Đặc điểm của các đường cong Clothoide là đồng dạng về mặt hình học, chiếu dài L thay đổi tỷ lệ thuận với thông số Clothoide A-đặc trưng cho sự phóng to hay thu nhỏ của đường cong.. Khi t
Trang 12.3 Cơ sở thiết kể hình học của đường cong
clothoide
a Ðặc điểm đường cong clothoide đơn
Ðường cong Clothoide (Hình 1) có bá n kính thay đổi từ p=+∞ và giảm dần đến giá trị p = R Đặc điểm của các đường cong Clothoide là đồng dạng về mặt hình học, chiếu dài L thay đổi tỷ lệ thuận với thông số Clothoide A-đặc trưng cho sự phóng to hay thu nhỏ của đường cong Khi triển khai tuyến ra thực địa đường cong Clothoide được cắm theo các tọa độ (x, y) trong hệ toạ độ vuông góc Descarte (phương trình 5) và có thể tính toán các yếu tố của đường cong clothoide theo sơ đồ Hình 1:
b Các đường cong Clothoide tổ hợp
Trường hợp 1 (TH1): Tổ hợp hai đường cong Clothoide nối tiếp với đường cong tròn ở giữa Lúc này suất độ cong xác định như sau:
Trường hợp 2 (TH2): Tổ hợp hai đường cong Clothoide cùng chiều, đường cong tròn suy biến Độ cong lúc này được t ính theo công thức (7)
Trang 2Trường hợp 3 (TH3): Tổ hợp hai Clothoide nối tiếp ngược chiều (hình chữ S), đoạn thẳng chêm giữa suy biến
Ðường cong tổ hợp được đặc trưng bởi hệ số thay đổi độ ngoặt trung hình (CCR):
Trang 32.4 Quan điểm về tuy ến clothoide
Để tăng hài hòa và đảm bảo các một chất lượng thiết kế tuyến cao, một tuyến đường chỉ toàn gồm các tổ hợp đường cong Clothoide, thậm chí ngay cả các cánh tuyến thẳng cũng được thay thế bằng đuờng cong sẽ luôn là mong muốn Lúc này chúng ta sẽ có một tuyến
Clothoide Tuy nhiên, do các điều kiện địa hình khống chế điều này không phải lúc nào cũng làm được Theo quan điểm của nhóm Tác giả, một tuyến có tổng chiều dài đường cong Clothoide chiếm tỷ lệ trên 50% tổng
chiều dài của tuyến có thể được xem là một tuyến
Clothoide Làm được như vậy chất lượng khai thác chắc chắn sẽ tốt hơn Các kết quả nghiên cứu dưới đây sẽ minh chứng cho điều này
3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1 Các kết quả nghiên cứu trên các Clothoide tổ hợp đơn
Trong phần này ba trường hợp các đường cong Clothoide giới thiệu ở mục 2.3 được vận dụng cụ thể Vận dụng thiết kế TH1 tại đỉnh PG5,cao tốc Liên Khương - Prenn (Ðà Lạt): Tố hợp đường cong do Tư vấn (TEDI SOUND) thực hiện 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 bằng với
Trang 4cong tròn L1=L2=230m, K=227m (hình 5b).
Kết quả 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 hơn tại lưu lượng
AADT=17.464 xe/ngđ thì tuyến đề suất vẫn đạt mức phục vụ A, nhưng tuyến do Tư vấn thực hiện đã chuyển sang mức phục vụ B Tuyến đề suất đạt ngưỡng bão hòa tại lưu lượng ADDT=60,959 xe/ngđ còn tuyến thông
thường chỉ đạt ngưỡng bão hòa tại lưu lượng
ADDT=60,450xe/ngđ Tuy nhiên giá thành khảo sát
tuyến đề suất có thể gấp 3 lần phương án tuyến do Tư vấn thực hiện
Vận dụng thiết kế TH2 tại trình IP5, cao tốc Hà Nội – Hải Phòng: Tố hợp đường cong do Tư Vấn (TEDI) thực
hiện gồm hai Clothoide L1=L2=550m nối tiếp với đuờng cong tròn K=602m (Hình 6-a) Đề xuất vận dụng TH2 bằng cách tăng chiểu dài Clothoide và nối trực tiếp hai Clothoide với nhau L1=1156m; L2=1148m, đường cong tròn ở giữa suy biến (Hình 6-b)
Trang 5Qua 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, tại lưu lượng AADT=23.120 xe/ngđ thì tuyến đề xuất vẫn đạt mức phục vụ A nhưng tuyến do Tư vấn thực hiện đã chuyển sang mức phục vụ B, tuyến đề xuất đạt ngưỡng bão hòa tại lưu lượng AADT=78.878 xe/ ngđ còn tuyển do Tư vấn thực hiện chỉ đạt ngưỡng bão hòa tại lưu lượng AADT=75.000Xe/ngd Tuy nhiên, giá thành khảo sát tuyến phuơng án đề xuất có thể đắt gấp
3 lần phương án tuyến do Tư vấn thực hiện Có thể nhận xét rằng trong trường hợp này tốc độ khai thác dòng xe tăng không đáng kể là do Tư Vẩn đã sử dụng Clothoide với chiều dài mà lớn gần ngang hàng với đường cong tròn
Vận dụng thiểt kế TH3 tại đỉnh D5 nối D6, cao tốc
Ðà Nẵng-Quảng Ngãi:
Tại đỉnh D5 bố trí một đường cong tròn bán kính
R=3000m (K=4810m) không có 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 đó nối với đỉnh D5 và D6 bằng một đoạn thẳng Lc=2410,47m (Hình 7-a)
Trang 6Các tác giả đề xuất vận dụng TH3 trong đó tại D6 nối trực tiếp hai Clothoide với nhau (L1=1180m;
L2=1141m) Sau đó nối D5 và D6 (L=1500m) trực tiếp ngược chiều bằng hai đường cong Clothoide có chiều dài tương ứng là 1500m và 1180m, đoạn thẳng ở giữa suy biến (Hình 7-b) Kết quả nghiên cứu cho thẩy tốc độ khai thác dòng xe V85 tăng 0,94% đặc biệt là mức chênh lệch
về tốc độ khai thác V85 giữa hai yêu tố liền kề trên bình
đồ tuyến giảm gần 2 lần (nâng cao mức độ điều hòa
tuyến); tần suất tai nạn giảm 2,05%; chất lượng kỹ
thuật giao thông tốt hơn, tại lưu lượng AADT=21.484 xe/ ngđ thì tuyến để xuất vẫn đạt mức phục vụ A nhưng
tuyến do Tư vấn thực hiện đã chuyển sang mức phục vụ
B, tuyến để xuất đạt nguỡng bão hòa tại lưu lượng
AADT=72.550 Xe/ngđ còn tuyến do Tư vấn thực hiện chỉ đạt ngưỡng bão hòa tại lưu lượng AADT=72.050xe/ngd Tuy nhiên, chi phí khảo sát đắt gấp 2 lẩn so với phương
án do Tư vấn thực hiện
3.2 Sử dụng tuyến Clothoide cho đoạn cao tốc Hà Nội-Hải Phòng
Sử dụng tuyến Clothoide đối với đoạn tuyến thuộc Dự án đường ôtô cao tốc Hà Nội- Hải Phòng (Hình 8), đoạn
tuyến được lựa chọn để thiết kế có tổng chìều dài là
13km, thuộc phạm vi Gói thấu số 2 (Km6+200 đến
Trang 7Km19+200) Ðối với tuyến do Tư vấn TEDI thực hiện, tỷ
lệ Clothoide chiếm 8% trên tổng chiều dài tuyến Ðể so sánh, các tác giá để xuất thực hiện có tỷ lệ Clothoide chiếm 56% tổng chiều dài tuyến tức là tỉ lệ Clothoide gấp
9 lấn tuyến thông thưởng Kết quả đánh giá như sau:
Về chẩt lượng kỹ thuật giao thông:
Tại lưu lượng AADT=24.050 xe/ngđ thì tuyến Clothoide vẫn đạt mức phục vụ A nhưng tuyến thông thường đã chuyển sang mức B Tuyến Clothoide đạt ngưỡng bão hòa tại lưu lượng AADT=79.800 xe/ngđ còn tuyến thông thường chỉ đạt ngưỡng bão hòa tại lưu luợng
AADT=79.200 Xe/ngđ
Về mức độ điều hòa và tần suất tai nạn:
- Tốc độ khai thác trung hình của dòng xe V85
tăng 1% trong khi tân suất tai nạn lại giảm 1%.
- Sự chênh lệch tốc độ khai thác giữa các yếu tố bình đồ
tuyến trung hình giảm 1.75 lần Tốc độ khai thác và sự
chênh lệch tốc độ của dòng xe theo chiều dài tuyến được minh họa trên các biểu đồ (Hinh 8a, 8b và 8c) cho thấy mức độ điều hòa của tuyến Clothoide cao hơn so với
tuyến thông thường, không có sự “giật cục” Sự ổn định trong tốc độ vận hành của xe vì thế được tăng lên nhiều
Về chi phí khảo sát thiết kế
Trong trường hợp này giá thành khảo sát tuyến Clothoide tăng gấp 1.79 lẩn so với khảo sát tuyến thông thường
Trang 84 KẾT LUẬN
1 Đường cong Clothoide ngoài vai trò đường cong
chuyển tiếp còn được sử dụng để tạo thành tuyến
Clothoide, mặc dù tuyến Clothoide đã được đề cập nhiều
về mặt lý thuyết nhưng thực tế ở Việt Nam hiện nay vẫn chưa quan tâm đầy đủ Do vậy cần lưu ý khi đánh giá phương án tuyến không nên dừng ở góc độ là một TKHH đơn giản (chỉ chú ý đến khối lượng, dự toán và giá
thành) mà cẩn xem xét & đánh giá đầy đủ về chất lượng dòng xe, mức độ điều hòa tuyến, khả năng xẩy ra tai nạn Đường có tính cơ động càng cao ,điều này càng phải được coi trọng
Trang 102 Thông qua lý thuyết và các mô hình tính toán thực nghiệm các tác giả đã chứng minh một cách định lượng rằng tuyến Clothoide cho chất lượng khai thác dòng xe tốt hơn tuyến thông thường Cụ thể là tuyến Clothoide cho chất lượng tốt hơn về tốc độ; khaí thác, mức độ điều hòa tuyến, tần suất tai nạn, nâng cao chất lượng dòng
xe Sự khác biệt chắc chắn sẽ vượt trội hơn nữa khi thiết
kế các đường cao tốc trong các đia hình khó khăn hơn Vì vậy sử dụng tuyến Clothoide trong thiết kế đuờng cao tốc
sẽ nâng cao được hiệu quả đầu tư so với tuyến thông thường
3 Mặc dù thiết kế tuyến Clothoide đòi hỏi nhiều công đoạn tính toán, khối luợng khảo sát đo vẽ lớn nhưng với việc tin học hóa sẽ cho phép thiết kế tuyến Clothoide dễ dàng, nhanh chóng cho nhiều tổ hợp Clothoide phức tạp Ngoài ra công tác khảo sát địa hình được thực hiện bằng các máy đo đạc hiện đại cho phép triển tuyến Clothoide
ra thưc địa là dễ dàng với giá thành giảm