Chng NHNG VN CHUNG V NG ễ Tễ 1.1 TNG QUAN V XE TRấN NG V NG ễ Tễ 1.1.1 Vn ti, cỏc hỡnh thc ti Giao thụng ti úng vai trũ quan trng nn kinh t quc dõn, l ng lc ca s phỏt trin kinh t, nú cú vai trũ quan trng hng u kt cu h tng v l mch mỏu lu thụng ca t nc Trong GTVT cú nhiu ngnh v mi ngnh cú mt c trng khỏc nhau: Vn ti thy: ti ng sụng v ti ng bin u im l tit kim c nng lng chuyn ú chi phớ chuyn rt r, thun li vic chuyn cỏc loi hng húa cng knh t khp mi ni trờn th gii Nhc im l tc chuyn chm, ph thuc vo ng bin, cỏc iu kin sụng ngũi, iu kin thi tit khớ hu Vn ti hng khụng: u im l tc cao, tit kim thi gian chuyn Nhc im l giỏ thnh cao Hin ang phỏt trin rt mnh m Vn ti ng st: u im l tc chuyn khỏ cao, chuyn c hng húa lng ln, v giỏ thnh tng i r Nhc im l khụng vt c dc ln, ng chuyn l c nh nờn khụng c ng Vn ti ng b: ch yu l ng ụ tụ, l mt b phn rt quan trng ca ngnh ti c im: - Cú tớnh c ng cao, chuyn trc tip khụng cn qua cỏc phng tin chuyn ti trung gian, giao thụng ng b cú kh nng lun lỏch n tt c mi ni mi ca t nc, t vựng ng bng n vựng nỳi xa xụi m cỏc hỡnh thc giao thụng khỏc khụng th n c hoc rt khú khn tn kộm; - Kinh phớ xõy dng khụng quỏ cao so vi cỏc hỡnh thc giao thụng khỏc; - Tc ti khỏ ln, nhanh hn ng thy, tng ng ng st, trờn ng cao tc cú th chy trờn 100km/h nờn trờn cỏc c ly ngn nú cú th cnh tranh vi ng hng khụng; - Cc phớ chuyn trờn ng b r hn rt nhiu so vi ng hng khụng nờn lng hnh khỏch v hng húa thng chim 80 - 98% v lng hng v 59 - 70% v lng chuyn; - Nhc im ch yu ca ti ụ tụ l tai nn giao thụng cao Hin ti nc ta l mt s nhng nc cú s v tai nn giao thụng ln th gii, chớnh ph ó v ang cú nhng bin phỏp nhm hn ch tai nn; Vỡ ý ngha ú nờn chỳng ta cn nhanh chúng phỏt trin giao thụng ng b nhm tha mi nhu cu chuyn hng húa, nhu cu i li ca nhõn dõn, nhu cu giao lu kinh t, húa mi t nc 1.1.2 Xe trờn ng ụ tụ 1.1.2.1 Cỏc kớch thc ca xe thit k Trờn ng cao tc ch cho phộp xe ụ tụ lu hnh, cũn trờn ng ụ tụ theo tiờu chun TCVN 4054: 2005 tt c cỏc loi xe, tr xe bỏnh xớch, c phộp lu hnh ú ngoi xe ụ tụ cũn cú cỏc loi xe nh xe mỏy, xe p, b hnh Kớch thc xe thit c quy nh nh sau: Bng 1.1 Cỏc kớch thc ca xe thit k (Kớch thc tớnh bng một) Loi xe Xe Xe ti Xe moúc t Chiu di ton xe 6,00 12,00 16,50 Chiu rng ph bỡ 1,80 2,50 2,50 Chiu cao 2,00 4,00 4,00 Nhụ v phớa Nhụ v phớa Khong cỏch gia trc sau cỏc trc xe 0,80 1,40 3,80 1,50 4,00 6,50 1,20 2,00 4,00 - 8,80 1.1.2.2 Lu lng xe thit k (xcq/n) Lu lng xe thit k l s xe c quy i t cỏc loi xe khỏc, thụng qua mt mt ct mt n v thi gian, tớnh cho nm tng lai Nm tng lai l nm th 20 sau a ng vo s dng i vi cỏc cp I v II; nm th 15 i vi cỏc cp III v IV; nm th 10 i vi cỏc cp V, cp VI v cỏc ng thit k nõng cp, ci to H s quy i t xe cỏc loi v xe ly theo Bng 1.2 (Bng TCVN 4054 - 2005) Bng 1.2 H s quy i t xe cỏc loi xe Loi xe Xe ti cú Xe ti cú a hỡnh Xe kộo moúc, xe Xe p Xe mỏy Xe trc v xe buýt trc tr lờn buýt kộo moúc di 25 ch v xe buýt ln ng bng v i 0,2 0,3 1,0 2,0 2,5 4,0 Nỳi 0,2 0,3 1,0 2,5 3,0 5,0 Chỳ thớch: Vic phõn bit a hỡnh c da trờn c s dc ngang ph bin ca sn i, sn nỳi nh sau: ng bng v i 30 %; nỳi > 30 % ng tỏch riờng xe thụ s thỡ khụng quy i xe p Cỏc loi lu lng xe thit k Lu lng xe thit k bỡnh quõn ngy ờm nm tng lai (vit tt l N tbn) cú th nguyờn xcq/n (xe quy i/ngy ờm) Lu lng ny c tham kho chn cp thit k ca ng v tớnh toỏn nhiu yu t khỏc Lu lng xe thit k gi cao im nm tng lai vit tt l N gc cú th nguyờn xcq/h (xe quy i/gi) Lu lng ny chn v b trớ s ln xe, d bỏo cht lng dũng xe, t chc giao thụng Ngc cú th tớnh bng cỏch: cú thng kờ, suy t N tbn bng cỏc h s khụng u theo thi gian; cú thng kờ lng xe gi nm, ly lu lng gi cao im th 30 ca nm thng kờ; khụng cú nghiờn cu c bit dựng Ngc = (0,10 ữ 0,12) Ntbn Khi la chn cp hng ng iu trc tiờn m ta nờn quan tõm l chc nng hay tm quan trng ca ng ng thi cú xột ti yu t a hỡnh, mi cp cú cỏc tiờu chun theo a hỡnh cú giỏ thnh xõy dng hp lý Ch tiờu v lu lng xe thit k ch tham kho (ch tiờu ny c m rng, khụng cú cn trờn) vỡ cú nhiu trng hp nhng tuyn ng cú chc nng quan trng nhng lng xe khụng nhiu hoc tm thi khụng nhiu 1.1.3 ng ụ tụ ng ụ tụ l tng hp cỏc cụng trỡnh, cỏc trang thit b nhm phc v cho giao thụng trờn ng v thng c th hin bng bn v c bn: a) Bỡnh : l hỡnh chiu bng ca tuyn ng trờn a hỡnh, ngoi cỏc yu t a hỡnh, biu din bng ng ng mc, tuyn ng trờn bỡnh cũn th hin cỏc yu t sau: - im u, im cui cỏc im chuyn hng ca tuyn ng - Cỏc gúc chuyn hng, giỏ tr gúc chuyn hng - Cỏc yu t ng cong ti im chuyn hng - Cỏc cc lý trỡnh, cỏc v trớ cụng trỡnh trờn tuyn b) Trc dc: l hỡnh chiu mt ct thng ng dc theo tuyn ng ó dui thng Trờn mt ct dc th hin cỏc yu t ch yu sau: - Cao thiờn nhiờn theo tim tuyn, ng ni cỏc cao ny c gi l ng en, - Cao thit k ng ni cỏc cao ny c gi l ng thit k (ng ) ng xỏc nh bng: dc dc thit k (tớnh phn trm hay phn nghỡn), Chiu di cỏc on dc ng cong ni dc ti cỏc v trớ i dc v cỏc yu t ca ng cong ú xỏc nh chiu cao thi cụng, da vo cao thiờn nhiờn v cao thit k ti mt v trớ - Cỏc cụng trỡnh trờn ng: v trớ cu, cng, ng giao ct c) Trc ngang: hỡnh chiu cỏc yu t ca ng trờn mt chiu thng gúc vi tim ng Trờn mt ct ngang mt t t nhiờn th hin bng ng en, cỏc yu t thit k mt ct ngang ch yu l: - Tim ng: l trc i xng ca nn ng v mt ng (tr trng hp ng cong v cú m rng mt phớa) - Phn xe chy (mt ng): L phn kt cu gm nhiu tang lp vt liu trc tip chu tỏc dng ca ti trng xe c v cỏc yu t thi tit, l phn quan trng nht ca ng Phn xe chy cú th cú hoc nhiu ln xe v mi ln cú b rng c xỏc nh tựy theo cp ng - Nn ng: l nn tng ca phn xe chy, lp phớa trờn ca nn ng cựng vi ỏo ng chu tỏc dng ca ti trng xe Nn ng bao gm chiu rng phn mt ng v l ng (hay b rng gia hai vai ng) - L ng: l phn nm bờn ca mt ng cú chc nng: giao thụng b hnh, ni vt liu tu v sa cha ng, ni xe tm thi, ln xe thụ s, i b L ng cú th bao gm l t v cú th cú c l gia c - Mộp mt ng: l phn tip giỏp gia l ng v mt ng - Mỏi ng dc nn ng: cú dng mỏi ng dc nn ng p v mỏi ng dc nn ng o Hỡnh 1.1 Cỏc b phn c bn ca ng 1- Phn xe chy, 2- L ng, 3- Mỏi ng, 4- Hnh lang an ton ng b, 5- Nn ng, 6- Tim ng, 7- Vai ng, 8- Mộp phn xe chy, 9- nh mui luyn, 10- Di phõn cỏch, 11- Di t hai bờn ng b, dnh cho qun lý, bo v cụng trỡnh ng b, 12- Du hiu phõn ln, 13L gia c, 14- Rónh dc d) Cỏc cụng trỡnh trờn ng: - Cỏc cụng trỡnh thoỏt nc trờn ng - Cụng trỡnh vt qua dũng nc - Cỏc cụng trỡnh khỏc trờn ng: H thng an ton v t chc giao thụng, cõy xanh, chiu sỏng, trm ngh, trm thu phớ, nh phc v bo trỡ ng b 1.1.4 Cấp hạng kỹ thuật ng ụ tụ a Phõn cp theo c quan qun lý ng: Mng li ng ụ tụ quc gia c phõn thnh: + H thng ng Quc l, ni cỏc trung tõm kinh t chớnh tr giao thụng cú ý ngha ton quc + H thng ng a phng: ng tnh, ng huyn - ng xó, ni lin cỏc trung tõm kinh t cú tớnh cht a phng nh tnh, huyn, xó b Phõn loi ng theo TCVN: Theo tiờu chun Vit Nam, ng ụ tụ c phõn loi: + ng cao tc: ng chuyờn cho ụ tụ chy, cú phn xe chy riờng bit (mi chiu cú ớt nht ln xe), ú li chia : - ng cao tc loi A: tt c cỏc nỳt giao thụng trờn ng u l khỏc mc; - ng cao tc loi B: mt s nỳt giao thụng trờn tuyn c phộp giao bng + ng ụ tụ: c dựng chung cho cỏc loi phng tin giao thụng, tr xe xớch c Phõn cp k thut ng ụ tụ theo chc nng v lu lng xe thit k: ng ụ tụ v ng cao tc c phõn cỏc cp tựy theo chc nng ca ng, theo a hỡnh nh ch dn bng 1.3: Bng 1.3 Phõn cp k thut ng ụ tụ theo chc nng v lu lng xe thit k Cp thit k ca ng Cao tc Lu lng xe thit k*) Chc nng ca ng (xcq/n) > 25 000 ng trc chớnh, thit k theo TCVN 5729 : 1997 ng trc chớnh ni cỏc trung tõm kinh t, chớnh tr, hoỏ Cp I > 15 000 ln ca t nc Quc l ng trc chớnh ni cỏc trung tõm kinh t, chớnh tr, hoỏ Cp II > 000 ln ca t nc Quc l ng trc chớnh ni cỏc trung tõm kinh t, chớnh tr, hoỏ ln Cp III > 000 ca t nc, ca a phng.Quc l hay ng tnh ng ni cỏc trung tõm ca a phng, cỏc im lp hng, Cp IV > 500 cỏc khu dõn c Quc l, ng tnh, ng huyn ng phc v giao thụng a phng ng tnh, ng Cp V > 200 huyn, ng xó Cp VI < 200 ng huyn, ng xó *) Tr s lu lng ny ch tham kho Chn cp hng ng nờn cn c vo chc nng ca ng v theo a hỡnh d Cỏc ch tiờu ch yu ca tng cp ng - Vn tc thit k (Vtk): Tc thit k l tc c dựng tớnh toỏn cỏc ch tiờu k thut ch yu ca ng trng hp khú khn Tc ny khỏc vi tc cho phộp lu hnh trờn ng ca c quan qun lý ng Tc lu hnh cho phộp, ph thuc tỡnh trng thc t ca ng (khớ hu, thi tit, tỡnh trng ng, iu kin giao thụng, ) Tc thit k cỏc cp ng da theo iu kin a hỡnh, xem Bng 1.4 (Bng ca TCVN 4054 - 2005) Bng 1.4 Tc thit k ca ng Cp thit k a hỡnh I ng bng II ng bng III ng bng Nỳi IV ng Nỳi bng V ng bng VI Nỳi ng bng Nỳi Tc thit k, 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20 Vtk, km/h CH THCH: Vic phõn bit a hỡnh c da trờn c s dc ngang ph bin ca sn i, sn nỳi nh sau: ng bng v i 30 %; nỳi > 30 % - Chiu di ti thiu ca tuyn ng ng vi cp ng: Cỏc on tuyn phi cú mt chiu di ti thiu thng nht theo mt cp Chiu di ti thiu ny i vi ng t cp IV tr xung l km, vi cỏc cp khỏc l 10 km - Mt ct ngang: Chiu rng ti thiu ca cỏc yu t trờn mt ct ngang ng c quy nh tu thuc cp thit k ca ng nh quy nh Bng 1.5 (Bng TCVN40542005) ỏp dng cho a hỡnh ng bng v i, Bng 1.6 (Bng TCVN4054-2005) ỏp dng cho a hỡnh vựng nỳi Bng 1.5 Chiu rng ti thiu cỏc yu t trờn mt ct ngang cho a hỡnh ng bng v i Cp thit k ca ng Tc thit k, km/h S ln xe ti thiu dnh cho xe c gii (ln) Chiu rng ln xe, m Chiu rng phn xe chy dnh cho c gii, m Chiu rng di phõn cỏch gia1), m I 120 II 100 III 80 IV 60 V 40 VI 30 2 3,75 2x 11,25 3,75 3,50 3,50 2,75 3,50 x 7,50 7,00 7,00 5,50 3,5 1,50 0 0 3,00 3,50 3,00 2,50 1,00 1,00 1,50 (3,00) (2,50) (2,00) (0,50) (0,50) Chiu rng nn ng, m 32,5 22,5 12,00 9,00 7,50 6,50 1) Chiu rng di phõn cỏch gia cú cu to núi iu 4.4 v Hỡnh ỏp dng tr s ti thiu di phõn cỏch c cu to bng di phõn cỏch bờ tụng ỳc sn hoc xõy ỏ va, cú lp ph v khụng b trớ tr (ct) cụng trỡnh Cỏc trng hp khỏc phi bo m chiu rng di phõn cỏch theo quy nh iu 4.4 2) S ngoc hng ny l chiu rng phn l cú gia c ti thiu Khi cú th, nờn gia c ton b chiu rng l ng, c bit l ng khụng cú ng bờn dnh cho xe thụ s Chiu rng l v l gia c2), m Bng 1.6 Chiu rng ti thiu cỏc b phn trờn mt ct ngang cho a hỡnh vựng nỳi Cp thit k ca ng Tc thit k, km/h S ln xe dnh cho xe c gii, ln Chiu rng ln xe, m Chiu rng phn xe chy dnh cho xe c gii, m III 60 3,00 IV 40 2,75 V 30 3,50 VI 20 3,50 6,00 5,50 3,50 3,50 1,5 1,0 1,5 1,25 (1,0m) (0,5m) (1,0m) Chiu rng ca nn ng, m 9,00 7,50 6,50 6,00 *) S ngoc hng ny l chiu rng phn l cú gia c ti thiu Khi cú th, nờn gia c ton b chiu rng l ng, c bit l ng khụng cú ng bờn dnh cho xe thụ s Chiu rng ti thiu ca l ng v l gia c *), m 1.2 S CHUYN NG CA XE TRấN NG 1.2.1 Lc cn ca xe trờn ng Chuyn ng ca ụ tụ trờn ng l mt chuyn ng phc tp: tnh tin trờn ng thng, quay trờn ng cong ng, ln trờn ng cong nm v dao ng chuyn ng trờn mt ng khụng bng phng Tt c nhng c im chuyn ng ú hin cha dng ht vo vic xỏc nh cỏc yu t tuyn ng Ngoi ra, trỡnh ngh nghip, tõm sinh lớ ca lỏi xe cha xột õy Chỳng ta ch xột mt h n gin: Xe ng Trong ú, xe c coi l mt cht im, cú lc kộo ca ng c thng cỏc lc cn trờn ng, cũn mt ng c gi thit bng phng, cng v khụng bin dng Khi xe chy trờn ng, ng c phi tiờu hao nng lng khc phc cỏc lc cn trờn ng Cỏc lc cn xe chy bao gm: lc cn ln, lc cn khụng khớ, lc cn quỏn tớnh v lc cn leo dc Hỡnh 2.1 Cỏc lc tỏc dng lờn ụ tụ chuyn ng Pk - Lc kộo; Pf - Lc cn ln; Pw - Lc cn khụng khớ; Pj - Lc cn quỏn tớnh; Pi - Lc cn leo dc 1.2.1.1 Lc cn ln Pf Khi xe chy, ti cỏc im tip xỳc gia bỏnh xe vi mt ng xut hin lc cn ln Lc ny ngc chiu chuyn ng ca xe, cn tr s chuyn ng ca ụ tụ Lc cn ln sinh l ma sỏt gia bỏnh xe vi mt ng, sinh bin dng ca lp xe v bin dng ca mt ng, xe b xung kớch v chn ng trờn mt ng khụng bng phng v ma sỏt cỏc trc ca xe xe chy Thc nghim cho thy tng lc cn ln trờn tt c cỏc bỏnh xe Pf t l thun vi trng lng G (kG) ca ụ tụ: Pf = f.G (kN) Trong ú: G - ti trng tỏc dng trờn bỏnh xe ụ tụ (kN); (2.1) f - h s cn ln khụng th nguyờn; Pf - lc cn ln (kN) H s sc cn ln f ph thuc vo cng ca lp xe, tc xe chy v ch yu ph thuc vo loi mt ng (Bng 1) Thng ly f = 0,02 tớnh toỏn thit k cỏc yu t hỡnh hc ng Bng 2.1 H s lc cn ln f ph thuc loi mt ng Loi mt ng + Bờ tụng xi mng H s f 0,01 - 0,02 v bờ tụng nha Loi mt ng H s f + Lỏt ỏ 0,04 - 0,05 + t khụ v bngphng 0,04 - 0,05 + ỏ dm en 0,02 - 0,025 + t m v khụng bng phng 0,07 - 0,15 + ỏ dm 0,03 - 0,05 + t cỏt ri rc 0,15 - 0,30 1.2.1.2 Lc cn khụng khớ Pw Khi xe chy, lc cn khụng khớ gõy phn lc ca khụng khớ phớa trc, ma sỏt ca thnh xe vi khụng khớ hai bờn v khong chõn khụng phớa sau ụ tụ hỳt li Lc cn khụng khớ c xỏc nh theo cụng thc: Pw = k.F.v2 = k.F.V2/13 (kN) (2.2) Trong ú: Pw - Lc cn khụng khớ (kN); k - h s sc cn khụng khớ ph thuc vo mt khụng khớ v hỡnh dng xe (ụ tụ ti k = 0,06-0,07; ụ tụ bus k = 0,04 - 0,06; xe k = 0,025 - 0,035); F - din tớch cn tr (din tớch mt ct ngang ln nht ca ụ tụ) (m2); F = 0,8.B.H (B v H l chiu rng v chiu cao ca ụ tụ m) v - tc tng i ca xe k c tc giú, (m/s); V - tc xe chy, (km/h) 1.2.1.3 Lc cn leo dc Pi Lc cn leo dc sinh xe phi khc phc mt on dc (h 2.1) Gi thit xe phi leo mt cao h trờn mt on cú chiu di l (m), vi trng lng ca xe G (kN), xe phi sinh mt cụng ph leo dc l G.h Vy lc cn leo dc c tớnh theo cụng thc: Pi = h.G/l = G.i (kN) (2.3) Trong ú: G - l ti trng tỏc dng trờn bỏnh xe ụ tụ (kN); Pi - Lc cn leo dc (kN) i - l dc dc ca ng (%), cú du dng xe lờn dc, õm xe xung dc 1.2.1.4 Lc cn quỏn tớnh Pj Phỏt sinh xe tng hoc gim tc Bao gm sc cn quỏn tớnh chuyn ng tnh tin ca ụ tụ cú lng m v sc cn quỏn tớnh cỏc b phn quay ca ụ tụ Khi xe tng tc thỡ lc quỏn tớnh ngc chuyn ng ca ụ tụ, cn tr chuyn ng; xe gim tc, lc quỏn tớnh cựng chiu chuyn ng Do ú ta cú: Pj = m.j (kG) (2.4) Trong ú: m - lng ca ụ tụ (G/g); g - l gia tc trng trng (9,81 m/s2); j - l gia tc ca ụ tụ (dv/dt) Vỡ ngoi chuyn ng tnh tin xe cũn cú cỏc chuyn ng quay ca cỏc bỏnh xe, trc xe nờn phi nhõn thờm h s k n quỏn tớnh quay = 1,03-1,07 G dv Pj = (2.5) g dt Du dng ng vi trng hp tng tc v du õm ng vi trng hp gim tc 1.2.1.5 Lc cn trờn ng Lc cn leo dc v lc cn quỏn tớnh khụng phi luụn luụn cú (tr leo dc hoc tr thay i tc ) Cũn lc cn ln v lc cn khụng khớ luụn cú xe chy Do ú tng hai lc cn ny cũn cú tờn gi l lc cn trờn ng Lc cn ny cú th tớnh theo: i vi xe v xe buýt : P = 0,00453 G + 0, 000073 GV + 0, 000625 CFV i vi xe ti: P = 0,00345 G + 0, 0000653 GV + 0, 0004656 CFV Cụng thc trờn theo giỏo trỡnh TK 1/2006 ca GS Bỏ Chng vi: P - lc cn trờn ng l tng ca lc cn khụng khớ v lc cn ln, (kN); G - ti trng tỏc dng trờn bỏnh xe ụ tụ, (kN); V- tc xe chy, km/h; F - din tớch cn tr, cú th tớnh F = 0,8.B.H (B v H l chiu rng v chiu cao ca ụ tụ m); C- thụng s lc cn khụng khớ, xe 0,40 - 0,50, xe ti 0,65- 0,70, xe buýt 0,60 - 0,70 1.2.2 Lc kộo ca xe - nhõn t ng lc ca xe 1.2.2.1 Lc kộo ca xe Nhiờn liu ng c c chuyn húa thnh cụng nng cú cụng sut hiu dng N, cụng sut ny to nờn mt mụmen M ti trc khuu ca ng c Gia N v M cú quan h nh sau: N= M.w (mó lc) 75 (2.6) Trong ú: w - Tc gúc ca trc khuu, cú liờn h vi vũng s quay ca ng c n (vũng/phỳt) w =2n / 60 Do ú, ta thit lp c quan h nh sau: M =716,2 N (kNm) n (2.7) Trong ú: N- Cụng sut (mó lc); w- Tc gúc ca trc khuu; n- S vũng quay ca trc khuu mt phỳt Mụ men ti trc khuu cũn nh v tc quay cũn ln, mun s dng cn phi qua hp s to mt mụmen kộo ln Mk trc ch ng, mụmen ny s sinh mt ngoi lc (lc kộo Pk im tip xỳc gia bỏnh xe vi mt ng) bng v tr s v trỏi chiu vi phn lc ca ng T Hỡnh 2.6 Quỏ trỡnh sinh sc kộo ca ụ tụ 1: ng c 2: Ly hp 3: Hp s 4: Trc cỏc ng 5: Cu xe 6: Bỏnh xe Lc kộo: Pk = M.i o i k Mk Pk = rk rk (2.8) Trong ú: M- Mụmen quay ca ng c (kNm); Mk- Mụmen quay bỏnh xe ch ng (kNm); ik - T s truyn ca hp s, thay i theo s ci ca xe; io - T s truyn ca cu s, ph thuc loi xe; rk - Bỏn kớnh bỏnh xe ph thuc vo ỏp lc hi lp xe, loi lp, ti trng tỏc dng lờn lp, thng rk = (0,93ữ0,96) r bỏnh xe cha bin dng - Hiu sut truyn ng ễ tụ ti: ễ tụ bus: Xe con: = 0,80 ữ 0,85; = 0,80 ữ 0,85; = 0,85 ữ 0,90 1.2.2.2 Nhõn t ng lc v biu nhõn t ng lc Sc kộo sinh l khc phc cỏc sc cn nh ó phõn tớch phn 2.1.1 Ta s cú : Pk = Pf + Pw + Pi + Pj => Pk - Pw = Pf + Pi + Pj => Pk - Pw = G.f G.i G dv g dt => Pk - Pw = G.f G.i G dv g dt => Pk -Pw dv fi G g dt (2.9) 10 - Lu din ca rónh nh thng c tớnh toỏn theo thu lc thu vn, a cht, loi t Tỏc dng rónh nh: Khi din tớch lu vc sn nỳi v ng ln hoc chiu cao taluy o 12m thỡ phi b trớ rónh nh ún nc chy v phớa ng v dn nc v cụng trỡnh thoỏt nc v sụng sui hay ch trng cnh ng, khụng cho phộp nc trc tip xung rónh biờn Kớch thc rónh: Rónh nh phi cú quy hoch hp lý v hng tuyn, dc dc v mt ct thoỏt nc Rónh nh thit k vi tit din hỡnh thang, chiu rng ỏy rónh ti thiu l 0,50 m, b rónh cú taluy 1:1,5; chiu sõu rónh xỏc nh theo tớnh toỏn thy lc v m bo mc nc tớnh toỏn rónh cỏch mộp rónh ớt nht l 20 cm nhng khụng nờn sõu quỏ 1,50 m 2% 1m Rãnh đỉnh 5m Rãnh đỉnh Rãnh dọc (rãnh biên) 2% Đất đê thừa Con trạch 0,25 ữ 0.5m H Nền đờng đào 1m 5m Rãnh dọc Hỡnh 3.28 Ranh nh trờn nn ng o Khi rónh nh cú chiu di ỏng k thỡ cn chia rónh thnh cỏc on ngn Lu lng nc chy tớnh toỏn ca mi on ly bng lu lng nc chy qua mt ct cui cựng ca mi on, tc lu lng t phn lu vc chy trc tip v on rónh tớnh toỏn cng vi tt c cỏc lu lng nc chy t lu vc cỏc on rónh t phớa trờn chy v dc dc: ca rónh nh thng chn theo iu kin a hỡnh tc nc chy khụng gõy xúi lũng rónh Trng hp iu kin a hỡnh bt buc phi thit k rónh nh cú d dc ln thỡ phi cú bin phỏp gia c lũng rónh thớch hp, tt nht l gia c bng ỏ hc xõy hay bng tm bờ tụng hoc thit k rónh cú dng dc nc hay bc nc trỏnh ng bự cỏt rónh, dc ca rónh khụng c nh hn 3-50/00 V trớ ca rónh nh cỏch mộp taluy nn ng o ớt nht l 5m v t tha o rónh nh c p thnh mt trch (ờ nh) v phớa dc i xung ca a hỡnh (phớa thp); b mt trch cú dc ngang l 2% v phớa rónh v chõn ca nú cỏch mộp taluy 126 nn ng o ớt nht l 1m Trng hp cn b trớ rónh nh ngn nc chy v nn ng p thỡ v trớ rónh nh phi cỏch mộp rónh biờn ớt nht l 5m nu cú lm rónh biờn, v cỏch chõn taluy nn p ớt nht l 2m nu khụng cú rónh biờn v t o rónh nh c p thnh mt trch v phớa nn ng, b mt trch cú dc ngang 2% v phớa rónh Rónh nh khụng c b trớ cỏch xa nn ng quỏ vỡ nh vy s hn ch tỏc dng ca rónh nh 6.1.1.4 Ranh dn nc - Rónh dn nc c thit k dn nc t ni trng cc b v mt cụng trỡnh thoỏt nc gn nht hoc t rónh dc, rónh nh v ch trng hay v cu cng, hoc ni tip gia sụng sui vi thng h lu cng - Rónh dn nc khụng nờn thit k di quỏ 500m t o t rónh c p thnh nh dc theo rónh Nu rónh dn nc b trớ dc theo nn ng thỡ mộp rónh cỏch chõn taluy nn ng ớt nht l 3m n 4m v gia rónh v nn ng cú bo v cao 0,5 n 0,6m - Hng ca rónh nờn chn cng thng cng tt nhng ni chuyn hng, bỏn kớnh ng cong nờn ly t 10 ln n 20 ln chiu rng ỏy trờn ca rónh v khụng c nh hn 10m - Tit din ca rónh xỏc nh theo tớnh toỏn thy lc nhng chiu sõu ca rónh khụng nờn nh hn 0,50m v ỏy rónh khụng nh hn 0,40m, mộp b rónh phi cao hn mc nc chy rónh ớt nht l 0,20m - Tn sut tớnh lu lng ca rónh dn nc ly bng tn sut ca cụng trỡnh thoỏt nc liờn quan 6.1.1.5 Dc nc v bc nc - nhng ni rónh thoỏt nc cú dc ln, m bo cụng trỡnh khụng b xúi l dũng nc phi lm dc nc hoc bc nc Vic chn cụng trỡnh thoỏt nc da trờn c s so sỏnh cỏc phng ỏn ph thuc vo iu kin c th Dc nc v bc nc thng c s dng cỏc on rónh cú dc ln ni tip gia thng lu v h lu cng vi lũng sui t nhiờn, nhng on rónh thoỏt nc t cụng trỡnh thoỏt nc dc theo taluy ng o hay ng p, on ni tip t rónh nh v sụng sui hoc cu cng - Mt ct ngang ca dc nc thng c thit k cú dng hỡnh ch nht, vi chiu rng v chiu sõu c tớnh toỏn theo thy lc ph thuc vo lu lng thit k v dc ca dc nc, tc cho phộp khụng xúi ca vt liu lm dc nc v tựy thuc vo kớch thc cụng trỡnh ni tip vi dc nc - Cu to ca dc nc cú th lm bng bờ tụng, bờ tụng ct thộp, ỏ xõy gim tc nc chy dc nc, ỏy dc nc cú th to cỏc g nhỏm v cui dc nc thng lm b (ging) tiờu nng hay tng tiờu nng 127 - Bc nc cú b tiờu nng thng dựng rónh, kờnh thoỏt nc cú dc rt ln Bc nc thng cú tit din hỡnh ch nht, lm bng bờ tụng, bờ tụng ct thộp hay ỏ xõy Chiu rng, chiu cao ca bc nc, chiu sõu, chiu di ca b nc tiờu nng, chiu cao v chiu dy ca tng tiờu nng c tớnh toỏn theo cỏc cụng thc thy lc v tựy thuc vo kớch thc cụng trỡnh ni tip vi dc nc H hK i0 < iK i0 > h0 iK h hc =h0 h"0 d i0 < iK lg Hỡnh 3.29 S tớnh dc nc cú ging tiờu nng - Cu to ca dc nc v bc nc c thit k theo cỏc dng thit k in hỡnh Trng hp khụng cú cỏc thit k in hỡnh phự hp thỡ cú th tham kho theo cỏc quy nh sau õy: Chiu cao dc nc v bc nc cao hn mc nc tớnh toỏn ti thiu l 0,20 m chng trt, mt di ca ỏy dc nc c cỏch 2,5m-4,0m phi thit k chõn khay cm sõu vo t 0,30m-0,50m dc ca dc nc khụng nờn dc quỏ 1:1,5 Nu ln hn dc trờn thỡ phi thit k bc nc Bc nc thng thit k cú chiu cao mi bc l 0,30m-0,60m v dc mt bc 2%3% - Tn sut tớnh toỏn lu lng thit k dc nc, bc nc ly theo tn sut tớnh toỏn lu lng tớnh toỏn ca cụng trỡnh liờn quan n dc nc v bc nc v2 2g hK T hg T P hK d hc lg h"c LT P d 128 Hỡnh 3.30 S tớnh bc nc cú ging tiờu nng 6.1.2 H thng thoỏt nc ngm 6.1.2.1 Khỏi nim * Nc ngm l phn nc nm di t, di tỏc dng ca trng lc chy theo dc ca cỏc lp t khụng thm nc di; * Lp a cht cha nc ngm gi l lp cha nc ngm Khi o nn ng cú th gp nc ngm hai trng hp sau: + Sau o ht lp t ngm nc ti lp t khụng ngm nc thỡ cú nc ngm chy gia hai lp ú (tng cha nc ngm mng, ngun nc ngm nụng); + Ngun cha nc ngm sõu, lp a cht cha nc ngm dy tớnh mao dn, nc thm lờn lm m t b mt ng 6.1.2.2 Cỏc gii phỏp x lý nc ngm Trong cỏc trng hp trờn, m bo cho nn ng khụ rỏo cn phi thit k h thng thoỏt nc ngm Trng hp ngun nc ngm sõu: nu cú iu kin nờn trỏnh tuyn i ni khỏc, trng hp bt buc phi qua thỡ p trờn mc nc ngm cho nc ngm khụng nh hng n nn ng: chiu dy p c th theo tớnh toỏn ph thuc vo loi t p Trng hp ngun nc ngm nụng: Cú th b trớ rónh ngm, cng ngm, ngn chn, hp, thỏo nc ngm, h mc nc ngm xung: V trớ: rónh ngm c t taluy nn o di rónh dc v c t di ỏy ỏo ng - Trờn nhng on ng cú mc nc ngm cao hoc nc ngm chy t taluy ng cú kh nng nh hng n s n nh ca nn ng thỡ phi cú bin phỏp x lý thớch hp - Tựy theo tng trng hp c th, cú th s dng cỏc loi rónh ngm sau: - Rónh ngm b trớ sõu di rónh dc, di l ng, di ỏo ng h thp mc nc ngm di phn xe chy - Rónh ngm t taluy nn o m bo taluy ng khụng b m t v ngn chn khụng cho nc ngm rũ r t mỏi taluy ngoi - Rónh ngm t sau tng chn, sau tng ca hm, m cu Rónh thoỏt nc ngm cú th cu to theo kiu rónh h hay rónh kớn rónh loi h ch dựng mc nc ngm cao, rónh loi kớn thng s dng mc nc ngm nm sõu - Chiu rng ỏy ca rónh ngm t 0,30m n 1m tựy theo chiu sõu ca rónh v iu kin thi cụng - Cu to rónh thoỏt nc ngm Rónh ngm h: ging rónh thoỏt nc mt nhng sõu hn Rónh ngm kớn: 129 a) b) Mực nớc ngầm ng co m g n ấ Đờớc th n Thoát nớc ngầm 0,3 0,5 Lớp đất không thấm nớc Hỡnh 3.31 Rónh thoỏt nc ngm kiu kớn 0,2 a, b - tng ng vi cỏc trng hp rónh thoỏt nc ngm cú cỏc lp vt liu thay i theo chiu ngang v chiu ng 1- t bn cht; 2- Lp c lt ngc; 3- Cỏt; 4- ỏ dm nh; 5- ỏ ba, ỏ hc; 6- ng Phn cha nc cú th l: - ỏ ba, ỏ hc - ỏ xp ( to l rng) - ễng snh (xung quanh ng cú l nh); - Ghộp bng g B trớ mng li rónh ngm: vic b trớ rónh ngm kớn, h, ging ngm hoc mng li rónh ngm cn c vo phm vi cn thoỏt nc ngm v khu vc cha nc thoỏt vỡ vy cn iu tra kho sỏt, lp bn (cú ng ng mc nc ngm) Thoỏt nc ngm nn ng: 1- B trớ dc tim ng 2- B trớ mộp phn xe chy 3- B trớ rónh thoỏt nc 4- B trớ kt hp 5- Khi nn p trờn sn dc 6- Khi nn o trờn sn dc MN ngầm C B C A B Hỡnh 3.32 Cỏc phng ỏn b trớ rónh ngm trờn ng ụ tụ 6.1.3 Qui hoạch hệ thống thoát nớc đờng ô tô 130 131 6.2 Thiết kế rãnh đờng ôtô 6.2.1 Khái niệm chung a Những yêu c ầu thiết kế rãnh 132 b Các công thức rính toán 133 c Trình tự tính toán thuỷ lực rãnh 134 135 6.3 Thiết kế cống thoát nớc đờng ôtô 6.3.1 Khái niệm chung - Cng l mt cụng trỡnh nhõn to khỏ ph bin trờn mt tuyn ng Tỏc dng ch yu ca cng l dựng thoỏt nc ca cỏc dũng chy thng xuyờn hay nh k chy qua phớa di nn p, ngoi cng cũn lm ng chui dõn sinh - Khu cng l chiu rng ln nht ca tit din thoỏt nc Trng hp cng cú nhiu l thỡ khu c tớnh bng tng s khu ca mi l - S lng cỏc cụng trỡnh thoỏt nc trờn tuyn ph thuc vo iu kin a hỡnh, khớ hu ú cng chim 80%-:-90% s lng cỏc cụng trỡnh thoỏt nc Vit Nam i vi ng cp IV nỳi trung bỡnh 1km ng cú 4-:-9 cỏi cng Giỏ thnh xõy dng cng thng chim 10%-:-20% giỏ thnh ton b tuyn - Cng khỏc cu nh ch l nc chy cng khụng nhng ch cú ch chy khụng ỏp m cũn cú loi chy cú ỏp hoc bỏn ỏp v chiu cao t p trờn nh cng (k c chiu dy kt cu ỏo ng) ti thiu l 0,5m (i vi ng ụtụ) cũn i vi ng st ti thiu l 1,0m - Khi giỏ thnh xõy dng cng v cu nh thỡ vic la chn dựng cng cú nhng u im sau: +) Cng khụng lm thay i cỏc iu kin chuyn ng ca xe ụtụ chy trờn ng qua v trớ cng; khụng hn ch mt ng v l ng; khụng yờu cu thay i loi kt cu mt ng trờn cng +) Vic b trớ cu trờn ng cong (cong bng hoc cong ng) hay trờn ng dc thng gõy nờn s phc v kt cu; song i vi cng cú th b trớ mt cỏch d dng vi bt k mt t hp no ca biu v trc dc m khụng gõy nờn s phc ca kt cu +) Do nm sõu di nn ng nờn s tng ti trng ca on xe ớt nh hng n cng Vỡ vy nõng cp ng (tng cp ti trng) ớt phi tng cng cng (nht l chiu cao t p trờn nh cng 2m) +) Ngi ta ch dựng cu m cng khụng th m bo thoỏt ht nc chy qua ng 136 Cu to mt cng bao gm b phn c bn nh sau: u cng Thõn cng Múng cng Hình 1- Cỏc thnh phn cu to c bn ca cng 1- t cng ; 2- tng u cng ; 3- tng cỏnh cng ; 4- gia c sõn cng 5- múng thõn cng ; 6- múng u cng ; 7- khe ni t cng ; 8- t p trờn cng 6.3.2 Tớnh toỏn khu cống v cụng trỡnh ph tr (a) Cng lm vic ch chy t (khụng ỏp): - Kh nng thoỏt nc ca cng c tớnh theo cụng thc: Q = C VC = C 2g.(H h C ) (1) Trong ú: hC: chiu sõu nc ti mt ct thu hp ca vo ca cng (m) h C 0,9h K 0,73 hK: chiu sõu phõn gii l chiu sõu dũng chy ng vi ch nc chy phõn gii C : din tớch mt ct t thu hp ca dũng chy cng c tớnh vi chiu sõu thu hp hC; (m2) VC: lu tc mt ct cú chiu sõu hC (m/s) : h s lu tc ; = 0,85 i vi cỏc loi u cng thụng thng ngoi tr hỡnh loa H: chiu sõu nc dõng trc cng c tớnh theo cụng thc: VC2 H = hC + 2g. VC2 g (Phng trỡnh Becnuli) Thay = 0,85 ; h C 0,9h K 0,73 (2) VC2 vo (2) ta cú: g 137 H = 1,43 - VC2 2h C g Thay (3) vo (1) ta cú: Q = 0,85 C 2gH - (3) (4) i vi cng mt ct hỡnh ch nht thỡ C = b.hC = 0,5.b.H ú: Q = 0,425.b 2gH = 1,33.b.H 3/2 (b) Cng lm vic ch chy bỏn ỏp: - Kh nng thoỏt nc ca cng c tớnh theo cụng thc: Q = C VC = 2g.(H h C ) (5) Trong ú: H: chiu sõu nc dõng trc cng hC = 0,6 hT hT: chiu cao lũng cng : din tớch mt ct ngang cng - H s lu tc = 0,85 i vi cỏc loi u cng thụng thng; = 0,95 i vi u cng hỡnh loa H s co hp: = 0,6 i vi cng hỡnh ch nht ; = 0,65 i vi cng trũn Thay vo (1) ta cú: Q = 0,51. 2g.(H 0,6h T ) (6) (c) Cng lm vic ch chy cú ỏp - Kh nng thoỏt nc ca cng c tớnh theo cụng thc: Q = 2g.(H h T ) (7) Trong ú: hT: chiu cao lũng cng : din tớch mt ct ngang cng Vớ d tớnh toỏn Hóy chn phng ỏn khu cng trũn kiu tng cỏnh chộo thoỏt lu lng nc Q = m3/s, chiu cao nn p l H; ch chy l khụng ỏp hoc cú ỏp - Chiu cao nn p ti thiu trờn cng c tớnh theo cụng thc: H n1 = + + a v Trong ú: H n = H + a' : khu thoỏt nc ca cng trũn 138 Khu Phng cng ỏn (m) - 1,50 1,50 1,25 1,25 1,25 1,00 1,00 : chiu dy nh cng a: chiu cao t p ti thiu trờn nh cng; a = 0,5m a': chiu cao ti thiu ca nn p so vi mc nc dõng trc cng; a' = 0,5m chy t v a' = 1,0m chy bỏn ỏp v cú ỏp H: chiu cao nc dõng trc cng Lu Nc Lu Chiu S l lng dõng tc Ch H dy cng, qua trc n1 chy (m) n mi l cng cng (m /s) H (m) V (m/s) 0,15 4,50 Bỏn ỏp 2,01 3,0 2,15 0,15 3,00 Khụng ỏp 1,47 3,1 2,15 0,13 4,50 Bỏn ỏp 3,24 5,8 1,88 0,13 3,00 Bỏn ỏp 1,89 3,8 1,88 0,13 2,25 Khụng ỏp 1,33 3,0 1,88 0,12 3,00 Bỏn ỏp 3,16 6,0 1,62 0,12 2,25 Bỏn ỏp 2,07 4,5 1,62 T kt qu trờn ta thy nu chiu cao t p H khụng hn ch tc l: min H max ( H n1 ; H n ) thỡ ta cú th chn phng cỏc phng ỏn (1) ; (3) v (6) l nhng phng ỏn cú s l cng ớt; phng ỏn (1) v (3) thỡ nờn chn phng ỏn (3) vỡ cú khu hn Vic cũn li l so sỏnh gia phng ỏn (3) vi (6) v giỏ thnh xõy dng la chn phng ỏn xõy dng cú giỏ thnh r hn TI LIU THAM KHO TCVN 4054 : 2005 ng ụ tụ Yờu cu thit k, B Giao thụng Vn ti; TCVN 5729 : 2012 ng ụ tụ cao tc Yờu cu thit k, B Giao thụng Vn ti; 22 TCN 211 - 06 o ng mm Cỏc yờu cu v ch dn thit k, B Giao thụng Vn ti; Quy nh tm thi v thit k mt ng bờ tụng xi mng thụng thng cú khe ni xõy dng cụng trỡnh giao thụng (Quyt nh s 3230/Q BGTVT), B Giao thụng Vn ti; 22 TCN 274-01 Ch dn k thut thit k mt ng mm theo AASHTO; B Giao thụng Vn ti; QCVN 41 : 2012/BGTVT Quy chun k thut quc gia v bỏo hiu ng b; Ngh nh s 11/2010/N-CP ngy 24 thỏng 02 nm 2010 ca Chớnh ph: Quy nh v qun lý v bo v kt cu h tng giao thụng ng b; Trng i hc Cụng ngh GTVT, Bi ging Thit k ng ụ tụ, 2010; Bỏ Chng, Thit k ng ụ tụ 1, NXB Giỏo dc, 2008; 10 Dng Hc Hi - Nguyn Xuõn Trc, Thit k ng ụ tụ 2, NXB Giỏo dc, 2008; 139 H n2 3,01 1,97 4,24 2,89 1,83 4,16 3,07 11 PGS.TS Bựi Xuõn Cy, ThS Nguyn Quang Phỳc, Thit k yu t hỡnh hc ng ụ tụ, NXB GTVT, 2006; 12 Nguyn Quang Phỳc, Bi ging Thit k ng ụ tụ, Hc phn 2, Thit k nn mt ng ụ tụ, 2007; 13 Doón Hoa, Thit k ng ụ tụ ng ngoi ụ th , NXB Xõy dng, 2000; 14 Salter R.J.Highway Traffic Analysis and Design Mc Millan Reprinted 1985; 15 AASHTO A Polycy on Geometric design of highways and streets, Washington 1998 16 GS.TSKH Nguyn Xuõn Trc, TS Nguyn Quang o, S tay thit k ng ụ tụ Tp III, NXB Xõy dng, 2003; 17 Richtlinien fỹr die Anlage von Straen Linienfỹhrung (RAS-L) Ausgabe 1995 140 ... du cng + trng hp cu to mt ng hai mỏi xe trờn ln phớa lng ng cong; du tr - cu to ton b phn xe chy ca mt ng nghiờng mt mỏi hng tõm ng cong cu to mt ng cú siờu cao Vỡ nh nờn: cos 1, sin tg = in... du cng + trng hp cu to mt ng hai mỏi xe trờn ln phớa lng ng cong; du tr - cu to ton b phn xe chy ca mt ng nghiờng mt mỏi hng tõm ng cong cu to mt ng cú siờu cao Vỡ nh nờn: cos 1, sin tg = in... vi on ni siờu cao v trựng hon ton vi on ni chuyn tip: - on ni chuyn tip ng cong trũn on ni chuyn tip; L w/2 - m rng c thc hin theo quy lut bc nht W Lsc LCT (m) Té é P w/2 Né Trong ú on ni