BÀI GIẢNG THIẾT KẾ ĐƯƠNG Ô TÔ, ĐẠI HỌC LIEN THÔNG

Chương 1

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ ĐƯỜNG Ô TÔ
1.1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
1.1.1. Xe trên đường ô tô
1.1.1.1. Các kích thước của xe thiết kế
Trên đường cao tốc chỉ cho phép xe ô tô lưu hành, còn trên đường ô tô theo tiêu chuẩn
TCVN 4054: 2005 tất cả các loại xe, trừ xe bánh xích, được phép lưu hành do đó ngoài xe ô
tô còn có các loại xe như xe máy, xe đạp, bộ hành. Kích thước xe thiết được quy định như
sau:
Bảng 1.1. Các kích thước của xe thiết kế (Kích thước tính bằng mét)
Loại xe
Xe con
Xe tải
Xe moóc tỳ

Chiều dài
toàn xe
6,00
12,00
16,50

Chiều rộng
phủ bì
1,80
2,50
2,50

Chiều
cao
2,00

4,00
4,00

Nhô về phía Nhô về phía Khoảng cách giữa
trước
sau
các trục xe
0,80
1,40
3,80
1,50
4,00
6,50
1,20
2,00
4,00 - 8,80

1.1.1.2. Lưu lượng xe thiết kế (xcqđ/nđ)
Lưu lượng xe thiết kế là số xe con được quy đổi từ các loại xe khác, thông qua một mặt
cắt trong một đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai. Năm tương lai là năm thứ 20 sau khi
đưa đường vào sử dụng đối với các cấp I và II; năm thứ 15 đối với các cấp III và IV; năm
thứ 10 đối với các cấp V, cấp VI và các đường thiết kế nâng cấp, cải tạo. Hệ số quy đổi từ
xe các loại về xe con lấy theo Bảng 1.2 (Bảng 2 TCVN 4054 - 2005)
Bảng 1.2. Hệ số quy đổi từ xe các loại ra xe con
Loại xe
Xe tải có
Xe tải có
Địa hình
Xe kéo moóc, xe
Xe đạp Xe máy Xe con 2 trục và xe buýt 3 trục trở lên

buýt kéo moóc
dưới 25 chỗ
và xe buýt lớn
Đồng bằng và đồi
0,2
0,3
1,0
2,0
2,5
4,0
Núi
0,2
0,3
1,0
2,5
3,0
5,0
Chú thích: Việc phân biệt địa hình được dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biến của sườn đồi, sườn
núi như sau: Đồng bằng và đồi ≤ 30 %; núi > 30 %.
Đường tách riêng xe thô sơ thì không quy đổi xe đạp.

Các loại lưu lượng xe thiết kế
Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai (viết tắt là N tbnđ) có thứ
nguyên xcqđ/nđ (xe con quy đổi/ngày đêm).
Lưu lượng này được tham khảo khi chọn cấp thiết kế của đường và tính toán nhiều yếu
tố khác.
Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm trong năm tương lai viết tắt là N gcđ có thứ nguyên
xcqđ/h (xe con quy đổi/giờ). Lưu lượng này để chọn và bố trí số làn xe, dự báo chất lượng
dòng xe, tổ chức giao thông…
1

Ngcđ có thể tính bằng cách: khi có thống kê, suy từ N tbnđ bằng các hệ số không đều theo
thời gian; khi có đủ thống kê lượng xe giờ trong 1 năm, lấy lưu lượng giờ cao điểm thứ 30
của năm thống kê; khi không có nghiên cứu đặc biệt dùng Ngcđ = (0,10 ÷ 0,12) Ntbnđ.
Khi lựa chọn cấp hạng đường điều trước tiên mà ta nên quan tâm là chức năng hay
tầm quan trọng của con đường đồng thời có xét tới yếu tố địa hình, mỗi cấp có các tiêu
chuẩn theo địa hình để có giá thành xây dựng hợp lý. Chỉ tiêu về lưu lượng xe thiết kế
chỉ để tham khảo (chỉ tiêu này được mở rộng, không có cận trên) vì có nhiều trường hợp
những tuyến đường có chức năng quan trọng nhưng lượng xe không nhiều hoặc tạm thời
không nhiều.
1.1.2. Đường ô tô – Mạng lưới đường
1.1.2.1. Đường ô tô
Thuật ngữ về đư ờng ở nước ta cũng như một số nước trên thế giới hiện nay chưa thật thống
nhất. Trong giáo trình này sử dụng các định nghĩa sau đây.
Đường bộ : Đường bộ là một tổng hợp các công trình, các trang thiết bị đảm bảo cho các
loại xe và bộ hành lưu thông trên đư ờng được an toàn, êm thuận và kinh tế.
Đường ô tô: Đường dùng cho mọi đối tượng tham gia giao thông (từ người đi bộ đến xe
ôtô). Trong các tài liệu nước ngoài gọi là đường giao thông công cộng.
+ Đường ô tô đi qua vùng trống, ít dân cư và công trình xây dựng gọi là đường ngoài đô thị.
+ Đường ô tô đi qua khu dân cư tập trung, nhiều công trình xây dựng gọi là đường đô thị.
Đường ô tô cao tốc: Đường giành riêng cho các đối tượng tham gia giao thông di chuyển
với tốc độ cao.
Đường ô tô cao tốc cũng được c hia thành:
+ Đường ô tô cao tốc ngoài đô thị
+ Đường ô tô cao tốc đô thị
1.1.2.2. Mạng lưới đường
Tập hợp các con đường bộ có mục tiêu trong một vùng hay một quốc gia tạo nên mạng lưới
đường bộ.
Mạng lưới đường bộ nối liền các điểm dân cư, các khu trung t âm văn hoá, chính trị, công

nghiệp, nông nghiệp, các trung tâm giao thông như nhà ga, bến cảng, sân bay,... Mạng lưới
này phục vụ cho việc đi lại của các đối tượng tham gia giao thông, vận chuyển hàng hoá,
hành khách giữa các trung tâm đó. Vì vậy, dạng chu ng của mạng lưới trước hết phải phù
hợp với hướng của các dòng giao thông chính, đảm bảo cho các dòng này lưu thông thuận
tiện với thời gian ngắn nhất, hoặc chi phí ít nhất đồng thời giảm được tác động xấu đến môi
trường thiên nhiên và với chi phí xây dựng hợp lý. Mức độ phát triển của mạng lưới được
đánh giá bằng các chỉ tiêu sau:
1. Mật độ đường trên 1000 km2 diện tích lãnh thổ
Các nước phát triển :
250 -:- 1000 km/1000km2
Các nước đang phát triển :
100 -:- 250 km/1000km2
Các nước chậm phát tr iển : <
100 km/1000km2
2. Chiều dài đường trên 1000 dân
Được xem là ở mức độ trung bình khi đạt từ 3 -:-5 km đường có lớp mặt cấp cao trên 1000
dân
3. Chiều dài đường trên 1 phương tiện giao thông (ôtô)
Lưới đường được xem như đủ nếu đạt : > 50 m đường / 1 ôtô
Cần bổ sung
: 20-:-30 m đường / 1 ôtô
2


Thiếu
: < 20 m đường / 1 ôtô
1.1.2.3. Các bộ phận cơ bản của đường bộ
1. Tuyến đường
Tuyến đường là đường nối giữa các điểm tim đường (các điểm nằm giữa nền đường hoặc
giữa phần xe chạy). Tuyến đường là một đường không gian, nó luôn luôn chuyển hướng để

phù hợp với địa hình và thay đổi cao độ theo địa hình. Tuyến đường được thể hiện bằng 3
bản vẽ:
- Bình đồ tuyến đường: Hình chiếu bằng của tuyến đường.
- Trắc dọc tuyến: Hình chiếu đứng của tuyến đường khi ta đem duỗi thẳng.
- Trắc ngang tuyến: Hình chiếu các yếu tố của đường lên mặt phẳng vuông góc với tim
tuyến đường.
a. Bình đồ
Bình đồ tuyến là hình chiếu bằng của tuyến đường và địa hình dọc theo tuyến đường. Bình
đồ tuyến gồm 3 yếu tố tuyến chính là : đoạn thẳng, đoạn đường cong tròn và đoạn đường
cong có bán kính thay đổi (gọi là đường cong chuyển tiếp). Do bị hạn chế bởi điều kiện địa
hình nên tuyến đường ô tô trên hình chiếu bằng thường phải uốn lượn, vì vậy bình đồ gồm
các đo ạn thẳng và đoạn cong nối tiếp nhau. Trên bình đồ cao độ của mặt đất thiên nhiên
biểu diễn bằng các đường đồng mức, vị trí tuyến đường xác định trên bình đồ nhờ các yếu
tố sau (Hình 1):

- Điểm xuất phát và góc định hướn g đầu tiên α 0;
- Các điểm chuyển hướng Đ1, Đ2, Đ3,... (gọi là các đỉnh đường cong);
- Các góc chuyển hướng α 1, α 2, α 3, … tại các đỉnh;
- Chiều dài các đoạn thẳng;
- Các yếu tố của đường cong (đường cong tròn và đường cong có bán kính thay đổi); Khi
cắm tuyến trên thực địa tất cả các yếu tố trên được đánh dấu bằng các cọc cùng với các cọc
đánh dấu lý trình (cọc Km, cọc 100m ký hiệu là cọc H), các cọc đặt ở những chỗ địa hình
thay đổi (cọc địa hình), các cọc tại vị trí bố trí công trình và các cọc chi tiết. Bình đồ đường
là bản vẽ thể hiện hình chiếu bằng toàn bộ công trình đường.
b) Trắc dọc: là hình chiếu mặt cắt thẳng đứng dọc theo tuyến đường đã duỗi thẳng.
Trên mặt cắt dọc thể hiện các yếu tố chủ yếu sau:
3


- Cao độ thiên nhiên theo tim tuyến, đường nối các cao độ này được gọi là đường đen,

- Cao độ thiết kế đường nối các cao độ này được gọi là đường thiết kế (đường đỏ).
Đường đỏ xác định bằng:
Độ dốc dọc thiết kế (tính phần trăm hay phần nghìn),
Chiều dài các đoạn dốc.
Đường cong nối dốc tại các vị trí đổi dốc và các yếu tố của đường cong đó. Để xác định
chiều cao thi công, dựa vào cao độ thiên nhiên và cao độ thiết kế tại một vị trí.
- Các công trình trên đường: vị trí cầu, cống, đường giao cắt…
c) Trắc ngang: hình chiếu các yếu tố của đường trên mặt chiếu thẳng góc với tim
đường. Trên mặt cắt ngang mặt đất tự nhiên thể hiện bằng đường đen, các yếu tố thiết kế
mặt cắt ngang chủ yếu là:

4


- Tim đường: là trục đối xứng của nền đường và mặt đường (trừ trường hợp trong
đường cong và có mở rộng một phía).
- Phần xe chạy (mặt đường): Là phần kết cấu gồm nhiều tang lớp vật liệu trực tiếp chịu
tác dụng của tải trọng xe cộ và các yếu tố thời tiết, là phần quan trọng nhất của đường. Phần
xe chạy có thể có 1 hoặc nhiều làn xe và mỗi làn có bề rộng được xác định tùy theo cấp
đường.
- Nền đường: là nền tảng của phần xe chạy, lớp phía trên của nền đường cùng với áo
đường chịu tác dụng của tải trọng xe. Nền đường bao gồm chiều rộng phần mặt đường và lề
đường (hay bề rộng giữa hai vai đường).
- Lề đường: là phần nằm 2 bên của mặt đường có chức năng: giao thông bộ hành, nơi
để vật liệu khi duy tu và sửa chữa đường, nơi đỗ xe tạm thời, làn xe thô sơ, đi bộ… Lề
đường có thể bao gồm lề đất và có thể có cả lề gia cố.
- Mép mặt đường: là phần tiếp giáp giữa lề đường và mặt đường.
- Mái đường dốc nền đường: có 2 dạng mái đường dốc nền đường đắp và mái đường
dốc nền đường đào.

Hình 1.1. Các bộ phận cơ bản của đường
1- Phần xe chạy, 2- Lề đường, 3- Mái đường, 4- Hành lang an toàn đường bộ, 5- Nền
đường, 6- Tim đường, 7- Vai đường, 8- Mép phần xe chạy, 9- Đỉnh mui luyện, 10- Dải phân
cách, 11- Dải đất hai bên đường bộ, dành cho quản lý, bảo vệ công trình đường bộ, 12- Dấu
hiệu phân làn, 13- Lề gia cố, 14- Rãnh dọc.
d) Các công trình trên đường:
- Các công trình thoát nước trên đường.
- Công trình vượt qua dòng nước.
- Các công trình khác trên đường: Hệ thống an toàn và tổ chức giao thông, cây xanh,
chiếu sáng, trạm nghỉ, trạm thu phí, nhà phục vụ bảo trì đường bộ...
5


2. CÊp h¹ng kü thuËt đường ô tô
a. Phân cấp theo cơ quan quản lý đường: Mạng lưới đường ô tô quốc gia được phân
thành:
+ Hệ thống đường Quốc lộ, nối các trung tâm kinh tế chính trị giao thông có ý nghĩa
toàn quốc
+ Hệ thống đường địa phương: đường tỉnh, đường huyện - đường xã, nối liền các trung
tâm kinh tế có tính chất địa phương như tỉnh, huyện, xã…
b. Phân loại đường theo TCVN: Theo tiêu chuẩn Việt Nam, đường ô tô được phân ra 2
loại:
+ Đường cao tốc: đường chuyên cho ô tô chạy, có 2 phần xe chạy riêng biệt (mỗi chiều
có ít nhất 2 làn xe), trong đó lại chia ra :
- Đường cao tốc loại A: tất cả các nút giao thông trên đường đều là khác mức;
- Đường cao tốc loại B: một số nút giao thông trên tuyến được phép giao bằng.
+ Đường ô tô: được dùng chung cho các loại phương tiện giao thông, trừ xe xích.
c. Phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng và lưu lượng xe thiết kế:
Đường ô tô và đường cao tốc được phân ra các cấp tùy theo chức năng của con đường,
theo địa hình như chỉ dẫn trong bảng 1.3:

Bảng 1.3. Phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng và lưu lượng xe thiết kế
Cấp thiết
kế của
đường
Cao tốc

Lưu lượng xe
thiết kế*)
Chức năng của đường
(xcqđ/nđ)
> 25 000
Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729 : 1997.
Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá
Cấp I
> 15 000
lớn của đất nước. Quốc lộ.
Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá
Cấp II
> 6 000
lớn của đất nước. Quốc lộ.
Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn
Cấp III
> 3 000
của đất nước, của địa phương.Quốc lộ hay đường tỉnh.
Đường nối các trung tâm của địa phương, các điểm lập hàng,
Cấp IV
> 500
các khu dân cư. Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện.
Đường phục vụ giao thông địa phương. Đường tỉnh, đường
Cấp V

> 200
huyện, đường xã.
Cấp VI
< 200
Đường huyện, đường xã.
*)
Trị số lưu lượng này chỉ để tham khảo. Chọn cấp hạng đường nên căn cứ vào chức năng của
đường và theo địa hình.

d. Các chỉ tiêu chủ yếu của từng cấp đường
- Vận tốc thiết kế (Vtk): Tốc độ thiết kế là tốc độ được dùng để tính toán các chỉ tiêu kỹ
thuật chủ yếu của đường trong trường hợp khó khăn. Tốc độ này khác với tốc độ cho phép lưu
hành trên đường của cơ quan quản lý đường. Tốc độ lưu hành cho phép, phụ thuộc tình trạng
thực tế của đường (khí hậu, thời tiết, tình trạng đường, điều kiện giao thông,...).
6


Tốc độ thiết kế các cấp đường dựa theo điều kiện địa hình, xem Bảng 1.4 (Bảng 4 của
TCVN 4054 - 2005).
Bảng 1.4. Tốc độ thiết kế của đường
Cấp thiết kế
Địa hình

I
Đồng
bằng

II
Đồng
bằng

III
Đồng
bằng

IV
Đồng
Núi
bằng

Núi

V
Đồng
bằng

VI
Đồng
bằng

Núi

Núi

Tốc độ thiết kế,
120
100
80
60
60

40
40
30
30
20
Vtk, km/h
CHÚ THÍCH: Việc phân biệt địa hình được dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biến của sườn đồi,
sườn núi như sau: Đồng bằng và đồi ≤ 30 %; núi > 30 %.

- Chiều dài tối thiểu của tuyến đường ứng với cấp đường: Các đoạn tuyến phải có một
chiều dài tối thiểu thống nhất theo một cấp. Chiều dài tối thiểu này đối với đường từ cấp IV
trở xuống là 5 km, với các cấp khác là 10 km.
- Mặt cắt ngang: Chiều rộng tối thiểu của các yếu tố trên mặt cắt ngang đường được
quy định tuỳ thuộc cấp thiết kế của đường như quy định ở Bảng 1.5 (Bảng 6 TCVN40542005) áp dụng cho địa hình đồng bằng và đồi, Bảng 1.6 (Bảng 7 TCVN4054-2005) áp dụng
cho địa hình vùng núi.
Bảng 1.5. Chiều rộng tối thiểu các yếu tố trên mặt cắt ngang
cho địa hình đồng bằng và đồi
Cấp thiết kế của đường
Tốc độ thiết kế, km/h
Số làn xe tối thiểu dành cho xe cơ
giới (làn)
Chiều rộng 1 làn xe, m
Chiều rộng phần xe chạy dành
cho cơ giới, m
Chiều rộng dải phân cách giữa1),
m

I
120

II
100

III
80

IV
60

V
40

VI
30

6

4

2

2

2

1

3,75
2x
11,25

3,75

3,50

3,50

2,75

3,50

2 x 7,50

7,00

7,00

5,50

3,5

1,50

0

0

0

0

3,00

3,50
3,00
2,50
1,00
1,00
1,50
(3,00)
(2,50)
(2,00)
(0,50)
(0,50)
Chiều rộng nền đường, m
32,5
22,5
12,00
9,00
7,50
6,50
1)
Chiều rộng dải phân cách giữa có cấu tạo nói ở điều 4.4 và Hình 1. áp dụng trị số tối thiểu khi
dải phân cách được cấu tạo bằng dải phân cách bê tông đúc sẵn hoặc xây đá vỉa, có lớp phủ và
không bố trí trụ (cột) công trình. Các trường hợp khác phải bảo đảm chiều rộng dải phân cách theo
quy định ở điều 4.4.
2)
Số trong ngoặc ở hàng này là chiều rộng phần lề có gia cố tối thiểu. Khi có thể, nên gia cố toàn
bộ chiều rộng lề đường, đặc biệt là khi đường không có đường bên dành cho xe thô sơ.
Chiều rộng lề và lề gia cố2), m

Bảng 1.6. Chiều rộng tối thiểu các bộ phận trên mặt cắt ngang cho địa hình vùng núi
Cấp thiết kế của đường
Tốc độ thiết kế, km/h
Số làn xe dành cho xe cơ giới, làn

III
60
2

IV
40
2

V
30
1

VI
20
1

7


Chiều rộng 1 làn xe, m
Chiều rộng phần xe chạy dành cho xe
cơ giới, m

3,00

2,75

3,50

3,50

6,00

5,50

3,50

3,50

1,5
1,0
1,5
1,25
(1,0m)
(0,5m)
(1,0m)
Chiều rộng của nền đường, m
9,00
7,50
6,50
6,00
*)
Số trong ngoặc ở hàng này là chiều rộng phần lề có gia cố tối thiểu. Khi có thể, nên gia cố toàn
bộ chiều rộng lề đường, đặc biệt là khi đường không có đường bên dành cho xe thô sơ.

Chiều rộng tối thiểu của lề đường và
lề gia cố *), m

1.2. SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG
1.2.1. Đặc điểm xe chạy trên đường
1.2.1.1. Lực cản của xe trên đường
Chuyển động của ô tô trên đường là một chuyển động phức tạp: tịnh tiến trên đường
thẳng, quay trên đường cong đứng, lượn trên đường cong nằm và dao động khi chuyển
động trên mặt đường không bằng phẳng. Tất cả những đặc điểm chuyển động đó hiện nay
chưa vận dụng hết vào việc xác định các yếu tố tuyến đường. Ngoài ra, trình độ nghề
nghiệp, tâm sinh lí của lái xe chưa xét ở đây. Chúng ta chỉ xét một hệ đơn giản: Xe Đường. Trong đó, xe được coi là một chất điểm, có lực kéo của động cơ để thắng các lực
cản trên đường, còn mặt đường được giả thiết bằng phẳng, cứng và không biến dạng.
Khi xe chạy trên đường, động cơ phải tiêu hao năng lượng để khắc phục các lực cản
trên đường. Các lực cản khi xe chạy bao gồm: lực cản lăn, lực cản không khí, lực cản quán
tính và lực cản leo dốc.

Hình 2.1. Các lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động
Pk - Lực kéo; Pf - Lực cản lăn; Pw - Lực cản không khí;
Pj - Lực cản quán tính; Pi - Lực cản leo dốc.
a. Lực cản lăn Pf
Khi xe chạy, tại các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường xuất hiện lực cản lăn.
Lực này ngược chiều chuyển động của xe, cản trở sự chuyển động của ô tô. Lực cản lăn
sinh ra là do ma sát giữa bánh xe với mặt đường, sinh ra do biến dạng của lốp xe và biến
dạng của mặt đường, do xe bị xung kích và chấn động trên mặt đường không bằng phẳng
và do ma sát trong các ổ trục của xe khi xe chạy.
8


Thực nghiệm cho thấy tổng lực cản lăn trên tất cả các bánh xe Pf tỉ lệ thuận với trọng

lượng G (kG) của ô tô:

Pf = f.G (kN)
Trong đó: G - tải trọng tác dụng trên bánh xe ô tô (kN);

(2.1)

f - hệ số cản lăn không thứ nguyên;
Pf - lực cản lăn (kN).
Hệ số sức cản lăn f phụ thuộc vào độ cứng của lốp xe, tốc độ xe chạy và chủ yếu phụ
thuộc vào loại mặt đường (Bảng 1). Thường lấy f = 0,02 khi tính toán thiết kế các yếu tố
hình học đường.
Bảng 2.1. Hệ số lực cản lăn f phụ thuộc loại mặt đường
Loại mặt đường
+ Bê tông xi măng

Hệ số f
0,01 - 0,02

và bê tông nhựa

Loại mặt đường

Hệ số f

+ Lát đá

0,04 - 0,05

+ Đất khô và bằngphẳng

0,04 - 0,05

+ Đá dăm đen

0,02 - 0,025

+ Đất ẩm và không bằng phẳng

0,07 - 0,15

+ Đá dăm

0,03 - 0,05

+ Đất cát rời rạc

0,15 - 0,30

b. Lực cản không khí Pw
Khi xe chạy, lực cản không khí gây ra do phản lực của khối không khí phía trước, do
ma sát của thành xe với không khí hai bên và do khoảng chân không phía sau ô tô hút lại.
Lực cản không khí khi được xác định theo công thức:
Pw = k.F.v2 = k.F.V2/13 ̣ (kN)

(2.2)

Trong đó:
Pw - Lực cản không khí (kN);
k - hệ số sức cản không khí phụ thuộc vào mật độ không khí và hình dạng xe

(ô tô tải k = 0,06-0,07; ô tô bus k = 0,04 - 0,06; xe con k = 0,025 - 0,035);
F - diện tích cản trở (diện tích mặt cắt ngang lớn nhất của ô tô) (m2);
F = 0,8.B.H (B và H là chiều rộng và chiều cao của ô tô m).
v - vận tốc tương đối của xe kể cả tốc độ gió, (m/s);
V - vận tốc xe chạy, (km/h).
c. Lực cản leo dốc Pi
Lực cản leo dốc sinh ra khi xe phải khắc phục một đoạn dốc (h 2.1). Giả thiết xe phải
leo một độ cao h trên một đoạn có chiều dài l (m), với trọng lượng của xe G (kN), xe phải
sinh ra một công phụ leo dốc là G.h. Vậy lực cản leo dốc được tính theo công thức:
Pi = h.G/l = ± G.i (kN)
(2.3)
Trong đó:
G - là tải trọng tác dụng trên bánh xe ô tô (kN);
Pi - Lực cản leo dốc (kN)
9


i - là độ dốc dọc của đường (%), có dấu dương khi xe lên dốc, âm khi xe xuống dốc.
d. Lực cản quán tính Pj
Phát sinh khi xe tăng hoặc giảm tốc. Bao gồm sức cản quán tính do chuyển động tịnh
tiến của ô tô có khối lượng m và sức cản quán tính do các bộ phận quay của ô tô. Khi xe
tăng tốc thì lực quán tính ngược chuyển động của ô tô, cản trở chuyển động; khi xe giảm
tốc, lực quán tính cùng chiều chuyển động. Do đó ta có:
Pj = ± m.j (kG)
(2.4)
Trong đó:
m - khối lượng của ô tô (G/g);
g - là gia tốc trọng trường (9,81 m/s2);
j - là gia tốc của ô tô (dv/dt).
Vì ngoài chuyển động tịnh tiến xe còn có các chuyển động quay của các bánh xe, trục

xe nên phải nhân thêm hệ số kể đến quán tính quay δ = 1,03-1,07.
δG dv
Pj = ±
⋅
(2.5)
g dt
Dấu dương ứng với trường hợp tăng tốc và dấu âm ứng với trường hợp giảm tốc.
e. Lực cản trên đường
Lực cản leo dốc và lực cản quán tính không phải luôn luôn có (trừ khi leo dốc hoặc trừ
khi thay đổi tốc độ). Còn lực cản lăn và lực cản không khí luôn có khi xe chạy. Do đó tổng
hai lực cản này còn có tên gọi là lực cản trên đường. Lực cản này có thể tính theo:
Đối với xe con và xe buýt : Pđ = 0,00453 G + 0, 000073 GV + 0, 000625 CFV²
Đối với xe tải: Pđ = 0,00345 G + 0, 0000653 GV + 0, 0004656 CFV²
Công thức trên theo giáo trình TKĐ tập 1/2006 của GS Đỗ Bá Chương với:
Pđ - lực cản trên đường là tổng của lực cản không khí và lực cản lăn, (kN);
G - tải trọng tác dụng trên bánh xe ô tô, (kN);
V- tốc độ xe chạy, km/h;
F - diện tích cản trở, có thể tính F = 0,8.B.H (B và H là chiều rộng và chiều cao của ô
tô m);
C- thông số lực cản không khí, xe con 0,40 - 0,50, xe tải 0,65- 0,70, xe buýt 0,60 - 0,70.
1.2.1.2. Lực kéo của xe - nhân tố động lực của xe
a. Lực kéo của xe
Nhiên liệu trong động cơ được chuyển hóa thành công năng có công suất hiệu dụng N,
công suất này tạo nên một mômen M tại trục khuỷu của động cơ. Giữa N và M có quan hệ
như sau:
N=

M.w
(mã lực)
75

(2.6)

Trong đó: w - Tốc độ góc của trục khuỷu, có liên hệ với vòng số quay của động cơ n
(vòng/phút)
w =2πn / 60
10


Do đó, ta thiết lập được quan hệ như sau:
M =716,2

N
(kNm)
n

(2.7)

Trong đó: N- Công suất (mã lực);
w- Tốc độ góc của trục khuỷu;
n- Số vòng quay của trục khuỷu trong một phút.
Mô men tại trục khuỷu còn nhỏ và tốc độ quay còn lớn, muốn sử dụng cần phải qua
hộp số để tạo một mômen kéo đủ lớn Mk ở trục chủ động, mômen này sẽ sinh một ngoại lực
(lực kéo Pk ở điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường) bằng về trị số và trái chiều với
phản lực của đường T.

Hình 2.6. Quá trình sinh ra sức kéo của ô tô
1: Động cơ.
2: Ly hợp.
3: Hộp số.

4: Trục các đăng. 5: Cầu xe.
6: Bánh xe.
Lực kéo:
Pk =

M.i o .i k
Mk
⇒ Pk =
.η
rk
rk

(2.8)

Trong đó:
M- Mômen quay của động cơ (kNm);
Mk- Mômen quay ở bánh xe chủ động (kNm);
ik - Tỉ số truyền của hộp số, thay đổi theo số cài của xe;
io - Tỉ số truyền của cầu số, phụ thuộc loại xe;
rk - Bán kính bánh xe phụ thuộc vào áp lực hơi trong lốp xe, loại lốp, tải trọng tác dụng
lên lốp, thưởng rk = (0,93÷0,96) r bánh xe khi chưa biến dạng.
η - Hiệu suất truyền động

• Ô tô tải:
• Ô tô bus:
• Xe con:

η = 0,80 ÷ 0,85;
η = 0,80 ÷ 0,85;
η = 0,85 ÷ 0,90.

b. Nhân tố động lực và biểu đồ nhân tố động lực
Sức kéo sinh ra là để khắc phục các sức cản như đã phân tích ở phần 2.1.1.
11


Ta sẽ có :
Pk = Pf + Pw + Pi + Pj
=> Pk - Pw = Pf + Pi + Pj
=> Pk - Pw = G.f ± G.i ±

δG dv
.
g dt

=> Pk - Pw = G.f ± G.i ±

δG dv
.
g dt

=>
Đặt D=

Pk -Pw
δ dv
≥ f±i± .
G
g dt

(2.9)

Pk -Pw
gọi là nhân tố động lực của ô tô, chính là tỷ số của hiệu số giữa lực kéo
G

và lực cản không khí với trọng lượng của ô tô:

δ dv
g dt

D ≥ f±i± .

(2.10)

Trong phương trình trên thì vế trái biểu diễn các yếu tố phụ thuộc vào ô tô, và vế phải
biểu diễn các yếu tố phụ thuộc vào điều kiện đường.
Biểu đồ trên đó biểu diễn các đường D = f(v) ứng với các chuyển số khác nhau của một
loại ô tô được gọi là biểu đồ nhân tố động lực của loại ô tô đó (Hình 2.3).

Hình 2.3. Biểu đồ nhân tố động lực của xe TOYOTA Camry 2.4
Các vận dụng từ biểu đồ nhân tố động lực
- Xác định được vận tốc xe chạy đều thực tế lớn nhất khi biết tình trạng của đường. Khi
xe chuyển động đều, ta có dv/dt = 0 biểu thức (2.10) sẽ là D = f ± i.
Khi từ D gióng sang ngang cắt biểu đồ tại hai điểm thì chỉ có điểm ở bên phải có giá trị
ổn định và dùng được để xác định V max thực tế. Trường hợp này thường được áp dụng cho
12


các đường cải tạo nâng cấp và khi tính toán khai thác đường.

1.2.1.3. Lực bám của bánh xe với mặt đường
Tại bánh xe chủ động mô men Mk tác dụng lên mặt đường lực kéo Pk và theo định luật
III Newton mặt đường tác dụng trở lại bánh xe một lực T theo phương ngang cùng phương,
ngược chiều và cùng độ lớn với P k. Nhờ có T mà điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường
trở thành tâm quay tức thời của bánh xe, giúp cho xe chuyển động được, ta gọi T là lực bám
của bánh xe và mặt đường. Trong quá trình vận chuyển nếu gặp phải chỗ mặt đường ẩm
ướt; trơn trượt thì bánh xe có thể bị trượt hay quay tại chỗ vì lực bám giữa bánh xe với mặt
đường không đủ.
Khi ô tô đang chuyển động thì có các lực tác dụng lên bánh xe chủ động và bị động.
Về bản chất: T là lực ma sát trượt giữa bánh xe và mặt đường, nó phụ thuộc vào:
+ Áp suất hơi của bánh xe, tính chất bề mặt tiếp xúc của bánh xe;
+ Tính chất bề mặt tiếp xúc của mặt đường (ráp hay nhẵn, trơn);
+ Tình trạng mặt đường (khô, sạch hay ẩm, bẩn).
Điều kiện chuyển động của xe trên đường là lực kéo của xe phải thắng được lực cản và
lực bám giữa bánh xe và mặt đường phải đủ.
Thực nghiệm ta có công thức tính lực bám là:

Tmax = φ.Gk

(2.13)

Gk là thành phần trọng lực tác dụng lên trục chủ động
Xe con: Gk = (0.5 - 0.55)G
Xe tải: Gk = (0.65 - 0.7)G
φ: là hệ số bám của bánh xe với mặt đường.
Bảng 2.2. Các giá trị hệ số bám dọc φ
Tình trạng mặt đường
Khô sạch
Khô sạch
ẩm và bẩn

Điều kiện xe chạy
Rất thuận lợi
Bình thường
Không thuận lợi

Điều kiện để xe chuyển động là:

Pk ≥ ΣPcản

Và xe lăn không trượt thì:

Pa < Tmax = φ.Gk

Ta sẽ có :

Pk ≥ Pf + Pω + Pi + Pj

Hệ số bám
0,7
0,5
0,3

=> Pk - Pω ≥ Pf + Pi + Pj

δG dv
⋅
g dt
δG dv
⋅

=> Pk - Pω ≥ G.f ± G.i ±
g dt
Pk − Pω
δ dv
≥ f ±i±
=>
D
g dt

=> Pk - Pω ≥ G.f ± G.i ±

(2.14)

Vậy điều kiện xe chạy:
13


Db =

T − Rk G k ⋅ ϕ − Rk
δ dV
=
≥ f ±i± ⋅
G
G
g dt

(2.15)

* Sự hãm xe

Khi hãm xe người lái ấn chân lên bàn đạp phanh, qua truyền chuyển động áp lực làm
mở các vành hãm tác dụng vào bánh xe. Bánh xe lúc đó bị gắn chặt vào trục, không quay
được và trượt ở trên mặt đường. Lực hãm lớn nhất cũng phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa
lốp xe và mặt đường có trị số:

Ph = Tmax = G. φ
Trong đó: φ - hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường, thường lấy φ = 0,3;
G- trọng lượng toàn bộ xe.
Lúc này tất cả các lực cản đều tham gia vào quá trình hãm xe. Lực cản không khí nhỏ
không đáng kể xe chạy chậm, lực cản lăn nhỏ so với lực hãm về bản chất cũng là lực ma
sát, đãng kể là độ dốc dọc, khi trị số dốc dọc lớn hơn 4%, chiều dài hãm phanh cũng tăng
lên đáng kể.
Ta có:
Ph = Tmax + Pi = G. φ + G.i = G.(φ ± i),
Dấu cộng khi xe lên dốc, dấu trừ khi xe xuống dốc.
Khi xe chuyển động với vận tốc v 1 (m/s) sau hãm chạy với vận tốc v 2 (m/s), theo
nguyên lý bảo toàn động năng trên đoạn chiều dài hãm xe Sh ta có:
Sh. (Tmax + Pi) = (v1² + v2² ) m/2
G.(φ + i).Sh = (v1² + v2² ) G/2.g
- Chiều dài hãm phanh được xác định theo nguyên lý động năng:
K (v12 − v22 )
Sh =
254(φ ± i )

(2.16)

Nếu vận tốc tính bằng km/h ta có:
Sh =

K (V12 − V22 )

(m)
254(ϕ ± i )

(2.17)

Trong đó:
K - hệ số hãm phanh, xác định tùy vào loại xe; (xe con: K = 1,2; xe tải: K = 1,3 ÷ 1,4)
V1 - vận tốc xe chạy trước khi hãm (km/h). V2 - vận tốc xe chạy sau khi hãm (km/h).
φ - hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường, thường lấy φ = 0,3.
i - độ dốc dọc của đường (%), lấy dấu cộng khi xe lên dốc, dấu trừ khi xe xuống dốc.
Trong trường hợp hãm xe dừng hẳn V1 = V, V2 = 0, khi đó ta có:

Sh =

KV 2
(m)
254(ϕ ±i)

(2.18)

1.2.2. TÇm nh×n xe ch¹y
1.2.2.1. Tầm nhìn xe chạy
Để đảm bảo an toàn, người lái xe luôn luôn phải được nhìn thấy đường trên một chiều
dài nhất định về phía trước để người lái kịp thời xử lý hoặc là hãm dừng trước các chướng
ngại vật (nếu có) hay là tránh được nó. Chiều dài này được gọi là tầm nhìn.
14


Tầm nhìn này phải được đảm bảo trên mặt cắt dọc cũng như trong đường cong nằm sao
cho không bị vách đá, nhà cửa, cây cối che khuất. Trên đường cấp cao, đường du lịch tầm

nhìn không chỉ đảm bảo an toàn mà còn phải nâng cao để xét đến yếu tố tâm lý nhằm tạo
điều kiện cho người lái xe an tâm chạy với tốc độ cao.
1.2.2.2. Xác định chiều dài tầm nhìn
Để xác định chiều dài tầm nhìn ta xét các tình huống có thể xảy ra trên đường. Thông
thường có thể xuất hiện 3 tình huống thể hiện 3 sơ đồ sau.
- Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 1 :Tầm nhìn hãm xe (tầm nhìn 1
chiều) S1:

S1

lpu

Sh

l0

Hình 2.10. Sơ đồ tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định S1
Tình huống: ô tô gặp chướng ngại vật tĩnh trên làn xe đang chạy, người lái xe cần phải
nhìn thấy chướng ngại vật và kịp dừng xe trước nó.
Công thức tính:
S1 = lpư + Sh + lo , (m)

(2.37)

Trong đó:
lpu - chiều dài xe chạy được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lý;
lpu = v.tpu. Với v: tốc độ ô tô trước khi hãm phanh (m/s);
tpu: thời gian người lái xe phản ứng tâm lý (khi tính toán với một mức độ an toàn nhất
định, lấy bằng 1s);
Sh:chiều dài xe chạy được trong quá trình hãm phanh;

lo: đoạn dự trữ an toàn (thường lấy từ 5-10m).
Nếu vận tốc V tính bằng km/h thì:

S1 =

V
V2
+k
+l ; (m)
3,6 254(ϕ ±i) o

(2.38)

Vận dụng: Đây là sơ đồ cơ bản nhất phải được kiểm tra trong bất kì tình huống nào của
đường, dùng để tính toán bán kính đường cong đứng.
- Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 2 :Tầm nhìn xe chạy ngược chiều S2:

S2
1

1

lpu1

Sh1

2

l0

2

Sh2

lpu2

Hình 2.11. Sơ đồ tầm nhìn thấy xe ngược chiều S2
15


Tình huống: Hai xe chạy trên cùng 1 làn kịp dừng lại trước nhau một khoảng cách an
toàn.
Công thức tính:
S2 = lpư1 + Sh1 + lo + lpư2 + Sh2 , (m)

(2.39)

Trong đó:
lpu1, lpu2 : chiều dài xe 1 và xe 2 chạy được trong thời gian người lái xe phản ứng tâm lí;
Sh1, Sh2: chiều dài xe 1 và xe 2 chạy được trong suốt quá trình hãm phanh;
lo: cự ly an toàn.
Giả sử một xe lên dốc, một xe xuống dốc, ta có:

S2 =

V1 +V2
V12
V22
+k
+k

+l , (m)
3,6
254(ϕ +i) 254(ϕ -i) o

(2.40)

Trong tính toán V1 = V2 nên:

S2 =

V
ϕ .V 2
+k
+l (m)
1,8 127(ϕ 2 - i 2 ) o

(2.41)

Vận dụng: Đây là trường hợp ít xảy ra nhưng có thể áp dụng với đường không có dải
phân cách ở trung tâm, gặp phải trên đường có một làn đường xe chạy hai chiều hoặc một
xe chạy sai làn đường của mình.
- Xác định chiều dài tầm nhìn xe chạy theo sơ đồ 3 : Tầm nhìn vượt xe Svx:
Tình huống: Xe 1 chạy nhanh bám theo xe 2 chạy chậm với khoảng cách an toàn S h1Sh2, khi quan sát thấy làn xe trái chiều không có xe, xe 1 lợi dụng làn trái chiều để vượt xe 2
và quay trở về làn của mình an toàn.
Svx
0

Sh1-Sh2

Sh2+lo

1
1

2
lpu

2

l2

3

1

2
0

3

l'2

l3

Hình 2.12. Sơ đồ tầm nhìn vượt xe Svx
Công thức tính:
Svx= lpư + l2 + l2’ + l3 (m)

(2.42)

Bằng việc sử dụng thời gian vượt xe thống kê được trên đường ta có công thức thực
nghiệm sau:
- Ở điều kiện bình thường: Svx = 6.V (m)
- Ở điều kiện cưỡng bức khi đông xe: Svx = 4.V (m)
Với V (km/h): Tốc độ thiết kế của tuyến đường.
Vận dụng: là trường hợp nguy hiểm phổ biến trên đường có 2 làn xe. Khi đường có dải
phân cách trung tâm, trường hợp này không thể xảy ra. Tuy vậy, trên đường cấp cao, tầm
nhìn này vẫn phải kiểm tra nhưng với ý nghĩa là bảo đảm 1 chiều dài nhìn được cho lái xe
16


an tâm chạy với tốc độ cao.
1.2.4.3. Quy định về tầm nhìn tối thiểu khi xe chạy trên đường (TCVN 4054 : 2005)
Phải đảm bảo tầm nhìn trên đường để nâng cao độ an toàn xe chạy và độ tin cậy về tâm
lý để chạy xe với tốc độ thiết kế. Giá trị tầm nhìn tối thiểu (tầm nhìn hãm xe S 1, tầm nhìn
trước xe ngược chiều S2, tầm nhìn vượt xe Svx) được quy định trong bảng 2.8 (Bảng 10
TCVN4054 : 2005)
Các giá trị tầm nhìn được tính từ mắt người lái xe có chiều cao 1,00m bên trên phần xe
chạy, khi xe ngược chiều có chiều cao 1,20m, chướng ngại vật có chiều cao 0,10m
Bảng 2.8. Tầm nhìn tối thiểu khi chạy xe trên đường
Cấp thiết kế của đường
Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h
Tầm nhìn hãm xe (S1), m
Tầm nhìn trước xe ngược chiều (S2), m
Tầm nhìn vượt xe Svx, m

I
II
III
IV

120 100 80 60 60 40
210 150 100 75 75 40
−
− 200 150 150 80
−

−

V

VI

40
40

30
30

30
30

20
20

80

60

60

40

550 350 350 200 200 150 150 100

1.3. THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ
1.3.1 Bán kính đường cong nằm
1.3.1.1. Đặc điểm sự chuyển động của ô tô trong đường cong nằm
Khi chuyển động trong đường cong ngoài việc khắc phục các điều kiện như trên đường
thẳng, xe còn phải chịu thêm những điều kiện bất lợi:
- Xe phải chịu thêm lực ly tâm, đặt ở trọng tâm của xe, theo phương bán kính, chiều
hướng ra ngoài đường cong. Lực có xu hướng đẩy xe về phía lưng đường cong và được xác
định theo công thức:
mv 2 Gv 2
=
F=
;
R
gR

(2.19)

Trong đó:
G - Trọng lực của xe ô tô, kN;
V - Tốc độ xe chạy, m/s;
R- Bán kính đường cong trên bình đồ, m;
g - Gia tốc trọng trường được lấy bằng 9,81m/s2.
Lực ly tâm có thể gây lật đổ xe, trượt ngang, làm cho việc điều khiển xe khó khăn, gây
khó chịu cho hành khách, làm hư hỏng hàng hóa. Làm tiêu hao nhiên liệu, mòn săm lốp.
- Khi xe chạy trong đường cong, chiếm đường nhiều hơn ở ngoài đường thẳng. Vì vậy,
để cho xe chạy đảm bảo các điều kiện về khổ động học bề rộng mặt đường trong đường

cong phải lớn hơn bề rộng mặt đường ngoài đường thẳng.
- Xe chạy trong đường cong dễ bị cản trở tầm nhìn, nhất là khi bán kính đường cong
nhỏ, ở đoạn đường đào. Tầm nhìn ban đêm của xe trong đường cong bị hạn chế vì đèn pha
chiếu thẳng trên 1 đoạn ngắn hơn.
1.3.1.2. Lựa chọn bán kính đường cong nằm
17


Theo TCVN 4054 2005 bán kính đường cong nằm được phân ra các loại như sau:
gh
+ Bán kính tối thiểu giới hạn Rmin : Là bán kính nhỏ nhất, không có trường hợp nào nhỏ

hơn, áp dụng trong trường hợp khó khăn, khi đó mặt đường phải bố trí nghiêng thấp về phía
bụng đường cong có trị số lớn nhất iscmax (E siêu cao).
Từ công thức (2.23) xảy ra dấu cộng (+), ta có:
gh
Rmin
=

V2
,m
127( µ + iscmax )

(2.24)

Trong đó:
V- Tốc độ tính toán, km/h;
iscmax- Độ dốc siêu cao lớn nhất của mặt đường,%;
μ - Hệ số lực ngang, tính toán lấy μ = 0,15.
tt

+ Bán kính tối thiểu thông thường Rmin Là trị số bán kính nhỏ nhất khuyên dùng trở lên,

khi đó mặt đường được bố trí siêu cao, ta có:
tt
Rmin
=

V2
,m
127( µ + isc tt )

(2.25)

Trong đó:
V- Tốc độ tính toán cộng thêm 20, km/h;
isctt - Độ dốc siêu cao thông thường của mặt đường : isctt = 4%;
μ - Hệ số lực ngang.
tt
+ Bán kính tối thiểu không làm siêu cao Rmin Là bán kính nhỏ nhất không làm siêu cao,

mặt đường 2 mái.
osc
Rmin
=

V2
,m
127( µ − in )

(2.26)

Trong đó:
V- Tốc độ tính toán, km/h;

in - Độ dốc ngang của mặt đường ,

μ - Hệ số lực ngang, tính toán lấy μ = 0,08.
1.3.1.3. Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô Việt Nam 4054 : 05 quy định Rmin
Bảng 2.3. Bán kính đường cong nằm tối thiểu
Cấp đường

I

II

VTK(km/h)

120

100

III
80

IV
60

60

V

VI

40

40

30

30

20

60
125
600

60
125
600

30
60
350

30
60
350

15

50
250

Bán kính đường cong nằm (m)
- Tối thiểu giới hạn
- Tối thiểu thông thường
- Tối thiểu không siêu cao

650 400 250 125 125
1000 700 400 250 250
5500 4000 2500 1500 1500

18


Khi thiết kế bình đồ chọn bán kính cho phù hợp với địa hình và cố gắng cải thiện điều
kiện xe chạy trên đường:

Nếu điều kiện địa hình thuận lợi chọn R càng lớn càng tốt;
Nếu điều kiện địa hình tương đối thuận lợi chọn R từ tối thiểu thông thường trở lên;
Nếu điều kiện địa hình đặc biệt khó khăn chọn R từ tối thiểu giới hạn trở lên.
1.3.2. Các yếu tố kỹ thuật trên đường cong nằm
1.3.2.1. Siêu cao - đoạn nối siêu cao
a. Khái niệm
Ta có công thức tính hệ số lực đẩy ngang : µ =

v2
± in
gR

In

0
In

In

In

Muốn có hệ số µ nhỏ có thể có nhiều biện pháp: Tăng bán kính R biện pháp này không
phải lúc nào cũng thực hiện được vì phụ thuộc vào điều kiện địa hình. Giảm vận tốc xe
chạy đậy là biện pháp không thích hợp vì giảm điều kiện tiện nghi trên đường. Biện pháp
hữu hiệu là chọn số hạng in mang dấu trừ có nghĩa là phần xe chạy có độ dốc nghiêng về
phía tâm đường cong, với trị số hợp lý lớn in trên mặt đường hai mái, độ nghiêng bất
thường phần xe chạy một mái về phía tâm đường cong (bụng đường cong) gọi là siêu cao
isc (E). Vậy siêu cao có tác dụng về cơ hoặc là giảm lực ngang, làm cho xe chạy an toàn.
c
Is

W

R

Isc

Ls
c
L1

0%

In

L2

In

­ ng­
§ê
cong­
­
chuyÓn
tiÕp

0

rßn
ng­t
o
c
­
g
§­ên

-In

In
Bm

Hình 2.7. Bố trí siêu cao trong đường cong nằm

Siêu cao làm giảm hiệu quả xấu của lực ly tâm, nhưng phải có giới hạn nhất định để
xe không bị trượt ngang khi mặt đường trơn hoặc các xe chuyển động trên đường cong
không đạt được vận tốc an toàn theo bán kính. Theo TCVN 4054 : 2005 độ dốc tối đa siêu
cao là 8%.

19


b. Công thức tính isc:
Trong đó:

R=

Từ

V2
V2
⇒ isc =
−µ
127 ×( µ + i sc )
127 R

V- vận tốc xe chạy (km/h);

(2.28)

R- bán kính đường cong nằm (m);

μ- hệ số lực đẩy ngang.
c. Quy định trị số siêu cao isc

- Độ dốc siêu cao lấy theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế theo Bảng 2.5
(Bảng 13 TCVN4054 : 2005). Độ dốc siêu cao lớn nhất không quá 8 % và nhỏ nhất không
dưới 2 %.
- Lề đường phần gia cố làm cùng độ dốc và cùng hướng với dốc siêu cao, phần lề đất
không gia cố phía lưng đường cong dốc ra phía lưng đường cong;
- Các phần xe chạy riêng biệt nên làm siêu cao riêng biệt.
Bảng 2.5. Độ dốc siêu cao ứng với theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế
8

7

650
÷ 80
0
400
÷ 45
0
250
÷ 27
5

800
÷ 100
0

Độ dốc siêu cao, %
6
5
4
3

2
Bán kính đường cong nằm, m
1000
1500
2000
2500
3500
÷ 150 ÷ 200 ÷ 250
÷ 3500 ÷ 5500
0
0
0

450
÷ 500

500
÷ 550

550
÷ 650

650
÷ 800

800
÷ 1000

1000
÷ 4000

≥ 4000

275
÷ 300

300
÷ 350

350
÷ 425

425
÷ 500

500
÷ 650

650
÷ 2500

≥ 2500

60

−

125
÷ 150

150
÷ 175

175
÷ 200

200
÷ 250

250
÷ 300

300
÷ 1500

≥ 1500

40

−

−

100÷ 60
0
75÷ 350

≥ 600

150÷ 25

0

≥ 250

Tốc độ thiết
kế, Vtk, km/h
120

100

80

60÷ 75

75÷ 100
50÷ 75

30

−

30÷ 50

20

−

25÷ 50

50÷ 7

5

75÷ 15
0

Không làm siêu
cao

≥ 5500

≥ 350

d. Đoạn nối siêu cao (LSC)
Khái niệm: Đoạn nối siêu cao là đoạn trong đó mặt cắt ngang đường được biến đổi một
cách điều hòa từ dốc ngang thông thường 2 mái về dốc ngang một mái nghiêng thấp về phía
bụng đường cong (có độ dốc là (E) isc %). Sự chuyển hóa sẽ tạo ra một độ dốc dọc phụ thêm
if
Công thức tính: Đoạn nối siêu cao được tính theo công thức:

Lsc =

Bm ×(i n + isc )
; (m)
2i f

(2.29)

Trong đó:
Bm: chiều rộng mặt đường (tra bảng 6 & 7 TCVN4054 - 2005).
20

isc: độ dốc siêu cao (%); in: độ dốc ngang mặt đường.
if: độ dốc nâng siêu cao với: V < 60 km/h => if = 1%; V ≥ 60 km/h => if = 0,5%
Với đường có tốc độ thiết kế V ≥ 60 km/h ta phải bố trí từ đường cong chuyển tiếp:
LCT

V3
=
(m)
23,5 ⋅ R

Khi tính toán với đường có tốc độ thiết kế V ≥ 60 km/h thì ta tính 2 giá trị L sc và
LCT, giá trị nào lớn hơn sẽ được sử dụng làm đoạn nối siêu cao. Độ dốc siêu cao (i sc) và
chiều dài đoạn nối siêu cao (L sc) phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm (R) và tốc độ
thiết kế (V tk), không được nhỏ hơn các giá trị quy định trong Bảng 2.6 (Bảng 14
TCVN4054 : 2005).
Bảng 2.6. Độ dốc siêu cao (isc) và chiều dài đoạn nối siêu cao (L)
Tốc độ thiết kế, Vtk, km/h
100
80

120
R, m

isc

L, m

650 ÷ 800 0,08

800 ÷
1000
1000
÷ 1500

125

0,07

110

0,06

95

1500
÷ 2000

0,05

85

2000
÷ 2500

0,04

85

0,03

85

0,02

85

2500 ÷
3500
3500 ÷
5500
65 ÷ 75
75 ÷ 100
100 ÷ 600

0,06
0,05
0,04
0,03
0,02

R, m

isc

400 ÷
0,08
450
450 ÷
0,07

500
500 ÷
0,06
550
550 ÷
0,05
650
650 ÷
0,04
800
800 ÷
0,03
1000
1000 ÷
0,02
4000
35
30 ÷ 50
30
25
50 ÷ 75
20
75 ÷ 350
12

L, m

R, m

0,06

0,05
0,04
0,03

250 ÷
275
275 ÷
300
300 ÷
350
350 ÷
425
425 ÷
500
500 ÷
650
650 ÷
2500
33
27
22
17

0,02

11

120
105
90

85
85
85
85

60

isc

L, m

0,08

110

0,07

100

0,06

85

0,05

70

0,04

70

0,03

70

0,02

70

R, m
125 ÷
150
150 ÷
175
175 ÷
200
200 ÷
250
250 ÷
300
300 ÷
1500
−

isc

L,
m

0,07

70

0,06

60

0,05

55

0,04

50

0,03

50

0,02

50

−

−

15 ÷ 50

0,06

0,05

20
15

50 ÷ 75

0,04

10

75 ÷ 150

0,03

7

Chú thích:
1) L - Chiều dài đoạn nối siêu cao hoặc chiều dài đoạn cong chuyển tiếp xác định theo điều 5.5.4 và
5.6.1.
2) Trị số chiều dài L trong bảng áp dụng đối với đường hai làn xe. Đối với đường cấp I và II nếu
đường có trên hai làn xe thì trị số trên nhân với 1,2 đối với ba làn xe; 1,5 đối với bốn làn xe và 2 đối
với đường có trên 6 làn xe.

Nếu 2 giá trị tính được có trị số nhỏ hơn trị số quy định trong bảng 2.6 thì lấy giá trị
trong bảng 2.6 tính lại if. Nếu 2 giá trị tính được có trị số lớn hơn trị số quy định trong bảng
2.6 thì lấy giá trị lớn.
e. Bố trí đoạn nối siêu cao:
21

Đoạn nối siêu cao, đoạn nối mở rộng đều được bố trí trùng với đường cong chuyển
tiếp. Khi không có đường cong chuyển tiếp, các đoạn nối này bố trí một nửa trên đường
cong và một nửa trên đường thẳng.
Như vậy đối với đường có Vtk ≤ 40 km/h, không bố trí đường cong chuyển tiếp thì đoạn
nối siêu cao được bố trí trùng với đoạn nối mở rộng và được bố trí 1 nửa ngoài đường thẳng
và 1 nửa trong đường cong.
Với đường có Vtk ≥ 60 km/h đoạn nối siêu cao, đoạn nối mở rộng đều được bố trí trùng
với đường cong chuyển tiếp. Lsc ≡ Lw ≡ Lct .
f. Sự biến đổi mặt đường trong đoạn nối siêu cao
- Trong đoạn nối siêu cao, siêu cao được thực hiện bằng cách quay phần xe chạy và lề
gia cố (nếu có) ở phía lưng đường cong quanh tim đường nghiêng thấp dần về phía bụng
đường cong đến khi đạt độ dốc ngang mặt đường (đoạn L 1), sau đó vẫn tiếp tục quay toàn
bộ mặt đường và lề gia cố quanh tim đường đến khi đạt độ dốc siêu cao isc (đoạn L2).
- Trường hợp đường có dải phân cách giữa siêu cao được thực hiện có thể bằng cách
quay xung quanh mép trong hoặc mép ngoài mặt đường.
Diến biến nâng siêu cao và sơ đồ tính chiều dài L sc theo phương pháp quay quanh tim
đường:

Hình 2.8. Diễn biến nâng siêu cao theo phương pháp quanh tim đường
Như vậy diễn biến của đoạn nối siêu cao gồm hai đoạn cơ bản: đoạn L1, L2.
Đoạn L1: đoạn để mặt đường biến đổi từ độ dốc 2 mái i n sang độ dốc 1 mái in, bằng cách
lấy tim làm trục quay 1/2 phần xe và lề phía bụng đường cong, chiều dài L 1 được tính theo
công thức:

L1 =

Bm ×in
(m)
if

(2.30)

Trong đoạn này 1 nửa mặt đường và lề đường gia cố phía bụng đường cong vẫn giữ
nguyên độ dốc ngang mặt đường. Lề đất vẫn giữ nguyên như quy định;
Một nửa mặt đường phía lưng và lề đường gia cố phía lưng đường cong có độ dốc
ngang được tính theo công thức:

22


il =

x ×i f −

Bm
×in
2
(%);

Bm
2

(2.31)

x - khoảng cách từ đầu đoạn nối đến mặt cắt cần tính toán độ nghiêng.
Đoạn L2: là đoạn mà mặt đường và lề gia cố chuyển biến từ độ dốc một mái i m về độ
dốc siêu cao isc nghiêng về phía bụng đường cong, bằng cách lấy tim làm trục quay toàn bộ
phần xe và lề phía bụng đường cong.
L2 = Lsc - L1;

ib =

x ×i f
Bm

(2.32)

- in (%);

(2.33)

Trong đó ib là độ dốc ngang siêu cao của mặt đường tại vị trí tính toán (%).
Tính độ mở rộng của mặt đường tại một cọc bất kỳ trong đoạn thuộc L1 và L2:
Độ mở rộng tại cọc đó: wx =

x
×w ' ;
Lsc

(2.34)

Trong đó:
w’ = w/2 nếu mở rộng cả 2 bên bụng và lưng đường cong.
w’ = w nếu mở rộng cả 1 bên bụng hoặc lưng đường cong.
1.3.2.2. Mở rộng phÇn xe ch¹y - đoạn nối mở rộng
a. Khái niệm: Khi xe chạy trên đường thẳng, quỹ đạo chuyển động của bánh xe ở 2
trục trước và sau của xe là như nhau, nhưng khi xe chạy vào đường cong thì quỹ đạo
chuyển động của các bánh xe là các đường cong khác nhau, bánh ngoài của trục trước
chuyển động với quỹ đạo có bán kính lớn nhất, bánh xe trong của trục sau chuyển động với

quỹ đạo có bán kính nhỏ nhất, vì vậy xe chạy trong đường cong sẽ chiếm một phần mặt
đường nhiều hơn so với khi xe chạy trong đường thẳng.
Để đảm bảo điều kiện xe chạy trên đường cong cũng như trên đường thẳng và để đảm
bảo an toàn khi xe tránh nhau, ở những đường cong có bán kính nhỏ cần phải mở rộng
phần xe chạy.
b. Công thức tính
Để xác định độ mở rộng ta đặt xe trong điều kiện bất lợi như hình vẽ.

23


A'

L

D'

e1

C'
e2

A
D

L

C
R

B

O
Hình 2.5. Sơ đồ xác định độ mở rộng mặt đường trong đường cong nằm
- Tính e2 :

e 2 = R − R 2 − L2

Trong đó:
DC = L là chiều dài từ trục sau xe tới đầu xe (m);
AD = e2 là chiều rộng cần mở rộng thêm của 1 làn xe (m);
OA = OC = R bán kính đường cong nằm.
2

B
B


- Tính e1: e1 =  R +  −  R +  − L2
2
2


Trong đó:
D'C' = L là chiều dài từ trục sau xe tới đầu xe (m);
A'D' = e1 là chiều rộng cần mở rộng thêm của 1 làn xe (m);
OA' = OC' = R +

B
bán kính đường cong nằm phía mép ngoài của đường.

2

B - chiều rộng mặt đường.
Từ đó ta có độ mở rộng của phần xe chạy có 2 làn xe gồm có e1 và e2 là: w = e1 + e2;
Ta có nhận xét e1 < e2 vì khi xe chạy trong đường cong có bán kính lớn hơn sẽ có độ
mở rộng nhỏ hơn. Do đó để an toàn người ta tính: w = 2.e2;
Công thức trên được xác định theo sơ đồ hình học mà chưa xét đến khả năng thực tế
khi xe chạy, khi xe chạy với tốc độ cao, xe không giữ được quỹ đạo chuyển động như hình
vẽ nó có thể dao động sang hai bên, do vậy ta cần phải bổ sung thêm số hạng hiệu chỉnh e3:

e3 =

0 ,1 ⋅ V
R

, (m)

- Vậy độ mở rộng của phần xe chạy có 2 làn xe là:

w=

L2 0,1×V
+
, (m)
R
R

(2.27)
24

c. Quy định về độ mở rộng và cách bố trí độ mở rộng (TCVN 4054 : 2005)
- Xe chạy trong đường cong yêu cầu phải mở rộng phần xe chạy. Khi bán kính đường
cong nằm ≤ 250 m, phần xe chạy mở rộng theo quy định trong bảng 2.4.
- Khi phần xe chạy có trên 2 làn xe, thì mỗi làn xe thêm phải mở rộng 1/2 trị số trong
bảng 2.4 và có bội số là 0,1m. Các dòng xe có xe đặc biệt, phải kiểm tra lại các giá trị
trong Bảng 2.4.
- 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 đặt trên diện tích phần lề gia cố. Dải dẫn hướng (và các cấu tạo
khác như làn phụ cho xe thô sơ ...), phải bố trí phía tay phải của độ mở rộng. Nền
đường khi cần mở rộng, đảm bảo phần lề đất còn ít nhất là 0,5 m.
Bảng 2.4. Độ mở rộng phần xe chạy hai làn xe trong đường cong nằm
(Kích thước tính bằng mét)

Dòng xe
Xe con

Bán kính đường cong nằm
250÷ 20 <200÷ 15 <150÷ 10 <100÷ 7
<
<
70÷ 50 50÷ 30
0
0
0
0
0,4
0,6
0,8

1,0
1,2
1,4

<
30÷ 25

<
25÷ 15
2,2
−
−

Xe tải

0,6

0,7

0,9

1,2

1,5

2,0

1,8
−

Xe moóc tỳ

0,8

1,0

1,5

2,0

2,5

−

−

d. Đoạn nối mở rộng mặt đường (Lw)
Khái niệm: Là đoạn để độ mở rộng mặt đường biến đổi từ 0 đến trị số mở rộng quy
định w.
Bố trí đoạn nối mở rộng: Đoạn nối mở rộng làm trùng với đoạn nối siêu cao hoặc
đường cong chuyển tiếp. Khi không có hai yếu tố này, đoạn nối mở rộng được cấu tạo
(1/10);
+ Trường hợp V < 60 km/h: Đoạn nối mở rộng được bố trí trùng với đoạn nối siêu cao:
Lw ≡ Lsc , một nửa nằm trên đường thẳng và một nửa nằm trên đường cong;
Độ mở rộng được thực hiện theo quy luật bậc nhất.
w/2

+ Trường hợp Vtk ≥ 60 km/h: Lw được bố trí trùng với đoạn nối siêu cao và trùng hoàn
Ð
toàn với đoạn nối chuyển tiếp:

P

TC
- Đoạn nối chuyển tiếp → đường
TÐ cong tròn → đoạn nối chuyển tiếp;
w/2

- Độ mởNÐ
rộng được thực hiện theo quy luật bậc nhất.

L

W

≡ Lsc ≡ LCT (m)

NC

R

Trong đó đoạn nối chuyển tiếp được xác định bằng:

25

O