3. Parabol bậc
THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN ĐƯỜNGCONG CLOTHOID
Trong thiết kế đường cao tốc, đường cong clothoid ngồi chức năng là đường cong chuyển tiếp nối từ đường thẳng vào đường cong trũn nú cũn là một yếu tố độc lập cú vai trũ như yếu tố đường thẳng và yếu tố đường cong trũn, làm cho tuyến đường trở nờn mềm mại, đều đặn trong khụng gian, phự hợp với địa hỡnh cảnh quan mụi trường, ờm thuận về mặt thị giỏc và bằng phẳng về mặt quang học tạo điều kiện cho xe chạy an tồn với tốc độ cao.
Phương phỏp thiết kế tuyến coi đường cong clothoid là một yếu tố độc lập với đường thẳng và đường cong trũn và cỏc nguyờn tắc kết hợp giữa cỏc yếu tố này với nhau gọi là phương phỏp thiết kế tuyến clothoid, đặc biệt thớch hợp để thiết kế bỡnh đồ cỏc đường ụ tụ cấp cao, đường cao tốc.
Bằng phõn tớch hỡnh học và từ kinh nghiệm thiết kế đường ụ tụ cấp cao, đường cao tốc ở trong nước và nước ngồi trong nhiều năm, người ta rỳt ra những nguyờn tắc lựa chọn chiều dài và thụng số A bố trớ đường cong clothoid như sau:
1. Yờu cầu từ động lực học chạy xe: Bảo đảm gia tốc ly tõm tăng từ từ trờn suốt chiều dài ĐCCT cho đến một trị số nhất định vào đường cong cơ bản.
2. Yờu cầu từ bố trớ đoạn nối siờu cao: Bảo đảm trờn ĐCCT thực hiện được đoạn nối siờu cao để chuyển đều đặn từ trắc ngang hai mỏi sang trắc ngang một mỏi cú độ dốc bằng độ dốc siờu cao.
3. Yờu cầu từ thụ cảm quang học: Để đảm bảo thụ cảm quang học tức là đảm bảo thụ cảm đều đặn về mặt thị giỏc thỡ thụng số A của đường cong phải thỏa mĩn
RA A R 3 1 ≤ ≤ , vỡ chiều dài ĐCCT R A L 2 = từ đú suy ra R L R 9
1 ≤ ≤ . Như vậy khi bỏn kớnh R càng lớn thỡ chiều dài đường cong clothoid càng dài.
Ngồi ra, cú thể tham khảo quy định Amin của CHLB Đức như sau [24] Tốc độ thiết kế VTK (km/h) Trị số tối thiểu của thụng số A (m)
50 60 70 80 90 100 120 30 40 60 80 110 150 240
4. Yờu cầu về thời gian phản ứng khi thao tỏc của lỏi xe: Với lỏi xe cú trỡnh độ chuyờn mụn trung bỡnh thỡ thời gian này bằng 3s và ta cú L = 0,83V (m).
5. Bỏn kớnh đường cong trũn khụng bố trớ đường cong chuyển tiếp clothoid: Sau khi bố trớ đường cong chuyển tiếp nối với đường cong trũn thỡ sinh ra độ dịch chuyển p (hỡnh 3.20), nếu p quỏ nhỏ thỡ cú thể khụng cần đoạn đường cong clothoid vỡ đĩ thỏa mĩn được quỏ trỡnh xe chạy trờn ĐCCT. Giỏ trị p này theo nghiờn cứu ở nước ngồi như sau:
- Trung Quốc : p ≤ 0,07-:-0,08 m
- Sộc : p ≤ 0,25 m...
Theo tiờu chuẩn Trung Quốc khi độ dịch p ≤ 0,07-:-0,08 m và t ≥3 s thỡ tớnh toỏn được cỏc bỏn kớnh đường cong trũn khụng cần bố trớ ĐCCT 5.500m; 4.000m; 2.500m và 1.500m tương ứng với tốc độ thiết kế 120km/h; 100km/h; 80km/h và 60km/h.
Tuy nhiờn cỏc giỏ trị tớnh theo p này chỉ là tham khảo cựng hàng loạt cỏc yờu cầu về quang học, phự hợp với địa hỡnh, tổ hợp cỏc đường cong, ... quyết định đến việc bố trớ và tớnh toỏn ĐCCT.
Đường cong trũn nối hai đầu bằng hai đường cong chuyển tiếp đối xứng.
Đõy là trường hợp thụng thường nhất được ỏp dụng phổ biến để thiết kế bỡnh đồ tuyến đường ụ tụ.
Hỡnh 3.19 Bỡnh đồ và đường biểu diễn độ cong k
Để đảm bảo tớnh thẩm mỹ của tuyến đường thỡ đường cong trũn chờm giữa hai đường cong chuyển tiếp phải cú chiều dài tối thiểu phụ thuộc vào tốc độ xe chạy thiết kế như dưới đõy:
Bảng 3.7 Chiều dài tối thiểu của đường cong trũn trong tổ hợp đường cong [24]
V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100
K0 min (m) 20 35 50 70
Thường hay dựng : đường cong clothoid-đường cong trũn-đường cong clothoid theo tỷ lệ là 1:1:1.
Nghiờn cứu của CHLB Đức đĩ đưa ra lời khuyờn về lựa chọn thụng số A của đường cong clothoid phụ thuộc vào tốc độ thiết kế và cỏc trị số bỏn kớnh đường cong như bảng sau:
Bảng 3.8 Cỏc trị số quy định R và A cho đường Quốc lộ [24].