TCVN 4054 – 05, ta cầnphải bố trí đường cong chuyển tiếp, vì vậy đoạn vuốt siêu cao ta bố trí trên đoạnchuyển tiếp Chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp :

36,77( ) 23,5 23,5.250

4.10.6 Xác định độ mở rộng phần xe chạy trong đường cong

Khi xe chạy trên đường cong, mỗi bánh xe sẽ chuyển động theo quỹ đạo riêng ,chiều rộng dải đường mà ô tô chiếm trên phần xe chạy rộng hơn so với khi xe chạytrên đường thẳng Để xe chạy trên đường cong tương đương như trên đường thẳng ,

ở những đường cong có bán kính nhỏ cần phải mở rộng phần xe chạy

Giả thuyết chuyển động của xe là đường tròn, độ mở rộng của 1 làn xe là:

L: Chiều dài từ đầu xe đến trục sau, tính cho trường hợp xe tải

Khoảng cách giữa 2 trục trước, sau = 6,5 m Phần nhô ra phía trước 1,5m.Vậy L =8 (m)

Ta bố trí e= 1,1 (m)

4.11 Xác định chiều cao tầm nhìn hãm xe S1.

Ô tô gặp chướng ngại vật trên làn xe đang chạy, người lái xe cần phải nhìnthấy chướng ngại vậy và kịp dừng xe trước nó

lpu: Chiều dài xe chạy được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lý,

là thời gian từ lúc lái xe nhận ra chướng ngại vật đến khi tác động hãm xephát huy hiệu quả hãm hoàn toàn, trong thiết kế đường quy định thời gian này

là 1 giây lpu = v.t = v (m)

Sh: Chiều dài xe chạy được trong quá trình hãm xe

Sh =

2v k

Với :

lo: Cự ly an toàn thường lấy từ 5 – 10m, lo = 10m

v: Tốc độ ô tô trước khi hãm phanh, m/s

k: Hệ số sử dụng phanh, đối với ô tô con k = 1,2

φ: Hệ số bám, theo tình trạng mặt đường khô sạch và điều kiện xe chạybình thường, ta có: φ = 0,5

i = imax = 7% và xe đang xuống dốc (TCVN4054 – 05) :

S1 =

2

o max

4.12 Xác định chiều dài tầm nhìn trước xe ngược chiều S2.

Theo sơ đồ này, hai xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe và kịpdừng lại trước nhau một cách an toàn

v k

2g(   i) (m)

Sh2 =

 

2 2v k

Với :

lo: Cự ly an toàn thường lấy từ 5 – 10m, lo = 10m

Do đó:

Xe 1 lên dốc, xe 2 xuống dốc, i = imax = 7% (TCVN4054 – 05), 2 xe chạy cùng

=> Chọn S2 = 150m

4.13 Xác định chiều dài tầm nhìn tránh xe ngược chiều S3.

Theo sơ đồ này, hai xe chạy ngược chiều nhau trên cũng 1 làn xe, xe chạy tráilàn phải kịp lái về làn xe của mình để tránh xe kia 1 cách an toàn và không giảm tốcđộ

lo: Cự ly an toàn thường lấy từ 5 – 10m, lo = 10m

l1: Chiều dài xe 1 chạy được trong thời gian lái tránh xe 2

Xét tam giác vuông ABC nội tiếp nửa vòng tròn bán kính r:

a: Khoảng cách giữa trục các làn xe, a = 4,1m (TCVN4054-05)

r: Bán kính tối thiểu xe có thể lái ngoặt được tính theo điều kiện ổn địnhchống trượt ngang, m

r =

2

V 127(   i ) =

l2: Đoạn đường xe 2 đi được trong thời gian xe 1 lái tránh

Thời gian xe 1 đi từ 1-1 đến 2-2 bằng thời gian xe 2 đi từ 4-4 đến 3-3

4



Tầm nhìn vượt xe tính theo công thức:

- Với điều kiện bình thường thời gian vượt xe khoảng 10s thì S4 = 6V

- Với điều kiện cưỡng bức thời gian vượt xe khoảng 7s thì S4 = 4V

Xét điều kiện bình thường, ta có:

S4 = 6V = 6.60 = 360 (m)

Theo (bảng 10) TCN4054 – 05: tầm nhìn vượt xe tối thiểu S4 = 350 (m)

=> Chọn S4 = 360 (m)

4.15 Xác định bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu.

Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm được xác định từ điều kiện đảmbảo không gây khó chịu đối với hành khách và vượt tải chịu được của lò xo ô tô bởilực ly tâm:

Rmin =

2V

S

2 h S sin (m)Trong đó:

hp: Chiều cao của pha đèn, đối với xe con hp = 1,2m

α: Góc mở rộng của pha đèn, α = 1˚

S1: Chiều dài tầm nhìn 1 chiều

Do đó:

R =

2

752.(1, 2 75.sin1 )o

Theo (bảng 19) TCVN4054 – 05, đối với đường cấp IV, vận tốc 60 km/h, cóbán kính đường cong đứng lõm tối thiểu giới hạn Rmin = 1000m Chọn Rmin = 1125m

4.16 Xác định bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu.

Trị số tối thiểu của bán kính đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiệnđảm bảo tầm nhìn của người lái xe trên trắc dọc

Ta có công thức xác định:

8.

S

Trong đó:

S1: Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 75m

S2: Chiều dài tầm nhìn 2 chiều, S2 = 150m

d1: Chiều cao tầm mắt của người lái xe đến mặt đường

d2: Chiều cao chướng ngại vật trên đường

Theo (bảng 19) TCVN4054 – 05, đối với đường cấp IV, vận tốc 60 km/h, cóbán kính đường cong đứng lồi tối thiểu giới hạn Rmin = 2500m và tối thiểu thôngthường Rtt = 4000m Chọn Rmin = 2900m.

4.17 Vạch 2 phương án tuyến trên bình đồ dựa trên cơ sở địa hình cụ thể, chỉ tiêu kỹ thuật đã tính toán.

Bản đồ địa hình khu vực tuyến đi qua có tỷ lệ bình đồ 1/10000 và 2 điểm A30

và B3

4.17.1 Đường cong chuyển tiếp

Bố trí đường cong chuyển tiếp Các yếu tố cơ bản của đường cong chuyển tiếp:

- Điểm nối đầu : NĐ

- Điểm tiếp đầu : TĐ

- Điểm giữa : P

- Điểm tiếp cuối : TC

- Điểm nối cuối : NC

Các yếu tố của đường cong chuyển tiếp:

L: chiều dài đường cong chuyển tiếp

W: Độ mở rộng trong đường cong

Isc: Độ dốc siêu cao trong đường cong

Ta có bảng sau :

STT ( )o



Bán kính R(m)

Cánh tuyến T(m)

Khoảng lệch P(m)

Chiều dài K(m)

Đoạn chênh D(m)

Cánh tuyến T(m)

Khoảng lệch P(m)

Chiều dài K(m)

Đoạn chênh D(m)

- Cọc NĐ, TĐ, P, TC và NC của đường cong

- Các cọc khác như cọc phân thuỷ, cọc tụ thuỷ, cọc khống chế …

Sau khi cắm các cọc trên bản đồ ta dùng thước đo cự ly giữa các cọc trên bản

đồ và nhân với tỷ lệ bản đồ để được cự ly thực tế giữa các cọc:

Kết quả cắm cọc của 2 phương án được lập thành bảng như sau :

(Đã bỏ một vài cọc có khoảng cách gần nhau để giảm khối lượng tính toán)

4.18 Quy hoạch và thiết kế hệ thống thoát nước.

Lưu lượng nước được tính dựa trên các yếu tố :

- Diện tích lưu vực

- Đặc trưng dòng chảy

- Đặc điểm của lưu vực và các yếu tố khí hậu - thuỷ văn

4.18.1 Xác định các đặc trưng thuỷ văn.

4.18.1.1 Diện tích lưu vực F (Km2 )

Dựa vào hình dạng đường đồng mức trên bình đồ, ta tìm được đường phân

thuỷ giới hạn của lưu vực nước chảy vào tuyến đường Chia lưu vực thành nhữnghình đơn giản để tính diện tích lưu vực trên bản đồ địa hình (Fbđ), từ đó tìm đượcdiện tích lưu vực thực tế theo công thức sau :

2 2

6 ( ) 10

4.18.1.2 Chiều dài lòng sông chính L (Km)

Chiều dài lòng sông chính được xác định như sau :

bd 5

M

10Trong đó : + Lbđ : chiều dài của lòng sông chính trên bình đồ

+ 105 : hệ số đổi từ Cm ra Km

Ta đo được chiều dài lòng chính : + Tuyến 1: Lbd1 = 843,2832 cm

+ Tuyến 2 : Lbd2 = 934,3574 cmVậy Ltuyen1 = 0,8432 km

Trong đó : + F : diện tích lưu vực (km2)

+ L : chiều dài lòng suối chính (km) + l : tổng chiều dài của các lòng suối nhánh (chỉ tính nhữngsuối nhánh thể hiện trên bình đồ có chiều dài lớn hơn 0.75 chiều rộng bình quân Bcủa lưu vực) (km)

Chiều rộng B được tính như sau: Ta có lưu vực gồm nhiều sườn dốc nên

B = F/2L, từ đó ta có tổng chiều dài các lòng suối nhánh

+ Với tuyến 1 : B = 0,285 km, ta tính được l1 = 0,7683 km

l1,l2, ,ln : cự ly giữa các điểm gãy.

Ta tính được + Tuyến 1: Ils1 = 4,03 ‰

+ Tuyến 2: Ils2 = 3,05 ‰4.18.1.5 Độ dốc trung bình của sườn dốc Isd (‰)

Được xác định bằng trị số trung bình của 4 – 6 hướng nước chảy đại diện chosườn dốc lưu vực

Ta tính được + Tuyến 1 : Isd1 = 137,6 ‰

+ Tuyến 2 : Isd2 = 136 ‰4.18.2 Xác định lưu lượng tính toán

Theo quy trình tính toán dòng chảy lũ (tiêu chuẩn 22TCN 220-95) đối với lưuvực nhỏ có diện tích < 100 Km2 Thì lưu lượng tính toán được xác định theo côngthức :

Qp% = Ap φHp FTrong đó : + Ap : Module đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế chọn phụ thuộcvào địa mạo thuỷ văn ls, thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc ơsd ,vùng mưa(Tra phụ lục 13)

+ Hp% : Lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế p % tại HảiPhòng, đây là khu vực thuộc vùng mưa (phụ lục 15 TK Đường ÔTÔ 3) ;

+  : Hệ số xét đến ao hồ trong lưu vực Khu vực này ít ao hồ,chọn

 =0,95

+ F : Diện tích lưu vực

+ φ hệ số dòng chảy lũ lấy trong bảng tuỳ thuộc vào loại đất cấutạo khu vực có lượng mưa (ngày) thiết kế (Hp) và diện tích lưu vực F

4.18.2.1 Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc τsd

Thời gian tập trung nước trên sườn dốc τsd được xác định theo phụ lục 14 phụthuộc vào hệ số địa mạo thuỷ văn sd và vùng mưa

sd xác định theo công thức :

+ Isd: Độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực (0/00)

Với vùng VIII thuộc cấp đất III, có cường độ thấm I=0,2mm/phút Tần suất lũtính theo P4% H4% = 250mm Tra φ = 0,85(phụ lục A.1 TCVN 9845:2003)

Vậy ta có : + Tuyến 1: ɸsd1 = 1,9161