Ứng dụng phần mềm AutoCAD civil 3d thiết kế hình học và tổ chức giao thông nút giao khác mức (link full bản vẽ trang cuối)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.24 MB, 208 trang )
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Phần 1
Thiết kế kĩ thuật nút giao QL 5 – QL 38B
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
1
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Chương 1
Tổng quan về dự án
Nút giao QL 5 – QL 38B nằm trong dự án tổng thể đường cao tốc Hà Nội – Hải
Phịng, tại vị trí Km 48+744 trên tuyến mới.
Là một tuyến đường kết nối các khu vực kinh tế của miền Bắc Việt Nam, Côn
Minh, Lào Cai, Hà Nội, Hải Phòng; Dự án này sẽ giúp mở rộng hơn nữa việc trao đổi
thương mại trong khu vực lân cận với Trung Quốc và các nước ASEAN khác cũng như
tăng số lượng khách du lịch và tăng thu nhập cho ngành Du lịch.
Cùng với sự phát triển các khu vực công nghiệp dọc theo Quốc lộ 5, tuyến kết nối
Hà Nội - Hải Phòng, nhu cầu giao thông vận tải trong vùng cũng sẽ tăng lên trong tương
lai. Do đó, cần thiết phải chuẩn bị các biện pháp cơ bản để đảm bảo giao thông liên tục và
an tồn cho tuyến đường.
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
2
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
1.1
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Tổng hợp dự án
Tên dự án
Đường cao tốc Hà Nội- Hải Phòng
Khu vực dự án
-
Điểm đầu: Km0+00 thuộc Phường Thạch Bàn, Quận
Long Biên, Thành Phố Hà Nội (Đường vành đai III Hà
Nội)
-
Điểm cuối: đập Đình Vũ - Quận Hải An, Thành Phố Hải
Phòng
Phân loại
Đường cao tốc Loại A
Chiều dài dự án
L : 105.5km
Tốc độ thiết kế
V : 120km/giờ
Chiều rộng
-
Bn= 35m, (Đường 6 làn)
-
Bề rộng một làn xe: 3.75m, lề đường: 4.0m (bao gồm cả
phần lề 1.0m), dải phân cách: 4.5m
Lưu lượng
Đoạn 1: 146.233
pcu/ngàyđêm
Tổng chi phí dự án
pcu/ngàyđêm,
đoạn
2:
122.522
1.060 triệu USD
1.2 Căn cứ pháp lý
Nghị định số 16/2005/NĐ-CP ngày 7/2/2005 của Chính phủ về việc Quản lý các
Dự án đầu tư và xây dựng cơng trình; Nghị định số 112/2006/NĐ-CP của Chính phủ ngày
29/9/2006 sửa đổi bổ sung một số điều tại Nghị định số 16/2005/NĐ-CP.
Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 của Chính phủ về việc Quản lý
chất lượng cơng trình xây dựng.
Nghị định số 78/2007/NĐ-CP ngày 11/5/2007 của Chính phủ về đầu tư theo hình
thức Hợp đồng Xây dựng – Kinh doanh – Chuyển giao (BOT), Hợp đồng Xây dựng –
Chuyển giao – Kinh doanh (BTO), Hợp đồng Xây dựng – Chuyển giao (BT).
Sinh viên: Phạm Công Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
3
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Văn bản số 1393/CP-CN ngày 24/9/2004 của Thủ tướng Chính phủ thơng qua Báo
cáo Nghiên cứu tiền khả thi dự án BOT đường cao tốc Hà Nội- Hải Phòng; và thực hiện ý
kiến chỉ đạo của Bộ GTVT lập Nghiên cứu Khả thi.
Quyết định số 3026/QĐ-BGTVT về việc phân giao nhiệm vụ cho Tổng Công ty
TVTK GTVT làm tổng thể lập Dự án đầu tư xây dựng tuyến đường cao tốc Hà Nội - Hải
Phòng.
Hồ sơ Thiết kế cơ sở do Tổng Công ty TVTK GTVT (TEDI) lập tháng 3/2007.
Nhà đầu tư : Ngân hàng phát triển Việt Nam, Ngân hàng ngoại thương Việt
Nam, Tổng công ty cổ phần xuất nhập khẩu và xây dựng Việt Nam và các nhà đầu tư
khác.
Tư vấn thiết kế : Tổng công ty Tư vấn thiết kế Giao thông vận tải (TEDI) .Error:
Reference source not found
1.3 Bản đồ toàn tuyến
- Tên dự án : Dự án đường cao tốc Hà Nội - Hải
Phòng
- Khu vực dự án: Dự án đi qua bốn tỉnh Hà Nội,
Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng
- Tổng chiều dài tuyến : L= 105,5km
Sinh viên: Phạm Công Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
4
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
1.4 Mặt cắt ngang điển hình
- Tổng chiều rộng nền đường; 35m
- Chiều
rộng
6@3,75=22,5m
- Chiều
mặt
rộng dải
: 2@0,75+3,0=4,5m
phân
đường:
cách
- Chiều rộng làn dừng xe khẩn cấp:
2@3,0=6,0m
- Chiều rộng lề trồng cỏ: 2@1,0=2,0
Phác họa mặt cắt ngang điển hình tại vị trí có cầu vượt.
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
5
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Chương 2
Lựa chọn sơ bộ nút giao
2.1 Phương án sơ bộ 1
Nút giao khác mức dạng khép kín khơng hồn chỉnh:
Tổng quan:
Đoạn trộn dịng
Phân tích phương án
-
Khó khăn cho người lái xe có thể nhận ra chính xác lối vào cho hướng đi của họ.
-
Bố trí bốn trạm thu phí.
o Có điểm yếu trong việc thu phí và cơng tác an ninh khi phải quản lý bốn
trạm thu phí.
o Cơng tác quản lý trạm thu phí kém hiệu quả
-
Vượt trội diện tích giải phóng mặt bằng
-
Tại các nút giao thông loại này sự giao nhau trên cùng một độ cao giữa các dòng xe
chỉ được loại bỏ một phần, vẫn tồn tại các dịng rẽ trái cùng mức, có đoạn trộn dịng
khơng mong muốn, làm giảm năng lực thơng hành nút.
-
Vì có bốn lối vào đường cao tốc nên gây ra sự bối rối cho người lái xe để nhận ra
được lối vào nào là chính xác cho hướng đi Hà Nội hoặc Hải Phịng
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
6
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
2.2 Phương án sơ bộ 2
Dạng hai loa kèn:
Tổng quan
Phân tích phương án
-
Thơng qua việc thống nhất các lối vào tại một vị trí sẽ găn ngừa được sự mất
phương hướng của người lái xe.
-
Thuận tiện cho việc duy tu bảo dưỡng cổng thu phí, cơng tác thu phí, công tác an
ninh.
-
Thông qua sự điều hành một cách linh hoạt các cửa thu phí dựa vào lưu lượng giao
thơng tại nút giao thì sẽ giảm được chi phí điều hành.
-
Giảm thiểu diện tích giải phóng mặt bằng.
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
7
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
2.3 Lựa chọn phương án
Sơ đồ vị trí nút giao
Qua phân tích đặc điểm của hai phương án trên, kiến nghị bố trí nút giao bằng tại
điểm nối với QL 38B, việc thiết kế nút giao liên thông kết nối với Quốc lộ 38B (dạng hai
hình loa kèn) sẽ được quyết định ở giai đoan 2 tuỳ thuộc vào việc tăng lưu lượng giao
thông trên quốc lộ 38B.
Vận tốc thiết kế trên tuyến chính: v = 120 km/h.
Mặt cắt ngang điển hình trên tuyến chính theo mặt cắt ngang điển hình tồn
dự án.
Góc giao: 60o
Trục phụ QL 38B - Đoạn nối từ QL5 ra QL 38B: 6 làn.
Nút giao bao gồm cách nhánh rẽ sau:
-
Nhánh rẽ 1: QL5 Hà Nội – Hải Phòng rẽ phải đi ra hướng QL 38B, thuộc dạng
nhánh rẽ phải trực tiếp.
-
Nhánh rẽ 2: QL 38B rẽ phải ra QL 5 Hà Nội – Hải Phòng, thuộc dạng rẽ phải
trực tiếp.
-
Nhánh rẽ 3: QL 5 Hải Phòng – Hà Nội rẽ trái đi ra hướng QL 38B, thuộc dạng
rẽ trái bán trực tiếp hình cánh hoa thị.
-
Nhánh rẽ 4: QL 38B rẽ trái đi ra QL 5 Hải Phòng – Hà Nội, thuộc dạng rẽ trái
gián tiếp.
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
8
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Chương 3
Thiết kế kỹ thuật nút giao khác mức dạng loa kèn
Đối với trục chính trong phạm vi nút giao đảm bảo không giảm số làn so với trước
và sau nút giao với mặt cắt ngang điển hình.
Do các nhánh rẽ trong nút và trục đường chính, đường phụ, kết cấu cầu vượt có
mối liên quan đến nhau. Vì vậy, các yếu tố được tính tốn và xem xét lại một cách tổng
thể để có một thiết kế hồn chỉnh.
1.1. Lưu lượng xe thiết kế và xe thiết kế
Thực hiện công tác khảo sát lưu lượng giao thông tại 5 vị trí giao cắt tại QL 5 hiện
thời để lập Dự báo nhu cầu giao thông (20/7/2005 ~ 23/7/2005)
Lưu lượng giao thơng bình qn ngày đêm trên tuyến dựa trên báo cáo khảo sát và
dự báo:
Bảng 1: lưu lượng xe khảo sát và dự báo
Năm
2005
2010
2015
2020
2025
2030
Lưu lượng
25,562
37,681
56,369
83,738
118,054
153,993
Lưu lượng theo các hướng tính dự báo đến năm 2030:
-
Hà Nội - Hải Phòng: 70% tương đương 107795 xe/ngđ
-
Hà Nội – QL 38B: 16% tương đương 24639 xe/ngđ
-
QL 38B - Hải phòng: 14% tương đương 21559 xe/ngđ
Lưu lượng xe theo các nhánh rẽ tính dự báo đến năm 2030
-
Nhánh rẽ 1: Hà Nội đi QL 38B bằng 12319 xe/ngđ
-
Nhánh rẽ 2: QL 38B đi Hải Phòng bằng 10779 xe/ngđ
-
Nhánh rẽ 3: Hải Phòng đi QL 38B bằng 10779 xe/ngđ
-
Nhánh rẽ 4: QL 38B đi Hà Nội bằng 12319 xe/ngđ
Sinh viên: Phạm Công Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
9
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Với thành phần dòng xe trên các nhánh rẽ tương tự nhau, cụ thể là:
Xe con chiếm 16%
Xe tải hai trục chiếm 14%
Xe tải có trên ba trục chiếm 62%
Xe rơ moóc chiếm 4%
Xe buýt chiếm 4%
Hệ số quy đổi các các loại xe ra xe con trong vùng đồng bằng:
Bảng 2: Hệ số quy đổi các loại xe
Xe con
Xe tải hai trục
Xe tải có trên ba
trục, xe buýt lớn
Xe rơ moóc, xe
buýt kéo rơ moóc
1
2.5
3
5
Lưu lượng loại xe thiết kế bình quân ngày đêm năm thứ 20 – kể từ năm 2010 đưa
tuyến vào khai thác tức là năm 2030 cho các nhánh rẽ như sau:
Nhánh 1 và nhánh 4
Ntbnđ = (16x1+14x2.5+62x3+4x3+4x5)*12319/100 = 33138 xcqđ/ngđ
-
Lưu lượng xe kéo rơ moóc = 4% x 12319 = 493 xe/ngđ hay gần 21 xe/giờ với
đa phần là xe WB-15
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
10
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
lựa chọn xe thiết kế là xe WB-15
Nhánh 2 và nhánh 3
Ntbnđ = (16x1+14x2.5+62x3+4x3+4x5)*10779/100 = 28995 xcqđ/ngđ
-
Lưu lượng xe kéo rơ moóc = 4% x 10779 = 431 xe/ngđ hay gần 18 xe/giờ với
đa phần là xe WB-15
lựa chọn xe thiết kế là xe WB-15
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
11
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Xe thiết kế
Xe thiết kế cho các nhánh rẽ là xe WB-15
Chiều dài toàn xe: L = 16.7m
Chiều dài từ đầu mũi xe đến trục sau xe: l = 16.1m
1.2. Lựa chọn hệ số bám
Hệ số bám φ là thông số tham gia trực tiếp vào việc xác định bán kính R của các
nhánh rẽ. Để đảm bảo an toàn cho các xe đi trên các đường rẽ cần nghiên cứu quyết định
trị trị số lực bám hợp lý để đảm bảo an toàn cho các xe đi vào nút trên các đường vịng.
Cơng thức tính hệ số bám:
(3.1)
Trong đó: φ, φ1, φ2 - là hệ số bám tổng cộng, hệ số bám dọc, hệ số bám ngang của
bánh xe trên đường.
Hệ số bám φ, phụ thuộc vào loại mặt đường, độ bằng phẳng, độ nhám, tình trạng
mặt đường (khô sạch, ẩm ướt, bẩn), vật liệu làm lốp, độ mòn của lốp xe, áp suất trong
bánh xe, tốc độ xe chạy …
Khi thiết kế nút giao có thể chọn các trị số φ 1, φ2 tuỳ thuộc vào loại mặt đường như
trong bảng sau:
Sinh viên: Phạm Công Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
12
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Bảng 3: lựa chọn hệ số bám
Hệ số bám
Loại mặt đường
φ
φ1
φ2
Bê tông ximăng
0,6
0,48
0.36
Bê tông nhựa và các loại mặt đường nhựa
khác
0,4
0,32
0.24
Loại mặt đường quá độ và cấp thấp …
0,3
0,24
0.18
Chọn hệ số bám φ = 0,4; φ1 = 0,32; φ2: 0,24
1.3. Lựa chọn độ dốc ngang và độ dốc dọc lớn nhất trên đường
nhánh
Các thông số được áp dụng cho cả hai phương án sơ bộ
Độ dốc ngang mặt đương in = 2%.
Thiết kế mặt cắt ngang đường nhánh có dạng một mái, với độ ngang siêu cao được
chọn isc = (2 ÷ 6) %.
Độ dốc dọc lớn nhất trên đường nhánh lấy = (5 ÷ 6) %
Với hệ số bán ngang φ2 = 0,24, để đảm bảo an toàn cho xe chạy khi rẽ phải, rẽ trái
thì bán kính quay của đường vịng được tính theo cơng thức sau:
, (m)
(3.2)
Trong đó: in - độ dốc ngang của mặt đường;
g – gia tốc trọng trường (g = 9,8 m/s2).
Giá trị bán kính tại mỗi nhánh rẽ sẽ được so sánh với bán kính tính theo cơng thức
(3.2) ở trên.
1.4. Lựa chọn hệ số lực ngang
Để đảm bảo xe chạy ổn định, khơng bị trượt ngang trên đường vịng thì hệ số lực
ngang µ khơng được vượt q hệ số bám ngang φ2, nghĩa là:
Thực nghiệm cho thấy:
Sinh viên: Phạm Công Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
13
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
-
µ ≤ 0,10 hành khách khơng có cảm giác vào đường vịng;
-
µ ≤ 0,15 hành khách hơi có cảm giác vào đường vịng;
-
µ ≤ 0,20 hành khách cảm thấy khó chịu;
-
µ ≤ 0,30 hành khách có cảm giác khó chịu.
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Như vậy, để hành khách dễ chị khi đi vào đường vịng thì chọn µ ≤ 0,15. Trong
điều kiện địa hình tương đố thuận lợi thì nên chọn trị số µ = 0,05 – 0,10. Trong trường
hợp khó khăn thì chọn µ = 0,20 thì vẫn đảm bảo cho xe chạy ổn định chống trượt nhưng
không đảm bảo điều kiện xe chạy êm thuận trên đường vịng.
Lựa chọn hệ sơ lực ngang cho các nhánh rẽ như sau:
Chọn µ = 0.22 cho đường cong nhánh rẽ phải trực tiếp từ đường chính vào đường
phụ.
Chọn µ = 0.15 cho đường nhánh rẽ phải trực tiếp từ đường phụ vào đường chính.
Chọn µ = 0.22 cho đường cong nhánh rẽ trái bán trực tiếp.
Chọn µ = 0.22 cho đường cong nhánh rẽ trái gián tiếp.
1.5. Tính tốn lựa chọn vận tốc thiết kế các nhánh rẽ
Tốc độ thiết kế các nhánh rẽ phụ thuộc vào tốc độ thiết kế trên tuyến chính và các
yếu tố như thành phần và lưu lượng xe các hướng hay nhánh rẽ, dạng rẽ, tốc độ thiết kế
ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế hình học các nhánh rẽ.
Tốc độ cho nhánh rẽ một làn xe chạy chung cho các loại ô tô được lựa chọn tương
ứng với tốc độ tối ưu để đạt khả năng thông hành lớn nhất, cụ thể như sau:
, m/s
(3.3)
Trong đó:
l0: khoảng cách an toàn giữa hai xe, thường lấy bằng 5m.
l : Chiều dài tồn ơ tơ, với các nhánh lấy bằng 16.7m
f : Hế số sức cản lăn, lấy f = 0.03
Độ dốc ngang: i = 2%
Hệ số bám của bánh xe với mặt đường φ = 0.4
Hệ số sử dụng phanh: K1 = 1.2, K2 = 2
Thay số ta tính được vtư = 15.47 m/s = 55.7 km/h
Đối với từng dạng nhánh rẽ, tốc độ thiết kế được áp dụng khác nhau, tốc độ thiết
tham khảo trong Phần 2 “Nguyên tắc thiết kế hình học và tổ chức giao thơng nút khác
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
14
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
mức”, tốc độ thiết kế áp dụng cho các nhánh rẽ như sau:
Nhánh rẽ 1- Hà Nội đi QL 38B: vtk = 80 km/h
Nhánh rẽ 2 - QL 38B đi Hải Phòng: vtk = 80 km/h
Nhánh rẽ 3 - Hải Phòng đi QL 38B: vtk = 60 km/h
Nhánh rẽ 4 - QL 38B đi Hà Nội: vtk = 60 km/h
1.6. Tính tốn số làn xe các nhánh rẽ
Số làn xe cần thiết được xác định tuỳ thuộc vào lưu lượng xe tính tốn mỗi chiều
xe chay Nk ở giờ cao điểm tại năm tính tốn thứ 20 (năm 2030) (xe/giờ) và năng lực
thông hành thiết kế Ntk của một làn xe (xe/giờ_làn) theo công thức sau:
Cả Nk và Ntk đều được tính bằng số xe con quy đổi.
-
Ý nghĩa của Nk là trong năm tính tốn chỉ có k giờ cao điểm có lưư lượng xe
bằng và lớn hơn Nk; k được quy định từ 30 ÷ 50. Khi chưa có cơ sở dự báo về
Nk thì cho phép người thiết kế áp dụng quan hệ sau để tính tốn:
Với K = 0.13 ÷ 0.15, ta chọn K = 0.15
-
Năng lực thông hành thiết kế của một làn xe được xác định theo cơng thức:
Trong đó: Z là hệ số sử dụng năng lực thông hành, được lấy bằng 0.55 đối với
đường cao tốc vùng đồng bằng và vùng đồi, bằng 0.77 cho vùng núi; N ttmax là năng lực
thông hành thực tế lớn nhất của một làn xe trong điều kiện tiêu chuẩn (xe/giờ_làn), đối
với đường cao tốc lấy Nttmax = 2000 xe/giờ_làn.
Kết quả tính tốn
Z = 0.55; K = 0.15; Nttmax = 2000 xe/giờ_làn.
Bảng 4: kết quả tính tốn số làn xe
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
15
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Thơng số
Nhánh rẽ
Số làn tính
tốn
Ntbnăm
Nk
Ntk
Nhánh 1
12319
1847.85
1100
1.679864
Nhánh 2
10779
1616.85
1100
1.469864
Nhánh 3
10779
1616.85
1100
1.469864
Nhánh 4
12319
1847.85
1100
1.679864
Làm tròn số làn cho các nhánh rẽ là 2 làn.
Theo tiêu chuẩn TCVN 4054-2005, với cấp thiết kế các nhánh rẽ với vận tốc lớn
trên 70 km/h tối thiết bố trí hai làn xe, mặt khác với vận tốc lớn yêu cầu thiết kế chiều dài
nhánh rẽ lớn, theo điều 11.2.4 tiêu chuẩn TCVN 4054-2005, phải bố trí 2 làn xe.
Kiến nghị lựa chọn
Mặt cắt ngang các nhánh rẽ được thiết kế 2 làn và có bố trí làn phụ dành cho các
trường hợp khẩn cấp.
Mặt cắt ngang điển hình nhánh rẽ
1.7. Tính tốn bán kính đường dẫn các nhánh rẽ
Bán kính tối thiểu của đường vịng được xác định theo điều kiện đảm bảo an toàn
và thuận lợi cho xe chạy:
Nếu bố trí siêu cao (isc) thì trong cơng thức trên ta thay I bằng isc (mang dấu “+”),
còn trắc ngang đường dẫn là một mái và độ dốc siêu cao bố trí ngược lại thì thay trị số i ở
trên bằng độ dốc ngang một mái in mang dấu “–”.
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
16
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Đối với hai phương án sơ bộ ở trên, có các đường nhánh rẽ trái gián tiếp thì nếu
bán kính tăng sẽ dẫn đến tăng chiều dài hành trình, tăng mặt bằng chiếm dụng của nút,
kéo theo tăng giá thành xây dựng và chi phí để vận chuyển. Do vậy ta có thể áp dụng các
giá trị bán kính nhỏ hơn cho các nhánh rẽ trái với độ nghiêng siêu cao isc=(5÷6)%.
Đối với các nhánh rẽ phải có thể áp dụng các bán kính lớn hơn vì nó khơng làm
tăng nhiều kích thước của nút giao thơng, đồng thời nếu tăng bán kính sẽ rút ngắn được
nhành trình của các dịng xe rẽ phải. Tương ứng ta có thể chọn độ nghiêng siêu cao có trị
số nhỏ nhơn isc=(2÷4)%.
Đối với nhánh rẽ có một đầu vào hoặc ra tiếp tới là đầu cầu hoặc cuối cầu vượt,
bán kính được xem xét lại sao cho có thể bố trí nhịp cầu vượt được thuận tiện nhất.
1.8. Tính tốn tầm nhìn trên trên đường nhánh
Để đảm bảo thiên về mặt an tồn, ta tính tốn tầm nhìn cho các nhánh rẽ coi như
các nhánh có một làn xe.
Tính tốn tầm nhìn trên bình đồ
Khoảng cách tầm nhìn tính tốn trên bình đồ của các đường nhánh trong nút được
xác định theo điều kiện tầm nhìn hãm xe trước chướng ngại vật (tầm nhìn một chiều).
(3.8)
Trong đó:
t - thời gian lái xe tác dụng và tăng lực hãm lên các bánh xe. Thời gian này
bằng 0,2s đối với loại phanh thuỷ lực và 0,6s đối với phanh hơi;
tf - thời gian phản ứng tâm lý của lái xe, t f = 0,4s ÷ 1,2s. Khi tính tốn có
thể chọn tf = (0,8÷1)s;
K - hệ số sử dụng phanh, trị số K thay đổi từ 1,1 đến 2,0 (để đảm bảo an
toàn cho xe chạy trên đường nhánh thường chọn trị số K= 2,0);
φ - hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường, φ = 0.32;
f - hệ số sức cản lăn (f = 0,02 ÷ 0,03);
i - độ dốc dọc đường nhánh (dấu + lên dốc, dấu – khi xuống dốc), khi tính
tốn cho phép lấy bằng 0 để tăng tính an tồn;
l0 - cự ly an tồn dừng xe trước trước ngại vật. Thường chọn l0 = 5m.
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
17
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
s
16
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
19
18
17
0
1
15
14
2
c
3
13
sight boundary inside road
4
a
12
5
b
11
6
10
9
8
7
Tính tốn tầm nhìn trên trắc dọc
Tính tốn tầm nhìn trên trắc dọc áp dụng cơng thức như trên bình đồ, nhưng được
tách riêng ra hai trường hợp:
-
Trường hợp đường cong đứng không trùng với đường cong nằm: khi đó hệ số
bám của bánh xe với mặt đường được tính bao gồm cả hệ số bán theo phương
dọc và phương ngang (φ2 = φd2 + φn2).
(3.9)
-
Trường hợp đường cong đứng trùng với đường cong nằm: khi đó khoảng cách
tầm nhìn tính tốn được tính chỉ xét đến hệ số bám dọc của bánh xe với mặt
đường:
(3.10)
Kết quả tính tốn tầm nhìn
Bảng 5: kết quả tính tốn tầm nhìn
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
18
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Tầm nhìn trên trắc dọc (m)
Nhánh
rẽ
Tầm nhìn
trên bình đồ
(m)
TH 1- Đường
cong đứng không
trùng với đường
cong nằm
Chọn
TH 1- Đường cong
đứng trùng với đường
cong nằm
Tính
Chọ
n
Tính
Nhánh 1
55.4
100
52.5
75
55.4
100
Nhánh 2
55.4
100
52.5
75
55.4
100
Nhánh 3
40
75
38.4
60
40
75
Nhánh 4
40
75
38.4
60
40
75
Tính
Chọn
1.9. Xác định bán kính đường cong đứng trên đường nhánh
Đường cong đứng lồi
Đường cong đứng lồi được tính tốn theo cơng thức sau:
Trong đó:
S: tầm nhìn tính tốn trên trắc dọc đường nhánh, m.
h = 1,2m - chiều cao mắt người lái xe.
Đường cong đứng lõm:
Đường cong đứng thỏa mẵn điều kiện sau:
-
Điều kiện 1:
Trong đó:
S: khoảng cách tầm nhìn trên trắc dọc
hf: chiều cao của đèn pha so với mặt đường, lấy bằng 0,7 m.
Sinh viên: Phạm Công Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
19
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
α = 4-60, là góc chiếu đèn pha.
-
Điều kiện 2:
Trong đó:
v: tốc độ nhánh rẽ.
a: gia tốc ly tâm
Kết quả tính tốn
Bảng 6: kết quả tính tốn bán kính đường cong đứng tối thiểu nhánh rẽ
Rlồi (m)
Nhánh rẽ
Rlõm (m)
Tính tốn
Lựa chọn
Tính tốn
Lựa chọn
Nhánh 1
4167
4000
708
1000
Nhánh 2
4167
4000
708
1000
Nhánh 3
2344
4000
543
1000
Nhánh 4
2344
4000
543
1000
1.10. Bố trí cầu vượt
Kết cấu cầu dạng dầm bản BTCT DƯL, thi công đúc tại chỗ trên đà giáo cố định.
Cầu gồm 8 nhịp có sơ đồ: 2x28 + 4x35 + 2x28m, tim cầu chéo với tim mố trụ một
góc bằng 600.
Gối cầu bằng cao su, khe co giãn bằng thép kiểu răng lược.
Lan can tay vịn bằng thép mạ kẽm.
Dốc ngang cầu 2%, độ dốc dọc cầu imax = 4.5%, cầu nằm trên đường cong đứng
R = 2000m.
- Tĩnh không lựa chọn trên trục chính: Htk = 4.8m
- Chiều dày dầm tại vị trí bất lợi trên mép phần xe chạy giáp dải phân cách là
Sinh viên: Phạm Công Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
20
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
1.544m.
- Chiều dày lớp chống thấm 4mm
- Chiều dày lớp bê tơng nhựa 50mm
Chênh cao tại vị trí bất lợi giữa mặt trên cầu và mặt đường trục chính:
H = 6.398 m
Kiểm tra khoảng cách cần thiết hai bên cầu vượt
Đây là chiều dài tối thiểu đê khắc phụ chênh cao do có bố trí cầu vượt, giá trị này
được tính gần đúng theo cơng thức dưới đây:
1.11. Yếu tố hình học nhánh rẽ
Các nhánh rẽ thiết kế kết hợp đường cong tròn và đường cong chuyển tiếp cho
phép xe chạy với tốc độ không đổi bằng cách sử dụng đường cong chuyển tiếp Clôthid.
Khảo sát đường cong Clothoid
-
Tùy vào cáp đường, tốc độ thiết kế điều kiện cụ thể của địa hình để quyết định
lựa chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp ứng với mỗi bán kính của đường
cong tròn – chiều dài đường cong chuyển tiếp cần thỏa mãn tốt nhất có thể các
điều kiện sau:
o Đảm bảo cho gia tốc ly tâm tăng từ từ suốt chiều dài đường cong chuyển
tiếp.
o Bảo đảm bố trí được đoạn nối siêu cao trên đường cong chuyển tiếp.
o Bảo đảm độ đều đặn không gian và êm thuận về mặt quang học của
tuyến đường.
o Đảm bảo thực hiện được việc chuyển đều đặn trắc ngang hai mái sang
trắc ngang một mái.
o Đảm bảo cho lái xe có trình độ kỹ thuật trung bình có đủ thời gian điều
khiển tay lái quay xe từ từ.
-
Chiều dài đường cong chuyển tiếp đường cong bán kính R
Trong đó:
V: vận tốc thiết kế nhánh rẽ (m/s)
R: bán kính đường cong trịn (m)
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
21
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
I: gia tốc ly tâm, gia tốc ly tâm I được khuyến kích dùng trong khoảng từ
(0.4 ÷ 0.5)m/s .
3
-
Thơng số đường cong Clothoid: C = R.L
-
Phương trình tọa độ vng góc của đường cong chuyển tiếp clothoid:
-
Chiều dài đoạn nối l của đoạn nhánh nối trực tiếp với đường chính:
Chiều dài đoạn nối có thể được tra trong bảng 3.2 tài liệu [11]:
Dữ liệu chung
-
Góc giao của hai đường tại ngã ba: α = 600;
-
Tốc độ tính tốn:
o Nhánh 1: vận tốc thiết kế 80 km/h
o Nhánh 2: vận tốc thiết kế 80 km/h
o Nhánh 4: vận tốc thiết kế 60 km/h
o Nhánh 3: vận tốc thiết kế 60 km/h
-
Độ dốc ngang mặt đường in=2%;
Các giá trị thiết kế hình học được tính tốn sẽ được thay đổi để có một thiết kế
tổng hợp hồn chỉnh.
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
22
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Sơ đồ tính tốn:
Tính tốn các yếu tố hình học cho nhánh 1
Sử dụng đường cong Clothoid để thiết kế đường cong chuyển tiếp.
Thông số kỹ thuật
-
Tốc độ thiết kế: vtk= 80km/h= 22.22m/s
-
Độ nghiêng siêu cao: isc = 6%
-
Độc dốc nâng siêu cao: insc = 0.5%
-
Bề rộng phần xe chạy B = 7.5m
-
Độ tăng của gia tốc ly tâm: I = 0,3 m/s3
-
Hệ số lực ngang: µ = 0.2
Nội dung tính tốn
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
23
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
-
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Xác định bán kính R theo cơng thức (3.7):
Chọn giá trị: R = 250 m.
-
Tính tốn chiều dài đoạn chuyển tiếp:
Chọn chiều dài L = 160 m.
Thông số đường cong Clothoid: C = R.L = 250.160 = 40000
-
Chiều dài đoạn nối vào đường chính của nhánh rẽ phải tính theo công thức
(3.19):
Chiều dài đoạn nối tra trong bảng 3.2, tài liệu [12] lmax = 98m
-
Chiều dài đoạn nâng siêu cao với bề rộng phần xe chạy b = 7.5m
-
Kiểm tra điều kiện chiều dài đường cong chuyển tiếp đủ để bố trí đường đoạn
nối và đoạn nâng siêu cao:
L = 160m > (l + l1) = (98 + 60)m = 158m
Tính tốn các yếu tố hình học cho nhánh 2
Nhánh 2 có đoạn vào từ QL 38B gần với mốt cầu vượt, nên lựa chọn thiết kế bán
kính lớn để tăng khoảng cách từ mố đến đầu mũi rẽ ra nhánh 2.
Sử dụng đường cong Clothoid để thiết kế đường cong chuyển tiếp.
Thông số kỹ thuật
-
Tốc độ thiết kế: vtk= 80km/h= 22.22m/s
-
Độ nghiêng siêu cao: isc = 3%
-
Độ tăng của gia tốc ly tâm: I = 0,3 m/s3
-
Hệ số lực ngang: µ = 0.2
Nội dung tính tốn
-
Xác định bán kính R theo cơng thức (3.7):
Chọn giá trị: R = 450 m.
Sinh viên: Phạm Cơng Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
24
TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – HÀ NỘI
MÔN : Tự động hóa thiết kế cầu đường
Phần 1: Thiết kế kĩ thuật nút giao khác mức QL 5-QL 38B
-
BỘ
ĐỒ ÁN TN –
Tính tốn chiều dài đoạn chuyển tiếp:
Chọn chiều dài L = 90 m.
Thông số đường cong Clothoid: C = R.L = 450.90 = 40500
-
Xác định chiều dài đoạn nâng siêu cao:
Tính tốn các yếu tố hình học cho nhánh 4
Sử dụng đường cong Clothoid để thiết kế đường cong chuyển tiếp.
Thông số kỹ thuật
-
Tốc độ thiết kế: vtk= 60km/h= 16.67m/s
-
Độ nghiêng siêu cao: isc = 6%
-
Độ dốc phụ tăng siêu cao: insc = 5%
-
Độ tăng của gia tốc ly tâm: I = 0,4 m/s3
-
Hệ số lực ngang: µ = 0.2
Nội dung tính tốn
-
Xác định bán kính R theo cơng thức (6.1):
Chọn giá trị: R = 150 m.
-
Tính tốn chiều dài đoạn chuyển tiếp:
Chọn chiều dài L = 130 m.
Thông số đường cong Clothoid: C = R.L = 150.130 = 19500
-
Chiều dài đoạn nâng siêu cao với bề rộng phần xe chạy b = 7.5m
Tính tốn các yếu tố hình học cho nhánh 3 – rẽ trái bán trực tiếp
Sử dụng đường cong Clothoid để thiết kế đường cong chuyển tiếp.
Thông số kỹ thuật
Sinh viên: Phạm Công Thịnh
Lớp: Tự động hóa tkcđ – K44
25
