LỜI MỞ ĐẦU Giáo trình thiết kế yếu tố hình học đường ô tô được biên soạn cho sinh viên các ngành Đường bộ, Cầu – Đường bộ theo đề cương chương trình giảng dạy của trường Đại học GTVT, đồng thời cũng là tài liệu tham khảo cho sinh viên các chuyên ngành khác trong khoa Công trình, sinh viên ngành kinh tế xây dựng, khoa Kinh tế của trường Đại học GTVT. Giáo trình được biên soạn trên cơ sở các giáo trình, bài giảng môn học thiết kế đường ô tô của bộ môn Đường bộ, Trường Đại học GTVT, các giáo trình thiết kế đường ô tô của Trường Đại học Xây dựng và cập nhật các quy trình thiết kế đường ô tô của Việt Nam TCVN 4054 – 05, 22TCN 27301, tiêu chuẩn thiết kế hình học đường ô tô của Trung Quốc, CHLB Đức, AASHTOMỹ,... Nội dung giáo trình chia thành 6 chương do PGS.TS Bùi Xuân Cậy chủ biên và biên soạn các chương 5, 6; ThS. Nguyễn Quang Phúc, biên soạn từ chương 1 đến chương 4. Để hoàn thành giáo trình này, chúng tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Quang Toản, TS Trần Thị Kim Đăng, và các thày, cô giáo bộ môn Đường bộ đã đọc, sửa chữa, bổ sung, cung cấp tài liệu và cho những nhận xét quý báu. Mặc dù đã rất nhiều cố gắng khi biên soạn nhưng do trình độ và thời gian có hạn nên không tránh khỏi nhiều thiếu sót, chúng tôi mong nhận được các ý kiến đóng góp quý báu của các thày, cô giáo, các bạn đồng nghiệp, các em sinh viên để lần xuất bản sau được hoàn thiện hơn. Mọi đóng góp xin được gửi về Nhà xuất bản GTVT, 80B Trần Hưng Đạo, Hà Nội hoặc Bộ môn Đường bộ, trường Đại học GTVT, Láng Thượng, Đống Đa, Hà Nội. Điện thoại 04.7664531; Email: phucnq2002yahoo.com. Hà Nội, tháng 11 năm 2006 CÁC TÁC GIẢ.45 CHƯƠNG 1 CÁC KHÁI NIỆM SỬ DỤNG TRONG MÔN HỌC THIẾT KẾ HÌNH HỌCĐƯỜNG Ô TÔ 1.1 ĐƯỜNG BỘ VÀ MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG BỘ 1.1.1 Tầm quan trọng của mạng lưới đường bộ trong đời sống xã hội a) Định nghĩa đường bộ Thuật ngữ về đường ở nước ta cũng như một số nước trên thế giới hiện nay chưa thật thống nhất. Trong giáo trình này sử dụng các định nghĩa sau đây. Đường bộ : Đường bộ là một tổng hợp các công trình, các trang thiết bị đảm bảo cho các loại xe và bộ hành lưu thông trên đường được an toàn, êm thuận và kinh tế. Đường ô tô: Đường dùng cho mọi đối tượng tham gia giao thông (từ người đi bộ đến xe ô tô). Trong các tài liệu nước ngoài gọi là đường giao thông công cộng. + Đường ô tô khi đi qua vùng trống, ít dân cư và công trình xây dựng gọi là đường ngoài đô thị. + Đường ô tô khi đi qua khu dân cư tập trung, nhiều công trình xây dựng gọi là đường đô thị. Đường ô tô cao tốc: Đường giành riêng cho các đối tượng tham gia giao thông di chuyển với tốc độ cao. Đường ô tô cao tốc cũng được chia thành: + Đường ô tô cao tốc ngoài đô thị + Đường ô tô cao tốc đô thị b) Định nghĩa mạng lưới đường bộ Tập hợp các con đường bộ có mục tiêu trong một vùng hay một quốc gia tạo nên mạng lưới đường bộ. Mạng lưới đường bộ nối liền các điểm dân cư, các khu trung tâm văn hoá, chính trị, công nghiệp, nông nghiệp, các trung tâm giao thông như nhà ga, bến cảng, sân bay,... Mạng lưới này phục vụ cho việc đi lại của các đối tượng tham gia giao thông, vận chuyển hàng hoá, hành khách giữa các trung tâm đó. Vì vậy, dạng chung của mạng lưới trước hết phải phù hợp với hướng của các dòng giao thông chính, đảm bảo cho các dòng này lưu thông thuận tiện với thời gian ngắn nhất,6 hoặc chi phí ít nhất đồng thời giảm được tác động xấu đến môi trường thiên nhiên và với chi phí xây dựng hợp lý. Mức độ phát triển của mạng lưới được đánh giá bằng các chỉ tiêu sau: 1. Mật độ đường trên 1000 km2 diện tích lãnh thổ Các nước phát triển : 250 : 1000 km1000km2 Các nước đang phát triển : 100 : 250 km1000km2 Các nước chậm phát triển : < 100 km1000km2 2. Chiều dài đường trên 1000 dân Được xem là ở mức độ trung bình khi đạt từ 3:5 km đường có lớp mặt cấp cao trên 1000 dân 3. Chiều dài đường trên 1 phương tiện giao thông (ôtô) Lưới đường được xem như đủ nếu đạt : > 50 m đường 1 ôtô Cần bổ sung : 20:30 m đường 1 ôtô Thiếu : < 20 m đường 1 ôtô c) Tầm quan trọng của mạng lưới đường bộ trong đời sống xã hội Trong nền kinh tế quốc dân, vận tải là một ngành kinh tế đặc biệt và quan trọng. Nó có mục đích vận chuyển hàng hoá, hành khách từ nơi này đến nơi khác. Trong quá trình sản xuất, nó không làm tăng giá trị sử dụng của hàng hoá tuy nhiên tầm quan trọng của nó dễ nhận thấy trong mọi ngành kinh tế. Nó cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu cho mọi nhà máy. Nó vận chuyển VLXD, máy móc tới để xây lắp nhà máy. Trong quá trình sản xuất, cũng lại cần vận chuyển từ phân xưởng tới phân xưởng, tới kho... Cuối cùng khâu phân phối tới tay người tiêu dùng cũng lại phải nhờ tới vận tải. Vận tải là mạch máu nối liền các khu trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá, du lịch, các khu công nghiệp, nông nghiệp, giữa thành thị với nông thôn,... phục vụ cho sự phát triển mọi lĩnh vực của nền kinh tế, phát triển xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng... Hệ thống vận tải bao gồm các hình thức: vận tải thuỷ, vận tải hàng không, vận tải đường sắt và vận tải đường bộ, trong đó vận tải đường bộ đóng một vai trò đặc biệt quan trọng, là lựa chọn duy nhất khi trung chuyển hành hoá và hành khách của các hình thức vận tải khác. Vận tải đường bộ còn rất thích hợp khi vận chuyển hành hoá và hành khách cự ly vừa và ngắn. Vận tải đường bộ (chủ yếu là vận tải ô tô) có nhiều đặc điểm, trong những điều kiện nhất định những đặc điểm này làm cho vận tải đường bộ có nhiều thuận lợi và hiệu quả hơn so với các hình thức vận tải khác:7 Có tính cơ động cao, linh hoạt, vận chuyển trực tiếp không cần thông qua các phương tiện trung chuyển. Có thể sử dụng hỗn hợp cho nhiều loại phương tiện vận tải. Đường bộ đòi hỏi đầu tư ít vốn hơn đường sắt, độ dốc dọc khắc phục được lớn hơn nên có thể đến được các nơi địa hình hiểm trở. Vì vậy về mặt chính trị, quốc phòng, xã hội đây là một ngành vận tải rất quan trọng. Tốc độ vận tải khá lớn, nhanh hơn đường thuỷ, tương đương đường sắt, trên đường cao tốc có thể chạy trên 100 kmh nên trên các cự ly ngắn nó có thể cạnh tranh với hàng không. Cước phí vận chuyển trên đường bộ rẻ nhiều so với hàng không nên lượng hành khách và hàng hoá thường chiếm 8090% về khối lượng hàng và 60 70% về khối lượng vận chuyển, ở nước ta là 50% và gần 90%. Nhược điểm lớn nhất của vận tải ô tô là giá thành vận tải đắt hơn đường sắt vì nhiên liệu đắt, tỷ lệ số người phục vụ đối với 1 T.Km cao, tỷ lệ giữa trọng lượng bản thân và trọng lượng hàng lớn. Tai nạn giao thông cao và gây ô nhiễm môi trường lớn cũng là nhược điểm chủ yếu của vận tải đường bộ so với các hình thức vận tải khác. Hàng năm trên thế giới có khoảng 25 vạn người chết vì tai nạn giao thông đường bộ. Ở nước ta, theo số liệu thống kê quản lý của Cục Cảnh sát giao thông đường sắt đường bộ (Bộ Công an) chỉ riêng 8 tháng đầu năm 2006, cả nước đã xảy ra 9.977 vụ làm chết 8.462 người và bị thương 7.728 người. Các nước phát triển có nhiều biện pháp và đã phòng chống có hiệu quả tai nạn giao thông đường bộ nhưng đáng tiếc là ở các nước đang phát triển, con số này không ngừng tăng lên. Công nghiệp chế tạo ô tô ngày càng phát triển, ô tô ngày càng được hoàn thiện làm cho sức chở tăng, tiêu hao nhiên liệu giảm, an toàn, ít gây ô nhiễm môi trường và mạng lưới đường ngày càng hoàn thiện nên hình thức vận tải này ngày càng phát triển. Để làm rõ hơn vai trò của vận tải đường bộ, chúng ta phân tích ưu nhược điểm của các hình thức vận tải khác so với đường bộ. Vận tải thuỷ : Gồm có vận tải sông và vận tải biển. Ưu điểm chính của loại hình này là tiết kiệm được năng lượng vận chuyển. Số nhiên liệu để chuyển 1 tấn hàng chỉ bằng 1% so với vận tải hàng không nên giá cước rất rẻ. Tiền đầu tư chủ yếu vào tầu bè và bến cảng. Vận chuyển được với khối lượng lớn, đường dài, hàng hoá cồng kềnh như dầu lửa, máy móc, than đá, ... Loại hình vận tải này có nhược điểm là bị hạn chế bởi luồng lạch, bến cảng, phương tiện nên không linh hoạt phải cần các phương tiện vận chuyển trung gian8 (trung chuyển). Ngoài ra còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu thời tiết và tốc độ vận chuyển chậm. Hiện nay, cả nước ta có trên 80 cảng biển lớn nhỏ, trong đó một số cảng tổng hợp quốc gia đã và đang được nâng cấp mở rộng như Hải Phòng, Cái Lân, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Nha Trang, Sài Gòn, Cần Thơ, ... Tổng chiều dài đường sông có khoảng 41.900 Km sông, kênh các loại, nhưng mới quản lý, khai thác vận tải 8.036 Km. Vận tải sông giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong giao thông ở khu vực đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long.Tuy nhiên, giao thông vận tải sông vẫn bị hạn chế do luồng lạch thường xuyên bị sa bồi, khối lượng nạo vét rất lớn, thiếu thiết bị dẫn luồng; các cảng sông nhỏ, năng lực thấp, trang thiết bị bốc xếp lạc hậu, sức chứa kho bãi không đủ. Đa số các cảng chưa có nối kết liên hoàn với mạng giao thông quốc gia. Vận tải hàng không Phương thức vận tải này hiện nay phát triển rất nhanh chóng, ưu điểm của vận tải hàng không là tốc độ cao (từ 3001000 kmh) nên tiết kiệm được thời gian vận chuyển. Ngoài ra còn là hình thức vận tải an toàn và tiện nghi đối với hành khách, loại hình vận tải này rất thích hợp với các cự ly vừa và lớn. Nhược điểm là giá thành đắt; hạn chế bởi tuyến bay, sân bay, thiết bị, phương tiện nên không cơ động mà cần phải có các phương tiện trung chuyển. Hiện nay, ngành hàng không dân dụng Việt Nam đang quản lý, hoặc cùng quản lý và khai thác 17 sân bay trong mạng cảng hàng không sân bay toàn quốc, trong đó có 3 sân bay quốc tế Nội Bài, Tân Sơn Nhất và Đà Nẵng. Trong điều kiện vốn cấp từ ngân sách nhà nước còn hạn hẹp, ngành tập trung đầu tư nâng cấp chủ yếu cho 3 cảng hàng không sân bay quốc tế về các hạng mục nhà ga, đường băng, đường lăn, sân đỗ... và một số sân bay nội địa như Vinh, Phú Bài, Điện Biên, Cát Bi, Phú Quốc, Buôn Mê Thuột, Liên Khương, Pleiku... Vận tải đường sắt Tốc độ vận chuyển trên đường sắt khá cao, tới 100 kmh với tàu thường và gần 300 kmh với tàu cao tốc. Chuyên chở đường dài, giá cước rẻ, vận chuyển được hàng hoá cồng kềnh, khối lượng vận chuyển lớn. Cũng như các hình thức vận tải trên, vận tải đường sắt cũng bị hạn chế bởi tuyến đường, nhà ga, phương tiện, ... nên không cơ động mà cần phải có các phương tiện trung chuyển. Đường sắt Việt nam tồn tại 3 loại khổ đường : Khổ đường 1m, khổ đường1m435 đường lồng (cả 1m và 1m435) với tổng chiều dài 3.142,69 km gồm 2.632 km đường sắt chính tuyến, 402,69 km đường Ga, 107,95 km đường nhánh .Bề rộng nền đường phần lớn là 4,4 m. Đặc biệt toàn mạng còn hơn 300 km dùng ray nhỏ (riêng tuyến Thống Nhất còn 206km).9 Bảng 1.1 Mạng lưới đường sắt Việt Nam (2000) Tuyến đường Tổng số Đường chính Đường ga Đường nhánh Thống Nhất 1.977,44 1724,95 212,49 40,01 Phủ lý Kiện khê 6,91 Diêu Trì Quy nhơn 12,45 10,75 1,69 Mương mán Phan Thiết 12,55 12,00 0,55 Cầu GiátNghĩa đàn 32,38 30,00 2,38 Đà lạt Trại mát 7,65 0,93 6,72 Hà nội Đồng đăng 228,80 163,30 53,37 12,14 Mai pha Na dương 33,10 29,64 3,45 Gia Lâm Hải phòng 136,37 95,74 20,75 19,89 Yên viên Lao Cai 362,05 285,18 58,65 18,22 Đông Anh Thái nguyên 69,56 54,68 13,08 1,81 Kép Lưu xá 58,71 56,74 1,97 Kép Hạ Long 134,55 105,06 27,23 2,25 Chi linh Phả lại 17,29 14,88 2,40 Bắc hồng Văn Điển 52,89 49,15 3,74 Tổng số 3142,69 2632,06 402,69 107,95 1.1.2 Mạng lưới đường bộ Việt Nam, hiện tại và tương lai phát triển a) Quá trình phát triển của mạng lưới đường bộ Việt Nam Theo những thư tịch cổ, vào thời Hùng Vương, đất Văn Lang đã có những tuyến đường cho người, ngựa xe cộ có thể đi từ Mê Linh tới Ích Châu (Trung Quốc). Bước vào thời kỳ Đại Việt, đã có những tuyến đường như đường từ Đại La tới biên giới Lạng Sơn. Đây cũng là đoạn đầu của con đường Thiên Lý được mở rộng sau này bởi vua Lý Thái Tổ. Ngoài ra, còn các con đường dọc theo sông Hồng từ Mê Linh ngược lên Côn Minh, từ Bắc Ninh đi Phả LạiLục Đầu tới Quảng Ninh sang Trung Quốc (cơ sở của đường 18 hiện nay), đường từ Thăng Long tới vùng đồng bằng Bắc Trung Bộ qua Tam Điệp vào Nghệ An, Hà Tĩnh, đường thượng đạo, tiền thân của quốc lộ 6 ngày nay từ Thăng Long qua Gốt, Hoà Bình, đường từ Vụ Ôn (Hương Sơn Hà Tĩnh) vượt Trường Sơn qua Lào. Tới thế kỷ thứ X,thượng đạo là tuyến đường duy nhất nối đồng bằng sông Hồng với vùng Thanh Nghệ, đoạn đầu của thương đạo hầu như trùng với Quốc lộ 6 hiện nay. Trước đó, năm 992, Vua Lê Hoàn còn cho làm con đường từ Cửa Sót (Hà Tĩnh) vào đến Châu Lý (Quảng Bình) để di dân. Ngoài ra, từ kinh thành Thăng Long còn có các tuyến toả ra các vùng miền núi, đồng bằng, vùng biển như đường đi Châu Phong (Sơn Tây), Châu Đăng (Hưng Hoá) Tân Châu Long Châu (Hà Bắc) Nam Sách, Hồng Châu (Hải Hưng) Trường Châu (Nam Định, Ninh Bình) vv...10 Sau khi thực dân Pháp xâm lược nước ta, đến năm 1912, mới có quyết định xây dựng hệ thống đường bộ toàn Đông Dương. Hệ thống này bao gồm cả những con đường trước đây với tổng số 30.000km, trong đó có 13.000km đường rải đá, 10.000km đường đất ôtô đi được, còn 7000km đường hẹp, chỉ đi lại được vào mùa khô. Đến năm 1925, con số này đã tăng gấp 3 lần. Trong các tuyến lúc bấy giờ đường số 1 còn gọi là đường xuyên Việt có tổng chiều dài trên đất Việt Nam là 2000km, cho đến năm 1943 vẫn còn một số đoạn chưa hoàn thiện mặt đường và một số cầu, và chỉ mới rải nhựa được 1500 km. Ngoài một số cầu treo, cầu sắt, phần lớn các cầu bằng BTCT. Bề rộng nên đường đào đắp là 6m, bán kính không dưới 15m, độ dốc không quá 6%. Sau 13 năm làm đường số 1 (1913 1925) vẫn còn 162km chỉ có nền đường và chỉ có thể chạy xe vào mùa khô, mùa mưa phải đi vòng lên đường 11,12 để tránh đoạn Phan Rang Phan Thiết. Các tuyến khác như đường số 2, 3, 6, 5, 4 ở miền Bắc đã có đường số 7, 8, 9, 11, 12 ở miền Trung và đường số 13, 15, 16 ở Nam Bộ vv... cũng đang xây dựng. Tính đến hết năm 1925, ở Bắc Bộ có 1690km đường rải đá và 3860km đường đất, ở Trung Bộ có 1080km đường rải đá và 2050km đường đất, ở Nam Bộ có 710km đường rải đá và 140km đường đất. Đến trước Cách mạng tháng 8 năm 1945, nước ta có tổng số 6.184km đường ôtô, trong đó có 2.632km đường rải nhựa, 2.610km đường rải đá, còn lại là đường đất. Mạng đường nói trên có tiêu chuẩn kỹ thuật thấp: nền mặt đường hẹp (5 8m, có đường chỉ 2,53,5m) độ dốc lớn, bán kính đường cong bé, cua ngoặt nhiều, năng lực thông qua hạn chế nhất là mùa mưa lũ, đèo dốc bị sụt lở, hàng trăm điểm vượt sông bằng phà mà phần lớn phà chỉ có trọng tải 6 T dùng dây kéo hoặc chèn bằng tay. Trong những năm kháng chiến chống thực dân Pháp, trong các vùng giải phóng, đã có 505km đường được làm mới và 1.210km đường, 3.000m cầu được cải tạo, sửa chữa... Sau khi hoà bình lập lại năm 1954, miền Bắc bước vào việc khôi phục các QL 1A, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 19, 11, 12, 13, 15, 18 và tập trung xây dựng một số tuyến mới như tuyến Điện Biên Tuần Giáo dài 82km, tuyến Bản LẻngLai Châu dài trên 200km, khai thông tuyến Thung Khe dài 52km, xây dựng lại nhiều cầu, bỏ bớt được 20 bến phà. Năm 1962 nâng cấp QL 2 Hà Nội Hà Giang, khởi công tuyến Hà Giang Mèo Vạc 150km. Năm 1964 nối tuyến Phong Thổ Lào Cai và tuyến 13C dọc theo thuỷ điện Thác Bà dài gần 200km... Trong vòng 10 năm 1955 1965, có 707 km đường bộ được khôi phục, trên 1000 km làm mới. Mạng lưới đường bộ trong giai đoạn này có 10585 km trong đó 5373 km do Trung ương quản lý và 5212 km do địa phương quản lý với tổng cộng 2700 chiếc cầu có tổng chiều dài khoảng 22.000m. Trong những năm kháng chiến chống Mỹ, quân và dân ta đã hy sinh, dũng cảm và sáng tạo trong việc xây dựng tuyến vận tải chiến lược Trường Sơn, nối đường 15 với đường 14, 13 từ Tân Kỳ và Dak Rông Hiên Giằng Phước Mỹ Păn ToKon Tum Plây Cu Buôn Ma Thuột Đắc Min Kiến Đức Chơn Thành Tây11 Ninh. Đường từ Đắc Rông vào Chơn Thành đã có 185 cầu, ngầm dài 4739 m, có 6 cầu lớn dài 91m180m. Đây là tuyến đường chiến lược đảm bảo nhu cầu vận tải cho chiến trường Miền Nam. Sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng, ngành GTVT đã tiếp quản hệ thống đường bộ miền Nam với tổng chiều dài là 21.836 km với 4564 cây cầu các loại (có tổng chiều dài các cầu là 115.512m). Trong đó, hệ thống xa lộ, quốc lộ liên tỉnh lộ là 6.489km, còn tỉnh lộ, hương lộ và đường thị xã là 15.347km. Cầu vĩnh cửu chỉ chiếm 27%, còn lại là cầu tạm, cầu bán vĩnh cửu. Hệ thống đường bộ của cả nước sau khi thống nhất đất nước có khoảng 48.000km trong đó quốc lộ là 10.629 km, với khoảng trên 3000km đường bêtông nhựa, 3445 km láng nhựa, còn lại là mặt đường đá dăm cấp phối. b) Những đặc điểm của mạng lưới đường bộ Việt Nam hiện tại Được sự đầu tư của Chính phủ bằng nguồn vốn trong nước, vốn vay của nước ngoài và các tổ chức quốc tế, hệ thống cơ sở hạ tầng đường bộ của nước ta đã có những bước phát triển đáng kể: Xây dựng mới 1200km, khôi phục nâng cấp hơn 4.000km quốc lộ quan trọng, xây gần 12.000m cầu; trong đó có hàng chục cầu lớn; nâng cấp hàng chục nghìn kilômét đường giao thông nông thôn. Các công trình này được đưa vào khai thác đã phát huy hiệu quả góp phần quan trọng làm tăng trưởng nền kinh tế quốc dân. Thành phần mạng lưới đường bộ được phân theo cấp quản lý, theo số liệu tổng hợp hiên trạng về cầu đường bộ Việt Nam tính đến thời điểm tháng 101999 (các số liệu về đường bộ tỉnh lộ và đường bộ đô thị được tổng hợp thời điểm 111998) như sau: (Bảng 1.2) Bảng 1.2. Hiện trạng hệ thống đường bộ và kết cấu mặt đường Đường và kết cấu mặt Hệ thống đường Tổng chiều dài Bê tông xi măng Bê tông nhựa Đá dăm thấm nhập nhựa Cấp phối đá dăm Mặt đường đất Km % Km % Km % Km % Km % Km % Quốc lộ 15250 7.4 75 0.5 4228 27.7 5177 33. 9 4775 31.3 995 6.5 Tỉnh lộ 17450 8.5 12 0.1 387 2.2 3561 20.4 8605 49.3 4885 28.0 Đô thị 3211 1.6 0 0 1246 38.8 1965 61.2 0 0 0 0 Huyện lộ 36950 18.0 0 0 53 0.1 3558 9.6 17932 48.6 15362 41.6 Đường xã 132055 64.5 0 0 0 0 2922 2.2 52446 39.7 76687 58.1 Tổ ng cộng 204871 100 87 17138 83758 97929 Theo tiêu chuẩn TCVN 405485, hệ thống đường quốc lộ Việt Nam được phân theo các cấp như bảng sau:12 Bảng 1.3 Hiện trạng cấp hạng kỹ thuật của đường Cấp đường Chiều dài (km) Tỷ lệ (%) Đường cấp II 212 0.7 Đường cấp III 3762 23.6 Đường cấp IV 5764 38.7 Đường cấp V và VI 5512 37 Tổng cộng 15250 100 Theo các số liệu đã thống kê được vào tháng 101999 ở Việt Nam có khoảng 204.871km đường bộ, mật độ phân bổ trung bình của hệ thống đường bộ trên toàn lãnh thổ (không tính đường xã và chuyên dụng khoảng 0,219kmkm2); tính trên số dân là 0,81km1000 dân là thấp so với một số nước trong khu vực (Thái Lan: 1,03km1000 dân; Trung Quốc 0,94km1000 dân). Tỷ lệ đường được rải mặt của Việt Nam đạt 29,6% (không tính đường xã và đường chuyên dụng), ở mức thấp so với các nước trong khu vực (trên thế giới con số này lớn hơn 50%). Hiện nay, nhiều nước châu Á đã có đường bộ cao tốc như Singapore, Malaysia, Thái Lan, Hàn Quốc, Trung Quốc, trong đó có tỷ lệ chiều dài đường cao tốc so với chiều dài toàn mạng đường bộ tương đối cao: Singapore 4,4%, Hàn Quốc 2,5%, ở Việt Nam hiện nay (2006) chỉ có tuyến đường cao tốc Pháp VânCầu Giẽ (30km) và một số tuyến đường cao tốc khác đang được triển khai xây dựng (Cầu GiẽNinh Bình, 56km; Sài GònTrung Lương, 40km; LángHòa Lạc,30km...). Với chất lượng kém, xây dựng từ lâu lại bị tàn phá trong hai cuộc chiến tranh giữ nước, không được duy tu bảo dưỡng, nâng cấp và chính sách quản lý, chính sách tạo vốn duy trì mạng lưới giao thông đường bộ của Nhà nước còn nhiều hạn chế nên chưa tạo điều kiện cho giao thông đường bộ phát triển. Mặt đường bêtông xi măng và bêtông nhựa chiếm 9,37% tổng số km đường bộ, mặt đường đá dăm thấm nhập nhựa chiếm 6,4%; mặt đường trải đá, cấp phối và đường đất chiếm trên 80%. Điều này thể hiện mạng lưới giao thông đường bộ Việt Nam về chất lượng quá thấp là vật cản không nhỏ đối với nền kinh tế đang chuyển sang theo cơ chế thị trường. Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ của Việt Nam vẫn còn lạc hậu, quy mô nhỏ, chưa đáp ứng được yêu cầu công nghiệp hoáhiện đại hoá đất nước. Để đảm bảo thuận lợi cho việc hội nhập khu vực và quốc tế, cần có sự đầu tư lớn hơn nữa. Trước mắt để tiến tới hội nhập quốc tế cần phải giải quyết triệt để những điểm yếu kém như sau: Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ đã được xây dựng từ lâu, việc sửa chữa, cải tạo không đồng bộ, tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, chưa có tuyến nào vào đúng cấp;13 Tỷ lệ mặt đường rải nhựa thấp (15,5% cho toàn bộ hệ thống; 59,5% đối với hệ thống quốc lộ); Khổ đường hẹp (mặt đường rộng từ 2 làn xe trở lên trên hệ thống quốc lộ chỉ đạt 26,2%). Nhiều cầu có trọng tải thấp, khổ hẹp (chiếm 20%). Một số vị trí qua sông suối còn phải dùng phà hoặc đường tràn. Riêng trên hệ thống quốc lộ vẫn còn 40 bến phà đang hoạt động; Còn 602 xã chưa có đường ô tô đến trung tâm; còn gần 100.000 km đường
Pgs.ts bïi xu©n cËy, ThS NGUN QUANG PHóC ThiÕt kÕ yếu tố hình học đ-ờng ô tô nhà xuất giao thông vận tải Pgs.ts bùi xuân cậy, ThS NGUYễN QUANG PHúC Thiết kế yếu tố hình học đ-ờng ô t« APPROVED By Nguyen Quang Phuc at 11:47 pm, 10/20/07 nhà xuất giao thông vận tải hà nội, 2007 LỜI MỞ ĐẦU Giáo trình thiết kếyếu tốhình học đường ô tô biên soạn cho sinh viên ngành Đường bộ, Cầu – Đường bộtheo đềcương chương trình giảng dạy trường Đại học GTVT, đồng thời tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành khác khoa Cơng trình, sinh viên ngành kinh tếxây dựng, khoa Kinh tếcủa trường Đại học GTVT Giáo trình biên soạn cơsở giáo trình, giảng môn học thiết kếđường ô tô bộmôn Đường bộ, Trường Đại học GTVT, giáo trình thiết kếđường ô tô Trường Đại học Xây dựng cập nhật quy trình thiết kếđường tơ Việt Nam TCVN 4054 – 05, 22TCN 273-01, tiêu chuẩn thiết kếhình học đường tơ Trung Quốc, CHLB Đức, AASHTOMỹ, Nội dung giáo trình chia thành chương PGS.TS Bùi Xuân Cậy chủ biên biên soạn chương 5, 6; ThS Nguyễn Quang Phúc, biên soạn từ chương đến chương Đểhồn thành giáo trình này, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Quang Toản, TS Trần ThịKim Đăng, thày, cô giáo bộmôn Đường bộđã đọc, sửa chữa, bổsung, cung cấp tài liệu cho nhận xét quý báu Mặc dù nhiều cốgắng biên soạn trình độvà thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi nhiều thiếu sót, chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp q báu thày, giáo, bạn đồng nghiệp, em sinh viên đểlần xuất sau hồn thiện Mọi đóng góp xin gửi vềNhà xuất GTVT, 80B Trần Hưng Đạo, Hà Nội Bộmôn Đường bộ, trường Đại học GTVT, Láng Thượng, Đống Đa, Hà Nội Điện thoại 04.7664531; Email: phucnq2002@yahoo.com Hà Nội, tháng 11 năm 2006 CÁC TÁC GIẢ REVIEWED By Nguyen Quang Phuc at 11:48 pm, 10/20/07 CHƯƠNG CÁC KHÁI NIỆM SỬDỤNG TRONG MÔN HỌC THIẾT KẾHÌNH HỌC ĐƯỜNG Ơ TƠ 1.1 ĐƯỜNG BỘVÀ MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG BỘ 1.1.1 Tầm quan trọ ng mạng lưới đường bộtrong đời sống xã hộ i a) Đị nh nghĩ a đường Thuậ t ngữvềđường ởnước ta nhưmộ t sốnước thếgiới hiệ n chưa thậ t thống nhấ t Trong giáo trình sửdụ ng đị nh nghĩ a sau - Đư ờng bộ: Đường bộlà tổ ng hợp công trình, trang thiế t bịđ ả m bả o cho loạ i xe bộhành lưu thông đường an toàn, êm thuậ n kinh tế - Đư ờng ô tô: Đường dùng cho đ ối tượ ng tham gia giao thông (từngười bộđế n xe ô tô) Trong tài liệ u nước ngồi gọi đường giao thơng cơng cộ ng + Đường ô tô đ i qua vùng trố ng, dân cưvà cơng trình xây dựng gọi đường ngồi đ thị + Đường tơ qua khu dân cưtậ p trung, nhiề u cơng trình xây dựng gọi đ ường thị - Đư ờng ô tô cao tốc: Đường giành riêng cho đố i tượng tham gia giao thông di chuyể n vớ i tốc đ ộcao Đư ờng ô tô cao tố c đ ược chia thành: + Đường tơ cao tốc ngồi đ thị + Đường ô tô cao tốc đ ô thị b) Đị nh nghĩ a mạ ng lưới đường Tậ p hợp đ ường bộcó mụ c tiêu mộ t vùng hay quố c gia tạ o nên mạ ng lưới đ ường Mạ ng lưới đ ường bộnối liề n đ iể m dân cư, khu trung tâm vă n hoá, trị , cơng nghiệ p, nơng nghiệ p, trung tâm giao thông nhưnhà ga, bế n ng, sân bay, Mạ ng lưới phục vụcho việ c lạ i đố i tượng tham gia giao thơng, vậ n chuyể n hàng hố, hành khách trung tâm đ ó Vì vậ y, ng chung mạ ng lư ới trước hế t phả i phù hợp với hướ ng củ a dịng giao thơng chính, đ ả m bả o cho dịng lưu thơng thuậ n tiệ n vớ i thời gian ngắ n nhấ t, hoặ c chi phí nhấ t đồ ng thời giả mđ ược tác độ ng xấ u đế n môi trường thiên nhiên với chi phí xây dựng hợp lý Mức đ ộphát triể n củ a mạ ng lư ới đ ánh giá bằ ng chỉtiêu sau: Mật đ ộđ ường 1000 km2 diệ n tích lãnh thổ - Các nước phát triể n: 250 -:- 1000 km/1000km2 - Các nước phát triể n: 100 -:- 250 km/1000km2 - Các nước chậ m phát triể n: < 100 km/1000km2 Chiề u dài đ ường 1000 dân Đư ợc xem ởmức độtrung bình đ t từ3-:-5 km đường có lớp mặ t cấ p cao 1000 dân Chiề u dài đ ường phương tiệ n giao thông (ôtô) - Lưới đ ường xem nhưđ ủnế u đạ t - Cầ n bổsung : 20-:-30 m đường / ôtô - Thiế u : < 20 : > 50 mđ ường / ôtô mđ ường / ôtô c) Tầm quan trọ ng mạng lưới đường bộtrong đời sống xã hộ i Trong nề n kinh tếquốc dân, vậ n tả i ngành kinh tếđặ c biệ t quan trọng Nó có mục đ ích vậ n chuyể n hàng hoá, hành khách từnơi đ ế n nơ i khác Trong q trình sả n xuấ t, khơng làm tă ng giá trịsửdụng hàng hoá nhiên tầ m quan trọ ng củ a dễnhậ n thấ y ngành kinh tế Nó cung cấ p nguyên liệ u, nhiên liệ u cho mọ i nhà máy Nó vậ n chuyể n VLXD, máy móc tới đ ể xây lắ p nhà máy Trong trình sả n xuấ t, cũ ng lạ i cầ n vậ n chuyể n từphân xưởng tới phân xưởng, tới kho Cuối khâu phân phố i tới tay người tiêu dùng cũ ng lạ i phả i nhờtới vậ n tả i Vậ n tả i mạ ch máu nố i liề n khu trung tâm kinh tế , trị , vă n hố, du lị ch, khu cơng nghiệ p, nơng nghiệ p, thành thịvới nông thôn, phục vụ cho sựphát triể n mọ i lĩ nh vực nề n kinh tế , phát triể n xã hộ i, đả m bả o an ninh quốc phòng Hệthố ng vậ n tả i bao gồm hình thức: vậ n tả i thuỷ , vậ n tả i hàng không, vậ n tả i đường sắ t vậ n tả i đường , đ ó vậ n tả i đường bộđ óng vai trò đ ặ c biệ t quan trọng, lựa chọn nhấ t trung chuyể n hành hoá hành khách củ a hình thức vậ n tả i khác Vậ n tả i đ ường bộcòn rấ t thích hợp vậ n chuyể n hành hoá hành khách cựly vừa ngắ n Vậ n tả iđ ường bộ(chủyế u vậ n tả i tơ) có nhiề u đặ c điể m, đ iề u kiệ n nhấ t đị nh đặ cđ iể m làm cho vậ n tả iđ ường bộcó nhiề u thuậ n lợi hiệ u quảhơn so với hình thức vậ n tả i khác: - Có tính cơđ ộng cao, linh hoạ t, vậ n chuyể n trực tiế p không cầ n thông qua phương tiệ n trung chuyể n Có thểsửdụng hỗ n hợp cho nhiề u loạ i phươ ng tiệ n vậ n tả i - Đư ờng bộđịi hỏ i đầ u tưít vố n đường sắ t, đ ộdốc dọ c khắ c phục đư ợc lớn nên có thểđế n nơi đ ị a hình hiể m trở Vì vậ y vềmặ t trị , quốc phòng, xã hộ i mộ t ngành vậ n tả i rấ t quan trọng - Tốc độvậ n tả i lớn, nhanh đườ ng thuỷ, tương đương đ ường sắ t, đường cao tố c có thểchạ y 100 km/h nên cựly ngắ n cạ nh tranh với hàng khơng - Cước phí vậ n chuyể n đ ường bộrẻnhiề u so với hàng không nên lượng hành khách hàng hoá thường chiế m 80-90% vềkhố i lượng hàng 6070% vềkhố i lượng vậ n chuyể n, ởnước ta 50% gầ n 90% Nhược đ iể m lớn nhấ t củ a vậ n tả i ô tô giá thành vậ n tả i đắ t đường sắ t nhiên liệ uđ ắ t, tỷlệsốngười phục vụđố i với T.Km cao, tỷlệgiữa trọng lượng bả n thân trọng lượng hàng lớn Tai nạ n giao thông cao gây ô nhiễ m môi trường lớn cũ ng nhược điể m chủ yế u củ a vậ n tả iđ ường bộso với hình thức vậ n tả i khác Hàng nă m giới có khoả ng 25 vạ n người chế t tai nạ n giao thông đường Ởnước ta, theo sốliệ u thố ng kê n lý Cụ c Cả nh sát giao thông đ ường sắ t đường bộ(Bộ Công an) chỉriêng tháng đầ u nă m 2006, cảnước xả y 9.977 vụlàm chế t 8.462 ngư ời bịthư ơng 7.728 người Các nước phát triể n có nhiề u biệ n pháp phịng chố ng có hiệ u quảtai nạ n giao thông đường bộnhưng đáng tiế c nước phát triể n, sốnày không ngừng tă ng lên Công nghiệ p chếtạ o ô tô ngày phát triể n, ô tô ngày hoàn thiệ n làm cho sức chởtă ng, tiêu hao nhiên liệ u giả m, an tồn, gây nhiễ m môi trường mạ ng lưới đường ngày hồn thiệ n nên hình thức vậ n tả i ngày phát triể n Đểlàm rõ vai trò củ a vậ n tả iđ ường , phân tích ưu nhược điể m củ a hình thức vậ n tả i khác so với đ ường * Vận tảithuỷ: Gồ m có vậ n tả i sơng vậ n tả i biể n Ưu đ iể m củ a loạ i hình tiế t kiệ mđ ược nă ng lượ ng vậ n chuyể n Sốnhiên liệ uđ ểchuyể n tấ n hàng chỉbằ ng 1% so với vậ n tả i hàng không nên giá cướ c rấ t rẻ Tiề nđ ầ u tưchủyế u vào tầ u bè bế n ng Vậ n chuyể n với khối lượng lớn, đườ ng dài, hàng hoá cồ ng kề nh nhưdầ u lửa, máy móc, than đá, Loạ i hình vậ n tả i có nhược điể m bịhạ n chếbởi luồ ng lạ ch, bế n ng, phương tiệ n nên không linh hoạ t phả i cầ n phương tiệ n vậ n chuyể n trung gian (trung chuyể n) Ngồi cịn phụthuộc nhiề u vào đ iề u kiệ n khí hậ u thời tiế t tố c độvậ n chuyể n chậ m Hiệ n nay, cảnư ớc ta có 80 ng biể n lớn nhỏ , đ ó mộ t sốcả ng tổng hợp quốc gia đ ã đ ang đ ược nâng cấ p mởrộ ng nhưHả i Phòng, Cái Lân, Đà Nẵ ng, Quy Nhơn, Nha Trang, Sài Gòn, Cầ n Thơ , Tổng chiề u dài đường sơng có khoả ng 41.900 Km sông, kênh loạ i, n lý, khai thác vậ n tả i 8.036 Km Vậ n tả i sơng giữvai trị đặ c biệ t quan trọng giao thông ởkhu vực đồ ng bằ ng sông Hồ ng sông Cửu Long.Tuy nhiên, giao thông vậ n tả i sông vẫ n bịhạ n chếdo luồ ng lạ ch thường xuyên bịsa bồ i, khối lượng nạ o vét rấ t lớn, thiế u thiế t bịdẫ n luồ ng; ng sông nhỏ , nă ng lực thấ p, trang thiế t bịbốc xế p lạ c hậ u, sức chứa kho bãi không đủ Đa sốcác ng chưa có nối kế t liên hồn với mạ ng giao thông quố c gia * Vận tảihàng không Phương thức vậ n tả i hiệ n phát triể n rấ t nhanh chóng, ưu điể m vậ n tả i hàng không tố c độcao (từ300-1000 km/h) nên tiế t kiệ mđ ược thời gian vậ n chuyể n Ngồi cịn hình thức vậ n tả i an toàn tiệ n nghi đố i với hành khách, loạ i hình vậ n tả i rấ t thích hợp với cựly vừa lớn Nhược điể m giá thành đ ắ t; hạ n chếbởi tuyế n bay, sân bay, thiế t bị , phương tiệ n nên không cơđ ộng mà cầ n phả i có phương tiệ n trung chuyể n Hiệ n nay, ngành hàng không dân dụng Việ t Nam đ ang n lý, hoặ c n lý khai thác 17 sân bay mạ ng ng hàng không sân bay tồn quố c, có sân bay quố c tếNộ i Bài, Tân Sơn Nhấ t Đà Nẵ ng Trong điề u kiệ n vốn cấ p từngân sách nhà nước hạ n hẹ p, ngành tậ p trung đ ầ u tưnâng cấ p chủyế u cho ng hàng không sân bay quố c tếvềcác hạ ng mục nhà ga, đường bă ng, đường lă n, sân đỗ mộ t sốsân bay nộ i đị a nhưVinh, Phú Bài, Điệ n Biên, Cát Bi, Phú Quốc, Buôn Mê Thuột, Liên Khương, Pleiku * Vận tảiđường sắ t Tốc độvậ n chuyể n đường sắ t cao, tới 100 km/h với tàu thường gầ n 300 km/h với tàu cao tố c Chuyên chởđ ường dài, giá cước rẻ , vậ n chuyể n hàng hoá cồng kề nh, khố i lượng vậ n chuyể n lớn Cũ ng nhưcác hình thức vậ n tả i trên, vậ n tả i đường sắ t cũ ng bịhạ n chếbởi tuyế n đường, nhà ga, phương tiệ n, nên không cơđộ ng mà cầ n phả i có phương tiệ n trung chuyể n Đư ờng sắ t Việ t nam tồn tạ i loạ i khổđường : Khổđ ường 1m, khổđ ường1m435 đường lồng (cả1m 1m435) với tổng chiề u dài 3.142,69 km gồm 2.632 km đường sắ t tuyế n, 402,69 km đ ường Ga, 107,95 km đường nhánh Bềrộ ng nề nđ ường phầ n lớn 4,4 m Đặ c biệ t tồn mạ ng cịn 300 km dùng ray nhỏ (riêng tuyế n Thố ng Nhấ t 206km) Bảng 1.1 Mạ ng lưới đ ường sắ t Việ t Nam (2000) Tuyế n đường Thống Nhấ t Phủlý -Kiệ n khê Diêu Trì -Quy nhơn Mương mán -Phan Thiế t Cầu Giát-Nghĩ a đàn Đà lạ t -Trạ i mát Hà nội -Đồng đă ng Mai pha -Na dương Gia Lâm -Hả i phòng Yên viên -Lao Cai Đông Anh - Thái nguyên Kép -Lưu xá Kép -HạLong Chi linh - Phảlạ i Bắ c hồng -Văn Điể n Tổng số Tổng số 1.977,44 6,91 12,45 12,55 32,38 7,65 228,80 33,10 136,37 362,05 69,56 58,71 134,55 17,29 52,89 3142,69 Đường Đường ga 1724,95 212,49 10,75 12,00 30,00 163,30 29,64 95,74 285,18 54,68 56,74 105,06 14,88 49,15 2632,06 Đường nhánh 40,01 1,69 0,55 2,38 0,93 53,37 3,45 20,75 58,65 13,08 1,97 27,23 2,40 3,74 402,69 6,72 12,14 19,89 18,22 1,81 2,25 107,95 1.1.2 Mạng lưới đường bộViệ t Nam, hiệ n tương lai phát triể n a) Quá trình phát triể n mạng lưới đường bộViệ t Nam Theo thưtị ch cổ , vào thời Hùng Vương, đ ấ t Vă n Lang đ ã có tuyế n đường cho người, ngựa xe cộcó thểđ i từMê Linh tới Ích Châu (Trung Quốc) Bước vào thời kỳĐạ i Việ t, có tuyế n đư ờng nhưđường từĐạ i La tới biên giới Lạ ng Sơn Đây đ oạ nđ ầ u củ a đường Thiên Lý mở rộng sau vua Lý Thái Tổ Ngồi ra, cịn đường dọ c theo sông Hồ ng từMê Linh ngược lên Côn Minh, từBắ c Ninh PhảLạ i-Lụ c Đầ u tới Quả ng Ninh sang Trung Quố c (cơsởcủ a đường 18 hiệ n nay), đường từThă ng Long tới vùng đồ ng bằ ng Bắ c Trung Bộqua Tam Điệ p vào NghệAn, Hà Tĩ nh, đường "thượng đạ o", tiề n thân củ a quố c lộ6 ngày từThă ng Long qua Gố t, Hồ Bình, đư ờng từVụÔn (Hư ơng Sơn Hà Tĩ nh) vượt Trường Sơn qua Lào Tới thếkỷthứX,"thượng đ o" tuyế n đường nhấ t nối đ ồng bằ ng sông Hồ ng với vùng Thanh Nghệ , đoạ nđ ầ u thương đạ o hầ u nhưtrùng với Quố c lộ hiệ n Trước đ ó, nă m 992, Vua Lê Hồn cịn cho làm đườ ng từCửa Sót (Hà Tĩ nh) vào đ ế n Châu Lý (Quả ng Bình) đểdi dân Ngồi ra, từkinh thành Thă ng Long cịn có tuyế n toảra vùng miề n núi, đồ ng bằ ng, vùng biể n nhưđường Châu Phong (Sơn Tây), Châu Đă ng (Hưng Hoá) Tân Châu Long Châu (Hà Bắ c) Nam Sách, Hồng Châu (Hả i Hưng) Trường Châu (Nam Đị nh, Ninh Bình) vv Hình 6.22 Thiế t kếlàn nhập dịng đ ường nhánh Hình 6.23 Thiế t kếđoạn tách đường 213 Hình 6.24 Các dạng mặ t cắ t ngang nhánh rẽ1 chiề u Hình 6.25 Các dạng mặ t cắ t ngang nhánh rẽ2 chiề u 214 a= ln lz en 0.00 0.000 0.05 0.005 0.10 0.020 0.15 0.045 0.20 0.080 0.25 0.125 0.30 0.180 0.35 0.245 0.40 0.320 0.45 0.405 0.50 0.500 en a= 0.005 0.015 0.025 0.035 0.045 0.055 0.065 0.075 0.085 0.095 Ln Lz ln lz en en 0.50 0.500 0.55 0.595 0.60 0.680 0.65 0.755 0.70 0.820 0.75 0.875 0.80 0.920 0.85 0.955 0.90 0.980 0.95 0.995 1.00 1.000 in i 0.095 0.085 0.075 0.065 0.055 0.045 0.035 0.025 0.015 0.005 in =en - i Hình 6.26 Quan hệgiữa chiề u rộ ng, chiề u dài cỏc o n tỏch nh p ln Mặt cắt C Mặt cắt A Hỡnh 6.27 Cỏc y u tcbn nhánh nút giao thơng khác mức khơng hồn nh Nút giao thơng khác mức cơng trình phức tạp, kiế n trúc cơng trình có ý nghĩ a lớn đ ố i với khu vực Trong giáo trình chỉđ ưa kiế n thức cơbả n tiêu chuẩ n đ ị nh hướng, quyế t đị nh cụthểphụthuộ c vào người thiế t kế 215 MỘT SỐHÌNH ẢNH NÚT GIAO THƠNG KHÁC MỨC ĐỂBẠN ĐỌC THAM KHẢO, PHÂN TÍCH 216 o0o - 217 218 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHXHCNVN Tiêu chuẩ n Việ t Nam Đường ô tô – Yêu cầ u thiế t kế TCVN 4054-05, Hà Nội 2005 CHXHCNVN Tiêu chuẩ n Việ t Nam Đường ô tô cao tốc – Tiêu chuẩ n thiế t kếTCVN 5729-97, Hà Nội 1997 Nghịđị nh số186/2004/NĐ-CP ngày 05 tháng 11nă m 2004 Chính phủ Quy đ ị nh vềquả n lý bả o vệkế t cấ u hạtầ ng giao thông đường Bộgiao thông vậ n tả i, 22TCN 273-01 Tiêu chuẩ n thiế t kếđ ường ô tô Nguyễ n Quang Chiêu, ĐỗBá Chương, Dương Học Hả i, Nguyễ n Xuân Trục Thiế t kếđường ô tô, tậ p NXB Giao thông vậ n tả i, Hà Nộ i 1990 GS.TS ĐỗBá Chương Thiế t kếđường ô tô, tậ p Nhà xuấ t bả n Giáo dụ c, Hà Nộ i 2001 ĐỗBá Chương, Nguyễ n Quang Đạ o Nút giao thông đ ường ô tô, tậ p1 NXB Giáo dụ c Hà Nội, 2000 Nguyễ n Vă n Đị nh Giáo trình thiế t kếđ ường ô tô, tậ p Trường đ i học Giao thông sắ t bộ, Hà Nội 1969 GS.TS Dương Họ c Hả i Thiế t kếđường cao tố c Nhà xuấ t bả n KHKT, 2000 10 GS.TSKH Nguyễ n Xuân Trục, GS.TS Dương Học Hả i, PGS.TS VũĐình Phụ ng – Sổtay thiế t kếđ ường ô tô - Nhà xuấ t bả n Giáo dục, 2001 11 PGS.TS Nguyễ n Quang Toả n Thiế t kếđường ô tô hiệ nđ i Bài giả ng cao học Đạ i họ c GTVT 2000 12 Nguyễ n Quang Phúc Bài giả ng thiế t kếđường ô tô, ĐH GTVT 2005 13 PGS.TS Nguyễ n Xuân Vinh Phương pháp thiế t kếtuyế n Clothoid cho đ ường ô tô Nhà xuấ t bả n Xây dựng, 2006 14 Trương Đình Giai – Thiế t kếtuyế n đ ường ô tô cao tốc – Nhà xuấ t bả n GTVT, 2002 Người dị ch KS Đinh Việ t Hồng, hiệ u đính GS Nguyễ n Quang Chiêu 15 AASHTO A policy on Geometric Design of Highway and Streets Whasington 1994 16 Caltrans Highway Design Manual, California 2004 http://www.dot.ca.gov 17 Highway Capacity Manual 2000 18 Convention on Road Traffic Geneva, 19 September 1949 219 19 Werner Schnabel/ Dieter Lohse – Grund lagend der strassenvierkehrs technik und der verkchrs planung – Verlg fun Bawesen – 1997 20 Wolf – Strassen Plannung – Werner Verlag – 2004 21 Richtlinien für die Anlage von Straβ en – Linienführung (RAS-L) Ausgabe 1995 (Tiêu chuẩ n thiế t kếyế u tốhình học đ ường tơ củ a CHLB Đức) 220 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG – CÁC KHÁI NIỆM SỬ DỤNG TRONG MÔN HỌC THIẾT KẾHÌNH HỌC ĐƯỜNG Ơ TƠ 1.1 ĐƯỜNG BỘVÀ MẠNG LƯỚI ĐƯỜNG BỘ 1.1.1 Tầ m quan trọng mạ ng lướ i đ ường bộtrong đ ời số ng xã hộ i 1.1.2 Mạ ng lưới đường bộViệ t Nam, hiệ n tạ i tương lai phát triể n 1.2 CÁC BỘPHẬN CỦA ĐƯỜNG BỘ 14 1.2.1 Tuyế nđ ường 14 1.2.2 Các bộphậ n đ ường 17 1.2.3 Các bộphậ n đặ c biệ t đ ường 19 1.2.4 Các khái niệ m vềgiao thông đường ô tô 19 1.3 PHÂN LOẠI ĐƯỜNG BỘ 31 1.3.1 Các kiể u phân loạ i đường 31 1.3.2 Phân loạ i đường theo tầ m quan trọng vềgiao thông 32 1.3.3 Phân loạ i đường theo cấ p n lý 32 1.3.4 Cấ p hạ ng kỹthuậ t củ ađ ường ô tô công cộng 33 1.3.5 Cấ p hạ ng kỹthuậ t đ ường ô tô cao tố c 35 1.4 NHỮNG LÝ THUYẾT (MƠ HÌNH) SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾHÌNH HỌC ĐƯỜNG 36 1.4.1 Các yêu cầ u đố i với thiế t kếhình họ c đường 36 1.4.2 Lý thuyế t độ ng lực họ c chạ y xe (mơ hình xe-đ ường) 36 1.4.3 Lý thuyế t thiế t kếtheo nguyệ n vọng người tham gia giao thơng (mơ hình xe-đ ường-ngườ i lái-mơi trường chạ y xe) 37 1.5 CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA NĨ 1.6 MƠN HỌC THIẾT KẾĐƯỜNG Ơ TÔ 40 41 221 CHƯƠNG - SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG 43 2.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG KHI XE CHẠY 43 2.1.1 Lực n 43 2.1.2 Lực kéo trình sinh sức kéo 46 2.2 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ơ TƠ VÀ BIỂU ĐỒ NHÂN TỐĐỘNG LỰC 48 2.3 LỰC BÁM CỦA BÁNH XE VỚI MẶT ĐƯỜNG 50 2.4 SỰHÃM XE VÀ CỰLY HÃM XE 53 2.5 TẦM NHÌN XE CHẠY 55 2.5.1 Xác đ ị nh chiề u dài tầ m nhìn xe chạ y theo sơđ ồ1 55 2.5.2 Xác đ ị nh chiề u dài tầ m nhìn xe chạ y theo sơđ ồ2 56 2.5.3 Xác đ ị nh chiề u dài tầ m nhìn xe chạ y theo sơđ ồ3 57 2.5.4 Xác đ ị nh chiề u dài tầ m nhìn xe chạ y theo sơđ ồ4 58 2.6 SỰCHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐỒN XE KÉO MC 61 2.7 TÍNH HAO TỔN NHIÊN LIỆU VÀ HAO MỊN LỐP TRÊN ĐƯỜNG 62 2.7.1 Tính hao tổ n nhiên liệ u 62 2.7.2 Hao mòn să m lốp 64 CHƯƠNG – THIẾT KẾBÌNH ĐỒ TUYẾN 65 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VÀ NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠBẢN 65 3.1.1 Khái niệ m 65 3.1.2 Phương hướng cánh tuyế n 65 3.1.3 Những yêu cầ u chung đ ối với tuyế n bình đ 65 3.1.4 Những nguyên tắ c cơbả n vạ ch tuyế n, đ ị nh tuyế n 3.2 THIẾT KẾCÁC ĐOẠN TUYẾN NẰM TRÊN ĐƯỜNG THẲNG 65 3.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ơ TƠ TRONG ĐƯỜNG CONG TRỊN 69 3.4 LỰC NGANG VÀ LỰA CHỌN HỆSỐLỰC NGANG 3.4.1 Điề u kiệ nổ nđ ị nh chố ng lậ t 70 222 68 71 3.4.2 Điề u kiệ nổ nđ ị nh chố ng trượt ngang 3.4.3 Điề u kiệ n êm thuậ n tiệ n nghi vớ i hành khách 72 3.4.4 Điề u kiệ n tiế t kiệ m nhiên liệ u să m lố p 73 3.4.5 Lựa chọ n hệsốlực ngang tính tốn 73 3.5 SIÊU CAO VÀ BỐTRÍ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 3.5.1 Siêu cao, tác dụng củ a siêu cao 3.5.2 Độdốc siêu cao 3.5.3 Đoạ n nố i siêu cao phương pháp nâng siêu cao 74 74 75 76 3.6 MỞRỘNG PHẦN XE CHẠY TRONG ĐƯỜNG CONG 84 3.6.1 Tính tốn đ ộmởrộ ng 84 3.6.2 Bốtrí đ ộmởrộ ng mặ tđ ường đườ ng cong 3.7 THIẾT KẾVÀ BỐTRÍ ĐƯỜNG CONG TRỊN 85 3.7.1 Lựa chọ n bán kính đường cong tròn 88 3.7.2 Nố i tiế p đ ường cong tròn 3.8 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 89 3.8.1 Tác dụ ng đ ường cong chuyể n tiế p 91 3.8.2 Xác đ ị nh chiề u dài ĐCCT 91 3.8.3 Nghiên cứu ng hình họ c củ ađ ường cong chuyể n tiế p 92 3.8.3.1 Đườ ng cong clothoid 93 3.8.3.2 Đườ ng hoa thịLemniscat Becnulli 97 3.8.3.3 Đườ ng cong cong parabol bậ c3 98 3.8.3.4 Các đ ường cong khác 98 3.9 THIẾT KẾVÀ TÍNH TỐN ĐƯỜNG CONG CLOTHOID 3.9.1 Đường cong tròn nối hai đ ầ u bằ ng hai đường cong chuyể n tiế p đố i xứng 73 86 91 99 101 3.9.2 Đường cong tròn nối hai đ ầ u bằ ng hai đường cong chuyể n tiế p không đ ối xứng 104 3.9.3 Đường cong tổ ng hợp bao gồm hai nhánh clothoid đố i đầ u 106 3.9.4 Đường cong chữS 109 3.9.5 Đường cong xoắ nố c 111 3.9.6 Đư ờng cong chuyể n tiế p bằ ng nhánh đ ường clothoid nố i 112 223 tiế p 3.9.7 Đường cong chữC 113 3.10 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 3.10.1 Phương pháp đồgiả i 114 114 3.10.2 Phương pháp giả i tích 114 3.10.3 Đả m bả o tầ m nhìn ban đ êm 118 3.11 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TỒN KHI THIẾT KẾBÌNH ĐỒ TUYẾN 119 3.11.1 Hệsốthay đ ổi đ ộngoặ t củ a đư ờng cong CCRS (Curvature Change Rate) 111 3.11.2 Độcong DC (Degree of Curve) 121 3.11.3 Xác đị nh tốc đ ộkhai thác với suấ t bả ođ ả m 85% (V85 %) 121 3.11.4 Công thức xác đ ị nh hệsốlực ngang thiế t kế(μRA) hệsố lực ngang yêu cầ u (μRD) 122 3.11.5 Thiế t lậ p tiêu chuẩ n an toàn 122 CHƯƠNG – THIẾT KẾTRẮC DỌC VÀ TRẮC NGANG 125 4.1 XÁC ĐỊ NH ĐỘDỐC DỌC CỦA ĐƯỜNG 125 4.1.1 Xác đ ị nh đ ộdố c dọ c đ ường – Bài toán kinh tế -kỹthuậ t 125 4.1.2 Quy đị nh xác đị nh đ ộdố c chiề u dài đoạ n dốc: 126 4.1.3 Chiế t giả m độdố c dọ c đường cong bằ ng có bán kính nhỏ: 4.2 ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 127 4.2.1 Xác đ ị nh bán kính tố i thiể u đ ường cong đ ứng lồi 128 4.2.2 Xác đ ị nh bán kính tố i thiể u đ ường cong đ ứng lõm: 129 4.2.3 Lựa chọ n bán kính đường cong đứng 4.3 TÍNH TỐN VÀ CẮM ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 130 131 4.3.1 Các công thứ c tính tốn cơbả n 131 4.3.2 Trình tựtính tốn cắ mđ ường cong đ ứng 132 133 4.4 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠBẢN KHI THIẾT KẾTRẮC DỌC 4.4.1 Các yêu cầ u nguyên tắ c cơbả n thiế t kếtrắ c dọc 224 128 133 4.4.2 Xác đ ị nh điể m khố ng chếkhi thiế t kếđường đỏ- ả nh hưở ng đ iề u kiệ n đị a hình thiế t kếtrắ c dọ c 134 4.5 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾTRẮC DỌC ĐƯỜNG ÔTÔ 136 4.6 PHƯƠNG PHÁP LẬP ĐỒ THỊTỐC ĐỘ XE CHẠY VÀ TÍNH THỜI GIAN XE CHẠY 140 4.6.1 Lậ pđ ồthịvậ n tố c xe chạ y 140 4.6.2 Vậ n tốc trung bình thời gian xe chạ y trung bình 142 4.6.3 Đánh giá phương án thiế t kếtheo hệsốan toàn 143 4.7 TRẮC NGANG VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CHỦ YẾU CỦA TRẮC NGANG 144 4.7.1 Bềrộ ng phầ n xe chạ y 144 4.7.2 Lềđường 145 4.7.3 Dả i phân cách 146 4.7.4 Dả i phân cách bên 147 4.7.5 Phạ m vi bả o vệkế t cấ u hạtầ ng giao thông đư ờng 149 4.8 LÀN PHỤLEO DỐC VÀ LÀN CHUYỂN TỐC 149 4.8.1 Làn phụleo dốc 149 4.8.2 Làn chuyể n tốc 150 4.9 NĂNG LỰC THÔNG HÀNH CỦA ĐƯỜNG 151 4.9.1 Mơ hình độ ng lực học đ ơn giả n 151 4.9.2 Quan điể m củ a Nga 153 4.9.3 Quan điể m củ a HCM 157 4.9.3 Phương pháp mô xác đ ị nh nă ng lực thông hành 159 4.10 XÁC ĐỊ NH SỐLÀN XE TRÊN ĐƯỜNG 161 4.10.1 Xác đị nh sốlàn xe mặ t cắ t ngang đ ường 161 4.10.2 Dựbáo lượng giao thông nă m tương lai 162 CHƯƠNG - THIẾT KẾCẢNH QUAN VÀ PHỐI HỢP CÁC YẾU TỐ TUYẾN ĐƯỜNG Ô TÔ 163 5.1 MỤC ĐÍNH THIẾT KẾCẢNH QUAN ĐƯỜNG Ơ TƠ 163 5.2 SỰ KẾT HỢP GIỮA ĐƯỜNG VÀ CẢNH QUAN MÔI 164 225 TRƯỜNG 5.2.1 Nguyên tắ c chung vềthiế t kếcả nh quan 164 5.2.2 Nguyên tắ c tuyế n ởvùng đ ồng bằ ng thả o nguyên 164 5.2.3 Nguyên tắ c tuyế n vùng đ ồi 165 5.1.4 Nguyên tắ c tuyế n vùng núi 165 5.3 ĐI TUYẾN THEO ĐƯỜNG TANG VÀ TUYẾN CLOTHOID 165 5.4 SỰPHỐI HỢP CÁC YẾU TỐCỦA TUYẾN 166 5.4.1 Mục đ ích phối hợp yế u tốcủ a tuyế n 166 5.4.2 Phối hợp yế u tốtrên bình đ 166 5.4.3 Phối hợp yế u tốtrên trắ c dọc 168 5.4.4 Phối hợp bình đồvà mặ t cắ t dọc 168 5.4.5 Phối hợp bình đồ , trắ c dọc trắ c ngang 172 5.4.6 Phối hợp tuyế nđ ường công trình 173 5.4.7 Sựkế t hợp với nh quan 173 5.4.8 Thiế t kếtrồ ng phối hợp với tuyế nđ ường 173 CHƯƠNG -THIẾT KẾNÚT GIAO THÔNG 185 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀNÚT GIAO THÔNG 185 6.1.1 Khái niệ m chung vềnút giao thông 185 6.1.2 Phân loạ i nút giao thông 187 6.1.3 Các yêu cầ u thiế t kếxây dựng nút giao thông 187 6.1.4 Lựa chọ n loạ i hình nút 188 6.1.5 Các tài liệ u cầ n điề u tra khả o sát thiế t kếnút 188 6.2 THIẾT KẾNÚT GIAO CÙNG MỨC 189 6.2.1.Khái niệ m chung yêu cầ u thiế t kế 189 6.2.2 Nút giao mức đơn giả n 191 6.2.3.Nút giao mức có bốtrí thêm xe rẽtrái, phả i (mở rộng) 193 6.2.4 nút giao thơng có sửdụng đ ả o dẫ n hướng (nút kênh hoá) 195 6.3 NÚT GIAO THƠNG HÌNH XUYẾN 198 226 6.3.1 Khái niệ m chung 198 6.3.2 Yêu cầ u thiế t kế 200 6.4 NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC 207 6.4.1 Khái niệ m chung 207 6.4.2 Các yêu cầ u thiế t kế 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO 219 MỤC LỤC 221 227 ... ường ? ?ô thị - Đư ờng ô tô cao tốc: Đường giành riêng cho đố i tượng tham gia giao thông di chuyể n vớ i tốc đ ộcao Đư ờng ô tô cao tố c đ ược chia thành: + Đường ô tô cao tốc ngồi đ thị + Đường. .. cao tố c chỉcho phép xe ô tô mô tô lưu thông, đường ô tô, theo luậ t hiệ n hành, tấ t cảcác đố i tượng tham gia giao thông (ô tô, xe máy, xe đạ p, hành, trừxe bánh xích) đ ược phép lưu thơng đường. .. Đại học GTVT Giáo trình biên soạn cơsở giáo trình, giảng mơn học thiết kế? ?ường ô tô bộmôn Đường bộ, Trường Đại học GTVT, giáo trình thiết kế? ?ường tơ Trường Đại học Xây dựng cập nhật quy trình thiết