Hệ thống tính toán và thiết kế chi tiết các yếu tố nút giao thông khác mức: Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:164

Thêm vào BST

Báo xấu

433
lượt xem 92
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn cùng tham khảo tiếp phần 2 Tài liệu Tính toán và thiết kế chi tiết các yếu tố nút giao thông khác mức. Hi vọng Tài liệu sẽ cung cấp cho các kỹ sư thiết kế, các sinh viên đang theo học chuyên ngành xây dựng đường ôtô, đường thành phố tại các trường đại học và cao đẳng trong nước, các cán bộ kỹ thuật trong ngành xây dựng giao thông và các ngành có liên quan có được một Tài liệu tham khảo tương đối đầy đủ, hữu ích về thiết kế nút giao thông phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu và thực hành trong thực tế sản xuất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống tính toán và thiết kế chi tiết các yếu tố nút giao thông khác mức: Phần 2

C hư ơng 6 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ NÚT GIAO THÔNG KHÁC MỨC DẠNG HÌNH THOI CHO RẼ TRÁI T R ựC TIẾP VÀ BÁN T R ựC TIEP N út giao thông k há c mức d ạ n g hìn h thoi có th ể thiết k ế đ ể tổ chức giao thông cho c ác d ò n g xe rẽ trái trực tiếp h o ặ c b á n trực tiếp tuỳ thuộc và lưu lượng xe rẽ trái và c ấ p h ạ n g kỹ thuậ t c ủa các đường chính giao nhau. M ặ t khác, phụ thuộc v à o đ iều k iệ n địa hình và d ạ n g c ủ a m ặ t b ằ n g c ũ n g như các hướng c ố định c ủ a c ác đường chính mà ta có thể thiết k ế nút giao n ha u vuông góc ( a = 90°) hay giao cắt nhau dưới m ộ t góc n h ọ n ( a < 90°). Dưới đây, trình b à y nội dung tính toán và thiết k ế chi tiết cho từng trường hợp cụ t h ể b a o gồ m: - T h i ế t k ế nút giao thông hình thoi cho rẽ trái trực tiếp. - T hi ết k ế nút giao thông hình thoi cho rẽ trái b á n trực tiếp. - T h i ế t k ế nút giao thông hình thoi k h á c mức cho rẽ trái trực tiếp. 6.1. T H IẾ T KẾ N Ú T GIAO HÌNH THOI K H Á C MỨC CHO RẼ T R Á I T R ự C TIÊP T r ê n hình (6.1) trình b à y sơ đồ nút giao thông hình thoi ch o rẽ trái trực tiếp khi hai đường chính giao nha u vuông góc, a = 90° (hình 6 . l a ) và gi ao nhau dưới mộ t góc nh ọn a < 90° (hình 6.1b). Đ ặ c đ i ể m củ a nút d ạ n g n à y là tổ chức giao thông cho c ác d ò n g xe rẽ trái và rẽ phải là rẽ trực tiếp. Bởi thế, đ ể triệt tiêu xu ng đột giữa c ác d ò n g xe đi th ẳn g và dòng xe rẽ trái sẽ phải thực hiện 8 vị trí vượt c ù n g với mộ t vị trí vượt nhau c ủ a hai đường chính tại giữa nút. Do các dò ng xe rẽ trái được rẽ trực tiếp n ê n c h ú n g thực hiện rẽ trái b ằ n g cách quay đ ầ u xe sang trái đi lên c ầ u vượt rồi x u ố n g c ầ u n h ậ p v à o dòng đi thẳng c ủa đường chính (vuông góc). Ưu đ i ể m của c ác h tổ chức giao thông tại nút giao thông n à y là: - v ề phương diện thiết kế: có th ể ch o p h é p thiết k ế c ác đườ ng n h á n h có b á n kính cong lớn. - v ề phương diện khai thác: do cho p h é p rẽ phải và rẽ trái trực tiếp n ê n tăng tốc độ xe c h ạ y và g iả m thời gian h à n h trình qua nút; do đó tă n g được khả n ă n g thông hà nh củ a nút giao thông, g iả m được chi phí khai thác vậ n tải. 726
- về tổ chứ c giao thông: cá c hướntí đi rõ ràng, m ạ c h lạc và đơn giản, giúp cho lái x e dễ n h ậ n biết và th o á t ra khỏi nút giao thông nhanh c h ó n g do k h ôn g phải cho xe ch ạy v ò n g v è o trong p h ạ m vi nút; tạo điều kiện thuận lợi hơn và an toà n hơn cho xe ch ạy so với c ác d ạ n g nút giao khác. d) H ình 6.1: Sơ đồ nút giao thông khác mức dạng hình thoi Tu y nhiê n, nhược đ i ể m c ủ a việc xây dựng nút giao thôn g n à y là: giá thành xây dựng tương đôi c a o do phải kh ắ c phục 9 vị trí vưựt b ằ n g c á c c ầ u vượt (hai c ầ u vượt dài, d ạ n g c ầ u cong đôi xứng đ ể vượt qua các vị trí a, a ’, b, b ’ ở mỗi b ê n và một cầu vượt tại trung tâ m nút cho hai đường chính giao nhau). D o phả i thiết k ế và x â y dựng c ầ u co ng n ê n đòi hỏi kỹ thuật cao. Đồng thời, do đường rẽ trái trực tiếp phải giao k há c mứ c với hai đ ư ờ ng chính nê n đ ể thiết k ế đượò đường rẽ trái trực tiếp phải lựa chọ n vị trí c ủ a góc gia o a sao cho có đủ khoảng c á c h đ ể m ộ t trong cá c làn của đường ch ính có th ể hạ xuống hoặc nâng lên đế n chiều c a o H c ầ n thiết cho các xe rẽ trái có th ể đi qua ở p hí a trên hoặc phía dưới của đường chính. N g o à i ra, nút giao thông d ạ n g hình thoi ph á i được thiết k ế giao nhau ba mức. Đ ể tính toá n thiết k ế đường nhá nh rẽ trái trực tiếp c ủ a n út giao thông khác mức d ạ n g hình thoi ta p h â n ra làm 2 trường hợp: - Đ ườn g n h á n h rẽ trái được c ấ u tạo là một đường cong thẳng. - Đường n h á n h rẽ trái ba o gồ m đoạn thẳng dài c h ê m giữa 2 đườ ng cong nối ở hai đầu. 6.1.1. T rư ờ n g hợp đường nhánh rẽ trái là đường co n g Sơ đồ tính toá n đ ể x á c định các bán kính của đường n h á n h rẽ trái có dạ ng cong được trình b à y trên (hình 6 .2). 227
H ình 6.2: Sơ đồ tính toán xác định bán kính của đường nhánh rẽ trái T ừ sơ đồ n à y cho thấy, trong trường hợ p tổng qu á t góc giao củ a hai đường chính a * 90°. Cụ t h ể c á c góc giao CÍ2 < 90° và a i > 90° Vì vậy, bá n kính của đường nhánh cong rẽ trái sẽ được xác định theo các công thức: a, Với: CC] có: Rị = T | t g — (6 . 1) a Với: CI2CÓ: R 2 = T 2tg (6 . l a ) a) Tính với (Xo < 9ƠK. T ừ hình (6.2) xá c định c h iề u dài đường tang c ù n g với góc nhọn CX2: T2 —P2 + z + D2 (6.2) Trong đó: P2 = (6.3) a, tg 2 Và d 2= V r ^ - ( r 2 - / , ) 2 = a^ r ^ ; (6.4) Trong đó: /| - kh o ả n g c á c h giữa c ác trục c ủ a hai làn xe ngoà i c ù n g ở hai hướng trên hai đường chính. Thay các trị s ố c ủa c ôn g thức (6.3), (6.4) v à o cô ng thức (6.2) sẽ được: T2 = V2Ĩ Ụ ; (6.5) CU T h ế (6.5) v à o c ông thức (6 . l a ) sẽ được xá c định được b á n kính đường n h á n h rẽ trái trực tiếp tại góc k ẹ p OC2 < 90°: 228
Ư-, R2 = T 2tg R, = V2 R ^ ) t g (6 .6 ) a2 a2_ R2 - / hay: t21_ I tg Z + j2 R J , 9 2 C h u y ể n tất cả c á c b iể u thức sang một bên (6.7) Đặt: R = X2, ig — y ịĩĩ^ = b và (Ztg — + / | ) = c Ta được phương trình bậc 2: X - bx - c =0 G iải phương trình trên sẽ được nghiệm là bán kính R ị c ần tìm : J Ã t g a^ ± J ỉ / , t g 2 Ỳ + 4 (Z tg R2 = ( 6 .8 ) b) Tính với góc OC/>90°: C h i ề u dài đường tang của cung rẽ trái trực tiếp n ằ m trong m ộ t ph ầ n tư củ a góc (X | bằng: T| = p, + Z + D| + D 2 (6.9) Vì cti = 180° - oọ n ê n sin «1 = sin (180° - CX2 ) = sin CC2 , d o đó c ó th ể viết: ( 6. 10) p > = ; sinotọ Tương tự như đã tính với góc CC2 ta có: D, = ( 6 . 11) T h a y v à o cô n g thức (6.9) sẽ được: T, = - ^ - + Z + J 2 R Ị ] + J m J ị (6 .12) sin a 2 T h a y (6.12) v à o c ô n g thức (6.1) ta có: 229
R, = T , l g ^ - = t g ^ - | - Ì - + ự ^ 2 R ^^ ++ 7^ 2 R7 r J, + Z 2 2 ^sina2 v 1 Hay: RI - ' 8 V - ' S + n/2 R Í + z 0 ( 6 . 13) 2 2 ^ sin a 2 / I Ta đăt: b = tg — ,/217 ;c = t g — — — ------f j2 R -,lị + z 2 2 ^sina2 Và R| = X2 thì phương trình (6.13) viết lại sẽ là : X2 - b x - c = 0 (6.13a) Là phương trình bậc 2 (6.13), n g h iệ m của phương trình n à y nh ận được chính là bá n kính R ị : ? (6 .1 4 ) R ,= Trong các cô n g thức trên có chứa các /| và /2 là k h o ả n g c á c h giữa các trục c ủ a 2 làn xe ngoà i c ùng ở hai hướng của hai đường chính. C ác khoả ng c á c h này được xá c định phụ thuộc v à o c ấ p h ạ n g kỹ thuật c ủ a c á c đường giao nhau liên qua n đ ế n kích thước củ a bề rộng p h ầ n xe c hạy và phụ thuộc và o c h ê n h lệch c ao độ giữa hai đường. C h ú n g được xá c định theo c ô n g thức sau: (xem hình 6.3). H H / = 2a + — + —— + m (H + 2h) + b,. (6.15) 2 2 Trong đó: b|, ồ2 - bề rộn g ph ầ n xe c h ạ y của 2 đường chính; a - bề rộng lề đường; 1: m - độ dốc taluy n ề n đường. 230
K h o a n g c á c h z phụ thuộc vào bán kính đường cong đứng Riồi, Riõm, độ dốc dọc củ a làn xe đi b ê n phả i của đường chính được thể hiệ n trê n hình (6.4) và xác định theo c ô n g thức: R ,- , R ,- ? H Z = - ^ ( i 1+ id)2 + ^ ( i 2 + id)2 + - (6.16) 2 i., 2 i., 1. Tr on g đó: i|, Ỉ2, id - c ác độ dốc dọc của đ o ạ n A:d (x e m hình 6.2); z - c h i ề u dà i đ o ạ n Aid; H - c h ê n h lệch cao độ tại vị trí b (trên hình 6.2) c ủa đường rẽ trái với m ặ t đường c ủa làn xe bên phả i c ủa đường chính. N ế u từ đườ ng chính ở trên cao có độ dốc b ằ n g 0 (iI = 0°/oo) đi x u ốn g thấp với độ dốc i(| và khi tiếp đ ấ t ( m ặ t bằn g) với độ dốc 12 = 0 %o thì k h o ả n g c á c h z được tính từ c ô n g thức (6.16) ở tr ê n sẽ là: V _ R lỏi i 2 R lõm : 2 H i (6 . l ó a ) ^1- 0 . 'd ^ ‘c x' di ■ + — — ~ + R Iõm) + ~ 2id 2id ‘d 9 Khi k h ô n g có đ o ạ n c h ê m M N (xe m hình 6.4) và c á c độ d ố c i| = 12 = 0 thì: Z 2 = id ( R i ồ i + R i õ m ) ì (6 .1 6 b ) Đe hạ độ c a o từ trê n c ầ u vượt xuống m ặ t đấ t thì trong bấ t kỳ trường hợp n à o k h o á n g c á c h Zi c ũ n g không nhỏ hơn z 2 (Z| > z 2) Nghĩa là: -r-(R|,ii + R lõn,) + T - ^ 'd(R IỔi + R lõm) 2 id Hay r ì 2ệ < R K. + |W (6.17) 'd 2 Từ bấ t đ ă n g thức (6.17) ta có thể sơ bộ chọn độ dốc dọc c ủa đường khi đã định dược c ác trị s ố b á n b á n kính R|òi, RiõmVà độ c h ê n h cao H: 231
2H ‘ d = (6.18) R lồi + R l õm H o ặ c có th ể xá c định được tổng c ác b á n kính đường cong lồi và lõm khi đã định được độ dốc dọc id : 2H (R|ồl + R|õm) l òm - •2 (6.18a) C ũ n g từ b ấ t đ ẳ n g thức (6.17) cho thấy, sẽ có trị s ố bá n kính lớn nhất của các đường c on g đứng đ ể c ôn g thức (6.17) trở thà nh đ ẳ n g thức . C á c b á n kính c ủ a đường nh á nh rẽ trái trực tiếp R| và R2, phụ thuộc v à o góc giao ơ | và a 2 . Khi a i = Ơ2 thì R| = R 2, góc giao trở thành góc vuông. C á c sô liệu ghi trong b ả n g (6.1) dưới đ â y ch o thây sự phụ thuộc của c á c b á n kính đường n h á n h v à o góc giao c ủa 2 đường chính a . Đ ồ n g thời c ũ n g có thể tha m khả o đ ể lựa c họ n c ác b á n kính khi thiết k ế đường n h á n h rẽ trái. Bảng 6.1 Các đường Bán kính các đường rẽ trái, m cong đứng / 1, m z, m lj, °/' (K) H, m R2 khi góc R| khi góc R um, m Rlõm, m giao a bằng giao a bằng 30" 60" 90° 90" 120" 150" 30 520 26 6,75 15000 5000 198 420 800 1015 1800 4490 25 410 31,5 6,45 10000 3000 158 335 610 800 1445 3630 20 320 40 6,4 5000 3000 125 260 480 615 1100 2830 T ừ b ả n g ( 6 . 1 ) ch o thấy, vì góc giao cti là góc tù n ê n (X| > 012, do đó bá n kính R| k h ô n g th ể nhỏ hơn R.2 nhưng ch ún g cũn g có th ể b ằ n g nhau. C h i ề u dài nhịp c ủ a c ầ u vượt (cầu xiên) được xác định theo c ô n g thức: B, L ,= (6.19) sin Pj B2 (6.19a) L2 = sin P2 Tr on g đó: B|, B 2 - bề rộ ng n ề n đất củ a 2 đường chính; Pi, P2 - góc giao c ủa đường n h á n h rẽ trái với làn x e bên phải (hay bê n trái) c ủa các đường chính (x e m hình 6 .2 j. C á c góc gia o Pi và P2 được tính theo c ác c ôn g thức sau: (6.20) 232
cosp, = R| 7| (6.20a) R. C h i ề u dài toàn bộ c ủ a một đường cong rẽ trái TĩR L = —— a (6.21) c 180 6.1.2. T rư ờ n g hỢp đường nhánh rẽ trái là đường th ẳn g T ạ i khu vực m ặ t b ằ n g n ằ m trong góc giao nhau là góc tù 01| = (180° - a ? ) n ê n n ế u thiết k ế đường rẽ trái là đường cong thì các đường cong nà y phải c ầ n có b á n kính lớn và n h ư thê sẽ c h i ế m dụ ng nhiều diện tích m ặ t bằng. Đ ể g iả m d iệ n tích m ặ t b ằ n g ta thiết k ế đường rẽ trái là đường thẳng nối với đường chính ở hai đ ầ u b ằ n g hai đườ ng c o n g và đưa n h á n h rẽ phải ở cả 4 góc lùi và o trong như trình bà y tr ê n (hình 6.1b). Giả i p h á p n à y c ò n có c ác ưu điể m là tại các đầ u nối với đư ờn g chính tă n g được c á c góc giao P| và P i d o đó g iả m đựơc các b á n kính R |, R 2 ở đ ầ u đường n h á n h rẽ trái nối v à o đường chính. Kết quả là giảm được c h iề u dài nhịp c ủ a c á c c ầ u vượt L| và L 2 (x e m hình 6.5). 233
Từ hình (6.5) cho thấy n ế u thiết k ế với 2 đường cong ở đ ầ u có b á n kính bằ n g nhau R 2 = R ’2 thì góc y, = y'2 và các k h o ả n g các h Ab = A b ’ = z. Trị s ố z được xác định theo các công.thức Í6.16) và (6.17) đã biết. Các góc y, và y, là các góc tiếp tuyến với đường cong tròn Rị và R Y Nếu cuối của đường cong này trùng với vị trí giữa nhịp cầu vượt thì y2 = P2 (góc giao của đường rẽ trái với đườnq chính trong trường hợp đường nhánh có cấu tạo là đường cong). N ế u m uố n tă ng bán kính từ R: lên R 3 ( x e m hình 6.5) thì gó c p , g i ả m nhưng góc y2 thì không đổi vì vị trí c ầu vượt c ố định, nhưng lúc n à y c ầ u vượt lại n ằ m trên đường cong có bán kính Ri. Trong trường hợp này, trước tiên c ầ n xác định bá n kính R.2. Trị s ố tối thiểu c ủ a b á n kính được xác 'tịnh từ đường T a n g T 2 = bc'2 (xe m hình 6.5). T ,= R ;tg ^ - VI T, = bc, - —-— nê n T, = R 2 ——— siny2 sin y2 Rút ra : ( 6 .22 ) Trong đó : (6.23) Tương tự ta có : (6.24) siny,tg-J- Trong đó : Y, = 180° - í 90° + — (6.25) l 2 Trị s ố lớn nhât của bá n kính R 2 đưực tính từ đường tang E C 2 và c ũ n g được xá c định theo c ô n g thức (6 .8 ) N ế u ta tăng b á n kính R 2 thì gó c P: sẽ g i ả m và là m cho c h i ề u d à i c ầ u vượt tăng, nhưng đ i ể m cuối c ủa đường cong đi ra ng oà i p h ạ m vi c ầu vượt và do đó c ầ u vượt sẽ khô ng chỉ là c ầ u xiên mà còn là c ầ u cong. Trị s ố Iđn n h ấ t c ủa bá n kính R 2 có được khi m à tâm của đ ư ừn g tròn trùng với đ i ể m E" trên hìn h (6.5) và chia đôi góc a 2 . Khi tăng bá n kính R 2 thì chính đường tròn -sẽ :bỊ dịch c h u y ể n v à o phía trong theo đo ạ n bb| còn k h o ả n g c á c h z thì khôn g 234
thay đổi và đường cong có độ dịch chuy ển lớn nhất v à o bên trong khi mà đ iể m cuối của đường cong trùng với đ i ể m giữa E ’ của đường dẫn rẽ trái. Trị s ố c ủa đo ạ n dịch c h uy ển E E ’ được xác định từ cô n g thức sau : EE' = A'E - A'E' = ^— ( A ' 0 m a x R 2) a 2 tg Eb + bc - ( A ' 0 - mux R 2) a, 2 7 . a, /, Z s i n -— + - 1— 2 s in y 2 mnxR + maxR2 (6.26) CLi . a, tg ~-2- sin 6 2 2 C h iề u dài lớn n h ấ t của một nữa đường thẳng rẽ trái là đo ạ n bE bằ n g : bE = Ec - bc = A'E.tg — - R 2tg ^ - R 2t g ^ - = (P2 + Z + K c , ) s i n — - R 2t g — (6.27) Hay : bE = Z s i n ^ 2 N ế u kh ôn g có đo ạ n thẳng c h êm , tức bE = 0 thì R 2 = m a x R 2 ( P2 + z + Kc 2) sin — Và m a x R , = ---------------------------------------------------------------- 2 - (6.29) Th a y (6.28) v à o (6.27) ta được : (P-, + Kc2 )sin m i n R 2 = —------------------ — ( 6 .3 0 ) tg ^ 2 Tr ong đ ó : P2 = —-— và Kc = —— tga ! lẽĨ2 2 Cuối cùng, xác định đưực ch iều dài toàn bộ đường n h á n h rẽ trái trực tiếp như sau: Tại ph ần tư có góc nhọn a 2 < 9 0 ° : 235
. a 2 7tR /2 = / c = 2 ( b E + K 0) = 2 Z s in — + -— 0 Y2 (6.31) 2 180 Tại phần tư có góc tù a , > 90( a TtR (P2 + Z + 2T2)sin + 2 180 0 'I . a, 7lR, Hay l2 = 2 sin — + y (6.32) a siny2 180 tg Tại hai đ ầ u đưừng thẳng rẽ trái có hai đường cong tròn nối với các đường chính sẽ b ố trí các đường cong c h u y ể n tiếp. Việ c thiết k ế , tính toán c ác đường cong c huyển tiếp được thực hiệ n như đã n ê u ở chương trước. Tr ên hình (6 .6 ) là phối c ả n h nút giao thông k h á c mức d ạ n g hình thoi mà các đường rẽ trái trực tiếp tại p h ầ n tư nút có góc giao là góc tù a > 9 0 ° đ ư ợ c thiết k ế dưới d ạ n g đường thẳng và đường nh á n h rẽ phải được b ố trí lùi v à o bê n trong. A H ình 6.6 : Hình phôi cảnh nút giao hình thoi khác mức với đường rẽ trái trực tiếp lù đườniỊ thắni’ Dưới đây xin cung cấ p đ ể b ạ n đọc tham k h ả o mộ t s ố k ế t q u ả tính toán c ủa nước ngoà i thiết k ế nút giao k h á c mức d ạ n g hình thoi cho rẽ trái trực tiếp với cả hai trường hợp: 236
- Trường hợp đường rẽ trái trực tiếp có dạng đường cong được ghi trong bảng (6.2). - Tr ư ờ n g hợp đ ườ ng rẽ trái trực tiếp có d ạ n g đường thẳng tại ph ầ n tư nút giao có g ó c tù a > 90° được ghi trong bảng (6.3). Bảng 6.2: Trường hợp đường rẽ trái có dạng cong Khi góc a-) bằng Các yếu tố Khi góc a , b ằ n g b2 Các yếu tô" B, của đường (m) của đường rẽ 30° 60° 90° (m) 90° 120" 150" rẽ R->, m 198 420 800 R|, m 1015 1800 4490 p2 31 "58’ 21°47’ 15°48’ p. 13°58’ 10°29’ 6"35’ 15,0 9,5 518 880 1260 /,, m 1600 1980 2340 /o m 28,0 40,5 55,0 L|, m 39,5 52,5 86,0 u, m R2, m 158 335 610 R|, m 800 1445 3630 p2 32°40’ 22° 15’ 16°25’ Pi 14°22’ 10"40’ 6°44’ 11,2 9,5 415 700 960 lc, m 1260 1510 1850 lc, m L2, m 21,0 29,0 40,0 L|, m 38,0 51,0 81,0 R2, m 125 260 480 R|, m 615 1100 2830 p2 32°51’ 22"38’ 16°36’ p, 14°40’ 10°56’ 6°50’ 8,5 9,5 /0 m 327 535 755 m 965 1150 1470 L2, m 15,8 22,0 30,0 L|, m 38,0 50,0 80,0 Bảng 6.3: Trường hựp đường rẽ trái là đường cong thẳng C ác thông sô" Khi góc a í)’ bằng Các thông số Khi g óc (X° hằng Các y ế u tố C ác y ế u tố của đường của đường L b 2 z 30 60 90 L b 2 z 90 120 150 (m) dẫn dẫn (m ) (m ) (Độ) (Độ) (Đ ộ ) (m) (m) (m) (Độ) (Đ ộ) (Độ) 75 60 45 45 30 15 y °2 y? 41 60 103 103 225 890 30 15 520 R2, m 30 9,5 520 'R |, m 376 646 897 1062 1436 2136 h =L m /1 = /0 m 15,1 17,5 21,2 13,4 19,0 36,8 L 2, m Lị , m 75 60 45 45 30 15 y2 Y| 34 50 86 86 188 740 R 2, m R |, m 25 11,5 410 301 515 71 5 25 9,5 410 850 11 56 173 l 2 = /c, m /1 = /t , m 11,9 13,3 16,3 13,4 19,0 36,8 L2> m Lu m 75 60 45 45 30 15 y2 Y? 27 40 69 69 150 590 R2, m R |, m 20 8,5 320 233 403 560 20 9,5 320 668 908 1370 /2 = /t , m /1 = /c. m 8,8 9,8 12,0 13,4 19,0 36,8 L2, m L |, m 237
a) Giao nhau của hai đường ô tô cấp ĩ: a° Bán kính (m) b) Giao nhau của hai đường ô tô cấp II: Bán kính (m) c) Giao nhau của hai đường ô tô cấp I I I : Bán kính (m) Ghi chú ot° - Góc giao của hai đường chính; ------ Nhánh rẽ là đường thẳng; ------ Nhánh rẽ là đường cong thẳng. H ình 6.7: Quan hệ giữa các bún kính của các dường nhánh rẽ trái 238
Ch ú ý rằng, các trị s ố bá n kính Rị và R.2 nêu trong b ả n g (6.3) có thể nhỏ hơn so với tính toán nhưng trong trường hựp này đoạn cong ở đ ầ u đường n h á n h rẽ trái sẽ kết thúc trước vị trí c ầ u vượt. N ế u kh ông thay đổi góc Ỵ thì việc giảm bán kính sẽ k h ô n g ả n h hưởng đ ê n độ xiên và c hiề u dài củ a cầu vượt. Còn n ế u tă ng góc Ỵ để góc này có trị số lớn hơn các trị số ghi trong b ả n g (6.3) sẽ l à m g i ả m c h iều dài c ầ u vượt nhưng sẽ phá vỡ dạ n g đi thẳ ng c ủa đường nhánh. Có th ể thấy rõ mối qua n hệ giữa các bán kính Ri, R.2 c ủa các đường n h á n h rẽ trái trong cả hai trường hợp c ấ u tạo đường nhánh bi ể u thị trên hình (6.7) được lập đối với c ác đường c ấ p I, II, III giao nhau cùng cấp của C H L B N g a theo c á c tiêu c h u ẩ n kỹ thuật nh ư b ả n g 6.4. Bảng 6.4 Số làn Tốc độ tính toán trên đường nhánh Cấp hạng Bệ rộng Bề rộng tại xe tại v d (km/h) kỹ thuật làn xe, cửa vào nút, lốì ra, Cho đường Cho đường đường (m) (m) n rẽ trái rẽ phải I 2 3,75 8 50 80 II 3 3,75 12 50 80 III 2 3,50 8 40 60 Trong thực tế thiết k ế ta cũng thường gặp trường hợp hai đường ôtô chính giao c h é o nhau với góc giao nhọ n a < 90° . Đối chiếu c á c s ố liệu trong bả n g (6.2) và (6.3) cho ta nh ận x é t : T h i ế t k ế đường nhánh rẽ irái trực tiếp ở d ạ n g đường thẳ ng thì c hiề u dài tổng cộng củ a đường n h á n h và cầu vượt ở bấ"t kỳ góc giao nhau n à o đ ề u nhỏ hơn c hiề u dài tổng cộ ng của đường nhánh và c ầu vượt c ủa đường n h á n h d ạ n g cong thẳng, do đó chọn phương án rẽ thẳng sẽ kinh t ế hơn. Tuy nhiên, lựa c họn phương án n à o cho đường rẽ n h á n h (thẳng hay cong) còn phụ thuộc v à o các đi ề u ki ệ n m ặ t bằng, địa hình cụ thể c ũ n g như phụ thuộc vào hướng định s ẵ n của các đường chính giao nhau. Bạn đọc có thể k i ể m chứng các nhận xét và k ế t luận đã n ê u ở trên cũng n h ư các k ế t quả tính toán n ê u trong b ả n g (6.2) và (6.3) b ằ n g c ác h tính toán k i ể m tra theo các c ô n g thức đã trình bày. 6.2. TRƯỜNG HỢP NÚT GIAO HÌNH THOI KH Á C MỨC CHO RẼ TR Á I BÁN T R ự C T IẾ P Đặc điểm của của đường rẽ trái bán trực tiếp là xe rẽ trái thực hiện bằng cách đầu tiên rẽ phải, tiếp theo là rẽ trái để nhập vào dòng xe đi thẳng của đường chính khác. 239
C ó ha cá c h c ấ u tạo đường nh á n h rẽ trái bán trực tiếp cho loại nút giao khá c mức dạ ng hình thoi và sơ đồ c ủa ch ún g được trình b à y trên hình (6 .8 ) T h e o sơ đồ a (hình 6 .8 a) thì các dò ng xe c ủ a mỗi đường c hín h nhập với nhau ở cùn g mộ t mức còn n h ậ p với dò ng xe c ủ a đường chính khá c ở k h á c mức. Vì vậy, thiết k ế c á c đường rẽ trái ba và bg trên trắc dọc c ầ n ph ải có k h o ả n g cách đủ cho các làn xe g ặ p nhau c ủa hai đường chính. Do đó phụ thuộc v à o c ác thông s ố lựa chọ n như b á n kính đường cong đứng lồi, lõm, độ đốc dọc id c ủ a đường d ẫ n và c h ê n h lệch cao độ H giữa m ặ t c ầ u vượt và m ặ t đấ t m à c h iề u dài của c ác đường nh á n h trên bình đồ Lh (dr) không được nhỏ hơn c ác trị s ố ch iều dài trên trắc dọc L v (dr) ghi trong b ả n g (6.5) dưới đây: Bảng 6.5 Riổi , m Rlõm> m H,m id (%) Lv (dr) 5000 2000 6,4 4 300 2500 1500 6,4 4 240 1000 1000 6,4 4 200 H ình 6.8 : S(f đồ nút giao hình thoi rẽ trái bún trực tiếp K h o ả n g c á c h giữa c ác trục ab và trục ag củ a hai đường chính đựơc xác định từ ch iề u dài đường rẽ trên trắc dọc và được tính theo cô ng thức ( 6 .1 6 ) : 240
T h e o sơ đồ b (hình 6 .8b) thì các dòng xe gặ p nhau c ủ a c á c đườ ng chính đ ế n các c ầ u vượt trê n đường chính được thiết k ế giao nhau khác mức. Bởi thế, qu a y sang trái c ủ a đ ư ờ ng rẽ trái sẽ được thực hiện sau khi đi qua c ầ u vượt h o ặ c chui qua cầu vượt với c h ê n h lệch c a o độ b ằ n g H, bảo đ ả m khổ thông xe dưới c ầ u vượt tương ứng với c h iề u dài c ủ a đ o ạ n ab trên trắc dọc (xem b ả n g 6 . 1). C ũ n g th e o sơ đồ nà y thì ch iều dài đ o ạ n m b c ủa đườ ng rẽ trái sẽ k h ôn g bị hạ n c h ế khi thiết k ế trắc d ọ c do nó có đủ chiều dài trên bình đồ, nhưng k h o ả n g c á c h giữa các p h ầ n xe c h ạ y c ủa hai đường chính / (x e m hình 6.3) sẽ phụ thuộc v à o b á n kính của đường d ẫ n và k h ông được nhỏ hơn trị s ố được tính theo c ô n g thức (6.15) : h K / = 2a + — + — + m ( H + 2 h ) + b r T h e o sơ đồ c (hình 6 .8c) thì thiết k ế c á c đường rẽ trái phả i theo đi ề u kiện triển khai được c h ú n g tr ê n trắc dọc. Chiều dài đường rẽ trái trê n bình đồ c ủ a đo ạ n ab phải k hô ng được nhỏ hơn c h iề u dài của nó trê n trắc dọc Lv(dr)đã ghi trong b ả n g (6.4). 1 - T ín h th eo sơ đ ồ c: X e m xé t cả ba sơ đồ trên hình (6 .8 ) cho thấy d ạ n g chung có thể sử d ụ n g đ ể tính toán là đường rẽ trái b á n trực tiếp theo sơ đồ (6 .8c). Hình (6.9) trình b à y sơ đồ tính toán đ ể xác định cá c b á n kính c ủ a các đường dẫn rẽ trái b á n trực tiếp. \ ~ a-p n h Ilìn h 6-9 : Sơ đồ tính toán xác định bún kính đường nhánh rẽ trái bủn trực tiếp T hự c h iệ n tính to á n để Ihiết k ế theo c ác bước sau: C ấ u tạo c ủa đường rẽ trái bán trực tiếp bao g ồ m hai đường tròn ngược nhau có b á n kính R| và R.2. C h iề u dài c ác đường cong tròn n à y được x á c định theo các công thức đã biết: 241
K ak ak (6.33) 180 7Ĩ.R2 K bk _ 4>k ~ (6.33a) T bo T ổ n g ch iều dài đường n há nh rẽ trái L t = /ak + /bk phải k h ô n g nhỏ hơn c h iề u dài c ầ n thiết đ ể thiết k ế trắc dọc. Nghĩa là: Lh(Ur) = Lt = /ak + /bk ^ Lv(dr) (6.3 4) Trị s ố Lv(dr)được nê u trong bả n g (6.4). T ừ 6.33 và 6.33a ta có: Tt . (R, .p + R 2 . y) (6.35) 180 Vì y =180 - a + ị3 nên 71 L„ = R,p + R 2 ( l 8 0 ° - a + p)] (6.35a) 180 C h iề u dài đo ạ n đường chính trên đo ạ n ab trên bình đồ bằng: Lh(ab) = aC + CƠ2 + c^b = R , l g Ẽ + - .3 - + R, (6.36) 2 cos(a-p) T ừ hình 6.9 ta có CK = R | t g — ; m ặ t k h á c C K = R 2t g ( a - P ) Từ đó: R | t g ^ = R 2t g ( a - p ) Hay: R, tg(q -p ) (6.37) R, ív \ tg Từ bất đẳ n g thức 6.34 ta cho: ĩLh(dr) - Lv(dr) - n| 8R 0i P R +1 n1 R 2 80 y ^ 1^ rcR2 Hay 'V(dr) y 180 180 T ừ đó suy ra, b á n kính R 2 bằng: lS O .L ^ -n R .-P FU = (6.38) 7I.Ỵ 242
Tha y R 2 từ cô ng thức 6.38 vào 6.37 sẽ được: TĩR ,y tg (a-p ) 180- Lv(dr) —7tR J p p 2 ' 180.Lv(dr)- 7 r R , p ] . t g ( a - Ị 3 ) = 7ĩ R 1y . t g | Ĩ80 .L v(dr)t g ( a - P ) ^ _ i on0 _ Rút ra R .= vì Y = 180 - a + p 71 y.tg- + P-tg(a-P) 180.Lv(dr, t g ( a - P ) nên : R .= (6.39) Tí ( l 8 0 ° - a + p)tgỊ| + p .tg (a -p ) Tron g c ô n g thức 6.39 nếu: a = 90° và p = 0 thì bán kính R| ->00 a = 90° và p = 90° thì bán kính R| = 0 Bá ng 6.5 dưới đ â y là kế t quả tính toán xác định c á c trị s ố c ác bán kính R ], R 2, c h i ề u dài đ o ạ n đường chính Lh(ab). chiều dài đường nh á n h trên bình đồ Lh(dr)= L c ứng với c ác trị s ố thay đổi c ủa góc p = 35° H- 70° . p" R|, m R ', m Lh(ab)* rn ^h(dr)f ^ 35 275 60 251 300 45 175 72 244 303 60 82 82 224 300 70 45 88 218 300 35 220 49 204 240 45 138 57 194 240 60 66 66 180 240 70 36 71 170 240 35 185 41 171 200 45 115 47 160 202 60 55 55 150 200 70 30 59 141 200 2 - T ín h theo sơ đ ồ a: Khi thiết k ế nút giao thông theo sơ đồ a (xem hình 6 .8 a) thì tính toán thiết k ế c ác y ế u tố hình học của cá c đường d ẫ n theo c á c công thức tính toán tương tự nh ư trong sơ đồ c nhưng khi đó k h o ả n g c á c h L ab là kh o ả n g c á c h giữa c á c trục c ủ a hai p h ầ n xe c h ạy ngược chiều của m ộ t trong hai đường chính do đã tách hai hướng xe c h ạ y ngược ch iều thành hai đường riêng. K h o ả n g c á c h Lag giữa các trục của hai ph ầ n xe c hạy ngược c h i ề u của đường chính k há c đươc xác đinh như sau: 243
C h i ề u dài đư ờ ng n h á n h r ẽ trái trên bình đồ: L *>
K i ể m tra: Do c h i ề u dà i Lh(ga) = Lh(ca) n ê n c h iề u dài c ủ a đ o ạ n (ab) phả i lớn hơn c h i ề u dài c ủ a đ o ạ n (ga). Tức là: Lh(ab) = 218m > Lh(ga) =1 92 m [Thoả m ã n] V à tổng hai c ạ n h c ủ a tam giác cong cag phải lớn hơn m ộ t cạnh: Lh(ca)+ Lh(ag) = 2 X 192 = 384m. 7Ĩ.R Lh(cg) — 3 a = 3’1 4 x l 9 2 9 0 = 3 0 i ;4 4 m 180 180 Rõ ràng: Lh(ca) + Lh(ag) = 384m > Lh(cg) = 301,44m Đ iề u k iệ n n à y đã thoả mãn. 3. T ín h th e o sơ đ ồ b: T ừ hình (6 .8b) cho thấy, vị trí c ủ a đư ờn g n h á n h rẽ trái b á n trực tiếp được xác định the o khoảng cách của đ o ạ n đường chính ab (Lh(ab) )• C h i ề u dà i n à y được tra trong b ả n g 6.4 Sơ đồ tính toá n c á c y ế u t ố của đường nh á n h rẽ được trình b à y tr ê n hình 6.10 Thực h iệ n tính t o á n the o trình lự dưới đây: 1 - X á c định c h i ề u dà i đo ạ n nb ta có,: (n b )2 = R t - ( R 2 - / j )2 , rút ra: nb = 7 / , . ( 2 R 2 - / , ) (6.45) Trong đó: / 1 - k h o ả n g c ách giữa các trục c ủa hai p h ầ n xe c h ạ y ngược c h i ề u c ủ a m ộ t đườ ng chính, xác định theo công thức 6.15 đã biết: lị = 2 a + — + — + m.(H + 2 h ) + b, (x e m hình 6.3). 245