thiet ke yeu to hinh hoc duong ot

Lưu lượng xe thiết kế số xe quy đổi từ loại xe khác, thông qua mặt cắt ngang đường đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai Năm thiết kế tương lai năm mà tuyến đường thỏa mãn yêu cầu sử dụng có mức độ phục vụ định, năm bắt đầu tính năm xây dựng xong tuyến đường Đường tơ gồm nhiều cơng trình có thời gian phục vụ khác nhau: đường có thời hạn phục vụ 100 năm, cầu 25-100 năm, mặt đường 7-30 năm tùy loại Về ngun tắc năm tính tốn lưu lượng xe thiết kế phải xác định tùy thuộc vào thời hạn phục vụ cơng trình Tuy nhiên việc dự báo lưu lượng thiết kế xác chọn thời gian tính tốn q dài Hiện quy trình nhiều nước lấy năm tương lai thứ 10-20 để thiết kế tùy cấp loại đường Bảng 1.9 Hệ số quy đổi từ xe loại xe Loại xe Địa hình Đồng đồi Núi Xe đạp Xe máy Xe 0,2 0,2 0,3 0,3 1,0 1,0 Xe tải trục xe buýt 25 chỗ 2,0 2,5 Xe tải có trục trở lên xe buýt lớn 2,5 3,0 Xe kéo moóc, xe buýt kéo moóc 4,0 5,0 a Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm năm tương lai (Ntbnđ) có thứ nguyên xcqđ/nđ (xe quy đổi/ngày đêm) Lưu lượng tham khảo chọn cấp hạng đường tính tốn nhiều yếu tố khác b Lưu lượng xe thiết kế cao điểm năm tương lai (Ngcđ) có thứ nguyên xcqđ/h (xe quy đổi/giờ) Lưu lượng để chọn bố trí số xe, dự báo chất lượng dòng xe, tổ chức giao thông … d) Năng lực thông hành (xe/h, xe/nđ): Năng lực thông hành (khả thông xe) số lượng xe lớn qua mặt cắt tuyến đường đơn vị thời gian với điều kiện đường điều kiện giao thơng định (giả thiết theo mơ hình tính thực tế) ™ Năng lực thông hành lý thuyết (xe/h): Năng lực thông hành lý thuyết số lượng xe thông qua xe đơn vị thời gian (giờ) điều kiện đường lý tưởng xác định theo mơ hình tính tốn định Năng lực thông hành lý thuyết không xét đến chất lượng giao thông Năng lực thông hành lý thuyết xe đường ô tô cao tốc xe thường 1500 – 2000 xe/h 27 ™ Năng lực thông hành thực tế: Năng lực thông hành thực tế số xe lớn thơng qua mặt cắt ngang đường đơn vị thời gian điều kiện thời tiết thuận lợi, có xem xét đến điều kiện thực tế điều kiện đường, chất lượng giao thông (tốc độ xe, thời gian chờ, tình trạng dòng xe) ™ Năng lực thơng hành thiết kế: Năng lực thông hành thiết kế lực thông hành tương ứng với mức phục vụ mà thực tế chấp nhận e) Mật độ xe (xe/km): Mật độ xe: Là số lượng phương tiện chạy đơn vị chiều dài quãng đường thời điểm định (một mặt cắt thời gian), đơn vị tính phương tiện/km, xác định tồn phần xe chạy đường D= M L ( xe/km) (1.2) Trong đó: D : mật độ dòng xe (xe/km) M : số lượng xe (xe) L : chiều dài dòng xe (km) f) Quan hệ vận tốc (V), lưu lượng (N) mật độ (D): Ở ta xem xét mối quan hệ đặc tính dòng xe lưu lượng, mật độ vận tốc Trong đó, lưu lượng nói lên nhu cầu chuyển dịch phương tiện, mật độ đại diện cho tính tập trung dòng xe, vận tốc nói lên trình độ tiện nghi hay chất lượng dòng - Quan hệ mật độ vận tốc xe chạy đường Khi D → xe chạy với vận tốc tối đa theo đặc tính động lực Vm → Vf Với Vf vận tốc xe chạy theo đặc tính động lực điều kiện đường Khi mật độ D tăng vận tốc giảm Mật độ đạt giá trị tối đa xe đứng yên, có nghĩa là: Vm → , D → D max 28 Hình 1.8 Quan hệ vận tốc mật độ xe đường - Quan hệ mật độ lưu lượng xe Trên biểu đồ hình 1.9a) thể quan hệ N ~ D, ta thấy rõ lưu lượng xe tăng lên (khả thông qua tăng) mật độ tăng, điểm cực đại có Nmax DNmax, D tiếp tục tăng N giảm xuống Trên biểu đồ hình 1.9b) thể quan hệ N ~ V có khu vực tương ứng với mức độ phục vụ khác từ A-F (xem mức độ phục vụ phần g) N (xe/h) N (xe/h) Nmax Ni Nmax Di DN-max Dj a) VN-max MËt ®é D b) VËn tèc V Hình 1.9 Biểu đồ quan hệ lưu lượng xe mật độ xe g) Mức phục vụ [18,20] Mức phục vụ (LOS-Level of Service) thước đo chất lượng mô tả điều kiện vận hành dòng giao thông chấp nhận người tham gia giao thông 29 Mức phục vụ hay mức độ giao thông thuận tiện đặc trưng tiêu : 1) Hệ số sử dụng lực thông hành Z - Khi đánh giá dự án thiết kế đường chọn mức độ phục vụ TK : Z= N tk N max Z = v c (1.3) Trong : Ntk – lưu lượng xe thiết kế ; Nmax – lực thông hành thực tế lớn điều kiện chuẩn; (v – volume; c – capacity) Khi Z lớn mật độ xe chạy đường (số xe/1km đường) lớn (đường đầy xe), cản trở lẫn chạy xe lớn mức độ giao thông thuận tiện giảm ngược lại, Z nhỏ giao thơng thuận tiện 2) Tốc độ hành trình trung bình Vtb hệ số tốc độ v v= Vtb V0 Vtb = V0 − α.N (1.4) Trong : Vtb : Tốc độ trung bình dòng xe (km/h) V0 : Tốc độ ô tô đơn chạy tự đường (km/h) N : Lưu lượng xe chạy thực tế theo hai hướng (xe/giờ) α : Hệ số giảm tốc độ tuỳ theo cấu dòng xe (0,008-0,016) 3) Tỷ lệ thời gian xe chạy bị cản trở (Percent Time Delay) Là tỷ lệ phần trăm trung bình thời gian tất xe bị cản trở chạy nhóm khơng có khả vượt Chỉ tiêu thực tế khó xác định, thực tế người ta dùng tiêu Z Vtb để đánh giá mức độ giao thơng thuận tiện Dựa vào tiêu nói AASHTO đánh giá chất lượng mức độ phục vụ hiệu khai thác đường mặt kinh tế theo mức khác - Mức A : mức có chất lượng phục vụ cao nhất, lái xe điều khiển xe chạy với tốc độ mong muốn với tâm lý thoải mái Xe chạy tự do, yêu cầu vượt xe thấp khả cho vượt nhiều Kinh tế đường không hiệu (đầu tư tốn xe chạy) - Mức B : Trên đường có hình thành – nhóm xe Yêu cầu vượt xe tương đương với khả cho vượt; xe chạy có phần bị gò bó Kinh tế đường hiệu Tóm lại dòng xe tự tốc độ bắt đầu có phần hạn chế 30 Hình 1.10 Các mức độ phục vụ - LOS A đến F - Mức C : Trên đường xuất nhóm xe nối Khả vượt xe bị giảm đáng kể Tâm lý lái xe căng thẳng bị hạn chế việc lựa chọn tốc độ riêng cho Dòng xe ổn định, kinh tế đường có hiệu - Mức D : Hình thành nhóm xe với quy mơ trung bình – 10 xe Việc vượt xe trở nên vơ khó khăn Dòng xe tiếp cận trạng thái khơng ổn định Lái 31 xe có khả tự vận hành, tâm lý căng thẳng, kinh tế đường hiệu - Mức E : Hình thành nhóm xe kéo dài Thực khơng có khả vượt, lưu lượng xe đạt tới trị số lực thơng hành thực tế lớn Dòng xe khơng ổn định (có thể bị dừng xe thời gian ngắn) Chi phí vận doanh lớn, kinh tế đường khơng hiệu - Mức F : Dòng xe bão hoà, lưu lượng xe chạy vượt lực cho phép Dòng xe cưỡng dễ bị ùn tắc Kinh tế đường không hiệu Do vậy, đường thiết kế mới, nâng cấp cải tạo cần đảm bảo cuối thời kỳ tính tốn, mức C mức D Bảng 1.10 Mức phục vụ thiết kế theo hướng dẫn AASHTO Lo¹i vïng v mức phục vụ thích hợp Loại đờng Đờng ngoi đô thị Đồng Đồi Núi Đô thị v Ngoại « B B C D B B C D C C D D C C C D Cao tèc (Freeway) Đờng (Arterial) Đờng gom (Collector) Đờng địa phơng (Local) 1.3 PHÂN LOẠI ĐƯỜNG BỘ 1.3.1 Các kiểu phân loại đường Như phần 1.1.1 trình bày, đường theo lý thuyết đường chia hai loại chủ yếu: - Đường ô tô bao gồm đường ngồi thị đường thị - Đường tơ cao tốc bao gồm đường cao tốc ngồi thị đường cao tốc đô thị Đường ô tơ chia theo cấp quản lý: đường quốc lộ, đường tỉnh lộ, đường huyện, đường xã, Cấp quản lý có trách nhiệm đầu tư quản lý đường Trong khn khổ giáo trình đề cập tới loại đường ngồi thị, loại đường thị trình bày giáo trình “Đường thị tổ chức giao thông” 1.3.2 Phân loại đường theo tầm quan trọng giao thông Phân loại đường theo tầm quan trọng giao thông phản ánh mối liên hệ chức GTVT tuyến đường mạng lưới đường mà tiêu chuẩn phân cấp đường theo lưu lượng xe rõ ràng 32 Phân loại đường theo tầm quan trọng giao thơng thành loại: Đường trục chính, đường trục thứ yếu, đường gom đường địa phương Đường trục (Principal Arterial Highway) : Gồm hệ thống đường phục vụ, chia thành đường cao tốc đường trục khác (khơng phải cao tốc) Tốc độ thiết kế cao (110-120km/h), mức phục vụ B, C - Giao thơng quan trọng ý nghĩa tồn quốc - Nối thị có dân số 50.000 dân phần lớn thị quan trọng có dân số 25.000 dân Đường trục thứ yếu (Minor Arterial Highway): Gồm hệ thống đường phục vụ, tốc độ thiết kế lớn (60-110km/h), mức phục vụ B, C - Nối liền thành phố, đô thị lớn điểm lập hàng có khả thu hút giao thông cự ly dài - Hội nhập tỉnh - Phân bố mạng lưới đường phù hợp với mật độ dân số tất tỉnh có chiều dài đường trục hợp lý Đường gom (Collector Road): Gồm hệ thống đường chủ yếu phục vụ nội vùng nối liền với hệ thống đường trục quốc gia, chiều dài đường ngắn hơn, tốc độ thiết kế từ 30-100km/h, mức phục vụ C, D Đường gom chia thành loại - Đường gom lớn (hay đường gom chính): phục vụ thị không nằm ven đường trục, thành phố thị xã không đường trục trực tiếp phục vụ, phục vụ điểm lập hàng quan trọng tỉnh - Đường gom nhỏ (hay đường gom thứ yếu): phục vụ với mật độ dân số nhỏ để gom xe vận chuyển từ địa phương, đảm bảo chiều dài đường gom hợp lý vùng, nối liền điểm lập hàng cục với vùng xung quanh Đường địa phương (Local Road): Chức chủ yếu phục vụ giao thông vào vùng hấp dẫn đường gom phục vụ giao thông cự ly ngắn vùng, bao gồm tất mạng lưới đường không thuộc đường trục đường gom Tốc độ thiết kế từ 30-80km/h, mức phục vụ D 1.3.3 Phân loại đường theo cấp quản lý Luật Giao thông đường hành [3], quy định nội dung sau: Mạng lưới đường chia thành sáu hệ thống, gồm quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện, đường xã, đường đô thị đường chuyên dùng, quy định sau: 1.Quốc lộ: đường nối liền Thủ Hà Nội với trung tâm hành cấp tỉnh; đường nối liền trung tâm hành cấp tỉnh từ ba địa phương trở lên; đường nối 33 liền từ cảng biển quốc tế, cảng hàng không quốc tế đến cửa quốc tế, cửa đường bộ; đường có vị trí đặc biệt quan trọng phát triển kinh tế - xã hội vùng, khu vực; 2.Đường tỉnh: đường nối trung tâm hành tỉnh với trung tâm hành huyện trung tâm hành tỉnh lân cận; đường có vị trí quan trọng phát triển kinh tế - xã hội tỉnh; 3.Đường huyện: đường nối trung tâm hành huyện với trung tâm hành xã, cụm xã trung tâm hành huyện lân cận; đường có vị trí quan trọng phát triển kinh tế - xã hội huyện; 4.Đường xã: đường nối trung tâm hành xã với thôn, làng, ấp, đơn vị tương đương đường nối với xã lân cận; đường có vị trí quan trọng phát triển kinh tế - xã hội xã; 5.Đường đô thị: đường phạm vi địa giới hành nội thành, nội thị; 6.Đường chuyên dùng: đường chuyên phục vụ cho việc vận chuyển, lại quan, tổ chức, cá nhân 1.3.4 Cấp hạng kỹ thuật đường ô tô công cộng [1,2] Phân cấp kỹ thuật khung quy cách kỹ thuật đường nhằm đạt tới: - Yêu cầu giao thông với chức đường mạng lưới giao thông - Yêu cầu lưu lượng xe thiết kế cần thông qua (Chỉ tiêu mở rộng có trường hợp, đường có chức quan trọng lượng xe không nhiều tạm thời khơng nhiều xe) - Căn vào địa hình, cấp hạng lại có yêu cầu riêng tiêu chuẩn để có mức đầu tư hợp lý mang lại hiệu tốt kinh tế Theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05, việc phân cấp kỹ thuật dựa chức lưu lượng thiết kế đường mạng lưới đường quy định theo bảng 1.11 34 Bảng 1.11 Phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức đường lưu lượng thiết kế Cao tốc Lưu lượng xe thiết kế (xcqđ/nđ) > 25.000 Cấp I > 15.000 Cấp II > 6.000 Cấp III >3.000 Cấp IV > 500 Cấp V >200 Cấp VI < 200 Cấp đường Chức đường Đường trục quan trọng Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nước Quốc lộ Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nước, nối vào đường cao tốc đường cấp I Quốc lộ Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước, địa phương, nối vào đường cao tốc, đường cấp I, cấp II, cấp III Quốc lộ hay đường tỉnh Đường nối trung tâm địa phương, điểm lập hàng, khu dân cư Đường nối vào đường cấp I, cấp II cấp III Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện Đường phục vụ giao thông địa phương Đường tỉnh, đường huyện, đường xã Đường huyện, đường xã Tốc độ thiết kế đường ô tơ quy trình TCVN 4054-05 bảng 1.12 Bảng 1.12 Tốc độ thiết kế đường ô tô Loại đường Tên cấp Đường ô tô công cộng Cấp I Cấp II Cấp IIII Cấp IV Cấp V Cấp VI Tốc độ tính tốn theo địa hình (km/h) Đồng – đồi Núi 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20 1.3.5 Cấp hạng kỹ thuật đường ô tô cao tốc Đường cao tốc loại đường chuyên dùng cho ô tô chạy với đặc điểm sau: tách riêng hai chiều (mỗi chiều tối thiểu phải có xe); chiều có bố trí dừng xe khẩn cấp; đường có bố trí đầy đủ loại trang thiết bị, sở phục vụ cho việc bảo đảm giao thông liên tục, an toàn, tiện nghi khống chế xe ra, vào điểm định 35 Đường cao tốc chia thành loại: - Đường cao tốc loại A (Freeway): Phải bố trí nút giao khác mức tất chỗ vào đường cao tốc, nút giao thông - Đường cao tốc loại B (Expressway): Cho phép số nút giao thông tuyến phép giao Bảng 1.13 Tốc độ thiết kế đường cao tốc Loại đường Tên cấp Loại A Đường cao tốc Loại B Cấp 120 Cấp 100 Cấp 80 Cấp 100 Cấp 80 Cấp 60 Tốc độ tính tốn theo địa hình (km/h) Đồng Đồi Núi 120 100 80 100 80 60 Bảng 1.14 Tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu tuyến đường cao tốc TT 10 11 12 13 14 36 Tên tiêu Tốc độ tính toán Vtt, (Km/h) Độ dốc siêu cao (hay độ nghiêng mai, lớn Isc % không lớn hơn), (%) Bán kính nhỏ Rmin, tương ứng với isc=+7%, (m) Bán kính nhỏ thơng thường tương ứng với isc = +5%,(m) Bán kính tương ứng với isc= +2%, (m) Bán kính khơng cần cấu tạo độ nghiêng mái isc=-2%, (m) Chiều dài đường cong chuyển tiếp ứng với Rmin, (m) Chiều dài đường cong chuyển tiếp ứng với bán kính nhỏ thơng thường, (m) Chiều dài đường cong chuyển tiếp ứng với bán kính có trị số ngoặc, (m) Chiều dài hãm xe hay tầm nhìn dừng xe, (m) Độ dốc dọc lên dốc lớn nhất, (%) Độ dốc dọc xuống dốc lớn nhất, (%) Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu, (m) Bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu, (m) 60 60 Cấp đường 80 100 80 100 7 120 120 140 240 450 650 250 450 650 1000 700 1200 1300 2000 2000 3000 3000 4000 150 170 210 210 90 140 150 150 50 (450) 75 6 1500 1000 75 (675) 100 6 3000 2000 100 (900) 160 5.5 6000 3000 125 (1125) 230 5.5 1200 5000