Thiết kế hai phương án tuyến đường ô tô đi qua 2 điểm A-B thuộc địa phận xã Đăk Nhau huyện Bù Đăng tỉnh Bình Phước
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.51 MB, 139 trang )
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ....................................7
PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT.........................88
PHẦN III: CHUYÊN ĐỀ TỰ ĐỘNG HÓA.........100
LỜI MỞ ĐẦU
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Bước vào thời kỳ đổi mới đất nước ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất
hạ tầng kỹ thuật. Giao thông vận tải là một trong những nghành được quan tâm và đầu tư
nhiều vì nó là huyết mạch của nền kinh tế đất nước, là nền tảng để phát triển các ngành
khác.
Hiện nay ngành xây dựng cầu đường ở nước ta đang phát triển vượt bậc và đang
đảm đương trọng trách xây dựng những công trình đường, cầu lớn, hiện đại, là trọng điểm
của quốc gia. Với sự hợp tác khoa học kỹ thuật nhiều mặt chúng ta đang tiếp cận với
những công nghệ hiện đại trên thế giới. Việc sử dụng các phần mềm thiết kế đã rút ngắn
thời gian và chi phí thiết kế đáng kể. Điều đó đặt ra yêu cầu cần có một đội ngũ kỹ sư
nắm chắc chuyên môn vừa sử dụng thành thạo máy tính.
Là sinh viên khoa công trình – Lớp Tự động hóa thiết kế cầu đường K48 – Trường
Đại Học Giao Thông Vận Tải, sau thời gian học tập tại trường bằng sự nỗ lực của bản
thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ của các thầy cô trong trường nói chung và các thầy cô
khoa Công Trình nói riêng em đã tích lũy được nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho công
việc của một kỹ sư tương lai.
Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến
thức tại trường, đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của
mỗi sinh viên.
Do thời gian tiến hành làm đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệm
còn hạn chế nên trong tập đồ án này chắc không tránh khỏi thiếu sót. Em xin kính mong
các thầy cô trong bộ môn góp ý để em có thể hoàn thiện hơn đồ án cũng như kiến thức
chuyên môn của mình.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm của các thầy cô trong trường,
trong bộ môn TĐHTKCĐ, đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình học tập, đặc biệt là thầy
Lê Quỳnh Mai – Giáo viên hướng dẫn đã rất nhiệt tình hướng dẫn tạo điều kiện giúp em
hoàn thành đồ án tốt nghiệp này
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hà Nội, ngày 14 tháng 5 năm 2012
Sinh viên
Lê Văn Thường
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TUYẾN
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Thiết kế hai phương án tuyến đường ô tô đi qua 2 điểm A-B thuộc địa phận xã Đăk
Nhau huyện Bù Đăng tỉnh Bình Phước dựa trên bản đồ địa hình 1/25.000, các điểm khống
chế và lưu lượng xe cho trước.
II. PHÂN TÍCH LƯU LƯỢNG XE
Bảng lưu lượng các loại xe:
STT
Loại xe
Lưu lượng (Xe/ngđ)
01
Xe hai trục 2x9T
34
02
Xe tải trục 2x7.32T
37
03
Xe buýt lớn
17
04
Xe tải trục 10T
25
05
Xe tải trục 6.96T
47
06
Xe tải trục 5.6T
51
07
Xe buýt nhỏ
85
08
Xe con
127
09
Xe máy
71
10
Xe đạp
318
Ghi chú
Bảng thông số các loại xe:
Trọng lượng trục Pi
TT
Loại xe
(kN)
Trục
trước
01
Xe tải trục 2x9T
45,4
Số trục
Trục sau
90,0
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
sau
2
Số bánh của
mỗi cụm bánh
ở trục sau
Cụm bánh đôi
Khoảng
cách giữa
các trục
sau (m)
<3,0
Page 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
02
Xe tải trục 2x7,32T
23,1
73,2
2
Cụm bánh đôi
>3,0
03
Xe bus lớn
56,0
95,8
1
Cụm bánh đôi
-
04
Xe tải trục 10T
48,2
100
1
Cụm bánhđôi
-
05
Xe tải trục 6,96T
25,8
69,6
1
Cụm bánh đôi
-
06
Xe tải trục 5,6T
18,0
56,0
1
Cụm bánh đôi
-
07
Xe bus nhỏ
26,4
45,2
1
Cụm bánh đôi
-
08
Xe con
-
-
-
-
-
09
Xe máy
-
-
-
-
-
10
Xe đạp
-
-
-
-
-
III. CÁC QUY TRÌNH QUY PHẠM ĐƯỢC SỬ DỤNG
-
Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05.
-
Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06.
-
Tiêu chuẩn về điều lệ báo hiệu giao thông đường bộ 22 TCN 237-01
-
Các tiêu chuẩn khác…
CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT
CHUNG CỦA TOÀN TUYẾN
I. XÁC ĐỊNH CẤP HẠNG KỸ THUẬT CỦA TUYẾN
Việc xác định cấp hạng kỹ thuật của đường căn cứ vào các yếu tố sau:
-
Căn cứ vào chức năng tuyến đường.
-
Căn cứ vào đặc điểm địa hình khu vực tuyến đường đi qua: địa hình khu vực
đi qua chủ yếu là đồi
-
Căn cứ vào lưu lượng xe thiết kế: là số xe con quy đổi tính cho năm khai thác
thứ 15 kể từ ngày thông xe đầu tiên.
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Lưu lượng xe con quy đổi tính cho năm đầu tiên được tính theo công thức:
N0 = ∑ βi Ni
Trong đó:
-
Ni: Lưu lượng của loại xe thứ i ở năm đầu tiên(Xe/ngđ)
-
β i : Hệ số quy đổi từ loại xe thứ I ra xe con tiêu chuẩn (Được tra từ bảng 2
trang 8 TCVN 4054-05 ứng với địa hình vùng núi).
Bảng quy đổi các loại xe ra xe con tiêu chuẩn:
Loại xe
Ni(xe/ngđ)
Hệ số quy đổi β
β
i
Xe con tiêu chuẩn
i
Xe tải trục 2x9T
34
3
Xe tải trục 2x7,32T
37
3
111
Xe bus lớn
17
3
51
Xe tải trục 10T
25
2.5
62.5
Xe tải trục 6,96T
47
2.5
117.5
Xe tải trục 5,6T
51
2.5
127.5
Xe bus nhỏ
85
2.5
212.5
Xe con
127
1
127
Xe máy
71
0.3
21.3
Xe đạp
318
0.2
63.6
Tổng
102
995.9
Vậy ta có lưu lượng xe con quy đổi ở năm đầu tiên là: No= 995,9 (xe/ngđ)
Lưu lượng xe của năm tương lai có thể được xác định theo quy luật hàm số mũ như
sau:
Nt = N0(1 + q)t – 1
Trong đó:
-
Nt: Lưu lượng xe ở năm tương lai
-
q: Hệ số tăng trưởng xe hàng năm, lấy q = 7%
-
t: Thời gian dự báo kể từ năm đầu tiên, t = 15 năm
Vậy ta có lưu lượng xe ở năm tương lai (năm thứ 15) là :
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nt = N0(1 + q)t – 1 = 995.9(1 + 0.07)15 – 1 = 2568 (xe/ngđ)
Vậy lưu lượng xe thiết kế là : NTK = Nt = 2568 (xe/ngđ)
Căn cứ vào chức năng của con đường và địa hình khu vực, kết hợp với giá trị tham
khảo là lưu lượng thiết kế so sánh trong bảng 3 - trang 9- TCVN 4054-05.Quyết định
chọn cấp thiết kế đường là Cấp IV.
Vận tốc thiết kế Vtk = 40 km/h (Bảng 4 – trang 10 – TCVN 4054-05 ứng với đường
cấp IV miền núi).
II. XÁC ĐỊNH ĐỘ DỐC DỌC TỐI ĐA CỦA TUYẾN
Độ dốc dọc lớn nhất cho phép của tuyến đường là i dmax được xác định xuất phát từ
hai điều kiện sau:
-
Xe chuyển động được trên đường về mặt lực cản.
-
Xe chuyển động được trên đường về mặt lực bám của lốp xe với mặt đường.
1. Xác định độ dốc dọc theo sức kéo của xe
Độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đường được tính toán căn cứ vào khả năng vượt dốc
của các loại xe. Hay nói cách khác nó phụ thuộc vào nhân tố động lực học của ôtô và
được xác định từ công thức sau:
D = f ± i ± δ ×J
Trong đó:
-
D là đặc tính động lực của xe, được xác định từ biều đồ nhân tố động lực học
của xe.
-
f là hệ số cản lăn trung bình phụ thuộc loại mặt đường. Với việc thiết kế mặt
đường bê tông nhựa thì f = (0,01 ÷ 0,02) chọn f = 0,02.
-
J là gia tốc chuyển động xe (lấy dấu + khi lên dốc, dấu - khi xuống dốc), giả
thiết xe chuyển động đều nên J = 0.
Xét cho trường hợp bất lợi nhất, vậy D ≥ f + i => imax = D - f
Với vận tốc thiết kế VTK = 40 Km/h tra bảng nhân tố động lực với một số loại xe
tương đương và thay vào công thức trên ta được:
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng tính toán độ dốc lớn nhất theo đặc tính động lực của xe:
Loại xe
Xe tương đương
D
imax
Xe tải trục 2x9T
Mas -500
0.07146
0.05146
Xe tải 2x7,32T
Mas -500
0.07146
0.05146
Xe bus lớn
Mas -500
0.07146
0.05146
Xe tải trục 10T
Zil – 130
0.067
0.047
Xe tải trục 6,96T
Zil -130
0.067
0.047
Xe tải trục 5,6T
Zil – 130
0.067
0.047
Xe bus nhỏ
Raz-51
0.051
0.031
Xe con
MOSCOVIT
0.080
0.060
Nhận xét :
Theo bảng trên nếu chọn độ dốc imax = 3.1% thì tất cả các xe đều đi được với Vtk,
tuy nhiên đây là đường miền núi địa hình khó khăn nên khi để độ dốc lớn nhất như vậy thì
khối lượng đào đắp lớn,gây tốn kém trong quá trình xây dựng.
Nếu chọn độ dốc imax = 6% thì xe con Vtk ,còn các xe còn lại phải về số mới đi
được.
Do đó chọn imax theo tính toán là imax = 6%
Theo bảng 15 – trang 23 TCVN 4054-05 có quy định ứng với đường cấp IV miền
núi có imax = 8%
Kiến nghị chọn độ dốc dọc lớn nhất của tuyến đường khi thiết kế là imax= 6%
Giá trị imax (%):
Tính toán
Quy trình
Kiến nghị
6
8
6
2. Xác định độ dốc dọc theo điều kiện lực bám
Để xe chuyển động được an toàn thì giữa bánh xe và mặt đường phải có lực bám,
đây chính là lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường và khi hãm xe thì chính nó lại trở
thành lực hãm để xe có thể dừng lại được. Vì vậy điều kiện để xe chuyển động được an
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
toàn là độ dốc dọc lớn nhất theo sức kéo phải nhỏ hơn hoặc bằng độ dốc dọc theo sức
bám giữa lốp xe và mặt đường.
Công thức xác định độ dốc theo lực bám:
i b = Db – f
Trong đó :
-
Hệ số sức cản lăn của đường, f = 0,02.
-
Db. Đặc tính động lực của xe tính theo lực bám.
Db =
ϕ .Gb − PW
G
Với:
-
G: Trọng lượng toàn bộ xe
-
Gb: Trọng lượng trục chủ động (kG)
Đối xe con Gb = (0,50 ÷ 0,55).G chọn Gb = 0,5.G
Đối xe tải Gb = (0,6 ÷ 0,7).G chọn Gb = 0,7.G
-
ϕ: Hệ số bám dọc của bánh xe và mặt đường, lấy trong điều kiện bất lợi nhất
(mặt đường ẩm và bẩn) ϕ = 0,3.
-
PW: Lực cản không khí : PW=
-
V: Tốc độ tương đối của xe, tức là phải kể cả tốc độ tương đối của gió. Trong
điều kiện trung bình coi tốc độ gió bằng 0. Vậy V bằng tốc độ ô tô, V=V tk =
40 (km/h).
-
K: Hệ số cản của không khí .
K ×F ×
V2
(kG).
13
Đối với xe con
K = (0,025 ÷ 0,035) chọn K= 0,03
Đối với xe tải
K = (0,06 ÷ 0,07)
chọn K= 0,06
Đối với xe buýt K = (0,04 ÷ 0,06) chọn K= 0,06
-
F : diện tích cản gió của ô tô lấy gần đúng F = 0,8.B.H (m2)
-
B : bề rộng xe (Tra theo quy trình 4054 - 05)
-
H : chiều cao xe (Tra theo quy trình 4054 - 05)
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng kết quả 1
Loại xe
B(m)
Xe con
1.8
Xe tải trục
6,96T (2 trục)
Xe tải trục
2x9T (3 trục)
H(m) F(m2)
2
2.88
Pw(Kg
Gb(Kg) G(Kg)
)
23.93
1250
2500
ϕ
0.3
Db
0.14
2.5
4
8
132.92
8166.9
11667
0.3
0.1986
2.5
4
8
132.92
11666.9 16667
0.3
0.202
Bảng kết quả 2
Loại xe
Db
f
ib
imax
Kiểmtra(ib≥imax)
Xe con
0.14
0.02
0.12
0.06
Thoả mãn
Xe tải trục 6,96T (2 trục)
0.1986
0.02
0.1786
0.047
Thoả mãn
Xe tải trục 2x9T (3 trục)
0.202
0.02
0.182
0.05146
Thoả mãn
Kết luận:
-
Điều kiện để xe không bị trượt và mất ổn định là i b ≥ imax. Điều kiện này đã
được kiểm tra ở bảng trên và đều đảm bảo.
-
Kiến nghị chọn độ dốc dọc lớn nhất là idmax = 6 % đối với đường cấp IV tốc
độ thiết kế V = 40Km/h.
III. XÁC ĐỊNH NĂNG LỰC THÔNG HÀNH XE CỦA TUYẾN
ĐƯỜNG
1. Khả năng thông xe lý thuyết tối đa của một làn xe:
Giả thiết rằng trên một làn xe, dòng xe chỉ có một loại xe (xe con) chạy cùng một
tốc độ V = 40 km/h, xe nọ chạy cách xe kia một cự li an toàn tối thiểu d.
V
(xe/h)
d
Công thức tính : N lt =1000 ×
Trong đó:
-
N lt : Khả năng thông xe lý thuyết của một làn xe (xe/h) .
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-
V: Vận tốc xe chạy, tính cho cả dòng xe V= 40 (km/h) .
-
d: Khổ động học của dòng xe (khoảng cách tối thiểu giữa hai xe liền nhau để
bảo đảm an toàn) (m) .
d = l x +Sh +l0 +lf
Với:
-
lx: Chiều dài toàn xe theo quy trình 4054-05 , l x =6m (đối xe con).
-
l0: Chiều dài cự li an toàn, lo =5 ÷ 10m , chọn l0=10 m.
-
lf : Chiều dài xe chạy trong thời gian phản ứng tâm lí, lf =
-
Sh: Chiều dài đoạn hãm xe bằng chiều dài hãm ô tô chạy sau trừ đi chiều dài
hãm ôtô chạy trước. Xem xe chạy trước đứng im hoặc dừng đột ngột, ta có:
k ×V 2
Sh = Sh2 - Sh1 =
254(ϕ ± i )
-
k : Hệ số sử dụng phanh, lấy với xe con k = 1,2
-
ϕ : Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường, khi tính với năng lực thông hành
xe trong điều kiện lí tưởng (Tra giáo trình TKĐ ôtô tập 1) ϕ = 0,7
-
i: Độ dốc dọc, tính cho trường hợp đường bằng phẳng thì i = 0%
V
(m).
3,6
Từ những giá trị đã tính ở trên, thay vào ta được:
N lt =
1000 * V
1000 ×40
=
=1055.14 (xe/h)
2
V
kV
40
1.2 * 402
+
+ l0 + l x
+
+ 10 + 6
3.6 254(ϕ + i)
3.6 254 * (0.7 + 0)
2. Khả năng thông xe thực tế của một làn xe
-
Là khả năng thông xe xét đến điều kiện cụ thể của đường và giao thông trên
đường.
-
Với trường hợp đường cấp IV, không có dải phân cách.Theo điều 4.2.2 trang
12 TCVN4054-05.Ta lấy như sau:
Ntt =1000 xe/h
Số làn xe cần thiết trên đường:
Số làn xe cần thiết xác định theo công thức (Điều 4.2.2 quy trình 4054 - 05):
n=
N cdg
Z * N tt
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
(n là số nguyên)
Page 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trong đó:
-
n : Số làn xe cần thiết trên đường .
-
Ncđg : Lưu lượng xe thiết kể giờ cao điểm (Điều 3.3.3 quy trình 4054 - 05).
N cdg =(0,1 ÷ 0,12) ×N tbnd
Chọn: Ncdg=0.12 * 2568 = 308.16 (xe/h).
-
Z: Hệ sử dụng năng lực thông hành. Với Vtk= 40km/h và địa hình đồi núi nên
Z= 0.85
-
Ntt: Năng lực thông xe thực tế của 1 làn xe, Ntt = 1000 (xe/h).
-
Thay vào ta có:
n=
308.16
= 0.36
0.85*1000
Với đường cấp IV, miền núi và theo điều 4.1.2 TCVN 4054 - 05 số làn xe tối thiểu
dành cho xe cơ giới là 2. Dự kiến do nhu cầu xe đi theo cả hai chiều đi và về nên kiến
nghị chọn 2 làn.
Vậy chọn số làn xe của tuyến đường là n = 2.
IV.XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TẦM NHÌN
1. Xác định tầm nhìn một chiều (theo sơ đồ 1)
Tầm nhìn dừng xe S1 là khoảng cách nhỏ nhất đủ để người lái xe xử lí và hãm xe
trước trướng ngại một khoảng cách an toàn lo.
Chướng ngại vật trong sơ đồ này là một vật cố định nằm trên làn xe đang chạy như:
đá đổ, hố sụt... Xe đang chạy với vận tốc V, có thể dừng lại an toàn trước chướng ngại vật
với chiều dài tầm nhìn S 1 bao gồm một đoạn phản ứng tâm lý l pư , một đoạn hãm xe S h và
một đoạn dự trữ l0.
S1 = lpư + Sh + l0
Sơ đồ tính toán:
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Sơ đồ 1
Sh
lpư
l0
1
1
S1
S1 = lpư + Sh + l0
Tính chiều dài tầm nhìn tính theo V (Km/h) ta có :
2
kV
V
S1 =
+
+ lo
3.6
254(ϕ ± i)
Trong đó:
V
(m).
3.6
-
lpư : Chiều dài đoạn phản ứng tâm lý lpư =
-
Sh : Chiều dài hãm xe Sh =
-
l0 : Cự ly an toàn l0 = 5 ÷ 10 m , lấy l0 = 8 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 đường ϕ = 0.5.
-
i : Độ dốc dọc tính cho trường hợp bất lợi nhất khi xe xuống dốc (6%)
⇒ S1 =
kV 2
.
254(ϕ ± i )
40
1.2* 402
+
+ 8 = 36.29 (m )
3.6 254*(0.5 − 0.06)
Theo bảng 10 điều 5.1.1 TCVN 4054 - 05 đối với đường cấp IV tốc độ thiết kế là
V = 40km/h thì trị số tối thiểu S 1 = 40m. Vậy đối chiếu kết quả trên với quy trình ta chọn
cự ly tầm nhìn theo sơ đồ 1 là S1 = 40 m.
Phạm vi áp dụng: Sơ đồ tầm nhìn một chiều được ứng dụng, kiểm tra trong bất cứ
tình huống nào của đường.
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2. Tầm nhìn hai chiều (tầm nhìn thấy xe ngược chiều)
Tính cho hai xe chạy ngược chiều trên cùng 1 làn cần hãm để kịp dừng xe để không
đâm vào nhau.
Sơ đồ tính toán :
Sơ đồ 2
lpư
Sh1
1
Sh2
l0
1
2
lpư
2
S2
Chiều dài tầm nhìn trong trường hợp này gồm hai đoạn phản ứng tâm lí l pư , hai đoạn
hãm phanh Sh và một đoạn an toàn l0 :
S2 = 2lpư + l0 + Sh1 + Sh2
Tính chiều dài tầm nhìn tính theo vận tốc V (Km/h) :
V
kV 2ϕ
40
1.2* 402 *0.5
+
+ lo =
+
+ 8 = 60.90 m
S2 =
1.8 127(ϕ 2 − i 2 )
1.8 127(0.52 − 0.062 )
Theo bảng 10 điều 5.1.1 TCVN 4054 - 05 quy định với đường cấp IV, S2 = 80 m.
Vậy chọn S2 = 80 m.
Phạm vi áp dụng: Áp dụng với đường không có dải phân cách ở trung tâm và dùng
để tính toán bán kính đường cong đứng.
3. Xác định tầm nhìn vượt xe (Sơ đồ 4)
Đây là trường hợp nguy hiểm phổ biến nhất trên đường có 2 làn xe và không có dải
phân cách ở giữa hoặc có dải phân cách là nét đứt cho phép đi lấn đường khi vượt xe. Ở
sơ đồ này xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 với V2 =30Km/h chạy chậm hơn xe 1 với
khoảng cách an toàn Sh1 - Sh2, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có xe, xe 1 lợi
dụng làn trái để vượt xe. Xét trường hợp nguy hiểm nhất là xe 3 cũng chạy với vận tốc
nhanh như xe 1 nhưng đi trái chiều V1 = V3 = 40Km/h. Vậy ta có có sơ đồ tính như sau:
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Sơ đồ 4
l1
1
1
2
3
2
3
1
l2’
l2
l3
S4
Công thức tính:
S4 =
×V1 (V1 + V2 )
+ l0
63.5*(ϕ ± i )
Trong đó:
-
V1,V2 , V3 là vận tốc xe 1 , xe 2 và xe 3 (Km/h) .
-
lo : là khoảng cách an toàn, l0 =8m .
Thay số vào:
S4=
40*(40 + 30)
+ 8 = 96.19m
63.5*(0.5 + 0)
Theo bảng 10 điều 5.1.1 TCVN 4054 - 05 quy định với đường cấp IV, chọn S4 = 200
m.
Vậy chọn S4 = 200 m.
Phạm vi áp dụng: Sơ đồ tầm nhìn vượt xe là trường hợp phổ biến trên đường có 2
làn xe và không có dải phân cách trung tâm.
V.XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ TRÊN MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG
1. Bề rộng một làn xe
Bề rộng của làn xe chạy được xác định dựa vào các điều kiện sau:
-
Dựa vào vận tốc xe chạy V = 40 km/h.
-
Dựa vào kích thước thùng xe và khoảng cách giữa hai trục bánh xe.
-
Dựa vào khoảng cách an toàn từ xe đến mép của phần xe chạy trên đường.
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-
Dựa vào khoảng cách an toàn giữa hai xe chạy trái chiều hoặc cùng chiều trên
đường.
Bề rộng một làn xe với đường có 2 làn xe được xác định theo công thức:
B=x+y+
a+b
2
Trong đó:
-
x: Khoảng cách từ sườn thùng xe đến làn bên cạnh:
-
y: Khoảng cách an toàn từ bánh xe đến mép phần xe chạy
Trị số x, y thường được lấy theo công thức thực nghiệm sau:
x = y = 0.5 + 0.005*V với V (km/h).
Theo bảng 1 điều 3.2.1 TCVN 4054-05 ta có bảng sau:
Chiều dài
Chiều rộng
toàn xe
phủ bì
Xe con
6,0
1,8
2,0
1,4
Xe tải
12,0
2,5
4,0
1,8
Loại xe
Chiều cao
K/cách giữa
2 bánh xe
Nhận xét: Ta thấy bề rộng làn xe phụ thuộc vào tốc độ và kích thước xe.Để đảm
bảo xe chạy an toàn và đáp ứng được nhu cầu vận chuyển trong tương lai ta tính toán với
loại xe có kích thước lớn hơn, trong đó xe tải là loại xe có kích thước lớn nhất.Do đó ta
căn cứ vào kích thước xe tải để tính bề rộng làn xe.
-
a: Chiều rộng thùng xe: a = 2.5 m.
-
b: Khoảng cách giữa hai bánh xe: b = 1.8 m.
Vậy x = y = 0.5 + 0.005*V = 0.5 + 0.005*40 = 0.5 + 0.2 = 0.7 m
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Vậy chiều rộng một làn xe: L = 0.7 + 0.7 +
2.5 + 1.8
= 3.5 m.
2
Chọn bề rộng làn xe:
Theo bảng 7điều 4.1.2 quy trình 4054 - 05 ta có chiều rộng một làn xe tối thiểu trên
mặt cắt ngang cho địa hình vùng núi: L = 2.75 m
Nhưng nhận thấy do nhu cầu vận chuyển trong tương lai và xe đi theo cả hai chiều
đi và về nên kiến nghị chọn 2 làn, mỗi làn rộng 3.5m.
2. Bề rộng mặt đường
-
Đường được thiết kế không có dải phân cách.
-
Bề rộng phần xe chạy: Bm=2 x 3.5 = 7.0 m.
3. Bề rộng lề đường
Bề rộng lề đường được lấy theo bảng 7điều 4.1.2 quy trình 4054 - 05
Với đường cấp IV địa hình miền núi thì:
-
Bề rộng của hai bên lề đường: Blđ = 2 x 1.0 m
-
Bề rộng phần lề gia cố : Blgc = 2 x 0.5 m
4. Bề rộng nền đường
Bn = Bm+Blđ =7.0+2 x 1.0 = 9 m
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
5. Độ dốc ngang của lề đường, mặt đường
Với dự kiến mặt đường nhựa, theo bảng 9 điều 4.9 TCVN 4054-05, chọn:
-
Độ dốc ngang mặt đường in = 2%
-
Độ dốc ngang lề gia cố ilgc= 2%
-
Độ dốc ngang lề đất ilđ = 4%
VI.XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH TỐI THIỂU CỦA ĐƯỜNG CONG NẰM
1. Trường hợp đường cong không bố trí siêu cao
Bán kính tối thiểu của đường cong nằm tính theo công thức:
Rmin=
V2
127( µ − in )
Trong đó:
-
V: Vận tốc thiết kế của tuyến đường V=40km/h.
-
µ: Hệ số lực đẩy ngang được lấy với giá trị µ=0.08.
-
in: Độ dốc ngang mặt đường in=2%.
Thay vào ta xác định được bán kính cong nhỏ nhất:
402
Rmin =
=209.97 m
127 * (0.08 − 0.02)
Theo bảng 11 điều 5.3.1 quy trình TCVN 4054-05 quy định bán kính đường cong tối
thiểu trong trường hợp không bố trí siêu cao ứng với đường cấp IV là Rmin= 600 m.
Do vậy chọn bán kính trường hợp này là Rmin = 600 m.
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2. Trường hợp đường cong có bố trí siêu cao
a. Ứng với siêu cao lớn nhất
Theo quy trình 4054 - 05 thì độ dốc siêu cao lớn nhất i scmax = 6% đối với đường cấp
IV có V=40 km/h.
Bán kính đường cong nhỏ nhất được xác định:
V2
Rmin=
127( µ + i )
Trong đó :
-
V: vận tốc tính toán V=40 km/h
-
µ: hệ số lực đẩy ngang µ = 0.15
-
i = iscmax = 0.06
Thay vào ta có:
V2
402
=
= 59.99 m
Rmin=
127( µ + i) 127 ×(0.15 + 0.06)
Theo bảng 11 điều 5.3.1 TCVN 4054-05 quy định bán kính đường cong nhỏ nhất
ứng với siêu cao lớn nhất iscmax= 6%, đường cấp IV có Rmin = 60 m.
Vậy chọn: Rmin= 60 m.
b. Ứng với siêu cao thông thường
Theo quy trình, độ dốc siêu cao thông thường isc= 4 %
Bán kính đường cong nhỏ nhất được xác định:
V2
Rmin =
127( µ + i)
Trong đó :
-
V: vận tốc tính toán V=40 km/h
-
: hệ số lực đẩy ngang = 0.1
-
i = isc = 0.04
Thay vào ta có:
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
V2
402
=
= 89.99 m
Rmin=
127( µ + i ) 127 ( 0.1 + 0.04 )
Theo bảng 11 điều 5.3.1 TCVN 4054-05 quy định bán kính đường cong nhỏ nhất
ứng với isc= 4% và với cấp đường IV là Rmin= 125 m.
Vậy ta chọn: Rmin= 125 m
3. Tính Rmin để bảo đảm tầm nhìn xe chạy ban đêm
Rminbđ =
30S1
= 15S1 = 15*40 = 600 m
α
-
Với S1: Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1
-
Với α: Góc mở cửa đèn pha α=20÷30 lấy α=20
Khi R< Rminbđ = 600 m thì phải khắc phục bằng việc cắm biển hạn chế tốc độ về ban
đêm, bố trí đèn chiếu sáng, hoặc bố trí gương cầu.
VII.XÁC ĐỊNH ĐỘ MỞ RỘNG CỦA ĐƯỜNG CONG
Độ mở rộng trong đường cong nó phụ thuộc vào bán kính đường cong, chiều dài xe,
vận tốc thiết kế V. Độ mở rộng cho cả hai làn xe (đường có hai làn xe) được tính theo
công thức:
e =
L2 0,1.V
+
R
R
trong đó:
-
L: Chiều dài từ trục bánh xe sau đến giảm xóc phía trước. Theo quy trình lấy
L= 8 m.
-
R: Bán kính đường cong nằm.
Phần mở rộng được bố trí ở cả hai bên. Khi gặp trường hợp khó khăn có thể bố trí ở
1 bên.
VIII.SIÊU CAO
1. Độ dốc siêu cao
Tuy nhiên độ đốc siêu cao phải nằm trong giới hạn cho phép. Độ đốc siêu cao phải
đảm bảo là không bị trượt khi mặt đường bị trơn. Theo quy phạm thiết kế đường ô tô Việt
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nam quy định trị số độ dốc siêu cao phụ thuộc vào tốc độ thiết kế và bán kính đường
cong nằm.
Độ dốc siêu cao cần thiết kế để xe chạy với tốc độ trên đường cong có bán kính R
được xác định theo công thức:
isc =
V2
−µ
127 R
Trong đó:
-
R: bán kính đường cong tối thiểu.
-
µ: hệ số lực ngang µ = 0.15
-
V: vận tốc thiết kế V = 40 Km/h.
Theo điều 5.5 TCVN 4054-2005 quy định với đường cấp IV, miền núi độ dốc siêu
cao lớn nhất = 6%, nhỏ nhất = 2%.
2. Chiều dài đoạn nối siêu cao
Chiều dài đoạn nối siêu cao được tính theo công thức sau :
Lsc =
i sc * B
ip
Trong đó :
-
B là chiều rộng phần xe chạy.
-
ip là độ dốc dọc tương đối của mép ngoài mặt đường so với mép trong mặt
đường.
Kết hợp tính toán và tra quy trình TCVN 4054-05 phụ thuộc bán kính đường cong
và isc mà ta quyết định chọn chiều dài đoạn nối siêu cao ứng với từng đường cong.
Trước khi vào đoạn nối siêu cao cần có một đoạn 10 m để vuốt cho lề đường có
cùng độ dốc với mặt đường ip. Sau đó tiến hành bố trí siêu cao theo phương pháp sau:
Quay phần đường phía lưng đường cong quanh tim đường cho tới khi cả mặt cắt
ngang có độ dốc ngang của phần xe chạy, sau đó vẫn tiếp tục quay quanh tim đường tới
lúc đạt độ dốc siêu cao.
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
IX.XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TỐI THIỂU BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG
ĐỨNG LỒI LÕM
Theo quy trình 4054 - 05 với cấp đường IV thì khi hiệu đại số của độ dốc dọc nơi
đổi dốc lớn hơn 2% (∆i ≥ 2%) phải bố trí đường cong đứng. Có thể lựa chọn đường cong
tròn hoặc cong Parabol, còn nếu ∆i ≤ 2% chỉ cần vát tròn.
Trị số đường cong đứng chọn theo địa hình để tạo thuận lợi cho xe chạy và không
nhỏ hơn quy định trị số trong bảng 19 của quy trình 4054 – 05.
1. Xác định bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lồi
Trị số tối thiểu của bán kính đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiện đảm
bảo tầm nhìn xe chạy trên mặt đường.
Theo giáo trình TKĐ F1. Công thức xác định như sau:
Rmin =
S2
2 ×( d1 + d 2 ) 2
Vì đường không làm dải phân cách trung tâm ⇒ S = S2 ; d1=d2=d
Trong đó:
-
d là chiều cao mắt người lái so với mặt đường d = 1.2m
⇒ Rmin =
S22
802
=
= 667 m
8 * d 8 *1.2
Theo bảng 19 điều 5.8.2 TCVN 4054-05, đối với đường cấp IV, bán kính đường
cong đứng lồi tối thiểu thông thường là 1000 m. Do vậy chọn bán kính lồi nhỏ nhất theo
qui trình là: Rlồi_min = 1000 m.
2. Xác định bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lõm
Bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lõm xác định từ hai điều kiện:
-
Hạn chế lực ly tâm
-
Đảm bảo tầm nhìn ban đêm
2.1 Theo điều kiện đảm bảo tính êm thuận:
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 26
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
G .V 2
Khi xe chạy vào đường cong thì chịu tác dụng của lực ly tâm e =
.
g.R
Với gia tốc ly tâm b =
V2
. Người ta thường khống chế b = 0.5 m/s2 .
R
Khi đó ta có công tính toán như sau:
Rlõm min =
V 2 V 2 402
=
= 246.15m với V= 40 (km/h)
=
13b 6.5 6.5
2.2 Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn vào ban đêm
min
lom
R
S12
402
=
=
= 372.79m
2 * (hd + S1 * sin α ) 2 * (0.75 + 40 * sin 20 )
Trong đó:
-
S1: là tầm nhìn một chiều S1 = 40 m
-
Hd: là chiều cao của pha đèn hd = 0.75 m
-
α: là góc mở của đèn pha α = 20
Theo bảng 19 điều 5.8.2 TCVN 4054-05, đối với đường cấp IV, bán kính đường
cong đứng lõm tối thiểu thông thường là 700 m.
Vậy chọn bán kính lồi nhỏ nhất theo Qui trình là: Rmin = 700 m.
3. Bảng thống kê các yếu tố kĩ thuật tuyến
STT
Các yếu tố kĩ thuật
1
Cấp đường
2
Vận tốc thiết kế
3
Tính toán
Quy trình
Kiến nghị
IV
IV
IV
Km/h
40
40
40
Độ dốc dọc lớn nhất
%
6
8
6
4
Số làn xe
Làn
0.36
2
2
5
Chiều rộng mặt đường
m
2x3.5
2x2.75
2x3.5
6
Chiều rộng tối thiểu lề đường
m
2x1.0
2x1.0
7
Chiều rộng lề gia cố
m
2x0.5
2x0.5
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Đơn vị
Page 27
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
8
Chiều rộng nền đường
m
9
7.5
9
9
Độ dốc ngang mặt đường
%
2
2
2
10
Độ dốc ngang phần lề gia cố
%
2
2
2
11
Độ dốc ngang phần lề đất
%
4
6
4
m
209.97
600
600
m
89.99
125
125
m
59.99
60
60
m
36.29
40
40
12
Bán kính cong nằm nhỏ nhất
không làm siêu cao
Bán kính cong nằm nhỏ nhất
13
ứng dốc siêu cao thông
thường isc=4%
Bán kính cong nằm nhỏ nhất
14
ứng siêu cao lớn nhất
iscmax=6%
Chiều dài tầm nhìn trước có
15
chướng ngại vật cố định
(1chiều)
16
Chiều dài tầm nhìn hai chiều
m
61.063
80
80
17
Chiều dài tầm nhìn vượt xe
m
96.19
200
200
18
Bán kính cong lồi tối thiểu
m
667
1000
1000
19
Bán kính cong lõm tối thiểu
m
372.79
700
700
LÊ VĂN THƯỜNG_TĐHTKCĐ48
Page 28
