TÍNH TOÁN THIẾT kế NGÃ BA GIAO KHÁC mức TRÊN cơ sở các yếu tố của nút GIAO HOA THỊ

Phạm công thịnh

Đồ án tốt nghiệp

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NGÃ BA GIAO KHÁC MỨC TRÊN CƠ
SỞ CÁC YẾU TỐ CỦA NÚT GIAO HOA THỊ.
I.Tính toán và thiết kế ngã ba giao khác mức dạng hình chiếc là
1. Tính toán các đường nhánh, rẽ trái và rẽ phải.
1.1. Đối với hai đường nhánh rẽ trái liên tiếp.
Từ sơ đồ ta cần tính các khoảng cách AE=AB, A1E1=A1B1.
Các khoảng được tính theo công thức:

y  sin η
R+ C ÷
− xc − yc .tg β

AB=AE= 
α
cosβ 
sin

2

y  sin η '
R + C1 ÷
− xc1 − yc1.tg β

A1B1=A1E1= 
cosβ  sin α '
2

Chiều dài đường nhánh rẽ trái nối từ đường phụ vào đường chính trên bình đồ bằng:
Lh(1)=L0+2L+AB
Và chiều dài của đường nhánh rẽ trái Lh(1)này có thể tách ra để thiết kế độc lập sẽ là:
L’h(1) = Lh(1) –l
Trong đó: l-Chiều dài đoạn nối đầu đường nhánh rẽ với đường chính và đoạn chuyển tốc.
Chiều dài của đường nhánh rẽ trái nối từ đường chính vào đường phụ trên bình đồ bằng:
L’h(2) = L0+2L+A1B1
Chiều dài của đường nhánh L h(2) trên bình đồ có thể tách ra để thiết kế độc lập sẽ là :
L’h(2) = Lh(2) -l
Chiều dài của đường nhánh rẽ trái trên trắc dọc Lv(dr) có thể tách ra để thiết kế độc lập
được xác định theo công thức.
Lv ( dr ) =

H
imax

+

Rlôi
R
2
( i1 + imax ) + lom (i2 + imax )2
2.imax
2imax

Nếu trên các đoạn nối đường rẽ trái là AB và A 1B1 có độ dốc dọc i1=imax và độ dốc dọc
của đường chính nằm trong phạm vi nút là i2 thì công thức trên trở thành.
Lv ' =

H

imax

+ 2 Rlôi imax

Rlom
(i2 + imax ) 2
2imax

Cần phải kiểm tra khả năng triển khai trắc dọc của các đường nhánh rẽ trái theo các điều
kiện sau:
L’ h(1) ≥ L’ v(1)
L’ h(2) ≥ L’ v(2)
Nếu các điều kiện trên không thỏa mãn nghĩa là chiều dài của đường nhánh rẽ trái (1)
hoặc đường nhánh rẽ trái (2) trên bình đồ không đủ để bố trí trắc dọc của nó. Trong
1


Phạm công thịnh

Đồ án tốt nghiệp

trường hợp này ta cần phải có giải pháp tăng trị số các yếu tố hình học của các đường
nhánh rẽ trái rồi tính toán lại và kiểm tra cho đến khi thỏa mãn điều kiện trên thì dừng lại.
1.2.Đối với các đường nhánh rẽ phải trực tiếp.
Khác với nút giao dạng hoa thị, các đường nhánh rẽ phải của nút giao dạng hình lá khi
thiết kế không phụ thuộc vào các đường nhánh rẽ trái và bình đồ của các đường nhánh rẽ
phải thường được cấu tạo bằng một đường cong tròn chêm giữa hai đường cong chuyển
tiếp mà không cần đoạn thẳng chêm như đối với các đường nhánh rẽ phải của nút giao
hình hoa thị.
Theo hình (7.1) thì tại góc giao α<900 khoảng cách từ vị trí giao nhau của trục các làn xe

ngoài cùng của hai đường chính và đường phụ A 2 đến vị trí đầu M và vị trí cuối M1 của
đường nhánh rẽ phải từ đường chính vào đường phụ bằng đường tang lớn T H của đường
tròn có tâm là O2.
A2M=A2M1=TH1+T1+t1.
α
Trong đó: T1= R1.tg và t1=xk-R1sinβ với L1 là chiều dài đường cong chuyển tiếp.
2

Tương tự tại, tại góc α ' = (1800 − α ) khoảng cách từ vị trí đầu và cuối của đường nhánh rẽ
phải từ đường phụ vào đường chính (N và N1) đến trục các làn xe ngoài cùng ở phía bên
phải của hai đường chính, phụ A 3 bằng chính đường tang lớn TH của đường tròn có tâm là
O3:
A3N=A3N1=TH2+T2+t2.
α'
Trong đó: T2= R1.tg
và t2=xk-R1sinβ với L2 là chiều dài đường cong chuyển tiếp.
2

Chiều dài của toàn bộ đường cong rẽ phải thuộc góc α <900 bằng:
L h(MM1) =2L1+L0
Và chiều dài toàn bộ đường cong rẽ phải thuộc góc α ' = (1800 − α ) :
L h(NN21) = 2L2+L0
πR
πR
Với L'0 = 1 .γ ' và L0 = 1 .γ
180

180

2. Tính toán ngã ba giao nhau khác mức dạnh hình ống ( Dạng kèn trumpet).

2.1.Trường hợp ngã ba hình ống không có dải chuyển tốc trên đường chính
Sơ đồ tính( Hình vẽ).
Có hai nhánh cần bố trí và tính toán đó là:
Nhánh rẽ trái gián tiếp ACKm.
Nhánh rẽ trái bán trực tiếp thực hiện bằng cách rẽ phải trên đoạn EadM.
Cung AE chắn góc ở tâm η được xác định theo công thức:
π ( R + KE )
aE =
η (1)
0
180

Xác định chiều dài đường rẽ phải Ma theo nội dung tính toán sau:
− Trước tiên tính toán các yếu tố của đường nhánh rẽ trái gián tiếp được thực hiện như
đối với dạng nút hoa thị
− Định góc η,sau đó tính đoạn aE chắn góc η theo công thức (1).
2


Phạm công thịnh

Đồ án tốt nghiệp

α
+η
(2)
2
− Để xác định được chiều dài đường tang T thì ta có:
T=an-t-l1.
(3)

Trong đó:
 l1-Khoảng cách aP, chính là chiều dài đoạn nâng siêu cao được tính theo công
thức:
b(isc − in )
l1=aP=
(4)
insc

− Tính góc ω : ω =900-

 an=ad + dn

(5)
α
 ad = (R+KE). tg η (6)
2

dn =

db
vì db=CO=Om=Rcosϕ + yk (ϕ, yk- Góc ngoặt và tung độ cuối đường cong
sin ω

chuyển tiếp) nên:

R cos ϕ + yk
sin ω
R cos ϕ + yk
α
− t − l1

Thay vào công thức (3) ta có: T = ( R + KE )tg ( − η ) +
2
sin ω

dn=

Bán kính đường cong tròn của nhánh rẽ phải aM được tính theo công thức:
r=

Hay: r =

( R + KE )tg (

T
ω
tg
2

R cos ϕ + yk
α
−η ) +
−t −l
2
sin ω
ω
tg
2

L
2

Trong đó :t= .
α
2
Xác định chiều dài đoạn rẽ phải Ma trên bình đồ:
L h(Ma) = aP+2L+Ko = (ad+dn-TH)+2L+Ko.
πr
γ'
Với TH = T+t và Ko=
180
Trong đó: L- Chiều dài đường cong chuyển tiếp ở hai đầu đường cong tròn bán kính r:
− Tính khoảng cách từ vị trí giao nhau của hai trục làn xe ngoài cùng của hai đường
giao nhau A đến đầu đoạn rẽ phải của đường nhánh rẽ trái bán kính trực tiếp M. Tức
đoạn Am bằng:
AM=Am+mb+bn+TH
α
α
− Trong đó: Am= co.ctg = ( R cos ϕ + yk )ctg
2
2
0
Nếu η=0 thì đoạn Ea=0 và góc ω= 90 −

3


Phạm công thịnh

Đồ án tốt nghiệp

(R,ϕ, yk _ bán kín, góc ngoặt và tung độ cuối của đường cong chuyển tiếp).
Oa
R + KE
=
α
mb=Od= cos( − η ) cos(α − η )
2
2
db R cos ϕ + yK
=
bn=
tgω
tgω

Tính chiều dài đoạn Ma trên trục dọc theo công thức đã biết:
Lv(Ma)=

imax( dr )
2

( Rloi + Rlom ) +

H
imax ( dr )

Trong đó: H-Chênh lệch cao độ giữa các điểm A và M.
imax(dr)-Độ dốc dọc lớn nhất của đường nhánh
Kiểm tra khả năng triển khai trắc dọc của đường rẽ theo điều kiện :
L h(Ma) ≥ LV(Ma)
Các nut giao hình ống thì cấu tạo mặt cắt ngang có thay đổi, cụ thể là: từ đầu đường

nhánh rẽ trái gián tiếp đến mặt KE thì trắc ngang có cấu tạo một mái độ dốc nghiêng về
phía tay phải theo hướng xe chạy, trên đoạn aP trắc ngang một mái độ dốc nghiêng về
phía bên trái. Độ dốc siêu cao tại đoạn này thường lấy isc=6%. Với mặt đường rộng 5m
thì chiều dài đoạn aP bằng:
l1=aP=

5(0.06 − 0.02)
= 20m
0.01

2.2.Trường hợp ngã ba khác mức có bố trí dải chuyển tốc trên đường chính.
Hình vẽ
Từ hình vẽ cho thấy, nút giao hình ống có hai loại đường nhánh rẽ trái;
− Đường nhánh rẽ trái gián tiếp có dạng cánh hoa thị nối từ đường phụ vào đường chính
ABCDE.
− Đường nhánh rẽ trái bán trực tiếp có dạng hình cánh hoa nối từ đường chính sang
đường phụ. Đây là đường nhánh phức tạp nhất bao gồm các đoạn cong và
thẳng:A1KK1U1U.
Ta lần lượt tính chiều dài hai đường rẽ trái trên như sau:
− Đầu tiên xác định R theo tốc độ tính toán Vd và độ nghiêng siêu cao. Bán kính đường
cong nằm của hoa thị bằng:
Rf =R+d.
− Trong đó: d-khoảng cách giữa các trục của hai làn xe trên đoạn cong tròn có đường
hai làn dành cho hai dòng xe đi ngược chiều. d=

B + ∆E
(B-Bề rộng phần xe chạy, ∆E
2

– Độ mở rộng mặt đường trên đường cong).

− Tính các khoảng cách:
Khoảng cách AO được tính theo công thức đã biết:
y
sin η cosβ R cos β + yk
(R + K )
.
=
α
AO=
cosβ sin α sin η
sin
2

4


Phạm công thịnh

Đồ án tốt nghiệp
AG
AS= cos α
2

− Khoảng cách:

GP=GS= AG

tgα
α
= AP sin

2
2

Ký hiệu n- khoảng cách giữa các trục của hai làn xe trên đường phụ thì khoảng cách A 1A
bằng:
n
b
=
(b: bề rộng phần xe chạy trên đường phụ).
sin α 2sin α
α
α
A1S1=AS+nctgα + ntg = AS + n ( ctgα + tg ) từ đó tính được đoạn A1K:
2
2

A1A =

Từ đó tính được đoạn A1K:
A1K=A1S1-KS1
A1K=A1S1-TH1
α
TH1- Đường tang lớn với góc ngoặt bằng 900 +
2

Chiều dài đường cong KK1 :
LKK1=K01+2L1

π R1
.γ '

180
Tính đoạn K1U1:

Trong đó: K01=

K1U1=GP+GS+SS1-S1K1-U1P
U1P=TH
Nên :
1U1=2GP + SS1 –TH1-TH
Chiều dài toàn bộ đường nhánh rẽ trái bán trực tiếp trên bình đò nối từ đường chính vào
đường phụ:
Lh(1) = A1K + LKK1 + K1U1+LU1U
LU1U=KO2+2L
πR
γ
Với KO2=
180

Trong đó: L- Chiều dài đường cong chuyển tiếp của đường cong rẽ phải, và
α
γ = 900 − + 2 β
2

Chiều dài của đoạn chỉ có đường một chiều của nhánh rẽ trái 1 nối từ đường chính vào
đường phụ:
π R + R1 ϕ
'
Lh (1+ 2) =

180

(

2

)

2

+ AB + LBC

LBC-chiều dài đường cong chuyển tiếp BC.
Chiều dài đoạn chỉ có một chiều trên bình đồ của đường nhánh rẽ trái gián tiếp ( đường
nhánh 2) được tính theo công thức:
L'h (2) =

πR ϕ
+ LED
180 2
5


Phạm công thịnh

Đồ án tốt nghiệp

Trong đó : LED – chiều dài đường cong chuyển tiếp ED.
Chiều dài toàn bộ đường nhánh rẽ trái gián tiếp nối từ đường phụ vào đường chính:
π R + R1 ϕ π R ϕ
'

Lh (1+ 2) =

180

(

)

2

+
+ LED
2 180 2

Và khoảng cách từ vị trí giao nhau A1 của trục dải chuyển tốc với trục của làn xe ngoài
cùng của đường phụ đến đầu đoạn rẽ phải U của đường nhánh rẽ trái bán trực tiếp:
A1U=A1A+AP+PU
n
GP
+
+T
A1U= sin α sin α H
2

6


Phạm công thịnh

Đồ án tốt nghiệp

NÚT GIAO KHÁC THÔNG KHÁC MỨC.
Lý do để xây dựng nút giao thông khác mức.
Các lý do để có thể chứng minh cần phải làm nút giao khác mức:
− Đảm bảo cho chức năng cơ động của đường có tốc độ cao.
− Lưu lượng giao thông trong nút lớn là một lý do định hướng quan trọng, nhất là khi
lưu lượng lớn đẫ vượt quá khả năng thông hành của nút.
− Nân cao an toàn giao thông. Tai nạn giao thông xảy ra trên nút do nhiều nguyên nhân.
Đối với nút giao thông yêu cầu tốc độ chạy cao, khả năng thông xe lớn thì một nút
giao thông cùng mức có nhiều giải pháp đưa vào cũng khong giải quyết được giảm tai
nạn giao thông, đặc biệt là tai nạn nghiêm trọng. Do vây, giảm tai nạn giao thông trên
nút giao thông trên nút giao thông cũng là một lý do cần xét khi thiết kế nút giao
thông khác mức.
− Địa hình tại chố bố trí nút. Khi gặp địa hình chỗ cao, chỗ thấp, rất thích hợp cho việc
xây dựng các công trình để tạo ra các đường tại nút khác cao độ. Đây được xem là
một lợi thế cần phải xây dựng nút giao thông khác mức. Gặp trường hợp này nếu xây
dựng nút giao thông cùng mức nhiều khi chi phí còn cao hơn so với xây dựng nút
giao thông khác mức.
− Lợi ích về kinh tế: Lợi ích kinh tế hàng năm là hiệu số giữa chi phí của người sử dụng
đường không làm nút giao khác mức và có làm nút khác mức. Hiệu số này càng
lớn,thì lợi ích kinh tế của người sử dụng đường càng lớn, càng có lý do chính đáng
để xây dựng nút giao khác mức.
− Ngoài những lý do nêu trên, khi gặp những trường hợp sau cũng cần phải xét đến
phương án làm nút giao khác mức:
 Đường , phố thứ yếu cắt qua đường cao tốc hoặc đường cấp cao nhưng tại đó
không thể nhập vào hành lang đường cao tốc hoặc không có đường song song với
đường cao tốc.
 Đường, phố chính cấp I, đường cao tốc cắt qua đường sắt.
 Các loại đường còn lại cắt qua chỗ đường sắt, có 4 đường tàu chính hoặc 4 đôi tàu
đi trong một giờ.

 Những chỗ tập trung người và các phương tiện giao thông thô sơ, không bình
thường (ví dụ đường cao tốc, đường phố chính đi xuyên qua khu công viên, khu
thể thao liên hợp…)
− Những lý do trên đây được xem là cơ sở quan trọng để thiết kế nút giao thông khác
mức. Nhưng quan trọng hơn là phải xét đến lợi ích tổng thể của toàn xã hội. Điều này
đặc biệt thể hiện qua việc tuân thue quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội của khu vực.
Muốn vậy một nút giao thông khác mức trong đô thị phải nằm trong quy hoạch hệ
thống nút giao khác mức của toàn đô thị. Hệ thống này chẳng những đáp ứng được
mọi yêu cầu về giao thông mà còn đáp ứng đầy đủ những yêu cầu khác như: Mỹ quan,
môi trường, dân sinh…Nó mãi tồn tại trong đô thị bền vững.

7


Phạm công thịnh

Đồ án tốt nghiệp

Bảng 8.4.1. Các trị số tốc độ thiết kế trên nhánh nối (Theo TCVN 4054-1998)
Tốc độ thiết
kế trên
đường giao
(Km/h)
120
100
80
60

Tốc độ thiết kế ở đầu hoặc cuôi nhánh nối
Có làn chuyển tốc

Không có làn chuyển tốc
Trị số tối
Trị số tối
Trị số tối
Trị số tối
thiểu nên
thiểu
thiểu nên
thiểu
dùng
dùng
90
80
80
60
80
70
70
50
65
55
55
40
50
40
40
30

Bảng 8.4.2 Tốc độ tính toán trên nhánh nối
Đặc điểm chỗ giao nhau khác

mức lien thông
120
-Liên thông giữa đường cao tốc
80÷150
loại A với đường cao tốc loại A
-Liên thông giữa đường cao tốc
70÷40
loại A với đường cao tốc loại B
-Liên thông giữa đường cao tốc
60÷75
loại A hoặc B với các đường khác

50
45
40
30

Cấp hạng đường cao tốc
100
80
70÷40
60÷35

60
50÷35

60÷35

50÷30

40÷30

50÷35

45÷30

35÷30

Theo tiêu chuẩn Aashto:
Bảng 8.4.3 Hướng dẫn sử dụng trị số tốc độ thiết kế nhánh nối.
Tốc độ thiết kế trên đường giao
50 60 70 80
Tốc độ thiết kế trên nhánh nối (km/h)
-Ở mức cao(85%)
49 50 60 70
-Ở mức trung bình (70%)
30 40 50 60
-Mức thấp(50%
20 30 40 40

8

Tốc độ thiết
kế ở đường
cong cơ bản

90

100

110

120

80
60
50

90
70
50

100
80
60

110
90
70