Chuong 12 thiet ke tuyen tren binh do

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD:Th.S TRẦN THIỆN LƯU

PHẦN II

THIẾT KẾ

KỸ THUẬT(Đoạn từ Km1+400 đến Km2+700)

SVTH:TỪ THANH CƯỜNG Trang 99


CHÖÔNG .12. THIẾT KẾ BÌNH ĐỒ ĐOẠN TUYẾN

(Từ Km 1+400 đến Km2 +700)

1 Thiết kế bình đồ tuyến:

Sau khi chọn phương án tuyến I và tiến hành khảo sát chi tiết tại thuộc địa ta lập và

vẽ được bản đồ địa hình tỉ lệ 1/1000 và dựa vào bản đồ này để Thiết kế bình đồ tuyến

đường.

Trong phần thiết kế cơ sở ta đã có các cọc Km, H, M, ND, TD, P, TC, NC và bây

giờ ta cần phải thêm các cọc C là các cọc rải đều có khoảng cách giữa các cọc là 20m.

Trong phạm vi đồ án ta chỉ thiết kế bình đồ tuyến từ Km 2+400 đến Km 2+700 của

phương án tuyến đã chọn (phương án I).

2 Thiết kế đường cong nằm:

2.1 Mục đích và nội dung tính toán:

Mục đích:

Khi xe chạy trên đường cong nằm thì xe phải chịu nhiều điều kiện bất lợi so với khi

xe chạy trên đường thẳng, những điều kiện bất lợi đó là:

- Khi xe chạy vào đường cong bán kính nhỏ thì yêu cầu bề rộng của đường phải

lớn hơn so với đường thẳng thì xe mới chạy được bình thường.

- Khi xe chạy vào đường cong thì tầm nhìn bị cản trở.

- Khi xe chạy vào đường cong phải chịu thêm lực ly tâm gây ra hiện tượng xe bị

trượt ngang hoặc bị lật ngang .

Từ những điều kiện bất lợi trên ta tính toán và thiết kế đường cong nằm.

Nội dung tính toán:

- Các yếu tố đường cong thiết kế.

- Tính toán siêu cao.

- Tính toán phần mở rộng đường của xe chạy khi vào đường cong.

- Tính toán đường cong chuyển tiếp.

- Tính toán bảo đảm tầm nhìn.

2.2 Tính toán thiết kế đường cong nằm:

2.2.1 Các yếu tố của đường cong thiết kế:

- Góc chuyển hướng: 20.17

- Bán kính đường cong: R = 800 m



- Chiều dài tiếp tuyến: T = 167.31 m

- Phân cự: P =12.69 m

- Chiều dài đường cong: K = 331.63 m

Với lý trình:Lấy lý trình theo doạn kỹ thuật

- ND : Km:0+531.22

- TD : Km:0+581.22

- P : Km:0+697.04

- TC : Km:0+812.85

- NC : Km:0+862.85

a) Tính toán siêu cao:

Độ dốc siêu cao:

Theo TCVN 4054-2005 với bán kính đường cong nằm 320m và tốc độ thiết kế V

= 60Km/h thì độ dốc siêu cao thiết kế là 2%.

Tính toán chiều dài đoạn nối siêu cao:

(1)

Trong đó: B=7 m : Bề rộng phần xe chạy,

isc= 2 % : Độ dốc siêu cao.

ip= 0.5 % : Độ dốc phụ thêm để nâng siêu cao ứng với vận 60km/h.

Theo TCVN 4054-2005: . Chọn (2)

Bố trí siêu cao:

Trong đoạn cong thiết kế đoạn nối siêu cao, ta thực hiện chuyển từ trắc ngang hai

mái sang trắc ngang một mái (isc).

Trình tự thực hiện chung:

Nâng dần độ dốc ngang lề gia cố lên bằng độ dốc ngang mặt đường. Tuy

nhiên tuyến đường thiết kế có ilề = in nên không thực hiện bước này.

Lấy tim phần xe chạy làm tâm, quay nửa phần mặt đường phía ngoài cho

đến khi đạt được mặt cắt ngang một mái bằng độ dốc ngang mặt đường.

Tiếp tục dùng tim đường làm tâm quay cho tới khi mặt cắt ngang đường

có độ nghiêng bằng độ dốc siêu cao thiết kế.



Xác định khoảng cách giữa các mặt cắt ngang đặc trưng:

Do chiều dài đoạn cong chuyển tiếp lơn hơn đoạn nối siêu cao nên phải tính lại độ

dốc phụ thêm:

Khoảng cách từ mặt cắt ngang đầu tiên đến mặt cắt ngang có độ dốc ngang nửa

phần xe chạy bằng không:

Khoảng cách từ mặt cắt ngang có độ dốc ngang nửa phần xe chạy bằng không

đến mặt cắt một mái có độ dốc in= isc = 2%:

L1-2 = L – L0-1 = 50 – 25 = 25 m

Cao độ thiết kế của các mặt cắt ngang đặc trưng:

Các cao độ thiết kế của 2 mép lề đường, 2 mép phần xe chạy và của tim đường ở

các mặt cắt ngang đặc trưng được xác định dựa vào mặt cắt dọc thiết kế và độ dốc

ngang của từng bộ phận của mặt cắt ngang đặc trưng.

Đối với các mặt cắt trung gian (thường được rải đều với cự ly 20m), các cao độ

đều được xác định bằng cách nội suy.

b) Tính toán phần mở rộng khi xe chạy trên đường cong:

Độ mở rộng mặt đường cho 1 làn xe:

l = 12 m: cách từ trục sau tới đầu mũi xe tải (bảng1 CVN4054-2005)

R = 320m: bán kính đường cong nằm.

Độ mở rộng của mặt đường 2 làn xe:

∆= 4 e = 2 0.2 = 0.4 m

Độ mở rộng đường cong được đặt trên diện tích phần lề gia cố.

Tuy nhiên, theo 22TCN4054-98 thì khi R ≥ 250m không cần bố trí độ mở rộng

trong đường cong nên kiến nghị không mở rộng mặt đường trong đường cong.

c) Bảo đảm tầm nhìn trên đường cong nằm:



Khi xe chạy vào đường cong, tầm nhìn của người lái xe bị hạn chế do vật cản ở

gần đường cong như: mái ta luy đường đào, cây cối xung quanh…

Khi vào đường cong tài xế thường có xu hướng cho xe chạy vào giữa mặt đường

tạo cảm giác an toàn nhằm không bị trượt ra ngoài đường cong, do vậy khi tính toán

tầm nhìn khi xe chạy vào đường cong phải tính cho trường hợp nhìn thấy xe chạy

ngược chiều và đường có dải phân cách giữa nên không có xe chạy ngược chiều.

Trong phần tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của tuyến đường, ta đã xác định

được tầm nhìn xe chạy: S = S1 =75m.

Trong phần tính toán kỹ thuật tại đường cong có bán kính R=800m, ta có góc

giới hạn của đọan đường cong =20.17 chiều dài đường cong K=331.63 m

Xác định bán kính quĩ đạo của mắt người lái xe dựa theo qui định tính từ mắt

người lái xe có vị trí cách mép phần xe chạy bên tay phải là 1.5m, không mở rộng

mặt đường:

Vì K = 607.48 m > S = 100 m nên phạm vi tầm nhìn tính từ mắt người lái xe

được xác định theo công thức sau:

là góc ở tâm chắn cung S:



Vì khoảng cách từ quỹ đạo xe chạy đến nơi bắt đầu chướng ngại vật Zo > Z

nên không cần phá bỏ chướng ngại vật trong đường cong.

Để bảo đảm an toàn thì ta vẫn giả sử có xe chạy ngược chiều.

S = S2 =150m.

Như vậy để đảm bảo khoảng cách tính từ vị trí mắt người lái xe (cách mép mặt

đường 1.5m và cao hơn so với mặt đường là 1.2m) đến điểm tương ứng theo

phương ngang trên mái taluy là Z, cần bạt mái taluy ở những đoạn đường đào và

phát quang cây cối, toàn bộ vật cản đối với đoạn đường đắp trong phạm vi Z.

2.2.2 Tính toán đường cong chuyển tiếp:

Các yếu tố của đường cong tổng hợp

- Góc chuyển hướng: 20.17

- Bán kính đường cong: R = 800 m

Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp:

Chọn đường cong chuyển tiếp có dạng đường cong Clotoit.



Chiều dài đường cong chuyển tiếp phải đủ để bố trí siêu cao và tốc độ tăng gia tốc

ly tâm không được vượt quá trị số cho phép được xác định theo công thức:

Lct = = (3)

Trong đó:

V = VTK = 60 km/h

R = 800 m

I: Độ tăng gia tốc ly tâm không vượt quá [I0] = 0.5

Ngoài ra đường cong chuyển tiếp bố trí theo phương trình clotoit nên chiều dài

đường cong chuyển tiếp phải thỏa mãn điều kiện:

m (4)

Kết luận: Lct = max[(1),(2),(3).(4)] = 50 m

Chọn chiều dài đường cong chuyển tiếp: L = 50 m.

Xác đinh vân tốc cho phép khi vào đường cong:

Trong đó:

R = 800

0.08

i = isc = 5% = 0.05

V > Vmax = 60 Km/h



Xe không cần hạn chế tốc độ khi vào đường cong

Kiểm tra điều kiên bố trí đường cong chuyển tiếp:

Trong đó:

0: góc kẹp giữa đường thẳng và tiếp tuyến ở cuối đường cong chuyển tiếp

0 = = = 1.790

= 20.17 : góc chuyển hướng.

Ta thấy: = 20.17 > 2 0 =2 1.790 = 3.58o (thỏa mãn điều kiện).

Tính toạ độ điểm cuối của đường cong chuyển tiếp (X0,Y0)

Khi S=L=50m thì:

Với C=RxL=800x50=40000m2

Xác đinh số độ dịch chuyển p và t:

+Độ dịch chuyển p

p = Y0 - R(l - Cos ) = 0.52 - 800(l- Cos 1.790) = 0.0003m

+Chiều dài từ điểm NĐ đến đỉnh Đ

t= X0-RSin0 = 50 – 800xSin(1.790) =25m

Vì: p = 0.0003 m < 0.01R = 0.01 800 = 8 m nên ta giữ nguyên R đã chọn.

Xác định điểm bắt đầu và điểm kết thúc của đường cong chuyển tiếp ,

chiều dài đường cong tròn cơ bản, chiều dài đường cong tổng hợp, góc phân giác:

+Chiều dài từ điểm NĐ đến đỉnh Đ:

T0=(RxCos0+Y0)tg +X0-RxSin0

=(800xCos1.79+0.52)tg +50- 800xSin1.79= 167.31m

+ Chiều dài đường cong tròn cơ bản:

Với 0=-20=20.17o-2x1.790=16.590



+ Chiều dài đường cong tổng hợp:

K =2xL+K0=2x50+231.63=331.63m

+ Góc phân giác

Xác định tọa độ các điểm trung gian:

Tọa độ các điểm trung gian có chiều dải S i cũng được xác định tương tự như xác

định tọa độ điểm cuối của đường cong chuyển tiếp. Khoảng cách các điểm trung gian

20m.

Bảng 12.1: cắm tọa độ đường cong chuyển tiếp

Điểm S(m) x(m) y(m)

NĐ 0 0 0

1 5 5 0

2 10 10 0

3 15 15 0.01

4 20 20 0.03

5 25 25 0.07

6 30 30 0.11

7 35 35 0.18

8 40 40 0.27

9 45 45 0.38

TĐ 50 50 0.52

Xác định các điểm trung gian của đường tròn Ko:

Trên đường cong tròn , cứ 20 m ta cắm 1 cọc rải đều từ 2 phía cho đến điểm

giữa của đường cong (do tính đối xứng của đường cong). Tọa độ các cọc được xác

định như sau:

Xác định các góc chắn cung:

Tọa độ của điểm thứ i:

xi = R sin nyi = R (1- cos n)



Bảng 12.2 cắm tọa độ đường cong tròn

ĐiểmBán kính

R(m)

khoảng cách

cọc S(m)(độ)

Tọa độ

x(m) y(m)TĐ 800 0 0 0 0

1 800 20 1.432 20 0.25

2 800 40 2.864 39.97 1.00

3 800 60 4.296 59.93 2.25

4 800 80 5.728 79.85 4.00

5 800 100 7.160 99.71 6.24

P 800 115.82 8.296 115.42 8.37


Documents

Chuong 12 thiet ke tuyen tren binh do