2.3 Cơ sở thiết kể hình học của đường cong clothoide

2.3 Cơ sở thiết kể hình học đường cong clothoide a Ðặc điểm đường cong clothoide đơn Ðường cong Clothoide (Hình 1) có bá n kính thay đổi từ p=+∞ giảm dần đến giá trị p = R Đặc điểm đường cong Clothoide đồng dạng mặt hình học, chiếu dài L thay đổi tỷ lệ thuận với thông số Clothoide Ađặc trưng cho phóng to hay thu nhỏ đường cong Khi triển khai tuyến thực địa đường cong Clothoide cắm theo tọa độ (x, y) hệ toạ độ vuông góc Descarte (phương trình 5) tính toán yếu tố đường cong clothoide theo sơ đồ Hình 1: b Các đường cong Clothoide tổ hợp Trường hợp (TH1): Tổ hợp hai đường cong Clothoide nối tiếp với đường cong tròn Lúc suất độ cong xác định sau: Trường hợp (TH2): Tổ hợp hai đường cong Clothoide chiều, đường cong tròn suy biến Độ cong lúc t ính theo công thức (7) Trường hợp (TH3): Tổ hợp hai Clothoide nối tiếp ngược chiều (hình chữ S), đoạn thẳng chêm suy biến Ðường cong tổ hợp đặc trưng hệ số thay đổi độ ngoặt trung hình (CCR): 2.4 Quan điểm ến clothoide Để tăng hài hòa đảm bảo chất lượng thiết kế tuyến cao, tuyến đường toàn gồm tổ hợp đường cong Clothoide, chí cánh tuyến thẳng thay đuờng cong mong muốn Lúc có tuyến Clothoide Tuy nhiên, điều kiện địa hình khống chế điều lúc làm Theo quan điểm nhóm Tác giả, tuyến có tổng chiều dài đường cong Clothoide chiếm tỷ lệ 50% tổng chiều dài tuyến xem tuyến Clothoide Làm chất lượng khai thác chắn tốt Các kết nghiên cứu minh chứng cho điều KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Các kết nghiên cứu Clothoide tổ hợp đơn Trong phần ba trường hợp đường cong Clothoide giới thiệu mục 2.3 vận dụng cụ thể Vận dụng thiết kế TH1 đỉnh PG5,cao tốc Liên Khương - Prenn (Ðà Lạt): Tố hợp đường cong Tư vấn (TEDI SOUND) thực gồm hai Clothoide L1=L2=80m nối tiếp với đường cong tròn K=377m (hình 5a) Các tác giả thiết kế tăng chiều dài đường cong Clothoide ngang với cong tròn L1=L2=230m, K=227m (hình 5b) Kết nghiên cứu cho thấy tốc độ khai thác dòng xe V85 tăng gần 1% ; tần suất tai nạn giao thông giảm 9,55%; chất lượng giao thông tốt lưu lượng AADT=17.464 xe/ngđ tuyến đề suất đạt mức phục vụ A, tuyến Tư vấn thực chuyển sang mức phục vụ B Tuyến đề suất đạt ngưỡng bão hòa lưu lượng ADDT=60,959 xe/ngđ tuyến thông thường đạt ngưỡng bão hòa lưu lượng ADDT=60,450xe/ngđ Tuy nhiên giá thành khảo sát tuyến đề suất gấp lần phương án tuyến Tư vấn thực Vận dụng thiết kế TH2 trình IP5, cao tốc Hà Nội – Hải Phòng: Tố hợp đường cong Tư Vấn (TEDI) thực gồm hai Clothoide L1=L2=550m nối tiếp với đuờng cong tròn K=602m (Hình 6-a) Đề xuất vận dụng TH2 cách tăng chiểu dài Clothoide nối trực tiếp hai Clothoide với L1=1156m; L2=1148m, đường cong tròn suy biến (Hình 6-b) Qua so sánh cho thấy tốc độ khai thác V85 tăng 0,2%; tần suất tai nạn giảm 45.88%; chất luợng kỹ thuật giao thông tốt hơn, lưu lượng AADT=23.120 xe/ngđ tuyến đề xuất đạt mức phục vụ A tuyến Tư vấn thực chuyển sang mức phục vụ B, tuyến đề xuất đạt ngưỡng bão hòa lưu lượng AADT=78.878 xe/ngđ tuyển Tư vấn thực đạt ngưỡng bão hòa lưu lượng AADT=75.000Xe/ngd Tuy nhiên, giá thành khảo sát tuyến phuơng án đề xuất đắt gấp lần phương án tuyến Tư vấn thực Có thể nhận xét trường hợp tốc độ khai thác dòng xe tăng không đáng kể Tư Vẩn sử dụng Clothoide với chiều dài mà lớn gần ngang hàng với đường cong tròn Vận dụng thiểt kế TH3 đỉnh D5 nối D6, cao tốc Ðà Nẵng-Quảng Ngãi: Tại đỉnh D5 bố trí đường cong tròn bán kính R=3000m (K=4810m) đường cong chuyển tiếp Tại đỉnh D6 bố trí tổ hợp gồm hai Clothoide nối tiếp với đường cong tròn (L1=L2=250m; K=911m) Sau nối với đỉnh D5 D6 đoạn thẳng Lc=2410,47m (Hình 7-a) Các tác giả đề xuất vận dụng TH3 D6 nối trực tiếp hai Clothoide với (L1=1180m; L2=1141m) Sau nối D5 D6 (L=1500m) trực tiếp ngược chiều hai đường cong Clothoide có chiều dài tương ứng 1500m 1180m, đoạn thẳng suy biến (Hình 7-b) Kết nghiên cứu cho tốc độ khai thác dòng xe V85 tăng 0,94% đặc biệt mức chênh lệch tốc độ khai thác V85 hai yêu tố liền kề bình đồ tuyến giảm gần lần (nâng cao mức độ điều hòa tuyến); tần suất tai nạn giảm 2,05%; chất lượng kỹ thuật giao thông tốt hơn, lưu lượng AADT=21.484 xe/ngđ tuyến để xuất đạt mức phục vụ A tuyến Tư vấn thực chuyển sang mức phục vụ B, tuyến để xuất đạt nguỡng bão hòa lưu lượng AADT=72.550 Xe/ngđ tuyến Tư vấn thực đạt ngưỡng bão hòa lưu lượng AADT=72.050xe/ngd Tuy nhiên, chi phí khảo sát đắt gấp lẩn so với phương án Tư vấn thực 3.2 Sử dụng tuyến Clothoide cho đoạn cao tốc Hà Nội-Hải Phòng Sử dụng tuyến Clothoide đoạn tuyến thuộc Dự án đường ôtô cao tốc Hà Nội- Hải Phòng (Hình 8), đoạn tuyến lựa chọn để thiết kế có tổng chìều dài 13km, thuộc phạm vi Gói thấu số (Km6+200 đến Km19+200) Ðối với tuyến Tư vấn TEDI thực hiện, tỷ lệ Clothoide chiếm 8% tổng chiều dài tuyến Ðể so sánh, tác giá để xuất thực có tỷ lệ Clothoide chiếm 56% tổng chiều dài tuyến tức tỉ lệ Clothoide gấp lấn tuyến thông thưởng Kết đánh sau: Về chẩt lượng kỹ thuật giao thông: Tại lưu lượng AADT=24.050 xe/ngđ tuyến Clothoide đạt mức phục vụ A tuyến thông thường chuyển sang mức B Tuyến Clothoide đạt ngưỡng bão hòa lưu lượng AADT=79.800 xe/ngđ tuyến thông thường đạt ngưỡng bão hòa lưu luợng AADT=79.200 Xe/ngđ Về mức độ điều hòa tần suất tai nạn: - Tốc độ khai thác trung hình dòng xe V85 tăng 1% tân suất tai nạn lại giảm 1% - Sự chênh lệch tốc độ khai thác yếu tố bình đồ tuyến trung hình giảm 1.75 lần Tốc độ khai thác chênh lệch tốc độ dòng xe theo chiều dài tuyến minh họa biểu đồ (Hinh 8a, 8b 8c) cho thấy mức độ điều hòa tuyến Clothoide cao so với tuyến thông thường, “giật cục” Sự ổn định tốc độ vận hành xe tăng lên nhiều Về chi phí khảo sát thiết kế Trong trường hợp giá thành khảo sát tuyến Clothoide tăng gấp 1.79 lẩn so với khảo sát tuyến thông thường 4 KẾT LUẬN Đường cong Clothoide vai trò đường cong chuyển tiếp sử dụng để tạo thành tuyến Clothoide, tuyến Clothoide đề cập nhiều mặt lý thuyết thực tế Việt Nam chưa quan tâm đầy đủ Do cần lưu ý đánh giá phương án tuyến không nên dừng góc độ TKHH đơn giản (chỉ ý đến khối lượng, dự toán giá thành) mà cẩn xem xét & đánh giá đầy đủ chất lượng dòng xe, mức độ điều hòa tuyến, khả xẩy tai nạn Đường có tính động cao ,điều phải coi trọng Thông qua lý thuyết mô hình tính toán thực nghiệm tác giả chứng minh cách định lượng tuyến Clothoide cho chất lượng khai thác dòng xe tốt tuyến thông thường Cụ thể tuyến Clothoide cho chất lượng tốt tốc độ; khaí thác, mức độ điều hòa tuyến, tần suất tai nạn, nâng cao chất lượng dòng xe Sự khác biệt chắn vượt trội thiết kế đường cao tốc đia hình khó khăn Vì sử dụng tuyến Clothoide thiết kế đuờng cao tốc nâng cao hiệu đầu tư so với tuyến thông thường Mặc dù thiết kế tuyến Clothoide đòi hỏi nhiều công đoạn tính toán, khối luợng khảo sát đo vẽ lớn với việc tin học hóa cho phép thiết kế tuyến Clothoide dễ dàng, nhanh chóng cho nhiều tổ hợp Clothoide phức tạp Ngoài công tác khảo sát địa hình thực máy đo đạc đại cho phép triển tuyến Clothoide thưc địa dễ dàng với giá thành giảm