Chuong 2 thiet ke binh do compatibility mode

11/23/2013

Chng 2: THIT K BèNH (6 tit)

2.1 CC YU T TRấN BèNH

2.1 Cỏc yu t trờn bỡnh

- ng ng mc (con, cỏi)

2.2 Thit k ng cong nm

- Hng

2.2.1 c im xe chy trờn ng cong nm

- Cao

2.2.2 Lc ngang, h s lc ngang

- Cỏc iu kin t nhiờn (a hỡnh, a cht, thy vn,
sụng sui ao h.)

2.2.3 Siờu cao, on ni siờu cao
2.2.4 La chn bỏn kớnh ng cong nm

- Cỏc iu kin xó hi (nh ca, dõn c, cụng trỡnh..)

2.2.5 ng cong chuyn tip

- Tuyn: on thng, cong, cỏc cụng trinh thoỏt nc,

t chc giao thụng.

2.2.6 M rng v on ni m rng
2.2.7 m bo tm nhỡn trong ng cong nm cú bỏn
kớnh nh v ni tip cỏc ng cong.

- Hin trng ca mng li ng, ng c

2.3. Thit k tuyn trờn bỡnh

2.2. THIT K NG CONG NM
2.2.1 c im xe chy trờn ng cong nm
1- Xe phi chu thờm lc ly tõm, lc ny t trng
tõm ca xe, hng nm ngang, chiu t tõm
ng cong ra ngoi, cú tr s:

C

m .v 2
R

(2.1)

m - khi lng ca xe ( kg )
v - tc ca xe (m/s)
R - bỏn kớnh ng cong nm ( m )

+ Lc ly tõm cú th gõy lt xe, trt ngang,
lm tiờu tn nhiờn liu, hao mũn xm lp,
gõy khú khn cho vic iu khin xe, lm

cho hnh khỏch khú chu.
2- ũi hi b rng phn xe chy ln hn so
vi ng thng
3- Tm nhỡn ca ngi lỏi xe b hn ch
=> Do ú yờu cu t ra õy l nghiờn
cu cỏc gii phỏp thit k ci thin cỏc
iu kin bt li trờn.

2.2.2 Lc ngang v h s lc ngang

1. Lc ngang :

x
h

im

im

C

G.sina

(+)

G
b

CY

Hổồù ng
õổồỡng
cong

B

A



Hỗnh 4.2: Caùc lổỷc taùc duỷng lón ọtọ theo phổồng
ngang khi xe vaỡo õổồỡng dong

G
Y
A

h

G.cosa

b

Y

1


11/23/2013

Gọi Y là tổng lực ngang tác dụng lên ôtô
khi chạy trên đường cong:
Y = C.cos  G.sin (2.2)
“+” khi xe chạy ở phía lưng đường cong
“-” khi xe chạy ở phía bụng đường cong
Do  << nên Cos  1 ; Sin  tg  in
 Y = C  G.in
(2.3)

Y

G.v 2
 G.in
g .R

(2.4)

- Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện
chống lật (lật tại A) :
Y

G.V 2
 G.i n
g .R

Y
V2

 in ( 2.5)
Y G 127.R


G là hệ số lực ngang ( lực ngang trên
một đơn vị trọng lượng)
V2

 in ( 2.6)
127.R
2. Xác định hệ số lực ngang  :Y() có thể :
- Làm xe bị lật
- Làm xe bị trượt ngang
- Gây cảm giác khó chịu với H.khách và lái xe
- Làm tiêu hao nhiên liệu và hao mòn xăm lốp

 - độ lệch tâm so với tâm hình học của xe
=0,2.b
Y 0,3.b
 
G

M lat  Y .h

b
b
M giu  G. cos  .(  )  G.(  )
2
2

Để xe không bị lật:
b
G (  )  Y .h

2

b
= 23
h
b
Xe buýt , xe tải h = 1,72,2

Xe con

b

Chọn h = 2

b - khoảng cách giữa hai bánh xe
Y - lực ngang

Q

Q  Y 2  P2

=>   0,6

Vậy để xe không bị lật thì :   0,6

- Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện ổn
định chống trượt ngang:
Điều kiện để xe không trượt:

h

Pk=G.1

Y=G. 2

Y 2  P2  Q  G.
 - hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường
1 : Hệ số bám dọc
1 =(0,7  0,8)
2 : Hệ số bám ngang 2 =(0,6  0,7)

Khi đó: Y G.2
  2
Khi mặt đường khô, sạch :  = 0,7
2 = 0,42
  0,42
Khi mặt đường ẩm, sạch :  = 0,5
2 = 0,30    0,30
Khi mặt đường ẩm, bẩn :  = 0,3
2 = 0,18
  0,18
Vậy để xe không bị trượt ngang thì :   0,18

2


11/23/2013

- Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện êm
thuận và tiện nghi đối với hành khách:

Theo kết quả điều tra xã hội học khi :
  0,1 : hành khách không cảm nhận xe vào
đường cong
 = 0,15: hành khách bắt đầu cảm nhận có
đường cong
 = 0,2 : hành khách cảm thấy có đường cong
và hơi khó chịu, người lái muốn giảm tốc độ
 = 0,3 : hành khách cảm thấy rất khó chịu.
Về phương diện êm thuận và tiện nghi đối với
hành khách   0,15

Tổng hợp các điều kiện về hệ số lực ngang 
(Bảng 3.1/tr 39 TKĐ ôtô tập 1)

Các yêu cầu

- Điều kiện ổn định chống lật
- Điều kiện ổn định chống
trượt ngang
- Điều kiện êm thuận và tiện
nghi đối với hành khách
- Điều kiện tiết kiệm nhiên
liệu và hao mòn xăm lốp

Mặt đường Mặt đường
Mặt đường
khô sạch,
khô sạch,
ẩm bẩn, ĐK
ĐK xe chạy ĐK xe chạy xe chạy không

thuận lợi bình thường
thuận lợi
0,60
0,36

0,60
0,30

0,60
0,18

0,15

0,15

0,15

0,10

0,10

0,10

- Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện
tiêu hao nhiên liệu và xăm lốp:
Muốn giảm tiêu hao nhiên liệu và hao mòn
xăm lốp thì   0,1
Tóm lại: Để đảm bảo điều kiên ổn định và
tiện nghi khi xe vào đường cong năm, khi
thiết kế hệ số lực ngang lấy như sau:

Khi điều kiện địa hình thuận lợi nên chọn
  0,1
Trong điều kiện địa hình khó khăn cho
phép  = 0,15 (NGT: 0,25)

2.2.3. Siêu cao và đoạn nối siêu cao

1. Siêu cao: dốc một mái phần xe chạy hướng
vào phía bụng đường cong
2. Mục đích của việc bố trí siêu cao:
- Giảm hệ số lực ngang 
- Tăng tốc độ xe chạy trong đường cong nằm
- Tăng mức độ an toàn xe chạy trong đường
cong nằm
3. Độ dốc siêu cao:
+ Độ dốc siêu cao: isc = in ÷ isc.max

Độ dốc ngang các yếu tố của mặt cắt ngang

in:

độ dốc ngang của mặt đường ( %)

isc.max : độ dốc siêu cao lớn nhất
isc.max= f(cấp đường, tốc độ TK)

Yếu tố mặt cắt ngang
1. Phần mặt đường và phần lề gia cố:
Bêtông ximăng và bêtông nhựa
Các loại mặt đường khác, mặt

đường lát đá tốt, phẳng
Mặt đường lát đá chất lượng trung
bình
Mặt đường đá dăm, cấp phối, mặt
đường cấp thấp
2. Phần lề không gia cố
3. Phần dải phân cách:

Độ dốc ngang

1,5  2,0
2,0  3,0
3,0  3,5
3,0  3,5
4,0 6,0
tuỳ vật liệu phủ lấy
tương ứng theo 1

3


11/23/2013

Độ dốc siêu cao quy định theo TCVN4054-2005
Vtk
Km/
h

2

Khôn
g làm
SC

Độ dốc siêu cao (%)
8

7

6

5

4

3

Bán kính đường cong nằm (m)

120

6008 80010
00
00

10001
500

15002
000

20002
500

25003
500

35005
500


5500

100

4004 45050
50
0

50055
0

55065
0

65080
0

80010
00

10004
000


4000

80

2502 27530
75
0

30035
0

35042
5

42550
0

50065
0

65025
00


2500

15017
5

17520
0

20025
0

25030
0

30015
00


1500

60

-

12515
0

40

-

-

6075

75100

10060
0

 600

5075

75350

 350

15025
0

 250

30

-

3050

20

-

2550

5075

75150

4. Cấu tạo siêu cao:
a. Đoạn nối siêu cao: Đoạn nối siêu cao được
thực hiện với mục đích chuyển hóa một
cách điều hòa từ trắc ngang thông thường
hai mái sang trắc ngang đặc biệt có siêu cao
(hình vẽ)

+ Chiều dài đoạn nối siêu cao (Ln):i

Ln 

sc

ip

h

Hoặc

Ln

Âoa ûn näúi

i sc ( B  E )
ip

(2.7)

(2.8)

B -bề rộng mặt đường
E - độ mở rộng mặt đường trong đường cong
ip - độ dốc dọc phụ cho phép
ip = 1%
khi VTK = 40 km/h
ip = 0,5%
khi VTK  60 km/h

B
(B+E)

b. Cấu tạo siêu cao:

Ln 

i sc .B
ip

* Việc chuyển hóa (thông thường) được tiến hành
như sau:

siãu ca o

x
ma

i
i=

1.

Quay phần xe chạy ở phía lưng đường cong
quanh tim đường để phần xe chạy có cùng một
độ dốc (giữa nguyên độ dốc lề đất).

2.

Sau đó tiếp tục quay quanh tim đường đến lúc
đạt độ dốc siêu cao.

B

g tr oìn
g co n
Âæåìn

i= i0

i= i0

i= ima x

Âo

aûn
nä
úi si
ãu
cao

R0

Trường hợp đường có dãi phân cách giữa,
siêu cao được thực hiện bằng cách có thể quay
xung quanh mép trong hoặc mép ngoài mặt
đường

4


11/23/2013

a)
isc

in

il

in

i
i=0 n

Bn
il

Bl

Bm

Bl

1 :1

1:1

.5

.5

il

Đoạn vuốt
nối siêu ca
o

isc

in
Quay quan
h tim
phần xe ch
ạy

a)

3

2

4

Bm

H

Tốc độ thiết kế Vtk (Km/h)

15%0

120
2,00 2,25

7,50

b)

7,50

4,00
0,50

28,50

7,50

7,50

4,00
28,50

2,25 2,00

0,50

c)
i%0
i% 0

7,50

7,50

4,00
0,50

R
(m)

isc
(%)

L

(m)

R
(m)

isc
(%)

L
(m)

R
(m)

isc
(%)

L
(m)

28,50

2,25 2,00

650800

8

125

400450

8

120

250275

8

110

8001000

7

110

450500

7

105

275300

7

100

10001500

6

95

500550

6

90

300350

6

85

15002000

5

85

550650

5

85

350425

5

70

20002500

4

85

650800

4

85

425500

4

70

85

800100
0

3

85

500650

3

70

85

100040
00

2

85

6502500

2

70

25003500

2.2.4. Lựa chọn bán kính đường cong nằm
1. Xác định bán kính đường cong nằm theo
hệ số lực ngang:
a. Khi có bố trí siêu cao:

2

R

2

v
V


g (   iscmax ) 127(   iscmax )

(2.9)

v2
V2

g (   in ) 127(   in )

2

2. Xác định bán kính đường cong nằm theo
điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm :
Rmin 

30S I


(2.11)

SI - tầm nhìn một chiều (m)
 - góc chiếu sáng của pha đèn ơ tơ (20)

b. Khi khơng bố trí siêu cao:
ksc
Rmin


3

0,50

35005500

sc
min

80

i% 0

0,50

2,00 2,25

100

2,25 2,00

0,50

i%0

2,00 2,25

Bl

Quay quan
h tim
phần xe ch
ạy

2 1

15%0

il

trò n

in

im

Bn
Bl

i=0

in

b)

Bắ t
đầ u đ
ươ ø ng
cong

in

im

(2.10)

5


11/23/2013

SI
Pha õeỡn

Bỏn kớnh ng cong nm ti thiu (m)
TCVN4054-2005



A

Cp ng

I

II

Tc thit k (Km/h)

120

100

R

III
80

IV
60

60

V

VI

40

40

30

30

20

125

60

60

30

30

15

12
5

60

60

50

60
0

35

0

35
0

25
0

Bỏn kớnh ng cong nm (m)
- Ti thiu gii hn

650

- Ti thiu thụng thng

100
0

700

400

250

250

12
5

- Ti thiu khụng siờu cao

550
0

400
0

250
0

150
0

150
0

60
0

400

250

125


Sồ õọử xaùc õởnh BK õổồỡng
cong nũm B tỏửm nhỗn ban õóm

2.2.5 ng cong chuyn tip

1. Mc ớch ca vic thit k ng cong chuyn
tip (clotoit, parabol hoc nhiu cung trũn):
Khi xe chy t ng thng vo ng cong, phi
chu cỏc thay i:
- Bỏn kớnh t chuyn bng R
G .V 2
- Lc ly tõm tng t 0
g .R
- Gúc hp gia trc bỏnh xe trc v trc
sau xe t 0 n
Nhng bin i t ngt ú gõy cm giỏc khú chu
cho ngi lỏi xe v hnh khỏch.

3. Phng trỡnh ca CCT:
Xột mt im trờn CCT, cú chiu di tớnh t gc
ta S, bỏn kớnh
S

V3
47. .I

m bo cú s chuyn bin iu hũa v
lc ly tõm, v gúc v v cm giỏc ca hnh
khỏch cn phi cú mt ng cong chuyn tip
gia ng thng v ng cong trũn. ng thi
lm cho tuyn hi hũa hn, tng tm nhỡn.
2. Xỏc nh chiu di ca ng cong chuyn
tip (CCT):
V3
Lct

+ Phổồng trỗnh thọng sọ ỳcuớa õổồỡng cong
clothoide :
Phổồng trỗnh S C laỡ phổồng trỗnh õọỹc cổỷc


C

t C R.Lct 47.I
S
trỡnh ng cong clothoide

õy l phng
R=C/S

t C=A2
A c gi l thụng s ng
cong Clothoide A R.L ct

R
A
3


(2.12)

V - tc xe chy (km/h)
R - bỏn kớnh ng cong nm.
I - tng gia tc ly tõm (m/s3).

(2.13)

V3

47.R.I

+ Chuyóứn sang daỷng toỹa õọỹ oxy nhổ sau :

xS
y

S5
S9

....
40. A 4 3456. A 8

S3
S7
S 11


...
6. A 2 336. A 6 42240. A10

6


11/23/2013

Ví dụ: Cho đường cong tròn có bán kính R = 200m, đường
cấp III, tốc độ thiết kế 60 km/h
Yêu cầu: Tính chiều dài đường cong chuyển tiếp và toạ độ
điểm cuối của đường cong chuyển tiếp?
HD:

Lct 

V3
60 3

 46 (m)
23,5.R 23,5.200

 X  0,479363. A  0, 479363.96  46,02 ( m)

Y  0,018414. A  0,018414.96  1,77 (m)

4. Trình tự cắm đường cong chuyển tiếp:
B1. Tính các yếu tố cơ bản của đường cong tròn


(m )
2
K  R. ( m)

T  R.tg

B2. Tính toán chiều dài đường cong chuyển tiếp và thông
số đường cong A

B3. Tính góc kẹp giữa đường thẳng nằm ngang và tiếp
tuyến ở cuối ĐCCT 0
Lct

( rad )
 0 
2
.R

  2. 0

Lưu ý: Nếu <20 yêu cầu phải tìm cách cấu tạo lại

TĐT2 = TCT1 + K0
TCT2 = TĐT2 + Lct = TĐT1 + K0 + 2.Lct
K0 = R1.( - 2.0)
R1 = R - Y0
B7. Xác định tọa độ các điểm trung gian của
ĐCCT: tra 3.7/trang 48 TKĐ ôtô Tập 1, phụ vào
s
thông số đường cong A và tỷ số

s

B4. Xác định tọa độ điểm cuối ĐCCT s = Lct 
A
X 0 Y0  (X , Y )

,
0

0
A A
B5. Xác định các chuyển dịch p và tiếp đầu đường cong t
p = Y0 - R.(1 - cos0)
L
t = X0 - R.sin0  ct
2
R
Lưu ý: Nếu p 
yêu cầu phải cấu tạo lại
100
B6. Xác định lý trình điểm đầu và điểm cuối ĐCCT
- Chiều dài đường tang khi bố trí ĐCCT: T1 = t + T
TĐT1 = TĐ - t
TCT1 = TĐT1 + Lct

+ Cấu tạo đường cong chuyển tiếp dạng clothoide
O

0

R

A

p
t

Y0
TĐ1

Đ1

T

T1

7


11/23/2013

Bán kính đường cong nằm & các thông số:



 1


 . .R
T  Rtg ( ), P  R. 
 1 , K 

2
180 0
 cos


2


Cắm cong theo phương pháp nhiều tiếp tuyến

 


(khá nhỏ, thường < 60)
n


l  2.R.tg

2

( m)

B3



A3

O

B2
A2

B1
A1

2.2.6 Mở rộng phần xe chạy trên ĐCN (R <250m)

E = n.e1

1. Độ mở rộng của một làn xe:
L2 0,05.V

(2.14)
2R
R
2. Độ mở rộng phần xe chạy của đường
nhiều làn xe :
e1 

+ Khi có 2 làn xe

E  e1  e2 

L2 0,1.V

R
R

+ Khi có n làn xe:
(2.16)

e1 - độ mở rộng một làn xe
L - chiều dài tính từ trục sau của xe đến đầu
xe
R - bán kính đường cong

V - tốc độ xe chạy (km/h)

(2.15)

8


11/23/2013

3. Phương pháp mở rộng phần xe chạy:

Độ mở rộng phần xe chạy hai làn xe trong
đường cong nằm (m) TCVN4054-2005

- Độ mở rộng bố trí ở cả hai bên, phía lưng và bụng
đường cong. Khi gặp khó khăn, có thể bố trí một bên,
phía bụng hay phía lưng đường cong.
- Độ mở rộng được bố trí trên toàn bộ chiều dài đường
cong tròn với trị số không đổi E. Trường hợp có ĐCCT,
độ mở rộng E không đổi trên đoạn cong tròn K0
- Độ mở rộng được đặt trên diện tích phần lề gia cố. Dải
dẫn hướng và các cấu tạo khác như làn phụ cho xe thô
sơ, bộ hành, ... phải được bố trí phía tay phải của độ mở
rộng. Nền đường khi cần mở rộng, đảm bảo phần lề đất
còn ít nhất là 0,5m

Bán kính đường cong nằm (m)
Dòng xe
250200

<200
150

<150 <100 <70
100 70
50

<50
30

<30
25

<2520

Xe con

0,4

0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,8

Xe tải

0,6

0,7 0,9 1,2 1,5 2,0

-

-

Xe moóc tỳ

0,8

1,0 1,5 2,0 2,5

-

-

-

2,2

Độ mở rộng phần xe chạy hai làn xe
trong đường cong nằm – TCVN4054-2005

- Để chuyển tiếp từ mặt đường không mở rộng sang
mặt đường có độ mở rộng E, cần phải bố trí đoạn nối
mở rộng Le (m)
+ Khi đường có bố trí siêu cao và có ĐCCT thì đoạn
nối mở rộng được bố trí trùng với đoạn nối siêu cao
và ĐCCT với chiều dài Lc = max (Ln, Lct, Le)
+ Khi không có ĐCCT và không bố trí siêu cao,
đoạn nối mở rộng có cấu tạo trên đường thẳng và
được bố trí theo quy luật bậc nhất với chiều dài sao
cho đủ để mở rộng 1m trên chiều dài tối thiểu 10m

a)

Bán kính đường cong nằm

Dòng xe

b)
E
A

D

TCT
D

A

TĐT

E

25020
0

<200
<100
15 <150100
70
0

<

70
50

<
50
3
0

<
30
2
5

<
25
15

Xe con

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,8

2,2

Xe tải

0,6

0,7

0,9

1,2

1,5

2,0





Xe moóc
tỳ

0,8

1,0

1,5

2,0

2,5







2.2.7 Nối tiếp các đường cong nằm
1. Nối tiếp giữa hai đường cong cùng chiều:
+ Khi hai đường cong không có siêu cao có
thể nối trực tiếp với nhau
+ Nếu hai đường cong cùng chiều có cùng
độ dốc siêu cao thì có thể nối trực tiếp với
nhau.
+ Khi hai đường cong cùng chiều có siêu
cao khác nhau thì để nối tiếp nhau cần có
một đoạn thẳng chêm m.

9


11/23/2013

2. Nối tiếp hai đường cong ngược chiều :

+Nối tiếp hai đường cong cùng chiều :

Điều kiện và khoảng cách 2 đường cong nằm?
a)

O2

b)
Đ1

O2

m

Đ1

Đ2

Đ2

c)

d)
m
Đ1

O1

Đ1
Đ2

O1

O2

O2

O1

+ Khi hai đường cong ngược chiều đều
không có siêu cao có thể nối trực tiếp với
nhau
+ Khi hai đường cong ngược chiều có bố trí
siêu cao thì cần có đoạn chêm m
L1  L2

(m)
m 
2

m  200 ( m)

Đ2

O1

2.3 THIẾT KẾ TUYẾN TRÊN BÌNH ĐỒ
1. Các nguyên tắc thiết kế bình đồ
2. Quan điểm thiết kế
3. Xác định các điểm khống chế

4. Vạch tuyến trên bình đồ
Hướng tuyến
Phương án tuyến

Ln1 , Ln2: Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao
của đường cong 1 và đường cong 2

5. Xác định các yếu tố của đường cong nằm
6. So sánh sơ bộ các phương án tuyến

Xác định các điểm khống chế trên bình đồ
Nguyên tắc thiết kế bình đồ
- Luôn phối hợp với thiết kế trắc dọc và thiết kế trắc
ngang
Δh 1
- Đảm bảo bước compa

l

id



M

+ id = (0,9 -0,95)idmax (‰).
+ idmax: Độ dốc dọc lớn nhất
- Đảm bảo các điểm khống chế trên bình đồ
- Đảm bảo tuyến bám sát đường chim bay, giảm chiều
dài tuyến (hệ số triển tuyến nhỏ)

Căn cứ vào địa hình, cảnh quan thiên nhiên, xác định các điểm
khống chế mà tại đó tuyến phải đi qua hoặc tuyến cần tránh
đi qua
- Điểm đầu, điểm cuối tuyến
- Điểm vượt đèo (điểm yên ngựa)
- Vị trí vượt sông thuận lợi
- Vị trí các khu dân cư, thị trấn, nơi giao nhau với các đường
giao thông khác
- Các điểm tuyến cần tránh đi qua: khu vực bất lợi về địa chất
(đầm lầy, đất yếu, trượt lỡ, …), địa chất thuỷ văn (mực nước
ngầm hoạt động cao)

10


11/23/2013

+ i vi H ng bng, thung lng, lũng cho,
bng phng: s dng li i tuyn t do (c gng
bỏm sỏt ng chim bay)
+ i vi H i nỳi khú khn, phc tp: s dng
li i tuyn gũ bú
- Vch cỏc phng ỏn tuyn

T R1 .tg

O

1

2

K 2. .R.


.R.

360
180





1

PR
1
1


cos

2



1/2

TC

1

-Xõy dng ng dn hng tuyn (l ng ni cỏc
on thng to thnh mt ng sn do ngi thit
k vch ra theo mt quan im kinh t - k thut
no ú), tu thuc vo a hỡnh

Xỏc nh cỏc yu t ca ng cong nm

R

K

p

1

T

Vch tuyn trờn bỡnh

1

T1

T

Hỗnh 1.7: Caùc yóỳu tọỳ cuớa õổồỡng cong nũm

So sỏnh s b cỏc phng ỏn tuyn

- Chiu di tuyn
- H s trin tuyn
- dc dc ln nht (%0)/ chiu di on dc
- S lng cỏc CN v s CN cú bỏn kớnh nh
- S lng cụng trỡnh thoỏt nc d kin (cõu, cng)
- Cỏc cụng trỡnh c bit
- ỏnh giỏ tỡnh hỡnh a cht, a cht thu vn, iu
kin cung cp vt liu, kh nng s dng vt liu a
phng, iu kin thi cụng,

11