I. Lựa chọn cỏc thụng số thiết kế yếu tố hỡnh học bỡnh đồ
1. Thiết kế cỏc đoạn thẳng của tuyến đường:
Đường thẳng là một trong những yếu tố hỡnh học đơn giản nhất nhưng trờn gúc độ của người kỹ sư thiết kế đường ụtụ thỡ thiết kế một cỏnh tuyến thẳng cần phải cú những nghiờn cứu nghiờm tỳc.
Một đường thẳng được xỏc định bởi phương hướng cỏnh tuyến và chiều dài đoạn tuyến. Khi thiết kế cần chọn cỏc yếu tố này một cỏch hợp lý.
1.1. Phương hướng cỏnh tuyến:
Việc chọn phương hướng cỏnh tuyến phụ thuộc vào cỏc điều kiện kinh tế kỹ thuật, tuy nhiờn để chọn một cỏnh tuyến đảm bảo tớnh tiện nghi và an toàn giao thụng cho tuyến đường nờn cõn nhắc cỏc vấn đề sau:
+ Phương hướng của tuyến cú thể gõy chúi mắt cho người lỏi xe (trờn hành trỡnh vào thời gian ban ngày) bởi ỏnh sỏng mặt trời. Vớ dụ như cỏnh tuyến theo hướng Đụng – Tõy là hướng mặt trời mọc và lặn, đặt tuyến theo hướng này gõy bất lợi cho người lỏi xe suốt thời gian ban ngày và trong tất cả cỏc mựa trong năm, đặc biệt là vào mựa hố ở nước ta
+ Hướng tuyến vuụng gúc với hướng giú thịnh hành cũng gõy tỏc động bất lợi đến cỏc xe tải thựng kớn và cỏc loại xe khỏch lớn (chạy khụng tải). Đối với những tuyến đường cú lưu lượng xe cỏc loại trờn lớn, khụng nờn chọn tuyến theo hướng này. Trong cỏc trường hợp như trờn, cố gắng đặt tuyến ở những sườn đồi nỳp giú. Với những cõy cầu cú chiều dài lớn theo hướng vuụng gúc với giú thịnh hành, cần cú hệ thống lan can cú khả năng hạn chế giú tỏc động đến phương tiện.
Hỡnh 3.2: Ảnh hưởng của hướng giú đến hướng tuyến
+ Khi thiết kế nờn tập trung hướng tuyến vào cỏc “đối cảnh” như là cỏc khu nhà cú kiến trỳc đẹp, yếu tố tự nhiờn cú cảnh quan đẹp để nõng cao cảnh quan cho toàn bộ tuyến đường.
1.2. Lựa chọn, phõn tớch, đỏnh giỏ cỏc đoạn thẳng phối hợp với đường cong trũn:
Cỏc đoạn thẳng này bao gồm hai loại : đoạn thẳng ngắn chờm giữa hai đường cong trũn, gọi là đoạn thẳng phụ thuộc và đoạn thẳng dài giữa hai đường cong trũn, gọi là đoạn thẳng độc lập.
Đoạn thẳng phụ thuộc cú chiều dài ngắn, chiều dài này khụng đủ để cho lỏi xe chuyển tốc độ khai thỏc V85 từ đường cong này sang đường cong khỏc đạt được độ chờnh lệch tốc độ ∆V85 ≤ 10 km/h ( hay ≤ 20 km/h) theo tiờu chuẩn đạt thiết kế tốt hay chấp nhận được. Ngược lại đoạn thẳng độc lập là đoạn cú chiều dài đỏng kể bảo đảm cho loại xe cú thể thay đổi tốc độ khai thỏc ∆V85 trong phạm vi chấp nhận được khi thực hiện tăng tốc hay giảm tốc.
Chiều dài cỏc đoạn thẳng kết hợp giữa hai đường cong phụ thuộc vào tốc độ khai thỏc V85 trờn đường cong nằm và tốc độ khai thỏc V85T trờn đoạn thẳng. Cỏc trị số của cỏc đoạn thẳng khi tốc độ khai thỏc trờn cỏc đoạn này V85T < 105km/h được nờu trong bảng 3.1a tựy thuộc vào tốc độ khai thỏc trờn đường cong nằm thay đổi từ V85 = 50 – 80km/h và trờn đoạn thẳng V85T = 70 – 100km/h. Cỏc trị số được in nghiờng đậm (theo đường chộo) trong hai bảng này là độ dài của cỏc đoạn thẳng phụ thuộc (ký hiệu TLs).
Chiều dài cỏc đoạn thẳng độc lập ( ký hiệu TLl) ứng với V85T < 105km/h là cỏc trị số ghi trong cột (7) bảng 3.1a, ứng với V85T ≥105km/h là cỏc trị số ghi trong cỏc cột (4) đến cột (7) của bảng 3.1b.
Chiều dài cỏc đoạn thẳng này được xỏc định dựa theo điều kiện lỏi xe cho ụ tụ tăng tốc và giảm tốc trờn cỏc đường thẳng và bảo đảm ổn định động học của cỏc phương tiện giao thụng ụ tụ đi vào đường cong (yếu tố thiết kế động học) từ cỏc kết quả nghiờn cứu của cỏc nước Úc, Canada, Phỏp, CHLB Đức, Hy Lạp, Libăng và Mỹ.
Bảng 3.1a. Liờn hệ giữa chiều dài đoạn thẳng nối với cỏc đường cong nằm khi
V85T < 105km/h V85 trờn đường cong, km/h V85T trờn đoạn thẳng, km/h 70 (1) 75 (2) 80 (3) 85 (4) 90 (5) 95 (6) 100 (7) 50 110 140 175 215 255 295 340 55 120 155 190 230 270 315 60 125 165 205 245 290 65 135 175 220 260 70 145 185 235 75 155 200 80 165
Bảng 3.1b. Liờn hệ giữa chiều dài đoạn thẳng nối với cỏc đường cong nằm khi V85T ≥ 105km/h V85 trờn đường cong, km/h V85T trờn đoạn thẳng, km/h 90 (1) 95 (2) 100 (3) 105 (4) 110 (5) 115 (6) 120 (7) 70 145 185 230 280 325 380 430 75 155 200 245 295 345 400 80 165 210 260 310 365 85 170 220 270 325 90 180 235 285 95 190 245 100 200
1.3. Xỏc định chiều dài giới hạn của đoạn thẳng:
Tuyến thẳng thường được thiết kế trong cỏc trường hợp qua vựng đồng bằng, vựng thung lũng rộng, đoạn qua cầu lớn, cầu vượt và hầm. Mặc dự thiết kế cỏc đoạn thẳng cú ưu điểm là hướng tuyến rừ ràng, tuyến ngắn, bảo đảm tuyến cú tầm nhỡn tốt khi vượt xe trờn cỏc đường ụ tụ cú hai làn, ...Nhưng nếu đoạn thẳng quỏ dài khiến lỏi xe dễ chủ quan, cảnh quan đơn điệu, thường làm cho lỏi xe mệt mỏi, buồn ngủ; dễ vượt tốc độ quy định, dễ chủ quan ước lượng cự ly thường sai, đồng thời gõy lúa về ban đờm do đốn pha của xe đi ngược chiều. Đường thẳng dài cũng khú thớch hợp với địa hỡnh thay đổi, làm mất sự hài hũa tuyến với mụi trường. Tất cả những bất lợi trờn làm cho đoạn tuyến thẳng quỏ dài trở thành đoạn tuyến khụng an toàn cho xe chạy với tốc độ cao. Vỡ vậy cần thiết phải đưa ra cỏc giới hạn về chiều dài cỏc đoạn thẳng thiết kế để bảo đảm an toàn cho xe chạy.
Theo quy định dựa trờn cơ sở cỏc kết quả thực nghiệm của CHLB Đức và Nhật Bản: Chiều dài lớn nhất của đoạn thẳng thiết kế cho cỏc đường ụ tụ thuộc nhúm A (cú tốc độ thiết kế từ 60 – 120km/h) được xỏc định tử điều kiện nguy hiểm do chúi lúa ỏnh đốn pha của xe đi ngược chiều (tớnh bằng m) khụng vượt quỏ 20 lần tốc độ thiết kế (tớnh bằng km/h).
Tuyến thẳng quỏ ngắn cũng khụng cho phộp vỡ làm điều kiện chạy xe thay đổi nhiều và khụng cú đủ chỗ bố trớ cấu tạo đoạn chờm nối tiếp giữa cỏc đường cong. Đặc biệt trong đường cong trũn cựng chiều do phải liờn tục lỏi vũng cựng chiều, người lỏi xe khú nắm được tỏc dụng của lực quỏn tớnh, lực ly tõm tăng lờn liờn tục, khú nhận biết đường thẳng ngắn giữa hai đường cong vẫn chuyển động theo quỹ đạo trũn (khi kết thỳc đường cong thứ nhất), và với đường thẳng ngắn thỡ người lỏi chưa kịp thớch nghi trạng thỏi chuyển động này đó phải chuyển
sang trạng thỏi khỏc (sang đường cong tiếp theo) nờn chiều dài đoạn thẳng phải dài hơn so với đoạn thẳng giữa hai đường cong trũn ngược chiều.
Chiều dài tối thiểu (tớnh bằng m) của cỏc đoạn thẳng ngắn (đoạn thẳng phụ thuộc) khụng được vượt quỏ cỏc trị số đó nờu trong bảng 3.1a và 3.1b. Khụng nờn bố trớ đoạn thẳng ngắn giữa hai đường cong cựng chiều, nếu buục phải bố trớ thỡ chiều dài tối thiểu của đoạn thẳng này phải xấp xỉ bằng 6 lần tốc độ thiết kế (tớnh bằng km/h) để đảm bảo về mặt thụ cảm thị giỏc quang học.
1.4 Thiết kế phối hợp đoạn thẳng giữa hai đường cong nằm
Cỏc trường hợp thiết kế phối hợp đoạn thẳng giữa hai đường cong cựng chiều hoặc ngược chiều cần phải được xem xột:
- Đoạn thẳng kết hợp là đoạn thẳng dài (độc lập) cần phải xem xột ảnh hưởng của nú đến an toàn xe chạy; đoạn thẳng được xem như là một yếu tố riờng biệt của tuyến đường.
- Đoạn thẳng kết hợp là đoạn thẳng ngắn (phụ thuộc) với hai đường cong nằm. Trường hợp này do đoạn thẳng phụ thuộc cú chiều dài ngắn nờn cú thể bỏ qua ảnh hưởng của nú trong quỏ trỡnh thiết kế.
Hỡnh 4a. Đoạn thẳng giữa hai
đường cong ngược chiều
Hỡnh 4b. Đoạn thẳng giữa hai
đường cong cựng chiều
Việc kết hợp thiết kế cỏc đoạn thẳng với cỏc đường cong trũn và đường cong chuyển tiếp được xem xột cựng với thiết kế cỏc yếu tố trắc dọc cú thể đạt được hiệu quả tốt cho thiết kế khụng gian của tuyến đường.