b b ộ ộ g g i i á á o o d d ụ ụ c c v v à à đ đ à à o o t t ạ ạ o o t t r r ờ ờ n n g g đ đ ạ ạ i i h h ọ ọ c c g g i i a a o o t t h h ô ô n n g g v v ậ ậ n n t t ả ả i i { { h h à à n n ộ ộ i i - - 2 2 0 0 0 0 8 8 V V ũ ũ Q Q u u ố ố c c T T o o ả ả n n l l u u ậ ậ n n v v ă ă n n t t h h ạ ạ c c s s ỹ ỹ k k h h o o a a h h ọ ọ c c k k ỹ ỹ t t h h u u ậ ậ t t p p h h ơ ơ n n g g p p h h á á p p k k h h ả ả o o s s á á t t đ đ ờ ờ n n g g ô ô t t ô ô c c l l o o t t h h o o i i d d h h i i ệ ệ n n đ đ ạ ạ i i b b ộ ộ g g i i á á o o d d ụ ụ c c v v à à đ đ à à o o t t ạ ạ o o t t r r ờ ờ n n g g đ đ ạ ạ i i h h ọ ọ c c g g i i a a o o t t h h ô ô n n g g v v ậ ậ n n t t ả ả i i { { x x â â y y d d ự ự n n g g c c ô ô n n g g t t r r ì ì n n h h g g i i a a o o t t h h ô ô n n g g H H ọ ọ c c v v i i ê ê n n t t h h ự ự c c h h i i ệ ệ n n V V ũ ũ Q Q u u ố ố c c T T o o ả ả n n G G i i á á o o v v i i ê ê n n h h ớ ớ n n g g d d ẫ ẫ n n k k h h o o a a h h ọ ọ c c p p g g s s . . t t s s . . B B ù ù i i X X u u â â n n C C ậ ậ y y h h à à n n ộ ộ i i - - 2 2 0 0 0 0 8 8 l l u u ậ ậ n n v v ă ă n n t t h h ạ ạ c c s s ỹ ỹ k k h h o o a a h h ọ ọ c c k k ỹ ỹ t t h h u u ậ ậ t t p p h h ơ ơ n n g g p p h h á á p p k k h h ả ả o o s s á á t t đ đ ờ ờ n n g g ô ô t t ô ô c c l l o o t t h h o o i i d d h h i i ệ ệ n n đ đ ạ ạ i i i Lời cảm ơn Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ, tác giả đã nhận đ ợc sự giúp đỡ, tạo điều kiện nhiệt tình và quý báu của nhiều cá nhân, tập thể. Lời đầu tiên tác giả xin đ ợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Bũi Xuân Cậy đã tận tâm h ớng dẫn trong suốt quá trình học tập tại tr ờng Đại học Giao thông vận tải Hà Nội, cho tới nay đã hoàn thành cuốn luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô trong Bộ môn Đ ờng bộ, trong phòng Đào tạo đại học và sau đại học tr ờng Đại học Giao thông vận tải Hà Nội đã tận tình h ớng dẫn, truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian theo học, thực hiện và hoàn thành luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn, Ban lãnh đạo Tổng công ty T vấn thiết kế giao thông vận tải (TEDI), Ban lãnh đạo Công ty T vấn thiết kế Đ ờng bộ, các đồng nghiệp Phòng Thiết kế đ ờng 2 và văn phòng Dự án đ ờng cao tốc Hà Nội - Hải Phòng mới đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong suốt thời gian học cao học, thực hiện và hoàn thành luận văn. Tác giả xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè, đồng nghiệp trong thời gian làm luận văn. Một lần nữa tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 25 tháng 8 năm 2008 Tác giả Vũ Quốc Toản Luận án thạc sỹ: Ph.ơng pháp khảo sát đ.ờng ôtô clothoid Vũ Quốc Toản Mục lục MụC LụC Ch ơng I. phần mở đầu 1 ch ơng II. đặc điểm của đ ờng clothoit và tính phù hợp của nó với đ ờng cao tốc 6 II.1 Đặc điểm của đ ờng ôtô Clothoid. 7 II.1.1 Tìm hiểu sự chuyển động của ôtô trong đ ờng cong. 7 II.1.2 Các đ ờng cong toán học áp dụng làm đ ờng cong chuyển tiếp 13 II.1.3 Các dạng kết hợp đ ờng cong chuyển tiếp 15 a. Đ ờng cong tròn nối 2 đ ờng cong chuyển tiếp đối xứng. b. Đ ờng cong tròn nối 2 đ ờng cong chuyển tiếp không đối xứng c. Đ ờng cong chuyển tiếp liên tục. d. Kết hợp các cung Clothoid liên tục. e. Kết hợp các đ ờng cong Clothoid ng ợc chiều. f. Kết hợp các đ ờng cong Clothoid cùng chiều. II.2 Tính phù hợp của đ ờng ôtô Clothoid với đ ờng cao tốc. 26 Ch ơng III. Tổng quan công tác triển tuyến trong khảo sát đ ờng ô tô thông th ờng và đặc điểm của quy trình khảo sát đ ờng ôtô hiện tại 28 III.1 Khái quát công tác khảo sát đ ờng ô tô 28 III.2 Các công tác triển tuyến khảo sát đ ờng ô tô 29 III.3 Hiện trạng khảo sát đ ờng ô tô thông th ờng 31 III.3.1 Đo góc và đo chiều dài tổng quát tuyến đ ờng 31 III.3.2 Bố trí đ ờng cong trên tuyến đ ờng 32 III.3.3 Đo chiều dài chi tiết tuyến đ ờng và bố trí cọc H 56 III.3.4 Đo độ cao tuyến đ ờng 57 Luận án thạc sỹ: Ph.ơng pháp khảo sát đ.ờng ôtô clothoid Vũ Quốc Toản Mục lục III.3.5 Đo vẽ mặt cắt ngang. 58 III.3.6 Đo vẽ bình đồ tuyến 59 Ch ơng iV: Các công nghệ và máy móc hiện đại áp dụng cho công tác khảo sát. 60 IV.1 hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và ứng dụng trong khảo sát đ ờng ô tô 60 iV.1.1 Giới thiệu khái quát về GPS 60 a. Lịch sử ra đời hệ thống định vị toàn cầu (GPS). 60 b. Các bộ phận cấu thành hệ thống định vị toàn cầu (GPS). 63 c. Nguyên tắc hoạt động của GPS. 68 d. Các ph ơng pháp định vị (đo) của GPS. 70 IV.1.2 ứng dụng của GPS trong khảo sát đ ờng ô tô 78 a. Xác định h ớng tuyến ngoài thực địa. 78 b. Lập l ới khống chế mặt bằng. 80 c. Lập l ới khống chế độ cao. 85 d. Đo mặt cắt ngang, mặt cắt dọc tuyến đ ờng. 88 e. Đo vẽ bình đồ. 91 IV.2 khảo sát đ ờng ô tô bằng máy toàn đạc điện tử 92 iV.2.1. khái quát về máy toàn đạc điện tử 92 a. Sơ đồ khối của máy toàn đạc điện tử (TĐĐT). 92 b. Máy TĐĐT và các phụ kiện kèm theo. 98 c. Tính năng của máy toàn đạc điện tử. 102 c.1. Đo góc. 102 c.2. Đo chiều dài. 103 c.3. Đo cao. 101 c.4. Đo bình đồ. 103 Luận án thạc sỹ: Ph.ơng pháp khảo sát đ.ờng ôtô clothoid Vũ Quốc Toản Mục lục c.5. Bố trí công trình. 108 c.6. Chức năng đo gián tiếp (Tie Distance). 109 c.7. Chức năng giao hội nghịch (Free Station). 100 c.8. Chức năng đo chiều cao ch ớng ngại vật ( Remote Hieght). 111 c.9. Đo và tính diện tích. 111 iV.2.2. ứng dụng máy toàn đạc điện tử vào khảo sát đ ờng ô tô. 112 a. Lập l ới khống chế mặt bằng (l ới đ ờng chuyền cấp 2). 119 b. Đo bình đồ. 114 c. Đo vẽ tuyến đ ờng trên thực địa. 114 d. Đo cao bằng máy TĐĐT trong khảo sát đ ờng ô tô. 116 Ch ơng V: áp dụng vào thiết kế và khảo sát thực tế 118 VI.1 Thuyết minh về đoạn tuyến đ ờng cao tốc Hà nội hải phòng và số liệu thiết kế ban đầu 118 VI.1.1 Sơ bộ về tuyến đ ờng 118 VI.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế và cấp hạng kỹ thuật 119 VI.2 Các b ớc thực hiện thiết kế và khảo sát đoạn Km6+00 Km11+29 120 VI.2.1 Các b ớc thiết kế 120 VI.2.2 Thiết kế chi tiết cho các đ ờng cong 122 Ch ơng VI Kết luận và các tồn tại của đề tài 138 Luận án thạc sỹ: Ph.ơng pháp khảo sát đ.ờng ôtô clothoid Vũ Quốc Toản Ch ơng I. Phần mở đầu 1 Ch ơng I. Phần mở đầu Giao thụng vn ti l k tc ca nn sn xut, l c s vt cht ca mt quc gia, l mch mỏu lu thụng ca mi vựng t nc, l tin cho s phỏt trin kinh t - xó hi ca mt nc, mt vựng, mt khu vc. Thc t cho thy ni no giao thụng phỏt trin thỡ ni ú mi hot ng kinh t - xó hi tr nờn sụi ni, tp np v nỏo nhit. C s h tng giao thụng l mt b phn quan trng, mt khõu khụng th thiu c trong kt cu h tng k thut, nhng thnh tu kinh t t c trong nhng nm va qua giao thụng vn ti cng ó úng gúp mt phn ỏng k. C s h tng giao thụng vn ti c bit l c s h tng giao thụng ng b ó to iu kin cho nn kinh t - xó hi phỏt trin. Nhn thc c tm quan trng ú ng v Nh nc ta ó ban hnh nhiu c ch chớnh sỏch khuyn khớch cỏc ngun vn u t cho c s h tng giao thụng ng b. nh hng chin lc phỏt trin giao thụng luụn l nhim v hng u ca ngnh giao thụng vn ti mi nc. Vi nhng nc ang phỏt trin, nn kinh t cũn gp nhiu khú khn, ngnh giao thụng ang phỏt trin giai on u nh nc ta. Nhim v nh hng chin lc cho ngnh xõy dng giao thụng khụng ch l u t tin phỏt trin xõy dng giao thụng m cn tp trung nghiờn cu ng dng k thut cn thit phc v cho ngnh giao thụng. Trong nhng nm gn õy phc v cụng cuc i mi ca t nc, phỏt trin kinh t - xó hi v hi nhp vi khu vc. Nh nc ta cú ch trng ci to nõng cp mt s tuyn quc l bng cỏc ngun vn trong nc, vn vay ca cỏc nc, ca ngõn hng th gii (WB), ca ngõn hng phỏt trin Chõu (ADB) v ngõn hng Nht Bn (JBIC) gm QL1A, QL5, QL18, QL10 Nh ú m b mt giao thụng ó khi sc, vic i li c d dng v thụng sut. Tuy nhiờn cựng vi s phỏt trin ca nn kinh t thỡ nhu cu vn ti ngy mt tng m nng lc lu thụng ca h thng ng quc l hin ti thỡ cú hn v vic m rng nõng cp gp nhiu khú khn. Do vy vic phi tin hnh u t xõy dng mi mt h thng ng cú k thut cao, tc xe chy v nng lc lu thụng ln Luận án thạc sỹ: Ph.ơng pháp khảo sát đ.ờng ôtô clothoid Vũ Quốc Toản Ch ơng I. Phần mở đầu 2 l rt cp thit. Mt khỏc ngun vn ca chỳng ta s dng cho vic u t xõy dng cỏc con ng ny ch yu l ngun vn i vay phỏt trin nờn vic s dng lm sao cho cú hiu qu v phự hp vi nn kinh t l rt quan trng. H thng giao thụng ng b cú ý ngha rt quan trng cho vic phỏt trin kinh t xó hi v quc phũng ca mi quc gia. Cỏc tuyn ng ụ tụ cú tiờu chun k thut cao, tc xe chy ln, trang thit b kim soỏt giao thụng hin i, cỏc nỳt giao khỏc mc liờn thụng hon chnh vi kin trỳc cụng trỡnh a dng, phự hp v gim thiu tỏc ng mụi trng s l biu tng sc mnh kinh t ca mt quc gia phỏt trin. Số l ợng hành khách vận chuyển hiện nay mới đạt 79.5% tổng l ợng khách vận chuyển yêu cầu. Tổng chiều dài đ ờng hiện có :224.633 km, Trong đó: Quốc lộ : 17.295 km Tỉnh lộ : 23.105 km Các đ ờng xã : 124.943 km Đ ờng chuyên dụng : 7.622 km Đ ờng đô thị: 6.654 km Đ ờng huyện :45.014km Bằng nguồn vốn đầu t trong n ớc cũng nh vốn vay u đãi ODA, nhiều công trình giao thông đã đ ợc khôi phục, nâng cấp. Chỉ trong vòng 5 năm trở lại đây, đã khôi phục, nâng cấp đ ợc hơn 3.000 km Quốc lộ quan trọng, làm mới đ ợc 12.500m cầu lớn, củng cố và nâng cấp một số tuyến đ ờng sắt, mở rộng và nâng cấp hệ thống cảng tổng hợp Quốc gia, các tuyến đ ờng thuỷ huyết mạch, hệ thống giao thông đô thị đã đ ợc cải thiện một b ớc, giao thông nông thôn có sự phát triển v ợt bậc, làm thay đổi bộ mặt nông thôn; nhiều công trình đã đi vào khai thác và phát huy hiệu quả rõ rệt. Hiện nay ở n ớc ta mới chỉ có khoảng 30km tuyến Pháp Vân - Cẫu Giẽ thiết kế theo tiêu chuẩn đ ờng cao tốc. Còn lại các tuyến khác vẫn trong giai đoạn lập dự án, đang thiết kế hoặc đang xây dựng. Luận án thạc sỹ: Ph.ơng pháp khảo sát đ.ờng ôtô clothoid Vũ Quốc Toản Ch ơng I. Phần mở đầu 3 Để phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, trong thập kỷ tới phải từng b ớc hình thành mạng l ới đ ờng bộ cấp cao và cao tốc. Từ nay đến năm 2010, triển khai xây dựng 1655km đ ờng cao tốc, bao gồm các đoạn, tuyến sau - Đ ờng Nội Bài Hạ Long: chiều dài 145km, quy mô 4 6 làn xe; - Tuyến Hà Nội Hải Phòng: chiều dài 100km, quy mô 4 6 làn xe; - Tuyến Hà Nội Lào Cai: chiều dài 218km, quy mô 4 6 làn xe; - Đoạn Hà Nội Thái Nguyên: chiều dài 62km, quy mô 4 6 làn xe; - Tuyến Lạng Sơn Hà Nội Vinh: chiều dài 463km, quy mô 4 6 làn xe; - Đ ờng vành đai III Hà Nội: chiều dài 78km, quy mô 4 6 làn xe; - Đ ờng Láng Hòa Lạc: chiều dài 30km, quy mô 4 6 làn xe; - Đoạn Đà Nẵng Quảng Ngãi: chiều dài 124km, quy mô 4 6 làn xe; - Đoạn Đà Nẵng Huế: chiều dài 105km, quy mô 4 6 làn xe; - Đoạn thành phố Hồ Chí Minh Long Thành Dầu Giây: chiều dài 50km, quy mô 4 6 làn xe; - Tuyến thành phố Hồ Chí Minh Long Thành Vũng Tầu: chiều dài 85km, quy mô 4 6 làn xe; - Đoạn thành phố Hồ Chí Minh Thủ Dầu Một: chiều dài 40km, quy mô 4 6 làn xe; - Đoạn thành phố Hồ Chí Minh Cần Thơ: chiều dài 155km, quy mô 4 6 làn xe. Sau năm 2010 dự kiến xây dựng 1518km đ ờng cao tốc, bao gồm các đoạn, tuyến sau: - Đoạn Hạ Long Mông D ơng Móng Cái: chiều dài 175km, quy mô 4 6 làn xe; - Đoạn Hoà Lạc Trung Hà: chiều dài 40km, quy mô 4 6 làn xe; - Đ ờng vành đai IV Hà Nội: chiều dài 125km, quy mô 6 8 làn xe; - Đoạn Huế Quảng Trị: chiều dài 90km, quy mô 4 6 làn xe; - Đoạn Dầu Giây Phan Thiết: chiều dài 128km, quy mô 4 6 làn xe; Luận án thạc sỹ: Ph.ơng pháp khảo sát đ.ờng ôtô clothoid Vũ Quốc Toản Ch ơng I. Phần mở đầu 4 - Đoạn Thủ Dầu Một Chơn Thành: chiều dài 50km, quy mô 4 6 làn xe; - Đ ờng vành đai III thành phố Hồ Chí Minh: chiều dài 110km, quy mô 6 8 làn xe; Nghiên cứu xây dựng một số tuyến song song với QL1A ở các đoạn còn lại: Quảng Ngãi Nha Trang, Nha Trang Phan Thiết, Cần Thơ - Bạc Liêu với chiều dài khoảng 800km. nc ta, khi nn kinh t ngy cng phỏt trin , nhu cu vn ti ngy cng tng, cng xe chy ln, ngnh cụng nghip ụ tụ ó bc u hỡnh thnh v phỏt trin thỡ cng ũi hi h thng ng giao thụng hin i, ỏp ng c nhu cu phỏt trin trong tng lai. ng ụtụ ngy cng phi cú cht lng cao v mt k thut v m thut tho món cỏc yờu cu v an ton, thun li cho xe chy. Ngoi vic tho món cỏc yờu cu v mt k thut, tuyn ng phi to iu kin lao ng tt cho ngi lỏi, khụng chúng mt, khụng b mt mi, khụng ch quan n mc d bun ng, to hng thỳ khi ng cho hnh khỏch v ngi qua li. Cụng trỡnh ng phi cú tỏc dng lm p thờm cnh quan ca khu vc, tn lng lp li mụi trng ó sinh ra nú. Tớnh thm m ca mt con ng t ra nhim v cho ngi thit k l phi ỏp dng nguyờn tc thit k tuyn ng mm sao cho ng xõy dng phi mm mi ,un ln bao quanh a hỡnh ,kt hp hi ho bỡnh tuyn vi a hỡnh a phng v vi cnh quan xung quanh .Mt ng cng tt, cng bng phng, cng bng phng, trong khi tuyn ng thit k phi hp khụng tt thỡ ú li l mt yu t tim n tai nn giao thụng . Hiện nay ở n ớc ta, hệ thống đ ờng ôtô cấp cao vẫn đang trong quá trình xây dựng và hoàn thiện, hầu hết các tuyến đ ờng đã xây dựng vẫn triển tuyến theo ph ơng pháp cổ điển là định đỉnh cắm cong theo các đ ờng s ờn, tuyến đ ờng là những đoạn thẳng đ ợc nối với nhau bởi các đ ờng cong tròn. Thực tế này gây bất lợi cho các ph ơng tiện tham gia giao thông trên tuyến với tốc độ cao vì khi chuyển tiếp từ đ ờng thẳng sang đ ờng cong và ng ợc lại sẽ xuất hiện lực ly tâm rất lớn làm lật xe gây nguy hiểm tới tính mạng và tài sản của ng ời tham gia giao thông. [...]... địa hình Sau đây sẽ giới thiệu khái quát công tác trắc địa trong khảo sát đường ô tô Chương III: Tổng quan về công tác triển tuyến trong khảo sát đường ô tô thông thường và đặc điểm của quy trình khảo sát đường tô hiện tại 28 Luận án thạc sỹ: Phương pháp khảo sát đường tô clothoid Vũ Quốc Toản III.2 Các công tác triển tuyến khảo sát đường ô tô Để đo vẽ tuyến đường trên thực địa, việc đầu tiên là cần... quan công tác triển tuyến trong khảo sát đường ô tô thông thường và đặc điểm của quy trình khảo sát đường tô hiện tại III.1 Khái quát công tác khảo sát đường ô tô Công tác khảo sát đường ô tô gồm có nhiều nội dung phải thực hiện: - Khảo sát địa hình - Khảo sát địa chất, thuỷ văn - Điều tra các thông số về kinh tế, xã hội, mạng lưới giao thông, môi trường Trong các nội dung trên thì công tác khảo sát. .. của đường Clothoid, áp dụng vào thực tế thiết kế đường tô cao tốc và đề ra phương pháp khảo sát phù hợp Chương I Phần mở đầu 6 Luận án thạc sỹ: Phương pháp khảo sát đường tô clothoid Vũ Quốc Toản Chương II đặc điểm của đường clothoit và tính phù hợp của nó với đường cao tốc II.1 Đặc điểm của đường tô Clothoid II.1.1 Tìm hiểu sự chuyển động của tô trong đường cong Trên bình đồ, một tuyến đường tô. .. chạy của đường tô cao tốc hiện nay về tốc độ, về yếu tố quang học, yếu tố môi trường, yếu tố kỹ thuật chạy xe, ta thấy đường cong Clothoid rất phù hợp để áp dụng vào thiết kế tuyến đường tô cao tốc trong quá trình xây dựng hệ thống đường tô cao tốc nước ta hiện nay Chương II: Đặc điểm của đường Clothoid v tính phù hợp của nó với đường cao tốc 27 Luận án thạc sỹ: Phương pháp khảo sát đường tô clothoid. .. công tác triển tuyến trong khảo sát đường ô tô thông thường và đặc điểm của quy trình khảo sát đường tô hiện tại 29 Luận án thạc sỹ: Phương pháp khảo sát đường tô clothoid Vũ Quốc Toản - Góc giữa một cạnh lưới khống chế và hướng đỉnh tuyến- đỉnh lưới khống chế - Khoảng cách S giữa đỉnh tuyến và đỉnh lưới khống chế Đ0 II Đ2 I_Đ I_II I 1 S Đ1 III Hình IIIII-2Bố trí đỉnh tuyến đường bằng phương pháp. . .Luận án thạc sỹ: Phương pháp khảo sát đường tô clothoid Vũ Quốc Toản Chất lượng khai thác đường tô hiện đại ngày càng đòi hỏi nâng cấp 1 cách đồng bộ về chất lượng xây dựng như công trình, nền, mặt đường cùng với các yêu cầu về thiết kế hình học của tuyến đường Nếu chất lượng mặt đường tốt, bằng phẳng sẽ giúp phương tiện giao thông nâng cao tốc độ chạy xe nhưng các... của đường cong Hình II-5 Hình II-6 Chương II: Đặc điểm của đường Clothoid v tính phù hợp của nó với đường cao tốc 18 Luận án thạc sỹ: Phương pháp khảo sát đường tô clothoid Vũ Quốc Toản Giả sử 2 đường cong Clothoid có chiều dài L1, L2 và L1