Xác định cấp hạng kỹ thuật và tính toán các chỉ tiêu của kỹ thuật của tuyến đường

CHÖÔNG 2 XAÙC ÑÒNH CAÁP HAÏNG KYÕ THUAÄT VAØ TÍNH TOAÙN CAÙC CHÆ TIEÂU CUÛA KYÕ THUAÄT CUÛA TUYEÁN ÑÖÔØNG 2.1.CAÙC TIEÂU CHUAÅN DUØNG TRONG TÍNH TOAÙN: Tieâu chuaån thieát keá ñöôøøng oâ toâ TCVN 4054-05. Tieâu chuaån thieát keá keát caáu aùo ñöôøng meàm TCN211 - 06 2.2.XAÙC ÑÒNH CAÁP HAÏNG KYÕ THUAÄT& CAÁP QUAÛN LYÙCUÛA TUYEÁN ÑÖÔØNG Caên cöù vaøo nhieäm vuï thieát keá tuyeán ñöôøng qua hai ñieåm A - B, caên cöù vaøo muïc ñích vaø yù nghóa cuûa vieäc xaây döïng tuyeán A - B, caáp haïng kyõ thuaät cuûa tuyeán ñöôøng döïa vaøo caùc yeáu toá sau: - Giao thoâng ñuùng vôùi chöùc naêng cuûa ñöôøng trong maïng löôùi giao thoâng. - Ñòa hình khu vöïc tuyeán ñi qua. - Hieäu quaû toát veà kinh teá, chính trò, xaõ hoäi cuûa tuyeán. - Khaû naêng khai thaùc cuûa tuyeán khi ñöa vaøo söû duïng trong ñieàu kieän nhaát ñònh. - Löu löôïng xe thieát keá caàn thoâng qua. 2.2.1. Soá lieäu thieát keá ban ñaàu goàm: Bình ñoà tyû leä 1:10000. Ñoä doác ngang phoå bieán cuûa söôøn laø: 22,82%≤30% (ño vaø tính) Þ Bình ñoà thuoäc vuøng ñoàng baèng vaø ñoài. Trong ñoà aùn naøy tính toaùn vaø thieát keá vuøng ñoài nuùi. Ñoä cheânh cao giöõa hai ñöôøng ñoàng möùc : Dh = 5m. Löu löôïng xe thieát keá naêm töông lai (naêm thöù 15) : 4000 xcqñ/ngaøy ñeâm. Heä soá taêng tröôûng xe P = 5% . * Thaønh phaàn xe chaïy: a) Xe con chieám : 20% c) Xe taûi nheï Gaz-51A chieám : 30% d) Xe taûi vöøa Zil-130 chieám : 45% f) Xe taûi naëg Maz-200 chieám : 5% Löu löôïng xe thieát keá : löu löôïng xe thieát keá laø soá xe con quy ñoåi töø caùc loaïi xe khaùc, thoâng qua moät maët caét trong moät ñôn vò thôøi gian, tính cho naêm tính toaùn töông lai. Naêm töông lai laø naêm thöù 20 sau khi ñöa ñöôøng vaøo söû duïng ñoái vôùi ñöôøng caáp I vaø II; naêm thöù 15 ñoái vôùi ñöôøng caáp III vaø IV; naêm thöù 10 ñoái vôùi ñöôøng caáp V, caáp VI vaø caùc ñöôøng thieát keá naâng caáp, caûi taïo. 2.2.2. Xaùc ñònh caáp haïng kyõ thuaät : 2.2.2.1. Löu löôïng xe con quy ñoåi hieän taïi : ( N0) Löu löôïng xe thieát keá naêm töông lai N15 = 4000 xcqñ/ngñ. Þ Löu löôïng xe thieát keá naêm ñaàu N0 : N15 = N0 * (1+p)t-1 = N0 * (1+ 0.05)15-1 = 4000 xcqñ/ngñ Þ N0 = xcqñ/ngñ Heä soá quy ñoåi töø xe caùc loaïi ra xe con theo Baûng 2 TCVN 4054-05. Loaïi xe Xe con Xe taûi nheï Gaz-51A Xe taûi vöøa Zil-130 Xe taûi naëg Maz-200 Heä soá quy ñoåi 1,0 2,0 2,0 2,0 Löu löôïng xe chaïy naêm ñaàu khai thaùc : N Ta coù : N0 = N*( 0.2*1 + 0.3*2 + 0.45*2 + 0.05*2 ) = 2021 xcqñ/ngñ N = xe/ ngñ. Loaïi xe Tyû leä (%) Soá löôïng (xe) Heä soá qñ Niqñ Xe con M-21 20 225 1 225 Xe taûi nheï Gaz-51A 30 337 2 674 Xe taûi vöøa Zil-130 45 505 2 1010 Xe taûi naëng Maz-200 5 56 2 112 Toång 2021 (Ta laäp baûng ñeå sau naøy deã tính ñöôïc soá truïc xe tieâu chuaån ñeå phuïc vuï cho vieäc tính Keát caáu aùo ñöôøng). 2.2.2.2.Xaùc ñònh caáp haïng kyõ thuaät : Theo ñeà ta coù Löu löôïng xe thieát keá bình quaân cho naêm töông lai laø: Nt = 4000 xcqñ/ngñ. Tuyeán ñöôïc xaây döïng treân ñòa hình mieàn nuùi vaø coù löu löôïng xe thieát keá Nt : 3000 < Nt < 6000 (xcqñ/ngñ). Döïa vaøo Baûng 3 TCVN 4054-05, ta choïn : Caáp thieát keá cuûa ñöôøng choïn laø caáp III (ñöôøng truïc chính noái caùc trung taâm kinh teá, chính trò, vaên hoaù lôùn cuûa ñaát nöôùc, cuûa ñòa phöông. Quoác loä hay lieân tænh) 2.2.2.3Xaùc ñònh toác ñoä thieát keá : Toác ñoä thieát keá laø toác ñoä ñöôïc duøng ñeå tính toaùn caùc chæ tieâu kyõ thuaät chuû yeáu cuûa ñöôøng trong tröôøng hôïp khoù khaên. Toác ñoä naøy khaùc vôùi toác ñoä cho pheùp löu haønh treân ñöôøng cuûa cô quan quaûn lyù ñöôøng.Toác ñoä löu haønh cho pheùp phuï thuoäc tình traïng thöïc teá cuûa ñöôøng (khí haäu, thôøi tieát, tình traïng ñöôøng, ñieàu kieän giao thoâng,…). Toác ñoä thieát keá caùc caáp ñöôøng döïa theo ñieàu kieän ñòa hình. Vieäc phaân bieät ñòa hình ñöôïc phaân bieät döïa treân cô sôû doác ngang phoå bieán cuûa söôøn ñoài, söôøn nuùi nhö sau : Ñoàng baèng vaø ñoài £ 30%, nuùi > 30%. Döïa theo Baûng 4 TCVN 4054-05, ñoái vôùi ñöôøng caáp thieát keá laø caáp III, ñòa hình laø khu vöïc mieàn nuùi = > Toác ñoä thieát keá Vtk = 60 (Km/h). 2.3.XAÙC ÑÒNH CAÙC CHÆ TIEÂU KYÕ THUAÄT CUÛA TUYEÁN : 2.3.1.Chæ tieâu kyõ thuaät cho maët caét ngang: 2.3.1.1.Yeâu caàu chung ñoái vôùi vieäc thieát keá boá trí maët caét ngang ñöôøng oâtoâ: Vieäc boá trí caùc boä phaän goàm phaàn xe chaïy, leà, daûi phaân caùch, ñöôøng beân vaø caùc laøn xe phuï( laøn phuï leo doác, laøn chuyeån toác) treân maët caét ngang ñöôøng phaûi phuø hôïp vôùi yeâu caàu toå chöùc giao thoâng nhaèm ñaûm baûo moïi phöông tieän giao thoâng ( oâtoâ caùc loaïi, xe maùy, xe thoâ sô) cuøng ñi laïi ñöôïc an toaøn, thuaän lôïi vaø phaùt huy ñöôïc hieäu quaû khai thaùc cuûa ñöôøng. Tuøy theo caáp thieát keá cuûa ñöôøng vaø toác ñoä thieát keá, vieäc boá trí caùc boä phaän noùi treân phaûi tuaân thuû caùc giaûi phaùp toå chöùc giao thoâng qui ñònh ôû Baûng 5 TCVN 4054-05. Chieàu roäng toái thieåu cuûa caùc yeáu toá treân maët caét ngang ñöôøng ñöôïc qui ñònh tuøy thuoäc caáp thieát keá vaø ñaûm baûo naêng löïc thoâng xe . 2.3.1.2.Xaùc ñònh soá laøn xe: Phaàn xe chaïy goàm moät soá nguyeân caùc laøn xe. Con soá naøy neân laø soá chaún, tröø tröôøng hôïp chieàu xe coù löu löôïng cheânh leäch ñaùng keå hoaëc coù toå chöùc giao thoâng ñaëc bieät. Soá laøn xe chaïy ñöôïc xaùc ñònh tuøy thuoäc caáp ñöôøng ñoàng thôøi phaûi ñöôïc kieåm tra theo coâng thöùc Trong ñoù : Nlx : soá laøn xe yeâu caàu, ñöôïc laáy troøn. Ncñgio : löu löôïng xe chaïy thieát keá giôø cao ñieåm, khi khoâng coù nghieân cöùu ñaëc bieät Ncñgio ñöôïc tính nhö sau: Ncñgio =(0.1 4 0.12)*Ntbnñ Ncñgio = 0.124000 = 480 (xcqñ/h). Nlth : naêng löïc thoâng haønh thöïc teá, khi khoâng coù nghieân cöùu, tính toaùn, coù theå laáy nhö sau: Giaû söû soá laøn xe Nlx < 4. khi ñoù theo Baûng 5 TCVN 4054-05 thì maët caét ngang ñöôøng khoâng caàn daõy phaân caùch giöõa hai chieàu laøn xe . - Khi khoâng coù daûi phaân caùch traùi chieàu vaø oâtoâ chaïy chung vôùi xe thoâ sô : Nlth = 1000 (xcqñ/h/laøn). Z :heä soá söû duïng naêng löïc thoâng haønh. - Vtk = 60 Km/h laø 0.55 cho vuøng ñoàng baèng; 0.77 cho vuøng nuùi. = > = 0.623 laøn. Giaù trò tính toaùn ñöôïc laáy laøm troøn: Nlx =1 laøn Theo Baûng 7 TCVN 4054-05 : Caáp thieát keá cuûa ñöôøng laø caáp III. Toác ñoä thieát keá : 60 (Km/h). = > Soá laøn xe daønh cho xe cô giôùi laø 2 laøn. @ Keát luaän :Vaäy beà roäng cuûa maët ñöôøng 2 laøn xe laø 6,00 m Chieàu roäng toái thieåu cuûa leà ñöôøng 1,5m vaø leà gia coá 1,0 m Chieàu roäng toái thieåu cuûa neàn ñöôøng laø 9,00 m 2.3.2.Xaùc ñònh ñoä doác doïc lôùn nhaát : Ñoä doác caøng lôùn thì toác ñoä xe chaïy caøng thaáp, tieâu hao nheân lieäu caøng lôùn, hao moøn saêm loáp caøng nhieàu, töùc laø giaù thaønh vaän taûi caøng cao. Khi ñoä doác lôùn thì maët ñöôøng nhanh hao moøn do ma saùt vôùi loáp xe, do nöôùc möa baøo moøn, raûnh doïc mau hö hoûng hôn, duy tu baûo döôõng cuõng khoù khaên hôn. Toùm laïi neáu ñoä doác doïc caøng lôùn thì chi phí khai thaùc vaän doanh toán keùm hôn, löu löôïng xe caøng nhieàu thì chi phí maët naøy caøng taêng. Tuøy theo caáp thieát keá cuûa ñöôøng, ñoä doác doïc toái ña ñöôïc quy ñònh trong ñieàu 5.7 TCVN 4054-05. Khi gaëp khoù khaên coù theå taêng leân 1% nhöng ñoä doác doïc lôùn nhaát khoâng vöôït quaù 11%. Ñöôøng naèm treân cao ñoä 2000m so vôùi möïc nöôùc bieån khoâng ñöôïc laøm doác quaù 8%. - Ñöôøng ñi qua khu daân cö khoâng neân laøm doác doïc quaù 4%. - Doác doïc trong haàm khoâng lôùn hôn 4% vaø khoâng nhoû hôn 0.3%. - Trong ñöôøng ñaøo ñoä doác doïc toái thieåu laø 0,5%( khi khoù khaên laø 0,3% vaø ñoaïn doác naøy khoâng keùo daøi quaù 50m). - Ñoä doác doïc lôùn nhaát coù theå ñöôïc xaùc ñònh theo ñieàu kieän söùc baùm vaø söùc keùo cuûa oâtoâ : - fv vaø - fv imax = min 2.3.2.1.Theo ñieàu kieän söùc keùo : Ta xeùt xe ñang leân doác vaø ñieàu kieän ñeå xe chuyeån ñoäng : D ³ f + i = > Trong ñoù : Dmax : nhaân toá ñoäng löïc cuûa caùc loaïi xe ñöôïc tra töø bieåu ñoà nhaân toá ñoäng löïc öùng vôùi vaän toác tính toaùn. fv : heä soá caûn laên .do toác ñoä xe chaïy V = 60(km/h) neân fv = fo* ( 1+ 4.5* 10-5 V2 ) = 0.015*(1+ 4.5* 10-5 * 602) = 0.017 f0 =0.015 (loaïi maët ñöôøng beâ toâng nhöïa ôû traïng thaùi bình thöôøng). Tính cho töøng loaïi xe öùng vôùi vaän toác thieát keá V = 60(km/h) nhö sau : Loaïi xe Vaän toác (Km/h) Caáp soá Dmax (%) xe con M-21 60 III 0,111 9,4 Xe taûi nheï Gaz-51A 60 IV 0,042 2,5 Xe taûi vöøa Zil-130 60 V 0,031 1,4 Xe taûi naëng Maz-200 60 V 0,036 1,9 Nhaän xeùt : Ta neân thieát keá ñöôøng vôùi ñoä doác doïc cuûa xe chieám ña soá, ôû ñaây xe taûi vöøa Zil-130 chieám ña soá (45%) nhöng = 1.4% quaù nhoû.Ta thaáy ñoái vôùi tuyeán ôû mieàn nuùi coù ñoä doác doïc thöôøng khaù lôùn neân moät soá xe khoâng theå chaïy ñaït ñöôïc vaän toác thieát keá ôû caáp soá IV hoaëc V öùng vôùi moãi loaïi, vì vaäy xe phaûi chuyeån xuoáng soá thaáp hôn ñeå leo ñöôïc doác. ôû caùc caáp soá thaáp hôn thì xe chaïy ñöôïc bình thöôøng. Neân ôû ñaây ta choïn = 9% vaäy buoät caùc xe taûi Gaz-51A, Zil-130, Maz-200 ñeå leo ñöôïc doác phaûi chuyeån xuoáng soá nhoû hôn. Keát Luaän: choïn ñoä doác doïc thieát keá theo ñeàu kieän veà söùc keùo ñeå xe vaãn coøn chaïy ñöôïc laø 9,4% 2.3.2.2.Theo ñieàu kieän söùc baùm : Xe chæ coù theå chuyeån ñoäng khi baùnh xe vaø maët ñöôøng khoâng coù hieän töôïng tröôït. - fv Trong ñoù : Dbaùm = jd =0.3 heä soá baùm (heä soá ma saùt) giöõa baùnh xe vaø maët ñöôøng trong ñieàu kieän aåm vaø baån (ñieàu kieän baát lôïi nhaát. Tra baûng 2 – 2 Saùch giaùo trình trang 26). m = G = 9525 kg troïng löôïng xe taûi nheï Zil-130 khi coù haøng Gb = 6950 kg troïng löôïng truïc sau xe taûi nheï Zil-130 khi khoâng coù haøng heä soá phaân boá taûi troïng. Pw : löïc caûn khoâng khí. Trong ñoù : K : heä soá söùc caûn khoâng khí. K phuï thuoâïc vaøo töøng loaïi xe( xaùc ñònh theo thöïc nghieäm). k = 0,025 ÷ 0,035 ñoái vôùi xe con. Ta choïn k =0,03 k = 0,04 ÷ 0,06 ñoái vôùi xe buyùt(8T). Ta choïn k =0,05 k = 0,06 ÷ 0,07 ñoái vôùi xe taûi. Ta choïn k =0,065 Ñoái vôùi xe taûi K = (0.06 - 0.07), ta choïn K = 0,065 (kgs2/m4). F : dieän tích caûn khoâng khí. F = 0.8* B*H V : toác ñoä xe chaïy (V = 60 (km/h). Ta chæ xeùt xe chieám ña soá ñoù laø xe taûi vöøa Zil-130 (chieám 45%). Tra baûng 1 -TCVN4054-05 caùc kích thöôùc cuûa xe thieát keá Chieàu roäng : B = 2.5 (m). Chieàu cao : H = 4 (m). = > Dieän tích caûn khí F = 0.8B*H = 0.8´2.5´4 = 8 (m2). = > = = 144 (kg). = > Dbaùm = = > - fv = 0.204 – 0.017 = 0.19 = 19%. Ñeå tieän cho vieäc theo doõi ta laäp baûng sau: Loaïi xe mi Ki Fi Gi Pwi jd DBmax iBmax xe con 0,512 0,03 2,88 1,88 0,024 0,3 0,14 0,12 Taûi nheï Gaz-51A 0,748 0,065 8,00 5,35 0,144 0,3 0,20 0,18 Taûi vöøa Zil-130 0,730 0,065 8,00 9,53 0,144 0,3 0,20 0,19 Taûi naëng Maz-200 0,697 0,065 8,00 13,63 0,144 0,3 0,20 0,18 Qua tính toaùn ôû treân ta choïn ñoä doác doïc lôùn nhaát nhö sau: = min = min (9% , 19%) = 9%. Theo Baûng 15 TCVN 4054-05 vôùi Vtt = 60 km/h, caáp thieát keá laø caáp III, khu vöïc mieàn nuùi = > = 7%. Ta choïn ñoä doác doïc lôùn nhaát = = 7% theo tieâu chuaån ñeå thieát keá 2.4.XAÙC ÑÒNH TAÀM NHÌN XE CHAÏY: Nhaát thieát phaûi baûo ñaûm chieàu daøi taàm nhìn treân ñöôøng ñeå naâng cao ñoä an toaøn chaïy xe vaø ñoä tin caäy veà taâm lyù ñeå chaïy xe vôùi toác ñoä thieát keá. Khi thieát keá phaûi kieåm tra taàm nhìn. Caùc choå khoâng ñaûm baûo taàm nhìn phaûi dôû boû caùc chöôùng ngaïi vaät (chaët caây, ñaøo maùi taluy…). Chöôùng ngaïi vaät sau khi dôû boû phaûi thaáp hôn tia nhìn 0,3m. Tröôøng hôïp thaät khoù khaên, coù theå duøng göông caàu, bieån baùo, bieån haïn cheá toác ñoä hoaëc bieån caám vöôït xe. 2.4.1.Xaùc ñònh taàm nhìn tröôùc chöôùng ngaïi vaät coá ñònh : Sô ñoà taàm nhìn tröôùc chöôùng ngaïi vaät coá ñònh : Taàm nhìn tröôùc chöôùng ngaïi vaät coá ñònh laø ñoaïn ñöôøng ñuû ñeå ngöôøi laùi xe nhìn thaáy chöôùng ngaïi vaät, sau ñoù thöïc hieän haõm phanh vaø döøng xe caùch vaät caûn moät ñoaïn an toaøn. Trong ñoù : V = 60 km/h (toác ñoä xe chaïy). K =1.3 : heä soá xeùt ñeán hieäu quaû cuûa boä phaän haõm phanh ñoái vôùi xe taûi. lat = 5 ÷ 10m, laáy lat = 5m laø khoaûng caùch an toaøn. jd = 0.5 : heä soá baùm giöõa baùnh xe vaø maët ñöôøng (giaû söû maët ñöôøng beâ toâng nhöïa ôû ñieàu kieän bình thöôøng). i = 0,07 : ñoä doác doïc cuûa ñöôøng, tröôøng hôïp baát lôïi nhaát laø khi xe chaïy xuoáng doác laáy daáu (-). Heä soá söùc caûn laên f = 0.017. Tröôøng hôïp xe ôû ñoaïn ñöôøng coù i = 0%. = > Tröôøng hôïp xe khi ñang leân doác (imax = 7%). = > Tröôøng hôïp xe khi ñang xuoáng doác (imax = 7%). = > Theo Baûng 10 TCVN 4054 – 05 thì chieàu daøi taàm nhìn toái thieåu khi xe chaïy tröôùc chöôùng ngaïi vaät coá ñònh laø = 75 m. @ Ta choïn S1 = 75m theo tieåu chuaån ñeå thieát keá. 2.4.2.Xaùc ñònh taàm nhìn thaáy xe ngöôïc chieàu : Sô ñoà taàm nhìn ngöôïc chieàu : Taàm nhìn thaáy xe ngöôïc chieàu laø ñoaïn ñöôøng ñeå hai xe chaïy ngöôïc chieàu treân cuøng moät laøn xe vaø hai taøi xeá cuøng nhìn thaáy nhau, cuøng thöïc hieän haõm phanh vaø döøng laïi caùch nhau moät khoaûn an toaøn. S2 + lat Caùc trò soá laáy nhö treân neân ta coù : = > S2= 110.94 m . Theo Baûng 10 TCVN 4054-05 thì chieàu daøi taàm nhìn toái thieåu thaáy xe ngöôïc chieàu laø : = 150 m. Ta choïn S2 =150 m ñeå thieát keá. 2.4.3.Xaùc ñònh taàm nhìn vöôït xe : Taàm nhìn vöôït xe laø ñoaïn ñöôøng coù chieàu daøi ñuû ñeå ngöôøi laùi xe con vöôït qua xe taûi ñi cuøng chieàu ôû phía tröôùc baèng caùch ñi qua laøn xe chaïy ngöôïc chieàu vaø quay trôû veà laøn xe cuûa mình moät caùch an toaøn trong ñieàu kieän coù xe chaïy ngöôïc chieàu khi thöïc hieän vöôït xe. Trong ñoù : Svx : taàm nhìn vöôït xe (m). V1 , V2 , V3 : vaän toác xe chaïy cuûa caùc xe 1 , 2 , 3 (Km/h). k1 = 1.2 ( heä soá haõm phanh cuûa xe con). lat = 5m (khoaûng caùch an toaøn). l4 = 3m (chieàu daøi xe con). jd = 0.5 V1 = V3 = 120 Km/h ( xeùt tröôøng hôïp khoù khaên xe chaïy vôùi toác ñoä cao). V2 = 60 Km/h. = 722 m. Ta choïn Svx = 725 m. Theo Baûng 10 TCVN 4054-05 thì chieàu daøi taàm nhìn vöôït xe toái thieåu laø = 350 m. @ Ta choïn Svx = 350 m theo tieâu chuaån ñeå thieát keá chieàu daøi vöôït xe. 2.5.XAÙC ÑÒNH BAÙN KÍNH ÑÖÔØNG CONG NAÈM: Trong tröôøng hôïp khoù khaên môùi vaän duïng baùn kính ñöôøng cong naèm toái thieåu. Khuyeán khích duøng baùn kính toái thieåu thoâng thöôøng trôû leân, vaø luoân taän duïng ñòa hình ñeå ñaûm baûo chaát löôïng chaïy xe toát nhaát. 2.5.1.Xaùc ñònh baùn kính ñöôøng cong naèm nhoû nhaát öùng vôùi sieâu cao (iscmax = 7%) : Theo TCVN 4054 – 05, ñöôøng caáp III, vaän toác thieát keá 60 Km/h Hình 2.4: Ñöôøng cong naèm vaø ñoïan noái sieâu cao Trong ñoù : V = 60 km/h vaän toác xe chaïy. Theo Baûng 13 TCVN 4054-05 öùng vaän toác thieát keá Vtk = 60 Km/h thì iscmax = 7% mmax = 0.15 :heä soá löïc ngang tính toaùn cho maët ñöôøng öôùt baån, vaø tính toaùn trong tröôøng hôïp khoù khaên. = > = 128.85 m. Ta choïn = 130m. Theo Baûng 11 TCVN 4054-05 : =125 m. Ta choïn = 125 m theo tieâu chuaån ñeå thieát keá. 2.5.2.Baùn kính ñöôøng cong naèm khoâng caàn laøm sieâu cao: Trong ñoù : m = 0,08 :heä soá do taùc duïng cuûa löïc ngang cuûa baùnh xe chaïy treân ñöôøng. isc = -in (ñoä doác ngang toái thieåu thoaùt nöôùc tuøy theo loaïi vaät lieäu caáu taïo maët ñöôøng). in = 2% ñoái vôùi maët ñöôøng beâ toâng nhöïa vaø do khoâng boá trí sieâu cao neân maët caét ngang laøm hai maùi. = >= 472.44 m . Theo Baûng 11 TCVN 4054-05 öùng vôùi ñöôøng caáp III vuøng nuùi, Vtk = 60 km/h thì : = 1500m. @ Vaäy ta choïn = 1500m ñeå thieát keá. 2.5.3.Baùn kính ñöôøng cong naèm nhoû nhaát theo ñieàu kieän ñaûm baûo taàm nhìn ban ñeâm : Taàm nhìn ban ñeâm phuï thuoäc vaøo goùc phaùt saùng a theo phöông ngang cuûa ñeøn pha oâtoâ, thöôøng goùc phaùt saùng theo phöông ngang laø nhoû khoaûng a = 2oâ. Ta coù: Trong ñoù : S laø taàm nhìn vaøo ban ñeâm cuûa ngöôøi laùi xe( taàm nhìn tröôùc chöùng ngaïi vaät) S = St =75 m (chieàu daøi taàm nhìn tröôùc chöôùng ngaïi vaät coá ñònh). = > = 1074.29 m Vaäy choïn baùn kính ñöôøng cong naèm toái thieåu khi xe chaïy ban ñeâm laø 1100 m( chæ duøng ñoái vôùi ñöôøng coù yeâu caàu xe chaïy veà ban ñeâm nhieàu) 2.6.XAÙC ÑÒNH CHIEÀU DAØI TOÁI THIEÅU CUÛA ÑÖÔØNG CONG CHUYEÅN TIEÁP: Khi xe chaïy töø ñöôøng thaúng vaøo ñöôøng cong, phaûi chòu caùc thay ñoåi: - Baùn kính töø ¥ chuyeån sang baèng R höõu haïn. - Löïc li taâm töø choå baèng khoâng ñaït tôùi giaù trò höõu haïn. - Goùc a hôïp thaønh giöõa truïc baùnh tröôùc vaø truïc xe töø choå baèng khoâng (treân ñöôøng thaúng) tôùi choå baèng a (treân ñöôøng cong). Nhöõng bieán ñoåi ñoät ngoät ñoù gaây caûm giaùc khoù chòu cho laùi xe vaø haønh khaùch. Vì vaäy ñeå ñaûm baûo söï chuyeån bieán ñieàu hoøa veà löïc ly taâm, veà goùc a, vaø veà caûm giaùc cuûa haønh khaùch caàn phaûi laøm moät ñöôøng cong chuyeån tieáp giöûa ñöôøng thaúng vaø ñöôøng cong. Khi vaän toác thieát keá Vtk ³ 60 Km/h phaûi boá trí ñöôøng cong chuyeån tieáp ñeå noái töø ñöôøng thaúng vaøo ñöôøng cong.. Döïa theo 3 ñieàu kieän sau : 2.6.1.Ñieàu kieän 1 : Ñuû ñeå boá trí ñöôøng cong chuyeån tieáp (laøm cho haønh khaùch khoâng caûm thaáy söï thay ñoät ngoät khi xe chaïy vaøo trong ñöôøng cong) : Trong ñoù: V = 60 km/h (vaän toác thieát keá ). R = 125m (baùn kính ñöôøng cong naèm nhoû nhaát khi coù boá trí sieâu cao (7%)). I : ñoä taêng gia toác ly taâm cho pheùp. Theo TCVN laáy I = 0.5 (m/s3). = > @ Vaäy ta Choïn Lct = 75 m. 2.6.2.Ñieàu kieän 2 : Ñuû ñeå boá trí ñoaïn noái sieâu cao. Ñoaïn noái sieâu cao ( Lsc) : laø ñoaïn chuyeån tieáp töø ñoä doác ngang cuûa maët ñöôøng coù hai maùi nghieâng ñeán ñoä doác sieâu cao maët ñöôøng coøn moät maùi . Trong ñoù :B = 6 m (beà roäng cuûa maët ñöôøng).Theo Baûng 7 TCVN 4054-05 ñoái vôùi ñöôøng caáp III, ñòa hình vuøng nuùi thì chieàu roäng 1 laøn laø 3m.( ñöôøng 2 laøn xe) D = 0,9m ( ñoä môû roäng phaàn xe chaïy). isc = 7% ñoä doác sieâu cao Theo Baûng 13 TCVN 4054-05 öùng vôùi baùn kính toái thieåu khi coù sieâu cao laø R = 125m. ip = 0,005 (0,5%) ñoä doác phuï lôùn nhaát khi Vtt ³ 60 (km/h). = > = 96.6m. @ Vaäy ta choïn Lnsc = 100m. 2.6.3.Ñieàu kieän 3 : Ngoaøi hai ñieàu kieän treân chieàu daøi ñöôøng cong chuyeån tieáp nhoû nhaát coù thoâng soá ñöôøng cong A thoaû maõn hai ñieàu kieän : 13.89.44 m. Trong ñoù : R =125m baùn kính ñöôøng cong naèm nhoû nhaát treân bình ñoà öùng vôùi isc = 7%. Chieàu daøi ñöôøng cong chuyeån tieáp nhoû nhaát ñöôïc choïn baèng giaù trò lôùn nhaát trong 3 ñieàu kieän treân. = max(ñk1,ñk2,ñk3)= max(75 , 100 , 13.88) = 100 m. Theo TCVN 4054-05 thì = 70m öùng vôùi baùn kính nhoû nhaát . @ÔÛ ñaây ta chæ laáy theo tieâu chuaån ñeå thieát keá neân : Lct = 70 m ñeå thieát keá. 2.7.XAÙC ÑÒNH CHIEÀU DAØI ÑOAÏN CHEÂM GIÖÕA HAI ÑÖÔØNG CONG : 2.7.1.Chieàu daøi toái thieåu cuûa ñoaïn thaúng cheâm giöõa hai ñöôøng cong cuøng chieàu : - Neáu hai ñöôøng cong cuøng chieàu khoâng coù sieâu cao hay coù cuøng moät ñoaïn doác sieâu cao thì coù theå noái tröïc tieáp vôùi nhau vaø ta coù ñöôøng cong gheùp . - Khi hai ñöôøng cong coù sieâu cao thì ñoaïn cheâm phaûi ñuû chieàu daøi ñeå boá trí hai nöûa ñöôøng cong chuyeån tieáp. m - Neáu hai ñöôøng cong cuøng chieàu naèm gaàn nhau maø chieàu daøi ñoaïn thaúng giöõa hai ñöôøng cong khoâng coù hoaëc khoâng ñuû boá trí ñöôøng cong chuyeån tieáp thì toát nhaát laø thay ñoåi baùn kính ñeå hai ñöôøng cong tieáp giaùp nhau .Vaø coù cuøng ñoä doác sieâu cao vaø ñoä môû roäng theo ñoä doác sieâu cao, ñoä môû roäng lôùn nhaát .Tyû soá baùn khính giöõa hai ñöôøng cong keà nhau trong ñöôøng cong gheùp khoâng neân lôùn hôn 1,3 laàn . - Neáu ñieàu kieän ñòa hình khoâng theå duøng ñöôøng cong gheùp maø vaãn phaûi giöõ ñoaïn thaúng cheâm ngaén thì treân ñoaïn thaúng ñoù phaûi thieát keá maët caét ngang moät maùi töø cuoái ñöôøng cong naøy ñeán ñaàu ñöôøng cong kia . - Tröôøng hôïp ñoaïn thaúng cheâm ñuû ñeå boá trí ñöông cong chuyeån tieáp thì sau khi boá trí hai ñoaïn noái sieâu cao ,coøn ñoaïn giöõa laøm traéc ngang hai maùi neáu ñuû ñoä daøi . @Vaäy chieàu daøi ñoaïn cheâm giöõa hai ñöôøng cong cuøng chieàu ta choïn Lcheâm = 70 m. 2.7.2.Chieàu daøi toái thieåu cuûa ñoaïn thaúng cheâm giöõa hai ñöôøng cong ngöôïc chieàu : - Hai ñöôøng cong ngöôïc chieàu coù baùn kính lôùn khoâng yeâu caàu laøm sieâu cao thì coù theå noáùi tröïc tieáp vôùi nhau . - Khi hai ñöôøng cong coù sieâu cao thì yeâu caàu toái thieåu laø coù moät ñoaïn cheâm, chieàu daøi toái thieåu ñoaïn cheâm phaûi ñuû boá trí caùc ñöôøng cong chuyeån tieáp hoaëc ñoaïn noái sieâu cao . . L1, L2 :chieàu daøi ñoaïn noái sieâu cao, chuyeån tieáp, môû roäng giöõa hai ñöôøng cong baùn kính R1 vaø R2 . Trong tröôøng hôïp baát lôïi nhaát hai ñöông cong ngöôïc chieàu coù baùn kính laø : R1 = R2 =125m (=Rmin ) thì isc1 = isc2 = 7% ; L1 = L2 = 70m . Vaäy chieàu daøi ñoaïn nhoû nhaát baèng . 140 (m ) Theo TCVN 4054-05 thì ñoaïn cheâm toái thieåu hai ñaàu ñöôøng cong m = 2*V = 2*60 =120 m = > Lcheâmn = max( 140 ; 120)= 140 m. @Vaäy Chieàu daøi toái thieåu cuûa ñoaïn thaúng cheâm giöõa hai ñöôøng cong ngöôïc chieàu ta choïn Lcheâm = 140 m. 2.8.XAÙC ÑÒNH CAÙC BAÙN KÍNH ÑÖÔØNG CONG ÑÖÙNG: Ñeå lieân keát caùc doác doïc treân maët caét doïc, ngöôøi ta phaûi duøng caùc ñöôøng cong ñöùng ñeå xe chaïy ñieàu hoøa, thuaän lôïi, baûo ñaûm taàm nhìn ban ngaøy vaø ban ñeâm, ñaûm baûo haïn cheá löïc xung kích, löïc li taâm theo chieàu ñöùng. Laàn löôït phaân tích theo caùc quan ñieåm treân chuùng ta seõ coù caùc cô sôû ñeå löïa choïn baùn kính ñöôøng cong ñöùng loài, loõm. Caùc choå ñoåi doác treân maët caét doïc (lôùn hôn 1% khi toác ñoä thieát keá ³ 60 Km/h. lôùn hôn 2% khi toác ñoä thieát keá < 60 Km/h) phaûi noái tieáp baèng caùc ñöôøng cong ñöùng (loài vaø loõm). Caùc ñöôøng cong naøy coù theå laø ñöôøng cong troøn hoaëc parabol baäc 2. Baùn kính ñöôøng cong ñöùng phaûi choïn cho hôïp vôùi ñòa hình, taïo thuaän lôïi cho xe chaïy vaø myõ quan cho ñöôøng ñoàng thôøi phaûi thoûa giaù trò ghi trong Baûng 19 TCVN 4054-05. 2.8.1.Xaùc ñònh baùn kính nhoû nhaát cuûa ñöôøng cong ñöùng loài : Ñöôøng coù xe chaïy ngöôïc chieàu khoâng coù daûi phaân caùch. Trong ñoù : h =1.2 m (chieàu cao töø maét ngöôøi laùi xe ñeán maët ñöôøng). Ñeå Rloài ñaït giaù trò nhoû nhaát thì S choïn giaù trò nhoû nhaát . do S1 < S2 neân: S = S1 = 75m (chieàu daøi taàm nhìn tröôùc chöôùng ngaïi vaät coá ñònh). = > = 586 m. Theo Baûng 19 TCVN 4054-05 thì : = 2500 m (toái thieåu tôùi haïn). = 4000 m (toái thieåu thoâng thöôøng). Khuyeân neân choïn baùn kính toái thieåu thoâng thöôøng ôû nhöõng nôi ñòa hình cho pheùp. @Vaäy ta choïn = 2500 m ñeå thieát keá. 2.8.2.Xaùc ñònh baùn kính nhoû nhaát ñöôøng cong ñöùng loõm: Theo 2 ñieàu kieän : Ñieàu kieän 1 : baûo ñaûm haïn cheá löïc li taâm treân ñöôøng cong ñöùng loõm ñeå khoâng gaõy nhíp xe. Treân ñöôøng cong ñöùng loõm, löïc li taâm gia theâm vaøo taûi troïng, gaây khoù chòu cho haønh khaùch vaø gaây neân sieâu taûi cho loø xo cuûa xe vì theá ta caàn phaûi haïn cheá gia toác li taâm, khoâng cho pheùp vöôït qua caùc giaù trò cho pheùp : Trong ñoù : b laø gia toác li taâm khoâng vöôït quaù (0,540,7) m/s2, choïn b = 0,5 (m/s2). V = 60 km/h ( toác ñoä xe chaïy). v : toác ñoä theo thöù nguyeân laø m/s2. = > . Ñieàu kieän 2 : ñaûm baûo taàm nhìn ban ñeâm treân ñöôøng cong ñöùng loõm . Veà ban ñeâm, pha ñeøn cuûa oâtoâ chieáu trong ñöôøng cong ñöùng loõm moät chieàu nhoû hôn so vôùi treân ñöôøng baèng. Trong ñoù : hp = 0.75 m (ñoä cao ñeøn xe con so vôùi maët ñöôøng). ; =20 goùc chieáu saùng cuûa ñeøn oâ toâ theo phöông ñöùng . S1 =75 m (laø chieàu daøi taàm nhìn tröôùc chöôùng ngaïi vaät). = > = 835 m Töø 2 ñieàu kieän treân = > = 835 m. Theo Baûng 19 TCVN 4054-05 thì : = 1000 m (toái thieåu tôùi haïn). = 1500 m (toái thieåu thoâng thöôøng). Khuyeân neân choïn baùn kính toái thieåu thoâng thöôøng. @Vaäy ta choïn = 1000 m ñeå thieát keá ôû nhöõng nôi ñòa hình khoù khaên. Trong thieát keá traéc doïc, vieäc löïa choïn ñöôøng cong ñöùng laø nhaèm taïo ñieàu kieän toát cho xe chaïy veà phöông dieän ñoäng löïc cuõng nhö veà phöông dieän quang hoïc, cô hoïc ñeå cho xe chaïy vôùi toác ñoä mong muoán, vaø an toaøn.Yeâu caàu khi thieát keá laø ñöôøng cong ñöùng neân baùm saùt ñòa hình, caøng baùm saùt thì khoâng nhöõng khoái löôïng coâng trình bôùt ñi, nhöng coøn ñaûm baûo cho coâng trình oån ñònh laâu daøi. 2.9.XAÙC ÑÒNH KHAÛ NAÊNG THOÂNG HAØNH XE & KÍCH THÖÔÙC NGANG CUÛA ÑÖÔØNG: 2.9.1Khaû naêng thoâng haønh xe: Khaû naêng thoâng xe töùc laø soá löôïng xe toái ña coù theå chaïy qua moät maët caét ngang ñöôøng trong moät ñôn vò thôøi gian, thöôøng ñöôïc bieåu thò baèng xe/h. Khaû naêng thoâng xe phuï thuoäc vaøo khaû naêng thoâng xe cuûa moät laøn, vaø soá laøn xe. Xaùc ñònh khaû naêng thoâng xe cuûa moät laøn khi khoâng xeùt ñeán khoaûng caùch haõm xe tröôùc : Trong ñoù : V: vaän toác xe chaïy lx = 12m (chieàu daøi xe taûi). lo = (3-5m) khoaûng caùch an toaøn. Choïn l0 = 5m. f = 0.02 (heä soá söùc caûn laên). i = 7% ( xeùt trong tröôøng hôïp khoù khaên khi xe leân doác). j = 0.2 ( heä soá baùm phuï thuoäc vaøo loaïi maët ñöôøng, xeùt trong ñieàu kieän khoù khaên). t = 1s ( thôøi gian phaûn öùng taâm lyù). g = 9.8 m/s2 (gia toác troïng tröôøng). = > = = 202 (xe/giôø). @Vaäy khaû naêng thoâng haønh cuûa ñöôøng laø N = 2N1lan = 2*202 = 404 (xe/h). 2.9.2.Caùc kích thöôùc ngang cuûa ñöôøng: a.Ñoä môû roäng maët ñöôøng ôû ñoaïn ñöôøng cong: - Khi xe chaïy trong ñöôøng cong yeâu caàu phaûi môû roäng phaàn xe chaïy. Khi baùn kính ñöôøng cong naèm £ 250 m, phaàn xe chaïy môû roäng theo quy ñònh trong Baûng 12 TCVN 4054-05 - Khi xe chaïy treân ñöôøng cong, truïc sau coá ñònh luoân luoân höôùng taâm, coøn baùnh tröôùc hôïp vôùi truïc xe moät goùc neân xe yeâu caàu moät chieàu roäng lôùn hôn treân ñöôøng thaúng. Ñoái vôùi nhöõng ñoaïn cong ta phaûi môû roäng maët ñöôøng vôùi ñoä môû roäng (D): Hình 2.7: Ñoä môû roäng maët ñöoøng trong ñöôøng cong D = 2ew Trong ñoù : D : ñoä môû roäng cuûa phaàn xe chaïy. l = 6.5 m chieàu daøi tính töø truïc sau cuûa xe tôùi giaûm xoùc ñaèng tröôùc ñoái vôùi xe taûi vöøa R =130 m (baùn kính nhoû nhaát trong ñoaïn noái sieâu cao). V = 60 Km/h (vaän toác thieát keá ). = > = 0.426 m. Vaäy D = 230.426 = 0.852 m. Theo Baûng 12 TCVN 4054-05 thì D = 0,9 m. @Vaäy Ñoä môû roäng maët ñöôøng ôû ñoaïn ñöôøng cong ta choïn D = 1 m ñeå thieát keá. Beà roäng maët ñöôøng: Xaùc ñònh chieàu roäng maët ñöôøng noùi chung, laøn xe noùi rieâng laø moät vaán ñeà kinh teá kyõ thuaät. Maët ñöôøng laø moät coâng trình raát ñaét, thöôøng chieám tyû leä cao trong kinh phí xaây döïng ñöôøng. Chieàu roäng moät laøn xe xaùc ñònh khoâng thoûa ñaùng hoaëc laø quaù roäng seõ gaây laõng phí, hoaëc laø quaù heïp seõ khoâng ñaûm baûo an toaøn vaø toác ñoä xe. Hinh 2.7 : Beà roäng laøn xe Beà roäng phaàn xe chaïy, ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: Trong ñoù: a : beà roäng thuøng xe. c : khoaûng caùch giöõa tim 2 daõy baùnh xe. x = y = 0.5+ 0.005*V V : vaän toác xe chaïy (Km/h). Khi tính toaùn chieàu roäng cuûa moät laøn xe chuùng ta chæ tính cho tröôøng hôïp xe con vì kích thöôùt ngang cuûa xe taûi thöôøng lôùn hôn nhieàu so vôùi cuûa xe con. Ñoái vôùi xe taûi, V = 60 (km/h). x = y = 0.5 + 0.005*V = 0.5 + 0.005*60 = 0.8m. a = 2.5 m ; c =1.79 m. = >= 3.745 m B1 laøn = 3.745 m = > Bmñ = 2* B1 laøn =2*3.745 = 7.49m. Choïn Bmñ = 7.5m - Ñoái vôùi ñoaïn ñöôøng thaúng : Bmñ = 7.5 m. - Ñoái vôùi ñoaïn ñöôøng cong : Bmñ = 7.5 + D = 7.5 + 1 = 8.5 m. Theo Baûng 7 TCVN 4054-05, vôùi ñöôøng caáp thieát keá laø caáp III, toác ñoä thieát keá Vtt = 60 km/h thì B1lan = 3 m neân Bmñ = 6 m (cho hai laøn xe). Vôùi phöông aùn naøy thì xe chaïy ngöôïc chieàu nhau khoâng ñaït ñöôïc toác ñoä toái thieåu 60 km/h vì beà roäng ñöôøng khoâng ñuû an toaøn,ñeå khaéc phuïc nhöôïc ñieåm treân ta taän duïng phaàn leà gia coá ñeå laøm choå traùnh xe khi hai xe taûi chaïy vöôït chieàu nhau ñeå taêng tính an toaøn trong löu thoâng. @ - Ñoái vôùi ñoaïn ñöôøng thaúng : Bmñ = 6 m. @ - Ñoái vôùi ñoaïn ñöôøng cong : Bmñ = 6 + D = 6 + 1 = 7 m. Beà roäng leà ñöôøng : ñoái vôùi ñöôøng caáp III, theo Baûng 7 TCVN 4054-05 thì beà roäng leà ñöôøng laø 1,5m trong ñoù goàm : phaàn leà ñöôøng coù gia coá laø 1m vaø phaàn leà ñaát laø 0,5m. Beà roäng neàn ñöôøng theo tính toaùn: @ - Ñoái vôùi ñoaïn ñöôøng thaúng :Bnñ = Bmñ + 2Blñ = 7.5 + 2*1.5 = 10.5 m. @ - Ñoái vôùi ñoaïn ñöôøng cong :Bnñ = 10.49 + 1 = 11.5 m. Beà roäng neàn ñöôøng theo TCVN4054 - 05: @- Ñoái vôùi ñoaïn ñöôøng thaúng :Bnñ = Bmñ + 2Blñ = 6 + 2*1.5 = 9 m. @ - Ñoái vôùi ñoaïn ñöôøng cong :Bnñ = 9 + 1 = 10 m. Ñoä doác ngang cuûa ñöôøng Ñoä doác ngang maët ñöôøng chæ coù taùc duïng ñaûm baûo thoaùt nöôùc cho maët ñöôøng, do ñoù boá trí ñoä doác ngang laø nhoû, phuï thuoäc vaøo loaïi maët ñöôøng. Ñoä doác ngang maët ñöôøng laáy theo baûng sau.Bảng 9 TCVN 4054-05 Loaïi maët ñöôøng Ñoä doác ngang (%) Nhoû nhaát Lôùn nhaát Beâ toâng Xi maêng, beâ toâng nhöïa 1.5 2.0 Laùng nhöïa, thaám nhaäp nhöïa 2.0 3.0 Ñaù daêm 2.5 3.5 Ñöôøng ñaát 3.0 4.0 Vaäy caên cöù vaøo loaïi maët ñöôøng toâi choïn ñoä doác ngang in = 2 % *Ñoä doác leà ñöôøng : Theo quy ñònh thöôøng laáy lôùn hôn ñoä doác ngang maët ñöôøng khoaûng 2%, vaäy choïn ileà = 3% - 4 %. Vôùi leà gia coá . choïn ileà = 4% BAÛNG TOÅNG HÔÏP KEÁT QUAÛ TÍNH TOAÙN CAÙC CHÆ TIEÂU KYÕ THUAÄT STT Teân caùc chæ tieâu kyõ thuaät Ñôn vò Theo TT Theo TCTK Gía trò TK 1 Caáp haïng kyõ thuaät - III - III 2 Vaän toác xe chaïy. Km/h - 60 60 3 Ñoä doác doïc lôùn nhaát. % 9 7 7 4 Ñoä doác ngang maët ñöôøng. Ñoä doác ngang leà ñöôøng : - Gia coá : - Khoâng gia coá : % % % - - - 2 2 4 2 2 4 5 Baùn kính ñöôøng cong naèm nhoû nhaát : m - Rosc 472.44 1500 1500 - Rsc (7%) 130 125 125 - R thoâng thöôøng. - 250 250 - Ñaûm baûo taàm nhìn. 1125 - 1125 6 Taàm nhìn : m - Tröôùc chöôùng ngaïi vaät coá ñònh. 62.89 75 75 - Thaáy xe ngöôïc chieàu. 110.94 150 150 - Taàm nhìn vöôït xe. 725 350 350 7  Baùn kính ñöôøng cong ñöùng. m - Baùn kính nhoû nhaát cuûa ñöôøng cong loài. 586 2500 2500 - Baùn kính nhoû nhaát cuûa ñöôøng cong loõm. 835 1000 1000 8 Soá laøn xe. 1 2 2 9 Beà roäng moät laøn xe. m 3.75 3 3 10 Beà roäng maët ñöôøng : m - Ñoaïn thaúng. 7.5 6 6 - Ñoaïn cong. 8.5 - 7 11 Beà roäng leà ñöôøng: Phaàn gia coá Phaàn khoâng gia coá m m 1 0.5 1 0.5 12 Beà roäng neàn ñöôøng : m - Ñoaïn thaúng. 10.5 9 9 - Ñoaïn cong. 11.5 10 10