Báo cáo khoa học: "xây dựng hệ thống phần mềm trợ giúp thiết kế nút giao thông" ppt

xây dựng hệ thống phần mềm trợ giúp
thiết kế nút giao thông



pgs. ts nguyễn viết trung
ks trần thu hằng

Bộ môn CT Giao thông TP - ĐH GTVT
Tóm tắt:: Bi báo giới thiệu cơ sở cấu trúc dữ liệu của một hệ thống phần mềm trợ giúp
công tác thiết kế nút giao thông lập thể dựa trên các phần mềm quen thuộc, sẵn có.
Summary: The report introduces a database of the software system aidding traffic inter-
change design founded on popurlar softwares.
1. Mở đầu
Ngày nay, giao thông đô thị đã trở thành
một bài toán cấp bách cần đợc giải quyết.
Với tình hình phát triển của các phơng tiện
giao thông cá nhân, các yêu cầu về quy
hoạch kiến trúc dân c, định hớng phát
triển kinh tế xã hội khu vực của các đô thị ở
nớc ta hiện nay, việc xây dựng các nút giao
thông lập thể (nút giao khác mức) đã trở thành
một giải pháp đợc u tiên lựa chọn. Hiệu quả
của việc xây dựng các nút giao thông khác
mức là cải thiện rõ rệt đợc tính an toàn lu
thông xe, tránh ùn tắc, tăng khả năng thông
hành. Tính mỹ quan của công trình cũng đem
lại những cảnh quan kiến trúc đẹp cho đô thị.
Tuy nhiên, việc thiết kế hoàn chỉnh một
công trình nút giao thông lập thể còn là một
công tác tơng đối mới mẻ ở nớc ta. Bài báo

này trình bày cơ sở dữ liệu của một hệ thống
phần mềm trợ giúp cho công tác thiết kế kỹ
thuật một nút giao lập thể dựa trên các
chơng trình phần mềm phổ biến sẵn có trên
thị trờng.
2. Giới thiệu hệ thống
Hệ thống phần mềm trợ giúp thiết kế nút
giao thông lập thể là một tập hợp gồm nhiều
chơng trình con đợc xây dựng từ các phần
mềm trợ giúp thiết kế khá quen thuộc với
những kỹ s thiết kế.
Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống đợc
trình bày trong hình vẽ sau:
số liệu đầu vo
bộ xử lý sơ bộ
bộ điều chỉnh
bộ xử lý kỹ thuật
xây dựng
mô hình 3d
bộ phân tích
kết cấu
kết quả
Đ
ạ
t
kết luận
Phù hợp
K
h
ô

n
g

p
h
ù

h
ợ
p
K
h
ô
n
g

đ
ạ
t
kết thúc

BI
BII
BIII
Cơ sở dữ liệu cho hệ thống bao gồm
những yếu tố sau:
- Các tiêu chuẩn thiết kế.

- Các mô hình nút giao thông lập thể.
- Các dạng kết cấu nhịp, mố trụ, tờng

chắn và các công trình phụ trợ khác.
- Các phần mềm trợ giúp thiết kế:
+ Phần mềm lập trình hớng đối tợng C.
+ Trợ giúp công tác đồ hoạ: AutoCAD,
CAD Overlay.
+ Trợ giúp công tác tính toán và phân tích
kết cấu: SAP, STAAD, VBDS
+ Trợ giúp công tác tính toán san lấp,
giải phóng mặt bằng: TOPO, HS, HS Mỏ.
3. Phân tích hệ thống
3.1. Số liệu đầu vào
Những số liệu cần thiết cho công tác thiết
kế một nút giao thông lập thể gồm có:
- Bản đồ địa hình số hoá của khu vực.
- Báo cáo về tình hình giao thông, phát
triển dân c kinh tế xã hội khu vực.
- Báo cáo về quy hoạch, chiến lợc phát
triển giao thông, không gian kiến trúc của khu
vực.
- Số liệu địa chất của khu vực.
3.2. Bộ xử lý sơ bộ (B.I)
Nội dung bộ xử lý sơ bộ đợc thể hiện
trong sơ đồ khối sau:
lựa chọn
loại hình nút
Vẽ mô hình
đờng tim nút
bố trí nút lên
bản đồ khu vực
K

h
ô
n
g

p
h
ù

h
ợ
p
P
h
ù

h
ợ
p
Kết luận
kết thúc -
chuyển sang b.II
lựa chọn
vị trí xây dựng

a. Lựa chọn vị trí xây dựng công trình
Căn cứ:
- Nhu cầu giao thông tại vị trí, yêu cầu
thông xe.
- Mạng lới giao thông của khu vực.

- Cảnh quan môi trờng xung quanh
- Quy hoạch giao thông, kiến trúc, dân
c.
- Định hớng phát triển kinh tế, xã hội
của khu vực.
Mục tiêu:
- Lựa chọn vị trí xây dựng phù hợp với
mạng lới giao thông tại khu vực, đảm
bảo khả năng thông xe yêu cầu, định
hớng phát triển trong tơng lai.
- Đáp ứng yêu cầu về cảnh quan môi
trờng xung quanh, các quy hoạch kiến
trúc, dân c xã hội tại khu vực.
Phần mềm cơ sở: C.
b) Lựa chọn mô hình nút giao thông
phù hợp
Căn cứ:
- Địa hình khu vực.
- Yêu cầu thông xe, định hớng phát triển
giao thông trong tơng lai.
- Phạm vi cho phép xây dựng.
- Quy hoạch không gian kiến trúc, dân c
xã hội tại địa bàn.
- Quan điểm kiến trúc.
- Kinh nghiệm thiết kế, xây dựng.
Mục tiêu:
Lựa chọn loại hình nút phù hợp về:
- Hiện trạng giao thông của tuyến đờng.
- Quy hoạch không gian kiến trúc, định
hớng phát triển kinh tế xã hội, giao

thông khu vực.


- Cảnh quan môi trờng xung quanh.
- Diện giải toả hợp lý.
Phần mềm cơ sở: C, AutoCAD, CAD
Overlay.
c) Vẽ mô hình 2D (đờng tim) của nút
Căn cứ:
- Kết quả lựa chọn ở hai bớc trên.
- Th viện mô hình nút giao lập thể.
Mục tiêu:
- Xây dựng mô hình 2D (phần đờng tim)
của nút giao.
- Phần mềm cơ sở: AutoCAD.
d) Đặt mô hình đã lựa chọn vo vị trí
Căn cứ:
- Địa hình hiện trạng khu vực.
- Mô hình nút (đờng tim) đã lựa chọn.
- Lu lợng giao thông tại khu vực.
- Báo cáo về tình hình giao thông, phát
triển dân c kinh tế xã hội khu vực.
- Báo cáo về quy hoạch, chiến lợc phát
triển giao thông, không gian kiến trúc
của khu vực.
- Phạm vi giới hạn, các vị trí xung đột.
Mục tiêu:
- Đặt mô hình nút (đờng tim) đã lựa
chọn trong bớc 2 vào vị trí.
- Đánh giá mức độ phù hợp với nhu cầu

lu thông phơng tiện, cảnh quan môi
trờng kiến trúc xung quanh, định h-
ớng phát triến đô thị trong tơng lai.
- Quyết định thực hiện tiếp bớc II (nếu
phù hợp) hoặc quay về lựa chọn lại một
loại nút giao khác phù hợp hơn (nếu
không phù hợp).
Phần mềm cơ sở: C, AutoCAD, CAD
Overlay.
3.3. Bộ Điều chỉnh (B.II)
Sơ đồ khối thể hiện nội dung của bộ Điều
chỉnh đợc trình bày trong hình vẽ sau:
P
h
ù

h
ợ
p
K
h
ô
n
g

p
h
ù

h

ợ
p
đánh giá mức độ
phù hợp
hon chỉnh
mô hình 2d
bố trí
các yếu tố tuyến
quay lại b.i
kết thúc -
chuyển sang b.IIi
Kết luận

a) Bố trí các yếu tố tuyến
Căn cứ:
- Bình đồ khu vực đã số hoá.
- Mô hình 2D (đờng tim) của nút đã lựa
chọn.
- Các yêu cầu thông qua của phơng tiện,
quy hoạch phát triển giao thông, cảnh
quan kiến trúc khu vực.
- Quy hoạch mạng lới giao thông toàn
vùng.
Mục tiêu:
- Bố trí đầy đủ các yếu tố tuyến của nút
trên mặt bằng.
Phần mềm cơ sở: AutoCAD, CAD
Overlay.
b) Xây dựng hon chỉnh mô hình
phẳng của nút

Căn cứ:
- Kết quả của bớc trên, mô hình 2D
(đờng tim) của nút.
Mục tiêu:
- Hoàn chỉnh mô hình 2D của nút giao.
Phần mềm cơ sở: AutoCAD.

c) Đánh giá mức độ phù hợp của nút
đã lựa chọn
Căn cứ:
- Địa hình hiện trạng khu vực.
- Nhu cầu giao thông tại vị trí, yêu cầu thông
xe, mạng lới giao thông của khu vực.
- Cảnh quan môi trờng xung quanh. Quy
hoạch giao thông, kiến trúc, dân c.
- Báo cáo về tình hình giao thông, phát
triển dân c kinh tế xã hội khu vực.
- Phạm vi giới hạn, các vị trí xung đột.
Mục tiêu:
- Đa ra kết luận cuối cùng của kết quả
thực hiện bớc I và II, đánh giá sự hợp
lý của công tác lựa chọn nút giao tại vị
trí yêu cầu.
- Quyết định thực hiện các bớc tiếp theo
(nếu phù hợp) hoặc quay về thực hiện
lại từ bớc I (nếu không phù hợp).
Phần mềm cơ sở: C.
3.4. Bộ xử lý kỹ thuật (B.III)
Các phần việc trong bộ xử lý kỹ thuật
đợc thực hiện tuần tự nh sau:

đánh giá mức độ
phù hợp
xác định vị trí
đặt mố - trụ
lựa chọn dạng
kCN - mố - trụ
K
h
ô
n
g

p
h
ù

h
ợ
p
P
h
ù

h
ợ
p
tính san-lấp, giải
phóng mặt bằng
xuất file
bản vẽ kết cấu

kết thúc -
chuyển sang b.IV
Kết luận

a) Lựa chọn dạng kết cấu nhịp, mố trụ,
tờng chắn v các kết cấu khác
Căn cứ:
- Cao độ đờng đỏ thiết kế, các cao độ
khống chế, các điểm xung đột trên tuyến.
- Khổ thông xe, hành lang không gian
kiến trúc yêu cầu.
- Các quan điểm kiến trúc hiện hành.
- Khả năng thi công, các trang thiết bị thi
công phù hợp.
- Th viện các bộ phận kết cấu.
Mục tiêu:
- Xác định loại kết cấu nhịp, mố trụ phù
hợp.
- Các chi tiết kiến trúc cho các bộ phận
khác của công trình.
- Lựa chọn kích thớc cụ thể cho công trình.
Phần mềm cơ sở: AutoCAD, CAD Overlay.
b/ Lựa chọn vị trí đặt mố trụ
Căn cứ:
- Các dạng kết cấu đã lựa chọn.
- Khổ thông xe, hành lang không gian
kiến trúc yêu cầu.
- Các vị trí xung đột, các điểm khống chế.
Mục tiêu:
- Xác định vị trí đặt mố, trụ, tờng chắn

hợp lý nhất.
Phần mềm cơ sở: C, AutoCAD.
c/ Đánh giá mức độ phù hợp
Mục tiêu là đánh giá sự phù hợp của kết
cấu công trình đã lựa chọn hoàn chỉnh ở các
bớc trên. Từ đó đa ra quyết định chuyển
sang thực hiện phần việc tiếp theo, hoàn
chỉnh các file bản vẽ thiết kế nút (nếu phù
hợp) hoặc quay lại phần việc đầu tiên trong
bớc IV: lựa chọn lại dạng kết cấu phù hợp
hơn (nêu không phù hợp).
d) Tính toán san lấp, giải phóng mặt
bằng khu vực
Cơ sở:
- Bản đồ địa hình khu vực.
- Báo cáo về tình hình giao thông, phát
triển dân c kinh tế xã hội khu vực.
- Báo cáo về quy hoạch, chiến lợc phát
triển giao thông, không gian kiến trúc
của khu vực.

Mục tiêu:
- Tính toán khối lợng đào đắp, san lấp
trong khu vực xây dựng.
- Thống kê khối lợng các công trình dân
sinh trong khu vực, xác định phạm vi
phá dỡ, giải phóng mặt bằng.
Phần mềm cơ sở: TOPO, HS, HS Mỏ.
3.5. Xây dựng mô hình 3D của nút giao
lập thể đ lựa chọn (B.IV)

Từ những lựa chọn thiết kế đã hoàn
thành ở các bớc trên, tiến hành xây dựng mô
hình không gian 3 chiều cho nút giao thông
lập thể trong cảnh quan môi trờng khu vực
xây dựng. Đồng thời xây dựng hoạt cảnh theo
hành trình của tuyến.
Phần mềm cơ sở: AutoCAD, NovaTDN.
3.6. Tính toán phân tích kết cấu (B.V)
Việc tính toán phân tích kết cấu đợc
thực hiện trên các công cụ tính toán mạnh
đang đợc áp dụng phổ biến hiện nay nh các
chơng trình phần mềm tính toán kết cấu
SAP, STAAD, hay một số phần mềm
chuyên biệt (MR, VBDS). Việc lựa chọn loại
phần mềm phù hợp hoàn toàn phụ thuộc vào
sự quen thuộc của ngời kỹ s thiết kế.
Nếu công tác tính toán kết thúc một cách
thuận lợi (đạt yêu cầu), tiến hành hoàn chỉnh
các file bản tính và chuyển sang bớc cuối
cùng. Nếu việc tính toán không đạt yêu cầu,
phải quay về thực hiện lại từ bớc I của hệ
thống.
Sơ đồ khối của bớc này đợc trình bày
trong hình vẽ sau:
xuất file
bản tính
tổng hợp
kết quả tính toán
tính toán nội lực
trong kết cấu

Đ
ạ
t
K
h
ô
n
g

đ
ạ
t
tính duyệt
Kết luận
quay lại b.i
kết thúc tính toán

3.7. Hoàn thiện
Từ kết quả hoàn thiện các bớc trên đây,
tập hợp các số liệu thiết kế, các hồ sơ bản vẽ,
các mô hình 2D, 3D của nút giao thông lập
thể đã lựa chọn cùng các hồ sơ bản tính thể
hiện kết quả tính duyệt kết cấu công trình.
4. Kết luận
Thiết kế nút giao thông lập thể là một
công tác phức tạp, tỷ mỷ, đòi hỏi rất nhiều
công sức của ngời kỹ s thiết kế. Hiện nay,
công việc này còn tơng đối mới mẻ nhng là
một xu thế tất yếu của việc xây dựng các công
trình giao thông trong thành phố. Bài báo này

mới chỉ dừng lại ở việc lập nên một mô hình cơ
bản, sơ lợc làm nền móng cho việc xây dựng
một hệ thống chơng trình phần mềm phục vụ
công tác thiết kế nút giao thông lập thể. Đợc
ứng dụng bằng các chơng trình phần mềm
phổ biến hiện nay, hệ thống này sẽ tạo đợc
sự thân thiện với ngời sử dụng, giúp cho
công tác thiết kế trở nên nhanh chóng, thuận
tiện và khoa học hơn trớc. Chúng tôi hy vọng
sẽ đi sâu vào việc xây dựng hệ thống phần
mềm có ích này trong các nghiên cứu sau.

Tài liệu tham khảo
[1]. Hớng dẫn sử dụng chơng trình TOPO, HS,
HS - Mỏ, Cty phần mềm Hài Hoà, Hà Nội 2003.
[2]. Hớng dẫn sử dụng các phần mềm C,
AutoCAD, CAD Overlay.
[3]. Lu Nguyễn Hải Nam, STAAD. Pro 2001 căn
bản phân tích cấu trúc và thiết kế, Nhà xuất bản
Đại Học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2001.
[4]. PGS. TS. Nguyễn Viết Trung, Vũ Văn Toản,
Hớng dẫn sử dụng SAP 2000 tính toán cầu và
kết cấu, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội
2000.
[5]. PGS.TS. Nguyễn Xuân Vinh, Thiết kế nút giao
thông và tổ chức giao thông đô thị, NXB Giao
Thông Vận Tải, Hà Nội 1999
Ă