Bài giảng Thiết kế cầu đường - Chương 4: Thiết kế đường cong nằm

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế cầu đường - Chương 4: Thiết kế đường cong nằm

1. CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ ĐƯỜNG CONG NẰM
2. §4.1 ĐẶC ĐIỂM XE CHẠY TRÊN ĐƯỜNG CONG NẰM 1- Xe phải chịu thêm lực ly tâm, lực này đặt ở trọng tâm của xe, hướng nằm ngang, chiều từ tâm đường cong ra ngoài, có trị số: m.v2 C = (4 −1) R m - khối lượng của xe ( kg ) v - tốc độ của xe. (m/s) R - bán kính đường cong nằm ( m )
3. + Lực ly tâm có thể gây lật xe, trượt ngang, tốn nhiên liệu, hao mòn xăm lốp, làm cho hành khách khó chịu 2 - Bề rộng phần xe chạy lớn hơn so với đường thẳng 3 - Tầm nhìn của người lái xe bị hạn chế => Do đó yêu cầu đặt ra ở đây là nghiên cứu các biện pháp thiết kế để cải thiện các điều kiện bất lợi nêu trên .
4. §4.2 LỰC NGANG VÀ HỆ SỐ LỰC NGANG 1. Lực ngang : A Y C G Y h A Y b
5. Gọi Y là tổng lực ngang tác dụng lên ôtô khi chạy trên đường cong: Y = C.cos G.sin (4-2) “ + “ khi xe chạy ở phía lưng đường cong “ - “ khi xe chạy ở phía bụng đường cong Do << nên Cos 1 ; Sin tg in Y = CG . VG.i2 n (4-3) Y = G.i (4 − 4) g.R n
6. Y V 2 = i (4 − 5) G 127.R n Y  = là hệ số lực ngang ( lực ngang trên một đơnG vị trọng lượng) V 2  = i (4 − 6) 127.R n 2. Xác định hệ số lực ngang  :Y() có thể : - Làm xe bị lật - Làm xe bị trượt ngang - Gây cảm giác khó chịu với H.khách và lái xe - Làm tiêu hao nhiên liệu và hao mòn xăm lốp
7. a.Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện chống lật (lật tại A) : G.V 2 Y = G.i g.R n M lat = Y.h b b M giu = G.cos .( − ) G.( − ) Để xe không bị lật: 2 2 b G( − ) Y.h 2 b - khoảng cách giữa hai bánh xe Y - lực ngang
8. - độ lệch tâm so với tâm hình học của xe =0,2.b Y 0,3.b  = G h b Xe con = 23 h Xe buýt , xe tải = 1,72,2 Chọn = 2 =>  0,6 Vậy để xe không bị lật thì :  0,6
9. b.Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện ổn định chống trượt ngang : 2 2 Q Q = Y + P Pk=G. 1 Điều kiện để xe không trượt: Y=G. 2 Y 2 + P 2 = Q G. - hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường 1 : Hệ số bám dọc 1 =(0,7  0,8) 2 : Hệ số bám ngang 2 =(0,6  0,7)
10. Khi đó: Y G. 2  2 Khi mặt đường khô, sạch : = 0,6 2 = 0,36  0,36 Khi mặt đường ẩm, sạch : = 0,4 2 = 0,24  0,24 Khi mặt đường ẩm, bẩn : = 0,2 2 = 0,12  0,12 Vậy để xe không bị trượt ngang thì :  0,12
11. c.Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện êm thuận và tiện nghi đối với hành khách: Theo kết quả điều tra xã hội học khi :  0,1 : hành khách không cảm nhận xe vào đường cong  = 0,15: hành khách bắt đầu cảm nhận có đường cong  = 0,2 : hành khách cảm thấy có đường cong và hơi khó chịu, người lái muốn giảm tốc độ  = 0,3 : hành khách cảm thấy rất khó chịu. Về phương diện êm thuận và tiện nghi đối với hành khách  0,15
12. d.Xác định hệ số lực ngang theo điều kiện tiêu hao nhiên liệu và xăm lốp: Muốn giảm tiêu hao nhiên liệu và hao mòn xăm lốp thì  0,1 * Tóm lại : Để đảm bảo điều kiên ổn định và tiện nghi khi xe vào đường cong năm, khi thiết kế hệ số lực ngang lấy như sau: Trong điều kiện thuận lợi nên chọn  0,1 Trong điều kiện khó khăn cho phép  = 0,15
13. §4.3 XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH ĐƯỜNG CONG NẰM 1. Xác định bán kính đường cong nằm theo hệ số lực ngang : a. Khi có bố trí siêu cao: v 2 V 2 Rmin = max = max g( + isc ) 127( + isc ) b. Khi không bố trí siêu cao: 2 2 ksc v V Rmin = = g( − in ) 127( − in )
14. c. Xác định bán kính đường cong nằm theo điều kiện đảm bảo tầm nhìn ban đêm : 30S R = I min SI - tầm nhìn một chiều (m) - góc chiếu sáng của pha đền ô tô (20)
15. §4.4 SIÊU CAO 1. Siêu cao : 2. Mục đích của việc bố trí siêu cao: - Giảm hệ số lực ngang  - Tăng tốc độ xe chạy trong đường cong nằm - Tăng mức độ an toàn xe chạy trong đường cong nằm 3. Độ dốc siêu cao: + Độ dốc siêu cao : isc = in -> isc.max
16. in - độ dốc ngang của mặt đường ( %) isc.max - độ dốc siêu cao lớn nhất isc.max= 8% 4. Cấu tạo siêu cao: a.Đoạn nối siêu cao: Đoạn nối siêu cao được thực hiện với mục đích chuyển hóa một cách điều hòa từ trắc ngang thông thường hai mái sang trắc ngang đặc biệt có siêu cao
17. + Chiều dài đoạn nối siêu cao (Ln): isc h ip Ln B (B+E)
18. isc.B Ln = i p isc (B + E) hoặc Ln = i p B -bề rộng mặt đường E - độ mở rộng mặt đường trong đường cong ip - độ dốc dọc phụ cho phép ip = 1% khi VTK = 40 km/h ip = 0,5% khi VTK 60 km/h
19. b.Cấu tạo siêu cao : Âoaûn näúi siãu cao max i=i 0 R B Âæåìng cong troìn i=i max i=i 0 Âoaûn näúi siãu cao i=i 0
20. * Việc chuyển hóa được tiến hành như sau: Trước khi vào đoạn nối siêu cao, cần một đoạn 10m để vuốt cho lề đường có cùng độ dốc ngang với mặt đường (in) sau đó tiến hành theo trình tự và phương pháp sau : 1. Quay mặt đường phía lưng và lề đường phía lưng đường cong quanh tim đường cho mặt đường trở thành một mái với độ dốc in
21. 2. Quay mặt đường a) 2 1 3 0 15% và lề đường phía 4 2 15% 0 2,00 2,25 7,50 4,00 7,50 2,25 2,00 lưng đường cong 0,50 0,50 28,50 quanh tim đường ( b) i% 0 i% hoặc quanh mép 0 trong phần xe chạy 2,00 2,25 7,50 4,00 7,50 2,25 2,00 0,50 0,50 hoặc quanh 1 trục 28,50 ảo ) cho mặt đường c) i%0 i% trở thành một mái 0 với độ dốc siêu cao 2,00 2,25 7,50 4,00 7,50 2,25 2,00 0,50 0,50 ( isc) 28,50
22. §4.5 ĐƯỜNG CONG CHUYỂN TIẾP 1. Mục đích của việc thiết kế đường cong chuyển tiếp: Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong, phải chịu các thay đổi: - Bán kính từ chuyển bằng R 2 - Lực ly tâm tăng từ 0 -> G . V g.R - Góc hợp giữa trục bánh xe trước và trục sau xe từ 0 đến Những biến đổi đột ngột đó gây cảm giác khó chịu cho người lái xe và hành khách.
23. Để đảm bảo có sự chuyển biến điều hòa về lực ly tâm, về góc và về cảm giác của hành khách cần phải có một đường cong chuyển tiếp giữa đường thẳng và đường cong tròn. Đồng thời làm cho tuyến hài hòa hơn, tăng tầm nhìn. 2. Xác định chiều dài của đường cong chuyển tiếp (ĐCCT): V 3 L = ct 47.R.I V - tốc độ xe chạy (km/h) R - bán kính đường cong nằm. I - độ tăng gia tốc ly tâm (m/s3).
24. 3. Phương trình của ĐCCT: Xét một điểm trên ĐCCT, có chiều dài tính từ gốc tọa độ S, bán kính V 3 S = 47. .I V 3 C Đặt C = => S = Đây là phương trình 47.I đường cong clothoide R=C/S
25. + Phương trình thông sô úcủa đường cong clothoide : C Phương trình S = là phương trình độc cực + Chuyển sang dạng tọa độ oxy như sau : S 5 S 9 x = S − + − 40.A4 3456.A8 S 3 S 7 S 11 y = − + − 6.A2 336.A6 42240.A10
26. 4. Trình tự cắm đường cong chuyển tiếp: a.Tính các yếu tố cơ bản của đường cong tròn b.Tính toán chiều dài đường cong chuyển tiếp c.Tính góc kẹp giữa đường thẳng và tiếp tuyến ở cuối ĐCCT d.Xác định các chuyển dịch p’ và t e.Xác định điểm bắt đầu và điểm kết thúc của ĐCCT f.Xác định các phần còn lại của đường cong tròn g.Cắïm các điểm trung gian của đường cong chuyển tiếp:
27. + Cấu tạo đường cong chuyển tiếp dạng clothoide /2 R1 0 − 2 R R1 R Q L 0 y e A C B t T x0
28. §4.6 MỞ RỘNG PHẦN XE CHẠY TRÊN ĐƯỜNG CONG 1. Độ mở rộng của một làn xe : L2 0,05.V e1 = + 2R R 2. Độ mởí rộng phần xe chạy của đường nhiều làn xe : + Khi có 2 làn xe L2 0,1.V E = e1 + e2 = + R R
29. + Khi có n làn xe: E = n.e1 e1 - độ mở rộng một làn xe L - chiều dài tính từ trục sau của xe đến đầu xe R - bán kính đường cong V - tốc độ xe chạy (km/h) 3. Phương pháp mởí rộng phần xe chạy :
30. §4.7 NỐI TIẾP CÁC ĐƯỜNG CONG NẰM 1. Nối tiếp giữa hai đường cong cùng chiều: + Khi hai đường cong không có siêu cao có thể nối trực tiếp với nhau + Nếu hai đường cong cùng chiều có cùng độ dốc siêu cao thì có thể nối trực tiếp với nhau. + Khi hai đường cong cùng chiều có siêu cao khác nhau thì để nối tiếp nhau cần có một đoạn thẳng chêm m.
31. +Nối tiếp hai đường cong cùng chiều : Đ1 Đ1 Đ2 m Đ2 O1 O2 O2 O1
32. 2. Nối tiếp giữa hai đường cong ngược chiều: + Khi hai đường cong ngược chiều đều không có siêu cao có thể nối trực tiếp với nhau + Khi hai đường cong ngược chiều có bố trí siêu cao thì cần có đoạn chêm m L + L m vn1 vn2 2 Lvn1 , Lvn2 : Chiều dài đoạn vuốt nối siêu cao của đường cong 1 và đường cong 2
33. + Nối tiếp hai đường cong ngược chiều : O2 m Đ1 Đ2 O1