Bài giảng Thiết kế đường ô tô: Chương 1, 2 - TS. Văn Hồng Tấn

Chia sẻ: Phạm Hồng Phương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

366
lượt xem 71
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thiết kế đường ô tô chương 1, 2: Khái niệm chung về đường ô tô - Sự chuyển động của xe trên đường trình bày về xác định đặc điểm chi tiết hình học của tuyến đường, sức chịu tải và khả năng phục vụ của nền đường, cấu tạo kết cấu mặt đường, kết cấu thoát nước dọc ngang. Tham khảo bài giảng để nắm bắt chi tiết môn học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế đường ô tô: Chương 1, 2 - TS. Văn Hồng Tấn

VỊ TRÍ CỦA MÔN HỌC Ngành học kỹ thuật đường ôtô (highway THIẾT KẾ ĐƯỜNG ÔTÔ engineering) chịu trách nhiệm: Quy hoạch (nhu cầu vs. cung cấp) Phần 1 Thiết kế Nhiệm vụ của môn học Xây dựng Tổ chức khai thác Giảng viên: TS. Văn Hồng Tấn Bảo dưỡng Æ Xác định các đặc điểm của tuyến đường ôtô để nó hoạt động theo tiêu chuẩn được chọn. NỘI DUNG MÔN HỌC Thiết kế đường ôtô (ngoài đô thị): (Theo TCVN 4054 – 2005) Xác định chi tiết các đặc điểm hình học của tuyến đường (vị trí, hình ảnh của con đường) Sức chịu tải, khả năng phục vụ của nền đường Cấu tạo các kết cấu mặt đường Các kết cấu thoát nước dọc, ngang đường (cầu, cống, rãnh đỉnh, rãnh biên…)
QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH TUYẾN ĐƯỜNG Giai đoạn lập Luận chứng kinh tế kỹ thuật CHƯƠNG 1: Khảo sát Nhiệm vụ Khảo sát sơ bộ Th/kế sơ bộ vài So sánh chọn 1 kinh tế thiết kế vài phương án phương án ph/án có lợi nhất KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƯỜNG Ô TÔ Khảo sát chi tiết Th/kế sơ kỹ thuật Lập bản vẽ ph/án chọn cho từng km thi công Thi công Giai đoạn thực hiện dự án CÁC GIAI ĐOẠN CỦA 1 DỰ ÁN ĐƯỜNG CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA PHƯƠNG TIỆN VẬN CHUYỂN TRONG ĐƯỜNG Ô TÔ Giai đoạn chuẩn bị dự án: Xác định rõ mục đích đầu tư dự án đường, định hướng triển khai với các giải pháp kỹ thuật, dự kiến chi phí đầu tư, thời gian thi công. Lưu lượng xe thiết kế: Số xe con quy đổi thông qua + Lập thiết kế quy hoạch (Kinh tế, xã hội, nhu cầu, dự báo…) mặt cắt ngang của đường trong một đơn vị thời gian, + Khảo sát kỹ thuật công trình (Khảo sát địa hình, địa chất, thủy tính cho năm tương lai, (xcqđ/nđ) hoặc (xcqđ/h). văn…) Thay đổi theo giờ, theo tháng, theo năm. + Lập báo cáo đầu tư xây dựng (Nghị định 12/2009) Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong + Lập dự án đầu tư xây dựng công trình (thiết kế cơ sở) Giai đoạn thực hiện dự án: năm tương lai: Ntbnd = No (1+p) t-1 (xcqđ/nđ) Từ thời điểm cấp có thẩm quyền phê duyệt đến khi dự án hoàn tất. Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm trong năm tương + Tổ chức đấu thầu để chọn các nhà thầu tư vấn thiết kế, thầu xây lắp, lai: Suy từ Ntbnd , khi không có nghiên cứu đặc biệt: thầu cung cấp vật tư, thiết bị công trình, thiết bị công nghệ. Ngc đ = (0.1 – 0.2)Ntbnd + Thiết kế kỹ thuật và thiết kế thi công, lập dự toán và tổng dự toán. + Thi công và giám sát thi công và nghiệm thu công trình.
CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA PHƯƠNG TIỆN VẬN PHÂN LOẠI ĐƯỜNG Ô TÔ THEO CHỨC NĂNG CHUYỂN TRONG ĐƯỜNG Ô TÔ SỬ DỤNG Đường ô tô chuyên dụng: Đường cao tốc, đường đô Tốc độ xe chạy: Lưu lượng càng lớn thì vận tốc thị, đường công nghiệp, đường lâm nghiệp. yêu cầu càng cao. Quy định tốc độ thiết kết (Vtk) Đường ô tô có liên quan đến các công trình khác: cho các cấp đường. (như đường sắt, thủy lợi…) Æ Tuân thủ TCVN– Thành phần xe chạy: Gồm xe đạp, xe gắn máy, 4054–2005 và các quy định về công trình đó. xe con, xe tải 2 trục và xe buýt dưới 25 chỗ, xe tải Đường ô tô trong mạng lưới chung: Đảm bảo các có 3 trục trở lên và xe buýt lớn, xe kéo moóc và xe chức năng buýt có kéo moóc. Nối các trung tâm, chính trị, văn hóa của đất nước; Æ Quy đổi….? Nối các trung tâm, chính trị, văn hóa của địa phương; Nối các điểm hàng hóa, các khu dân cư, phục vụ giao thông địa phương. CÁC YẾU TỐ CỦA TUYẾN ĐƯỜNG XÁC ĐỊNH CẤP THIẾT KẾ CỦA ĐƯỜNG Ô TÔ Lưu lượng xe thiết kế (xcqđ/nđ); Chức năng của mỗi đoạn đường; Địa hình của vùng đặt tuyến. Đồng bằng và đồi từ < 30%; Núi > 30%. Thỏa mãn yêu cầu tuyến đường có hiệu quả cao về kinh tế và tính phục vụ cao.
1. BÌNH ĐỒ Bình đồ: Là hình chiếu bằng của tuyến đường, địa hình, địa vật. Bình đồ có các tỷ lệ khác nhau như 1/50000, 1/20000, 1/10000, 1/500. Khi Vtt < 60 km/h: Đoạn thẳng và các đoạn cong tròn. Khi Vtt ≥ ¥0 km/h: Đoạn thẳng + đường cong chuyển tiếp + đường cong tròn + đường cong chuyển tiếp + đoạn thẳng; Đường cong trên bình đồ gọi là đường cong nằm. B Đ N NĐ 87o30’ VÍ DỤ BÌNH ĐỒ 2. MẶT CẮT DỌC Là mặt cắt thẳng đứng dọc theo tim tuyến đường ở bình đồ và được căng thẳng ra. Đường đen: Thể hiện cao độ mặt đất tại tim đường, gồm các cọc Km, Hm, nối đầu NĐ, tiếp đầu TĐ, giữa đường cong tròn G, tiếp cuối TC, nối cuối NC, cọc Cn. Đường đỏ: Thể hiện cao độ thiết kế ở mặt cắt dọc được quy định như sau: Là cao độ thiết kế tại tim đường đối với đường có 2 làn xe. Là cao độ thiết kế mép trong mặt đường với đường có 4, 6 làn xe.
VÍ DỤ MẶT CẮT DỌC Hình 1.1 ΔH i= = tgα ΔL MẶT CẮT ĐỊA CHẤT Thể hiện cấu tạo tầng lớp địa chất, tỷ lệ ngang bằng tỷ lệ ngang của tuyến đường, tỷ lệ đứng là 1:50 CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC Ghi loại công trình, vị trí, khẩu độ, mực nước dâng trước công trình.
3. MẶT CẮT NGANG Là mặt cắt thẳng đứng vuông góc với tim đường. Ở MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG CÓ PHÂN CÁCH GIỮA đoạn đường cong, là mặt cắt vuông góc với tiếp tuyến của đường cong tại vị trí cọc. Cao độ mặt đất tại tim đường trong mặt cắt ngang Phaàn an toaøn Phaàn an toaøn là cao độ đường đen trong mặt cắt dọc. Phaàn phaân caùch Daûi daãn höôùng Daûi daãn höôùng laø vaïch Cao độ đường đỏ trong mặt cắt dọc được thể hiện Cöù 150m phaûi caét 1 ñoaïn sôn keû lieàn maøu traéng troáng ñeå thoaùt nöôùc hoaëc vaøng roäng 20cm trong mặt cắt ngang là tim đường hoặc mép trong in 6% 6% mặt đường. Leà ñaát 0.5 Leà gia coá Phaàn xe chaïy Daûi phaân caùch Phaàn xe chaïy Leà gia coá 0.5 CÔNG TÁC KHẢO SÁT THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TÁC THIẾT KẾ SƠ BỘ Ngoại nghiệp: Nội nghiệp: 1/ Căn cứ cấp hạng kỹ thuật tuyến đường đề ra các phương án mặt 1/ Tập hợp các tài liệu bản đồ địa hình, thủy văn, khí tượng, mỏ cắt ngang điển hình (số làn, bề rộng làn…), đánh giá năng lực thông VLXD) hành Æ Chọn. 2/ Dùng bản đồ chọn vạch sơ bộ các phương án tuyến 2/ Chọn thiết kế vài phương án kết cấu áo đường, đánh giá tính khả + Các điểm đầu cuối tuyến, điểm khống chế thi, hợp lý kinh tế của từng phương ánÆ Chọn + Đo đạc các phương án tuyến, đường sườn. 3/ Thiết kế sơ bộ bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang. Tính khối lượng đào đắp. 3/ Điều tra địa chất thủy văn 4/ Luận chứng kinh tế kỹ thuật, so sánh các phương án thiết kế sơ + Nghiên cứu tính chất cơ lý, địa chất đất đá các khu vực tuyến bộ về mặt định đi qua (khoảng rộng 200m qua 2 bên) +Kỹ thuật: Chiều dài tuyến, hệ số triển tuyến, bán kính, số + Nghiên cứu thủy văn khu vực xung yếu đỉnh, độ dốc trung bình, độ dốc max… + Khoan hố khoan ĐC sâu 2-4 m / 200-300m, 2000m có 1 MC địa + Kinh tế: Chi phí xây dựng, bảo dưỡng, chi phí vận doanh chất. khai thác, thời gian hoàn vốn.... 4/ Lập hồ sơ khảo sát sơ bộ Æ Phương án chọn, hoàn chỉnh hồ sơ.
CÔNG TÁC KHẢO SÁT THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÔNG TÁC KHẢO SÁT THIẾT KẾ KỸ THUẬT Ngoại nghiệp: Ngoại nghiệp: 3’/ Cao đạc chi tiết: Dẫn cao độ cho tất cả các cọc dọc tuyến (KM0,1, B α1’ 2, Hi, TĐ1…) Đã biết α3’ Đ1 Đã biết 4/ Đo mặt cắt ngang (đo vuông góc nguyên tắc 3,4,5) l1 l2 β3’ Đ3 l4 αo* β1’ l3 α4’ α2’ α4* 5/ Điều tra khảo sát địa chất thủy văn: β2’ MA + Hố đào, hố khoan tối thiểu 2 điểm/1km, (xem 22TCN 263-2000) Đ2 Đ4 Mốc quốc gia MB + Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp, đất đào mang đắp (độ ẩm, dung trọng, chỉ số dẻo, modul đàn hồi, hệ số thấm…) 1/ Đo góc, cắm cong: Tính các góc phương vị từ các góc bằng ở đỉnh α n ' = (α n −1' − β n ) ± 180 + Lưu vực nơi có cầu cống 2/ Đo lý trình: đo dài từng đường sườn 1 + Mỏ vật liệu… Rải cọc địa hình, cọc K, H Δl = L(cm) 250 ÷ 500 ÷ 1000 3/ Cao đạc (đo độ cao) tổng quát: Xây dựng hệ thống mốc cao độ Mi (200-300m 1 mốc cao độ) Δh = ±20 ÷ 40 L (mm) CÔNG TÁC KHẢO SÁT THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÔNG TÁC THIẾT KẾ KỸ THUẬT Nội nghiệp: 1/ Thiết kế mặt cắt dọc Bình sai: Tính sai sốÆphân phối sai 6/ Chỉnh lý và xử lý số liệu đo đạc: sốÆtính lại các giá trị các điểm đo + Thiết kế độ dốc dọc, đường cong đứng + Bình sai góc phương vị α i’ α4’ và α4∗ có sai số fg f g ≤ 1o n n: số đỉnh + Tính cao độ thiết kế + Bình sai tọa độ các đỉnh Đ1, Đi: từ tọa độ MAÆtọa độ MB, sai số ftại B + Xác định điểm xuyên (điểm giao giữa đường TN và TK) f taiB = fx + fy ≤ [ΔL] 2 2 .... Ngày nay, thiết kế sử dụng phần mềm như TKTD, Nova 7/ Lập các bản vẽ địa hình tự nhiên trên bình đồ (tỷ lệ 1:500), trắc dọc 2/ Thiết kế bình đồ 8/ Viết thuyết minh chung cho hồ sơ khảo sát chi tiết + Thể hiện tim đường, mép đường, taluy B α1’ α3’ + Tên cọc với cao độ tự nhiên Đ1 αo* l1 l2 l3 β3’ Đ3 l4 + Bảng kê các yếu tố đường cong. β1’ α4’ α2’ α4* β2’ 3/ Thiết kế mặt cắt ngang điển hình và mặt cắt ngang khối lượng Đ2 Đ4 4/ Thiết kế mặt đường MA Mốc quốc gia MB 5/ Thiết kế tổ chức giao thông, thiết kế chỉ đạo thi công…
CHƯƠNG 2: Q & A? SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG LỰC CẢN LEO DỐC LỰC CẢN LĂN Sinh ra do sức kéo xuống khi xe lên/xuống dốc Sinh ra do biến dạng của lốp xe và mặt đường Pi = G. sin α = G tan α = G.i (nén ép & không bằng phẳng) Pf = G. f Moment cản M c = G.a Hình 2.1 M ⎛a⎞ Pf = c = G⎜⎜ ⎟⎟ = G. f rk ⎝ rk ⎠
LỰC CẢN KHÔNG KHÍ, LỰC QUÁN TÍNH NHÂN TỐ CẢN Lực cản gió do tác dụng, ma sát của không khí Định nghĩa nhân tố cản: Lực cản trên 1 đơn vị lên thân xe. trọng lượng ( Pf ± Pi ) V2 Pw = c.ρ .F .v = K .F . 2 = K .F . 2 V2 Ψ= 3.6 13 G (Dấu + khi leo dốc, dấu – khi xuống dốc) Lực quán tính sinh ra khi xe chuyển động có gia tốc (có xét ảnh hưởng của các bộ phận chuyển động quay). dv G dv Pj = m .δ = .δ dt g dt SỨC KÉO CỦA ÔTÔ M k M dc .ik .io .η N k N dc .η Fk = = Fk = = rk λ.ro v v Æ Khi công suất ổn định thì lực kéo tỷ lệ nghịch Moment quay của động cơ Æ hộp số (2) với tỷ số với vận tốc xe chạy truyền động ik Æ trục truyền động (4) với tỷ số truyền động io đến bánh xe.
NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC ĐIỀU KIỆN CẦN VÀ ĐỦ ĐỂ XE CHUYỂN ĐỘNG Để đơn giản: Dùng lực kéo (lực cản) trên một đơn vị + Điều kiện cần: trọng lượng xe. Định nghĩa nhân tố động lực D: F − Pw 1 N dc a Phương trình chuyển động của xe: D= k = ( .η − kFv 2 ) = − b.v 2 G G v v Fk − ( Pf ± Pi + Pw ) − Pj = 0 G dv ( Fk − Pw ) − ( Pf ± Pi ) = δ g dt δ dv D−Ψ = g dt +Điều kiện đủ: Fk max Pw ϕ= → Fk ≤ Gk .ϕ d D ≤ m.ϕ d − Gk G CHIỀU DÀI VÀ TẦM NHÌN HÃM PHANH (cố định) TẦM NHÌN VƯỢT XE V +V 2 V kV S vx = ( 3 1 ).( 1 + 1 1 + lat + 2l4 )( m ) V kV 2 V1 − V2 3.6 254ϕ d St = l1 + l2 + l3 = v.1( s ) + S h + lat = + + lat (m) 3.6 254(ϕ d + f v ± i ) TẦM NHÌN ĐỘNG (TRƯỚC XE NGƯỢC CHIỀU) V kV 2 V kV 2 Sd = + + + + lat (m) 3.6 254(ϕ d + f v ± i ) 3.6 254(ϕ d + f v ± i ) V kV 2 = + + lat (m) 1.8 127(ϕ d + f v ± i )