giao trinh mon thiet ke duong o to truong trung cap cau duong va day nghe

8/20/2019 Giao Trinh Mon Thiet Ke Duong o to Truong Trung Cap Cau Duong Va Day Nghe

1/75

1

TỔNG CÔNG TY XÂY DỰ NG TR ƯỜ NG SƠ NTR ƯỜ NG TRUNG HỌC CẦU ĐƯỜ NG VÀ DẠY NGHỀ

THIẾT K Ế ĐƯỜ NG Ô TÔ


2/75

2

NĂM 2007TR ƯỜ NG TRUNG HỌC CẦU ĐƯỜ NG VÀ DẠY NGHỀ

NGUYỄN TIẾN SỸ

THIẾT K Ế ĐƯỜ NG Ô TÔTài liệu dùng cho giảng dạy và học tậ phệ THCĐ thờ i gian đào tạo 24 tháng


3/75

3

HÀ TÂY - NĂM 2007MỤC LỤC

MỞ ĐẦU Trang

Chươ ng 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƯỜ NG Ô TÔ

1.1 Vai trò của đườ ng ô tô trong giao thông vận tải1.2 Các bộ phận của đườ ng ô tô1.3 Quan hệ giữa ô tô và đưòng1.4 Trích dẫn yêu cầu thiết k ế đườ ng ô tô theo TCVN 4054-2005

Chươ ng 2 THIẾT K Ế BÌNH ĐỒ TUYẾ N ĐƯỜ NG2.1 Những khái niệm cơ bản2.2 Thiết k ế các yếu tố k ỹ thuật trong đườ ng cong nằm2.3 Sự phối hợ p giữa đoạn thẳng và đoạn cong trên bình đồ 2.4 Phối hợ p giữa tuyến đườ ng và cảnh quan

Chươ ng 3 THIẾT K Ế TRÊN MẶT CẮT DỌC TUYẾ N ĐƯỜ NG3.1 Định ngh ĩ a và yêu cầu của mặt cắt dọc3.2 Chọn độ dốc và chiều dài dốc3.3 Thiết k ế đườ ng cong đứng3.4 Giảm độ dốc dọc trên đườ ng cong nằm có bán kính nhỏ 3.5 Tr ắc dọc ở những nơ i có công trình nhân tạo3.6 Các phươ ng pháp thiết k ế tr ắc dọc

Chươ ng 4 THIẾT K Ế MẶT CẮT NGANG NỀ N ĐƯỜ NG

4.1 Khái niệm về mặt cắt ngang nền đườ ng4.2 Các quy định về mặt cắt ngang (Theo TCVN 4054 - 2005)4.3 Các yêu cầu chung khi thiết k ế nền đườ ng4.4 Đất đắ p nền đườ ng4.5 Thiết k ế mặt cắt ngang nền đườ ng4.6 Các loại biến dạng của nền đườ ng4.7 Gia cố ta luy

Chươ ng 5 TÍNH KHỐI LƯỢ NG NỀ N ĐƯỜ NG,ĐIỀU PHỐIVÀ VẬ N CHUYỂ N ĐẤT

5.1 Tính khối lượ ng đất đá5.2 Điều phối và vận chuyển đất đá

Chươ ng 6 THIẾT K Ế THOÁT NƯỚC6.1 Quy hoạch hệ thống các công trình thoát nướ c6.2 Hệ thống thoát nướ c mặt6.3 Hệ thống thoát nướ c ngầm


4/75

4

Chươ ng 7 THIẾT K Ế ÁO ĐƯỜ NG7.1 Yêu cầu chung và cấu tạo k ết cấu áo đườ ng7.2 Phân loại áo đườ ng7.3 Thiết k ế cấu tạo áo đườ ng mềm7.4 Tính toán cườ ng độ và bề dày áo đườ ng mềm7.5 Thiết k ế áo đườ ng cứng (áo đườ ng bê tông xi măng)

Chươ ng 8 KHẢO SÁT TUYẾ N ĐƯỜ NG Ô TÔ8.1 Mục đích, nhiệm vụ và các giai đoạn khảo sát đườ ng ô tô8.2 Khảo sát để lậ p báo cáo tiền khả thi và lậ p báo cáo khả thi8.3 Khảo sát để lậ p thiết k ế k ỹ thuật (Hoặc TKKT thi công)8.4 Khảo sát để lậ p thiết k ế bản vẽ thi công8.5 Khảo sát đườ ng hiện hữu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜ I NÓI ĐẦU

Nhằm nâng cao chất lượ ng giảng dạy, học tậ p trong nhà tr ườ ng và k ị p thờ icậ p nhật những tiêu chuẩn, quy trình mớ i vào trong quá trình giảng dạy, tr ườ ngTHCĐ &DN tổ chức biên soạn và chỉnh lý lại giáo trình: Thiết k ế đườ ng ô tô dùngcho hệ THCN ngành cầu đườ ng bộ, vớ i thờ i gian đào tạo 24 tháng.


5/75

5

Giáo trình thiết k ế đườ ng ô tô gồm 8 chươ ng đượ c biên soạn và chỉnh lýtheo chươ ng trình đào tạo THCĐ 24 tháng đã đượ c Tổng giám đốc TCTXDTr ườ ng Sơ n phê duyệt.

Trong quá trình biên soạn và chỉnh lý giáo trình Thiết k ế đườ ng ô tô lầnnày, chúng tôi đã cố gắng lượ c bỏ và bổ sung những nội dung cần thiết, cô đọng,

vận dụng các quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn k ỹ thuật mớ i nhất vào từng phần để có cuốn sách sát vớ i thực tế.

Quá trình biên soạn và chỉnh lý giáo trình Thiết k ế đườ ng ô tô chúng tôi đãnhận đượ c sự tham gia đóng góp những ý kiến quý báu của các đồng chí cán bộ giáo viên trong nhà tr ườ ng: Đặng Công Tôn; Nguyễn Văn Bản; Nguyễn ĐìnhHoàng; Nguyễn Văn Doanh và các đồng nghiệ p khác trong nhà tr ườ ng.

Dù đã đượ c chỉnh lý và biên soạn lại nhưng chắc không tránh khỏi nhữngthiếu sót. Chúng tôi mong muốn nhận đượ c nhiều ý kiến đóng góp của đông đảo

các bạn trong và ngoài nhà tr ườ ng. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa CầuĐườ ng –Tr ườ ng THCĐ&DN.

Chúng hết sức cảm ơ n những ý kiến đóng góp của các bạn.

Tháng 1 1năm 2007TÁC GIẢ

MỞ ĐẦU

Thiết k ế đườ ng ô tô là môn học chuyên ngành trong chươ ng trình đào tạok ỹ thuật viên ngành cầu đườ ng bộ. Nội dung môn học nghiên cứu các nguyên lý và phươ ng pháp thiết k ế tuyến đườ ng, các công trình trên đườ ng để đảm bảo cho


6/75

6

đườ ng ô tô thực hiện vai trò của nó trong hệ thống giao thông vận tải một cách tốtnhất.

Nội dung môn học bao gồm:

-Những khái niệm chung về đườ ng ô tô: Các bộ phận của đườ ng; Quan hệ

giữa ô tô và đườ ng; Một số trích dẫn trong TCVN 4054-2005.-Phươ ng pháp thiết k ế: Bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cátd ngang và nền đườ ng,thiết k ế thoát nướ c, thiết k ế mặt đườ ng mềm (đối vớ i mặt đườ ng cứng chỉ có tínhchất giớ i thiệu).

-Cách tính toán khối lượ ng nền đườ ng, cách điều phối và vận chuyển đất.-Nội dung công tác khảo sát tuyến đườ ng ô tô.

Môn học có thờ i gian 80 tiết gồm 7 chươ ng ( chươ ng 8 đượ c giớ i thiệu trong phần thực tậ p khảo sát thiết k ế) và để bổ tr ợ , ứng dụng vào thực tiễn sau đó làchươ ng trình khảo sát thiết k ế tại hiện tr ườ ng vớ i thờ i gian 3 tuần. Cụ thể như

sau: -Một số khái niệm chung về đườ ng ô tô.-Thiết k ế bình đồ tuyến đườ ng.-Thiết k ế trên mặt cắt dọc tuyến đườ ng.-Thiết k ế mặt cắt ngang nền đườ ng.-Tính khối lượ ng nền đườ ng, điều phối và vận chuyển đất.-Thiết k ế thoát nướ c.-Thiết k ế áo đườ ng.

Vì môn học “Thiết k ế đườ ng ô tô” là một môn khoa học có tính chất tổng

hợ p và nội dung của nó đề cậ p đến nhiều vấn đề nên khi học và làm công việc thiếtk ế đườ ng cũng phải có quan điểm tổng hợ p, xét toàn diện các nhân tố ảnh hưở ng,không chỉ nặng về tính toán mà phải chú tr ọng cả các biện pháp cấu tạo, biện phápk ỹ thuật, không chỉ đáp ứng các yêu cầu đối vớ i đườ ng một cách cứng nhắc mà phải giải quyết trong điều kiện thiên nhiên cụ thể. Phải có quan điểm kinh tế - k ỹ thuật – xã hội, ngh ĩ a là tiết kiệm trên cơ sở đảm bảo yêu cầu k ỹ thuật và yêu cầu phục vụ r ộng rãi của đườ ng, phải luôn luôn ghi nhớ mục tiêu thiết k ế đườ ng là antoàn – tiện lợ i – kinh tế.

Nhưng trong phạm vi giáo trình này vớ i mục đích đặt ra của môn học làtrang bị cho học viên những kiến thức cơ bản nhất trong công tác thiết k ế, biết vận

dụng các quy trình quy phạm để thiết k ế một tuyến đườ ng không phức tạ p, nênkhông đi sâu vào một số vấn đề có tính chất chuyên sâu. Khi nghiên cứu môn họcnày học viên đã đượ c trang bị những kiến thức cơ bản của các môn học như: Đođạc công trình; Vật liệu xây dựng; Thuỷ lực thuỷ văn; Vẽ k ỹ thuật… đó là cơ sở cho học viên tiế p thu kiến thức của giáo trình này. Đồng thờ i vớ i việc nắm vữngkiến thức học viên phải biết vận dụng vào trong thực hành thực tậ p khảo sát thiếtk ế đườ ng, cũng như trong thực tế thi công cầu đườ ng ở công tr ườ ng hiện nay. Ngoài ra để hoc tậ p tốt môn học này, học viên cần tham khảo thêm các tài liệu sau:

-Các tiêu chuẩn về thiết k ế đườ ng ô tô.


7/75

7

-Các định hình thiết k ế cống, tườ ng chắn…-Các bản vẽ thiết k ế hiện hành.

CHƯƠ NG 1

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƯỜ NG Ô TÔ


8/75

8

1.1 Vai trò của đườ ng ô tô trong giao thông vân tải:Trong các hình thức vận tải: Vận tải thuỷ, vận tải hàng không, vận tải đườ ng

sắt,vận tải đườ ng bộ thì vận tải đườ ng bộ là một bộ phận r ất quan tr ọng của ngành

vận tải. Vận tải đườ ng bộ chủ yếu là đườ ng ô tô có vai trò quan tr ọng bở i có cácđặc điểm sau:-Có tính cơ động cao và vận chuyển tr ực tiế p không cần qua các phươ ng tiện trunggian.- Đườ ng ô tô đòi hỏi vốn đầu tư ít hơ n đườ ng sắt, độ dốc dọc lớ n hơ n nên đi đượ cđến các nơ i có địa hình hiểm tr ở . Vì vậy về mặt chính tr ị, quốc phòng đây là mộtngành vận tải r ất quan tr ọng.-Tốc độ vận tải khá lớ n nhanh hơ n đườ ng thuỷ, tươ ng đươ ng đườ ng sắt, ở cự lyngắn trên các tr ục đườ ng cấ p cao có thể cạnh tranh vớ i hàng không.- Cướ c phí vận tải r ẻ hơ n nhiều so vớ i đườ ng hàng không nên lượ ng vận chuyển

hành khách và hàng hoá bằng đườ ng bộ chiếm tỷ tr ọng lớ n .Tuy nhiên nhượ c điểm lớ n nhất của vận tải ô tô là tai nạn giao thông cao.Hàng năm số ngườ i chết, bị thươ ng vẫn không giảm và có xu hướ ng tăng lên. Theothống kê của tổ chức y tế thế giớ i WHO hàng năm trên thế giớ i có 1,2 triệu ngườ ichết và hàng chục triệu ngườ i bị thươ ng, ở nướ c ta trong những năm gần đây mặcdù hệ thống đườ ng bộ đã đượ c đầu tư đáng k ể nhưng tai nạn giao thông hàng nămvẫn cướ p đi hàng chục nghìn sinh mạng mỗi năm.

Từ những đặc điểm trên ngườ i làm công tác thiết k ế phải có giải pháp cầnthiết phù hợ p để thiết k ế tuyến đườ ng cho các phươ ng tiện tham gia giao thông trênđườ ng đượ c an toàn, thuận lợ i, kinh tế, giảm thiểu tối đa tai nạn giao thông .

1.2 Các bộ phận của đườ ng ô tô:* Khái niệm về đườ ng ô tô:

Đườ ng ô tô là sản phẩm của nghành xây dựng các công trình giao thông, làmột dải trong không gian gồm nhiều bộ phận , là tổng hợ p các công trình và cáctrang thiết bị nhằm phục vụ giao thông trên đườ ng đượ c nhanh chóng thuận tiện,an toàn.

Thông thườ ng một truyến đườ ng ô tô thườ ng đượ c thể hiện trên 3 bản vẽ cơ bản: Bình đồ, Mặt cát dọc, Mặt cắt ngang. Nội dung cụ thể và việc thiết k ế các bảnvẽ sẽ đượ c lần lượ t nghiên cứu ở các chươ ng sau. Để thuận lợ i cho việc thiết k ế

tuyến đườ ng cần phải nắm đượ c các bộ phận cơ bản của đườ ng ô tô thông qua việcxét một mặt cắt ngang đườ ng (Hình 2- 1)


9/75

9

1.Phần xe chạy 5.Nền đườ ng2.Lề đườ ng 6.Tim đườ ng

3. Mái đườ ng 7.Vai đườ ng4.Dải đất ven đườ ng 8.Mép phần xe chạy

9.Đỉnh mui luyện1.2.1. Tim đườ ng:

Tim đườ ng là tr ục đối xứng của nền đườ ng và mặt đườ ng (Tr ừ tr ườ ng hợ ptrong đườ ng cong phải mở r ộng mặt đườ ng và nền đườ ng).

Nối các điểm tim đườ ng trong một đoạn tuyến thành tuyến đườ ng của đoạntuyến đó. Tậ p hợ p các điểm tim đườ ng là đườ ng cong trong không gian, nó gồmcác đoạn thẳng nối tiế p vớ i các đoạn cong (Trên bình đồ) và những đoạn bằngđoạn dốc (Trên cắt dọc).

1.2.2 Phần xe chạ y:Còn gọi là phần mặt đườ ng, là bộ phận quan tr ọng nhất của đườ ng do phải

chịu tác dụng tr ực tiế p của xe chạy và tác dụng của thiên nhiên nên thườ ng đượ ctăng cườ ng bằng các loại vật liệu khác nhau.

Mặt đườ ng gồm một số nguyên các làn xe: từ 1 hoặc nhiều làn xe tuỳ theocấ p k ỹ thuật của đườ ng ô tô (Bề r ộng một làn xe từ 2,75 m - 3,75m)

1.2.3 N ền đườ ng: Nền đườ ng là phần nền tảng của xe chạy, là bộ phận chống đỡ đảm bảo

cườ ng độ của phần xe chạy đượ c ổn định và chịu tác dụng của nhân tố tự nhiên.

Nền đườ ng bao gồm: phần xe chạy, lề đườ ng; khi cần thiết có bố trí giải phân cách, các làn xe phụ….

1.2.4. Lề đườ ng:Trên bề mặt nền đườ ng hai bên phần xe chạy là lề đườ ng. Lề đườ ng có tác

dụng chắn giữ các vật liệu đã xây đắ p thành mặt đườ ng, là chỗ đỗ xe tạm thờ i, chỗ dành cho xe thô sơ và ngườ i qua lại....lề đườ ng tối thiểu r ộng 1,5m và có thể có giacố nhưng phần lề đất tối thiểu phải đạt 0,5m.

5

6

8

21

97

3 24

h×nh 1-1


10/75

10

1.2.5. Mép mặt đườ ng:Là đườ ng ranh giớ i giữa lề đườ ng và mặt đườ ng.

1.2.6. Ta luy đườ ng:Phần giớ i hạn hai bên bề mặt nền đườ ng gọi là mái đườ ng (Ta luy).Tuỳ theo

điều kiện địa hình và thiết k ế mà có ta luy đào hay ta luy đắ p. Độ dốc mái ta luy

căn cứ vào vào chiều cao đào đắ p, địa chất, khí hậu, thuỷ văn...

1.2.7. M ố c l ộ gi ớ i:Là chỗ cọc mốc đượ c cắm ở mép ngoài cùng của khoảng đất hành lang

đườ ng bộ theo chiều ngang đườ ng.

1.3 Quan hệ giữ a ô tô và đườ ng

1.3.1 Tác d ụng của ô tô trên mặt đườ ng:

1.3.1.1 Tác d ụng của l ự c thẳ ng đứ ng (Tr ọng l ự c của ô tô):

Lực thẳng đứng bao gồm tự tr ọng và tải tr ọng của ô tô tác dụng xuống mặtđườ ng và nền đườ ng thông qua mặt tiế p xúc giữa bánh xe và mặt đườ ng

Áp lực đơ n vị trên mặt tiế p xúc phụ thuộc vào sự lớ n, nhỏ của tải tr ọng và áplực không khí trong bánh xe.

Tác dụng của lực thảng đứng thườ ng gây cho mặt đườ ng bị lún và r ạn nứt.

1.3.1.2. S ự hãm xe:

Khi tham gia giao thông trên đườ ng trong nhiều tình huống phải hãm xe, khihãm xe lực hãm lớ n nhất phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa lố p xe vớ i mặt đườ ng vàcó tr ị số: Ph = Tmax = G

trong đó: : hệ số ma sát

G: Tr ọng lượ ng của toàn bộ ô tô

Khi hãm xe tất cả các lực cản đều tham gia vào nhưng đều không đáng k ể,chỉ đáng k ể là dốc dọc, khi tr ị số dốc dọc lớ n hơ n 4% chiều dài hãm xe tăng lênđáng k ể, lúc đó: : Ph = Tmax Pi = .G i.G = G( i)

Dấu (+) khi xe lên dốc, dấu (- ) khi xe xuống dốc

1.3.1.3. Lự c cản l ăn:

Khi xe chạy tại điểm tiế p xúc giữa bánh xe vớ i mặt đườ ng xuất hiện lực cảnlăn. Lực này tác dụng ngượ c chiều vớ i chiều chuyển động của xe .Lực cản lăn làmột loại ma sát giữa lố p xe và mặt đườ ng, sinh ra do biến dạng của lố p xe và biếndạng của mặt đườ ng làm cản tr ở xe chạy, do chấn động và xung kích khi xe chạytrên mặt đườ ng không bằng phẳng, do ma sát trong các ổ tr ục bánh xe khi xe chạy.

Theo thực nghiệm lực cản lăn tỷ lệ thuận vớ i tr ọng lượ ng tác dụng trên bánhxe :

Pf =f G (Kg)Trong đó: G: Tải tr ọng tác dụng trên bánh xe (Kg).


11/75

11

f: Hệ số lực cản lăn, không thứ nguyên phụ thuộc vào độ cứng củalố p xe, tình tr ạng và loại mặt đườ ng .

Trong điều kiện lố p xe cứng, tốt hệ số sức cản lăn phụ thuộc vào loại mặtđườ ng và chất lượ ng mặt đườ ng như sau:

Bảng 1-1Hệ số sứ c cản lăn trung bình f

Loại mặt đườ ng Hệ số f Loại mặt đườ ng Hệ số f

Bê tông XM và BT nhựa 0,01-0,02 Đườ ng đất khô và bằng phẳng 0,04-0,05

Đá dăm và sỏi cuội đen 0,02-0,025 Đườ ng đất ẩm không bằng phẳng 0,07-0,15

Đá dăm tr ắng 0,03-0,05 Đườ ng cát khô r ờ i r ạc 0,15-0,30

Đườ ng lát đá 0,04-0,05

1.3.1.4.Tác d ụng khi bánh xe quay tr ượ t:

Khi xe đi vào chỗ mặt đườ ng lầy lội, nếu bánh xe sau bị sa lầy chỉ quay màkhông chạy (hoặc bánh tr ướ c đi vầo chỗ lầy tr ượ t mà không quay). Đó là hiệntượ ng quay tr ượ t của bánh xe trên đườ ng mà ta còn gọi là Pa tilê. Hoặc khi lên dốcngườ i lái xe phải tăng ga, bánh xe cũng quay tr ượ t làm phát sinh vệt bánh xe.

1.3.2 Tác d ụng của đườ ng đố i vớ i xe chạ y:

1.3.2.1 Lự c bám:

Như hình vẽ 1-2 ta thấy r ằng: Lực kéo đượ c hình thành từ công suấtđộng cơ , khi xe chạy nhiên liệu trong động cơ đượ c chuyển hoá từ nhiệt năngthành cơ năng và truyền tớ i bánh xe chủ động một mô men quay Mk . Mô men nàygây ra lực kéo Pk tác dụng lên mặt đườ ng qua vệt tiế p xúc và nếu đủ sức bám giữa bánh xe vớ i mặt đườ ng thì mặt đườ ng tác dụng tr ở lại bánh xe một phản lực T.Phản lực này r ất cần thiết để điểm tiế p xúc tr ở thành một tâm quay tức thờ i, khi đóxe mớ i chuyển động đượ c. Phản lực T về giá tr ị cân bằng vớ i lực kéo Pk nhưngngượ c chiều chuyển động và đượ c gọi là lực bám của bánh xe vớ i mặt đườ ng.Trong đó: r k : Bán kính bánh xe chủ động k ể cả biến dạng (r k =0.93-0.95 r 0)

r 0: Bán kính bánh xe chủ độngPk : Lực kéo

Mk : mô men quay Mk Quan hệ giữa Pk và T:

+ T là một lực bị động : Pk nhỏ thì T cũng nhỏ, Pk lớ n thì T cũng lớ n theonhưng lực bám Tkhông thể tăng lên đượ c mãi mà nó chỉ đạt đến một giá tr ị đượ cgọi là Tmax

+Nếu Pk > Tmax thì điểm tiế p xúc không tr ở thành tâm quay tức thờ i đượ c và bánh xe quay tại chỗ (Patilê)

+Nếu Pk Tma x điểm tiế p xúc tr ở thành tâm quay tức thờ i và xe chuyểnđộng đượ c

Lực bám lớ n nhất: Tmax = G b


12/75

12

Như vậy điều kiện chuyển động của ô tô về mặt lực bám là:Pk Tmax = G b

Trong đó : G b tr ọng lượ ng xe trên tr ục chủ động - xe con G b= ( 0.5-0.55) G-xe tải G b=(0.65-0.70) G

G:tr ọng lượ ng của xe: Hệ số bám (hệ số ma sát) giữa bánh xe vớ i mặt đườ ng phụ thuộc vào tình tr ạng

mặt đườ ng và độ nhám của lớ p mặt.Bảng 1- 2

Trị số hệ số bám giữ a bánh xe và mặt đườ ng

Tình trạng mặt đườ ng Điều kiện xe chạy Hệ số Khô sạch R ất thuận lợ i 0,7Khô sạch Bình thườ ng 0,5Ẩm và bẩn Không thuận lợ i 0,3

1.3.2.2 S ứ c cản khi lên d ố c:Lực cản leo dốc sinh ra khi xe phải khắc phục một cao độ. Giả thiết xe phảileo một độ cao h trên một chiều dài l, vớ i tr ọng lượ ng của xe G, xe phải sản ra mộtcông phụ leo dốc G.h trên chiều dài l. Như vậy, lực cản leo dốc đượ c tính theocông thức: Pi=G h/l = (G i)

Trong đó :h: độ cao xe phải leo l: chiều dài đoạn xe phải leoG :tr ọng lượ ng của xe i=h/l độ dốc của đườ ng

dấu (+) : khi leo dốc dấu ( - ) : khi xuống dốc

1.3.2.3.Do chấ t l ượ ng mặt đườ ng:

Mặt đườ ng tuỳ theo chất lượ ng khác nhau sau thờ i gian sử dụng thườ ng bị mài mòn ít nhiều hoặc có thể bị lồi lõm, lượ n sóng….. làm cho xe bị xóc, gẫynhíp, chóng hư hỏng lố p…

Ngoài ra, khi xe chạy trên đườ ng còn chịu tác dụng của lực cản không khí,lực cản quán tính, lực cản trên đườ ng… do thờ i gian có hạn, trong giáo trình nàykhông đi sâu vào các nội dung đó.

1.4Trích dẫn yêu cầu thiết k ế đườ ng ô tô theo TCVN4054-2005 về một số quyđịnh các yêu cầu thiết k ế đườ ng ô tô

Trong yêu cầu thiết k ế đườ ng ô tô theo TCVN 4054-2005chỉ quy định về thiết k ế xây dựng mớ i, cải tạo và nâng cấ p đườ ng ô tô. Các đườ ng chuyên dụngnhư: đườ ng cao tốc, đườ ng công nghiệ p, đườ ng lâm nghiệ p và các loại đườ ng khácđượ c thiết k ế theo tiêu chuẩn ngành.


13/75

13

1.4.1 Các yêu cầu thi ế t k ế :- Không chỉ tuân thủ đầy đủ các quy định trong tiêu chuẩn mà phải nghiên

cứu toàn diện để có một tuyến đườ ng an toàn, hiệu quả và định hướ ng phát triển bền vững, lâu dài.

-Phải phối hợ p các yếu tố của tuyến đườ ng: bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cắtngang và tận dụng địa hình để tạo nên một tuyến đườ ng đều đặn trong không gian,

đảm bảo tốt tầm nhìn và ổn định cơ học, bảo vệ môi tr ườ ng, cân bằng sinh thái hợ plý để đườ ng tr ở thành một công trình mớ i đóng góp tốt cho vẻ đẹ p cảnh quan khuvực.

-Đườ ng ô tô cấ p cao (Cấ p I, II và III) nên tránh qua đô thị. Các đườ ng tiế pnối vào thành phố cần phải dựa vào quy hoạch để thiết k ế.

-Nhất thiết phải xét các phươ ng pháp đầu tư phân k ỳ.-Hành lang bảo vệ đườ ng ô tô đượ c thực hiện theo các quy định hiện hành.

1.4.2 Xe thi ế t k ế :

1.4.2.1 Xe thiế t k ế :Xe thiết k ế là loại xe phổ biến trong dòng xe để tính toán các yếu tố của đườ ng.

Việc lựa chọn loại xe thiết k ế do ngườ i có thẩm quyền đầu tư quyết định. Các kíchthướ c của xe thiết k ế đượ c quy định ở Bảng 1- 3.

Bảng 1- 3Các kích thướ c của xe thiết k ế

Kích thướ c tính bằng mét

Loại xeChiều dài

toàn xeChiều rộng

phủ bìChiều

caoNhô về

phía trướ cNhô về

phía sauKhoảng cách

giữ a các trục xe

Xe con 6,00 1,80 2,00 0,80 1,40 3,80Xe tải 12,00 2,50 4,00 1,50 4,00 6,50Xe moóc tỳ 16,50 2,50 4,00 1,20 2,00 4,008,80

1.4.2.2 Lư u l ượ ng xe thiế t k ế :Là số xe con đượ c quy đổi từ các loại xe khác, thông qua một mặt cắt trong một

đơ n vị thờ i gian, tính cho năm tươ ng lai. Năm tươ ng lai: năm thứ 20 sau khi đưa đườ ng vào sử dụngđối vớ i các cấ p I

và II; năm thứ 15 vớ i đườ ng cấ p III và IV; năm thứ 10 đối vớ i đườ ng cấ p V,cấ p VI và các đườ ng thiết k ế nâng cấ p cải tạo.

Hệ số quy đổi từ xe các loại về xe con lấy theo Bảng 1-4.Hệ số quy đổi từ xe các loại ra xe con

Địa hình

Loại xe

Xe đạp Xe máy Xe con

Xe tải có 2trục và xe

buýt dướ i 25chỗ

Xe tải có3 trục trở lên và xebuýt lớ n

Xe kéomoóc, xebuýt kéo

moócĐồng bằng và đồi 0,2 0,3 1,0 2,0 2,5 4,0


14/75

14

Núi 0,2 0,3 1,0 2,5 3,0 5,0CHÚ THÍCH:

-Việc phân biệt địa hình đượ c dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biếncủa sườ n đồi, sườ n núi như sau: Đồng bằng và đồi 30%: núi 30%

-Đườ ng tách riêng xe thô sơ thì không quy đổi xe đạ p

Lưu lượ ng xe thiết k ế có hai loại:-Lưu lượ ng xe thiết k ế bình quân ngày đêm trong năm tươ ng lai (viết tắt là Ntbnđ)có thứ nguyên xcqđ/nđ (xe con quy đổi/ ngày đêm). Lưu lượ ng này đượ c thamkhảo khi chọn cấ p thiết k ế của đườ ng và tính toán nhiều yếu tố khác.- Lưu lượ ng xe thiết k ế giờ cao điểm trong năm tươ ng lai viết tắt là Ngcđ có thứ nguyên xcqđ/h (xe con quy đổi/ giờ ). Lưu lượ ng này để chọn và bố trí số làn xe, dự báo chất lượ ng dòng xe, tổ chức giao thông…

1.4.3 Cấp thiết k ế của đườ ng:Phân cấ p thiết k ế là bộ khung các quy cách k ỹ thuật của đườ ng nhằm đạt tớ i:

-Yêu cầu về giao thông đúng vớ i chức năng của con đườ ng trong mạng lướ i giaothông.-Yêu cầu về lưu lượ ng xe thiết k ế cần thông qua (chỉ tiêu này đượ c mở r ộng vì cónhững tr ườ ng hợ p đườ ng có chức năng quan tr ọng nhưng lượ ng xe không nhiềuhoặc tạm thơ ì không nhiều xe).-Căn cú vào địa hình, mỗi cấ p thiết k ế lại có các yêu cầu riêng về các tiêu chuẩn để có mức đầu tư hợ p lý và mang lại hiệu quả tốt về kinh tée.

Việc phân cấ p k ỹ thuật dựa trên chức năng và lưu lượ ng thiết k ế của tuyếnđườ ng trong mạng lướ i giao thông và đượ c quy ddịnh theo Bảng 1-5.

Bảng 1-5

Bảng phân cấp k ỹ thuật đườ ng ô tô theo chứ c năng của đườ ngvà lư u lượ ng thiết k ế

Cấpthiết k ế

củađườ ng

Lư u lượ ng xethiết k ế

(xcqđ/nđ)Chứ c năng của đườ ng

Cao tốc 25000 Đườ ng tr ục chính, thiết k ế theo TCVN 5729-1997

Cấ p I 15000Đườ ng tr ục chính nối các trung tâm kinh tế, chính tr ị,văn hoá lớ n của đất nướ c.Quốc lộ.

Cấ p II 6000Đườ ng tr ục chính nối các trung tâm kinh tế, chính tr ị,văn hoá lớ n của đất nướ c.Quốc lộ.

Cấ p III 3000Đườ ng tr ục chính nối các trung tâm kinh tế, chính tr ị,văn hoá lớ n của đất nướ c, của địa phươ ng.Quốc lộ hay đườ ng tỉnh.


15/75

15

Cấ p IV 500Đườ ng nối các trung tâm của địa phươ ng, các điểm lậ phàng, các khu dân cư.Quốc lộ, đườ ng tỉnh, đườ ng huyện.

Cấ p V >200Đườ ng phục vụ giao thông địa phươ ng.Đườ ng tỉnh,đườ ng huyện, đườ ng xã.

Cấ p VI < 200 Đườ ng huyện, đườ ng xã.

Tr ị số lưu lượ ng này chỉ để tham khảo.Chọn cấ p hạng đườ ng nên căn cứ vào chứcnăng của đườ ng và theo địa hình.

Các đoạn tuyến phải có một chiều dài tối thiểu thống nhất theo một cấ p.Chiều dài này đối vớ i đườ ng cấ p VI tr ở xuống là 5 km, các cấ p khác là 10 km.

1.4.4 Tốc độ thiết k ế (Vtk )

Tốc độ thiết k ế là tốc độ đượ c dùng để tính toán các chỉ tiêu k ỹ thuật chủ yếu của đườ ng trong tr ườ ng hợ p khó khăn. Tốc độ này khác vớ i tốc độ cho phéplưu hành trên đườ ng của cơ quan quản lý đườ ng. Tốc độ lưu hành cho phép phụ

thuộc vào tình tr ạng thực tế của đườ ng (khí hậu, thờ i tiết, tình tr ạng đườ ng, điềukiện giao thông…)Tốc độ thiết k ế các cấ p đườ ng dựa theo địa hình, đượ c quy định trong Bảng

1-6.Bảng 1-6

Tốc độ thiết k ế của các cấp đườ ng

Cấp thiết k ế I II III IV V VI

Địa hìnhĐồng bằng

Đồng bằng

Đồng bằng

Núi Đồng bằng

Núi Đồng bằng

NúiĐồng bằng

Núi

Tốc độ thiếtk ế; Vtk ; km/h 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20

CHÚ THÍCH: Việc phân biệt địa hình đượ c dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biếncủa sườ n đồi, sườ n núi như sau: Đồng bằng và đồi 30%: núi 30%

CÂU HỎI ÔN TẬP

1.Nêu các bộ phận của đườ ng ô tô, đặc điểm và tác dụng của từng bộ phận, mối liên hệ giữa các bộ phận đó như thế nào?

2.Khi xe chạy trên đườ ng giữa ô tô và đườ ng có mối quan hệ như thế nào? Giải thích hiện tượ ng bánh xe quay tại chỗ.3.Các yêu cầu thiết k ế, xe thiết k ế và lưu lượ ng xe thiết k ếđượ c quy

định trong TCVN 4054-2005 như thế nào?4. Việc chọn cấ p thiết k ế của đườ ng phải dựa vào những yếu tố nào?

Tốc độ thiết k ế là gì? Tốc độ thiết k ế có đồng nhất vớ i tốc độ lưu hànhkhông?


16/75

16

CHƯƠ NG 2THIẾT K Ế BÌNH ĐỒ TUYẾN ĐƯỜ NG

2.1 Nhữ ng khái niệm cơ bản2.1.1 Khái ni ệm:

Bình đồ là hình chiếu bằng của tuyến đườ ng trên địa hình, trong đó các chitiết của thực địa đượ c thu nhỏ lại, đơ n giản hoá và đượ c thể hiện bằng các quy ướ c( các đườ ng đồng mức , sông, núi, cầu, cảng....).

Trên bình đồ tuyến đườ ng xác định nhờ các yếu tố sau:

-Điểm xuất phát ,điểm tớ i và các điểm chuyển hướ ng ( các đỉnh).


17/75

17

-Các góc ngoặt 0 ;1; 2. ... n ở các chỗ đổi hướ ng tuyến.-Chiều dài và góc phươ ng vị các đoạn thẳng .-Các yếu tố đườ ng cong , R, T, B.-Các cọc lý trình H, Km ,các vị trí cầu cống.-Cọc địa hình.-Cọc trên đườ ng cong: TĐ, P, TC, NĐ, NC

2.1.2 Bản vẽ bình đồ tuyế n đườ ng: Như đã trình bày ở trên, tuyến đườ ng thể hiện trên bản vẽ bình đồ có r ất

nhiều các yêu tố. Tr ướ c đây các bản vẽ bình đồ đều đượ c thiết k ế bằng phươ ng pháp thủ công, nhưng hiện nay nhờ có các phần mềm thiết k ế chuyên dụng nên đãnâng cao đượ c tính chính xác và phối hợ p vớ i các bản vẽ khác để kiểm tra trongquá trình thiết k ế. Do nội dung của chươ ng trình nên ở đây không trình bày cáchthiết k ế bản vẽ bình đồ tuyến đườ ng mà chỉ giớ i thiệu hình vẽ bình đồ của mộtđoạn tuyến (Hình 2-1)

2.1.3 Đặc đ i ể m sự chuyể n động của ô tô trong đườ ng cong bằng

Khi xe chạy trong đườ ng cong bằng xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợ i sovớ i khi chạy trên đườ ng thẳng . Những điều kiện bất lợ i đó là:2.1.3.1 Lự c ly tâm:

Khi chạy trong đườ ng cong ngoài tr ọng lực, lực kéo, lực bám xe phải chịuthêm lực ly tâm. Lực này có phươ ng nằm ngang trên mặt phẳng thẳng góc vớ i tr ụcchuyển động, có hướ ng ra ngoài đườ ng cong và có giá tr ị:

(2-1)

Trong đó:

F: Lực ly tâm m: Khối lượ ng của xeV: Tốc độ xe chạy (m/giây) R:Bán kính đườ ng cong (m)G: Tr ọng lượ ng của ô tô (Kg) g: Gia tốc tr ọng tr ườ ng

(m/giây2)Lực ly tâm có tác dụng xấu có thể gây lật đổ xe, gây tr ượ t ngang làm cho

việc điều khiển xe khó khăn, gây khó chịu cho hành khách, gây hư hỏng cho hànghoá.

Công thức (2-1) cho thấy lực ly tâm càng lớ n khi tốc độ xe chạy càng nhanhvà khi bán kính cong càng nhỏ. Trong các đườ ng cong có bán kính nhỏ,lực nganggây nên biến dạng ngang lố p xe, làm tiêu hao nhiên liệu nhiều hơ n, săm lố p chóng

hao mòn hơ n .2.1.3.2 Bề r ộng phần xe chạ y l ớ n hơ n trên đườ ng thẳ ng thì xe mớ i chạ y đượ c bìnhthườ ng.2.1.3.3 T ầm nhìn bị cản tr ở , nhấ t là khi bán kính đườ ng cong nhỏ , ở đ oạn đườ ngđ ào t ầm nhìn ban đ êm bị hạn chế .

Do phải chịu các điều kiện bất lợ i như vậy khi đi vào đườ ng cong, nên trongchươ ng này chúng ta sẽ nghiên cứu các biện pháp cấu tạo để cải thiện những điềukiện bất lợ i này, để cho xe chạy đượ c an toàn vớ i tốc độ mong muốn, cải thiện điềukiện làm việc của ngườ i lái và điều kiện lữ hành của hành khách.

R g

V G

R

V m F

22


18/75

18

2.1.4 N ội dung thi ế t k ế bình đồ tuyế n đườ ng:

Trên bình đồ tuyến đườ ng gồm các đoạn thẳng và đoạn cong nối tiế p nhau,nên công tác thiết k ế bình đồ đề cậ p đến trong giáo trình này là: Thiết k ế các phầnxây dựng thêm trên đườ ng cong (đặc biệt là các đườ ng cong có bán kính nhỏ) để chống lại lực ly tâm, nối tiế p hài hoà các đoạn thẳng, tạo điều kiện cho xe chạy

đượ c thoải má,i an toàn. Nội dung đó bao gồm: Xác định các bán kính đườ ng cong(xác định bán kính đườ ng cong nhỏ nhất theo từng cấ p thiết k ế), tính toán bố trísiêu cao, mở r ộng và bố trí các đoạn nối cũng như tính toán và bố trí tầm nhìn…

2.2 Thiết k ế các yếu tố k ỹ thuật trong đườ ng cong nằm:Do điều kiện tự nhiên bị hạn chế như: ao, hồ, sông, núi cao,vực sâu .... buộc

phải chuyển nhiều hướ ng tuyến, giưã các hướ ng tuyến k ề nhau phải bố trí cácđườ ng cong nằm để nối hai cánh tuyến nhằm đảm bảo cho tuyến đườ ng không bị gãy khúc, êm thuận và đảm bảo an toàn khi xe chạy. Khi bố trí đườ ng cong nằm ta phải tính toán thiết k ế các yếu tố k ỹ thuật của đườ ng nhằm đạt các tiêu chuẩn k ỹ

thuật, yêu cầu về mỹ thuật, độ êm thuận và đảm bảo an toàn khi chạy xe.

2.2.1 Xác đị nh bán kính đườ ng cong nằm:2.2.1.1 Phươ ng pháp tính toán:

Khi xe chạy trên đườ ng cong chịu tác dụng của 2 lực:+ Tr ọng lượ ng bản thân xe G, lực này có phươ ng thẳng đứng.+ Lực ly tâm F, lực ly tâm có xu hướ ng kéo xe lật về phía lưng đườ ng cong (Hình2-1)Phân tích 2 lực này theo nguyên tắc hình bình hành và chiếu các thành phần lựctheo phươ ng ngang và gọi tổng hợ p lực theo phươ ng ngang là Y ta có:

Y = Fcos Gsin (2-2)(Dấu “+” tr ườ ng hợ p cấu tạo bình thườ ng tr ắc ngang hai mái, dốc ngang mặtđườ ng hướ ng ra phía ngoài đườ ng cong, G cùng chiều vớ i F; dấu “-“ cấu tạo siêucao dốc ngang đổ vào bụng đườ ng cong hướ ng tâm, G ngượ c chiều vớ i F)Vì góc r ất nhỏ nên sin tang in ; cos 1 (: góc mặt đườ ng hợ p vớ iđườ ng nằm ngang; in: độ dốc ngang của mặt đườ ng trong đườ ng cong hay còn gọilà siêu cao)Thay các giá tr ị của F trong (2-1) và G = mg ta có:

(2-3)

chia 2 vế cho G và gọi Y/G = là hệ số lực ngang (lực ngang tác dụng trên mộtđơ n vị tr ọng lượ ng xe) ta có:

(2-4)

Từ (2-4) chúng ta có đượ c biểu thức tính tr ị số bán kính đườ ng cong nằm Rnhư sau:

(2-5)

nn i R g

V GiG

R g

V GY

22

.

ni R g

v

2

)(

2

ni g

v R


19/75

19

Trong công thức trên vận tốc đượ c tính bằng m/sec; nếu chuyển sang thứ nguyên km/h sẽ có dạng:

(2-6)

Dấu (+) khi mặt đườ ng là tr ắc ngang một mái hướ ng về tâm đườ ng cong;dấu (-) khi mặt đườ ng là tr ắc ngang hai mái và xe chạy ở làn ngoài (không bố trísiêu cao). Tr ườ ng hợ p khi in đạt giá tr ị max thì lúc đó ta có R tối thiểu là:

(2-7)

Như vậy việc xác định (lựa chọn) bán kính đườ ng cong nằm khi đã biết tốcđộ xe chạy phụ thuộc vào hệ số lực ngang tính toán đượ c và độ dốc ngang của mặtđườ ng trong đườ ng cong (siêu cao).

Vậy thực chất của việc xác định bán kính đườ ng cong nằm là xác định &in.2.2.1.2 Chọn hệ số l ự c ngang:

Lực ngang tuỳ theo hệ số của nó, có thể gây ra những hiệu quả xấu cho ô tônhư sau:-Làm lật đổ xe qua điểm tựa là bánh xe phía lưng đườ ng cong-Làm xe tr ượ t ngang trên mặt đườ ng-Gây cảm giác khó chịu cho hành khách và ngườ i lái-Tiêu tốn nhiên liệu và hao mòn săm lố p nhiều hơ nTrong tính toán việc lựa chọn hệ số lực ngang phải căn cứ vào điều kiện sau:

1.Điều kiện ổn định chống tr ượ t ngang:Dướ i tác dụng của lực ngang toàn bộ chiếc xe ô tô có thể bị tr ượ t sang một bên.Để xe không bị tr ượ t ngang thì lực cản ngang phải lớ n hơ n hoặc bằng lựcngang Y. Giả thiết r ằng lực chống tr ượ t ngang của ô tô trên mặt đườ ng tỷ lệ vớ itr ọng lượ ng ô tô, ta sẽ có điều kiện ổn định chống tr ượ t ngang trong tr ườ ng hợ pgiớ i hạn là:

G.n Y n n: Hệ số bám ngang (hệ số bám theo chiều ngang giữa bánh xe vớ i mặt đườ ng)và n thườ ng lấy bằng (0,6 - 0,7) (hệ số bám dọc).Xét trong điều kiện bất lợ i nhất thườ ng lấy n = 0,15 – 0,17

2.Điều kiện ổn định chống lật (Hình 2-2):Mô men lật: Ml = Y. h

Mô men giữ:

2

bG M g

Suy ra:h

b

G

Y 1

2

(2-8)

Trong đó:h: Chiều cao của tr ọng tâm xe.

)(127

2

ni

v R

)(127 max

2

mini

v R


20/75

20

b: Chiều r ộng của hai bánh xe.: Độ lệch tr ọng tâm so vớ i tâm hình học của khoảng cách hai bánh

xe.Theo thực nghiệm = 0,2b, đối vớ i các xe hiện đại tỷ số b/2h của xe con là23; của xe buýt là 1,72,2. Theo tr ị số an toàn nhỏ nhất, điều kiện để xe không bị lật đổ là 0,6.

3.Điều kiện êm thuận đối vớ i hành khách:Khi chịu tác dụng của lực ly tâm, hành khách cảm thấy khó chịu, nhiều khi sợ hãi có cảm giác xe bị lật đổ. Điều tra xã hội học trên phươ ng diện này cho tacác k ết quả như sau:

+ Khi 0,1: hành khách khó nhận biết là xe vào đườ ng cong+Khi = 0,15: hành khách bắt đầu cảm nhận thấy là xe vào đườ ng cong+ Khi = 0,2: hành khánh cảm thấy có đườ ng cong và hơ i khó chịu, ngườ i

lái xe lúc này muốn giảm tốc độ xe.+ Khi = 0,30: hành khách cảm thấy xô dạt về một phía (cảm giác xe như bị

lật đổ)Về phươ ng diện êm thuận của hành khách, hệ số lực ngang không nên chọn lớ n

hơ n 0,15. Trong điều kiện khó khăn, khi hành khách có chuẩn bị (ví dụ khi xe chạyvào nút giao thông) thì có thể lấy bằng 0,2.4.Điều kiện về kinh tế:

Khi xe chạy vào đườ ng cong dướ i tác dụng của lực ngang thì bánh xe quaytrong một mặt phẳng lệch vớ i hướ ng xe chạy. Lực ngang càng lớ n , thì góc lệchcàng lớ n. Góc lệc càng lớ n thì tiêu hao nhiên liệu và xăm lố p càng nhiều. Góc lệch bằng 10 thì sự hao tổn nhiên liệu là 10%- 12%. Nhưng khi góc lệch là 1,80 thì sự hao tổn sẽ đến 40% và sự hao mòn lố p xe sẽ gấ p đôi so vớ i bình thườ ng.

Do vậy xét cả 4 điều kiện trên thì trong tr ườ ng hợ p thông thườ ng nên chọn

0,1và trong tr ườ ng hợ p khó khăn thì có thể lấy = 0,15, đặc biệt khó khăn cóthể lấy = 0,2, trong các quy phạm thườ ng tính toán vớ i = 0,15.2.2.1.3 Chọn bán kính đườ ng cong:

Trong khi thiết k ế nên cố gắng chọn đườ ng cong có bán kính lớ n, chỉ trongtr ườ ng hợ p khó khăn mớ i vận dụng bán kính đườ ng cong nằm tối thiểu. Khuyếnkhích dùng bán kính tối thiểu thông thườ ng tr ở nên và luôn vận dụng địa hình để đảm bảo chất lượ ng xe chạy tốt nhất.

Bán kính đườ ng cong nằm tối thiểu là bán kính để xe chạy có độ an toàn ítnhất trong điều kiện địa hình hạn chế. Ở nướ c ta, bán kính đườ ng cong nằm tốithiểu đượ c quy định như sau (Bảng 2-1):

Bảng 2-1Bán kính đườ ng cong nằm tối thiểu

Cấp đườ ng I II III IV V VITốc độ thiết k ế (km/h) 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20Bán kính đườ ng congnằm (m)-tối thiểu giớ i hạn 650 400 250 125 125 60 60 30 30 15


21/75

21

-tối thiểu thông thườ ng 1000 700 400 250 250 125 125 60 60 50-tối thiểu không siêu cao 5500 4000 2500 1500 1500 600 600 350 350 250

2.2.2 M ở r ộng phần xe chạ y trong đườ ng cong và đ oạn nố i mở r ộng:

2.2.2.1 M ở r ộng phần xe chạ y trên đườ ng cong

1. Khái niệm:Khi xe chạy trên đườ ng cong tr ục sau cố định luôn luôn hướ ng tâm còn

bánh tr ướ c hợ p vớ i tr ục xe một góc, nên xe yêu cầu một chiều r ộng lớ n hơ n trênđườ ng thẳng (mỗi bánh xe chuyển động theo một quỹ đạo riêng). Để đảm bảo điềukiện xe chạy trên đườ ng cong tươ ng đươ ng như chạy trên đườ ng thẳng nhữngđườ ng cong có bán kính nhỏ phần xe chạy phải mở r ộng thêm một chiều r ộng Enhư sơ đồ Hình 2- .

2. Cáchtính toán:

Để xác định tr ị số E ta giả thiết quỹ đạo chuyển động của ô tô trong phạm viđườ ng cong là tròn. Trên hình vẽ 2- , ta nhận thấy 2 tam giác ABC và BCD đồngdạng do đó ta có:

CD

BC

BC

AC (2-9)

l

e

e

R

B

D

O

B

C

A

L

R


22/75

22

Thay: BC =L là chiều dài từ đầu xe tớ i tr ục bánh xe sauAC = e là chiều r ộng cần mở thêm của một làn xe chạy:Và CD = 2 R - AC ≈2R ta có công thức tính độ mở r ộng e:

R

Le

2

2

(2-10)

Công thức trên chỉ xác định theo sơ đồ hình học mà chưa xét đến khả năngthực tế khi xe chạy quỹ đạo ô tô hoàn toàn không như sơ đồ tính toán. Nó chỉ phùhợ p khi xe chạy vớ i tốc độ nhỏ. Khi chạy vớ i tốc độ cao phải tính tớ i độ sàngngang khi xe chuyển động, do đó ta phải bổ sung thêm một biểu thức hiệu chỉnhnhư sau:

R

V

R

Le

05,0

2

2

(2-11)

Độ mở r ộng phần xe chạy có 2 làn xe gồm có e1 và e2 có thể tính gần đúng:

R

V

R

L

ee E

1,02

21 (2-12)Trong đó :

R: bán kính đưòng cong (m)L: chiều dài từ tr ục sau của xe tớ i mũi xe (m)V: vận tốc xe chạy (km/h)

Tr ị số E tính toán theo công thức trên thườ ng làm tròn tớ i bội số của 10 cm.Theo TCVN 4054-2005 độ mở r ộng phần xe chạy đượ c quy định như bảng 2-2:

Bảng 2-2Độ mở rộng phần xe chạy 2 làn xe trong đườ ng cong nằm


Dòngxe

Bán kính đườ ng cong nằm250 200


23/75

23

-Độ mở r ộng đượ c đặt trên diện tích phần lề gia cố. Dải dẫn hườ ng (và cáccấu tạo khác như làn phụ cho xe thô sơ …), phải bố trí tay phải độ mở r ộng. Nềnđườ ng khi cần mở r ộng, để đảm bảo phần lề đất còn lại ít nhất là 0,5m

-Đoạn nối mở r ộng làm trùng vớ i đoạn nối siêu cao và đườ ng cong chuyểntiế p. Khi không có hai yếu tố này đoạn nối mở r ộng đượ c cấu tạo:

+Một nửa nằm trên đườ ng thẳng và một nửa trên đườ ng cong.

+Trên đoạn nối mở r ộng đều (tuyến tính). Mở r ộng 1m trên chiều dài tốithiểu 10m.

2.2.3 Siêu cao và đ oạn nố i siêu cao:2.2.3.1 Siêu cao1.Khái niệm;

Khi xe chạy trên đườ ng cong, nếu trênđườ ng cong mặt cắt ngang của đườ ng vẫn códốc ngang hai chiều, thì khi xe chạy ở làn xengoài lực ngang sẽ lớ n, vì lực ngang của tr ọng

lực sẽ cùng chiều vớ i lực ly tâm.Để ô tô chạy đượ c an toàn và êm thuậnđối vớ i đườ ng cong có bán kính nhỏ, cần giảm bớ t hệ số lực ngang bằng cách làm mặt đườ ngtất cả nghiêng về phía bụng đườ ng cong. Như vậy: Siêu cao là dốc một mái trên phần xechạy hướ ng vào phía bụng đườ ng cong.

Hình 2

2. Công thức tính độ dốc siêu cao:Từ công thức 2-6:

Khi mặt đườ ng bố trí siêu cao in=isc ta có:

(2-13)Trong đó:

V: tốc độ xe chạy tính toánR: bán kính đườ ng cong bằng

: hệ số lực đẩy ngang3.Quy định tr ị số siêu cao:Theo TCVN4054-2005 quy định: Độ dốc siêu cao lấy theo bán kính đườ ng

cong nằm và tốc độ thiết k ế theo bảng 2-3. Độ dốc siêu cao lớ n nhất không quá 8%và nhỏ nhất không dướ i 2%.

Bảng 2-3Độ dốc siêu cao ứ ng vớ i các bán kính đườ ng cong nằm và tốc độ thiết k ế

Tốc độ Độ dốc siêu cao (%) Không

L μn ngo μi L μn trong

g

f

G.cos

G. s i n

G .s i n f

g

phÝ

a

bông

G.cos

)(127

2

ni

v R

R

V i sc 127

2


24/75

24

thiếtk ế Vtk ;km/h

làmsiêu cao

8 7 6 5 4 3 2Bán kính đườ ng cong nằm (m)

120 650800 8001000 10001500 15002000 20002500 25003500 35005500 5500100 400450 450500 500550 550650 650800 8001000 10004000 400080 250275 275300 300350 350425 425500 500650 6502500 250060 - 125150 150175 175200 200250 250300 3001500 150040 - - 6075 75100 100600 60030 - 3050 5075 75350 35020 - 2550 5075 75150 150250 250

Lề đườ ng phần gia cố làm cùng độ dốc và cùng hướ ng vớ i dốc siêu cao, phần lề không gia cố phía lưng đườ ng cong dốc ra phía lưng đườ ng cong.

Các phần xe chạy riêng biệt nên làm siêu cao riêng biệt

2.2.3.2 Đoạn nố i siêu cao:

1.Khái niệm:Trên tuyến đườ ng ở ngoài đườ ng thẳng mặt đườ ng dốc ngang hai mái, vào

đến đườ ng cong khi có bố trí siêu cao tr ở thành dốc ngang một mái. Việc chuyểntiế p từ mặt đườ ng có dốc ngang hai mái sang dốc ngang một mái đượ c thực hiệntrên một chiều dài cần thiết đủ để thực hiện công việc này, chiều dài đoạn chuyểntiế p đượ c gọi là đoạn nối siêu cao.


25/75

25

Như vậy tại điểm đầu của đoạn nối siêu cao, mặt đườ ng có dốc ngang haimái, và tại điểm cuối mặt đườ ng dốc ngang một mái và tr ị số độ dốc ngang là độ dốc siêu cao đượ c quy định như Bảng 2-32.Công thức tính chiều dài đoạn nối siêu cao:

Từ khái niệm trên ta co công thức tính chiều dài đoạn nối siêu cao như sau:

(2-14)

Trong đó :Lnsc : chiều dài đoạn nối siêu cao ;không nhỏ hơ n chiều dài đườ ng

cong chuyển tiế p (Lct nếu có).B: bề r ộng phần xe chạy (m): độ mở r ộng phần xe chạy (m)

isc : độ dốc siêu cao (%)i p: độ dốc phụ thêm do nâng siêu cao vớ i:

đườ ng Vtt 40 km/h i p= 1%đườ ng Vtt 60 km/h i p =0,5%

Theo TCVN 4054-2005 độ dốc siêu cao và chiều dài đoạn nối siêu cao phụ thuộc vào bán kính đườ ng cong nằm và vận tốc thiết k ế như sau:

Bảng 2-4Độ dốc siêu cao và chiều dài đoạn nối siêu cao

Tốc độ thiết k ế; Vtk ; km/h120 100 80 60

R; m isc L;m

R; m isc L;m

R; m isc L;m

R; m isc L;m

650800 0,08 125 400450 0,08 120 250275 0,08 110 125150 0,07 708001000 0,07 110 450500 0,07 105 275300 0,07 100 150175 0,06 6010001500 0,06 95 500550 0,06 90 300350 0,06 85 175200 0,05 5515002000 0,05 85 550650 0,05 85 350425 0,05 70 200250 0,04 5020002500 0,04 85 650800 0,04 85 425500 0,04 70 250300 0,03 5025003500 0,03 85 8001000 0,03 85 500650 0,03 70 3001500 0,02 5035005500 0,02 85 10004000 0,02 85 6502500 0,02 70 - - -

Tốc độ thiết k ế; Vtk ; km/h

R; m isc L; m R; m isc L; m R; m isc L; m6575 0,06

0,05

35

30

3050 0,06

0,05

33

27

1550 0,06

0,05

20

1575100 0,040,03

2520

5075 0,040,03

2217

5075 0,04 10

100600 0,02 12 75350 0,02 11 75150 0,02 7

Trên đoạn nối siêu cao mặt cắt ngang hai mái đượ c chuyển thành mặt cắtngang một mái có độ dốc siêu cao bằng hai bướ c như sau:- Bướ c chuẩn bị : Các bộ phận ở bên ngoài phần xe chạy ( lề đườ ng ) nâng lên códốc bằng dốc phần xe chạy bằng cách quay quanh mép phần xe chạy

p

Ýcnsc i

i B L


26/75

26

- Bướ c thực hiện : quay quanh tim đườ ng để nâng phần đườ ng phía lưng đườ ngcong cho có cùng độ dốc phần xe chạy, sau đó tiế p tục quay cả phần xe chạy và lề gia cố quanh tim đườ ng cho đến khi đạt độ dốc siêu cao .Tr ườ ng hợ p đườ ng có dải phân cách giữa siêu cao đượ c thực hiện có thể bằng cách quay quanh mép tronghoặc mép ngoài mặt đườ ng (Hình )

3. Bố trí đoạn nối siêu cao:Đoạn nối siêu cao, đoạn nối mở r ộng đều đượ c bố trí trùng vớ i đườ ng congchuyển tiế p. Khi không có đườ ng cong chuyển tiế p, các đoạn nối này đượ c bố trínửa ngoài đườ ng thẳng và nửa nằm trong đườ ng cong tròn .

*Sơ đồ bố trí siêu cao: chiều dài các đoạn chuyển dần từ in sang isc đựoc tính như sau:

L12 = L23 = B/2 in/i pL34 = B(isc - in)/ i pLnsc =L12 + L23 + L34

3. Ví dụ:

IV> Đườ ng cong chuyển tiếp 1> Khái niệm và phươ ng pháp tính toán:a. Khái ni ệm:

Khi xe chạy từ đườ ng thẳng vào đườ ng cong phải chịu các thay đổi:+Bán kính cong từ vô cùng () vào đườ ng cong có độ cong không đổi(bán kính

cong đã cho R).+Lực ly tâm từ chỗ bằng 0 đạt tớ i tr ị số GV2/g.R.+ Góc hợ p thành giữa tr ục bánh tr ướ c và tr ục xe từ chỗ bằng 0 trên đườ ng thảngđến tr ị số trên đườ ng cong.

Những thay đổi trên gây khó chịu cho hành khách và ngườ i lái xe vì vậy để có thể quay tay lái một cách đều đặn vớ i tốc độ cho phép để đi vào đườ ng congtròn thì cần phải bố trí đườ ng cong chuyển tiế p ở hai đầu đườ ng cong tròn để phùhợ p vớ i quỹ đạo quá độ xe chạy.*Tác dụng của đườ ng cong chuyển tiế p: -Thay đổi góc ngoặt của bánh xe phía tr ướ c một cách từ từ để đạt đượ c góc quay

cần thiết ở đầu đườ ng cong tròn-Giảm mức độ ( cườ ng độ ) tăng lực ly tâm do đó tránh đượ c hiện tượ ng ngườ i trênxe bị xô ngang khi vào đườ ng cong tròn-Tuyến có dạng hài hoà ,lượ n đều không bị gãy khúc tăng mức độ tiện lợ i ,êmthuận và an toàn chạy xe2> Các giả thiết và công thứ c tính toán chiều dài đườ ng cong chuyển tiếp:*Các giả thiết:


27/75


28/75

28

- Lấy tay lái.

2.Phươ ng pháp tính chiều dài tầm nhìn(Hình vẽ):Chiều dài tầm nhìn gồm có những phần sau đây hợ p lại:

+Chiề u dài phản ứ ng:

*Khái niệm:Khi xe đang chạy ngườ i lái xe trông thấy một chướ ng ngại vật, phản ứngthành động tác hãm xe, hoặc giảm tốc độ của xe. Trong khoảng thờ i gian đó xe điđượ c một quãng đườ ng gọi là chiều dài phản ứng.*Xác định:

Thờ i gian phản ứng (t pư) là thờ i gian cần để nhận biết có chướ ng ngại vật vàcó biện pháp xử lý. Thờ i gian này phụ thuộc vào giớ i tính, độ tuổi, tay nghề và tìnhhuống trên đườ ng.... thờ i gian này thườ ng đượ c lấy từ 0.75 đến 1 giây. Trong tínhtoán để đảm bảo mức độ an toàn nhất định ngườ i ta lấy t pư = 1s.

Lpư = V (m/s) 1s = V/ 3,6 (V = km/h).

+Chiề u dài hãm xe:*Khái niệm:

Sau khi ngườ i lái bắt đầu hãm xe do quán tính xe vẫn chạy thêm một đoạnnữa mớ i dừnglại, đoạn đó gọi là chiều dài hãm xe.*Xác định:

Khi hãm xe lực hãm lớ n nhất có thể bằng lực bám lớ n nhất, ngh ĩ a là:Ph = Tmax = .G

Khi hãm xe do xe chậm lại các ảnh hưở ng cuả lực khác có thể bỏ qua chỉ k ể đến lực cản khi lên dốc;

Ph + Pi = . G G. i = G ( i)Theo lý thuyết về động năng thì: Công lực hãm sinh ra trên chiều dài hãm xe(Sh) phải bằng động năng tiêu hao do tốc độ ôtô giảm từ V1 - V2:

Sh (Ph + Pi) = Sh G ( i) =2

22

21 V V

g

G

Nên chiều dài hãm xe: Sh =)(2

22

21

i g

V V K

Vớ i V tính bằng m/s. Nếu V tính bằng km/h có:

Sh = )(254

22

21

i

V V K

Khi xe dừng lại hoàn toàn thì V2 =0 do đó:

Sh =)(254

2

i

V K

Trong đó:


29/75

29

: hệ số bám dọclh: chiều dài hãm xeG: tr ọng lượ ng xei: độ dốc dọc của đườ ngV: vận tốc xe chạy.g: gia tốc tr ọng tr ườ ng = 9.81m/s2

k: hệ số hãm phanh lấy =1,2.+Chiề u dài an toàn:

Là khoảng cách dự tr ữ an toàn giữa hai xe và chướ ng ngại vật khi xe dừnghẳn, thườ ng lấy từ 5-10m.

Vậy khi đó: chiều dài tầm nhìn sẽ là (Tầm nhìn một chiều):

Tầm nhìn hai chiều sẽ là:

3 Đảm bảo tầm nhìn trên đườ ng cong ở vùng bị khuất:a. Khái ni ệm:

Khi xe chạy vào đườ ng cong , nhất là đườ ng cong có bán kính nhỏ nhiềuchướ ng ngại vật nằm ở phía bụng đườ ng cong gây cản tr ở cho tầm nhìn như: Máita luy, nhà cửa, cây cố....để đảm bảo an toàn phải kiểm tra tầm nhìn vớ i giả thiếtmắt ngườ i lái xe đặt cách mép phần xe chạy1,5m trên độ cao là 1,2m ở mặt đườ ngđể có thể nhìn thấy đượ c mặt đườ ng, xe ngượ c lại, hoặc chướ ng ngại vật....ở mộtkhoảng cách mà ôtô có thể dừng lại đượ c.

Theo quỹ đạo xe chạy dùng thướ c (com pa) xác định các chiều dài tầm nhìnS1 vẽ các đườ ng bao, vớ i các tia nhìn trên ta xác định đượ c tầm nhìn yêu cầu vàxác định đượ c chiều r ộng Z cần tháo dỡ các chướ ng ngại vật.(hình vẽ).

Giả sử Z0 là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chướ ng ngại vật và Z là khoảngcách từ quỹ đạo ôtô đến chỗ cần bạt (khoảng cách đảm bảo đượ c tầm nhìn). Nếu:

Z Z0 thì tầm nhìn đảm bảoZ > Z0 phải tháo dỡ chướ ng ngại vật trong phần gạch

chéo.(chú ý nhắc học sinh áp dụng trong quá trình làm đồ án môn học đối vớ i đườ ngđào trong đườ ng cong).b. Các phươ ng pháp xác đị nh:

Để đảm bảo tầm nhìn và xác định phạm vi dỡ bỏ chướ ng ngại vật cản tr ở cócác phươ ng pháp sau:+Vẽ đườ ng bao của tia nhìn :-Trên bình đồ đườ ng vòng vẽ vớ i tỷ lệ lớ n theo quỹ đạo xe chạy ,định điểm đầuđiểm cuối những cung có chiều dài bằng S ,nối chúng lại vớ i nhau bở i những đoạn

mi

kvV S 10

)(1278.1 22

2

2

mi

kvV S 10

)(2546,3

2

1


30/75

30

thẳng ,vẽ đườ ng bao của các đoạn thẳng ta có đườ ng giớ i hạn nhìn từ đó xác địnhđượ c vùng cản tr ở tầm nhìn phải dỡ bỏ ,gọt phá ta luy+ Phươ ng pháp hình học :Dùng tính toán xác định phạm vi đảm bảo tầm nhìn khi biết bán kính đườ ng congđộ dài cung tròn ,t ầm nhìn một chiều* Khi chiều dài tầm nhìn S K: chiều dài đoạn cung tròn:

Khoảng dỡ bỏ đượ c tính:Z = R ( 1 - cos/2 )

Trong đó:R: bán kính đườ ng congS: tầm nhìn một chiều ( tra bảng)K: chiều dai cung tròn: góc giớ i hạn bở i cung có chiều dài S

= S 1800/ R* Khi chiều dài tầm nhìn S > K: chiều dài đườ ng congKhoảng dỡ bỏ đượ c tính :

Z = Z1 +Z2 Z1 =R (1 -cos /2)Z2 = 1/2 (S -K) sin /2Z = R (1 -cos /2) + 1/2 (S -K) sin /2

: góc chuyển hướ ng.4.Một số quy định về tầm nhìn:

-Khi thiết k ế tầm nhìn không đượ c nhỏ hơ n tr ị số đã ưuy định.-Tầm nhìn tính toán tính từ mắt ngườ i lái xe có vị trí đượ c quy định:

+ Cao 1,2m tính từ mặt phần xe chạy+ Cách mép phần xe chạy bên phải là 1,5m+ Vật chướ ng ngại đượ c quy định có độ cao 0,1m trên mặt đườ ng

-Phải có biện pháp đảm bảo tầm nhìn, tr ườ ng hợ p khó khăn có thể dùng các biện pháp tổ chức giao thông…

-Phải kiểm tra tầm nhìn ở nút giao thông ở các đườ ng cong có bán kính nhỏ,các chướ ng ngại vật phải đượ c dỡ bỏ để có hKhái niệm: Do ảnh hưở ng của địa hình nên tuyến đườ ng phải đổi hướ ng tại nhiều vị trí

khác nhau, tại những vị trí đổi hướ ng đượ c bố trí các đườ ng cong tròn hay đườ ngcong chuyển tiế p để xe chạy đảm bảo an toàn, thuận lợ i cho nên việc phối hợ pgiữa đoạn thẳng và đoạn cong trên bình đồ là r ất cần thiết nhằm tạo nên mộttyuyến đườ ng đảm bảo các tiêu chuẩn k ỹ thuật, hài hoà lượ n đều trong không giantạo nên một cảnh quan đẹ p.II> Các trườ ng hợ p cụ thể:1> Nối tiếp hai đườ ng cong cùng chiều:


31/75

31

Hai đườ ng cong cùng chiều có thể nối tr ực tiế p vơ í nhau hoặc ở giữa có một đoạnthẳng chêm tuỳ theo điều kiện cụ thể:

-Nếu hai đườ ng cong cùng chiều không có siêu cao hay có cùng một siêucao thì có thể nối tr ực tiế p vớ i nhau( đườ ng cong ghép)

-Nếu hai đườ ng cong cùng chiều nằm gần nhau mà chiềi dài đoạn thẳng giữahai đườ ng cong có hoặc không đủ đẻ bố trí đườ ng cong chuỷên tiế p hoặc đoạn nối

siêu cao ( m Nối tiếp hai đườ ng cong ngượ c chiều :-Hai đườ ng cong ngượ c chiều có bán kính lớ n không làm siêu cao thì có thể nốitr ực tiế p vớ i nhau-Nếu phải làm siêu cao thì chiều dai đoạn thẳng chêm phải đủ để bố trí làm haiđoạn đườ ng cong chuyển tiế p hoặc nối siêu caovà nối mở r ộngtheo điều kiện:

m ≥ L1 +L2/2 hoặc m ≥ 2V ( V: km/h)3>Sự phối hợ p giữ a đoạn thảng và đoạn cong:- Chiều dài các đoạn thảng không dài quá 3km- Sau các đoạn thảng dài không bố trí các đườ ng cong có R min .Các đườ ng cong tốithiểu phải bao hai bên bằng những đườ ng cong tối thiểu thông thưòng.

- Khi góc chuyển hướ ng nhỏ phải thiết k ế các đườ ng cong nằm có bán kính lớ n(Bảng 2-4)

Bài 4: phối hợ p giữ a tuyến đườ ng và cảnh quan

Tuyến đườ ng phải đượ c phối hợ p vớ i các cảnh quan xung quanh theo những

nguyên tắc sau:+ Tuyến đườ ng phải lợ i dụng phong cảnh hai bên đườ ng, đồi núi, mặt nướ c, ccáccông trình kiến trúc ... để tạo cảnh quan cho đườ ng.+ Tuyến đườ ng phải là công trình bổ sung cho cảnh quan xung quan, cần tránhviệc tuyến đườ ng cắt nát địa hình, không phù hợ p vớ i địa hình xung quanh...+ Quá trình thiết k ế cần khuyến khích kiểm tra bằng mô hình không gian ba chiềugiữa các yếu tố của tuyến đườ ng và cảnh quan xung quanh.


32/75

32

Chươ ng 3:thiết k ế tuyến trên hình cắt dọc

Bài1: định ngh ĩ a và yêu cầu của mặt cắt dọc

I> Định ngh ĩ a và một só khái niệm:1. Định ngh ĩ a


33/75

33

-Mặt căt đứng dọc theo tim đườ ng đem duỗi thẳng gọi là tr ắc dọc của tuyến.Tr ắc dọc đượ c thể hiện bằng những đoạn thẳng và đoạn cong ( đườ ng cong đứng )có ghi rõ cao độ của tuyến đườ ng .-Đườ ng nối cao độ tự nhiên gọi là đườ ng đen.- Đườ ng nối cao độ thiết k ế gọi là đườ ng đỏ

+Cao độ thiết k ế : là cao độ của mép ngoài lề đườ ng (khi đã thi công xong )

Nếu đườ ng có giải phân cách giữa cao độ thiết k ế là cao độ tim phần xe chạy tínhcho tim giải phân cách, khi đó hai nền đườ ng riêng biệt sẽ có hai cao độ thiết k ế trên hai tr ắc dọc riêng biệt-Độ dốc từng đoạn tính bằng % hay 0/00 là tỷ số giữa hiệu số cao độ giữa hai điểmdầu và cuối dốc vớ i khoảng cách giữa hai điểm đó-Tại vị trí (mỗi cọc ) hiệu số giữa cao độ đỏ và đen (hoặc ngượ c lại ) là chiều caothicông ( đắ p hoặc đào )-Khi đườ ng đỏ phía trên đườ ng đen gọi là đườ ng đắ p và ngượ c lại gọi là đườ ngđào.

II> Nguyên tắc khi thiết k ế mặt cắt dọc:1.Nguyên tắcViệc thiết k ế mặt cắt dọc chủ yếu là định vị trí của đườ ng đỏ (gồm việc chọn

dốc chọn chiều dài đoạn dốc và bố trí các đườ ng cong đứng trên tr ắc dọc), việc nàycó ảnh hưở ng r ất lớ n đến giá thành xây dựng, quá trình chuyển động của xe trênđườ ng cho nên khi thiết k ế phải đảm bảo các nguyên tắc sau:- Đảm bảo các yêu cầu về k ỹ thuật.-Hiệu quả về kinh tế -Phù hợ p vớ i điều kiện cụ thể .

Để đảm bảo các nguyên tắc trên khi thiết k ế tr ắc dọc phải xem xét các vấn

đề sau :-Sự vận chuyển của ô tô-Địa hình địa chất khu vực tuyến đi qua-Căn cứ vào quy trình ,quy phạm đẻ thiết k ế tr ắc dọc đạt yêu cầu k ỹthuật, an toàn,kinh tế -Điều kiện thi công.-Điều kiện tác đọng của môi tr ườ ng.2.Các yêu cầu khi thiết k ế cắt dọc:

Khi thiết k ế đườ ng đỏ trên hình cắt dọc cần chú ý :-Xác định điểm khống chế cụ thể, chính xác, hợ p lý.(Điểm khống chế: các điểm

nhất thiết đườ ng đỏ phải qua như: điểm đầu tuyến ,điểm cuối tuyến ,điểm giao vớ iđườ ng sắt ....)+Đảm bảo đượ c các yêu cầu của các điểm khống chế theo suốt dọc tuyến+Cao độ các điểm khống chế quy định như sau:

+Cao độ nền đườ ng đắ p qua bãi sông phải cao hơ n mực nướ c tính toán ítnhất là 0,5 m

+Cao độ nền đườ ng dẫn vào cầu nhỏ và cống phải cao hơ n mực nướ c dâng ítnhất là 0,5 m


34/75

34

+Cao độ tối thiểu của đườ ng thiết k ế trên cầu phải xét đến cả an toàn chothông thuyền và 0,5 m cho cây trôi trong tr ườ ng hợ p không thông thuyền

+Cao độ nền đườ ng trên cống phải đảm bảo chiều dày đất đắ p tối thiểulà 0,5m

+Cao độ tối thiểu của mép nên đườ ng phải cao hơ n mực nướ c ngầm tínhtoán mực nướ c đọng thườ ng xuyên . Chiều cao này đượ c quy định theo bảng 4-8(

T67-TK Đt1): chiêù cao từ đáy áo đườ ng tớ i mực nứơ c ngầm tính toán hoặc tớ i mặtđất tự nhiên ở khu vực ẩm ướ t

Loại đất Chiều cao quy định ( m )Cát vừa ,cát nhỏ ,cát pha sét nhẹ 0,5(0,3)Cát bột ,cát pha sét nặng 0,7(0,4)Cát pha sét bột ,sét pha cát bột 1,2-1,8(0,5)Sét pha cát ,sét pha cát nặng ,sét bột 1,0-1,2 (0,4)

* Ghi chú :- Tr ị số trong ngoặc là chiều cao trên mặt đất ẩm ướ t hoặc mực nướ cngậ p 20 ngày-Đảm bảo tuyến đi đều ít thay đổi độ dốc, chọn độ dốc dọc và chiều dài dốc hợ p lýcho từng cấ p đườ ng.-Tr ắc dọc là một thành phần của tuyến trong không gian nên phải phối hợ p vớ ikhông gian xung quanh để tạo nên một tuyến đườ ng hài hoà vớ i không gian và hàihoà vớ i nội bộ .-Thoát nướ c tốt cho nền đườ ng và khu vực hai bên đườ ng .Nền đườ ng đắ p có chế độ thuỷ nhiệt tốt hơ n nền đườ ng đào ,nhưng cả hai loại không nên đào quá sâu vàđắ p quá cao-Đáy của rãnh r ọc thườ ng thiết k ế sông vớ i mép nền đườ ng ,độ dốc dọc của đáyrãnh bằng độ dốc dọc của đườ ng .Độ dốc dọc tối thiểu của rãnh là 0,5 %( cá biệt là0,3%)-Phải chú ý đến điều kiện thi công( thủ công hay cơ giớ i ). Vớ i các đườ ng quantr ọng thì thi công phần lớ n bằng cơ giớ i, tr ắc dọc đổi lắt nhắt sẽ không thuận lợ icho thi công ,cho bảo dưỡ ng và vận hành-Cần đảm bảo khoảng t ĩ nh không khi có công trình vượ t đườ ng ô tôvà chiều caodự tr ữ gia cố mặt đườ ng.-Nghiên cứu giải quyết tốt 4 vấn đề đã đặt ra ở phần nguyên tắc.

Bài 2: chọn độ dốc dọc và chiều dài dốc dọc


35/75

35

I>Độ dốc dọc lớ n nhất:Việc xác định tiêu chuẩn độ dốc dọc phải đượ c tính toán dựa trên nguyên tắc

tổng chi phí xây dựng và vận doanh là nhỏ n hất .Vì độ dốc dọc ảnh hưở ng đến gíathành xây dựng và các chỉ tiêu khai thác vận tải ( như tốc độ xe chạy ,giá thành đầutư....)-Theo TCVN 4054-98:

+ Tuỳ theo cấ p hạng k ỹ thuật của đườ ng độ dốc dọc tối đa đượ c quy địnhtrong bảng2-1. Khi gặ p khó khăn sau khi lậ p luận chứng kinh tế có thể tăng độ dọc thêm 1 %so vớ i các giá tr ị trong bảng 9 .Các tuyến đườ ng đi trên độ cao2000m so vớ i mặt biển có độ dốc dọc tối đa khong quá 8%

+Độ dốc dọc trong nền đào không nhỏ hơ n 0,5%.Trên các đoạn cá biệt cho phép độ dốc dọc trong nền đào nhỏ hơ n 0,5% nhưng chiều dài không quá 50m

+Đườ ng đi qua khu dân cư nên dùng độ dốc 3% và không Chiều dài dốc dọc lớ n nhất:

Chiều dài của đoạn dốc dọc lớ n không nên kéo dài mà phải hạn chế vì:

- Khi độ dốc dọc lớ n và chiều dài đoạn dốc dài thì khi xe chạy lên dốc phải chuyểnsố thấ p ,tốc độ nhỏ dẫn đến nóng máy làm cho máy phải làm việc quá sức,dễ haomòn, dễ sinh ra chết máy- Khi xuống dốc phải hãm phanh liên tục gây nguy hiểm nhất là khi đườ ng tr ơ n.Theo TCVN 4054-98 chiều dài đoạn dốc dọc không đượ c vượ t quá các tr ị số trong bảng 3-3 ( đối vớ i các đườ ng nâng cấ p cải tạo đượ c dùng tr ị số trong ngoặc)Bảng 12: chiều dài lớ n nhất trên tr ắc dọc


Độ dốc dọc Tốc độ tính toán

20 40 60 80 4 1500 1000 9005 1200 1000 800 7006 1000 800 600 5007 800 600 4008 600 4009 400


36/75

36

III> Độ dốc dọc tối thiểu:

ở những đoạn nền đào để tránh cho rãnh dọc không phải đào quá sâu đồngthờ i vẫn đảm bảo khả năng thoát nướ c tốt không thiết k ế đườ ng có độ dốc bằngkhông và độ dốc nhỏ nhất khong nhỏ hơ n 0,5%(Tr ườ ng hợ p cá biệt cho phép nhỏ hơ n 0,5% nhưng chiều dài không quá 50m).

IV> chiều dài tối thiểu của dốc dọc:Khi thiết k ế tr ắc dọc nếu từng đoạn ngắn lại thay đổi độ dốc làm cho tuyếnhình r ăng cưa xe đi laị không êm thuận, phải đổi số liên tục do vậy các đoạ dốc phải có một chiều dài đủ để bố trí 2 đườ ng tang . Theo TCVN 4054-98 chiều dàitối thiểu đượ c quy định không nhỏ hơ n ccác tr ị số trong bảng 3-4Bảng 3-4: chiều dài tối thiểu các đoạn dốc dọc


Tốc độ tính toán( km/h 80 60 40 20 Chiều dài tối thiểu của

đoạn dốc dọc ( m)

250(150) 150(100) 100(70) 60(50)

( Tr ị số trong ngoặc dùng cho đườ ng cải tạo nâng cấ p)

Bài 3: Thiết k ế đườ ng cong nối dốc đứ ng

I> Khái niệm: Trên tr ắc dọc có 2 đoạn thẳng ở cạnh nhau có độ dốc khác nhau, giao nhau

tạo nên một điểm gẫy. Điểm gẫy đó có thể là lồi hoặc lõm. Để đảm bảo tầm nhìntính toán, tr ắc dọc lượ n đều không gẫy khúc, xe chạy an toàn, tiện lợ i không cóhiện tượ ng xung kích gây xóc mạnh tại các vị trí đó trên tr ắc dọc phải thiết k ế

đườ ng cong đứng . Đườ ng cong đứng có hai loại : đườ ng cong đứng lòi và đườ ngcong đứng lõm .Góc gẫy biểu thị bằng hiệu số độ dốc của tr ắc dọc giao nhau. Do góc gẫy

bé nên vớ i độ chính xác vừa đủ để có thể tính như sau: = ( i1) - ( i2)

Dấu: + dốc đi lên; -dốc đi xuống.II> Bố trí đườ ng cong đứ ng:1> Một số quy định trong TCVN4054-98:- Tại những nơ i đườ ng đỏ đổi dốc mà hiệu đại số giữa hai dốc :

> 1% đối vớ i đườ ng có Vtt 60 km/h

2%đối vớ i đườ ng cong đứng co Vtt = ( 20-40 ) km/hthì phải bố trí đườ ng cong đứng.- Tr ị số bán kính đườ ng cong đứng chọn theo địa hình tạo điều kiện thuạn lợ i choxe chạy và không nhỏ hơ n các tr ị số trong bảng 2-1.- Đườ ng cong đững có thể dùng đườ ng cong tròn hoặc đườ ng cong pa ra bôn bậc2.- Về vị trí đườ ng cong đứng nên trùng vớ i đườ ng cong nằm, 2 đỉnh không nên lệchnhau quá 1/4 chiều dài đườ ng cong ngắn hơ n.


37/75


38/75

38

dấu +: tươ ng ứng vớ i đườ ng cong lõmVì độ dốc dọc của đườ ng r ất nhỏ, do đó hoành độ x có thể xem bằng độ dài củađoạn cong l-Cắm đuờ ng cong đứng thườ ng dùng bảng tính sẵn hoặc thướ c mẫu-Nếu không có bảng cắm cong dùng công thức để tính và phươ ng pháp đơ n giản làcắm theo các yếu tố sau:( chiều dài đườ ng cong )

K = R( i1 -i2 ) = R 222

21 K Rii RT

d T

R

2

2 T 2

hoặc d K R

2

8 i1 i2

i1,,i2 : độ dốc của hai đoạnnối dốc nhau bằng đườ ngcong đứng

i lấy dấu (-) khi xuống dốc R R(+) khi lên dốc

Bài 4: Giảm độ dốc dọc trên đườ ng cong có bán kính nhỏ

I> Khái niệm:Trong đườ ng cong bằng có bán kính nhỏ độ dốc thực tế sẽ tăng lên vì :

-Trên đườ ng cong co bán kính nhỏ phải bố trí siêu cao tổng hình học của dốc siêucao và dốc dọc sẽ lớ n hơ n độ dốc dự định áp dụng

-Chiều dài ở bụng đườ ng cong ngắn hơ n ở tim đườ ng nên dốc dọc ở mép trong sẽ lớ n hơ n dốc dọc ở tim đườ ng* Độ dốc dọc thực tế mà ô tô phải khắc phục trong đườ ng cong có bố trí siêu

cao là độ dốc ik >i và có hướ ng theo tim đườ ng:

ik =2 2

i iSc id Trong đó:

id : độ dốc dọc theo hướ ng ik tiế p tuyến vớ i vòng tròn isc

isc: độ dốc siêu cao của mặt đườ ngvuông góc vớ i tiế p tuyến trên( độ dốc ngang mặt đườ ng )

Vì các lý do trên nên ở các đưòng cong bằng có bán kính nhỏ thì phải giảm bớ t độ dốc dọc ( chiết giảm độ dốc dọc) ký hiệu là i Như vậy :độ dốc dọc lớ n nhất tại các đườ ng cong có bán kính nhỏ 50m là:

m mi i•,

•

-Khi xe chạy trên đườ ng cong có bán kính bé góc lệch giữa bánh xe và tr ục xe lớ nnên tiêu hao nhiên liệu, hao mòn xăm lố p nhiều hơ n.II> Độ triết giảm dốc dọc(Xem lại bài 2)


39/75

39

Bài5: Thiết k ế hình cắt dọc tại nơ i có công trình nhân tạo

3-7-1> Tuyến đườ ng ở hai bên đầu cầu: -Hình dáng bình đồ của tuyến đườ ng hai bên đầu cầu cần phải đồng đều vớ i hìnhdáng của cầu . Chiều dài tối thiểu phải đảm bảo yêu cầu quy định :đối vớ i đườ ngvào cầu la 10 m ,khi địa hình khó khăn cho phép xuống 5 m ,độ dốc dọc không lớ nquá 6 %3-7-2> Cao độ tuyến đườ ng tại vị trí cầu :

H Mặt cầu

Z H1 ( MNTN)

Cao độ thiết k ế của tuyến đườ ng tại vị trí cầu chính là cao độ mặt cầu :

H = C + Z + H1 Trong đó :H: cao độ thiết k ế C: chiều cao của cầu ( chiều cao k ết cấu nhị p )Z: khoảng t ĩ nh không dướ i cầu ( t ĩ nh không thông thuyền: tính từ

MNTK đến đáy dầm cầu)Tr ị số Z ở những sông có thuyền bè qua lại thì đượ c quy định theo cấ p vận tải củasôngSông không có thuyền qua lại thì Z = 0,5 m ,sông có lũ và cây trôi Z 1,5 m

3-7-3> Cao độ tuyến đườ ng tại vị trí cống :

0,5 m 0,5 m


40/75

40

A

BH3-7-Đối vớ i cống không áp (H 3-7A) cao độ mép nền đườ ng ( đườ ng đỏ ) phải đảm bảo cao hơ n đỉnh cống ít nhất là 0,5 m-Đối vớ i cống có áp cao độ mép nền đườ ng phải đảm bảo cao hơ n mực nướ c dângtr ướ c cống một chiều cao tối thiểu là 0,5 mTuy nhiên việc nâng cao độ nền đắ p ở vị trí cống không hợ p lý về kinh tế k ỹ thuậtnếu có thể đượ c thì đào sâu thêm lòng suối và đặt cống xuống thấ p hoặc đặt côngđôi có đườ ng kính nhỏ hơ n cống đơ n-Tr ắc dọc trên đườ ng và tr ắc dọc trên cầu không có gì phân biệt nhưng cần chú ý:

+Mặt cầu làm bằng gỗ lát phải giảm dốc: lát ngang 3 %lát dọc 2 %+ Độ dốc lên cầu nếu có xe thô sơ thì không nên dốc quá 2,5 %

-Xác định điểm khống chế : cá điểm nhất thiết đườ ng đỏ phải qua như điểm đầutuyến ,điểm cuối tuyến ,điểm giao vớ i đườ ng sắt ....-Cao độ các điểm khống chế quy định như sau:

+Cao độ nền đườ ng đắ p qua bãi sông phải cao hơ n mực nướ c tính toán ítnhất là 0,5 m

+Cao độ nền đườ ng dẫn vào cầu nhỏ và cống phải cao hơ n mực nướ c dâng ítnhất là 0,5 m

+Cao độ tối thiểu của đườ ng thiết k ế trên cầu phải xét đến cả an toàn chothông thuyền và 0,5 mcho cây trôi trong tr ườ ng hợ p không thông thuyền+Cao độ nền đườ ng trên cống phải đảm bảo chiều dày đất đắ p tối thiểu

là 0,5m+Cao độ tối thiểu của mép nên đườ ng phải cao hơ n mực nướ c ngầm tính

toán mực

giao trinh mon thiet ke duong o to truong trung cap cau duong va day nghe

Documents