Giáo trình Thiết kế đường ô tô - Chương 3: Độ dốc dọc và chiều dài đoạn dốc dọc - Nguyễn Tân Dương

càng giảm, giá thành xây dựng do đó cũng hạ thấp.  Ngược lại, chi phí khai thác vận tải ô tô sẽ tăng khi độ dốc dọc của đường tăng, chi phí tiêu hao nhiên liệu càng tăng.  Độ dốc dọc tối ưu là độ dốc ứng với tổng chi phí xây dựng và khai thác là nhỏ nhất. . 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 110 3.2 ĐỘ DỐC DỌC VÀ CHIỀU DÀI ĐOẠN DỐC DỌC  Độ dốc dọc tối đa (imax)  Độ dốc dọc tối đa xác định tuỳ theo cấp hạng đường (bảng 15)  Khi gặp khó khăn có thể đề nghị tăng lên 1% nhưng độ dốc dọc lớn nhất không vượt quá 11%. Đường nằm trên cao độ 2000m so với mực nước biển không được làm dốc quá 8%.  Đường đi qua khu dân cư, đường có nhiều xe thô sơ chạy không nên làm dốc dọc quá 4%.  Dốc dọc trong hầm : không dốc quá 4% và không nhỏ quá 0,3% (thoát nước).  Độ dốc nên dùng : không nên lớn hơn 3%  Độ dốc dọc tối thiểu (imin)  Trong đường đào, độ dốc dọc tối thiểu là 0.5%.  Khi khó khăn có thể giảm xuống 0.3% và đoạn dốc này không được kéo dài quá 50m. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 111 10/5/20 38 3.2 ĐỘ DỐC DỌC VÀ CHIỀU DÀI ĐOẠN DỐC DỌC 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 112 3.2 ĐỘ DỐC DỌC VÀ CHIỀU DÀI ĐOẠN DỐC DỌC 3.2.2. Chiều dài đoạn dốc dọc  Chiều dài đoạn dốc lớn nhất lmax : Chiều dài của những dốc lớn phải hạn chế vì khi ô tô lên dốc lớn và dài, tốn nhiên liệu và máy bị đốt nóng dễ sinh ra chết máy. Khi xuống dốc phải hãm phanh nguy hiểm, nhất là đường trơn, nếu xe thô sơ thì dễ làm cho xúc vật kéo xe mệt mỏi.  Chiều dài đoạn dốc nhỏ nhất lmin : phải đủ để bố trí đường cong đứng và không nhỏ hơn các quy định. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 113 3.2 ĐỘ DỐC DỌC VÀ CHIỀU DÀI ĐOẠN DỐC DỌC  Chiều dài đoạn có dốc dọc không được quá dài, khi vượt quá quy định trong Bảng 16 phải có các đoạn chêm dốc 2,5 % và có chiều dài đủ bố trí đờng cong đứng. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 114 10/5/20 39 3.2 ĐỘ DỐC DỌC VÀ CHIỀU DÀI ĐOẠN DỐC DỌC 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 115 3.2 ĐỘ DỐC DỌC VÀ CHIỀU DÀI ĐOẠN DỐC DỌC 3.2.2. Chiều dài đoạn dốc dọc  Trên trắc dọc, từng đoạn ngắn lại thay đổi độ dốc làm cho trắc dọc thành hình răng cưa, như vậy xe đi không êm thuận, vì vậy người lái xe phải thường xuyên đổi số, đồng thời phải đủ để bố trí đường cong đứng. Vì vậy chiều dài độ dốc ít nhất phải có một độ dài như bảng 17 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 116 3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 3.3.1. Yêu cầu bố trí đường cong đứng  Để đảm bảo trắc dọc lượn đều không gãy khúc, xe chạy an toàn êm thuận, ở những chỗ đổi dốc trên trắc dọc phải thiết kế đường cong đứng lồi hoặc lõm 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 117  Tác dụng của đường cong đứng là chuyển tiếp độ dốc dọc của đường từ i1 đến i2 nhằm đảm bảo tầm nhìn và tạo sự êm thuận cho tuyến đường  Điều kiện bố trí đường cong đứng: Khi hiệu đại số tuyệt đối giữa hai độ dốc Δi = |i1 - i2| ≥ 1% khi Vtt ≥ 60 km/h ≥ 2% khi Vtt < 60 km/h  Phải bố trí đường cong đứng (lồi / lõm) (Chú ý: i có dấu “+” khi lên dốc và “-” khi xuống dốc) 10/5/20 40 3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 118 ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LỒI ĐƯỜNG CONG ĐỨNG LÕM T : CHIỀU DÀI TIẾP TUYẾN P : CHIỀU DÀI PHÂN CỰ R : BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG DI : HIỆU ĐẠI SỐ 2 ĐỘ DỐC DỌC LIỀN KỀ 3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 119  Xe chạy trên đường cong lồi 3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 120  Xe chạy trên đường cong lõm 10/5/20 41 3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 121 3.3.2. Xác định bán kính đường cong lồi tối thiểu: Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu được xác định theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn trên mặt cắt dọc. Xét tam giác vuông ABD ta có: AC2=BC*CD Vì d1,d2 << R (d1, d2 là chiều cao mắt người lái xe so với mặt đường) nên AC  l1; BC  d1; CD  2R  tương tư ta có  Từ đó ta có: * Đảm bảo tầm nhìn thấy xe ngược chiều thì d1=d2=d; S=S2  * Đảm bảo tầm nhìn một chiều (chướng ngại vật) thì d2=0; S=S1  3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 3.3.3. Bán kính tối thiểu đường cong đứng lõm 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 122  Rmin = v 2/[b] hay Rmin = V 2/6,5 (m) [với V: km/h] * Đảm bảo tầm nhìn ban đêm: Theo hệ thức lượng trong tam giác vuông ta có: AC2=BC*(2R-BC) Vì góc chiếu sáng của đèn  nhỏ (  20) và chiều cao đèn hđ << R nên (2R-BC)  2R  R = AC2/2.BC Được xác định theo hai điều kiện: * Đảm bảo không gãy nhíp xe và không gây khó chịu hành khách do lực ly tâm: Gia tốc ly tâm b = v2/R < [b] = 0,5 – 0,7 m/s = 2(ℎđ + . ) 3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 123 10/5/20 42  Các thông số cơ bản của đường cong: Phương trình đường cong đứng theo Parabol bậc 2 có dạng:  Chiều dài đường cong K = R.Δi  Tiếp tuyến đường cong  Độ dài phân cự  Tọa độ các điểm trên đường cong x = R.i y = R.i2/2 3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 3.3.3. Phương pháp cắm đường cong đứng 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 124 3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG ĐỨNG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 125 = − − ( − ) − * Bước 2: xác định vị trí tiếp đầu TĐ, tiếp cuối TC T=R(iA - iB)/2 xTĐ=xC - T ; yTĐ=yC - T.iA và xTC=xC + T ; yTC=yC + T.iB * Bước 3: xác định điểm gốc E (đỉnh đường cong) tại đó có độ dốc dọc bằng không xE=xTĐ + iA.R ; yE=yTĐ + R.i 2 A/2 Hoặc có thể kiểm tra lại: xE = xTC - iB.R ; yE = yTC - R.i 2 B/2 * Bước 4: xác định các điểm trung gian : x = R.i ; y = x2/2R = R.i2/2 Trình tự cắm đường cong đứng: * Bước 1: xác định đỉnh C xC=xA+l ; yC=yA+l.iA xB=xA+xAB ; yB=yC+(xAB-l).iB 3.4 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC  Phải đảm bảo tuyến lượn đều, ít thay đổi dốc, nên dùng độ dốc bé.  Đảm bảo thoát nước tốt từ nền đường và khu vực hai bên đường. Cần tìm cách nâng cao tim đường so với mặt đất tự nhiên.  Đảm bảo cao độ đã được xác định trước tại những điểm khống chế.  Độ dốc dọc tại các đoạn nền đường đào hoặc đắp thấp không được thiết kế nhỏ hơn 0,5% (cá biệt là 0,3%) để đảm bảo thoát nước tốt từ rãnh dọc và lòng rãnh không bị ứ đọng bùn cát.  Khi thiết kế đường đỏ cần chú ý đến điều kiện thi công thủ công hay cơ giới. Cố gắng tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công bằng cơ giới. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 126 10/5/20 43 3.4 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC  Đảm bảo sự lượn đều của trắc dọc tại vị trí cống và cầu nhỏ  Tránh bố trí nhiều đường cong đứng trên một đoạn thẳng dài để tránh tuyến có nhiều chỗ khuất.  Nên thiết kế số đường cong đứng bằng với đường cong nằm và nên bố trí trùng đỉnh.Khi phải bố trí lệch, độ lệch giữa hai đỉnh đường cong không lớn hơn ¼ chiều dài đường cong nằm.  Không thiết kế đường cong đứng có bán kính nhỏ nằm trong đường cong nằm để tránh tạo ra các u lồi hay các hố lõm. Nên đảm bảo bán kính đường cong đứng lõm lớn hơn bán kính đường cong nằm. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 127 3.5 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC 3.5.1 Các điểm khống chế bắt buộc đường đỏ phải đi qua  Các điểm khống chế là các điểm ở đó cao độ của nền đường đã được xác định  Các điểm khống chế buộc đường đỏ phải đi qua bao gồm:  Điểm đầu tuyến và điểm cuối tuyến: 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 128 3.5 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC 3.5.1 Các điểm khống chế bắt buộc đường đỏ phải đi qua  Các điểm khống chế buộc đường đỏ phải đi qua bao gồm:  Cao độ mặt cầu (H): H = Hn + ht + hc (m) Hn –Cao độ mặt nước thiết kế của sông (m), ht – chiều cao tỉnh không (m), phụ thuộc vào yêu cầu thông tàu thuyền, cấp đường sông, hc – chiều cao kết cấu cầu (m), 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 129 10/5/20 44 3.5 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC 3.5.1 Các điểm khống chế bắt buộc đường đỏ phải đi qua  Các điểm khống chế buộc đường đỏ phải đi qua bao gồm:  Cao độ nền đường đắp qua bãi sông phải cao hơn mực nước tính toán (có xét đến mức nước dềnh và chiều cao sóng vỗ) ít nhất là 0,5m.  Cao độ tối thiểu của mép nền đường: Phải cao hơn mực nước đọng thường xuyên là 0.5m. (Mực nước đọng thường xuyên là mực nước đọng từ 20 ngày trở lên)  Cao độ nền đường đắp tại vị trí cống tròn phải đảm bảo chiều cao đất đắp tối thiểu là 0,5m để cống không bị vỡ do lực va đập của lốp xe ô tô. Nếu không thỏa mãn yêu cầu trên thì dùng cống chịu lực như cống bản, cống hộp,  Tại nơi khống chế đường dây điện cao thế.  Tại nút giao khác mức do khống chế độ cao của đường chạy trên 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 130 3.5 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC 3.5.2 Các phương pháp thiết kế trắc dọc  Phương pháp đường bao: đường đỏ được thiết kế song song với mặt đất tự nhiên. thường dùng ở địa hình đồng bằng, đồi thoải hoặc khi thiết kế đường cải tạo nâng cấp, đường cấp thấp 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 131 3.5 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC 3.5.2 Các phương pháp thiết kế trắc dọc  Phương pháp đường bao: 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 132 10/5/20 45 3.5 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC 3.5.2 Các phương pháp thiết kế trắc dọc  Phương pháp đường cắt: đường đỏ cắt địa hình tự nhiên tạo thành những đoạn đường đào và đắp xen kẽ nhau. Khi thiết kế cố gắng để vị trí đường đỏ tạo sự cân bằng khối lượng công tác đất giữa các đoạn đào và đắp kề nhau. để tận dụng đất đào từ nền đường đào đắp sang nền đường đắp; dùng cho đường cấp cao, đường ở vùng đồi núi 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 133 3.5 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ KHI THIẾT KẾ TRẮC DỌC 3.5.2 Các phương pháp thiết kế trắc dọc  Phương pháp đường cắt: 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 134 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 135 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ TRẮC NGANG VÀ NỀN ĐƯỜNG