Đồ Án thiết kế hình học đường Ô tô

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

PHẦN THUYẾT MINH
1. Nhiệm vụ.
Tính toán và lựa chọn các chỉ tiêu kĩ thuật, từ số liệu ban đầu để thiết kế, chọn
phương án thiết kế tuyến hợp lý.

2. Số liệu ban đầu.
- Bình đồ: Tỷ lệ 1/10.000
- Số liệu đếm xe :
+ Lưu lượng xe thiết kế năm đầu : N = 400 Xe/Nđ
+ Xe tải nặng 3 = 4 %
+ Xe tải nặng 2 = 5 %
+ Xe tải nặng 1 = 6 %
+ Xe tải trung

= 15 %

+ Xe tải nhẹ

= 20 %

+ Xe bus lớn

= 22 %

+ Xe con

= 28 %

+ Chọn hệ số tăng trưởng xe hàng năm q = 6 %
- Địa hình : Đồng bằng – Đồi.
- Các số liệu khác tự điều tra thu thập.

3. Yêu cầu.
- Tính toán quy đổi các loại xe về xe tiêu chuẩn.
+ Xác định các hệ số quy đổi.
+ Xác định lưu lượng xe năm đầu, năm cuối thiết kế.
- Xác định cấp hạng kĩ thuật tuyến đường từ số liệu điều tra ban đầu.
- Xác định vận tốc thiết kế.
- Xác định độ dốc dọc lớn nhất.
- Xác định số làn xe yêu cầu tối thiểu.
- Xác định bề rộng của một làn xe.
- Xác định bề rộng lề đường.
- Xác định bề rộng lề gia cố.
3


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

- Xác định bề rộng tối thiểu nền đường.
- Xác định bán kính đường cong nằm nhỏ nhất.
- Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường.

- Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao.
- Xác định chiều cao tầm nhìn hãm xe S1.
- Xác định chiều dài tầm nhìn trước xe ngược chiều S2.
- Xác định chiều dài tầm nhìn tránh ngược chiều S3.
- Xác định chiều dài tầm nhìn vượt xe S4.
- Xác định bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu.
- Xác định bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu.
- Vạch 2 phương án tuyến trên bình đồ dựa trên cơ sở địa hình cụ thể, chỉ tiêu
kỹ thuật đã tính toán.
- Quy hoạch và thiết kế hệ thống thoát nước.
- Thiết kế trắc dọc, trắc ngang 2 phương án tuyến đường.

4. Nội dung tính toán.
4.1. Tính toán quy đổi các loại xe về xe tiêu chuẩn.
Để xác định lưu lượng xe thiết kế ta quy đổi các loại xe ra xe con. Các loại xe
tính toán được sắp xếp vào các loại xe tương ứng, số lượng xe và hệ số quy đổi theo
bảng dưới đây (theo bảng 2 TCVN 4054 - 05).
Bảng 4-1 : Tính toán quy đổi các loại xe về xe con.
STT

Loại xe

Số lượng xe

Hệ số quy đổi

Xe con quy đổi

1

Xe tải nặng 3

N.4 % = 16

2,5

40

2

Xe tải nặng 2

N. 5 % = 20

2,5

50

3

Xe tải nặng 1

N. 6 % = 24

2,5

60

4

Xe tải trung

N. 15 % = 60

2,0

120

5

Xe tải nhẹ

N. 20 % = 80

2,0

160

6

Xe bus lớn

N. 22 % = 88

2,5

220

7

Xe con

N. 28 % =112

1,0

112

∑

762

4


Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

- Lưu lượng xe bình quân năm tại thời điểm tính toán (năm đầu) là:

N1 = ∑ n i a i = 762 (Xcqđ/ngđ) . Trong đó:
N1: Lưu lượng xe con quy đổi tính cho năm thứ nhất (Xcqđ/ngđ)
a1: Hệ số quy đổi xe thứ i.
ni: Số lượng xe thứ i.
- Chọn năm tương lai: t = 15 năm
- Chọn hệ số tăng trưởng xe hàng năm: q = 6 %
- Lưu lượng xe con quy đổi năm tương lai (năm cuối) là:

N t = N1 (1 + q )t −1 = 762.(1 + 0, 06)15−1 = 1722,809 (Xcqđ/ngđ)
4.2. Xác định cấp hạng kĩ thuật tuyến đường.
- Theo bảng 3 và bảng 4 TCVN 4054 – 05, căn cứ vào lưu lượng xe con quy đổi
năm tương lai Nt = 1722,809 (xcqđ/ngđ)
=> Ta chọn đường cấp IV.
4.3. Xác định vận tốc thiết kế.
- Với đường cấp IV, kết hợp với các yếu tố về đặc điểm địa hình tuyến vùng
đồng bằng – đồi ta chọn vận tốc thiết kế Vtk = 60 (km/h).
4.4. Xác định độ dốc dọc lớn nhất.
- Độ dốc dọc lớn nhất của tuyết đường được tính toán căn cứ vào khả năng vượt
dốc của các loại xe.
- Theo vận tốc xe chạy thiết kế để đảm bảo xe có khả năng vượt dốc ta tính toán
với xe con với công thức sau:
imax = D – f
Trong đó:
D: Yếu tố động lực học của xe, được xác định từ biểu đồ nhân tố động lực học
của xe.
f: Hệ số cản lăn, phụ thuộc vào vật liệu làm mặt đường.
- Chọn mặt đường làm bằng đất ẩm và không bằng phẳng, ta có f = 0,07 – 0,15,
chọn f = 0,07.
- Với vận tốc thiết kế Vtk = 60km/h theo biểu đồ nhân tố động lực của xe
TOYOTA Camry 2.4, đường cấp ta có D = 0,125.

5


Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Hình 4.4.a : Biểu đồ nhân tố động lực của xe TOYOTA Camry 2.4.
Ta có: imax = 0,125 – 0,07 = 0,065
- Theo (bảng 15) TCVN 4054 -05, đối với đường cấp IV, địa hình đồng bằng –

đồi, vận tốc thiết kế Vtk = 60km/h: độ dốc dọc lớn nhất trên toàn tuyến imax =
6%.
4.5. Xác định số làn xe yêu cầu tối thiểu.
4.5.1. Khả năng thông xe lý thuyết.
Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe được xác định theo công
thức lý thuyết với giả thuyết đoàn xe cùng loại chạy với vận tốc đều là V và liên tục
nối đuôi nhau, xe nọ cách xe kia một khoảng không đổi tối thiểu để đảm bảo an toàn
ở điều kiện thời tiết thuận lợi. Loại xe được sử dụng là xe con xếp thành hàng trên
một làn xe.
Công thức tính:

N lt =

1000.V
( xe / h)
d

Trong đó:
6


Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Nlt: Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe, xe/h.
V: Tốc độ xe chạy cho cả dòng xe, km/h
d: Khoảng cách tối thiểu giữa hai xe, còn gọi là khổ động học của dòng xe
được xác định:
d = lpu + Sh + lo + lx
Với :
lpu: Chiều dài xe chạy được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lý , I pu =
V/3,6 (m).
Sh: Chiều dài đường mà xe đi được trong quá trình hãm phanh.

K .V 2
Sh =
(m )
254.(ϕ ± i )
+ K: Hệ số sử dụng phanh, đối với xe con K = 1,2.
+ φ: Hệ số bám, theo tình trạng mặt đường khô sạch và điều kiện xe
chạy bình thường, ta có: φ = 0,5.
+ i: Độ dốc dọc, i = 6% và lấy dấu +
lo: Cự ly an toàn, 5 – 10m; Chọn lo = 10m
lx: Chiều dài xe, m. Theo (bảng 1) TCVN 4054 – 05, đối với xe con lx = 6m
Do đó:

N lt =

1000.V
1000.60

=
V
K .V 2
60
1, 2.602
+
+ l0 + lx
+
+ 10 + 6
3, 6 254.(ϕ + i )
3, 6 254.(0,5 + 0, 06)

= 951,809( xe / h)
4.5.2 Số làn xe trên mặt cắt ngang
Số làn xe trên mặt cắt ngang của đường được xác định theo công thức:
nlx =

N cdgio
Z.N lth

Trong đó:
Ncdgio: Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm.
Ncdgio = (0,1 –> 0,12) Ntt = (0,1 –> 0,12). 951,809
= (95,181 – 114,217) xcqd/h
Chọn Ncdgio = 115 xcqd/h
Nlth: Năng lực thông hành tối đa.
7


Đại học Hàng Hải Việt Nam

TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Theo TCVN 4054 – 2005, chọn Nlth = 1000xcqd/h, khi không có phân cách xe
chạy ngược chiều và ô tô chạy chung với xe thô sơ.
Z: hệ số sử dụng năng lực thông hành, với V = 60km/h, vùng đồng bằng có Z
= 0,55.
Do đó:

nlx =

115
= 0, 209 làn
0,55 ×1000

Theo (bảng 6) TCVN 4054 – 05: Đường cấp IV, địa hình đồng bằng – đồi, vận
tốc thiết kế Vtk = 60km/h phải bố trí 2 làn xe trở lên. Chọn đường gồm 2 làn xe.
4.6. Xác định bề rộng của một làn xe.
Bề rộng phần xe chạy được xác định phụ thuộc vào lưu lượng xe chạy trên
đường, thành phần, tốc độ xe chạy và việc tổ chức phân luồng giao thông.
Bề rộng làn xe ngoài cùng được xác định theo công thức:
B= x+y+

b+c
2

Trong đó:
b: Chiều rộng thùng xe, m. Lấy b = 2,5m

c: Cự ly giữa 2 trục bánh xe, m. Lấy c = 2,1m
x: Khoảng cách từ thùng xe tới làn xe cạnh
y: Khoảng cách từ giữa bánh xe đến mép phần xe chạy
Theo thực nghiệm ta có:
x = y = 0,5 + 0,005V = 0,5 + 0,005.60 = 0,8m
Vậy
B = 0,8 + 0,8 +

2,5 + 2,1
= 3,5m
2

Theo (bảng 6) TCVN 4054 – 05: đối với đường cấp IV, vận tốc thiết kế V tk =
60km/h ta có bề rộng 1 làn xe B = 3,5m. Chọn B = 3,5m
- Bề rộng phần xe chạy dành cho xe cơ giới.
Do tuyến đường ta thiết kế có 2 làn xe chạy và không có dải phân cách nền bề
rộng phần xe chạy bằng tổng bề rộng các làn xe
Bm = n.B = 2.3,5 = 7 (m)

8


Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

4.7. Xác định bề rộng lề đường.
Theo (bảng 6) TCVN 4054 – 05: Với vận tốc V tk = 60km/h, và đường cấp IV,

địa hình vùng đồng bằng – đồi , ta chọn bề rộng lề đường mỗi bên là Bl = 1,0 (m).
4.8. Xác định bề rộng lề gia cố.
Theo (bảng 6) TCVN 4054 – 05: Với vận tốc V tk = 60km/h, và đường cấp IV,
địa hình vùng đồng bằng – đồi , ta chọn bề rộng lề gia cố mỗi bên là Bgc = 0,5 (m).
4.9. Xác định bề rộng tối thiểu nền đường.
Bề rộng tối thiểu của nền đường:
B = Bm + 2.(Bl + Bgc) = 7 + 2.(1+0.5) = 10 m
4.10. Xác định bán kính đường cong nằm nhỏ nhất.
Tại những vị trí tuyến đường đổi hướng ngoặt phải hoặc trái, ta phải bố trí
đường cong cơ bản có bán kính đủ lớn để hạn chế lực đẩy ngang gây nguy hiểm cho
lái xe và hành khách cũng như sự chuyển động của xe.
4.10.1. Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn.
Bán kính đường cong nằm tối thiểu là bán kính nhỏ nhất được dùng để thiết
kế đường nhưng vẫn đảm bảo xe chạy với vận tốc thiết kế.

V2
Rmin =
(m)
127 ( µ + isc max )
Trong đó:
V: Tốc độ xe chạy tính toán, km/h. V = Vtk = 60 (km/h)
µ : Hệ số lực ngang, µ = 0,08 –> 0,15. Lấy µ = 0,15
iscmax: Độ dốc siêu cao lớn nhất, iscmax = 7% (TCVN 4054 – 05)
Vậy:

602
Rmin =
= 128,85 (m)
127.(0,15 + 0, 07)
Theo (bảng 11) TCVN 4054 – 05: đường cấp IV, vận tốc 60km/h có bán kính

đường cong nằm tối thiểu Rmin = 125 (m)
=> Chọn Rmin = 130 (m).
4.10.2. Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường.
Bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường được xác định:

V2
Rmin =
(m)
127 ( µ + i sc )
Trong đó:
9


Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

V: Tốc độ xe chạy tính toán, km/h. V = Vtk = 60 (km/h)
µ : Hệ số lực ngang, µ = 0,05 –> 0,08 Lấy µ = 0,08
isc: Độ dốc siêu cao thông thường, isc = iscmax – 2% = 7% - 2% = 5%
Vậy:

Rmin tt

602
=
= 218, 05 (m)
127(0, 08 + 0, 05)

Theo (bảng 11) TCVN 4054 – 05: đường cấp IV, vận tốc 60km/h có bán kính
đường cong nằm thông thường Rmintt = 250 (m).
=> Chọn Rmintt = 250 (m).
4.10.3. Xác định bán kính đường cong nằm tối thiểu không siêu cao.
Bán kính đường cong tối thiểu không siêu cao được xác định trong trường hợp
bất lợi nhất là xe chạy ở phần lưng đường cong:

V2
Rksc =
(m)
127 ( µ − i n )
Trong đó:
V: Tốc độ xe chạy tính toán, km/h. V = Vtk = 60 (km/h)
µ : Hệ số lực ngang, µ = 0,04 –> 0,05. Lấy µ = 0,05

in: Độ dốc ngang mặt đường, in = 2 –> 4%. Lấy in = 3%
Vậy:

Rksc

602
=
= 1417,323(m)
127.(0, 05 − 0, 03)

Theo (bảng 11) TCVN 4054 – 05: đường cấp IV, vận tốc 60km/h có bán kính
đường cong nằm tối thiểu không siêu cao Rksc = 1500 (m).
=> Chọn Rksc = 1500 (m).
4.10.4. Xác định đoạn nối siêu cao.

Đoạn nối siêu cao là chiều dài cần thiết chuyển từ mặt cắt ngang thông thường
2 mái dốc sang mặt cắt ngang 1 mái dốc có độ dốc siêu cao.

10


Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Hình 4.10.a : Diễn biến nâng siêu cao và sơ đồ tính chiều dài Lsc theo
phương pháp quay quanh tim đường.
Theo hình có thể tính được chiều dài đoạn nối siêu cao L sc và chiều dài các
đoạn đặc trưng như sau:

- Tính L1:

B 
in
2 
h
B

=> L1 = 1 =
in

h1 
i

2i
p
p
ip =
L1 


- Tính L2:

B 
in
2 
B

=> L 2 =
in

h2 
2i
p
ip =
L2 


- Tính L3:

B
( isc − i n ) 
2
B


=> L3 =
( isc − i n )

h3
2i
p

ip =
L3



h1 =

h2 =

h3 =

Do đó:
Lsc = L1 + L2 + L3 =

B isc + i n
2 ip

Trong đó:
B: Chiều rộng mặt đường (m).
11

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

L1: Chiều dài đoạn nâng lưng đường cong từ in đến 0.
L2: Chiều dài đoạn nâng lưng đường cong từ 0 đến in.
L3: Chiều cao nâng mặt đường từ in đến isc.
ip: Độ dốc dọc phụ thêm, Có V = 60km/h => i p = 0,5% (TCVN4054 –
05).
isc: Độ dốc siêu cao, ứng với các bán kính đường cong nằm khác nhau thì
độ dốc siêu cao sẽ khác nhau => Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao khác nhau.
isc = 5%
- Chiều dài đoạn nối siêu cao :
Lsc =

9 × (3 + 5)
= 72(m)
2 × 0,5

Theo bảng 14 TCVN 4054-05, chiều dài đoạn nối siêu cao tối thiểu với V tk =
60km/h và dốc siêu cao 5% thì Lsc = 55m.
Ta chọn Lsc = 72m.
4.10.5. Chiều dài đoạn chuyển tiếp.
Do vận tốc thiết kế Vtk = 60km/h, đường cấp IV theo TCVN 4054 – 05, ta cần
phải bố trí đường cong chuyển tiếp, vì vậy đoạn vuốt siêu cao ta bố trí trên đoạn
chuyển tiếp. Chiều dài tối thiểu của đường cong chuyển tiếp :

V3

603
Lct =
=
= 36,77( m)
23,5.R 23,5.250
4.10.6. Xác định độ mở rộng phần xe chạy trong đường cong.
Khi xe chạy trên đường cong, mỗi bánh xe sẽ chuyển động theo quỹ đạo riêng ,
chiều rộng dải đường mà ô tô chiếm trên phần xe chạy rộng hơn so với khi xe chạy
trên đường thẳng. Để xe chạy trên đường cong tương đương như trên đường thẳng ,
ở những đường cong có bán kính nhỏ cần phải mở rộng phần xe chạy.

12


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto
e1

L
K1

e2

L
K2

B

R

O

Giả thuyết chuyển động của xe là đường tròn, độ mở rộng của 1 làn xe là:
L2 0,05V
+
e1 =
(m)
2R
R
Vậy độ mở rộng của phần xe có 2 làn gồm e1 và e2:

L2 0,1V
+
e = e1 + e2 =
(m)
R
R
Trong đó:
L: Chiều dài từ đầu xe đến trục sau, tính cho trường hợp xe tải.
Khoảng cách giữa 2 trục trước, sau = 6,5 m. Phần nhô ra phía trước 1,5m.
Vậy L =8 (m).
V: Vận tốc thiết kế (Km/h).
R: Bán kính đường cong (m).
Xét trường hợp bất lợi nhất R= Rmin = 130 m.

82 0,1× 60
+

e=
= 1,02 m
130
130
Theo (bảng 12,) TCVN 4054:2005 quy định đối với đường cấp IV có V= 60
(km/h), có độ mở rộng bằng 0,9 m. Vì vậy lấy độ mở rộng e= 1,1 (m) để bảo đảm an
toàn .
Ta bố trí e= 1,1 (m).
4.11. Xác định chiều cao tầm nhìn hãm xe S1.
Ô tô gặp chướng ngại vật trên làn xe đang chạy, người lái xe cần phải nhìn
thấy chướng ngại vậy và kịp dừng xe trước nó.
Sơ đồ tầm nhìn :
13


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto
S1

l pu

Sh

lo

Hình 4.11.a. Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1.
Theo hình vẽ ta có :

S1 = lpu + Sh + lo (m)
Trong đó:
lpu: Chiều dài xe chạy được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lý,
là thời gian từ lúc lái xe nhận ra chướng ngại vật đến khi tác động hãm xe
phát huy hiệu quả hãm hoàn toàn, trong thiết kế đường quy định thời gian này
là 1 giây. lpu = v.t = v (m).
Sh: Chiều dài xe chạy được trong quá trình hãm xe.

v2
Sh = k
(m)
2g(ϕ ± i)
Với :

lo: Cự ly an toàn thường lấy từ 5 – 10m, lo = 10m.
v: Tốc độ ô tô trước khi hãm phanh, m/s.
k: Hệ số sử dụng phanh, đối với ô tô con k = 1,2.
φ: Hệ số bám, theo tình trạng mặt đường khô sạch và điều kiện xe chạy
bình thường, ta có: φ = 0,5.
i: Độ dốc dọc.
Do đó:

v2
+ lo (m)
S1 = v + k
2g(ϕ ± i)
Tính theo V(km/h) ta có chiều dài tầm nhìn S1:

V
V2

+k
+ lo (m)
S1 =
3,6
254(ϕ ± i)
Xét trường hợp bất lợi nhất:
i = imax = 7% và xe đang xuống dốc (TCVN4054 – 05) :

14


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

V
V2
60
602
+k
+ lo =
+ 1, 2
+ 10 = 66,22
S1 =
3,6
254(ϕ − i max )
3, 6
254.(0,5 − 0, 07)

(m)
Theo (bảng 10) TCN4054 – 05: tầm nhìn 1 chiều tối thiểu S1 = 75m.
=> Chọn S1 = 75m.
4.12. Xác định chiều dài tầm nhìn trước xe ngược chiều S2.
Theo sơ đồ này, hai xe chạy ngược chiều nhau trên cùng một làn xe và kịp
dừng lại trước nhau một cách an toàn.
Sơ đồ tầm nhìn :
S2

1

1

1

l pu 1

Sh 1

2
lo

2
Sh 2

2
l pu 2

Hình 4.11. Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2
Theo hình vẽ ta có:

S2 = lpu1 + Sh1 + lo + Sh2 + lpu2 (m)
Trong đó:
lpu1, lpu2: Chiều dài xe 1 và xe 2 chạy được trong thời gian người lái xe
phản ứng tâm lý. lpu1 = v1 (m), lpu2 = v2 (m).
v1, v2: Vận tốc của xe 1 và xe 2, m/s.
Sh1, Sh2: Chiều dài xe 1 và xe 2 chạy được trong suốt quá trình hãm
phanh.

v12
Sh1 = k
(m)
2g(ϕ ± i)
v 22
Sh2 = k
(m)
2g ( ϕ ± i )
Với :
lo: Cự ly an toàn thường lấy từ 5 – 10m, lo = 10m
Do đó:

15


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

v12

v 22
+ lo + k
+ v 2 (m)
S2 = v1 + k
2g ( ϕ ± i )
2g ( ϕ ± i )
Tính theo V(km/h) ta có chiều dài tầm nhìn S2:

V1
V12
V22
V
+k
+ lo + k
+ 2 (m)
S2 =
3,6
254 ( ϕ ± i )
254 ( ϕ ± i ) 3,6
Xét trường hợp:
Xe 1 lên dốc, xe 2 xuống dốc, i = i max = 7% (TCVN4054 – 05), 2 xe chạy cùng
1 vận tốc V1 = V2 = V.

V
V 2ϕ
60
60 2.0,5
+
k
+

l
+ 1, 2.
+ 10 = 112,72(m)
o =
S2 =
1,8
127 ( ϕ2 − i 2 )
1,8
127.(0,52 − 0, 07 2 )
Theo (bảng 10) TCN4054 – 05: tầm nhìn 2 chiều tối thiểu S2 = 150m
=> Chọn S2 = 150m
4.13. Xác định chiều dài tầm nhìn tránh xe ngược chiều S3.
Theo sơ đồ này, hai xe chạy ngược chiều nhau trên cũng 1 làn xe, xe chạy trái
làn phải kịp lái về làn xe của mình để tránh xe kia 1 cách an toàn và không giảm tốc
độ.
Sơ đồ tầm nhìn:
S3
1

1

2

1

3

4

2

a/2

2

2

r
1
l pu 1

1

l1

2

3

lo

l

4
2

l pu 2

Hình 4.13.a. Tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 3
S3 = lpu1 + l1 + lo + l2 + lpu2 (m)

Trong đó:
lpu1, lpu2: Chiều dài xe 1 và xe 2 chạy được trong thời gian người lái xe
phản ứng tâm lý. lpu1 = v1 (m), lpu2 = v2 (m).
v1,v2: Vận tốc cảu xe 1 và xe 2, m/s.
lo: Cự ly an toàn thường lấy từ 5 – 10m, lo = 10m.
l1: Chiều dài xe 1 chạy được trong thời gian lái tránh xe 2.
16


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Xét tam giác vuông ABC nội tiếp nửa vòng tròn bán kính r:
l/2
A

a/2
B

H

r

BH 2 = HA.HC
2

a

a
a2
 l1 
 ÷ =  2r − ÷ = ar − ≈ ar
2
2
4
2
a2
Vì ar ?
4

Trong

C

đó:

a: Khoảng cách giữa trục các làn xe, a = 4,1m (TCVN4054-05).
r: Bán kính tối thiểu xe có thể lái ngoặt được tính theo điều kiện ổn định
chống trượt ngang, m.

V2
602
= 101, 24 (m)
r=
=
127(ϕn − i n ) 127.(0,3 − 0, 02)
Với:

ϕn : Hệ số bám ngang ϕn = 0, 6.ϕ = 0,6.0,5 = 0,3
in: Độ dốc ngang mặt đường, in = 2 – 4%, lấy in = 2% = 0,02.
Do đó:

l1 = 2 ar (m)
l2: Đoạn đường xe 2 đi được trong thời gian xe 1 lái tránh.
Thời gian xe 1 đi từ 1-1 đến 2-2 bằng thời gian xe 2 đi từ 4-4 đến 3-3
t=

v
l1 l2
=
⇔ l2 = l1 2
v1 v 2
v1

Giả sử: v1 = v2 = v => Vậy: l2 = l1
Do đó:
S3 = 2v + 4 ar + lo (m)
Tính theo V(km/h) ta có chiều dài tầm nhìn S3
S3 =

60
V
+ 4. 4,1.101, 24 + 10 = 124,83 (m)
+ 4 ar + lo =
1,8
1,8

Chọn S3 = 125m

4.14. Xác định chiều dài tầm nhìn vượt xe S4.
Sơ đồ tầm nhìn
17


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto
S4
S h 1- S h 2

1

1

S h 1+ l o

1

2

l pu 1

2
l1

2

3

3

1
,

l1

lo

l3

Hình 4.14.a. Tầm nhìn vượt xe
Tầm nhìn vượt xe tính theo công thức:
- Với điều kiện bình thường thời gian vượt xe khoảng 10s thì S4 = 6V
- Với điều kiện cưỡng bức thời gian vượt xe khoảng 7s thì S4 = 4V
Xét điều kiện bình thường, ta có:
S4 = 6V = 6.60 = 360 (m).
Theo (bảng 10) TCN4054 – 05: tầm nhìn vượt xe tối thiểu S4 = 350 (m).
=> Chọn S4 = 360 (m).
4.15. Xác định bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu.
Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm được xác định từ điều kiện đảm
bảo không gây khó chịu đối với hành khách và vượt tải chịu được của lò xo ô tô bởi
lực ly tâm:

V2
Rmin =
(m)
6,5

Với vận tốc thiết kế V = 60km/h, lực ly tâm b =0,5m/s2.
Vậy:

602
Rmin =
= 553,85m.
6,5
• Xác định bán kính đường cong đứng lõm theo điều kiện tầm nhìn ban đêm:

S12
R=
(m)
2 ( h p + S1.sin α )
Trong đó:
hp: Chiều cao của pha đèn, đối với xe con hp = 1,2m.
α: Góc mở rộng của pha đèn, α = 1˚.
S1: Chiều dài tầm nhìn 1 chiều.
Do đó:
18


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

752
R=
= 1120,996m

2.(1, 2 + 75.sin1o )
Theo (bảng 19) TCVN4054 – 05, đối với đường cấp IV, vận tốc 60 km/h, có
bán kính đường cong đứng lõm tối thiểu giới hạn Rmin = 1000m. Chọn Rmin = 1125m
4.16. Xác định bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu.
Trị số tối thiểu của bán kính đường cong đứng lồi được xác định từ điều kiện
đảm bảo tầm nhìn của người lái xe trên trắc dọc.
Ta có công thức xác định:
Rmin =

2

(

S2
d1 + d 2

)

2

(m)

- Trong trường hợp đảm bảo tầm nhìn 1 chiều thì d 1 =1m, d2 = 0m; S =
S1=75m.
Do đó:

S12
Rmin =
(m)
2.d1

- Trong trường hợp đảm bảo tầm nhìn 2 chiều thì d1 = d2 = S2 = 150m
Do đó:

S22
Rmin =
(m)
8.d
Trong đó:
S1: Chiều dài tầm nhìn 1 chiều, S1 = 75m
S2: Chiều dài tầm nhìn 2 chiều, S2 = 150m
d1: Chiều cao tầm mắt của người lái xe đến mặt đường.
d2: Chiều cao chướng ngại vật trên đường.
Vậy:
- Đảm bảo tầm nhìn 1 chiều:

752
Rmin =
= 2812,5m
2.1
- Đảm bảo tầm nhìn 2 chiều:

1502
Rmin =
= 18,75m
8.150
19


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Theo (bảng 19) TCVN4054 – 05, đối với đường cấp IV, vận tốc 60 km/h, có
bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu giới hạn R min = 2500m và tối thiểu thông
thường Rtt = 4000m. Chọn Rmin = 2900m.
4.17. Vạch 2 phương án tuyến trên bình đồ dựa trên cơ sở địa hình cụ thể, chỉ
tiêu kỹ thuật đã tính toán.
Bản đồ địa hình khu vực tuyến đi qua có tỷ lệ bình đồ 1/10000 và 2 điểm A30
và B3.
4.17.1. Đường cong chuyển tiếp.
Bố trí đường cong chuyển tiếp. Các yếu tố cơ bản của đường cong chuyển tiếp:

- Điểm nối đầu

: NĐ.

- Điểm tiếp đầu

: TĐ.

- Điểm giữa

: P.

- Điểm tiếp cuối

: TC.

- Điểm nối cuối

: NC.

Các yếu tố của đường cong chuyển tiếp:
L: chiều dài đường cong chuyển tiếp
W: Độ mở rộng trong đường cong
20


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Isc: Độ dốc siêu cao trong đường cong
Ta có bảng sau :
Bán
kính Cánh tuyến Khoảng lệch
o
α( )
STT
R(m)
T(m)
P(m)
1 38O17’10,8’’ 250
111,5
15,07
2

26O35’51,2’’ 250

84,18

7,32

Chiều dài
K(m)
117,06

Đoạn chênh
D(m)
6,75

66,05

2,31

Các yếu tố trên phương án tuyến 1
Bán
kinh Cánh tuyến Khoảng lệch
o
α( )
STT
R(m)
T(m)
P(m)
1 18O27’34,6’’ 250
65,68

3,70
2

47O22’10,6’’ 250

134,84

23,45

Chiều dài Đoạn chênh
K(m)
D(m)
0,82
30,85
12,99
256,69

Các yếu tố trên phương án tuyến 2
4.17.2. Xác định các cọc trên tuyến.
Trong thiết kế sơ bộ cần cắm các cọc sau:
- Cọc H (cọc 100m), cọc Km.
- Cọc NĐ, TĐ, P, TC và NC của đường cong.
- Các cọc khác như cọc phân thuỷ, cọc tụ thuỷ, cọc khống chế …
Sau khi cắm các cọc trên bản đồ ta dùng thước đo cự ly giữa các cọc trên bản
đồ và nhân với tỷ lệ bản đồ để được cự ly thực tế giữa các cọc:
li = libđ

M
(m)
1000

Trong đó:
- libđ (mm): Cự ly giữa các cọc đo được từ bản đồ.
- 1000: Hệ số đổi đơn vị từ mm  m.
- M: Tỷ lệ bản đồ, M=10000.
Sau khi xác định được góc ngoặt αi (đo trên bản đồ) và chọn bán kính đường
cong nằm Ri, ta xác đinh được chiều dài tiếp tuyến:
α 
Ti = R i tg  i ÷
 2 

Từ đó ta cắm được cọc:

21


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

 αi 
- TĐi = Đi -Ti = Đi - R i tg  ÷
 2 
 αi 
- TCi = Đi +Ti = Đi + R i tg  ÷
 2 

 αi 

- Lý trình của cọc TĐi = lý trình cọc Đi - R i tg  ÷
 2 

Ki
2
- Lý trình của cọc TCi = lý trình cọc TĐi + Ki
Trong đó:
- Lý trình của cọc Pi = lý trình cọc TĐi +

Ki = Ri ×

π
× α i o (m)
180

Đi: vị trí đỉnh đường cong.
Kết quả cắm cọc của 2 phương án được lập thành bảng như sau :
(Đã bỏ một vài cọc có khoảng cách gần nhau để giảm khối lượng tính toán)

4.18. Quy hoạch và thiết kế hệ thống thoát nước.
Lưu lượng nước được tính dựa trên các yếu tố :
- Diện tích lưu vực.
- Đặc trưng dòng chảy.
- Đặc điểm của lưu vực và các yếu tố khí hậu - thuỷ văn.
4.18.1. Xác định các đặc trưng thuỷ văn.
22


Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

4.18.1.1. Diện tích lưu vực F (Km2).
Dựa vào hình dạng đường đồng mức trên bình đồ, ta tìm được đường phân
thuỷ giới hạn của lưu vực nước chảy vào tuyến đường. Chia lưu vực thành những
hình đơn giản để tính diện tích lưu vực trên bản đồ địa hình (F bđ), từ đó tìm được
diện tích lưu vực thực tế theo công thức sau :
M2
F = Fbd × 6 ( Km 2 )
10
Trong đó :
+ Fbđ : Diện tích của lưu vực trên bản đồ (m2)
+ M = 10000 : Hệ số tỷ lệ bản đồ
+ 106 : Hệ số đổi từ m2 ra Km2
Ta tính được lưu vực : + Tuyến 1 : Fbd1 = 480,1838 m2
+ Tuyến 2: Fbd2 = 587,9026 m2
Vậy Ftuyen1 = 0,04802 km2
Ftuyen2 = 0,05879 km2
4.18.1.2. Chiều dài lòng sông chính L (Km).
Chiều dài lòng sông chính được xác định như sau :
M
L = L bd × 5 (Km)
10
Trong đó : + Lbđ : chiều dài của lòng sông chính trên bình đồ
+ 105 : hệ số đổi từ Cm ra Km
Ta đo được chiều dài lòng chính : + Tuyến 1: Lbd1 = 843,2832 cm
+ Tuyến 2 : Lbd2 = 934,3574 cm
Vậy Ltuyen1 = 0,8432 km

Ltuyen2 = 0,9344 km
4.18.1.3. Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực.
1000.F
bsd =
(m)
1,8 ( L+∑ l )
Trong đó : + F : diện tích lưu vực (km2)
+ L : chiều dài lòng suối chính (km)
+ ∑l : tổng chiều dài của các lòng suối nhánh (chỉ tính những
suối nhánh thể hiện trên bình đồ có chiều dài lớn hơn 0.75 chiều rộng bình quân B
của lưu vực) (km)
Chiều rộng B được tính như sau: Ta có lưu vực gồm nhiều sườn dốc nên
B = F/2L, từ đó ta có tổng chiều dài các lòng suối nhánh.
+ Với tuyến 1 : B = 0,285 km, ta tính được ∑l1 = 0,7683 km
1000.0,04802
b
=
=16,5546(m)
Vậy sd1
1,8 ( 0,8432+0, 7683)
+ Với tuyến 2 : B = 0,459 km, ta tính được ∑l2 = 0,8832 km
1000.0,05879
=17,9694(m)
Vậy bsd1 =
1,8 ( 0,9344+0,8832 )
4.18.1.4. Độ dốc trung bình của dòng suối chính I1s (‰).
23


Giáo viên hướng dẫn

TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

I ls =

h1l1 + (h 1 + h2)l2 + ... + (hn −1 + hn )ln

L2
Trong đó : h1,h2,…,hn : độ cao của các điểm gãy khúc trên lòng sông chính.
l1,l2,...,ln : cự ly giữa các điểm gãy.
Ta tính được + Tuyến 1: Ils1 = 4,03 ‰
+ Tuyến 2: Ils2 = 3,05 ‰
4.18.1.5. Độ dốc trung bình của sườn dốc Isd (‰).
Được xác định bằng trị số trung bình của 4 – 6 hướng nước chảy đại diện cho
sườn dốc lưu vực.
Ta tính được + Tuyến 1 : Isd1 = 137,6 ‰
+ Tuyến 2 : Isd2 = 136 ‰
4.18.2. Xác định lưu lượng tính toán.
Theo quy trình tính toán dòng chảy lũ (tiêu chuẩn 22TCN 220-95) đối với lưu
vực nhỏ có diện tích < 100 Km 2. Thì lưu lượng tính toán được xác định theo công
thức :
Qp% = Ap × φ × Hp × F × δ
Trong đó : + Ap : Module đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế chọn phụ thuộc
vào địa mạo thuỷ văn φls , thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc ơ sd ,vùng mưa
(Tra phụ lục 13).
+ Hp% : Lưu lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế p % tại Hải
Phòng, đây là khu vực thuộc vùng mưa (phụ lục 15 TK Đường ÔTÔ 3) ;
+ δ : Hệ số xét đến ao hồ trong lưu vực. Khu vực này ít ao hồ,chọn

δ =0,95.
+ F : Diện tích lưu vực.
+ φ hệ số dòng chảy lũ lấy trong bảng tuỳ thuộc vào loại đất cấu
tạo khu vực có lượng mưa (ngày) thiết kế (Hp) và diện tích lưu vực F.
4.18.2.1. Xác định thời gian tập trung nước trên sườn dốc τsd .
Thời gian tập trung nước trên sườn dốc τ sd được xác định theo phụ lục 14 phụ
thuộc vào hệ số địa mạo thuỷ văn φsd và vùng mưa.
φsd xác định theo công thức :
φsd =

( 1000 × bsd )

0,6

0,3
msd × Isd
× (ϕ× H 4% )0,4

Trong đó: + bsd : Chiều dài trung bình của sườn dốc lưu vực( km )
+ msd : hệ số nhám sườn dốc, lấy m sd = 0,30 (bảng 4 TCVN
9845:2003).
+ Isd: Độ dốc trung bình của sườn dốc lưu vực (0/00).
Với vùng VIII thuộc cấp đất III, có cường độ thấm I=0,2mm/phút. Tần suất lũ
tính theo P4%. H4% = 250mm. Tra φ = 0,85(phụ lục A.1 TCVN 9845:2003) .
Vậy ta có : + Tuyến 1: ɸsd1 = 1,9161.
Tra bảng A.1 TCVN 9845:2003 ta có τsd = 8,9161
24


Đại học Hàng Hải Việt Nam

TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

+ Tuyến 2: ɸsd2 = 2,0185.
Tra bảng A.1 TCVN 9845:2003 ta có τsd = 9,370
4.18.2.2. Xác định hệ số địa mạo thuỷ văn ɸls của lòng suối.
1000 × L
φls =
m ls × I1/3
× F1/ 4 × (α × H 2% )1/ 4
ls
Trong đó : + mls : Hệ số đặc trưng nhám của lòng suối, phụ thuộc vào tình
hình sông suối của lưu vực. Lấy theo bảng 5 : m = 11 : Sông đồng bằng ổn định,
lòng sông khá sạch, suối không có nước thường xuyên chảy trong điều kiện tương
đối thuận lợi.
+ Ils : Dộ dốc lòng suối chính (‰)
+ L : Chiều dài của lòng suối chính (Km)
Vậy ta xác định được : + Tuyến 1: ɸls1 = 29,574
+ Tuyến 2 : ɸls2 = 31,156
4.18.2.3. Xác định trị số Ap%.
Module dòng chảy lũ Ap% xác định bằng cách tra phụ lục A.3, tuỳ thuộc vào
vùng mưa, thời gian tập trung dòng chảy trên sườn dốc τ sd và hệ số địa mạo thuỷ
văn ɸls.
Tra bảng ta được + Tuyến 1 : AP% = 0,0605
+ Tuyến 2 : AP% = 0,0556
Vậy lưu lượng tính toán được + Tuyến 1: QP% = 0,586 (m3/s)
+ Tuyến 2: QP% = 0,660 (m3/s)
4.18.3. Tính toán cống.

Cống có thể là cống cấu tạo hoặc là cống địa hình. Cống cấu tạo dùng để
thoát nước cho các đoạn rãnh biên quá dài, tránh ứ đọng nước làm phá hoại nền
đường. Theo TCVN 4054-2005 đối với vùng đồng bằng và đồi thì cứ 500 m rãnh
biên cần đặt 1 cống cấu tạo.
Cống địa hình là cống bố trí tại các vị trí có suối. Cống địa hình là cống bắt
buộc phải đặt tại những vị trí thường xuyên có nước chảy cắt ngang qua đường mà
lưu lượng thường nhỏ ≤ 25m3/s.
Căn cứ vào lưu lượng tính toán ta tra bảng, chọn được khẩu độ cống cho thiết
kế cơ sở : khẩu độ cống chọn = 0,9m , các vị trí ta đặt cống tương tự. Ngoài ra 500m
ta đặt 1 cống cấu tạo. Yêu cầu : chiều dày lớp đất trên đỉnh cống ≥ 0.5m đối với
cống làm việc không áp.
Như vậy tuyến 1 có 5 cống thoát nước 6ɸ0,9, 2 cống cấu tạo
tuyến 2 có 5 cống thoát nước 6ɸ0,9, 2 cống cấu tạo
Ta có bình đồ lưu vực như sau:

25


Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

4.18.4. Yêu cầu đối với nền đường.
4.18.4.1. Độ cao nền đường.
• Điều kiện 1: Tại vị trí đặt cống cao độ đường phải lớn hơn đỉnh cống 0,5m:
p%
H dk1
min = H d + 0,5 = 0,68 + 0,5 = 1,18 m.

H dp% : chiều cao mực nước dâng trước công trình có xét đến chiều cao sóng vỗ
ứng với tần suất thiết kế là P4%.
• Điều kiện 2: Cao độ đường đỏ tại vị trí đặt cống phải đảm bảo phương tiện di
chuyển trên cống không làm vỡ cống
H
H dk2
min = Hđc + ∅ + ∆ + max(0,7m; ∑ KCAD )
∆: Chiều dày cống
• Chiều dài cống : Phụ thuộc chiều cao đất đắp ở từng mặt cắt ngang cụ thể.
Ta có bảng bình đồ lưu vực như sau :
4.19. Thiết kế trắc dọc, trắc ngang 2 phương án tuyến đường.
4.19.1. Thiết kế trắc dọc.
Thiết kế trắc dọc đường ôtô tức là vạch đường đỏ phải căn cứ vào điều kiện
địa hình, địa chất, thuỷ văn... để đảm bảo đường ổn định vững chắc dưới tác dụng
của xe cộ và các nhân tố khác
Trên đường biểu diễn cao độ tự nhiên dọc theo đoạn tuyến, phối hợp với bình
đồ để tiến hành thiết kế đường đỏ theo một số nguyên tắc sau:
- Có hệ thống đảm bảo thoát nước tốt từ khu vực 2 bên đường và lề đường.
- Đảm bảo cao độ các điểm khống chế trên trắc dọc điểm đầu ,điểm cuối điểm
khống chế.
- Đảm bảo sự lượn đều của trắc dọc tại những vị trí đặt cống.
26


Giáo viên hướng dẫn
TH.S Nguyễn Quyết Thành

Đại học Hàng Hải Việt Nam
TKMH TK Hình học Đường Ôto

- Rãnh dọc có độ dốc tối thiểu 0.5%, đảm bảo thoát nước tốt không bị bồi lắng.
- Đảm bảo độ dốc dọc, bán kính đường cong đứng và yếu tố kinh tế.
• Các phương pháp thiết kế đường đỏ.
Có 2 phương pháp đi đường đỏ trắc dọc: phương pháp kẻ bao, phương pháp đi
cắt.
Với tuyến đi qua vùng đồng bằng, ta chọn phương pháp đi cắt, nghĩa là đường đỏ
cắt địa hình tạo thành những chỗ đào đắp xen kẽ.
• Bố trí đường cong đứng trên trắc dọc.
Để đảm bảo các yêu cầu về thu nhận thị giác, nên chọn bán kính đường cong
đứng thoả mãn điều kiện: R ≥ (2 ÷ 4) Rmin
Sau khi đã chọn bán kính đường cong đứng thì các yếu tố còn lại của đường
cong được xác định theo công thức sau:
Chiều dài đường cong: K = R. (i1 - i2) (m).
Chiều dàt tiếp tuyến đường cong : T = R.(

i1 − i 2
) (m).
2

T2
(m).
2R
Tung độ các điểm trung gian trên đường cong có hoành độ x được xác định
X2
theo công thức:
i=±
2R
Độ dài phân cự: d =

Trong đó:
R : Bán kính đường cong tại điểm gốc của toạ độ tại đỉnh đường cong.
dấu (+) ứng với đường cong đứng lồi
dấu (-) ứng với đường cong đứng lõm
i1,i2 : Độ dốc của hai đoạn nối nhau bằng đường cong đứng
dấu (+) ứng với lên dốc
dấu (-) ứng với xuống dốc
4.19.2. Thiết kế trắc ngang.
- Bề rộng nền đường: Bn = 10 m
- Bề rộng mặt đường: Bm = 7 m
- Bề rộng lề: Bl = 1 m
- Bề rộng lề gia cố: Bgc = 0,5 m
- Bề rộng lề đất: Bld = 1 m
- Độ dốc mặt đường: i = 2%
- Độ dốc lề đất: i = 3%
27