Giáo trình Thiết kế đường ôtô - Nguyễn Tiến Sỹ

2.1.3.2 Bề rộng phần xe chạy lớn hơn trên đường thẳng thì xe mới chạy được bình thường.[r]

TỔNG CÔNG TY XÂY DỰNG TRƯỜNG SƠN TRƯỜNG TRUNG HỌC CẦU ĐƯỜNG VÀ DẠY NGHỀ

THIẾT KẾ

NĂM 2007

TRƯỜNG TRUNG HỌC CẦU ĐƯỜNG VÀ DẠY NGHỀ NGUYỄN TIẾN SỸ

THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ

HÀ TÂY - NĂM 2007

MỤC LỤC

MỞĐẦU Trang

Chương MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG VỀĐƯỜNG Ơ TƠ

1.1 Vai trị của đường tơ giao thông vận tải 1.2 Các bộ phận đường ô tô

1.3 Quan hệ ô tô đưịng

1.4 Trích dẫn u cầu thiết kếđường ô tô theo TCVN 4054-2005

Chương THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN ĐƯỜNG 2.1 Những khái niệm

2.2 Thiết kế yếu tố kỹ thuật đường cong nằm 2.3 Sự phối hợp đoạn thẳng đoạn cong bình đồ

2.4 Phối hợp tuyến đường cảnh quan

Chương 3 THIẾT KẾ TRÊN MẶT CẮT DỌC TUYẾN ĐƯỜNG

3.1 Định nghĩa yêu cầu mặt cắt dọc

3.2 Chọn độ dốc chiều dài dốc

3.3 Thiết kếđường cong đứng

3.4 Giảm độ dốc dọc đường cong nằm có bán kính nhỏ

3.5 Trắc dọc nơi có cơng trình nhân tạo

3.6 Các phương pháp thiết kế trắc dọc

Chương THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG NỀN ĐƯỜNG

4.1 Khái niệm mặt cắt ngang đường

4.2 Các quy định mặt cắt ngang (Theo TCVN 4054 - 2005) 4.3 Các yêu cầu chung thiết kếnền đường

4.4 Đất đắp đường

4.5 Thiết kế mặt cắt ngang đường

4.6 Các loại biến dạng đường

4.7 Gia cố ta luy

Chương 5 TÍNH KHỐI LƯỢNG NỀN ĐƯỜNG,ĐIỀU PHỐI VÀ VẬN CHUYỂN ĐẤT

5.1 Tính khối lượng đất đá

5.2 Điều phối vận chuyển đất đá

Chương THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC

6.1 Quy hoạch hệ thống cơng trình nước 6.2 Hệ thống nước mặt

Chương THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG

7.1 Yêu cầu chung cấu tạo kết cấu áo đường

7.2 Phân loại áo đường

7.3 Thiết kế cấu tạo áo đường mềm

7.4 Tính tốn cường độ bề dày áo đường mềm

7.5 Thiết kế áo đường cứng (áo đường bê tông xi măng) Chương KHẢO SÁT TUYẾN ĐƯỜNG Ô TÔ

8.1 Mục đích, nhiệm vụ giai đoạn khảo sát đường ô tô 8.2 Khảo sát để lập báo cáo tiền khả thi lập báo cáo khả thi 8.3 Khảo sát để lập thiết kế kỹthuật (Hoặc TKKT thi công) 8.4 Khảo sát để lập thiết kế vẽthi công

8.5 Khảo sát đường hữu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình thiết kế đường ô tô gồm chương biên soạn chỉnh lý theo chương trình đào tạo THCĐ 24 tháng Tổng giám đốc TCTXD Trường Sơn phê duyệt

Trong trình biên soạn chỉnh lý giáo trình Thiết kế đường tơ lần này, chúng tơi cố gắng lược bỏ bổ sung nội dung cần thiết, đọng, vận dụng quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn kỹ thuật vào phần để có sách sát với thực tế

Quá trình biên soạn chỉnh lý giáo trình Thiết kếđường ô tô nhận tham gia đóng góp ý kiến quý báu đồng chí cán giáo viên nhà trường: Đặng Cơng Tơn; Nguyễn Văn Bản; Nguyễn Đình Hồng; Nguyễn Văn Doanh đồng nghiệp khác nhà trường

Dù chỉnh lý biên soạn lại khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong muốn nhận nhiều ý kiến đóng góp đơng đảo bạn ngồi nhà trường Mọi ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Cầu Đường –Trường THCĐ&DN

Chúng cảm ơn ý kiến đóng góp bạn

Tháng 1năm 2007 TÁC GIẢ

MỞ ĐẦU

đường ô tô thực vai trị hệ thống giao thơng vận tải cách tốt

Nội dung môn học bao gồm:

-Những khái niệm chung đường ô tô: Các phận đường; Quan hệ ô tô đường; Một số trích dẫn TCVN 4054-2005

-Phương pháp thiết kế: Bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cátd ngang đường, thiết kế thoát nước, thiết kế mặt đường mềm (đối với mặt đường cứng có tính chất giới thiệu)

-Cách tính tốn khối lượng đường, cách điều phối vận chuyển đất -Nội dung công tác khảo sát tuyến đường tơ

Mơn học có thời gian 80 tiết gồm chương ( chương giới thiệu phần thực tập khảo sát thiết kế) để bổ trợ, ứng dụng vào thực tiễn sau chương trình khảo sát thiết kế trường với thời gian tuần Cụ thể sau:

-Một số khái niệm chung vềđường ô tô -Thiết kế bình đồ tuyến đường

-Thiết kế mặt cắt dọc tuyến đường -Thiết kế mặt cắt ngang đường

-Tính khối lượng đường, điều phối vận chuyển đất -Thiết kế thoát nước

-Thiết kế áo đường

Vì mơn học “Thiết kế đường tơ” mơn khoa học có tính chất tổng hợp nội dung đề cập đến nhiều vấn đề nên học làm công việc thiết kế đường phải có quan điểm tổng hợp, xét tồn diện nhân tố ảnh hưởng, khơng nặng tính toán mà phải trọng biện pháp cấu tạo, biện pháp kỹ thuật, không đáp ứng yêu cầu đường cách cứng nhắc mà phải giải điều kiện thiên nhiên cụ thể Phải có quan điểm kinh tế - kỹ thuật – xã hội, nghĩa tiết kiệm sở đảm bảo yêu cầu kỹ thuật yêu cầu phục vụ rộng rãi đường, phải luôn ghi nhớ mục tiêu thiết kế đường an toàn – tiện lợi – kinh tế

-Các định hình thiết kế cống, tường chắn… -Các vẽ thiết kế hành

CHƯƠNG

1.1 Vai trị đường tơ giao thơng vân tải:

Trong hình thức vận tải: Vận tải thuỷ, vận tải hàng không, vận tải đường sắt,vận tải đường vận tải đường phận quan trọng ngành vận tải Vận tải đường chủ yếu đường ô tơ có vai trị quan trọng có đặc điểm sau:

-Có tính cơđộng cao vận chuyển trực tiếp không cần qua phương tiện trung gian

- Đường tơ địi hỏi vốn đầu tư đường sắt, độ dốc dọc lớn nên đến nơi có địa hình hiểm trở Vì mặt trị, quốc phịng ngành vận tải quan trọng

-Tốc độ vận tải lớn nhanh đường thuỷ, tương đương đường sắt, cự ly ngắn trục đường cấp cao cạnh tranh với hàng khơng

- Cước phí vận tải rẻ nhiều so với đường hàng không nên lượng vận chuyển hành khách hàng hoá đường chiếm tỷ trọng lớn

Tuy nhiên nhược điểm lớn vận tải ô tô tai nạn giao thông cao Hàng năm số người chết, bị thương khơng giảm có xu hướng tăng lên Theo thống kê tổ chức y tế giới WHO hàng năm giới có 1,2 triệu người chết hàng chục triệu người bị thương, nước ta năm gần hệ thống đường bộđã đầu tưđáng kể tai nạn giao thông hàng năm cướp hàng chục nghìn sinh mạng năm

Từ đặc điểm người làm công tác thiết kế phải có giải pháp cần thiết phù hợp để thiết kế tuyến đường cho phương tiện tham gia giao thông đường an toàn, thuận lợi, kinh tế, giảm thiểu tối đa tai nạn giao thông

1.2 Các phận đường ô tô: * Khái niệm vềđường ô tô:

Đường ô tô sản phẩm nghành xây dựng cơng trình giao thơng, dải không gian gồm nhiều phận , tổng hợp cơng trình trang thiết bị nhằm phục vụ giao thông đường nhanh chóng thuận tiện, an tồn

1.Phần xe chạy 5.Nền đường 2.Lềđường 6.Tim đường

Mái đường 7.Vai đường

4.Dải đất ven đường 8.Mép phần xe chạy 9.Đỉnh mui luyện 1.2.1 Tim đường:

Tim đường trục đối xứng đường mặt đường (Trừ trường hợp đường cong phải mở rộng mặt đường đường)

Nối điểm tim đường đoạn tuyến thành tuyến đường đoạn tuyến Tập hợp điểm tim đường đường cong khơng gian, gồm đoạn thẳng nối tiếp với đoạn cong (Trên bình đồ) đoạn đoạn dốc (Trên cắt dọc)

1.2.2 Phần xe chạy:

Còn gọi phần mặt đường, phận quan trọng đường phải chịu tác dụng trực tiếp xe chạy tác dụng thiên nhiên nên thường tăng cường loại vật liệu khác

Mặt đường gồm số nguyên xe: từ nhiều xe tuỳ theo cấp kỹ thuật đường ô tô (Bề rộng xe từ 2,75 m - 3,75m)

1.2.3 Nền đường:

Nền đường phần tảng xe chạy, phận chống đỡ đảm bảo cường độ phần xe chạy ổn định chịu tác dụng nhân tố tự nhiên

Nền đường bao gồm: phần xe chạy, lề đường; cần thiết có bố trí giải phân cách, xe phụ…

1.2.4 Lềđường:

Trên bề mặt đường hai bên phần xe chạy lề đường Lề đường có tác dụng chắn giữ vật liệu xây đắp thành mặt đường, chỗđỗ xe tạm thời, chỗ dành cho xe thô sơ người qua lại lềđường tối thiểu rộng 1,5m có gia cố phần lềđất tối thiểu phải đạt 0,5m

5

8

2

9

3

1.2.5 Mép mặt đường:

Là đường ranh giới lềđường mặt đường 1.2.6 Ta luy đường:

Phần giới hạn hai bên bề mặt đường gọi mái đường (Ta luy).Tuỳ theo điều kiện địa hình thiết kế mà có ta luy đào hay ta luy đắp Độ dốc mái ta luy vào vào chiều cao đào đắp, địa chất, khí hậu, thuỷ văn

1.2.7 Mốc lộ giới:

Là chỗ cọc mốc cắm mép khoảng đất hành lang đường theo chiều ngang đường

1.3 Quan hệ ô tô đường

1.3.1 Tác dụng của ô tô mặt đường:

1.3.1.1 Tác dụng lực thẳng đứng (Trọng lực ô tô):

Lực thẳng đứng bao gồm tự trọng tải trọng ô tô tác dụng xuống mặt đường đường thông qua mặt tiếp xúc bánh xe mặt đường

Áp lực đơn vị mặt tiếp xúc phụ thuộc vào lớn, nhỏ tải trọng áp lực khơng khí bánh xe

Tác dụng lực thảng đứng thường gây cho mặt đường bị lún rạn nứt 1.3.1.2 Sự hãm xe:

Khi tham gia giao thông đường nhiều tình phải hãm xe, hãm xe lực hãm lớn phụ thuộc vào hệ số ma sát lốp xe với mặt đường có trị số: Ph = Tmax =  G

đó: : hệ số ma sát

G: Trọng lượng tồn tơ

Khi hãm xe tất lực cản tham gia vào không đáng kể, đáng kể dốc dọc, trị số dốc dọc lớn 4% chiều dài hãm xe tăng lên đáng kể, lúc đó: : Ph = Tmax Pi = .G  i.G = G( i)

Dấu (+) xe lên dốc, dấu (- ) xe xuống dốc 1.3.1.3 Lực cản lăn:

Khi xe chạy điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường xuất lực cản lăn Lực tác dụng ngược chiều với chiều chuyển động xe Lực cản lăn loại ma sát lốp xe mặt đường, sinh biến dạng lốp xe biến dạng mặt đường làm cản trở xe chạy, chấn động xung kích xe chạy mặt đường không phẳng, ma sát ổ trục bánh xe xe chạy

Theo thực nghiệm lực cản lăn tỷ lệ thuận với trọng lượng tác dụng bánh xe :

Pf=fG (Kg)

f: Hệ số lực cản lăn, không thứ nguyên phụ thuộc vào độ cứng lốp xe, tình trạng loại mặt đường

Trong điều kiện lốp xe cứng, tốt hệ số sức cản lăn phụ thuộc vào loại mặt đường chất lượng mặt đường sau:

Bảng 1-1 Hệ số sức cản lăn trung bình f

Loại mặt đường Hệ số f Loại mặt đường Hệ số f

Bê tông XM BT nhựa 0,01-0,02 Đường đất khô phẳng 0,04-0,05

Đá dăm sỏi cuội đen 0,02-0,025 Đường đất ẩm không phẳng 0,07-0,15

Đá dăm trắng 0,03-0,05 Đường cát khô rời rạc 0,15-0,30

Đường lát đá 0,04-0,05 1.3.1.4.Tác dụng bánh xe quay trượt:

Khi xe vào chỗ mặt đường lầy lội, bánh xe sau bị sa lầy quay mà không chạy (hoặc bánh trước vầo chỗ lầy trượt mà khơng quay) Đó tượng quay trượt bánh xe đường mà ta gọi Pa tilê Hoặc lên dốc người lái xe phải tăng ga, bánh xe quay trượt làm phát sinh vệt bánh xe

1.3.2 Tác dụng của đường đối với xe chạy: 1.3.2.1 Lực bám:

Như hình vẽ 1-2 ta thấy rằng: Lực kéo hình thành từ cơng suất động cơ, xe chạy nhiên liệu động chuyển hoá từ nhiệt thành truyền tới bánh xe chủđộng mô men quay Mk Mô men gây lực kéo Pk tác dụng lên mặt đường qua vệt tiếp xúc đủ sức bám bánh xe với mặt đường mặt đường tác dụng trở lại bánh xe phản lực T Phản lực cần thiết đểđiểm tiếp xúc trở thành tâm quay tức thời, xe chuyển động Phản lực T giá trị cân với lực kéo Pk ngược chiều chuyển động gọi lực bám bánh xe với mặt đường Trong đó: rk: Bán kính bánh xe chủđộng kể biến dạng (rk =0.93-0.95 r0) r0: Bán kính bánh xe chủđộng

Pk: Lực kéo

Mk: mô men quay Mk Quan hệ Pk T:

+ T lực bị động : Pk nhỏ T nhỏ, Pk lớn T lớn theo lực bám Tkhông thể tăng lên mà đạt đến giá trị gọi Tmax

+Nếu Pk> Tmax điểm tiếp xúc khơng trở thành tâm quay tức thời bánh xe quay chỗ (Patilê)

+Nếu Pk  Tma x điểm tiếp xúc trở thành tâm quay tức thời xe chuyển động

Như điều kiện chuyển động ô tô mặt lực bám là: Pk  Tmax = Gb

Trong : Gb trọng lượng xe trục chủđộng - xe Gb= ( 0.5-0.55) G -xe tải Gb=(0.65-0.70) G

G:trọng lượng xe

: Hệ số bám (hệ số ma sát) bánh xe với mặt đường phụ thuộc vào tình trạng mặt đường độ nhám lớp mặt

Bảng 1- Trị số hệ số bám  bánh xe mặt đường

Tình trạng mặt đường Điều kiện xe chạy Hệ số

Khô Rất thuận lợi 0,7

Khơ Bình thường 0,5

Ẩm bẩn Không thuận lợi 0,3

1.3.2.2 Sức cản lên dốc:

Lực cản leo dốc sinh xe phải khắc phục cao độ Giả thiết xe phải leo độ cao h chiều dài l, với trọng lượng xe G, xe phải sản công phụ leo dốc G.h chiều dài l Như vậy, lực cản leo dốc tính theo cơng thức: Pi=G h/l =  (G  i)

Trong :

h: độ cao xe phải leo l: chiều dài đoạn xe phải leo G :trọng lượng xe i=h/l độ dốc đường dấu (+) : leo dốc dấu ( - ) : xuống dốc 1.3.2.3.Do chất lượng mặt đường:

Mặt đường tuỳ theo chất lượng khác sau thời gian sử dụng thường bị mài mịn nhiều bị lồi lõm, lượn sóng… làm cho xe bị xóc, gẫy nhíp, chóng hư hỏng lốp…

Ngồi ra, xe chạy đường cịn chịu tác dụng lực cản khơng khí, lực cản qn tính, lực cản đường… thời gian có hạn, giáo trình khơng sâu vào nội dung

1.4Trích dẫn u cầu thiết kế đường ô tô theo TCVN4054-2005 số quy định yêu cầu thiết kế đường ô tô

1.4.1 Các yêu cầu thiết kế:

- Không tuân thủ đầy đủ quy định tiêu chuẩn mà phải nghiên cứu toàn diện để có tuyến đường an tồn, hiệu định hướng phát triển bền vững, lâu dài

-Phải phối hợp yếu tố tuyến đường: bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang tận dụng địa hình để tạo nên tuyến đường đặn khơng gian, đảm bảo tốt tầm nhìn ổn định học, bảo vệ môi trường, cân sinh thái hợp lý để đường trở thành cơng trình đóng góp tốt cho vẻ đẹp cảnh quan khu vực

-Đường ô tô cấp cao (Cấp I, II III) nên tránh qua đô thị Các đường tiếp nối vào thành phố cần phải dựa vào quy hoạch để thiết kế

-Nhất thiết phải xét phương pháp đầu tư phân kỳ

-Hành lang bảo vệđường ô tô thực theo quy định hành 1.4.2 Xe thiết kế:

1.4.2.1 Xe thiết kế:

Xe thiết kế loại xe phổ biến dịng xe để tính tốn yếu tố đường Việc lựa chọn loại xe thiết kế người có thẩm quyền đầu tư định Các kích thước xe thiết kếđược quy định Bảng 1-

Bảng 1- Các kích thước xe thiết kế

Kích thước tính mét Loại xe Chitồn xe ều dài Chiphều rủ bì ộng Chicao ều phía trNhơ vướềc phía sau Nhơ về giKhoữa trảng cách ục xe Xe 6,00 1,80 2,00 0,80 1,40 3,80

Xe tải 12,00 2,50 4,00 1,50 4,00 6,50 Xe moóc tỳ 16,50 2,50 4,00 1,20 2,00 4,008,80 1.4.2.2 Lưu lượng xe thiết kế:

Là số xe quy đổi từ loại xe khác, thông qua mặt cắt đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai

Năm tương lai: năm thứ 20 sau đưa đường vào sử dụngđối với cấp I II; năm thứ 15 với đường cấp III IV; năm thứ 10 đường cấp V, cấp VI đường thiết kế nâng cấp cải tạo

Hệ số quy đổi từ xe loại xe lấy theo Bảng 1-4 Hệ số quy đổi từ xe loại xe

Địa hình

Loại xe Xe đạp Xe máy Xe

Xe tải có trục xe buýt 25

chỗ

Xe tải có 3 trục trở

lên xe buýt lớn

Núi 0,2 0,3 1,0 2,5 3,0 5,0 CHÚ THÍCH:

-Việc phân biệt địa hình dựa sở độ dốc ngang phổ biến sườn đồi, sườn núi sau: Đồng đồi  30%: núi  30%

-Đường tách riêng xe thơ sơ khơng quy đổi xe đạp Lưu lượng xe thiết kế có hai loại:

-Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm năm tương lai (viết tắt Ntbnđ)

có thứ nguyên xcqđ/nđ (xe quy đổi/ ngày đêm) Lưu lượng tham khảo chọn cấp thiết kế đường tính tốn nhiều yếu tố khác

- Lưu lượng xe thiết kế cao điểm năm tương lai viết tắt Ngcđ có thứ

nguyên xcqđ/h (xe quy đổi/ giờ) Lưu lượng để chọn bố trí số xe, dự báo chất lượng dịng xe, tổ chức giao thông…

1.4.3 Cấp thiết kế đường:

Phân cấp thiết kế 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 khơng nhiều tạm thơì khơng nhiều xe)

-Căn cú vào địa hình, cấp thiết kế lại có yêu cầu riêng tiêu chuẩn để có mức đầu tư hợp lý mang lại hiệu tốt kinh tée

Việc phân cấp kỹ thuật dựa chức lưu lượng thiết kế tuyến đường mạng lưới giao thông quy ddịnh theo Bảng 1-5

Bảng 1-5

Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức đường và lưu lượng thiết kế

Cấp thiết kế

của đường

Lưu lượng xe thiết kế

(xcqđ/nđ) Chức đường

Cao tốc 25000 Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729-1997 Cấp I 15000

Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước

Quốc lộ Cấp II 6000

Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nước

Quốc lộ Cấp III 3000

Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước, địa phương

Cấp IV 500

Đường nối trung tâm địa phương, điểm lập hàng, khu dân cư

Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện

Cấp V >200 đườĐường huyng phụệc vn, đườụ giao thông ng xã địa phương.Đường tỉnh, Cấp VI < 200 Đường huyện, đường xã

Trị số lưu lượng để tham khảo.Chọn cấp hạng đường nên vào chức đường theo địa hình

Các đoạn tuyến phải có chiều dài tối thiểu thống theo cấp Chiều dài đường cấp VI trở xuống km, cấp khác 10 km 1.4.4 Tốc độ thiết kế (Vtk)

Tốc độ thiết kế tốc độ dùng để tính tốn tiêu kỹ thuật chủ yếu đường trường hợp khó khăn Tốc độ khác với tốc độ cho phép lưu hành đường quan quản lý đường Tốc độ lưu hành cho phép phụ thuộc vào tình trạng thực tế đường (khí hậu, thời tiết, tình trạng đường, điều kiện giao thơng…)

Tốc độ thiết kế cấp đường dựa theo địa hình, quy định Bảng 1-6

Bảng 1-6 Tốc độ thiết kế cấp đường

Cấp thiết kế I II III IV V VI

Địa hình Đồbằng ng Đồbằng ng Đồbằngng Núi Đồbằngng Núi Đồbằng ng Núi Đồbằng ng Núi Tốc độ thiết

kế; Vtk; km/h 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20 CHÚ THÍCH: Việc phân biệt địa hình dựa sở độ dốc ngang phổ biến sườn đồi, sườn núi sau: Đồng đồi  30%: núi  30%

CÂU HỎI ÔN TẬP

1.Nêu phận đường ô tô, đặc điểm tác dụng phận, mối liên hệ phận nào?

2.Khi xe chạy đường tơ đường có mối quan hệ nào? Giải thích tượng bánh xe quay chỗ

3.Các yêu cầu thiết kế, xe thiết kế lưu lượng xe thiết kếđược quy định TCVN 4054-2005 nào?

CHƯƠNG

THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ TUYẾN ĐƯỜNG

2.1 Những khái niệm 2.1.1 Khái niệm:

Bình đồ hình chiếu tuyến đường địa hình, chi tiết thực địa thu nhỏ lại, đơn giản hoá thể quy ước ( đường đồng mức , sông, núi, cầu, cảng )

Trên bình đồ tuyến đường xác định nhờ yếu tố sau:

-Các góc ngoặt 0 ;1;2 n chỗđổi hướng tuyến -Chiều dài góc phương vị đoạn thẳng

-Các yếu tốđường cong , R, T, B

-Các cọc lý trình H, Km ,các vị trí cầu cống -Cọc địa hình

-Cọc đường cong: TĐ, P, TC, NĐ, NC 2.1.2 Bản vẽ bình đồ tuyến đường:

Như trình bày trên, tuyến đường thể vẽ bình đồ có nhiều yêu tố Trước vẽ bình đồ thiết kế phương pháp thủ cơng, nhờ có phần mềm thiết kế chuyên dụng nên nâng cao tính xác phối hợp với vẽ khác để kiểm tra trình thiết kế Do nội dung chương trình nên khơng trình bày cách thiết kế vẽ bình đồ tuyến đường mà giới thiệu hình vẽ bình đồ đoạn tuyến (Hình 2-1)

2.1.3 Đặc điểm sự chuyển động của ô tô đường cong bằng

Khi xe chạy đường cong xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợi so với chạy đường thẳng Những điều kiện bất lợi là:

2.1.3.1 Lực ly tâm:

Khi chạy đường cong trọng lực, lực kéo, lực bám xe phải chịu thêm lực ly tâm Lực có phương nằm ngang mặt phẳng thẳng góc với trục chuyển động, có hướng ngồi đường cong có giá trị:

(2-1) Trong đó:

F: Lực ly tâm m: Khối lượng xe

V: Tốc độ xe chạy (m/giây) R:Bán kính đường cong (m) G: Trọng lượng ô tô (Kg) g: Gia tốc trọng trường (m/giây2)

Lực ly tâm có tác dụng xấu gây lật đổ xe, gây trượt ngang làm cho việc điều khiển xe khó khăn, gây khó chịu cho hành khách, gây hư hỏng cho hàng hoá

Công thức (2-1) cho thấy lực ly tâm lớn tốc độ xe chạy nhanh bán kính cong nhỏ Trong đường cong có bán kính nhỏ,lực ngang gây nên biến dạng ngang lốp xe, làm tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn, săm lốp chóng hao mịn

2.1.3.2 Bề rộng phần xe chạy lớn đường thẳng xe chạy bình thường

2.1.3.3 Tầm nhìn bị cản trở, bán kính đường cong nhỏ, đoạn đường đào tầm nhìn ban đêm bị hạn chế

Do phải chịu điều kiện bất lợi vào đường cong, nên chương nghiên cứu biện pháp cấu tạo để cải thiện điều kiện bất lợi này, xe chạy an toàn với tốc độ mong muốn, cải thiện điều kiện làm việc người lái điều kiện lữ hành hành khách

R g V G R V m F    

2.1.4 Nội dung thiết kế bình đồ tuyến đường:

Trên bình đồ tuyến đường gồm đoạn thẳng đoạn cong nối tiếp nhau, nên công tác thiết kế bình đồ đề cập đến giáo trình là: Thiết kế phần xây dựng thêm đường cong (đặc biệt đường cong có bán kính nhỏ) để chống lại lực ly tâm, nối tiếp hài hoà đoạn thẳng, tạo điều kiện cho xe chạy thoải má,i an tồn Nội dung bao gồm: Xác định bán kính đường cong (xác định bán kính đường cong nhỏ theo cấp thiết kế), tính tốn bố trí siêu cao, mở rộng bố trí đoạn nối tính tốn bố trí tầm nhìn… 2.2 Thiết kế yếu tố kỹ thuật đường cong nằm:

Do điều kiện tự nhiên bị hạn chế như: ao, hồ, sông, núi cao,vực sâu buộc phải chuyển nhiều hướng tuyến, giưã hướng tuyến kề phải bố trí đường cong nằm để nối hai cánh tuyến nhằm đảm bảo cho tuyến đường không bị gãy khúc, êm thuận đảm bảo an tồnkhi xe chạy Khi bố trí đường cong nằm ta phải tính tốn thiết kế yếu tố kỹ thuật đường nhằm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, yêu cầu mỹ thuật, độ êm thuận đảm bảo an toàn chạy xe

2.2.1 Xác định bán kính đường cong nằm: 2.2.1.1 Phương pháp tính tốn:

Khi xe chạy đường cong chịu tác dụng lực: + Trọng lượng thân xe G, lực có phương thẳng đứng

+ Lực ly tâm F, lực ly tâm có xu hướng kéo xe lật phía lưng đường cong (Hình 2-1)

Phân tích lực theo nguyên tắc hình bình hành chiếu thành phần lực theo phương ngang gọi tổng hợp lực theo phương ngang Y ta có:

Y = Fcos  Gsin (2-2)

(Dấu “+” trường hợp cấu tạo bình thường trắc ngang hai mái, dốc ngang mặt đường hướng phía ngồi đường cong, G chiều với F; dấu “-“ cấu tạo siêu cao dốc ngang đổ vào bụng đường cong hướng tâm, G ngược chiều với F)

Vì góc  nhỏ nên sin  tang  in ; cos  (: góc mặt đường hợp với đường nằm ngang; in: độ dốc ngang mặt đường đường cong hay gọi siêu cao)

Thay giá trị F (2-1) G = mg ta có:

(2-3)

chia vế cho G gọi Y/G =  hệ số lực ngang (lực ngang tác dụng đơn vị trọng lượng xe) ta có:

(2-4)

Từ (2-4) có biểu thức tính trị số bán kính đường cong nằm R sau:

(2-5)            

 n in

Trong công thức vận tốc tính m/sec; chuyển sang thứ nguyên km/h có dạng:

(2-6)

Dấu (+) mặt đường trắc ngang mái hướng tâm đường cong; dấu (-) mặt đường trắc ngang hai mái xe chạy ngồi (khơng bố trí siêu cao) Trường hợp in đạt giá trị max lúc ta có R tối thiểu là:

(2-7)

Như việc xác định (lựa chọn) bán kính đường cong nằm biết tốc độ xe chạy phụ thuộc vào hệ số lực ngang tính tốn độ dốc ngang mặt đường đường cong (siêu cao)

Vậy thực chất việc xác định bán kính đường cong nằm xác định  & in

2.2.1.2 Chọn hệ số lực ngang:

Lực ngang tuỳ theo hệ số nó, gây hiệu xấu cho ô tô sau:

-Làm lật đổ xe qua điểm tựa bánh xe phía lưng đường cong -Làm xe trượt ngang mặt đường

-Gây cảm giác khó chịu cho hành khách người lái -Tiêu tốn nhiên liệu hao mòn săm lốp nhiều

Trong tính tốn việc lựa chọn hệ số lực ngang phải vào điều kiện sau: 1.Điều kiện ổn định chống trượt ngang:

Dưới tác dụng lực ngang tồn xe tơ bị trượt sang bên Để xe khơng bị trượt ngang lực cản ngang phải lớn lực ngang Y Giả thiết lực chống trượt ngang ô tô mặt đường tỷ lệ với trọng lượng tơ, ta có điều kiện ổn định chống trượt ngang trường hợp giới hạn là:

G.n  Y n  

n: Hệ số bám ngang (hệ số bám theo chiều ngang bánh xe với mặt đường) n thường lấy (0,6 - 0,7)  (hệ số bám dọc)

Xét điều kiện bất lợi thường lấy n = 0,15 – 0,17 2.Điều kiện ổn định chống lật (Hình 2-2):

Mơ men lật: Ml = Y h Mô men giữ: 

       b G Mg Suy ra: h b G Y

2        

 (2-8) Trong đó:

b: Chiều rộng hai bánh xe

: Độ lệch trọng tâm so với tâm hình học khoảng cách hai bánh xe

Theo thực nghiệm  = 0,2b, xe đại tỷ số b/2h xe 23; xe buýt 1,72,2 Theo trị số an tồn nhỏ nhất, điều kiện để xe khơng bị lật đổ   0,6

3.Điều kiện êm thuận hành khách:

Khi chịu tác dụng lực ly tâm, hành khách cảm thấy khó chịu, nhiều sợ hãi có cảm giác xe bị lật đổ Điều tra xã hội học phương diện cho ta kết sau:

+ Khi  0,1: hành khách khó nhận biết xe vào đường cong

+Khi  = 0,15: hành khách bắt đầu cảm nhận thấy xe vào đường cong + Khi  = 0,2: hành khánh cảm thấy có đường cong khó chịu, người lái xe lúc muốn giảm tốc độ xe

+ Khi  = 0,30: hành khách cảm thấy xô dạt phía (cảm giác xe bị lật đổ)

Về phương diện êm thuận hành khách, hệ số lực ngang không nên chọn lớn 0,15 Trong điều kiện khó khăn, hành khách có chuẩn bị (ví dụ xe chạy vào nút giao thơng) lấy 0,2

4.Điều kiện kinh tế:

Khi xe chạy vào đường cong tác dụng lực ngang bánh xe quay mặt phẳng lệch với hướng xe chạy Lực ngang lớn , góc lệch lớn Góc lệc lớn tiêu hao nhiên liệu xăm lốp nhiều Góc lệch 10 hao tổn nhiên liệu 10%- 12% Nhưng góc lệch 1,80 hao tổn sẽđến 40% hao mòn lốp xe gấp đơi so với bình thường

Do xét điều kiện trường hợp thông thường nên chọn

  0,1và trường hợp khó khăn lấy  = 0,15, đặc biệt khó khăn lấy  = 0,2, quy phạm thường tính tốn với  = 0,15

2.2.1.3 Chọn bán kính đường cong:

Trong thiết kế nên cố gắng chọn đường cong có bán kính lớn, trường hợp khó khăn vận dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu Khuyến khích dùng bán kính tối thiểu thơng thường trở nên ln vận dụng địa hình để đảm bảo chất lượng xe chạy tốt

Bán kính đường cong nằm tối thiểu bán kính để xe chạy có độ an tồn điều kiện địa hình hạn chế Ở nước ta, bán kính đường cong nằm tối thiểu quy định sau (Bảng 2-1):

Bảng 2-1 Bán kính đường cong nằm tối thiểu

Cấp đường I II III IV V VI

Tốc độ thiết kế (km/h) 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20 Bán kính đường cong

nằm (m)