Tài liệu Thiết kế đường ô tô_2 ppt

Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
trờng đại học GTVT Độc lập Tự do Hạnh phúc
nhiệm vụ
bài tập lớn môn học tkđ ô tô f1
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay
Khoa: Công trình
Sinh viên : Đỗ Đình Mừng (MSV: 0909076)
Lớp : TĐH Thiết kế cầu đờng-K50
Tên và tóm tắt yêu cầu, nội dung BTL :
1. Thiết kế lập dự án đầu t xây dựng tuyến đờng, với các số liệu
- Tờ bản đồ tỷ lệ 1/10.000, có 2 điểm khống chế đầu và cuối
- Lu lợng xe và thành phần xe thiết kế năm đầu
2. Thiết kế chi tiết một đờng cong bằng.

Số liệu cần thiết, chủ yếu để thiết kế: đề số:
1. Bản đồ: DA1 Tờ số 24 , tỷ lệ 1/10.000 điểm khống chế: D E
Số liệu:29
2. Lu lợng xe thiết kế N= 1.100 (xe/nđ)
3. Lu lợng xe:
- Xe đạp: 20 Xe máy 2: 97 Xe ô tô con: 145
- Xe tải tải hai trục : 72 Xe bus dới 25 chỗ: 60
- Xe bus lớn : 20 Xe tải lớn hơn 3 trục: 77
- Xe bus kéo mooc, xe kéo mooc : 19
- Các số liệu cần thiết khác tự điều tra thu thập.
Hệ số tăng trởng xe hàng năm: q = 8%; Địa hình: Đồi núi
Các bản vẽ chính:
1. Bình đồ tuyến : Thiết kế trên bản đồ đúng tỷ lệ

2. Trắc dọc 1/2000; 1/500 khổ A3 kéo dài
3. Bản vẽ thiết kế chi tiết một đờng cong khổ A3
4. Các bản vẽ trắc ngang điển hình (3-5 trắc ngang/1km)
Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 2012
Giáo viên hớng dẫn
ThS. Nguyễn Đình Thạo
Bài tập lớn
Thiết kế đờng f 1
A-Yêu cầu:
Thiết lập dự án đầu t xây dựng tuyến đờng qua hai điểm A - B cho trớc trên bản
đồ địa hình ( DA 1 - Tờ số 24 )
I-Số liệu:
- Thành phần các loại xe cho trong năm đầu nh sau:
Loại xe Lu lợng
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

3
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

Xe đạp 20
Xe máy 97
Xe con 145
Xe bus dới 25 chỗ 60
Xe tải hai trục 72
Xe bus lớn 20
Xe tải 3 trục trở lên 77

Xe kéo mooc, xe buýt kéo
mooc
19
II-Bản đồ địa hình:
Bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10 000, khoảng cao đều của đờng đồng mức là 5 m.
B-nội dung:
Phần I: Thuyết minh
Chơng I : Thiết kế các chỉ tiêu kĩ thuật.
Chơng II : Thiết kế bình đồ.
Chơng III : Thiết kế trắc dọc.
Chơng IV : Thiết kế trắc ngang, nền đờng.
Phần II: Bản vẽ
1-Bình đồ.
2-Trắc dọc: tỉ lệ dài 1/2.000, tỉ lệ cao 1/500
3-Trắc ngang: tỉ lệ 1/200
Ch ơng I
xác định các yếu tố kỹ thuật của tuyến
I. Xác định cấp hạng đờng
Số liệu :
- Hệ số tăng trởng q=8%.
- Thời gian tính t = 15 năm
- Thành phần các loại xe cho trong năm đầu nh sau:
Loại xe Lu lợng
Xe đạp 20
Xe máy 97
Xe con 145
Xe bus dới 25 chỗ 60
Xe tải hai trục 72
Xe bus lớn 20
Xe tải 3 trục trở lên 77

Xe kéo mooc, xe buýt kéo
mooc 19
- Địa hình: Đồng bằng - Đồi.
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

4
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

áp dụng công thức lu lợng xe trong năm tơng lai: N
t
= N
o
(1 + q)
t -1
Trong đó: N
t
: Lu lợng xe ở năm tơng lai thứ t = 15 năm.
N
o
: Lu lợng xe ở năm đầu
q: Hệ số tăng trởng ( q=8%)
Loại xe Lu lợng năm đầu
Lu lợng tơng lai Hệ số quy
đổi
Xe đạp 20
4 0.2

Xe máy 97
29 0.3
Xe con 145
145 1.0
Xe bus dới 25 chỗ 60
120 2.0
Xe tải hai trục 72
144 2.0
Xe bus lớn 20
50 2.5
Xe tải 3 trục trở lên 77
193 2.5
Xe kéo mooc, xe buýt kéo
mooc
19
76 4
Lu lợng xe thiết kế:
N
t
= N
o
(1+q)
t-1

N
t
: Lu lợng xe năm tơng lai (15 năm)
N
o
: Lu lợng xe năm đầu tiên.

q : Hệ số tăng trởng ( q=8%)
N
t
=(4+29+145+120+144+50+193+76)*(1+8%)
15 1
=
14
761 (1 0.08) 2235ì + =
(xcqd/ngd)
Căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô TCVN 4054 - 05 và căn cứ vào địa hình
khu vực, ta lựa chọn cấp đờng là Cấp IV - đờng Đồi núi và tốc độ tính toán là
V
tt
= 40 ( km/h)
II. Xác định độ dốc dọc tối đa của tuyến
Độ dốc dọc lớn nhất cho phép của tuyến đờng là i
dmax
đợc xác định xuất phát từ
hai điều kiện sau:
-Điều kiện 1: điều kiện để xe chuyển động đợc trên đờng về mặt lực cản.
-Điều kiện 2: điều kiện để xe chuyển động đợc trên đờng về mặt lực bám của lốp
xe với mặt đờng.
1. Xác định độ dốc dọc theo sức kéo của xe
Độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đờng đợc tính toán căn cứ vào khả năng vợt dốc
của các loại xe. Hay nói cách khác nó phụ thuộc vào nhân tố động lực học của ô tô
và đợc xác định bằng công thức sau :
i
max
=D-f
Trong đó:

+ D: đặc tính động lực của xe, đợc xác định từ biều đồ nhân tố
động lực học của xe
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

5
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

+ f: hệ số cản lăn, với vận tốc thiết kế là 40 km/h và chọn mặt
đờng nhựa bê tông ,theo quy trình f = 0,02
Tra biểu đồ nhân tố động lực của từng loại xe ứng với vận tốc V=60 km/h và
thay vào công thức tính i
max
, ta có:
i
max
= 0,13 - 0,02 = 0,11
=>Độ dốc dọc tối đa cho phép của tuyến theo sức kéo là 11%
2. Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực bám
Để xe chuyển động đợc an toàn thì giữa bánh xe và mặt đờng phải có lực
bám, đây chính là lực ma sát giữa bánh xe và mặt đờng, nó là điều kiện quan
trọng thể hiện đợc lực kéo, khi hãm xe thì chính nó lại trở thành lực hãm để xe
có thể dừng lại đợc.Vì vậy điều kiện để xe chuyển động đợc an toàn là sức kéo
phải nhỏ hơn hoặc bằng sức bám giữa lốp xe và mặt đờng. Tức độ dốc lớn nhất
phải nhỏ hơn độ dốc tính theo lực bám i
b
.

Công thức tính : i
b
= D - f
Trong đó :
f: Hệ số sức cản lăn của đờng, ,f=0,02
D: đặc tính động lực của xe tính theo lực bám
D

=
G
PG
k


.
Với:
G:: Trọng lợng toàn bộ xe (Kg)
G
k
: Trọng lợng trục chủ động (Kg)
: Hệ số bám dọc của bánh xe và mặt đờng ,lấy trong điều kiện
bất lợi nhất

= 0,3
P

: Lực cản không khí : P

=
13

2
KFV
(Kg)
K: Hệ số sức cản lăn của không khí đợc xác định từ thực
nghiệm
+Xe con : K = 0,025ữ0,35
+Xe ô tô buýt: K=0,04ữ0,06
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

6
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

+ Xe tải: K=0,06ữ0,07
F: diện tích cản gió của ô tô, lấy F = BH (m
2
)
B: là bề rộng xe (m)
H: là chiều cao xe (m)
Trong trờng hợp này, ta tính toán với xe con quy đổi :

=0,3; K=0,03; G=3600Kg ; G
k
=1800Kg; B=1,8m; H=2m
i
b
=

2
0,03 1,8 2 60
0,3 1800
13
0,02
3600
ì ì ì
ì

= 0,122 = 12,2%
Ta thấy độ dốc tính theo lực bám của các loại xe đều lớn hơn độ dốc tính theo
lực kéo.
Kết hợp tính toán và đối chiếu với quy phạm đối với đờng cấp IV đồi núi ,vận
tốc thiết kế V=40 km/h, ta chọn độ dốc lớn nhất trên toàn tuyến i
max
=8%.
III. Xác định khả năng thông xe của đờng
Khả năng thông xe của đờng là số phơng tiện giao thông có thể chạy qua một
mặt cắt bất kì trong một đơn vị thời gian. Khả năng thông xe của đờng phụ thuộc
vào nhiều yếu tố nh: chiều rộng làn xe, thành phần xe lu thông, vận tốc các loại xe,
khả năng thông xe mỗi làn và số làn.
1. Khả năng thông xe lý thuyết tối đa của một làn xe :
Khả năng thông xe lý thuyết tối đa của một làn xe (năng lực thông xe lý thuyết
lớn nhất của một làn xe) là khả năng thông xe đợc xác định bằng công thức lý thuyết
với giả thiết đoàn xe cùng loại, chạy cùng vận tốc, tất cả các xe chạy theo một hàng
trong điều kiện đờng thuận lợi và xe nọ cách xe kia một khoảng không đổi tối thiểu
để bảo đảm an toàn.
Công thức tính : N
max
=

d
V1000
(*)
Trong đó:
+ N
max
: Năng lực thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe.
+ V: Vận tốc xe chạy, tính cho cả dòng xe.
+ d : Khổ động học của dòng xe (khoảng cách tối thiểu giữa hai xe liền nhau
để bảo đảm an toàn).
d= l
xe
+l
0
+
h
S
+l
p
Với:
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

7
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

l

p
: Chiều dài đoạn xe chạy với thời gian phản ứng tâm lý, trong tính toán, thời
gian này lấy bằng 1 giây l
p
=
60
16,67
3,6 3, 6
V
= =
(m).

h
S
: Chiều dài đoạn hãm xe bằng chiều dài hãm ô tô chạy sau trừ đi chiều dài
hãm ô tô chạy trớc.
Xem xe chạy trớc đứng im hoặc dừng đột ngột, ta có công thức tính:
h
S
= S
h2
- S
h1
=
2
.
254( )
K V
i f

+

k: Hệ số sử dụng phanh, lấy với xe con k =1,2.
: Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đờng, khi tính với năng lực thông hành
= 0,5.
l
0
: Cự li an toàn giữa hai xe, lấy l
0
=5m.
l
xe
: Chiều dài trung bình của xe, theo quy trình lấy l
xe
=4m.
Từ những giá trị đã tính ở trên, thay vào công thức (*) và tính cho trờng hợp đ-
ờng bằng phẳng (i= 0 %), ta đợc:
N
max
=
2 2
0
1000 1000 40
1135
40 1,2 40
5 4
3,6 254( ) 3,6 254 (0,5 0,0)
xe
V x
V kV x

l l
f x

= =
+ + + + + +
+ +
(xecon/h)
2. Khả năng thông xe thực tế của một làn xe :
N=. N
max
=0,33x1135=375 (xe/h).
IV. Xác định các đặc trng hình học trên mặt cắt ngang
Mặt cắt ngang nền đ ờng
1. Số làn xe:
Số làn xe trên mặt cắt ngang đợc xác định theo công thức: n
LX
=
lth
Z.N
cdgio
N
Trong đó :
n
LX
: Số làn xe yêu cầu.
N
cđgiờ
: Lu lợng xe thiết kế giờ cao điểm.
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

8
Bề mặt nền đ ờng
Lề đ ờng
Phần xe chạy
Phần gia cố
Lề đ ờng
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

N
cdgiờ


= (0,1ữ0,12)N
tbnăm
(xcqđ/h) ; Ta chọn 0,12
N
cdgiờ
= 0,12x2235 = 268,2(xcqđ/h)
N
lth
: Năng lực thông hành tối đa, N
lth
= 1000 (xcqđ/h), lấy theo tiêu chuẩn
TCVN 4054-05 đối với đờng không có dải phân cách.
z : Hệ số sử dụng năng lực thông hành, với V
tt

= 40 Km/h Z = 0,85.
Vậy ta có : n
LX
=
268, 2
0,315
0,85 1000x
=
Nhận thấy khả năng thông xe của đờng chỉ cần 1 làn xe là đủ. Tuy nhiên ,thực
tế xe chạy trên đờng rất phức tạp, nhiều loại xe chạy với vận tốc khác nhau. Mặt
khác theo tiêu chuẩn thiết kế đờng TCVN 4054-05, đối với đờng cấp IV Vùng đồi
núi, phải bố trí từ 2 làn xe trở lên. Do đó chọn đờng 2 làn xe.
2. Chiều rộng 1 làn xe, mặt đờng, nền đờng :
Sơ đồ tính toán:
Trong đó:
b: Chiều rộng thùng xe.
x: 1/2 khoảng cách giữa 2 xe chạy ngợc chiều nhau.
c: Khoảng cách giữa 2 bánh xe.
y: Khoảng cách từ tâm bánh xe đến mép làn xe.
B: Chiều rộng một làn xe, B =
2
cb +
+ x + y.
Với : x = 0,5 + 0,005V (m).
y = 0,5 + 0,005V (m) (do làn xe bên cạnh chạy ngợc chiều).
B =
2
cb +
+ 1 + 0,01V.
Với vận tốc xe chạy tính toán V = 40 (Km/h) B =

2
cb +
+ 1,4 (m).
Tính cho xe có kích thớc lớn nhất và phổ biến trong dòng xe tơng lai. Tính cho xe
moóc thì: b = 2,5 m, c = 2.1 m.
Vậy: B =
2,5 2,1
2
+
+ 1,4 = 3,7 (m).
Chiều rộng mặt đờng: 2l
2
= 2
ì
3,7 = 7,4 (m).
Chiều rộng nền đờng: 7,4 + 2
ì
1 = 9,4 (m).
Mặt khác theo quy trình 4054-05 ta có các kích thớc tối thiểu áp dụng đối với vận tốc
thiết kế V
tk
=40 Km/h và cấp đờng IV cho khu vực đồi núi nh sau:
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

9
c
y
B

B
x
x
b
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

- Chiều rộng một làn xe : 2,75 m
- Chiều rộng mặt đờng : 5,5 m
- Chiều rộng nền đờng : 7,5 m
- Chiều rộng lề đờng : 1 m (gia cố 0,5 m)
Dựa vào tính toán và quy trình thiết kế Ta chọn nh sau:
Các yếu tố Kích thớc (m)
Phần xe chạy 2
ì
2,75
Phần lề đờng 2
ì
1
Phần gia cố 2
ì
0,5
Bề rộng nền đờng 7,5
3. Độ dốc ngang mặt đờng, lề đờng:
- Độ dốc ngang mặt đờng và lề gia cố : 2%
- Độ dốc ngang phần lề không gia cố : 4%
V. Xác định tầm nhìn xe chạy :
1. Chiều dài tầm nhìn trớc chớng ngại vật cố định :
Tính độ dài đoạn để xe kịp dừng trớc chớng ngại vật cố định.

Sơ đồ tính toán :


S
1
= L
p
+ S
h
+ L
0
Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V ( Km/h ) ta có :
S
1
=
6,3
V
+
max)(254
2
i
kV


+ L
o
Trong đó :
L
p
: Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý, L

p
=
6,3
V
(m).
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

10
S
1
S
h
L
p
L
0
1 1
Sơ đồ 1
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

S
h
: Chiều dài hãm xe, S
h
=
max)(254

2
i
kV


.
L
0
: Cự ly an toàn, L
0
=5ữ10 m, lấy L
0
=5 m.
V : Vận tốc xe chạy tính toán V = 40 Km/h.
k : Hệ số sử dụng phanh k = 1,2 đối với xe con.
: Hệ số bám dọc trên đờng = 0,85.
i max= 8%
Thay số vào ta đợc S1= 20,7 (m).
Theo TCVN 4054-05 tầm nhìn tối thiểu khi chạy xe trên đờng, ta có S
1
=40 m.
Chọn tầm nhìn một chiều S
1
=40 (m)
2. Chiều dài tầm nhìn thấy xe ngợc chiều (tính theo sơ đồ 2)
Sơ đồ tính toán:
Chiều dài tầm nhìn trong trờng hợp này là:
S
2
=

o
L
i
kVV
+

+
)max(127
8,1
22
2


=
2
2 2
40 1,2 40 0,85
1,8 127 (0,85 0,08 )
ì ì
+
ì
+5 = 45,167(m).
Theo TCVN 4054- 05 Tầm nhìn tối thiểu khi chạy xe trên đờng S
2
=80 m.
chọn S
2
= 80 (m).
3. Chiều dài tầm nhìn vợt xe (tính theo sơ đồ 4)
Sơ đồ tính toán:

Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

11
S
2
S
h1
L
p
L
0
1 1
L
p
S
h2
2
2
3
3
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

Xét theo sơ đồ 4, xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với khoảng cách
an toàn S
h1
-S

h2
, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có xe, xe 1 lợi dụng làn trái
để vợt xe. Ta xét trờng hợp nguy hiểm nhất là xe 3 cũng chạy với vận tốc nhanh nh
xe 1.
Vậy ta có :
Tính cho V
2
= V
3
= 40 Km/h
V
1
= 55 Km/h
S
4
=
( )
( )
2 2
1,2 55 40
40 4 40
5 168,8( )
1,8 55 40 254 0,85 0,08
m

ì
+ ì + =
ì
Theo TCVN 4054-05, chiều dài tầm nhìn vợt xe : S
4

= 200m.
Vậy kiến nghị chọn : S
4
= 200 m .
VI. Xác định bán kính đờng cong nằm tối thiểu trên bình đồ
1. Khi bố trí siêu cao lớn nhất
R
min
=
)(127
max
2
sc
i
V
+
à
Trong đó:
V : vận tốc xe chạy
à : hệ số lực đẩy ngang à = 0,15
i
scmax
: độ dốc siêu cao lớn nhất i
scmax
= 7%
R
min
=
2
40

127(0,15 0,07)+
= 57,27 (m)
Theo quy phạm bán kính đờng cong nhỏ nhất ứng với siêu cao 7% là 60 m.
Vậy kiến nghị chọn R
scmin
= 60 m .
2. Khi bố trí siêu cao thông thờng :
R =
)(127
2
sc
i
V
+
à
Trong đó
V= 40 Km/h
à = 0,15 ( Xét cho trờng hợp bất lợi nhất)
i
sc
= 4%
R=
2
40
66,3 ( )
127(0,15 0,04)
m
=
+
Theo quy trình : R= 250 m => Chọn R = 250 m.

3. Khi không bố trí siêu cao:
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

12
( )
( )
2 2
1 2
4
1 2
4
1.8 254
k
k V V
V V
S l
V V i


= + ì +

Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

Khi đó : R
ksc
=

2
127( )
n
V
i
à

=
2
40
127(0,05 0,02)
= 420 (m)
Trong đó: i
n
là độ dốc ngang mặt đờng
Theo quy phạm bán kính đờng cong nằm không cần làm siêu cao là
R
ksc
= 600 (m). Vậy kiến nghị chọn R
kscmin
= 600 m .
Nh vậy khi thiết kế tuyến đờng ta có thể lấy bán kính lân cận R
min
tt
,trờng hợp
khó khăn có thể lấy bán kính R
min
7%
,nếu chọn R >600 m có thể không bố trí siêu
cao.

4. Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn đêm: R=

.
90.S
Trong đó:
S : tầm nhìn tính toán, xác định theo sơ đồ I, S = 100 m.

: góc rọi ra hai phía của đèn pha ô tô,

= 2 độ.
Suy ra : R =
100 90
1432,39( )
2
m

ì
=
.
VII. Xác định độ mở rộng, đoạn nối mở rộng
Sơ đồ tính toán :

Khi xe chạy trên đờng cong, trục sau cố định luôn luôn hớng tâm, còn bánh trớc hợp
với trục xe 1 góc nên xe yêu cầu một chiều rộng lớn hơn trên đờng thẳng. Chỉ những
đờng cong có bán kính dới 250m mới phải bố trí đoạn nối mở rộng.
Độ mở rộng của 1 làn xe : e
1
=
+
R

L
2
2
R
V05,0
Vậy độ mở rộng của phần xe chạy có 2 làn xe gồm có e
1
và e
2
E = e
1
+ e
2
=
+
R
L
2
R
V1,0
Trong đó:
L : Chiều dài từ đầu xe đến trục sau, tính cho trờng hợp xe tải L = 8 m.
V : Vận tốc tính toán xe chạy.
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

13
B
R

L
K
1
e
1
K
2
e
2
L
0
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

R : Bán kính đờng cong.
- Đối với đoạn đờng cong có bố trí siêu cao max, R
min
= 250 m.
E =
2
8 0,1 40
250
250
ì
+
= 0,285 (m).
- Theo quy phạm R
min
= 125 ữ 150 m Ta có: E = 0,6 m.

Vậy ta chọn E = 1 m.
chiều rộng mặt đờng trong đờng cong: B = 7 + 2 = 9 (m).
Đoạn nối mở rộng làm trùng hoàn toàn với đoạn nối siêu cao và đờng cong
chuyển tiếp. Khi không có 2 yếu tố này đoạn nối mở rộng đợc cấu tạo:
- Có đủ chiều dài để mở rộng 2 m trên chiều dài không đợc lớn hơn 30 m.
- Trên suốt đoạn nối mở rộng, độ mở rộng đợc thực hiện theo luật bậc nhất.
Đoạn nối mở rộng có một nửa nằm trên đờng cong và một nửa nằm trên đờng
thẳng.
VIII. Xác định siêu cao và đoạn nối siêu cao
1. Siêu cao :
Siêu cao là cấu tạo đặc biệt trong các đoạn đờng cong có bán kính nhỏ, mặt đ-
ờng có độ dốc ngang một mái, nghiêng về phía bụng đờng cong bằng cách nâng cao
thêm phía lng đờng cong để đảm bảo xe chạy an toàn, êm thuận
Độ dốc siêu cao lớn nhất theo quy trình là 7 % và nhỏ nhất tuỳ thuộc vào độ
dốc mặt đờng nhng không nhỏ hơn độ dốc ngang mặt đờng (bằng 2%).
2. Đoạn nối siêu cao:
Đoạn nối siêu cao đợc thực hiện với mục đích chuyển hoá một cách hài hoà từ
trắc ngang thông thờng hai mái với độ dốc tối thiểu để thoát nớc sang trắc ngang đặc
biệt có siêu cao. Sự chuyển hoá sẽ tạo ra một độ dốc dọc phụ i
p
.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4054 -05, chiều dài đoạn nối siêu cao đ-
ợc lấy : với
8%
sc
i =
và R=250
ữ
275
L

nsc
= 110 m.
Đoạn nối siêu cao đợc bố trí nh sau:
- Trùng hoàn toàn với đờng cong chuyển tiếp đối với những đờng cong có bố
trí đờng cong chuyển tiếp.
- Trùng với đoạn nối mở rộng đối với đờng cong có bố trí mở rộng.
- Một nửa ở ngoài đờng thẳng và một nửa ở trong đờng cong khi không có
đờng cong chuyển tiếp.
X. Bảo đảm tầm nhìn trên bình đồ
Sơ đồ tính toán :
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

14
S
Z
Z
0
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1



Để đảm bảo cho ngời lái xe chạy với tốc độ thiết kế phải tính toán để đảm bảo
tầm nhìn với giả thiết mắt ngời lái xe ở vị trí cao 1 m so với mặt đờng.
Gọi: Z
0
là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến chớng ngại vật

Z là khoảng cách từ quỹ đạo ôtô đến giới hạn tầm nhìn
Nếu: Z Z
0
thì tầm nhìn bị đợc đảm bảo
Z > Z
0
thì tầm nhìn bị che khuất
Ta có:
- Khi S < K thì: Z =
0
100 180
1 cos 250 1 cos 5,0 ( )
2 2 250 3,14
S
R m
R
ì


= ì =
ữ
ữ
ì ì


.
Trong đó S
0
: Cự ly tầm nhìn theo sơ đồ I, S
0

= 100 m.
R : Bán kính đờng cong tính cho trờng hợp : R
min
= 250 m .
Vậy để đảm bảo tầm nhìn của ngời lái xe khi vào đờng cong phải có: Z = 6 m.
- Khi S>K: khi vạch tuyến thấy trờng hợp này không xảy ra.
XI. Xác định trị số tối thiểu bán kính đờng cong đứng lồi
và lõm:
Để đảm bảo êm thuận khi xe chạy vào những chỗ đổi dốc thì phải bố trí đờng
cong đứng, Theo qui định của quy trình, với đờng cấp IV phải bố trí đờng cong đứng
khi hiệu hai độ dốc
2%i

.
1. Tính bán kính đờng cong nối dốc lồi tối thiểu :
Tính cho trờng hợp bất lợi nhất là tầm nhìn một chiều: S
1
= 100 m.
Bán kính đờng cong nối dốc lồi đợc tính :
R
min
=
( )
2
21
2
1
2 dd
S
+

=
( )
2
2
100
2 1, 2 0.1+
= 2509(m).
Với : d
1
= 1,2 m : Chiều cao mắt ngời lái xe so với mặt đờng.
d
2
= 0,1 m : Chiều cao của chớng ngại ngại vật so với mặt đờng.
Theo quy phạm R
min
= 1000 (m).
Chọn bán kính đờng cong đứng lồi nhỏ nhất: R
min
= 2509 m.
2. Tính bán kính đờng cong nối dốc lõm tối thiểu :
*Theo điều kiện hạn chế tác dụng của lực li tâm
- Khi xe chạy vào đờng cong nối dốc lõm thờng tâm lý ngời lái xe là muốn cho
xe chạy nhanh để lên dốc. Do đó thờng phát sinh vấn đề vợt tải do lực li tâm. Vì vậy
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

15
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

để xe chạy trong đờng cong nối dốc lõm đợc êm thuận, bán kính tối thiểu đờng cong
nối dốc lõm là : R
min
=
5,6
2
V
Với vận tốc tính toán V= 40 Km/h R
min
=
2
40
6,5
= 246,15 (m).
* Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm
- Sơ đồ tính toán
S
1
Ta có:
( )

sin 2
S
R
2
1
min
Sh

+
=
Trong đó: h : Chiều cao đèn pha, lấy h = 0,75 m.
: Góc mở của đèn pha xe, thông thờng lấy bằng 1
o
S
1
: Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S
1
= 100 m.

2
min
40
R
2 (0,75 100 1 )Sin
=
ì +
o
= 320,6 (m)
- Theo quy phạm R
min
= 700 (m).
Chọn bán kính đờng cong đứng lõm nhỏ nhất R
min
= 700 (m).
XII. Chiều dài nối tiếp hai đờng cong
Trong thực tế, do địa hình phức tạp (đặc biệt là vùng núi) ngời ta cần phải bố trí
hai hay nhiều đờng cong liên tiếp gần nhau. Để tránh trờng hợp xe chịu tác dụng của
lực ngang liên tục thay đổi, chúng ta cần phải bố trí đoạn nối tiếp giữa hai đờng cong

gọi là đoạn chêm.
Chiều dài tối thiểu của đoạn chêm giữa hai đờng cong nằm là:
M =
2
21
LL +

Trong đó : L
1
và L
2
là chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao của đờng cong 1 và đờng
cong 2 kề nhau. Tuỳ theo từng đờng cong mà đoạn chêm giữa m khác nhau.
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

16
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

1. Hai đ ờng cong cùng chiều
a. Trờng hợp 1: Hai đờng cong cùng chiều nối trực tiếp với nhau khi có cùng siêu
cao, độ mở rộng hoặc khi không có siêu cao, gọi là đờng cong trùng tang.
b. Trờng hợp 2: Nếu hai đờng cong cùng chiều nằm gần nhau, chiều dài đoạn thẳng
giữa hai đờng cong không có hoặc không đủ để bố trí đoạn chuyển tiếp hoặc
vuát nối siêu cao, thì tốt nhất thay đổi bán kính đờng cong để hai đờng cong tiếp
giáp nhau với điều kiện hai đờng cong phải có cùng siêu cao và độ mở rộng.
Quy định đoạn chêm không đủ dài là đoạn chêm thoả mãn:

M <
2
21
LL +
c. Trờng hợp 3: Nếu vì điều kiện địa hình khó khăn, không thể làm đờng cong
ghép, tức là vẩn phải giữ nguyên đoạn chêm ngắn ở giữa Đoạn chêm ngắn này
phải làm trắc ngang một mái từ cuối đờng cong này sang đầu đờng cong kia.
d. Trờng hợp 4: Đoạn chêm đủ dài: M
2
21
LL +


Ta coi các đờng cong là độc lập và đoạn chêm giữa ta vẫn bố trí trắc ngang hai
mái bình thờng.
2. Hai đ ờng cong ng ợc chiều
Hai đờng cong ngợc chiều có bán kính lớn không yêu cầu làm siêu cao thì có
thể nối trực tiếp liền với nhau
Nếu cần phải làm siêu cao thì cần phải có đoạn chêm và đoạn chêm cần phải đủ
dài để bố trí đợc đoạn vuốt nối siêu cao và nối mở rộng cho hai đờng cong.
M
2
21
LL +


Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

17
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

XIII. Kết luận tổng hợp các chỉ tiêu
Qua tính toán các yếu tố kỹ thuật của tuyến và so sánh với quy phạm tiêu
chuẩn thiết kế Việt Nam 4054-05 của bộ giao thông vận tải. Đồng thời căn cứ vào
tình hình thực tế của tuyến đờng, tính kỹ thuật và kinh tế, kiến nghị sử dụng các chỉ
tiêu cơ bản của tuyến đợc lập vào bảng sau:
STT
Các chỉ tiêu Đơn vị
Trị số
Kiến nghị
Tính toán Quy phạm
1
Cấp hạng đờng IV IV IV
1
Vận tốc thiết kế Km/h 40 40 40
2
Số làn xe làn 2 2 2
3
Chiều rộng mặt đờng m 7 7 7
4
Chiều rộng nền đờng m 9 9
5
Độ dốc ngang lề đờng gia cố % 4 4
6
Độ dốc ngang mặt đờng % 2 2
7

Độ dốc dọc tối đa % 13 7 7
8
Tầm nhìn
- Một chiều m 20,7 40 40
- Hai chiều m 45,168 80 80
- Vợt xe m 168,8 200 200
9
Bán kính đờng cong bằng
- Siêu cao lớn nhất m 57,27 60 60
- Siêu cao thông thờng m 66,3 250 250
- Không có siêu cao m 420 600 600
10
Độ mở rộng m 0,285 0,6 1
Đoạn nối mở rộng m < 15 < 15
11
Siêu cao % 7 7
Đoạn nối siêu cao(max) m 110 110
12
Bán kính đờng cong đứng
- Nối dốc lồi tối thiểu
- Nối dốc lõm tối thiểu
m
m
2509
320,6
1000
700
2509
700
Ch ơng II

Thiết kế tuyến trên bình đồ
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

18
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

Thiết kế tuyến trên bình đồ có đờng đồng mức bao gồm các công việc sau:
+ Vạch các phơng án tuyến đi qua 2 điểm M5 và L5 (vạch 2 phơng án để so
sánh).
+Đo góc, cắm cong, tính các yếu tố của đờng cong.
+Đo dài, rải các cọc chi tiết.
+ Xác định cao độ tự nhiên của các cọc chi tiết.
Nguyên tắc chung của việc thiết kế là phải phối hợp giữa bình đồ, trắc ngang, trắc
dọc để kết hợp hài hoà giữa các yếu tố của tuyến, tạo điều kiện cho xe chạy an toàn,
êm thuận với tốc độ thiết kế.
I. Tổng quan về phơng pháp đi tuyến
1. Trình tự vạch tuyến :
- Để vạch các phơng án tuyến trên bình đồ, công việc trớc tiên là ta phải
nghiên cứu thật kỹ điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, cảnh quan thiên nhiên nơi
đặt tuyến; xác định các điểm khống chế mà tuyến phải đi qua nh :
+ Điểm đầu và điểm cuối của tuyến trên bình đồ : A - B
- Khi đã nghiên cứu kỹ những điều kiện trên ta tiến hành đánh dấu những khu
vực bất lợi về địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn mà tuyến nên tránh và đánh dấu
các điểm thuận lợi mà tuyến cần chạy qua.
- Trên cơ sở những điểm nói trên ta tiến hành kẻ những đờng dẫn hớng tuyến
chung cho toàn tuyến và cho từng đoạn cục bộ; sau đó căn cứ vào điều kiện địa hình,

các trị số bán kính đờng cong theo quy trình để bố trí đờng cong nằm tại những vị trí
thay đổi hớng tuyến. Nếu địa hình thuận lợi, nên cố gắng sử dụng đờng cong có bán
kính lớn để tạo điều kiện thuận lợi cho xe chạy.
3. Các nguyên tắc khi vạch tuyến trên bình đồ :
Thiết kế tuyến trên bình đồ phải tuân theo các nguyên tắc sau:
+ Căn cứ vào các yếu tố kỹ thuật của tuyến nh: độ dốc dọc lớn nhất, bán kính đ-
ờng cong nằm tối thiểu
+ Tại các vị trí chuyển hớng phải bố trí đờng cong nằm có bán kính đủ lớn để
đảm bảo cho xe chạy an toàn, êm thuận; đờng cong nằm đợc bố trí cho phù hợp với
điều kiện địa hình, nên bám sát đờng đồng mức để giảm khối lợng đào, đắp
+ Sau các đoạn thẳng dài không bố trí các đờng cong có bán kính cong nằm tối
thiểu.
+ Khi góc chuyển hớng nhỏ (< 80) phải làm bán kính đờng cong lớn theo tiêu
chuẩn thiết kế đờng TCVN 4054 -05.
+ Không bố trí các đoạn đờng thẳng dài quá 3km.
+ Giữa các đờng cong tròn phải có các đoạn chêm đủ dài: để bố trí đờng cong
chuyển tiếp và không nhỏ hơn 2V (m) giữa các đờng cong ngợc chiều, (V : là vận
tốc tính toán: km/h).
+ Giữa các đờng cong cùng chiều không bố trí đoạn chêm ngắn. Khi có thể, nên
nối trực tiếp bằng một đờng cong bán kính lớn.
+ Cố gắng bố trí tuyến thẳng trên cầu và hầm. Với đờng có vận tốc tính toán Vtt
100km/h khi cần thiết, trên cầu và hầm có thể thiết kế đờng cong đứng và nằm để
đảm bảo tính liên tục của công trình.
+ Tuyến đờng phải lợi dụng đợc phong cảnh 2 bên đờng nh đồi, núi, mặt nớc, các
hàng cây lớn, các công trình kiến trúc để tạo cảnh quan cho đờng.
+ Tuyến đờng phải là một công trình bổ xung cho cảnh quan: uốn theo các sờn
đồi, các con sông, tránh cắt nát địa hình, các chỗ đào sâu đắp cao phải bố trí trồng
cây cho phủ các đống đất thừa và các thùng đấu phải có thiết kế sửa sang lại.
+ Thiết kế tuyến phải đảm bảo các điểm khống chế nh điểm đầu, điểm cuối của
tuyến, vị trí vợt dòng nớc, nơi giao nhau với các đờng giao thông khác

II. Phơng án tuyến qua hai điểm A-B
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

19
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

Căn cứ vào các nguyên tắc cơ bản trên, căn cứ vào bản đồ 1/10000 có độ chênh
giữa hai đờng đồng mức là 5(m) ta tiến hành vạch đợc phơng án tuyến thể hiện trong
bình đồ đồng mức.
III. Đo góc và lựa chọn bán kính đờng cong nằm
Tiến hành đo góc trên bình đồ và căn cứ vào điều kiện địa hình ta lựa chọn đợc
bán kính các đờng cong nằm
IV. Bố trí đờng cong bằng
Do tuyến đờng thiết kế là đờng cấp IV với vận tốc thiết kế V
tk
=80km/h nên
theo quy trình cần phải thiết kế đờng cong chuyển tiếp.
Chọn bán kính đờng cong tròn (cho cả 2đoạn chuyển hớng) R
1
=250,R
2
=250
- Sơ bộ xác định các yếu tố của đờng cong tròn theo góc ngoặt

và bán kính R
theo các công thức sau:

T = R.tg
2

(m), K =
180


R
(m), P =
1
1
cos
2


ữ

ữ
ữ

.R (m)
IV. Bố trí siêu cao và mở rộng
Siêu cao là cấu tạo đặc biệt trong các đờng cong có bán kính nhỏ, mặt đờng có độ
dốc ngang một mái, nghiêng về phía bụng đờng cong bằng cách nâng cao thêm phía
lng đờng cong, để đảm bảo xe chạy an toàn 40km/h
Đồng thời theo quy trình, với những đờng có bán kính không nhỏ hơn 250m
thì không cần phải bố trí đoạn mở rộng.
Do đó, với số liệu trên của tuyến, ta phải bố trí siêu cao và mở rộng.
Ch ơng III
Thiết kế tuyến trên trắc dọc

I. Những yêu cầu khi thiết kế
Thiết kế đờng đỏ phải căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn để
đảm bảo đờng ổn định vững chắc dới tác dụng của xe cộ và các nhân tố tự nhiên sau
này.
Căn cứ vào điều kiện cụ thể của đoạn tuyến với bình đồ tỉ lệ 1:10000 xác
định đợc cao độ tự nhiên tại các cọc Km, H
Trên đờng đen biểu diễn cao độ tự nhiên dọc theo đoạn tuyến, phối hợp với
bình đồ và các bản vẽ trắc ngang để tiến hành thiết kế đờng đỏ theo một số nguyên
tắc sau:
- Đảm bảo tuyến lợn đều, ít thay đổi độ dốc và sử dụng các độ dốc nhỏ trên toàn
tuyến.
- Có hệ thống đảm bảo thoát nớc tốt từ khu vực 2 bên đờng và lề đờng, ngăn ngừa sự
phá hoại của nớc mặt đối với công trình nền mặt đờng.
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

20
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

- Đảm bảo cao độ đã đợc xác định trớc tại các điểm khống chế. Cao độ nền đắp tại
các vị trí đã đặt cống đều lớn hơn cao độ đỉnh cống ít nhất 0,5m.
- Đảm bảo sự lợn đều của trắc dọc tại những vị trí đặt cống.
- Rãnh dọc có độ dốc tối thiểu 0.5%, đảm bảo thoát nớc tốt không bị bồi lắng.
- ở những chỗ tuyến đờng thay đổi độ dốc, nếu hiệu số độ dốc lớn hơn 2% thì phải
thiết kế đờng cong đứng.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công cơ giới.
- Các số liệu cụ thể : Cự ly, cao độ, vị trí cống đều đợc thể hiện rõ trên bản vẽ trắc

dọc có tỉ lệ dài:1/2000, cao:1/200.
II. Phơng pháp thiết kế đợc áp dụng
1. Các phơng pháp thiết kế đờng đỏ :
Có 3 phơng pháp đi đờng đỏ trắc dọc: phơng pháp đi bao và phơng pháp đi cắt và ph-
ơng pháp phối hợp bao cắt.
- Phơng pháp đi cắt là đờng đỏ cắt địa hình tạo thành những chỗ đào đắp xen
kẽ, trắc dọc đi theo phơng pháp này thờng gây nên đào sâu, đắp cao, sô lợng công
trình nhiều. Phơng pháp này thơng đợc áp dụng ở địa hình hiểm trở hoặc trên đờng
cấp cao.
- Phơng pháp đi bao là đờng đỏ đi song song mặt đất tự nhiên, đi theo phơng
pháp này thì sẽ giảm khối lợng đào đắp, công trình dễ ổn định, ít thay đổi cảnh quan,
không phá vỡ cân bằng tự nhiên nơi đặt tuyến. Phơng pháp này đợc áp dụng ở vùng
đồng bằng, tranh thủ ở vùng đồi.
- Phơng pháp phối hợp kẻ bao và kẻ cắt là phơng pháp chủ đạo trong thiết kế
trắc dọc, trên tuyến đờng tuỳ địa hình từng đoạn mà ta có thể kẻ bao hoặc kẻ cắt cho
đờng đỏ đợc hài hoà và hợp lý.
- áp dụng phơng pháp kẻ đờng đỏ vào phơng án tuyến: Ta áp dụng phơng pháp
đi bao.
2. Thiết kế:
Vì tuyến L5-M5đi qua vùng đồi núi, cắt ngang các suối nhỏ với địa hình ít
thay đổi nên áp dụng phơng pháp kẻ bao.
III. Bố trí đờng cong đứng trên trắc dọc
Với đờng cấp IV, đờng cong đứng đợc bố trí khi
%2
21
= iii
.
Để đảm bảo các yêu cầu về thu nhận thị giác, nên chọn bán kính đờng cong đứng
thoả mãn điều kiện:
min

)42( RR ữ
Sau khi đã chọn bán kính đờng cong đứng thì các yếu tố còn lại của đờng cong đợc
xác định theo công thức sau:
Chiều dài đờng cong: K = R. (i
1
- i
2
)(m).
Chiều dàt tiếp tuyến đờng cong : T = R.(
2
21
ii
) (m).
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

21
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

Độ dài phân cự: d =
2R
T
2
(m).
Tung độ các điểm trung gian trên đờng cong có hoành độ x đợc xác định theo
công thức: i =
2R

X
2
Trong đó:
R : Bán kính đờng cong tại điểm gốc của toạ độ tại đỉnh đờng cong.
dấu (+) ứng với đờng cong đứng lồi
dấu (-) ứng với đờng cong đứng lõm
i
1
,i
2
: Độ dốc của hai đoạn nối nhau bằng đờng cong đứng
dấu (+) ứng với lên dốc
dấu (-) ứng với xuống dốc
Ch ơng IV
Thiết kế trắc ngang và nền đờng
I. Thiết kế trắc ngang
Một trắc ngang điển hình có độ dốc ngang mặt đờng phần xe chạy là 2%, còn
độ dốc của lề đờng là 6%. Kết quả trăc ngang đợc thể hiện ở phần bản vẽ cuối bài.
II. Thiết kế nền đờng
1. Yêu cầu đối với nền đờng:
Nền đờng phải là nền tảng vững chắc của phần xe chạy và phải đảm bảo duy trì
các yếu tố hình học của tuyến đúng nh thiết kế đã qui định. Vì vậy nền đờng không
đợc biến dạng lớn và phải có cờng độ ổn định cao.
- Về mặt hình học nền đờng phải có hình dáng và kích thớc phù hợp các yêu cầu
của tuyến và sự ổn định của nền.
- Về mặt cơ học phải bảo đảm nền đờng ổn định, không có biến dạng nguy hiểm
và cũng không đợc lún nhiều dới tác dụng của xe cộ và trọng lợng bản thân.
- Về mặt vật lý phải đảm bảo tốt nền đờng không quá ẩm, không giảm cờng độ
trong thời kỳ ẩm ớt, phải có biện pháp kỹ thuật đảm bảo duy trì đợc cờng độ cao
trong suốt quá trình sử dụng.

2. Một số loại nền đờng trong trờng hợp thông thờng :
a. Nền đắp
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

22
Bộ môn: Đờng ô tô và sân bay

Thiết kế đờng F1

b. Nền đào
Đối với nền đờng đào khi xây dựng sẽ phá hoại thế cân của các tầng đất thiên
nhiên, nhất là trờng hợp đào trên sờn dốc sẽ tạo nên hiện tợng sờn dốc bị mất chân,
vì thế mái ta luy đào phải có độ dốc nhất định để bảo đảm ổn định cho ta luy và cho
cả sờn núi.
c. Nền nửa đào, nửa đắp

Trong bản đồ án này, em chỉ thiết kế một số trắc ngang điển hình. Kết quả đợc
thể hiện thông qua các bản vẽ trắc ngang điển hình.
III. Tính khối lợng đào đắp
Dựa vào cao độ đào đắp tại vị trí các cọc và dạng trắc ngang nền đờng tại đó,
ta tính toán đợc diện tích đào đắp cho mỗi trắc ngang nền đờng. Khối lợng đào đắp
giữa hai mặt cắt ngang liên tiếp đợc tính bởi công thức:
Q
i
=L
i
.F
i

tb
Trong đó : L
i
: Cự ly giữa hai mặt cắt ngang.
F
i
tb
: Diện tích đào hoặc đắp trung bình giữa hai mặt cắt ngang.
Đỗ_Đình_Mừng _090976

Tự động hóa thiết kế cầu đờng_ K50

23
H