Bài giảng kỹ thuật hạ tầng giao thông (đại học thủy lợi)

BÀI GiẢ
GiẢNG MÔN HỌC:

KỸ THUẬT

HẠ TẦNG GIAO THÔNG
(Transportation Engineering)

PHẦ
PHẦN 3

THIẾ
THIẾT KẾ
KẾ ĐƯỜ
ĐƯỜNG Ơ TƠ VÀ
VÀ
CÁC CƠNG TRÌNH TRÊN ĐƯỜ
ĐƯỜNG

PHẠM ĐỨC THANH
Bộ môn Kỹ thuật Hạ tầng và PTNT

6/2013

CẤU TRÚC PHẦN 3

2/25

1. Đặc điểm của ô tô trên đường

5. Nền đường và mặt đường

(Characteristics of cars on the road)

(Subgrade and Pavement)

2. Bình đồ

6. Thốt nước trên đường ơ tơ

(Horizontal Alignment)

(Drainage of road)

3. Trắc dọc
(Vertical Alignment)

7. Cầu
(Bridge)

4. Trắc ngang

8. Nút giao thông

(Cross sections)

(intersection & interchange)

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

1

TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN 3

3/25

4/25

H

HARMONY.LTD

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG
PHẦN MỀM NOVA-TDN

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

2


CHƯƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM CỦA ÔTÔ TRÊN ĐƯỜNG
5/25

1.1. Các lực tác động lên ơ tơ trong q trình chuyển động
1.1.1. Các lực tác dụng lên ơtơ trong q trình chuyển động.
Khi ôtô chạy trên đường, các lực tác dụng lên nó bao gồm :
Pk : lực kéo do động cơ sinh ra,
Pw : lực cản của khơng khí,
Pκ

Pw
Pj

Pf : lực cản lăn,
Pi : lực cản lên dốc,

Pi

Pj : lực quán tính.

Pf

i%

α

6/25

a. Lực kéo Pk
Lực kéo được tính theo cơng thức sau :

PK =

M k M .io .ik
=
η , [kG ]
rk
rk

M: Mô men quay của động cơ (kGm)

Lực kéo t/dụng lên bánh xe chủ động

Mk: Mô men quay của bánh xe chủ động (kGm)

io: tỷ số truyền động cơ bản, nó phụ thuộc vào loại xe, tỷ số này không đổi
ik: tỷ số truyền động trong hộp số, thay đổi theo số cài của xe;
rk : bán kính của bánh xe chủ động có xét đến biến dạng của lốp. rk phụ thuộc
vào áp lực hơi trong bánh xe, cấu tạo của lốp và tải trọng trên bánh xe, trạng thái mặt
đường, thường lấy 0,93 ÷ 0,96 bán kính chưa biến dạng.
η: hệ số hiệu dụng của cơ cấu truyền động.
η = 0,8 ÷ 0,85 (đối với xe tải) η = 0,85 ÷ 0,9 (đối với xe con, xe du lịch)

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

3


1.1.1. Các lực tác dụng lên ơtơ trong q trình chuyển động
b. Lực cản lăn Pf

7/25

Khi xe chạy, tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện lực cản lăn. Lực
này tác dụng ngược chiều chuyển động và tỉ lệ thuận với trọng lượng tác dụng lên
bánh xe:

Pf = f .G , [kG ]
G: tải trọng tác dụng lên bánh xe (kG)
f: hệ số cản lăn giữa bánh xe và mặt đường.

Hệ số cản lăn phụ thuộc vào loại mặt đường, tình trạng mặt đường, loại lốp xe,
độ cứng của lốp. Ngồi ra nó cịn phụ thuộc vào vận tốc xe chạy.
Với mặt đường BTXM, BT nhựa: f = 0.01 -:- 0.02
Với mặt đường đất

: f = 0.07 -:- 0.15

8/25

c. Lực cản khơng khí

Pw = K .F .v 2 , [ kG ]
K: hệ số cản không khí, phụ thuộc vào mật độ khơng khí, và chủ yếu phụ thuộc vào
hình dạng của xe. Các loại xe có tốc độ cao phải có nghiên cứu khí động học để
giảm lực này.
Hệ số K của xe tải: 0.06-:-0.07, xe bt: 0.04-:-0.06, xe con: 0.025-:-0.035;
F: diện tích cản khơng khí, là diện tích hình chiếu của ơtơ lên mặt phẳng vng góc
hướng chuyển động của xe.
v: vận tốc tương đối của xe, tức là phải kể cả tốc độ của gió. Trong điều kiện bình
thường, coi vận tốc của gió bằng khơng, v là tốc độ của ơtơ (m/s)

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

4


1.1.1. Các lực tác dụng lên ơtơ trong q trình chuyển động
d. Lực cản leo dốc

9/25

Lực cản leo dốc sinh ra khi xe phải khắc phục một cao độ.

Khi nào là
dấu “+”?
Khi nào là
dấu “-”?

Pi = ±G. sin α , [kG ]

Vì α nhỏ nên:
=============>
sinα = tangα = i

Pi = ±G.i, [kG ]

Với i là độ dốc dọc đường, i = h/l

1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
e. Lực cản qn tính

10/25

Cơng thức xác định lực quán tính:

Pj = ±

G dv
. δ
g dt

G: trọng lượng của xe
g: gia tốc trọng trường (g = 9.81 m/s2)
dv/dt : gia tốc
δ: hệ số kể đến chuyển động quay của các bộ phận đó (δ=1.03 -1.07).

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

5


1.1.2. Nhân tố động lực và biểu đồ nhân tố động lực
11/25

Sức kéo sinh ra để khắc phục tất cả các sức cản. Tự sự phân tích ở trên ta có biểu thức:
G dv
δ
Pk = Pw + Pf ± Pi ± j ⇒ Pk − Pw = G. f ± G.i ±
g dt

⇒

Đặt :

D=

Pk − Pw
δ .dv
= f ±i±
G

g .dt

Pk − Pw
G

⇒ D = f ±i±

δ .dv
g .dt

Gọi D là nhân tố động lực.
Về mặt cơ học, nhân tố động lực học có ý nghĩa là sức kéo trên một đơn vị trọng
lượng của xe.
Nhân tố động lực từng loại xe phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ. Qua các tỷ
số truyền động, tính được các trị số của D phụ thuộc vào vận tốc V ứng với từng
chuyển số. Quan hệ này được thể hiện bằng biểu đồ nhân tố động lực.

1.2 Lực bám của bánh xe với mặt đường và chiều dài hãm xe
1.2.1. Lực bám của bánh xe với mặt đường (1/4)
12/25

Lực tác dụng lên bánh chủ động
Lực tác dụng lên bánh xe bị động
Hình 2.5. Các lực tác dụng lên bánh xe.
- Các lực tác dụng lên bánh xe chủ động:
+ Mô men qua Mk sinh ra lực kéo Pk
+ Lực bám T theo phương ngang.
+ Trọng lượng G theo phương đứng

- Các lực tác dụng lên bánh xe bị động:

+ Lực đẩy P do khung xe truyền xuống
+ Lực bám T tạo với P một ngẫu lực và
gây quay

+ Phản lực R theo phương thẳng đứng
nhưng lệch tâm một đoạn là a (do quá trình + Trọng lực G
chuyển động bánh xe bị biến dạng và xô về
+ Phản lực R như bánh chủ động.
phía trước).

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thơng - Phần 3 - Chương 1

6


1.2.1. Lực bám của bánh xe với mặt đường (2/4)
13/25

- Lực bám T là một lực bị động, khi Pk xuất hiện thì T mới xuất hiện;
- Pk càng lớn thì T cũng càng lớn;
- Nhưng T chỉ tăng được đến một giá trị Tmax nào đó mà thơi (gọi là lực bám lớn
nhất), lúc đó cứ tăng Pk lên thì bánh xe sẽ bị quay tại chỗ, và xe khơng thể chuyển
động được.
Bằng thực nghiệm người ta tính được lực bám lớn nhất giữa bánh xe với mặt đường
theo công thức sau:

Tmax = ϕ .Gk , [kG ]
Gk: là trọng lượng tác dụng lên bánh xe chủ động.
Với xe con: Gk = (0,5÷0,55)G;
Với xe tải : Gk = (0,65÷0,7)G.

Trong đó, ϕ là hệ số bám của bánh xe đối với mặt đường.

1.2.1. Lực bám của bánh xe với mặt đường (3/4)
- Ý nghĩa của hệ số bám ϕ

14/25

1. Hệ số bám ϕ phụ thuộc vào độ mài mòn của lốp xe và đặc biệt là phụ thuộc vào
tình trạng mặt đường và độ nhám của lớp mặt.
2. Khuyến khích sử dụng loại mặt đường có độ bằng phẳng cao, vật liệu lớp mặt
cứng, đồng đều, ít mịn để tăng độ bám của mặt đường.
3. Tình trạng của mặt đường phải tốt, nếu mặt đường ẩm ướt thì lực bám giảm đi rất
nhiều, bánh xe dễ bị trơn trượt.
4. Trong điều kiện lốp xe trung bình, vận tốc chạy xe trung bình thì có thể tham
khảo các giá trị của ϕ như sau:
Tình trạng mặt đường

Điều kiện xe chạy

Hệ số bám dính

Khơ sạch
Khơ sạch
Ẩm và bẩn

Rất thuận lợi
Bình thường
Khơng thuận lợi

0,7

0,5
0,3

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

7


1.2.1. Lực bám của bánh xe với mặt đường (4/4)
- Ý nghĩa của hệ số bám ϕ

15/25

5. Khi tốc độ xe chạy cao, hệ số bám giảm đi. Vì vậy đối với đường cao tốc, việc
cấu tạo lớp mặt đủ nhám là rất quan trọng.

Pk < Tmax = ϕ .Gk

6. Điều kiện chuyển động của ôtô về mặt lực bám là:

Pk − Pw Tmax − Pw ϕ .Gk − Pw
<
=
G
G
G

Từ cơng thức nhân tố động lực ta có:

D=

Mặt khác:

D = f ±i±

δ .dv
g .dt

Tổng hợp cả 2 điều kiện ta có điều kiện chung về chuyển động của ơ tơ là:

f ±i±

δ .dv
g .dt

=D<

Lực kéo phải cân bằng với lực cản

ϕ .Gk − Pw
G

Lực kéo phải nhỏ hơn lực bám

1.2.2 Chiều dài hãm xe (1/3)
16/25

Rất nhiều tính huống trên đường đòi hỏi người lái xe phải hãm phanh
để giảm tốc độ hay dừng lại nhằm sử lý kịp thời tránh gây tai nạn giao
thơng.

Lực hãm phanh Ph chỉ có tác dụng khi có đủ sức bám giữa lốp xe với
mặt đường, nếu khơng thì xe vẫn trượt trên mặt đường mặc dù bánh xe
khơng quay nữa. Vì vậy lực hãm có ích lớn nhất chỉ có thể bằng lực
bám lớn nhất, nghĩa là:

Trong đó:

Ph = Tmax = ϕ .G

ϕ: hệ số bám (hệ số ma sát)
G: trọng lượng toàn bộ xe ơ tơ vì các xe hiện đại đều bố trí
phanh trên tất cả các trục.

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

8


17/25
1.2.2 Chiều dài hãm xe (2/3)
Lúc này tất cả các lực cản đều tham gia vào quá trình hãm xe.
Lực cản khơng khí khơng đáng kể vì xe chạy chậm lại, cịn lực cản lăn thì nhỏ so với
lực hãm và về bản chất cũng là lực ma sát.
Đáng kể là dốc dọc, khi trị số dốc dọc lớn hơn 4%, chiều dài hãm phanh tăng giảm
đáng kể.
Khi nào là
dấu “+”?

Ph = Tmax + Pi = ϕ .G ± i.G = G.(ϕ ± i )

Khi nào là
dấu “-”?

Xét trường hợp xe đang chạy với vận tốc v1, muốn hãm phanh để chạy với tốc độ

v2 thì theo nguyên lý bảo tồn cơ năng ta có: 2 2
v − v2 G
.
S h .Ph = S h .(ϕ ± i ).G = 1
2

Từ đó tính được:

g

Sh = k

( v12 − v 22 )
(m )
2 g (ϕ ± i )

(v: m/s)

Sh = k

( V12 − V22 )
(m )
254 ( ϕ ± i )

(V: km/h)

1.2.2 Chiều dài hãm xe (3/3)
18/25

Trong đó, k là hệ số sử dụng phanh.
Hệ số này phải xét đến phanh cần có thời gian mới có tác dụng hồn
tồn và phần lớn các trường hợp người ta không phanh hết cỡ phanh.
Hệ số này nên lấy k =1,2, với xe tải k = 1,3 -:- 1,4, trung bình nên
dùng k = 1,2
Khi hãm xe hoàn toàn, V2 = 0, ta có:

v2
Sh = k
(m )
2 g (ϕ ± i )

(v: m/s)

V2
Sh = k
( m)
254(ϕ ± i )

(V: km/h)

Trong đó, k là
hệ số sử dụng
phanh.

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

9


1.3 Tầm nhìn xe chạy (Signt Distance)

19/25

Ta có 4 loại sơ đồ tầm nhìn
tương ứng với 4 tình
huống sau:

1. Xe cần hãm trước một
chướng ngại vật tĩnh nằm
trên mặt đường.

2. Hai xe chạy ngược chiều
(cùng trên một làn) kịp hãm
lại không đâm vào nhau.

3. Hai xe chạy ngược chiều
trên cùng một làn tránh nhau
và không giảm tốc độ.

4. Hai xe chạy cùng chiều
có thể vượt nhau
Trong phạm vi của mơn học
chỉ xét 2 loại tầm nhìn ứng
với 2 sơ đồ 1 và sơ đồ 2:

Sơ đồ 4 loại tầm nhìn

1.3.1 Sơ đồ 1: Sơ đồ tầm nhìn một chiều (1/2)
20/25

Người lái xe phải nhìn thấy phía trước một khoảng cách an toàn để kịp thời dừng xe
khi gặp phải chướng ngại vật cố định.
Tầm nhìn một chiều
dùng để kiểm tra trong
bất kỳ tình huống nào
của đường. + Mắt của
người lái xe đặt ở chiều
cao 1,20 m so với mặt
đường và chướng ngại
vật có chiều cao quy
định là 0,15m.

Sơ đồ tầm nhìn một chiều

lpư : là quãng đường xe đi được trong thời gian phản ứng tâm lý, thời gian này
thường lấy là 1s
Sh : là quãng đường xe đi được khi phanh tác dụng.
lo: là k/cách an toàn trước chướng ngại vật, thường lấy = 5m-:-10m

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

10


1.3.1 Sơ đồ 1: Sơ đồ tầm nhìn một chiều (2/2)

21/25

v2
S1 = v.1 + k
+ lo ( m )
2 g (ϕ ± i )
S1 =

V
V2
+k
+ l o ( m)
3,6
254(ϕ ± i )

v - vận tốc xe (m/s)

V - vận tốc xe (km/h)

k - là hệ số sử dụng phanh k=1,1 ÷ 1,2
ϕ - hệ số bám; i - độ dốc dọc (%); V - vận tốc xe (km/h)

1.3.2 Sơ đồ 2: Tầm nhìn hai chiều
22/25

Sơ đồ tầm nhìn hai chiều
Hai xe cùng chạy trên một làn đường, hai người lái xe phải có một khoảng cách đủ
để dừng xe và cách nhau một khoảng cách an toàn lo.

S 2 = 2.l pu + S h1 + S h 2 + lo = 2.

V2
V
V2
+ k.
+ k.
+ lo
3,6
254.(ϕ + i )
254.(ϕ − i )

V
V 2ϕ
S2 =
+ 2.k
+ l0
1,8
254.(ϕ 2 − i 2 )

V - vận tốc xe (km/h)

Sơ đồ 2 ít khi xảy ra nhưng có thể áp dụng với đường khơng có giải phân cách giữa
và dùng để tính tốn bán kính đường cong đứng

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thơng - Phần 3 - Chương 1

11


1.3.2 Sơ đồ 2: Tầm nhìn hai chiều

23/25

1.4. Ảnh hưởng của đường ô tô tới tiêu hao nhiên liệu (1/2)
24/25

Tổn hao nhiên liệu khi xe chạy chiếm một phần
quan trọng trong giá thành vận tải.
Tổn hao nhiên liệu phụ thuộc vào công suất tiêu
hao để khắc phục các lực cản trên đường
=> tổn hao nhiên liệu phụ thuộc vào điều kiện
của đường (tốt hay xấu) nên tính tốn thường tiến
hành với từng đoạn tuyến có điều kiện đường
giống nhau.
Lượng tiêu hao nhiên liệu cho một xe chạy trên 100km đường được tính theo c/thức

Q100 =

⎤
qe .N ⎡ k .F .V 2
+ G ( f ± i )⎥ (lít / 100km)
⎢
2700.η .γ ⎣ 13
⎦

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

12


1.4. Ảnh hưởng của đường ô tô tới tiêu hao nhiên liệu (2/2)

Trong đó :

25/25

qe : tỉ suất tiêu hao nhiên liệu [g/mãlực.giờ], thay đổi tuỳ theo vòng quay của động
cơ, mức độ bơm xăng.
N: công suất hiệu dụng do động cơ ôtô sản sinh ra để khắc phục sức cản của đường
[mã lực].
V: vận tốc xe chạy, [km/h]

γ: tỉ trọng của nhiên liệu, [g/cm3]
η: hệ số hiệu dụng của cơ cấu truyền động của ôtô.
Khi xe chạy trong thành phố, do điều kiện giao thông, người lái xe phải tăng, giảm
tốc độ, dừng xe trước đèn tín hiệu khiến tiêu hao nhiên liệu tăng lên.
Người ta đã chứng minh được rằng: tiêu hao nhiên liệu là tối ưu khi xe chạy với vận
tốc : V = 50-100 km/h.
Ngoài ra tiêu hao nhiên liệu còn phụ thuộc vào loại xe và chất lượng xe.

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 1

13


CHƯƠNG 2. BÌNH ĐỒ (Horizontal Alignment)
2.1 Khái niệm chung
1/43

Bình đồ tuyến đường là hình chiếu của tuyến đường trên mặt phẳng nằm ngang.

Bình đồ tuyến gồm 3 yếu tố chính là : đoạn thẳng, đoạn đường cong tròn và

đoạn đường cong chuyển tiếp nối tiếp đoạn thẳng với đoạn đường cong trịn.

Minh họa bình đồ và vạch phương án tuyến trên bình đồ

2/45

Đường cánh
tuyến

Đoạn tuyến thẳng có hai thuộc tính đó là phương hướng và chiều dài cánh tuyến

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 2

1


3/45

Đoạn tuyến cong trịn cũng có hai thuộc tính cơ bản, là góc chuyển hướng và
bán kính đường cong trịn, hai thuộc tính này sẽ quyết định đến thuộc tính thứ
ba của đường cong tròn là chiều dài đoạn cong.

2.2 Những nguyên tắc khi thiết kế bình đồ tuyến (1/4)
4/43

1. Định tuyến phải bám sát đường chim bay giữa 2 điểm khống chế .
2. Thiết kế nền đường phải đảm bảo cho giao thông thuận lợi, đồng thời phải
tuân theo mọi quy định về tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến.

3. Khi định tuyến nên tránh đi qua những vị trí bất lợi về thổ nhưỡng, thuỷ

văn, địa chất (như đầm lầy, khe xói, sụt lở, đá lăn, kast,...) để đảm bảo cho nền
đường được vững chắc .
4. Không nên định tuyến qua khu đất đai đặc biệt quí, đất đai của vùng kinh tế
đặc biệt, cố gắng ít làm ảnh hưởng đến quyền lợi của những người sử dụng đất .
5. Khi tuyến giao nhau với đường sắt hoặc đi song song với đường sắt cần phải
tuân theo quy trình của Bộ GTVT về quan hệ giữa đường ôtô và đường sắt (vị trí
giao phải ở ngồi phạm vi ga, đường dẫn tàu, cửa hầm đường sắt, ghi cổ họng, các
cột tín hiệu vào ga, góc giao ≥ 450 ) .

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 2

2


2.2 Những nguyên tắc khi thiết kế bình đồ tuyến (2/4)
5/43

6. Khi chọn tuyến qua thành phố, thị trấn thì cần chú ý đến quy mơ và đặc tính
của giao thông trên đường, lưu lượng xe khu vực hay xe quá cảnh chiếm ưu thế, số
dân và ý nghĩa về chính trị, kinh tế, văn hố, xã hội của đường để quyết định hướng
tuyến hợp lý nhất.
7. Khi qua vùng đồng bằng cần vạch tuyến thẳng, ngắn nhất, tuy nhiên tránh
những đoạn thẳng quá dài (> 3km) có thể thay bằng các đường cong có bán kính
R≥1000m, tránh dùng góc chuyển hướng nhỏ.
8. Khi đường qua vùng đồi nên dùng các đường cong có bán kính lớn uốn theo
địa hình tự nhiên. Bỏ qua những uốn lượn nhỏ và tránh tuyến bị gãy khúc về bình đồ
và trắc dọc.
9. Qua vùng địa hình đồi nhấp nhơ nối tiếp nhau, tốt nhất nên chọn tuyến là
những đường cong nối tiếp hài hồ với nhau, khơng nên có những đoạn thẳng chêm
ngắn giữa những đường cong cùng chiều, các bán kính của các đường cong tiếp giáp

nhau không được vượt quá các giá trị cho phép.

2.2 Những nguyên tắc khi thiết kế bình đồ tuyến (3/4)
6/43

10. Khi tuyến đi theo đường phân thuỷ, điều cần chú ý trước tiên là quan sát
hướng của đường phân thuỷ chính và tìm cách nắn thẳng tuyến trên từng đoạn, chọn
những sườn đồi ổn định và thuận lợi cho việc đặt tuyến, tránh những mỏm cao và
tìm những đèo thấp để vượt

11. Khi tuyến đi trên sườn núi, mà độ dốc và mức độ ổn định của sườn núi có
ảnh hưởng đến vị trí đặt tuyến thì cần nghiên cứu tổng hợp các đ/kiện địa hình, địa
chất, thuỷ văn để chọn tuyến thích hợp. Nếu tồn tại những đoạn sườn dốc bất lợi về
địa chất, thuỷ văn như sụt lở, trượt, nước ngầm, ... cần cho tuyến đi tránh hoặc cắt
qua phía trên
12. Khi triển tuyến qua đèo thơng thường chọn vị trí đèo thấp nhất, đồng thời
phải dựa vào hướng chung của tuyến và đặc điểm của sườn núi để triển tuyến từ đỉnh
đèo xuống hai phía.

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thơng - Phần 3 - Chương 2

3


2.2 Những nguyên tắc khi thiết kế bình đồ tuyến (4/4)
7/43

13. Khi tuyến đi qua đường tụ thủy (thung lũng, sông suối), nên :
- Chọn một trong hai bờ thuận với hướng chung của tuyến, có sườn thoải ổn định,
khối lượng cơng tác đào đắp ít

- Chọn tuyến đi trên mực nước lũ điều tra
- Chọn vị trí thuận lợi khi giao cắt các nhánh sông suối: nếu là thung lũng hẹp
tuyến có thể đi một bên hoặc cả hai bên với một hoặc nhiều lần cắt qua khe suối. Lý
do cắt qua nhiều lần một dòng suối thường là khi gặp sườn dốc nặng, vách đá cao,
địa chất không ổn định (sụt, trượt,...)

14. Vị trí tuyến cắt qua sơng suối cần chọn những đoạn suối thẳng có bờ và
dịng ổn định, điều kiện địa chất thuận lợi
15. Trường hợp làm đường cấp cao đi qua đầm hồ hoặc vịnh cần nghiên cứu
phương án cắt thẳng bằng cách làm cầu hay kết hợp giữa cầu và nền đắp nhằm rút
ngắn chiều dài tuyến.

2.3 Đặc điểm khi xe chạy trong đường cong bằng (1/4)
8/43

1. Khi chạy trong đường cong xe phải chịu thêm lực li tâm, lực này nằm ngang

trên
m/phẳng thẳng góc với trục chuyển động, hướng ra phía ngồi đường cong, có giá trị

C=

m.v 2
(kG)
R

Trong đó:
C – lực li tâm
m – khối lượng của xe (kg)
v – tốc độ xe chạy (m/s)

R – bán kính đường cong

Các lực tác dụng khi xe chạy trong đường cong

tại vị trí tính tốn (m)

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 2

4


9/45

2.3 Đặc điểm khi xe chạy trong đường cong bằng (2/4)

Tác hại của lực ly tâm (centrifugal force):
+ Gây lật xe (lật quanh điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường)
+ Gây trượt ngang;
+ Tiêu tốn nhiên liệu, hao mòn xăm lốp hơn khi xe chạy trên đường thẳng.
+ Gây khó khăn cho việc điều khiển xe, làm cho hành khách khó chịu nhiều
khi cảm giác xe bị lật đổ.

2.3 Đặc điểm khi xe chạy trong đường cong bằng (3/4)
10/43

2. Yêu cầu bề rộng phần xe chạy: khi xe chạy trong đường cong yêu cầu có
bề rộng phần xe chạy lớn hơn trên đường thẳng thì mới chạy được bình
thường.

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thơng - Phần 3 - Chương 2

5


2.3 Đặc điểm khi xe chạy trong đường cong bằng (4/4)
11/43

3. Tầm nhìn: Xe chạy
trên đường cong dễ
bị cản trở tầm
nhìn, nhất là khi
bán kính đường
cong nhỏ, ở đoạn
đường đào.
Trên đường cong
nếu bị gặp phải
taluy chưa bạt mở
rộng, câu cối nhà
cửa nằm trong
phạm vi quan sát sẽ
cản trở làm tầm
nhìn bị hạn chế.

2.4 Lực ngang, hệ số lực ngang (1/3)
12/43

Khi xe chạy trên đường cong nằm thì xe chịu tác dụng của các lực sau:
+ Trọng lực bản thân, G tác dụng theo phương thẳng đứng
+ Lực ly tâm, C
Gọi Y là tổng lực ngang tác dụng lên ô tô khi chạy trên đường cong thì:

Y = C.cosα ± G.sinα

α

α

Bơng
®−êng
cong

α

h

l−ng
®−êng
cong

Y

G

l−ng
®−êng
cong

C
α

h

C

Y
G

Y

Bơng
®−êng
cong

b

b

TH: Dốc ngang mặt đờng hớng về lng đờng cong

TH: Dốc ngang mặt đờng hớng về bụng đờng cong

Y



Y = C.cos+G.sin



Y = C.cosα−G.sinα

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 2

6


2.4 Lực ngang, hệ số lực ngang (2/3)
13/43

Do góc α rất nhỏ nên xem gần đúng ta có: cosα ≈ 1; sinα ≈ tgα ≈ in (độ dốc ngang
mặt đường), do vậy:
Y = C ± G.in
Y=

Đặt

µ=

Y
G

G.v 2
± G.in
g .R

=>

Y
v2
=
± in

G g.R

là hệ số lực ngang (lực ngang tác dụng lên một đơn vị trọng
lượng xe), ta có:

v2
µ=
± in
g.R
µ=

(v có đơn vị là m/s)

V2
± in
127.R

(V có đơn vị là km/h)

2.4 Lực ngang, hệ số lực ngang (3/3)
14/43

V2
µ=
± in
127.R

L1

L2

L3

B
R

THẢO LUẬN:

R

L1

ip

L2

L3

Từ cơng thức trên có những biện
pháp nào để giảm hệ số lực ngang ?

B/2
B/2

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 2

7


2.5 Siêu cao (Super Elevation)

15/43

L1

L2

L3

B
R

Chiều cao bất thường làm thêm dốc đổ
vào bụng đường cong gọi là SIÊU CAO

L1

ip

L2

L3

R

B/2
B/2

2.5.1 Độ dốc siêu cao (grade of super elevation)

Độ dốc ngang mặt đường một mái

dốc bất thường đổ vào phía bụng
đường cong gọi là độ dốc siêu cao

L1

16/45

L2

L3

B
R

Trắc ngang mặt đường có cấu tạo
một mái với độ dốc khá lớn đổ vào
phía bụng đường cong gọi là trắc
ngang có cấu tạo siêu cao
Siêu cao có tác dụng làm giảm hiệu quả
xấu của lực ly tâm, nhưng khơng phải là
khơng có giới hạn.
Giới hạn của độ dốc siêu cao là không bị
trượt khi mặt đường bị trơn nhất là khi mặt
đường bị băng giá.

L1

ip

L2

L3

R

B/2
B/2

Sơ đồ cấu tạo siêu cao

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 2

8


2.5.1 Độ dốc siêu cao (grade of super elevation)
17/43

+ Nga quy định siêu cao tối đa là 6%.
+ Pháp hay các nước Nam Âu ít băng giá hơn thì quy định siêu cao tối đa là 10%.
+ Việt Nam: TCVN 4054-2005 cho phép độ dốc siêu cao tối đa là 8%

Biến đổi cơng thức (3) cho ta:

V2
isc =
−µ
127.R

[4]

Theo cách này TCVN 4054-2005 đã xây dựng bảng xác định giá trị độ dốc siêu cao
tương ứng với với sự thay đổi của bán kính R và hệ số lực ngang µ. như bảng 13 tại
điều 5.5.4.

Bảng 13. Độ dốc siêu cao
ứng với theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế
Tốc độ
thiết kế
vtk (km/h)

Độ dốc siêu cao %
8

7

6

5

4

3

2

Bán kính đường cong nằm (m)

18/45

Không
Làm
siêu
Cao

120

650800

8001000

10001500

15002000

20002500

25003500

35005500

≥ 5500

100

400450

450500

500550

550650

650800

8001000

10004000

≥ 4000

80

250275

275300

300350

350425

425500

500650

6502500

≥ 2500

125150

150175

175200

200250

250300

3001500

≥ 1500

60
40

60-75

75-100

100600

≥ 600

30

30-50

50-75

75350

≥ 350

20

25-50

150250

≥ 250

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 2

9


2.5.2 Đoạn nối siêu cao
Đoạn nối siêu cao được thực hiện
với mục đích chuyển hóa một
cách điều hịa từ trắc ngang
thơng thường hai mái sang trắc
ngang một mái có độ dốc bằng độ
dốc siêu cao trong đường cong.

L1

19/45

L2

L3

B
R

L2

L3

R

L1

ip

Sự chuyển hóa sẽ tạo ra một độ dốc
phụ ip
ip: Độ dốc phụ cho phép (độ dốc nâng SC)

B/2
B/2

Ip = 1% khi vtk ≤ 40km/h
Ip = 0,5% khi vtk ≥ 60 km/h

Sơ đồ cấu tạo siêu cao

20/45

2.5.3 Bố trí đoạn nối siêu cao
isc

0%

in

in

in

in

Lnsc

in

ilỊ

ilỊ

10 m

L1

Khi khơng có đường cong
chuyển tiếp thì bố trí một nửa
chiều dài đoạn nối siêu cao nằm
trong đường cong và một nửa
nằm trên đường thẳng.

in

L3

in

L2

Để cấu tạo đơn giản, đoạn nối
siêu cao phải trùng với đường
cong chuyển tiếp.

Mô tả thực hiện chuyển hóa

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thơng - Phần 3 - Chương 2

10


21/45

2.5.4. Thực hiện đoạn nối siêu cao
isc

BƯỚC 3: PP Quay quanh tim:

in

in

in

in

ilỊ

ilỊ

Mơ tả thực hiện chuyển hóa

22/45

2.5.5. Chiều dài đoạn nối siêu cao (1/2)
isc

Lnsc = L1+ L2 + L3

in

L3

∆H 3 =
in

in

B

(B: chiều rộng phần xe chạy)

Ip = 1% khi vtk ≤ 40km/h
Ip = 0,5% khi vtk ≥ 60 km/h

Lnsc

in

L1

0%

L2

L3 =

in

Lnsc

0%

10 m

BƯỚC 1: Trước khi vào đoạn nối siêu cao,
cần một đoạn tối thiểu 10m để vuốt cho lề
đường có cùng độ dốc ngang với mặt đường
(in)

in

L1

BƯỚC 2:
Quay phần xe chạy ở lưng đường cong (kể
cả phần lề gia cố, phần lề đất) quanh tim
đường cho cả phần xe chạy có cùng một độ
dốc đổ vào bụng đường cong.

in

L3

in

L2

Tiếp tục quay cả phần xe chạy (kể cả phần lề
gia cố) quanh tim đường cho tới khi đạt độ
dốc siêu cao

B
(isc − in )
2

∆H 3
ip

Tương tự: L2 = L1
∆H 1
∆H 1

= i p ⇒ L1 =
L1
ip
∆H 1
B
= i n ⇒ ∆H 1 = i n .
B
2
2

Lnsc =

L3 =

B(isc − in )
2.i p

L2 =

B.in
2.i p

L1 =

B.in
2.i p

2.B.in B.(isc − in ) B.(isc + in )
=
+

2.i p
2.i p
2i p

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thông - Phần 3 - Chương 2

11


23/45

2.5.5. Chiều dài đoạn nối siêu cao (2/2)

2.6. Bán kính đường cong nằm (Horizontal Curves) (1/2)
24/43

Từ cơng thức xác
định µ : hệ số lực
ngang

µ=

v2
± in
g.R

⇒R=

v2
g ( µ ± in )

µ : hệ số lực ngang (bằng tỉ số tổng lực ngang và trọng lực ôtô).
BK đ/cong bằng tối thiểu:

Rmin =

(m) ; V(km/h)
V2
127( µ + isc max ) (µ = 0,15)

(isc max : độ dốc siêu cao lớn nhất)
BK đ/cong tối thiểu thơng thường:Rtt =

BK đ/cong khơng cần bố trí siêu cao
(in : độ dốc ngang của mặt đường)

(V + 20) 2
(m) ; V(km/h)
127( µ + isc max − 2%) (µ = 0,15)

RKSC =

V2
127( µ − in )

Kỹ thuật Hạ tầng Giao thơng - Phần 3 - Chương 2

(m) ; V(km/h)
(µ = 0,08)

12