thiết kế tổng thể nút giao thông lập thể, chương 4 potx

Chương 4: Bố trí đoạn mở rộng trong
đường cong nằm
Theo TCXD 104 - 2007 điều 10.4.2 thì quy định phần mở
rộng trong đường cong nằm bố trí ở phía bụng đường cong, trong
trường hợp cần thiết cho phép bố trí về phía lưng hoặc cả hai phía
lưng và phía bụng đường cong.
Trên mặt cắt ngang ta chọn mở rộng về cả hai phía lưng và
phía bụng đường cong, do mặt cắt ngang phải bố trí siêu cao nên
n
ếu chúng ta chỉ bố trí về phía bụng đường cong đòi hỏi khoảng dự
trữ giữa khổ giới hạn và đáy kêt cấu nhịp lớn dẫn đến chiều dài cầu
lớn.
Về nguyên tắc trên bình đồ đoạn mở rộng trong đường cong
nằm phải bố trí trùng với chiều dài nối siêu cao và chiều dài đường
cong chuyển tiếp. Trong trường hợp không bố trí đường cong
chuyển tiếp thì bố trí trên một nửa phần đường thẳng và một nửa
phần đường cong. Trong trường hợp là đường nhánh thì đoạn vuôt
nối mở rộng có thể thi công tương đối đơn giản.
Trong phương án đ
ã chọn v
tk
= 40 km/h < 60 km/h nên
chúng ta không c
ần phải bố trí đường cong chuyển tiếp. Mặt khác
toàn bộ đường nhánh của phương án là cầu cong nên kiến nghị bố
trí mở rộng trong đường cong nằm bố trí trên toàn bộ chiều dài cầu
để đơn giản cho cấu tạo ván khuôn thi công và tăng an toàn.
II.3.7. Siêu cao
Siêu cao là cấu tạo mặt cắt ngang một mái có độ dốc
nghiêng về phía bụng đường cong , cấu tạo trắc ngang một mái
hướng tâm.

Trong nút giao thông khác mức không nên chọn siêu cao
l
ớn vì các lý do sau: Trên cầu nhánh ngoài các xe con chạy với tốc
độ cao bằng tốc độ thiết kế c
òn các loại xe chạy với tốc độ nhỏ hơn
như
xe tải, xe buýt…Do đó nếu chọn siêu cao lớn thì các xe chạy
với vận tốc thấp nhỏ hơn tốc độ thiết kế dễ xảy ra hiện tượng mất
ổn định. Các xe dễ mất ổn định đặc biệt xe tải nặng có trọng tâm
tương đối cao. Thông thường chọn i
sc
= 2 – 6 %.
Công th
ức tính siêu cao:
2 2
2
127* 127*
sc
V V
i
R R
 
   
Trong đó:
- V: Vận tốc thiết kế = 40 km/h.
- R: Bán kính đường cong nằm.
-

: Hệ số lực ngang lấy theo điều kiện chống lật và chống trượt.
-

2

= 0.17 : Hệ số bám ngang lấy theo điều kiện chống trượt
* Với đường nhánh V
tk
= 40 km/h và R = 60 m ta có :
2 2 2
2
40
0.17 0.04
127* 127 * 127*60
sc
V V
i
R R
 
      
Tra tiêu chuẩn TCXD 104 -2007 điều 10.5.6 Với vận tốc V
tk
= 40
km/h và R = 60m thì i
sc
= 4% và chiều dài đoạn nối siêu cao L =
30m. Ch
ọn i
sc
= 4%.
* Với vòng xuyến V
tk
= 40 km/h và R = 80 m ta có :

2 2 2
2
40
0.17 0.012
127* 127* 127*80
sc
V V
i
R R
 
       
Dấu trừ chứng tỏ phải bố trí siêu cao ngược, để đơn giản cấu tạo
nối tiếp giữa hai đường cong trái chiều vòng xuyến và cầu nhánh
nên ta chọn i
sc vòng xuyến
= 0%. Vòng xuyến bố trí trắc ngang hai mái
và i
n
= 2%.
II.3.8. Cấu tạo đoạn nối siêu cao.
Thông thường đoạn nối siêu cao được bố trí trùng với vị trí
chiều dài đường cong chuyển tiếp và chiều dài đoạn mở rộng trong
đường cong nằm. Trong trường hợp không bố trí đường
cong
chuy
ển tiếp thì chiều dài nối siêu cao được bố trí trên một nửa
phần đường thẳng và một nửa phần đường cong tròn.
Để cấu tạo đoạn nối siêu cao có rất nhiều phương pháp vuốt
nối siêu cao như: Phương pháp quay quanh tim, phương pháp quay
quanh mép, phương pháp quay quanh trục ảo…Ở đây tr

ên phần
cầu nhánh ta chọn phương pháp quay quanh tim. Chiều dài tối
thiểu đoạn nối siêu cao được tính theo công thức
*( )
sc
nsc
p
i B
L
i
 
 .
Trong đó: L
nsc
= Chiều dài đoạn nâng siêu cao m.
B = 7m : B
ề rộng phần xe chạy.
i
sc
= 4%: Siêu cao phần cầu nhánh.


= 1m : Độ mở rộng trong đường cong nằm.
i
p
= 1% Độ dốc nâng siêu cao ( i
p
= 1% với đường V
tk
= 20 – 40 km/h).

Thay s
ố:
*( )
4*(7 1)
32
1
sc
nsc
p
i B
L m
i
 

  
Tra điều 10.5.6 TCXD 104 – 2007 thì L
nsc
= 30 m, nên ta chọn
L
nsc
= 32m.
Chi
ều dài đoạn nối siêu cao bao gồm hai đoạn: Chiều dài
đoạn chuyển trắc ngang 2 mái thành trắc ngang 1 mái (L1) và đoạn
chuyển trắc ngang 1 mái i
n
= 2% thành trắc ngang i
sc
= 4% ( L2).
II.3.9. Giải pháp thiết kế trên mặt bằng.

Có 3 phương pháp kết hợp nhánh rẽ phải với vòng xuyến như sau:
- Đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với vòng xuyến.
- Trục của đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với trục của vòng
xuy
ến (hai trục này tiếp xúc với nhau tại một điểm).
- Đường nhánh rẽ phải nhập vào vòng xuyến một đoạn chung
cd.
c
d
A
H1
H2
H3
Hình II.4. Các giải pháp thiết kế đường nhánh và xuyến.
Phương pháp 1
: Tại 4 vị trí đường nhánh rẽ phải tiếp tuyến với
vòng xuyến sẽ có 4 điểm giao cắt cùng mức của các dòng xe từ trái
sang phải và từ phải sang trái để đi vào và đi ra khỏi vòng xuyến.
Đây chính là điể
m pha trộn của hai dòng xe cần chuyển làn để
nhằm mục đích tách ra khỏi vòng xuyến hoặc nhập vào vòng
xuy
ến chuẩn bị đi ra đường khác. Đồng thời khi đi trên một nửa
vòng xuyến mỗi một dòng xe rẽ trái sẽ gặp trên đường của mình
hai điểm giao cắt cùng mức. Vì vậy, bốn điểm tiếp tuyến này tạo
nên 4 điểm xung đột với góc giao
90


rất nguy hiểm cho chạy

xe an toàn, nhất là đối với dòng xe rẽ trái.
Phương pháp 2
: Do hai trục của vòng xuyến và trục của đường
nhánh tiếp xúc với nhau cũng tại 1 điểm (điểm A) nên trên cả
vòng xuyến sẽ có 4 điểm giao cắt cùng mức. Các vị trí này cũng
tạo ra xung đột nguy hiểm như trường hợp 1.
Phương pháp 3: Trong trường hợp này đường nhánh rẽ phải
được nhập v
ào vòng xuyến và có 1 đoạn chung với vòng xuyến
(đoạn
cd). Khác với hai trường hợp trên trường hợp này sẽ không
có đường giao cắt nhưng sẽ có pha trộn không chỉ giữa các d
òng
xe r
ẽ trái với nhau mà còn giữa các dòng xe rẽ trái và rẽ phải. Mặc
dầu vậy, phương pháp này tạo thuận lợi cho dòng xe rẽ trái, vì trên
đường đi của chúng không gặp các điểm giao khác mức. Tuy
nhiên, so với hai phương pháp trên thì điều kiện chạy xe của các
dòng xe rẽ phải ít thuận lợi hơn là vì do dòng xe rẽ phải buộc phải
pha trộn vào dòng xe rẽ trái và trên đường đi vào vòng xuyến
chúng phải thực hiện không chỉ ngoặt về bên phải mà còn ngoặt về
bên trái.
Xu
ất phát từ các phân tích trên ta chọn phương án 3 để thiết
kế vòng xuyến.
II.3.10. Phương án mặt bằng đưa ra như hình vẽ.
Hình II.5. Mặt bằng phương án chọn.
Cầu trong nút giao được phân chia và gọi tên như sau:
(Thứ tự trụ trên vòng xuyến được đánh số từ 1 đến 16 theo ngược
chiều kim đồng hồ