CHƯƠNG 2: CẤP THIẾT KẾ VÀ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA TUYẾN

+ f là hệ số sức cản lăn

Hệ số sức cản lăn phụ thuộc vào loại mặt đường, độ cứng lốp xe và tốc độ xe

chạy

Vì tốc độ thiết kế VTK = 60 Km/h > 50 Km/h nên: f = f0[1+0,01(V-50)]

Trong điều kiện lốp xe cứng tốt, hệ số sức cản lăn phụ thuộc vào mặt đường.

Dự kiến mặt đường BT nhựa nên f0= 0,015 → f=0,015[1+0,01(60-50)]=0,0165

Bảng 1.2.2: Độ dốc dọc lớn nhất của các loại xe theo điều kiện 1

Thành

V

Loại xe

D

f

i (%)

phần(%)

(Km/h)

Xe con0.016

18

60

0.077

6.05

Moscovit408

5

0.0387 0.016

Xe tải nhẹ-raz51

22

60

2.22

5

5

0.016

Xe tải trung-Zin130

30

60

0.038

2.15

5

0.016

Xe tải nặng-Maz504

20

60

0.0375

2.10

5

0.016

Xe bus (xe tải trung)

10

60

0.038

2.15

5

Để cho tất cả các loại xe đều chạy đúng với tốc độ thiết kế thì i dmax = 2,1%

- Điều kiện 2: Sức kéo của ô tô phải nhỏ hơn sức bám giữa lốp xe và mặt đường

D = f ± id' ≤



ϕ .Gk − Pw

= D ' → id' max = D '− f

G



Trong đó:

+ φ là hệ số bám của bánh xe với mặt đường phụ thuộc vào trạng thái mặt

đường, khi tính toán lấy ϕ trong điều kiện bất lợi tức là mặt đường ẩm và bẩn nên

lấy ϕ= 0,3 (Điều kiện xe chạy không thuận lợi)

+ G: trọng lượng toàn bộ của ôtô (kG)

Xe tải nhẹ

: G = (25+50).102 = 7500 kG

Xe tải trung : G = (30+65).102 = 9500 kG

Xe tải nặng

: G = (60+95x2).102 = 25000 kG

Xe bus (36 chỗ): G = (38+60).102 = 9800 kG.

+ Gk: trọng lượng của trục bánh xe chủ động (kG)

Xe tải nhẹ

: Gk = 0,65G = 4876 kG

Xe tải trung : Gk = 0,7G = 6650 kG

Xe tải nặng : Gk = G = 25000 kG

Xe bus (36 chỗ): Gk = 0,7G = 6860 kG.

+ Pω: Sức cản không khí (kG), Pω = k.F.V2/13

V: tốc độ tính toán (V= 60 km/h)

k: hệ số sức cản của không khí (kG.s2/m4)

Xe con: k = 0,025 ÷ 0,035 → chọn k = 0,035

13



Xe tải: k = 0,060 ÷ 0,070 → chọn k = 0,07

Xe bus: k = 0,04 ÷ 0,06 → chọn k = 0,06

F: diện tích cản gió của ôtô (m2)

Xe con lấy 1,5 ÷ 2,8m2 → chọn F = 2m2

Xe tải và xe bus lấy 3-5m2

Xe tải nhẹ: F = 3m2

Xe tải trung: F = 4m2

Xe tải nặng: F = 5m2

Xe bus: F = 4m2

Bảng 1.2. 3: Độ dốc dọc lớn nhất của các loại xe theo điều kiện 2

F

G

Gk

Pω

Loại xe

φ

k

(m2

D’

f

i'(%)

(kG)

(kG)

(kG)

)

0.

0.03

19.3

Xe con

2

0.0165

3

5

8

0.

58.1 0.187

17.0

Xe tải nhẹ

7500

4876 0.07

3

0.0165

3

5

3

8

Xe tải

0.

77.5 0.201

18.5

9500

6650 0.07

4

0.0165

trung

3

4

8

3

0.

96.9 0.296

27.9

Xe tải nặng

25000 25000 0.07

5

0.0165

3

2

1

6

0.

66.4 0.203

18.6

Xe bus

9800

6860 0.06

4

0.0165

3

6

2

7

Để đảm bảo điều kiện sức bám cho xe chạy an toàn thì idmax = 17,08%

Vậy độ dốc dọc lớn nhất cho phép theo điều kiện cơ học xe chạy là i dmax = 2,1%

thỏa mãn độ dốc dọc tối đa cho phép là 6% theo Bảng 15 – TCVN 4054:2005 cho

đường cấp IV – đồng bằng đồi.

2.2.3 Độ dốc dọc nhỏ nhất

Xác định theo điều kiện đảm bảo thoát nước trong rãnh biên (rãnh dọc) trong

đường đào là idmin = 0,5%. (Khi khó khăn là 0,3% và đoạn dốc này không kéo dài

quá 50m).

2.2.4 Xác định tầm nhìn SI, SII, SIV

- Tầm nhìn SI



14



Hình 1.2.1 : Sơ đồ tính tầm nhìn 1 chiều

S I = l pu



V

k .V 2

+ S h + l0 =

+

+ l0

3,6 254(ϕ ± i )



Trong đó:

+ lpu : quãng đường xe chạy được ứng với thời gian phản ứng tâm lý của người

l pu =



V

60

=

= 16, 67( m)

3, 6 3, 6



lái xe (tpư = 1s) →

+ lo : khoảng cách an toàn, lo = 5 ÷ 10m,chọn lo = 10m

Sh =



k .V 2

254(ϕ ± i)



+ Sh quảng đường hãm phanh,

Với k là hệ số sử dụng phanh, lấy k = 1,2

V là vận tốc xe chạy thiết kế: VTK = 60 Km/h

ϕ là hệ số bám dọc trên đường, lấy



ϕ = 0,5 trong điều kiện bình thường,



mặt đường sạch.

i: độ dốc dọc trên đường, khi tính lấy i = 0.

Sh =



k .V 2

1, 2*602

=

= 34, 02

254(ϕ ± i ) 254*(0,5 ± 0)



→ S I = 16,67 + 34,02 + 10 = 60, 69m



Theo Bảng10 - TCVN 4054:2005 quy định tầm nhìn tối thiểu khi xe chạy trên

đường là SI = 75m đối với đường cấp IV, VTK = 60 km/h

Vậy chọn tầm nhìn xe chạy 1 chiều SI = 75m.

- Tầm nhìn SII



Hình 1.2.2: Sơ đồ tính tầm nhìn 2 chiều

SII=lpu1+Sh1+l0+Sh2+lpu2

Khi xe cùng loại, cùng tốc độ tức:K1=K2=K, V1=V2 = V

V

k .V 2 .ϕ

→ S II =

+

+ l0

1,8 127(ϕ 2 − i 2 )

Trong đó:

+ lpu1,lpu2: quãng đường xe 1, xe 2 chạy được trong thời gian phản ứng tâm lý

của người lái xe (tpu =1s)

+ Sh1,Sh2: chiều dài hãm phanh của xe1, xe 2

15



+ lo: khoảng cách an toàn giữa 2 xe, chọn lo = 10m

+ V: vận tốc xe chạy thiết kế, VTK = 60 Km/h

+ ϕ: hệ số bám dọc trên đường hãm, trong điều kiện bình thường, đường sạch

lấy ϕ = 0,5

i : độ dốc dọc của đường, trong tính toán lấy i = 0

→ S II =



60

1,2.60 2.0,5

+

+ 10 = 111,4m

1,8 127(0,5 2 − 0 2 )



Theo Bảng10 - TCVN 4054:2005 quy định tầm nhìn tối thiểu khi xe chạy trên

đường SII = 150m đối với đường cấp IV, VTK = 60 Km/h

Vậy chọn tầm nhìn xe chạy hai chiều là: SII = 150m.

- Tầm nhìn SIV



Hình 1.2.3: Sơ đồ tính tầm nhìn vượt xe

Dùng công thức kinh nghiệm: SIV = 6V = 6*60 = 360 m

Theo Bảng10 - TCVN 4054:2005 quy định tầm nhìn tối thiểu khi xe chạy trên

đường: SIV = Svx= 350m đối với đường cấp IV, VTK= 60 km/h

Vậy chọn tầm nhìn vượt xe: SIV = 360m.

2.2.5 Xác định bán kính tối thiểu của đường cong nằm

2.2.5.1 Khi làm siêu cao

R



SC

min



v2

V2

=

=

max

g ( µ + i scmax 127( µ + i SC

)



Trong đó:

+ V: vận tốc thiết kế, VTK = 60Km/h

+



max

i SC



max

: độ dốc siêu cao lớn nhất, vì VTK = 60Km/h nên i SC = 7% = 0,07



+ µ : hệ số lực ngang trong điều kiện khó khăn có bố trí siêu cao, µ = 0,15

SC

→ Rmin

=



v2

V2

602

=

=

= 128,85m

max

max

g ( µ + iSC

) 127( µ + iSC

) 127(0,15 + 0, 07)



Theo Bảng 11 – TCVN 4054:2005 bán kính đường cong nằm tối thiểu thông

SC

thường đối với đường cấp IV, VTK = 60Km/h là Rmin = 250m



16



SC

Vậy bán kính tối thiểu đường cong nằm khi bố trí siêu cao là Rmin = 250m



2.2.5.2 Khi không làm siêu cao

KSC

Rmin

=



V2

127( µ − in )



Trong đó:

+ V : vận tốc thiết kế . V = 60km/h.

+ in : độ dốc ngang mặt đường tùy thuộc loại mặt đường.

Với mặt đường dự kiến thiết kế loại BT nhựa: i n = 1,5 ÷ 2 % (Bảng 9 - TCVN 40542005), chọn in = 2% = 0,02

+ µ : hệ số lực ngang trong điều kiện xe chạy bình thường, µ = 0,15

R



KSC

min



60 2

=

= 472,44m

127(0,08 − 0,02)



Theo Bảng 11 – TCVN 4054:2005 bán kính đường cong nằm tối thiểu không

siêu cao đối với đường cấp IV, VTK = 60Km/h là Rmin = 1500m

Vậy bán kính tối thiểu đường cong nằm khi không bố trí siêu cao là

KSC



KSC

Rmin

= 1500m



2.2.5.3 Đảm bảo tầm nhìn ban đêm

R=



30.S I

α



Trong đó:

+ SI : tầm nhìn 1 chiều trên mặt đường, SI = 75 m

+ α : góc chiếu sáng của pha đèn ôtô, α = 2o

R=



30.S I 30 * 75

=

= 1125m

α

2



2.2.6 Xác định bán kính tối thiểu của đường cong đứng

2.2.6.1 Phạm vi thiết kế đường cong đứng

Đường cong đứng đựơc thiết kế ở những chỗ đường đỏ đổi dốc tại đó có hiệu

đại số giữa 2 độ dốc dọc liên tiếp



∆i = i2 − i1 ≥ [ ∆i ]



[ ]

+ Đối với đường có TK

Với i1, i2 : là độ dốc dọc của 2 đoạn đường đỏ tại chỗ gẫy

+ Khi lên dốc lấy dấu (+)

+ Khi xuống dốc lấy dấu (−)

V



≥ 60 Km / h, ∆i = 1%



2.2.6.2 Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi



17



Hình 1.2.4: Sơ đồ đảm bảo tầm nhìn trên đường cong đứng lồi

- Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn xe chạy trên mặt đường (SI)

lôi

min



R



S I2

=

( m)

2.d1



Trong đó:

+ SI = 75m : tầm nhìn xe chạy 1 chiều

+ d1 = 1,2m : chiều cao tầm mắt của người lái xe

→R



löi

min



S I2

75 2

=

=

= 2344m

2d 1

2.1,2



- Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn khi 2 xe gặp nhau (SII)

löi

Rmin

=



S II2

8d1



Trong đó:

+ SII = 150m : tầm nhìn xe chạy 2 chiều

+ d1 = 1,2m : chiều cao tầm mắt của người lái xe

löi

→ Rmin

=



S II2

150 2

=

= 2344m

8d 1

8.1,2



Theo Bảng 19 – TCVN 4054:2005 bán kính tối thiểu đường cong đứng lồi

loi

thông thường đối với đường cấp IV, VTK = 60Km/h là Rmin = 4000m

loi

Vậy bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi là Rmin = 4000m



2.2.6.3 Bán kính tối thiểu của đường cong đứng lõm

- Theo điều kiện không vượt tải đối với lò xo nhíp xe

v2

≤b

Cần phải hạn chế gia tốc ly tâm không vượt quá giá trị cho phép: R

lom

→ Rmin

=



v2

V2

=

b 12,96b



Trong đó:

+ V: Vận tốc thiết kế, VTK = 60Km/h

+ b: Gia tốc ly tâm, b ≤ 0,5 ÷ 0,7 m/s2, chọn b = 0,5 m/s2

18



lom

→ Rmin

=



602

= 555, 6m

12,96*0,5



- Theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm

S



1







h



d



Hình 1.2.5: Sơ đồ đảm bảo tầm nhìn ban đêm trong đường cong đứng lõm

S I2

lom

Rmin

=

α

2( H d + S I . sin )

2

Trong đó:

+ SI = 75m: tầm nhìn xe chạy 1 chiều

+ Hd: cao độ chiếu sáng của tâm pha đèn trên mặt đường, chọn Hd = 0,75m

+ α: góc chắn của pha đèn, α = 2o

→R



lom

min



75 2

=

= 1366m

2(0,75 + 75. sin1o )



Theo Bảng 19 – TCVN 4054:2005 bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm

lom

thông thường đối với đường cấp IV, VTK = 60Km/h là Rmin = 1500m

lom

Vậy bán kính tối thiểu của đường cong đứng lồi là Rmin = 1500m



2.2.7 Xác định số làn xe

Theo Bảng 6 – TCVN 4054:2005 đối với đường cấp IV, VTK = 60Km/h ta có số

làn xe tối thiểu dành cho xe cơ giới là 2 làn xe

nlx =



N cdgio



Z .N lth

Kiểm tra lại số làn xe theo công thức

Trong đó:

+ nlx: Số làn xe yêu cầu

+ Ncdgio: Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm trong năm tương lai,

N cdgio = α .N



tbnd



19



với α = 0,1÷ 0,12 là hệ số quy đổi lưu lượng xe ngày đêm về lưu lượng xe giờ,

Trong tính toán lấy α = 0,1; Nxcqđ = 2726,8 ( xcqđ/ng.đ)

→ Ncđgiờ = 0,1x2726,8 = 272,68 (xcqđ/h)

+ Z: Hệ số sử dụng năng lực thông hành

VTK = 60 Km/h và vùng đồng bằng nên lấy Z = 0,55

+ Nlth: Năng lực thông hành thực tế

Đối với đường cấp IV không có dải phân cách trái chiều và ô tô chạy chung với

xe thô sơ nên Nlth = 1000 xcqđ/h/làn

→ nlx =



272, 68

= 0,5

0,55*1000



Vậy chọn số làn xe là nlx = 2 làn xe

2.2.8 Xác định bề rộng một làn xe

Bề rộng phần xe chạy của một làn xe được tính theo sơ đồ xe Zamakhaep

b1



y1



x1



x2



c1



b2



c2



y2



Hình 1.2.6: Sơ đồ xếp xe theo Zamakhaep

b+c

+x+ y

B1làn = 2



Trong đó:

+ b : bề rộng thùng xe, chọn b = 2,5m

+ c: khoảng cách giữa 2 bánh xe trên cùng 1 trục, chọn c = 1,9m

+ x : khoảng cách từ thùng xe đến làn xe bên cạnh,

x = 0,5 + 0,005V → x = 0,5 + 0,005*60 = 0,8 m

+ y : khoảng cách từ tim bánh xe đến mép trong lề đường,

y = 0,5 + 0,005V → y = 0,5 + 0,005.60 = 0,8 m

2,5 + 1,9

+ 0,8 + 0,8 = 3,8m

2

Bề rộng 1 làn xe: B1làn =

Theo điều kiện số làn xe cần thiết thì theo tính toán ta tính được số làn xe cần

thiết là 0,5 làn trong khi đó ta chọn nlx = 2 làn xe theo TCVN 4054:2005 nên bản

thân đường đã có độ dư thừa khá lớn, lưu lượng xe giờ cao điểm là 272,68 xe/h là

tương đối nhỏ nên không cần thiết phải chọn bề rộng đường lớn.

Thực tế khi lưu thông 2 xe gặp nhau thường giảm tốc độ và lấn sang lề gia cố do

đó bề rộng làn cũng không cần lớn lắm.

20



Theo Bảng 6 - TCVN 4054-05 chiều rộng một làn xe với tuyến đường cấp IV, V tk

= 60 km/h là 3,5m. Để tiết kiệm đồng thời vẫn đảm bảo độ an toàn của xe chạy trên

đường thì ta chọn Blàn = 3,5m.

2.2.9 Xác định độ mở rộng phần xe chạy trong đường cong nằm, phương pháp bố

trí độ mở rộng

Xe chạy trong đường cong yêu cầu phải mở rộng phần xe chạy khi bán kính

đường cong nằm ≤250m, độ mở rộng lấy theo Bảng 12 – TCVN 4054:2005

Bảng 1.2.4: Độ mở rộng phần xe chạy hai làn xe trong đường cong nằm

Kích thước tính bằng milimét

Dòng

xe

Xe

con

Xe tải

Xe

moóc

tỳ



Bán kính đường cong nằm

<150÷10 <100÷7 <70÷5 <50÷3

0

0

0

0



250÷20

0



<200÷15

0



<30÷2

5



<25÷1

5



0.4



0.6



0.8



1.0



1.2



1.4



1.8



2.2



0.6



0.7



0.9



1.2



1.5



2.0



−



−



0.8



1.0



1.5



2.0



2.5



−



−



−



- Khi phần xe chạy có trên 2 làn xe, thì mỗi làn xe thêm phải mở rộng 1/2 trị

số trong Bảng 1.2.4 và có bội số là 0,1 m

Các dòng xe có xe đặc biệt, phải kiểm tra lại các giá trị trong Bảng 1.2.4

- 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 0,5m.

- 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

+ Một nửa nằm trên đường thẳng và một nửa nằm trên đường cong

+ Trên đoạn nối, mở rộng đều (tuyến tính). Mở rộng 1m trên chiều dài tối

thiểu 10m.

2.2.10 Xác định độ dốc siêu cao, đoạn vuốt nối siêu cao, phương pháp nâng siêu

cao, đường cong chuyển tiếp (nếu có)

- Độ dốc siêu cao được áp dụng khi xe chạy vào đường cong có bán kính nhỏ

hơn bán kính đường cong tối thiểu không làm siêu cao ( R < Rmin = 1500m) . Độ dốc

siêu cao lấy theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế theo Bảng 13 - TCVN

4054:2005. Độ dốc siêu cao lớn nhất không quá 7% và nhỏ nhất không dưới 2% đối

KSC



với VTK = 60Km/h: in ≤ isc ≤ isc

- Đoạn vuốt nối siêu cao:



max



21



Bố trí đoạn nối siêu cao nhằm chuyển hoá một cách điều hoà từ mặt cắt thông

thường (hai mái) sang mặt cắt ngang có bố trí siêu cao (một mái). Sự chuyển hoá

này sẽ tạo ra 1 độ dốc dọc phụ



Hình 1.2.7:Sơ đồ cấu tạo siêu cao

Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao được tính theo công thức:

Lnsc =



( B + E ).iSC

ip



Trong đó:

+ B : bề rộng mặt đường, B = B1lan.2 = 3,5x2 = 7 m

+ E: độ mở rộng mặt đường trong đường cong (m)

+ isc : độ dốc siêu cao (%)

+ ip : độ dốc dọc phụ cho phép, phụ thuộc vào cấp đường

Với V = 60 km/h → chọn ip = 0,5%

Bảng 1.2.5:Kết quả tính toán một số trường hợp bố trí siêu cao với vận tốc

Vtk=60km/h

R(m)

isc(%)

E(m)

Lnsc(m)

LTCVN(m)

Lchon(m)

7

0.9

110.60

70

110.60

125÷150

6

0.7

92.40

60

92.40

150÷175

5

0.7

77.00

55

77.00

175÷200

4

0.60

60.80

50

60.80

200÷250

3

42

50

50

250÷300

2

28

50

50

300÷1500

- Phương pháp nâng siêu cao

Siêu cao được thực hiện bằng cách quay đầu xe chạy ở phía lưng đường cong

(kể cả phần lề gia cố, phần lề đất vẫn dốc đổ ra ngoài) quanh tim đường để cho cả

phần xe chạy có cùng một độ dốc đổ vào bụng đường cong, sau đó vẫn tiếp tục

quay cả phần xe chạy (kể cả phần lề gia cố) quanh tim đường tới lúc đạt độ dốc siêu

cao

22



Đoạn nối siêu cao đều được bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp.

- Đường cong chuyển tiếp:

Để đảm bảo có sự chuyển biến điều hoà về lực ly tâm, về góc α và bán kính R

cần phải có một đường cong chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong tròn.

Đường cong chuyển tiếp có thể là một đường clôtôit, đường cong parabol bậc 3

hoặc đường cong nhiều cung tròn.

V3

Lct =

47.R.I

Chiều dài đường cong chuyển tiếp được xác định như sau:

Trong đó:

+ V: tốc độ thiết kế VTK = 60Km/h

+ R: bán kính đường cong nằm

+ I: độ tăng gia tốc ly tâm(m3/s), lấy I = 0,5 m3/s

Bảng 1.2.6: Kết quả tính toán một số trường hợp bố trí đường cong chuyển tiếp

với vận tốc Vtk=60km/h

R(m)

Ltt(m)

Lct(m)

L(m)

Lchon(m)

73.5

70

73.5

125÷150

73.5÷61.3

61.3

60

61.3

150÷175

61.3÷52.5

52.5

55

55

175÷200

52.5÷45.96

45.96

50

50

200÷250

45.96÷36.77

36.77

50

50

250÷300

36.77÷30.64

30.64

50

50

300÷1500

30.64÷6.13

Vì đường cong vừa có đoạn nối siêu cao vừa có đoạn chuyển tiếp. Vì vậy ta bố

trí đoạn vuốt nối và chuyển tiếp trùng nhau và lấy cùng 1 chiều dài lớn nhất

Bảng 1.2.7: Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp theo R

R(m)

Lct(m)

Ln(m)

Lchon(m)

73.5

113

113

125÷150

61.3

94

94

150÷175

55

78

78

175÷200

50

62

62

200÷250

50

50

50

250÷300

50

50

50

300÷1500

2.2.11 Xác định chiều rộng mặt đường, lề đường và nền đường

- Tuỳ vào số làn xe n, cách sắp xếp xe trên các làn, cách tổ chức giao thông giữa

các làn xe, chiều rộng mặt đường (phần xe chạy) được xác định như sau:

Bm = n.B + Bdpc

Trong đó:

+ n :số làn xe, n = 2 làn xe

+ B : bề rộng 1 làn xe. B = B1làn = 3,5 m

23