6.4. Thiết kế đ−ờng giao thông nông thôn
6.4.4. Thiết kế các yếu tố hình học của tuyến đường trên bình đồ
Như ở trên đã biết, bình đồ là bản đồ có miêu tả chi tiết các kích thước hình học của tuyến đường và các công trình dọc theo ven đường. Do điều kiện địa hình và tình hình xây dựng ven đường, tuyến đường không thể đi thẳng từ đầu tuyến đến cuối tuyến mà sẽ gồm nhiều đoạn thẳng nối tiếp, tạo nên các đỉnh đường cong để xe chạy an toàn không bị cua ngoặt gấp, cong tròn. Xe sẽ chạy trên đường cong đó. Từ đoạn thẳng vào
đường cong tròn sẽ có một đoạn cong chuyển tiếp, phù hợp với quy luật chuyển động
của xe trong đoạn này. Nh− vậy, đ−ờng sẽ là tạp hợp của các đoạn thẳng và cong nối tiÕp nhau.
Sau đây ta sẽ đi sâu vào cách thiết kế từng yếu tố hình học của tuyến.
6.4.4.1. Cách xác định vị trí đỉnh của tuyến
Chọn vị trí đỉnh sao cho cánh tuyến không đi vào vùng địa hình quá dốc, đất yếu nh− lầy, tr−ợt, sụt hay cắt qua công trình xây dựng vĩnh cửu có giá trị lớn, không cắt qua khu di tích, khu thắng cảnh quốc gia cần bảo tồn; đảm bảo khối l−ợng đào đắp là ít nhất và đảm bảo chiều dài của đoạn thẳng trung gian giữa 2 đường cong trái chiều đủ
để bố trí đ−ợc đoạn vuốt nối.
6.4.4.2. VÒ ®−êng cong
6.4.4.2.1. T−ơng quan giữa các đ−ờng cong
* Hai đ−ờng cong trái chiều
Nếu 2 đ−ờng cong có tâm nằm về hai phía của tim đ−ờng thì ta có hai đ−ờng cong trái chiều. Khi đó phải bố trí một đoạn thẳng trung gian giữa chúng. Chiều dài của
đoạn thẳng này thỏa mãn điều kiện:
L1 L
L 2
≥ + 2 Trong đó:
L: Chiều dài đoạn thẳng (đoạn chấp) (m);
L1: Chiều dài đoạn vuốt nối đ−ờng cong 1 (m);
L2: Chiều dài đoạn vuốt nối đ−ờng cong 2 (m);
O1
O2
§2
§1
R1 L1
L
L2
R2 2
1
Hình 6.9: Quan hệ giữa hai đ−ờng cong trái chiều
* Hai đ−ờng cong cùng chiều
Hai đ−ờng cong có tâm nằm cùng một phía với tim đ−ờng, ta có hai đ−ờng cong cùng chiều. Chúng có thể đặt tiếp giáp nhau mà không cần đoạn thẳng trung gian.
CH−ơng VI. Quy hoạch thiết kế hệ thống ... 181 Tuy nhiên để xe chạy an toàn, bán kính đường cong này không được vượt quá hai lần bán kính đ−ờng cong kia.
R2
R1
Hình 6.10: Quan hệ giữa hai đ−ờng cong cùng chiều
6.4.4.2.2. Cấu tạo đ−ờng cong đỉnh
Để xe chạy an toàn và êm thuận, đường cong phải tròn và có sơ đồ cấu trúc nh− h×nh 6.11.
§ a
A P9
TD TC
KT R
R L
Hình 6.11: Cấu tạo đ−ờng cong đỉnh Các yếu tố của đ−ờng cong là:
- O: t©m ®−êng cong;
- R: bán kính đ−ờng cong (m) lấy bội số 5;
- T: đường tang là đoạn thẳng nối từ điểm đầu (TD) hay điểm cuối (TC) đến đỉnh
®−êng cong (§) (m);
- K: chiều dài đ−ờng cong (m);
- a: góc chuyển hướng của cánh tuyến (độ, phút, giây);
- A: góc trong cánh tuyến tính bằng độ, phút, giây:
A0 = 1800 – a0
- Pk: độ dài đường phân giác góc A (m) (còn gọi là Phân cự) từ đỉnh đến đường cong K;
- L: chiều dài đoạn vuốt nối của độ nghiêng và độ mở rộng chuyển từ đường thẳng vào đ−ờng cong (m).
6.4.4.2.3. Yêu cầu về các yếu tố của đ−ờng cong
- Bán kính R: Bán kính đ−ờng cong R (m) lấy chẵn theo bội số của 5 theo cấp đ−ờng và điều kiện địa hình. Bán kính đường cong được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế
đ−ờng GTNT 22 - TCT - 210 - 92 và TCVN - 4054 - 85 nh− bảng 6.5.
Bảng 6.5: Bán kính tối thiểu của đ−ờng cong
Cấp hạng kỹ thuật VI A B
Địa hình ĐB Núi ĐB Núi ĐB Núi
Bán kính tối thiểu (m) 25 15 15 10 10 10
Bán kính tối thiểu trong bảng chỉ dùng khi địa hình khó khăn để giảm khối l−ợng
đào đắp. Còn lại, nếu điều kiện địa hình cho phép phải tăng bán kính để tăng độ an toàn và tốc độ xe chạy.
- Góc chọn h−ớng a và góc trong A:
Hai góc này thực ra là một và đo đ−ợc sau khi đã định điểm và đã phóng xong h−ớng tuyến, chỉ cần đo một trong hai góc, góc còn lại tính thông qua góc kia theo công thức a = 1800 – A.
- Các yếu tố: T, Pg, K sẽ tra trong bảng tính sẵn khi đã xác định đ−ợc R và a.
- Độ nghiêng và độ mở thêm:
Độ nghiêng: Khi xe chạy trong đ−ờng cong có xu thế bị lật ra phía l−ng đ−ờng cong,
để cho xe khỏi bị lật, người ta làm mặt đường nghiêng vào phía bụng, gọi là độ nghiêng (hình 6.12). Độ dốc nghiêng lấy theo bán kính đ−ờng cong nằm và tra ở bảng 6.6.
CH−ơng VI. Quy hoạch thiết kế hệ thống ... 183
Đoạn nố
i siêu cao
i = i
i = i n©ng
0 i = i0
i =
im
xa
B
i i =
ax m
R0
Đoạn nối siêu cao
−§ nê
cg
no
rò tg
n
Hình 6.12: Độ nghiêng của đ−ờng cong
Độ mở rộng: Khi xe chạy trong đ−ờng cong bánh xe sau th−ờng choán về phía bụng đường cong, để an toàn xe chạy, người ta mở rộng mặt đường về phía bụng
đ−ờng cong. Độ mở rộng lấy theo bán kính R và tra ở bảng 6.6
O L R
∆
Hình 6.13: Độ mở rộng của đ−ờng cong Chó ý:
- Tr−ờng hợp bán kính đ−ờng cong bằng 200 m thì không cần bố trí bề rộng mở thêm và độ nghiêng bố trí nghiêng về cả bụng và lưng đường cong mỗi bên 3%;
- Hai đường cong cùng chiều tiếp giáp nhau thì chọn đường cong có độ nghiêng và
độ mở rộng lớn hơn để bố trí chung;
- Trị số độ nghiêng, độ mở rộng bố trí ở cọc Pg là lớn nhất, còn lại ở TD, TC bố trí bằng một nửa.
Bảng 6.6: Các yếu tố của đ−ờng cong
CÊp bËc kü thuËt tuyÕn ®−êng Các yếu tố đường cong trên bình đồ
VI A B Bán kính R (m) < 30 > 15 > 10
Độ nghiêng mặt đ−ờng i (%) 6 4 4
Bề rộng mặt đ−ờng mở thêm (m) 1,5 0 0
6.4.4.2.4. Đoạn vuốt nối siêu cao
Do ở trong đường cong, mặt đường có độ nghiêng và độ mở rộng, để cho mặt đường được liên tục từ ngoài đường thẳng không mở rộng và độ nghiêng vào
đ−ờng cong, ta phải bố trí đoạn thẳng vuốt nối thay đ−ờng nối chuyển tiếp (hình 6.13).
Chiều dài đường vuốt nối độ nghiêng và đường vuốt mở rộng cho đường cáp VI lấy chung là 15 m và bố trí 1/2 trên đ−ờng thẳng và 1/2 trong đ−ờng cong (hình 6.14).
TC Pg TC
ạn vuốt đoạn
®o nèi nèi vuèt
Hình 6.14: Bố trí đoạn vuốt nối siêu cao TÇm nh×n
Tầm nhìn là khoảng cách tối thiểu cần thiết để người lái xe có thể nhìn thấy phía tr−ớc hoặc vật cản ch−ớng ngại trên đ−ờng (hình 6.15).
CH−ơng VI. Quy hoạch thiết kế hệ thống ... 185
1 2 3 4
5 6
7 8
9 2 10 1
3 11
4 12 5'
7' 6'
8' 9'
10' 11'
S
Đ−ờng bao các tia nhìn
Quỹ đạo mắt người lái Chiều rộng phần xe chạy
Hình 6.15: Xác định tầm nhìn đoạn đ−ờng cong
Bảng 6.7: Quy định tầm nhìn tối thiểu D của xe trong đ−ờng cong, đối với đ−ờng GTNT
CÊp bËc kü thuËt ®−êng
Địa hình
VI A B
Đồng bằng 20 10 7
Nói 10 7 5
Khi thiết kế đ−ờng cong ta phải kiểm tra tầm nhìn ở những nơi bị khuất. Có nhiều phương pháp kiểm tra tầm nhìn. ở đây ta dùng phương pháp đơn giản nhất:
ph−ơng pháp vẽ đ−ờng bao.
Cách kiểm tra: Dùng trị số tầm nhìn tối thiểu quy định lấy theo cấp đường, ta đ−ợc chiều dài tầm nhìn tối thiểu D.
Đặt liên tiếp các đoạn thẳng có chiều dài D lên quỹ đạo bánh xe phía bụng
đ−ờng cong, ta đ−ợc các tia 1-1', 2-2', 3-3', v.v... Nối các điểm giữa bụng các tia này, ta đ−ợc đ−ờng tầm nhìn. Trong đ−ờng tầm nhìn từ chiều cao 1,2 m trở lên phải thoáng và không có vật ch−ớng ngại.
S
Z Z0
A B
N Q
P M
P Z Q
3' 2' 3 1'
2 1
Z0 Z- Z0
3 4 a
d-L2M
H×nh 6.16: KiÓm tra tÇm nh×n
Thiết kế đ−ờng giao thông nông thôn có thể giao nhau thẳng hay chéo góc. Khi giao chéo thì góc giao không nhỏ hơn 600. Các góc giao vuốt tròn với bán kính 10 m.
α> 60°o
H×nh 6.17: Hai ®−êng giao nhau