Giáo trình Thiết kế đường ô tô - Chương 2: Thiết kế bình đồ tuyến - Nguyễn Tân Dương

quy định về trị số giới hạn đối với cấp đường thiết kế.  Đảm bảo tuyến đường ôm theo hình dạng địa hình để khối lượng đào đắp nhỏ nhất, bảo vệ cảnh quan thiên nhiên .  Đảm bảo sự hài hoà, phối hợp giữa đường và cảnh quan  Không nên thiết kế đường có những đoạn đường thẳng quá dài.  Cố gắng sử dụng các tiêu chuẩn hình học cao trong điều kiện địa hình cho phép.  Đảm bảo tuyến là một đường không gian đều đặn, êm thuận, trên hình phối cảnh tuyến không bị bóp méo hay gãy khúc. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 63 10/5/20 22 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VÀ NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN 2.1.3 Một số nguyên tắc cơ bản khi vạch tuyến:  Bám sát đường chim bay giữa điểm đầu và cuối tuyến.  Tránh vạch tuyến qua các vị trí bất lợi về thổ nhưỡng, thủy văn, địa chất hoặc qua khu đất quý, đất vùng kinh tế đặc biệt.  Tuyến qua thành phố, thị trấn cần xác định trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật và tham khảo ý kiến của địa phương.  Tuyến qua vùng đồi nên dùng bán kính lớn uốn theo địa hình tự nhiên, bỏ qua những vòng lượn nhỏ và tránh tuyến bị gãy khúc ở bình đồ và mặt cắt dọc.  Khi qua vùng đồng bẳng thì vạch tuyến thẳng, ngắn nhất. Tuy nhiên tránh dùng đoạn thẳng quá dài (>3km) , tránh dùng góc chuyển hướng nhỏ. 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 64 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 65 2.2.1 Đặc đểm xe chạy trên đường cong: - Khi xe chạy trong đường cong phải chịu thêm lực ly tâm, lực này đặt ở trọng tâm của xe, nằm ngang và có chiều hường từ tâm ra ngoài đường cong, có giá trị Trong đó m : khối lượng xe v : vận tốc xe chạy trong đường cong R : bán kính đường cong Lực ly tâm có thể gây lật xe, trượt ngang, tiêu tốn nhiên liệu, hao mòn lốp xe, gây khó khăn cho việc điều khiển xe và làm cho hành khách trên xe cảm thấy khó chịu. - Xe chạy trong đường cong yêu cầu bề rộng phần xe chạy lớn hơn đường thẳng - Xe chạy trong đường cong dễ bị cản tầm nhìn nhất là khi bán kính đường cong nhỏ, ở đoạn đường đào. H3.1-Các lực tác dụng khi xe chạy trong đường cong 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 66 2.2.1 Đặc đểm xe chạy trên đường cong: Gọi Y là tổng lực ngang tác dụng lên xe Y=C.cos ± G.sin “+” khi đường 2 mái và xe chạy ở phần lưng đường cong “-” khi đường có siêu cao và dốc về phía bụng đường cong Do góc  nhỏ nên cos1 và sin tgin  m được gọi là hệ số lực ngang đặc trưng cho lực ngang tác dụng lên một đơn vị trọng lượng của xe Từ đó ta có với v là (m/s) thì với V là (km/h) thì H3.1-Các lực tác dụng khi xe chạy trong đường cong 10/5/20 23 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 67 2.2.2 Xác định Hệ số lực ngang:  Theo điều kiện ổn định chống lật Điều kiện ổn định giữa mô men lật và mô men giữ cho ta Trong đó: b là khoảng cách giữa hai bánh xe h là chiều cao của trọng tâm xe D là độ dịch ngang của thân xe so với bánh Theo thực nghiệm D = 0,2.b Đối với xe con thì b/h = 2 ÷ 3 Đối với xe buýt thì b/h = 1,7 ÷ 2,2 Theo trị số an toàn nhỏ nhất ta có điều kiện để xe ổn định không lật là m ≤ 0,6 H3.1-Các lực tác dụng khi xe chạy trong đường cong 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 68 2.2.2 Xác định Hệ số lực ngang:  Theo điều kiện ổn định chống trượt ngang Điều kiện để xe không bị trượt là Trong đó: G là tải trọng tác dụng lên bánh xe φ là hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường φ1 là hệ số bám dọc φ1= (0,7÷0,8)φ φ2 là hệ số bám ngang φ2= (0,6÷0,7)φ Khi đó ta có Y ≤ G.φ2  Như vậy ta có các điều kiện của μ như sau: Mặt đường khô, sạch  μ ≤ 0,36 Mặt đường ẩm, sạch  μ ≤ 0,24 Mặt đường ẩm, bẩn  μ ≤ 0,12 H3.1-Các lực tác dụng khi xe chạy trong đường cong H3.2-Tương quan giữa lực bám ngang và dọc 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 69 2.2.2 Xác định Hệ số lực ngang:  Theo điều kiện êm thuận và tiện nghi với hành khách Điều tra cho ta kết quả như sau - Khi μ = 0,1 hành khách khó nhận biết là xe vào đường cong - Khi μ = 0,15 hành khách bắt đầu cảm nhận thấy đã vào đường cong - Khi μ = 0,20 hành khách cảm thấy có đường cong và hơi khó chịu. Người lái xe lúc này muốn giảm tốc độ chạy xe. - Khi μ = 0,30 hành khách cảm thấy bị xô dạt về một phía Để đảm bảo êm thuận và thoải mái cho hành khách nên chọn μ = 0,15. Trong điều kiện khó khăn, khi hành khách có chuẩn bị cho phép dùng μ = 0,25 10/5/20 24 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 70 2.2.2 Xác định Hệ số lực ngang:  Theo điều kiện tiết kiệm nhiên liệu và săm lốp Thực tế cho thấy μ càng lớn thì độ mài mòn lấp xe, máy móc, tiêu hao nhiên liệu càng tăng. Nghiên cứu cho thấy nên dùng μ ≤ 0,1 TÓM LẠI: - Trong điều kiện bình thường chọn μ = 0,10 - Trong điều kiện địa hình khó khăn chọn μ = 0,15 - Trong điều kiện đặc biệt khó khăn chọn μ = 0,20 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 71 2.2.3 Lựa chọn bán kính đường cong bằng:  Xác định bán kính đường cong nằm theo hệ số lực ngang μ Bán kính đường cong nằm tối thiểu (với μ = 0.15) Bán kính đường cong nằm thông thường (với μ = 0.08  0.1) Bán kính đường cong nằm không cần siêu cao (với μ = 0.08) Trong đó V : tốc độ xe chạy tính toán km/h μ : hệ số lược ngang iscmax : độ dốc siêu cao lớn nhất isctt : độ dốc siêu cao thông thường, isctt = iscmax – 2% in : độ dốc ngang mặt đường, in = 2  4% 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 72 2.2.3 Lựa chọn bán kính đường cong bằng:  Xác định bán kính đường cong nằm tối bảo đảm tầm nhìn ban đêm (Tầm nhìn 1 chiều) Vào ban đêm tầm nhìn S của người lái xe phụ thuộc vào góc phát sáng theo phương ngang của đèn. Thường góc phát sáng này nhỏ   20 nên bán kính đường cong được xác định như sau: H3.4 Sơ đồ tầm nhìn ban đêm = . = 2.  180 . p. = 90 p. ≈ 15 10/5/20 25 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 73 2.2.3 Lựa chọn bán kính đường cong bằng: Đây là bái toán kinh tế kỹ thuật. Bán kính được chọn theo các nguyên tắc sau - Lớn hơn các giá trị giới hạn - Phù hợp với địa hình, càng lớn càng tốt - Đảm bảo sự nối tiếp giữa các đường cong, bố trí được các yếu tố đường cong - Đảm bảo sự hài hòa các yếu tố của tuyến và phối hợp tuyến với cảnh quan 2.2 BÁN KÍNH TỐI THIỂU TRONG ĐƯỜNG CONG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 74  Chỉ trong trường hợp khó khăn mới vận dụng bán kính đường cong nằm tối thiểu. Khuyến khích dùng bán kính tối thiểu thông thường trở lên, và luôn tận dụng địa hình để đảm bảo chất lượng chạy xe tốt nhất  Bán kính đường cong nằm tối thiểu theo TCVN 4054:2005 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 75 2.3.1 Khái niệm về siêu cao Khi xe chạy trong đường cong, những xe chạy bên nửa phía ngoài tim đường (phía lưng đường cong) kém ổn định hơn những xe chạy phía bụng đường cong. Vì vậy, để đảm bảo an toàn và tiện lợi trong việc điều khiển ô tô ở các đường cong bán kính nhỏ thì phải làm cho mặt đường có độ dốc ngang 1 mái nghiên về phía bụng của đường cong (Hình 3.2).  Mặt đường bố trí siêu cao H3.2 Bố trí siêu cao trong đường cong 10/5/20 26 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 76 2.3.2 Mục đích bố trí siêu cao  Giảm hệ số lực ngang μ.  Tăng tốc độ xe chạy trong đường cong nằm  Tăng mức độ an toàn chạy xe trong đường cong nằm  Tạo cho lái xe yên tâm chạy với tốc độ cao, đảm bảo yêu cầu mỹ quan, quang học và mặt đường không có cảm giác bị thu hẹp một cách giả tạo trong đường cong. H3.2 Bố trí siêu cao trong đường cong 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 77 2.3.3 Độ dốc siêu cao Từ công thức tính hệ số lực ngang Để giảm μ ta có các biện pháp sau: - Tăng R - Giảm V - Bố trí mặt đường có dốc ngang 1 mái về phía bụng đường cong (gọi là siêu cao) Độ dốc siêu cao isc = in  isc max isc max xác định theo điều kiện xe không bị trượt ngang trên mặt đường. Theo TCVN thì isc max = 8%  2% < isc < 8% H3.2 Bố trí siêu cao trong đường cong 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 78 10/5/20 27 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 79 2.3.4 Bố trí siêu cao  Độ dốc siêu cao lấy theo bán kính đường cong nằm và tốc độ thiết kế của tuyến đường. Độ dốc siêu cao lớn nhất không quá 8 % và nhỏ nhất không dưới 2 %.  Lề đường phần gia cố làm cùng độ dốc và cùng hướng với dốc siêu cao, phần lề đất không gia cố phía lưng đường cong dốc ra phía lưng đường cong.  Các phần xe chạy riêng biệt nên làm siêu cao riêng biệt  Khi thiết kế siêu cao trong đường cong, chú ý thiết kế độ dốc dọc của lòng rãnh cho thích đáng để đảm bảo việc thoát nước trong rãnh dọc được tốt. 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 80 2.3.5 Đoạn nối siêu cao  Để chuyển tiếp một cách điều hòa từ trắc ngang hai mái (trên đường thẳng) sang trắc ngang một mái (trong đường cong) phải có một đoạn chuyển tiếp Lsc. Đoạn này được gọi là đoạn nối siêu cao.  Có 2 phương pháp nâng siêu cao  Phương pháp quay quanh tim  Phương pháp quay quanh mép 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 81 H3.3 Sơ đồ tính Lsc theo phương pháp quay quanh tim 2.3.5 Đoạn nối siêu cao 2.3.5.1 Phương pháp quay quanh tim:  Quay mái mặt đường bên lưng đường cong quanh tim đường cho đạt độ dốc ngang mặt đường in ;  Tiếp tục quay cả mặt đường quanh tim đường cho đạt độ dốc isc. Khi thực hiện quay siêu cao thì đoạn nối siêu cao Lsc có chức năng chuyển hóa một cách điều hòa từ mặt cắt ngang thông thường hai mái sang cắt ngang đặc biệt có siêu cao. Sự chuyển hóa này tạo ra độ dốc dọc phụ if do đó ta có: 10/5/20 28 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 82 H3.3 Sơ đồ tính Lsc theo phương pháp quay quanh tim 2.3.5 Đoạn nối siêu cao 2.3.5.1 Phương pháp quay quanh tim: Công thức tính chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc và chiều dài các đoạn đặc trưng như sau Trong đó b : chiều rộng mặt đường if = 1 % khi Vtt < 60 km/h if = 0.5 % khi Vtt ≥ 60 km/h in : độ dốc ngang mặt đường 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 83 2.3.5 Đoạn nối siêu cao 2.3.5.1 Phương pháp quay quanh tim: Xét mặt cắt ngang bất kỳ cách đầu đoạn một khoảng x  Nếu x≤L1 thì mặt cắt nằm trong đoạn 1: Độ dốc bên bụng đường cong: i=in Độ dốc bên lưng đường cong :  Nếu L1≤ x ≤L2 thì mặt cắt nằm trong đoạn 2: Độ dốc bên bụng đường cong :i=in Độ dốc bên lưng đường cong:  Nếu (L1+L2) ≤ x ≤ Lsc thì mặt cắt nằm trong đoạn 3 : Độ dốc cả mặt đường 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 84 H3.4 Sơ đồ tính Lsc theo phương pháp quay quanh mép 2.3.5 Đoạn nối siêu cao 2.3.5.2 Phương pháp quay quanh mép:  Quay mái mặt đường bên lưng đường cong quanh tim đường cho đạt độ dốc ngang mặt đường in ;  Tiếp tục quay cả mặt đường quanh mép đường cho đạt độ dốc isc. Công thức tính chiều dài đoạn nối siêu cao Lsc và chiều dài các đoạn đặc trưng như sau 10/5/20 29 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 85 2.3.5 Đoạn nối siêu cao  Nếu tại vị trí đường cong không bị khống chế bởi điều kiện quy hoạch thoát nước hoặc san nền thì dùng phương pháp quay quanh tim đường để nâng siêu cao.  Để giải quyết vấn đề tâm lý cho người lái xe, với những đường cong ôm vực, người ta thiết kế mặt đường có độ dốc siêu cao ngược (mặt đường có độ dốc nghiên về phía lưng đường cong), độ dốc siêu cao ngược không được vượt quá 4%. 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 86 2.3.6 Trình tư tính toán nâng siêu cao  Xác định độ dốc siêu cao isc, độ dốc dọc phụ thêm if  Chọn phương pháp nâng siêu cao  Lựa chọn chiều dài đoạn bố trí siêu cao LSC  Từ chiều dài L bố trí đã chọn tính lại if và tính các đoạn đặc trưng L1, L2, L3  Tính độ dốc phần mặt đường trong đoạn nối siêu cao  Tính các độ dốc lề đường (lề đất, lề gia cố), độ dốc dải phân cách tại các mặtcắt ngang trong đoạn nối siêu cao phụ thuộc vào độ dốc ngang mặt đường và phương pháp nâng siêu cao.  Kết hợp tính toán đường cong chuyển tiếp và mở rộng trong đường cong thiết kế trắc ngang trên cơ sở các độ dốc ngang đã xác định được. 2.3 SIÊU CAO VÀ ĐOẠN NỐI SIÊU CAO 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 87 10/5/20 30 2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 88 2.4.1 Khái niệm đường cong chuyển tiếp  Khi xe chạy từ đoạn đường thẳng có bán kính là  vào đoạn đường cong có bán kính bằng R, điều kiện xe chạy bị thay đổi đột ngột: - Bán kính từ + chuyển sang R - Lực ly tâm tăng dần từ 0 đến - Góc  giữa trục bánh trước và trục xe tăng từ 0 đến   Những thay đổi đột ngột này gây cảm giác khó chịu cho lái xe và hành khách và gây khó khăn trong điều khiển xe. Do vậy cần bố trí đường cong chuyển tiếp (ĐCCT) nhằm: - Thay đổi góc  từ từ đến góc ngoặt cần thiết. - Giảm mức độ tăng lực ly tâm đột ngột để tránh tình trạng hành khách bị xô ngang - Làm cho tuyến đường hài hòa, lượn đều không bị gãy khúc, làm tăng sự êm thuận và an toàn xe chạy. LA   R 2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 89 2.4.2 Phương trình đường cong chuyển tiếp dạng Clô-tô-it  Đoạn ĐCCT được thiết kế với điều kiện:  Tốc độ xe chạy trên đường thẳng bằng tốc độ xe chạy trên đường cong.  Phương trình ĐCCT phù hợp với qũy đạo xe chạy trong thực tế, bán kính đường cong thay đổi tỉ lệ nghịch với góc ngoặt của bánh xe trước và được xác định bằng công thức: trong đó: LA – Chiều dài khung xe, m;  - góc ngoặt của bánh xe trước;  - bán kính đường cong tại điểm tính toán, m. = LA   R 2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 90 2.4.2 Phương trình đường cong chuyển tiếp dạng Clotoit  Ngoài đường thẳng,  = 0, tăng dần khi vào đường cong và tại tiếp đầu của đường cong tròn có bán kính bằng R,  = 0 và ta có:  Nếu xe chạy với tốc độ không đổi v (m/s), tốc độ quay góc ngoặt của bánh xe trước không đổi là , gọi S là chiều dài đoạn đường xe chạy được trên ĐCCT, t là thời gian xe chạy tương ứng, ta có: Thay vào trên, ta có: Vì LA, v,  là những đại lượng không đổi nên: Do đó: Phương trình trên là cơ sở để thiết kế ĐCCT. Nó chính là phương trình đường cong dạng Clotoit. = = . = . = . . . = = = = 10/5/20 31 2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 91 2.4.2 Phương trình đường cong chuyển tiếp dạng Clô-tô-it Phương trình đường cong Clotoit : Hằng số C có thể xác định từ điều kiện: khi S = L (tại cuối ĐCCT) thì  = R và ta có: C = .S = R.L = A2 A được gọi là thông số của đường cong Clotoit L là chiều dài ĐCCT P.trình được chuyển sang hệ tọa độ đề các: (đây là phương trình hội tụ nhanh nên chỉ cần tính 2 số hạng đầu là đủ) = = = - 2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 92 2.4.3 Xác định chiều dài ĐCCT tối thiểu  Chiều dài ĐCCT được xác định từ điều kiện để lực ly tâm tăng dần dần không gây cảm giác khó chịu cho hành khách khi xe chạy vào đường cong.  Muốn vậy tốc độ tăng gia tốc ly tâm I không được vượt quá trị số cho phép có thể gây khó chịu cho hành khách. Lực ly tâm phải tăng từ từ, thay đổi từ 0 ở ngoài đoạn thẳng đến trị số cực đại v2/R khi vào đến đường cong tròn với độ tăng gia tốc ly tâm là I. (Giá trị độ tăng gia tốc ly tâm theo Liên Xô cũ và Việt Nam I=0.5 m/s3)  Thời gian xe chạy trên đoạn ĐCCT có thể xác định theo công thức:  Do đó chiều dài ĐCCT có thể xác định:  Nếu v tính bằng km/h thì: = . = 47. () = . = . () 2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 93 2.4.4 Trình tư cắm ĐCCT * Bước 1: Xác định các thông số cơ bản của đường cong tròn: Tiếp tuyến đường cong: Chiều dài đường cong: Phân cự: p= * Bước 2: Xác định chiều dài ĐCCT: LCT từ đó xác định thông số * Bước 3: Xác định góc kẹp 0 = LCT/2R và kiểm tra 0 ≤ /2 (ko thỏa thì phải tăng R) * Bước 4: Xác định tọa độ điểm cuối ĐCCT (x0,y0) có S=LCT và độ dịch chuyển t,p và và 10/5/20 32 2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 94 2.4.4 Trình tư cắm ĐCCT * Bước 5: Tính lại bán kính đường cong tròn R1=(R+p) và tính lại yếu tố đường cong tròn theo R1: * Bước 6: Xác định chiều dài phần còn lại của đường cong tròn * Bước 7: Xác định lý trình điểm bắt đầu NĐ và kết thúcNC của đường cong chuyển tiếp * Bước 8: Xác định tọa độ các điểm của ĐCCT cách nhau 5-10m ứng với thông số A. * Bước 9: Tính và cắm phần đường cong tròn còn lại Ko 2.4 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 95 2.4.5 Trình tư cắm đường cong tròn * Bước 2: Chọn khoảng cách cắm cọc l=5-20m tùy R, từ đó xác định góc chắn Từ đó tính được tọa độ điểm thứ n theo công thức: x’n= R.sin(n.) y’n= R.[1-cos(n.)] * Bước 1: Xác định hệ trục tọa độ (x’o’y’): Từ A đo một đoạn tAB=y0.cotg0 được B, sau đó nối B với O’ được trục o’y’  o’y’ 2.5 MỞ RỘNG ĐƯỜNG VÀ ĐOẠN NỐI MỞ RỘNG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 96 2.5.1 Khái niệm  Khi xe chạy vào đường cong, quỹ đạo bánh trước và sau không trùng nhau nên dải chiều rộng mà ô tô chiếm chỗ sẽ lớn hơn trên đường thẳng  Để đảm bảo điều kiện xe chạy trên đường cong tương đương như trên đường thẳng, ở các đường cong có bán kính nhỏ cần phải mở rộng phần xe chạy thêm chiều rộng e (D). H3.4 Sơ đồ xác định độ mở rộng mặt đường trong đường cong 10/5/20 33 2.5 MỞ RỘNG ĐƯỜNG VÀ ĐOẠN NỐI MỞ RỘNG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 97 2.5.2 Tính toán độ mở rộng  Độ mở rộng e có thể xác định theo hệ thức lượng vòng tròn:  Để xét đến đến độ sàng ngang khi xe chuyển động với vận tốc V ta hiệu chỉnh như sau: Như vậy độ mở rộng mặt đường cho đường có 2 làn xe được tính gần đúng theo công thức sau Với LA: chiều dài từ đầu xe tới trục bánh xe sau e : độ mở rộng của 1 làn xe ; V là vận tốc xe chạy (km/h) 2.5 MỞ RỘNG ĐƯỜNG VÀ ĐOẠN NỐI MỞ RỘNG 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 98 2.5.3 Bố trí độ mở rộng trong đường cong Đoạn nối mở rộng bố trí trùng với đường cong chuyển tiếp, đoạn nối siêu cao Lnối= max(LCT,LSC). Nếu không có hai yếu tố chuyển tiếp, siêu cao thì : - Bố trí ½ trên đường thẳng và ½ trên đường cong - Trên đoạn nối thì mở rộng dần đều (tuyến tính) theo tỷ lệ 1:10 (tức mở rộng 1m trên chiều dài tối thiểu là 10m)  Lnối = 10E Mở rộng được bố trí một nửa về phía bụng và một nửa về phía lưng đường cong. Khi khó khăn có thể bố trí về một phía bụng hoặc lưng đường cong. 2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 99 2.6.1 Tầm nhìn trong đường cong  Tầm nhìn trên đường cong nằm được kiểm tra đối với các ô tô chạy trên làn xe phía bụng đường cong với giả thiết mắt người lái xe cách mép mặt đường 1,5m và ở độ cao cách mặt đường 1,2m (tương ứng với trường hợp xe con). Muốn đảm bảo được tầm nhìn S trên đường cong cần phải xác định được phạm vi phá bỏ chướng ngại vật cản trở tầm nhìn, thường dùng hai phương pháp:  Phương pháp đồ giải  Phương pháp giải tích 10/5/20 34 2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 100 2.6.2 Phương pháp đồ giải  Trên bình đồ đường cong nằm vẽ với tỉ lệ lớn (Hình 3.9), theo đường quỹ đạo xe chạy, định điểm đầu và điểm cuối của những dây cung có chiều dài bằng chiều dài tầm nhìn S. Vẽ đường cong bao những dây cung này ta có đường giới hạn nhìn. Trong phạm vi của đường bao này tất cả các chướng ngại vật đều phải được phá bỏ như cây cối, nhà cửa, H3.5 Sơ đồ xác định tầm nhìn theo phương pháp đồ giải 2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 101 2.6.3 Phương pháp giải tích  Xác định khoảng cách cần đảm bảo tầm nhìn tại điểm chính giữa đường cong z. Trong phạm vi đường cong tròn, đường giới hạn nhìn vẽ theo đường tròn cách quỹ đạo xe chạy một khoảng cách là z. Từ hai đầu của đường cong, kéo dài về hai phía mỗi bên một đoạn bằng S trên quỹ đạo xe chạy. Từ hai điểm cuối của hai đoạn thẳng này vẽ đường thẳng tiếp xúc với đường tròn trên ta sẽ có đường giới hạn nhìn (Hình 3.6). H3.6 Sơ đồ xác định tầm nhìn theo phương pháp giải tích 2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 102 2.6.3 Phương pháp giải tích  Xác định khoảng cách cần đảm bảo tầm nhìn z, có 2 trường hợp  Khi chiều dài đường cong K nhỏ hơn cự ly tầm nhìn S (Hình3.7a)  Khi chiều dài đường cong K lớn hơn cự ly tầm nhìn S (Hình3.7b) H3.7 Sơ đồ xác định khoảng cách z a) Khi S>K; b) Khi S<K 10/5/20 35 2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 103 2.6.3 Phương pháp giải tích  Trường hợp 1: khi K<S Ta có: z = DE + EH Mà DE = OD – OE = R1 – OE R1 là bán kính quỹ đạo đường cong xe chạy Do đó ta có: = = /2 = 1 2 ( − )/2 = 1 − 2 + 1 2 ( − ) 2 2.6 ĐẢM BẢO TẦM NHÌN TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 104 2.6.3 Phương pháp giải tích  Trường hợp 2: khi K>S Ta có: Trong đó: 1 – góc giới hạn bởi cung của đường tròn có chiều dài bằng cự ly tầm nhìn S. Với R là bán kính đường cong,m B là chiều rộng mặt đường,m = 1 − 2 = 180. = R − ( B 2 − 1.5m) 2.7 NỐI TIẾP CÁC ĐƯỜNG CONG TRÊN BÌNH ĐỒ 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 105 2.7.1 Nối tiếp 2 đường cong cùng chiều Hai đường cong cùng chiều có thể nối trực tiếp với nhau hoặc giữa chúng có một đoạn thẳng chêm tùy từng trường hợp cụ thể:  Nếu hai đường cong cùng chiều không có siêu cao hoặc có cùng độ dốc siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau và ta có đường cong ghép.  Nếu hai đường cong cùng chiều gần nhau mà không có cùng độ dốc siêu cao:  Giữa chúng phải có một đoạn thẳng chêm m đủ dài để bố trí hai đoạn ĐCCT hoặc hai đoạn nối siêu cao, tức là: 10/5/20 36 2.7 NỐI TIẾP CÁC ĐƯỜNG CONG TRÊN BÌNH ĐỒ 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 106 2.7.1 Nối tiếp 2 đường cong cùng chiều  Nếu chiều dài đoạn thẳng chêm giữa hai đường cong không có hoặc không đủ thì tốt nhất là thay đổi bán kính để hai đường cong tiếp giáp nhau và có cùng độ dốc siêu cao cũng như độ mở rộng theo độ dốc siêu cao và độ mở rộng lớn nhất. Tỉ số bán kính giữa hai đường cong kề nhau trong đường cong ghép không được lớn hơn 1.3 lần.  Nếu vì điều kiện địa hình không thể dùng đường cong ghép mà vẫn phải giữ đoạn thẳng chêm ngắn thì trên đoạn thẳng đó phải thiết kế mặt cắt ngang một mái (siêu cao) từ cuối đường cong này đến đầu đường cong kia. 2.7 NỐI TIẾP CÁC ĐƯỜNG CONG TRÊN BÌNH ĐỒ 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 107 2.7.2 Nối tiếp 2 đường cong ngược chiều  Hai đường cong ngược chiều có bán kính lớn không yêu cầu làm siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau.  Trường hợp cần phải làm siêu cao thì chiều dài đoạn thẳng chêm phải đủ dài để có thể bố trí hai đoạn ĐCCT hoặc hai đoạn nối siêu cao (có thể chọn m≥ 2V với V là vận tốc tính toán km/h) 10/5/20 Bài giảng Thiết kế đường ô tô 108 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ TRẮC DỌC