Đăng ký Đăng nhập

Tài liệu Giáo trình thiết kế đường ô tô 2018

.DOC
168
240
104

Mô tả:

Giáo trình thiết kế đường ô tô 2018 rất đầy đủ và chi tiết, phục vụ cho sinh viên làm đồ án tốt nghiệp, đồ án môn học, các kĩ sư tham khảo trong quá trình làm việc
LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn hiện nay và tương lai, công tác xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông nhằm phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước là cần thiết và cấp bách. Để phục vụ cho công tác khảo sát, thiết kế, xây dựng và quản lý khai thác hệ thống đường ô tô đòi hỏi phải có đội ngũ chuyên gia, kỹ sư hiểu biết sâu về các chuyên ngành trên. Khảo sát, thiết kế đường ô tô là chuyên ngành cơ sở quyết định hướng đi, chất lượng và khải năng phục vụ của công trình đường ô tô. Giáo trình cố gắng cung cấp đầy đủ các kiến thức cơ bản về thiết kế đường ô tô, mặt khác còn cập nhật hóa với những văn bản có tính chất pháp luật và với các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới về công tác khảo sát, thiết kế đường ô tô. Phục cho giảng dạy và học tập học phần thiết kế đường cho sinh viên năm thứ 2 hệ cao đẳng ngành công nghệ kỹ thuật công trình giao thông của Trường Đại học Công nghệ GTVT. Ngoài ra tài liệu cũng có thể dùng để bồi dưỡng kiến thức cơ bản về công tác khảo sát thiết kế đường ô tô cho cán bộ kỹ thuật đang công tác trong các doanh nghiệp thiết kế, thi công và quản lý khai thác đường ô tô. Trong quá trình biên soạn, các tác giả được sự quan tâm giúp đỡ của các đồng nghiệp trong ngành, đặc biệt là sự giúp của các chuyên gia Nhật Bản của dự án Jica. Tuy nhiên, cuốn sách này được biên soạn lần đầu, nên chắc chắn khó tránh khỏi các thiếu sót. Do vậy, kính mong độc giả đóng góp ý kiến để khi tái bản lần sau, cuốn sách được sửa chữa và bổ sung hoàn chỉnh hơn. Mọi góp ý xin gửi về tác giả theo địa chỉ: Bộ môn Đường, Trường Đại học Công nghệ GTVT. Xin chân thành cảm ơn! CÁC TÁC GIẢ 1 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................1 Chương 1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ ĐƯỜNG Ô TÔ................................................5 1.1. TỔNG QUAN VỀ XE TRÊN ĐƯỜNG VÀ ĐƯỜNG Ô TÔ.........................................5 1.1.1. Vận tải, các hình thức vận tải.......................................................................................5 1.1.2. Xe trên đường ô tô........................................................................................................6 1.1.3. Đường ô tô - phân cấp đường ô tô................................................................................7 1.2. CÔNG TÁC KHẢO SÁT THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ.................................................11 1.2.1. Khái niêm chung.........................................................................................................11 1.2.2. Các giai đoạn khảo sát thiết kế công trình..................................................................13 1.2.3. Các công việc cơ bản trong công tác khảo sát đường (học phần khảo sát thiết kế)........14 Chương 2. THIẾT KẾ CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG Ô TÔ..........................17 2.1. SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG.........................................................17 2.1.1. Lực cản của xe trên đường.........................................................................................17 2.1.2. Lực kéo của xe - nhân tố động lực của xe..................................................................20 2.1.3. Sự hãm xe...................................................................................................................24 2.1.4. Đặc điểm sự chuyển động của ô tô trong đường cong nằm.......................................25 2.2. THIẾT KẾ CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC TRÊN BÌNH ĐỒ...........................................26 2.2.1. Khái niệm chung........................................................................................................26 2.2.2. Bán kính đường cong nằm.........................................................................................27 2.2.3. Mở rộng và đoạn nối mở rộng mặt đường trong đường cong....................................30 2.2.4. Siêu cao và đoạn nối siêu cao.....................................................................................34 2.2.5. Đường cong chuyển tiếp.............................................................................................38 2.2.6. Tầm nhìn xe chạy- Đảm bảo tầm nhìn trong đường cong có bán kính nhỏ...............44 2.2.7. Phối hợp đoạn thẳng và đoạn cong trên bình đồ........................................................50 2.2.8. Trình tự công tác thiết kế trên bình đồ.......................................................................52 2.3. THIẾT KẾ MẶT CẮT DỌC.........................................................................................53 2.3.1. Chọn độ dốc dọc của đường.......................................................................................53 2.3.2. Chiết giảm độ dốc dọc trong đường cong bằng có bán kính nhỏ...............................56 2.3.3. Đường cong nối dốc dọc............................................................................................56 2.3.4. Nguyên tắc và trình tự thiết kế trắc dọc.....................................................................60 2 2.4. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG...................................................................................65 2.4.1. Khái niệm chung........................................................................................................65 2.4.2. Bề rộng phần xe chạy - lề đường................................................................................66 2.4.3. Tĩnh không của đường - Dải đất dành cho đường......................................................68 2.4.4. Trình tự các bước thiết kế trắc ngang.........................................................................70 2.5. NÚT GIAO THÔNG.....................................................................................................71 2.5.1. Khái niệm...................................................................................................................71 2.5.2. Đường ô tô giao nhau cùng mức................................................................................72 2.5.3. Đường ô tô giao khác mức (Quy định trong TCVN 4054 - 05).................................74 2.5.4. Đường ô tô giao với các công trình khác...................................................................75 Chương 3. THIẾT KẾ NỀN, MẶT ĐƯỜNG VÀ THOÁT NƯỚC.....................................78 3.1. THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ..................................................................................78 3.1.1. Các yêu cầu chung đối với nền đường.......................................................................78 3.1.2. Cấu tạo nền đường......................................................................................................79 3.1.3. Tính toán ổn định nền đường.....................................................................................85 3.1.4. Cấu tạo gia cố taluy nền đường..................................................................................89 3.2.THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG.............................................................................................90 3.2.1. Yêu cầu chung, cấu tạo mặt đường............................................................................90 3.2.2. Tính toán cường độ mặt đường mềm.........................................................................95 3.2.3. Thiết kế cấu tạo mặt đường mềm theo tiêu chuẩn AASHTO...................................110 3.2.4. Tính toán kết cấu mặt đường cứng...........................................................................119 3.3. THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC NGẦM..............................................131 3.3.1. Hệ thống thoát nước mặt..........................................................................................131 3.3.2. Hệ thống thoát nước ngầm.......................................................................................137 Chương 4. THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN ĐƯỜNG...........................................141 4.1. TRANG THIẾT BỊ AN TOÀN GIAO THÔNG TRÊN ĐƯỜNG..............................141 4.1.1. Biển báo hiệu............................................................................................................141 4.1.2. Vạch tín hiệu giao thông trên mặt đường.................................................................144 4.1.3. Cọc tiêu, lan can phòng............................................................................................147 4.1.4. Chiếu sáng................................................................................................................148 4.2. CÁC CÔNG TRÌNH PHỤC VỤ.................................................................................150 4.2.1. Cây trồng..................................................................................................................150 3 4.2.2. Chỗ dừng xe buýt.....................................................................................................150 4.2.3. Bãi nghỉ và các bãi dịch vụ khác..............................................................................152 4.2.4. Trạm thu phí.............................................................................................................142 4.3. AN TOÀN PHÒNG HỘ, BẢO ĐẢM TIỆN NGHI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TRÊN ĐƯỜNG CAO TỐC.....................................................................................155 4.3.1. Bố trí phòng hộ, bảo đảm an toàn giao thông phải theo các quy định sau:..............155 4.3.2. Thiết kế dẫn hướng...................................................................................................156 4.3.3. Báo hiệu giao thông trên đường cao tốc...................................................................157 4.3.4. Chống lóa mắt do pha đèn của xe chạy ngược chiều về ban đêm............................158 4.3.5. Chiếu sáng đường cao tốc........................................................................................158 4.3.6. Các cơ sở phục vụ trên đường cao tốc.....................................................................159 4.3.7. Các nội dung thiết kế cần phải đề cập khác.............................................................160 4.4. GIAO THÔNG THÔNG MINH.................................................................................161 4.4.1. Khái niệm.................................................................................................................161 4.4.2. Các lĩnh vực phát triển hướng đến...........................................................................162 4.4.3. Khái niệm ETC.........................................................................................................163 4.4.4. Hiệu quả của ETC....................................................................................................163 4.4.5. Kiểm soát giao thông với ITS..................................................................................164 4.4.6. An toàn giao thông với ITS......................................................................................165 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................167 4 Chương 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ ĐƯỜNG Ô TÔ 1.1. TỔNG QUAN VỀ XE TRÊN ĐƯỜNG VÀ ĐƯỜNG Ô TÔ 1.1.1. Vận tải, các hình thức vận tải Giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, là động lực của sự phát triển kinh tế, nó có vai trò quan trọng hàng đầu trong kết cấu hạ tầng và là mạch máu lưu thông của đất nước. Trong GTVT có nhiều ngành và mỗi ngành có một đặc trưng khác nhau: Vận tải thủy: vận tải đường sông và vận tải đường biển. Ưu điểm là tiết kiệm được năng lượng vận chuyển do đó chi phí vận chuyển rất rẻ, thuận lợi trong việc vận chuyển các loại hàng hóa cồng kềnh từ khắp mọi nơi trên thế giới. Nhược điểm là tốc độ vận chuyển chậm, phụ thuộc vào đường biển, các điều kiện sông ngòi, điều kiện thời tiết khí hậu. Vận tải hàng không: ưu điểm là tốc độ cao, tiết kiệm thời gian vận chuyển. Nhược điểm là giá thành cao. Hiện đang phát triển rất mạnh mẽ. Vận tải đường sắt: ưu điểm là tốc độ vận chuyển khá cao, vận chuyển được hàng hóa khối lượng lớn, và giá thành tương đối rẻ. Nhược điểm là không vượt được độ dốc lớn, đường vận chuyển là cố định nên không cơ động. Vận tải đường bộ: chủ yếu là đường ô tô, là một bộ phận rất quan trọng của ngành vận tải. Đặc điểm: - Có tính cơ động cao, vận chuyển trực tiếp không cần qua các phương tiện chuyển tải trung gian, giao thông đường bộ có khả năng luồn lách đến tất cả mọi nơi mọi miền của đất nước, từ vùng đồng bằng đến vùng miền núi xa xôi mà các hình thức giao thông khác không thể đến được hoặc rất khó khăn tốn kém; - Kinh phí xây dựng không quá cao so với các hình thức giao thông khác; - Tốc độ vận tải khá lớn, nhanh hơn đường thủy, tương đương đường sắt, trên đường cao tốc có thể chạy trên 100km/h nên trên các cự ly ngắn nó có thể cạnh tranh với đường hàng không; - Cước phí vận chuyển trên đường bộ rẻ hơn rất nhiều so với đường hàng không nên lượng hành khách và hàng hóa thường chiếm 80 - 98% về khối lượng hàng và 59 - 70% về khối lượng vận chuyển; - Nhược điểm chủ yếu của vận tải ô tô là tai nạn giao thông cao. Hiện tại nước ta là một trong số những nước có số vụ tai nạn giao thông lớn thế giới, chính phủ đã và đang có những biện pháp 5 nhằm hạn chế tai nạn; Vì ý nghĩa đó nên chúng ta cần nhanh chóng phát triển giao thông đường bộ nhằm thỏa mãn mọi nhu cầu vận chuyển hàng hóa, nhu cầu đi lại của nhân dân, nhu cầu giao lưu kinh tế, văn hóa trong mọi miền đất nước. 1.1.2. Xe trên đường ô tô 1.1.2.1. Các kích thước của xe thiết kế Trên đường cao tốc chỉ cho phép xe ô tô lưu hành, còn trên đường ô tô theo tiêu chuẩn TCVN 4054: 2005 tất cả các loại xe, trừ xe bánh xích, được phép lưu hành do đó ngoài xe ô tô còn có các loại xe như xe máy, xe đạp, bộ hành. Kích thước xe thiết được quy định như sau: Bảng 1.1. Các kích thước của xe thiết kế (Kích thước tính bằng mét) Loại xe Xe con Xe tải Xe moóc tỳ Chiều dài toàn xe 6,00 12,00 16,50 Chiều rộng phủ bì 1,80 2,50 2,50 Chiều cao 2,00 4,00 4,00 Nhô về phía Nhô về phía Khoảng cách giữa trước sau các trục 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. Lưu lượng xe thiết kế (xcqđ/nđ) Lưu lượng xe thiết kế là số xe con được quy đổi từ các loại xe khác, thông qua một mặt cắt trong một đơn vị thời gian, tính cho năm tương lai. Năm tương lai là năm thứ 20 sau khi đưa đường vào sử dụng đối với các cấp I và II; năm thứ 15 đối với các cấp III và IV; năm thứ 10 đối với các cấp V, cấp VI và các đường thiết kế nâng cấp, cải tạo. Hệ số quy đổi từ xe các loại về xe con lấy theo Bảng 1.2 (Bảng 2 TCVN 4054 - 2005) Bảng 1.2. Hệ số quy đổi từ xe các loại ra xe con Loại xe Xe tải có Xe tải có Địa hình Xe kéo moóc, xe Xe đạp Xe máy Xe con 2 trục và xe buýt 3 trục trở lên buýt kéo moóc dưới 25 chỗ và xe buýt lớn Đồng bằng và đồi 0,2 0,3 1,0 2,0 2,5 4,0 Núi 0,2 0,3 1,0 2,5 3,0 5,0 Chú thích: Việc phân biệt địa hình được dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biến của sườn đồi, sườn núi như sau: Đồng bằng và đồi  30 %; núi > 30 %. Đường tách riêng xe thô sơ thì không quy đổi xe đạp. Các loại lưu lượng xe thiết kế Lưu lượng xe thiết kế bình quân ngày đêm trong năm tương lai (viết tắt là N tbnđ) có thứ nguyên xcqđ/nđ (xe con quy đổi/ngày đêm). Lưu lượng này được tham khảo khi chọn cấp thiết kế của đường và tính toán nhiều yếu tố khác. 6 Lưu lượng xe thiết kế giờ cao điểm trong năm tương lai viết tắt là N gcđ có thứ nguyên xcqđ/h (xe con quy đổi/giờ). Lưu lượng này để chọn và bố trí số làn xe, dự báo chất lượng dòng xe, tổ chức giao thông… Ngcđ có thể tính bằng cách: khi có thống kê, suy từ N tbnđ bằng các hệ số không đều theo thời gian; khi có đủ thống kê lượng xe giờ trong 1 năm, lấy lưu lượng giờ cao điểm thứ 30 của năm thống kê; khi không có nghiên cứu đặc biệt dùng Ngcđ = (0,10  0,12) Ntbnđ. Khi lựa chọn cấp hạng đường điều trước tiên mà ta nên quan tâm là chức năng hay tầm quan trọng của con đường đồng thời có xét tới yếu tố địa hình, mỗi cấp có các tiêu chuẩn theo địa hình để có giá thành xây dựng hợp lý. Chỉ tiêu về lưu lượng xe thiết kế chỉ để tham khảo (chỉ tiêu này được mở rộng, không có cận trên) vì có nhiều trường hợp những tuyến đường có chức năng quan trọng nhưng lượng xe không nhiều hoặc tạm thời không nhiều. 1.1.3. Đường ô tô - phân cấp đường ô tô 1.1.3.1. Đường ô tô Đường ô tô là tổng hợp các công trình, các trang thiết bị nhằm phục vụ cho giao thông trên đường và thường được thể hiện bằng 3 bản vẽ cơ bản: a) Bình đồ: là hình chiếu bằng của tuyến đường trên địa hình, ngoài các yếu tố địa hình, biễu diễn bằng đường đồng mức, tuyến đường trên bình đồ còn thể hiện các yếu tố sau: - Điểm đầu, điểm cuối các điểm chuyển hướng của tuyến đường. - Các góc chuyển hướng, giá trị góc chuyển hướng α... - Các yếu tố đường cong tại điểm chuyển hướng. - Các cọc lý trình, các vị trí công trình trên tuyến. b) Trắc dọc: là hình chiếu mặt cắt thẳng đứng dọc theo tuyến đường đã duỗi thẳng. Trên mặt cắt dọc thể hiện các yếu tố chủ yếu sau: - Cao độ thiên nhiên theo tim tuyến, đường nối các cao độ này được gọi là đường đen, - Cao độ thiết kế đường nối các cao độ này được gọi là đường thiết kế (đường đỏ). Đường đỏ xác định bằng: Độ dốc dọc thiết kế (tính phần trăm hay phần nghìn), Chiều dài các đoạn dốc. Đường cong nối dốc tại các vị trí đổi dốc và các yếu tố của đường cong đó. Để xác định chiều cao thi công, dựa vào cao độ thiên nhiên và cao độ thiết kế tại một vị trí. - Các công trình trên đường: vị trí cầu, cống, đường giao cắt… c) Trắc ngang: hình chiếu các yếu tố của đường trên mặt chiếu thẳng góc với tim đường. Trên mặt cắt ngang mặt đất tự nhiên thể hiện bằng đường đen, các yếu tố thiết kế mặt cắt ngang chủ yếu 7 là: - Tim đường: là trục đối xứng của nền đường và mặt đường (trừ trường hợp trong đường cong và có mở rộng một phía). - Phần xe chạy (mặt đường): Là phần kết cấu gồm nhiều tang lớp vật liệu trực tiếp chịu tác dụng của tải trọng xe cộ và các yếu tố thời tiết, là phần quan trọng nhất của đường. Phần xe chạy có thể có 1 hoặc nhiều làn xe và mỗi làn có bề rộng được xác định tùy theo cấp đường. - Nền đường: là nền tảng của phần xe chạy, lớp phía trên của nền đường cùng với áo đường chịu tác dụng của tải trọng xe. Nền đường bao gồm chiều rộng phần mặt đường và lề đường (hay bề rộng giữa hai vai đường). - Lề đường: là phần nằm 2 bên của mặt đường có chức năng: giao thông bộ hành, nơi để vật liệu khi duy tu và sửa chữa đường, nơi đỗ xe tạm thời, làn xe thô sơ, đi bộ… Lề đường có thể bao gồm lề đất và có thể có cả lề gia cố. - Mép mặt đường: là phần tiếp giáp giữa lề đường và mặt đường. - Mái đường dốc nền đường: có 2 dạng mái đường dốc nền đường đắp và mái đường dốc nền đường đào. Hình 1.1. Các bộ phận cơ bản của đường 1- Phần xe chạy, 2- Lề đường, 3- Mái đường, 4- Hành lang an toàn đường bộ, 5- Nền đường, 6- Tim đường, 7- Vai đường, 8Mép phần xe chạy, 9- Đỉnh mui luyện, 10- Dải phân cách, 11- Dải đất hai bên đường bộ, dành cho quản lý, bảo vệ công trình đường bộ, 12- Dấu hiệu phân làn, 13- Lề gia cố, 14- Rãnh dọc. d) Các công trình trên đường: - Các công trình thoát nước trên đường. - Công trình vượt qua dòng nước. - Các công trình khác trên đường: Hệ thống an toàn và tổ chức giao thông, cây xanh, chiếu 8 sáng, trạm nghỉ, trạm thu phí, nhà phục vụ bảo trì đường bộ... 1.1.3.2. Phân cấp đường ô tô a. Phân cấp theo cơ quan quản lý đường: Mạng lưới đường ô tô quốc gia được phân thành: + Hệ thống đường Quốc lộ, nối các trung tâm kinh tế chính trị giao thông có ý nghĩa toàn quốc + Hệ thống đường địa phương: đường tỉnh, đường huyện - đường xã, nối liền các trung tâm kinh tế có tính chất địa phương như tỉnh, huyện, xã… b. Phân loại đường theo TCVN: Theo tiêu chuẩn Việt Nam, đường ô tô được phân ra 2 loại: + Đường cao tốc: đường chuyên cho ô tô chạy, có 2 phần xe chạy riêng biệt (mỗi chiều có ít nhất 2 làn xe), trong đó lại chia ra : - Đường cao tốc loại A: tất cả các nút giao thông trên đường đều là khác mức; - Đường cao tốc loại B: một số nút giao thông trên tuyến được phép giao bằng. + Đường ô tô: được dùng chung cho các loại phương tiện giao thông, trừ xe xích. c. Phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng và lưu lượng xe thiết kế: Đường ô tô và đường cao tốc được phân ra các cấp tùy theo chức năng của con đường, theo địa hình như chỉ dẫn trong bảng 1.3: Bảng 1.3. Phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng và lưu lượng xe thiết kế Cấp thiết kế của đường Cao tốc Lưu lượng xe thiết kế*) Chức năng của đường (xcqđ/nđ) > 25 000 Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729 : 1997. Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá Cấp I > 15 000 lớn của đất nước. Quốc lộ. Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá Cấp II > 6 000 lớn của đất nước. Quốc lộ. Đường trục chính nối các trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá lớn Cấp III > 3 000 của đất nước, của địa phương.Quốc lộ hay đường tỉnh. Đường nối các trung tâm của địa phương, các điểm lập hàng, Cấp IV > 500 các khu dân cư. Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện. Đường phục vụ giao thông địa phương. Đường tỉnh, đường Cấp V > 200 huyện, đường xã. Cấp VI < 200 Đường huyện, đường xã. *) Trị số lưu lượng này chỉ để tham khảo. Chọn cấp hạng đường nên căn cứ vào chức năng của đường và theo địa hình. d. Các chỉ tiêu chủ yếu của từng cấp đường 9 - Vận tốc thiết kế (Vtk): Tốc độ thiết kế là tốc độ được dùng để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của đường trong trường hợp khó khăn. Tốc độ này khác với tốc độ cho phép lưu hành trên đường của cơ quan quản lý đường. Tốc độ lưu hành cho phép, phụ thuộc tình trạng thực tế của đường (khí hậu, thời tiết, tình trạng đường, điều kiện giao thông,...). Tốc độ thiết kế các cấp đường dựa theo điều kiện địa hình, xem Bảng 1.4 (Bảng 4 của TCVN 4054 - 2005). Bảng 1.4. Tốc độ thiết kế của đường Cấp thiết kế Địa hình I Đồng bằng II Đồng bằng III Đồng bằng IV Đồng Núi bằng Núi V Đồng bằng VI Đồng bằng Núi Núi Tốc độ thiết kế, 120 100 80 60 60 40 40 30 30 20 Vtk, km/h CHÚ THÍCH: Việc phân biệt địa hình được dựa trên cơ sở độ dốc ngang phổ biến của sườn đồi, sườn núi như sau: Đồng bằng và đồi  30 %; núi > 30 %. - Chiều dài tối thiểu của tuyến đường ứng với cấp đường: Các đoạn tuyến phải có một chiều dài tối thiểu thống nhất theo một cấp. Chiều dài tối thiểu này đối với đường từ cấp IV trở xuống là 5 km, với các cấp khác là 10 km. - Mặt cắt ngang: Chiều rộng tối thiểu của các yếu tố trên mặt cắt ngang đường được quy định tuỳ thuộc cấp thiết kế của đường như quy định ở Bảng 1.5 (Bảng 6 TCVN4054-2005) áp dụng cho địa hình đồng bằng và đồi, Bảng 1.6 (Bảng 7 TCVN4054-2005) áp dụng cho địa hình vùng núi. Bảng 1.5. Chiều rộng tối thiểu các yếu tố trên mặt cắt ngang cho địa hình đồng bằng và đồi Cấp thiết kế của đường Tốc độ thiết kế, km/h Số làn xe tối thiểu dành cho xe cơ giới (làn) Chiều rộng 1 làn xe, m Chiều rộng phần xe chạy dành cho cơ giới, m Chiều rộng dải phân cách giữa1), m I 120 II 100 III 80 IV 60 V 40 VI 30 6 4 2 2 2 1 3,75 2x 11,25 3,75 3,50 3,50 2,75 3,50 2 x 7,50 7,00 7,00 5,50 3,5 1,50 0 0 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) Chiều rộng nền đường, m 32,5 22,5 12,00 9,00 7,50 6,50 1) Chiều rộng dải phân cách giữa có cấu tạo nói ở điều 4.4 và Hình 1. áp dụng trị số tối thiểu khi dải phân cách được cấu tạo bằng dải phân cách bê tông đúc sẵn hoặc xây đá vỉa, có lớp phủ và không bố trí trụ (cột) công trình. Các trường hợp khác phải bảo đảm chiều rộng dải phân cách theo Chiều rộng lề và lề gia cố2), m 10 2) quy định ở điều 4.4. Số trong ngoặc ở hàng này là chiều rộng phần lề có gia cố tối thiểu. Khi có thể, nên gia cố toàn bộ chiều rộng lề đường, đặc biệt là khi đường không có đường bên dành cho xe thô sơ. Bảng 1.6. Chiều rộng tối thiểu các bộ phận trên mặt cắt ngang cho địa hình vùng núi Cấp thiết kế của đường Tốc độ thiết kế, km/h Số làn xe dành cho xe cơ giới, làn Chiều rộng 1 làn xe, m Chiều rộng phần xe chạy dành cho xe cơ giới, m III 60 2 3,00 IV 40 2 2,75 V 30 1 3,50 VI 20 1 3,50 6,00 5,50 3,50 3,50 1,5 1,0 1,5 1,25 (1,0m) (0,5m) (1,0m) Chiều rộng của nền đường, m 9,00 7,50 6,50 6,00 *) Số trong ngoặc ở hàng này là chiều rộng phần lề có gia cố tối thiểu. Khi có thể, nên gia cố toàn bộ chiều rộng lề đường, đặc biệt là khi đường không có đường bên dành cho xe thô sơ. Chiều rộng tối thiểu của lề đường và lề gia cố *), m 1.2. CÔNG TÁC KHẢO SÁT THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ 1.2.1. Khái niệm chung 1.2.1.1. Công tác KSTK đường ô tô có những đặc điểm chính như sau: - Công việc khảo sát và công việc thiết kế đường ô tô luôn luôn liên quan chặt chẽ với nhau, khảo sát để phục vụ thiết kế, nhưng có nhiều phần việc phải có quyết định của thiết kế mới tiến hành khảo sát được. Đặc biệt quá trình thiết kế tuyến hầu như phần lớn phải giải quyết trên thực địa và có cắm tuyến thì mới giải quyết được các công việc tiếp theo như khảo sát địa hình, địa chất, thủy văn… Trong khi đó muốn quyết định được tuyến về bình đồ, trắc dọc thì phải có phương án về các công trình trên tuyến. Do vậy có thể thấy: đối với công trình đường ô tô công tác khảo sát thiết kế trên thực địa là quan trọng. Đây là đặc điểm cho they công tác khảo sát thiết kế đường ô tô khác với việc khảo sát thiết kế của các công trình xây dựng cơ bản khác. Nên đơn vị khảo sát làm luôn nhiệmvụ thiết kế và đòi hỏi người làm công tác khảo sát phải có nghiệp vụ giỏi mà còn phải có kiến thức chuyên môn tổng hợp, nắm được yêu cầu toàn diện về tuyến đường thiết kế và còn nắm được thành tựu mới và khoa học công nghệ trong thiết kế xây dựng và khai thác đường ô tô. - Trong khảo sát thiết kế đường quá trình khảo sát đánh giá kinh tế và kỹ thuật luôn gắn liền với nhau. Các giải pháp kỹ thuật thường được quyết định trên cơ sở cân nhắc về kinh tế, về hiệu quả bỏ vốn ra trước mắt cũng như hiệu quả lâu dài khi khai thác sử dụng con đường. Đặc điểm này yêu cầu người làm công tác KSTK đường phải thường xuyên quán triệt quan điểm kinh tế kỹ thuật và các phương pháp so sánh phương án, phân tích hiệu quả kinh tế. 1.2.1.2. Công tác KSTK đường ô tô có những yêu cầu như sau: 11 + Cần hiểu sâu sắc mối quan hệ giữa “người sử dụng đường - ô tô - môi trường bên ngoài đường”; trong quá trình KSTK cần biết rõ: - Mối quan hệ giữa ”ô tô - đường”: mối quan hệ này quyết định các yêu cầu của xe chạy đối với các yếu tố của đường nà ta cần thiết kế (thể hiện ở các tiêu chuẩn kỹ thuật đối các yếu tố của tuyến đường); - Mối quan hệ giữa ”môi trường bên ngoài- đường”; quan hệ này cho thấy ảnh hưởng của các điều kiện thiên nhiên đến việc xác định vị trí tuyến trên thực địa, ảnh hưởng của điều kiện thiên nhiên đến tính bền vững của công trình đường; - Mối quan hệ giữa ”môi trường bên ngoài- người lái xe” quan hệ này nói lên ảnh hưởng của môi trường xung quanh (gồm cả con đường) đến tâm lý người lái xe, do đó ảnh hưởng đến việc an toàn chạy xe và tốc độ xe trên đường. + Cần nắm được các quy luật chạy xe trên thực tế khi trên đường có nhiều loại xe khả năng chạy với nhiều tốc độ khác nhau, phải nắm được chuyển động của dòng xe, ảnh hưởng của điều kiện đường đến chế độ chuyển động của dòng xe. Từ đó vận dụng để thiết kế các yếu tố của đường, cũng như các cơ sở để đưa ra các biện pháp tổ chức giao thông kèm theo. + Cần nắm được phương pháp điều tra, dự báo nhịp độ phát triển về khối lượng vận chuyển; hiểu biết sâu sắc các khái niệm và phương pháp luận về kinh tế xây dựng, quản lý khai thác đường; nắm được các phương pháp so sánh, đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của các phương án tuyến. + Về nghiệp vụ cần có kiến thức chuyên môn về công tác khảo sát thiết kế, nắm được các phương pháp khảo sát vận dụng cho các loại địa hình, cho các cấp hạng kỹ thuật của đường. 1.2.1.4. Tầm quan trọng của khảo sát thiết kế Khảo sát thiết kế là bước đầu xây dựng con đường. Nó quyết định hướng đi, chất lượng và khả năng phục vụ của con đường sau này. Mục đích là tìm được một vị trí tuyến đường hợp lý, phù hợp với các yêu cầu của nhiệm vụ đề ra đồng thời phải đảm bảo các yêu cầu sau: Kinh tế: khối lượng ít, giá thành hạ Tốt: xe chạy an toàn, êm thuận Bền: phải phục vụ được lâu dài Khi thực hiện dự án công trình đường ô tô chủ đầu tư phải bỏ ra một số vốn rất lớn, nếu khảo sát thiết kế không tốt thì không những khả năng phục vụ tuyến đường giảm sút mà còn gây lãng phí thi công và là một gánh nặng cho công tác bảo trì sau này. Để công tác khảo sát thiết kế được tốt, điều chủ yếu trước tiên phải là quán triệt đầy đủ ý nghĩa, mục đích, yêu cầu của tuyến đường. Phải so sánh, cân nhắc các phương án về kinh tế, chính trị, quốc phòng và điều kiện thi công, khả năng sử dụng, điều kiện bảo dưỡng sau này. Ngoài ra, khi khảo sát thiết kế phải chiếu cố thích đáng tới việc phát triển tương lai, tránh tình 12 trạng dùng tiêu chuẩn quá thấp để thỏa mãn yêu cầu trước mắt, nhưng cũng tránh tình trạng chỉ chú ý tới tướng lai mà dùng tiêu chuẩn quá cao làm cho khối lượng lớn và giá thành cao. 1.2.2. Các giai đoạn khảo sát thiết kế công trình 1.2.2.1. Các giai đoạn khảo sát thiết kế công trình a) Mục đích nhiệm vụ của giai đoạn khảo sát lập Báo cáo đầu tư xây dựng công trình và Dự án đầu tư xây dựng công trình Thu thập số liệu để lập báo cáo đầu tư xây dựng công trình (BCĐT) là thu thập những tài liệu cần thiết để sơ bộ đánh giá về sự cần thiết phải đầu tư công trình, các thuận lợi và khó khăn, sơ bộ xác định vị trí, quy mô công trình và ước toán tổng mức đầu tư, chọn hình thức đầu tư cũng như sơ bộ đánh giá hiệu quả đầu tư về mặt kinh tế, xã hội của dự án. Khảo sát để lập Dự án đầu tư xây dựng công trình (DAĐTXD CT) là khảo sát xác định các số liệu tài hiện trường, thu thập các tài liệu, văn bản để xác định sự cần thiết phải đầu tư công trình, lựa chọn hình thức đầu tư, xác định vị trí cụ thể, quy mô công trình, lựa chọn phương án công trình tối ưu, đề xuất các giải pháp thiết kế hợp lý, tính tổng mức đầu tư và đánh giá hiệu quả đầu tư về mặt kinh tế và xã hội của dự án. Khảo sát đường ôtô nhằm phục vụ cho bước lập BCĐT và lập DAĐTXD CT, nếu dự án đầu tư có quy mô thuộc nhóm đòi hỏi phải qua cả hai bước BCĐT và DAĐTXD CT thì công việc khảo sát cũng phải tiến hành hai bước, nếu chỉ đòi hỏi một bước thì việc khảo sát chỉ tiến hành bước DAĐTXD CT. Thực hiện lập BCĐT hay DAĐTXD CT do Chủ đầu tư quyết định theo "Quy chế Quản lý đầu tư và Xây dựng" hiện hành. b) Mục đích nhiệm vụ của giai đoạn khảo sát thiết kế kỹ thuật và khảo sát thiết kế bản vẽ thi công - Giai đoạn khảo sát thiết kế kỹ thuật (KSTKKT); - Giai đoạn khảo sát thiết kế bản vẽ thi công (KSTKBVTC). Trường hợp bước TKKT gắn liền với việc lập hồ sơ đấu thầu và bước TKBVTC lại do Nhà thầu thực hiện thì việc khảo sát đường ôtô phải do cấp quyết định đầu tư phê duyệt. + Mục đích nhiệm vụ của giai đoạn khảo sát thiết kế kỹ thuật Đo đạc, thăm dò, điều tra nghiên cứu kỹ các điều kiện tự nhiên: địa hình, địa chất, thủy văn, vật liệu xây dựng... trong phạm vi dải đất bố trí phương án tuyến đã được phê duyệt ở giai đoạn trước để tiến hành thiết kế kỹ thuật; cụ thể là thiết kế và cắm tuyến tại thực địa và quyết định vị trí cũng như các giải pháp kỹ thuật chủ yếu đối các hạng mục công trình trên tuyến. Xác định đủ khối lượng công tác và tiêu chuẩn sản phẩm của từng hạng mục công trình để lập hồ sơ đấu thầu, lập tổng dự toán công trình, xác định rõ nhu cầu thiết bị, nhân lực, vật liệu, cơ sở thí nghiệm cho dự án và lập tiến độ thi công tổng thể công trình. +Mục đích nhiệm vụ của giai đoạn khảo sát thiết kế bản vẽ thi công 13 Đo đạc, thăm dò, điều tra nghiên cứu điều tra bổ sung một cách chi tiết các điều kiện tự nhiên: địa hình, địa chất, thủy văn, vật liệu xây dựng..tại chỗ với từng đoạn tuyến, từng công trình cụ thể để điều chỉnh các giải pháp kỹ thuật cho phù hợp và tính toán thiết kế chi tiết các hạng mục công trình phục vụ cho thi công trên thực địa trên cơ sở tiêu chuẩn đã được phê duyệt ở giai đoạn trước. 1.2.2.2. Các bước thiết kế xây dựng công trình Dự án đầu tư xây dựng công trình có thể gồm một hoặc nhiều loại công trình với một hoặc nhiều cấp công trình khác nhau. Tùy theo quy mô, tính chất của công trình cụ thể, việc thiết kế xây dựng công trình được thực hiện một bước, hai bước hoặc ba bước như sau: a) Thiết kế một bước là thiết kế bản vẽ thi công được áp dụng đối với công trình chỉ lập Báo cáo kinh tế - kỹ thuật xây dựng công trình. Trường hợp này, bước thiết kế cơ sở, bước thiết kế kỹ thuật và bước thiết kế bản vẽ thi công được gộp thành một bước và gọi là thiết kế bản vẽ thi công. Đối với trường hợp thiết kế một bước, có thể sử dụng thiết kế mẫu, thiết kế điển hình do cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành để triển khai thiết kế bản vẽ thi công; b) Thiết kế hai bước bao gồm bước thiết kế cơ sở và bước thiết kế bản vẽ thi công được áp dụng đối với công trình quy định phải lập dự án. Trường hợp này, bước thiết kế kỹ thuật và bước thiết kế bản vẽ thi công được gộp thành một bước và gọi là bước thiết kế bản vẽ thi công; c) Thiết kế ba bước bao gồm bước thiết kế cơ sở, bước thiết kế kỹ thuật và bước thiết kế bản vẽ thi công được áp dụng đối với công trình quy định phải lập dự án. Tuỳ theo mức độ phức tạp của công trình, việc thực hiện thiết kế ba bước do người quyết định đầu tư quyết định. Trường hợp thực hiện thiết kế hai bước hoặc ba bước thì thiết kế bước tiếp theo phải phù hợp với thiết kế bước trước đã được phê duyệt. 1.2.3. Các công việc cơ bản trong công tác khảo sát đường (học phần khảo sát thiết kế) 1. Khảo sát tuyến. Những công việc tiến hành trong bước này gồm: a. Công tác chuẩn bị. b. Công tác khảo sát tuyến. c. Khảo sát tuyến qua các khu vực đặc biệt. d. Khảo sát các công trình liên quan đến tuyến. e. Khảo sát các công trình thoát nước nhỏ. g. Thu thập các số liệu để lập thiết kế tổ chức thi công và dự toán. h. Lập các văn bản thoả thuận cần thiết. i. Lập hồ sơ, tài liệu khảo sát. 2. Khảo sát thuỷ văn. 14 a. Đối với tuyến đường b. Đối với công trình thoát nước 3. Khảo sát địa chất công trình a. Khảo sát ĐCCT cho các loại nền đường b. Khảo sát địa chất công trình cho cống c. Khảo sát ĐCCT cho cầu nhỏ. d. Khảo sát ĐCCT cho cầu trung và cầu lớn. e. Khảo sát ĐCCT các mỏ VLXD 4. Hồ sơ khảo sát (1) Thuyết minh chung về công tác khảo sát tuyến (trong đó chú ý đến những đoạn khó khăn, những cục bộ phức tạp). (2) Thuyết minh về khảo sát ĐCCT. (3) Thuyết minh về khảo sát thuỷ văn. (4) Thuyết minh về các mỏ VLXD. (5) Bình đồ cao độ tuyến tỷ lệ 1/1000 - 1/2000 (có đầy đủ địa hình, địa vật, vị trí các mốc cao độ, toạ độ...) vẽ theo hướng tuyến có gốc bên phía trái. (6) Bình đồ cao độ các công trình trên tuyến, những đoạn khó khăn phức tạp, những vị trí giao cắt giữa tuyến thiết kế với các đường khác v.v... (theo hướng tuyến chung) (7) Hình cắt dọc tuyến tỷ lệ (1/1000 - 1/100 hoặc 1/2000 - 1/200 ) có mặt mặt cắt địa chất, có các mức nước điều tra và mực nước tính toán theo tần suất quy định cho cấp đường. (8) Hình cắt ngang tỷ lệ 1/200. (9) Bản đồ tổng hợp các khu tụ nước. (10) Bản tính lưu lượng, khẩu độ các công trình thoát nước nhỏ. (11) Thống kê hệ cọc dấu, bảng thống kê toạ độ các cọc - nếu khảo sát theo toạ độ (để khôi phục lại các cọc chủ yếu khi bị mất). (12) Bình đồ duỗi thẳng vị trí các mỏ VLXD và dự kiến phân phối. (13) Thống kê ruộng, đất bị chiếm. (14) Thống kê nhà cửa và các loại công trình phải di chuyển. (15) Thống kê khối lượng chặt cây,dẫy cỏ. (16) Thống kê mốc cao độ, toạ độ và độ cao của lưới khống chế mặt bằng hạng IV và đường chuyển cấp 2. (17) Thống kê các đường giao. 15 (18) Thống kê các loại công trình thoát nước. (19) Thống kê các vị trí (dự kiến) làm nhà phục vụ khai thác. (20) Thống kê các loại cọc mốc, cọc tiêu, biển báo đã có, cần thay thế, bổ sung. (21) Toạ độ đường sườn và các điểm cơ bản của đường cong NĐ, TĐ, TC, NC (nếu có). CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 C©u 1: C¸c c¬ së ®Ó ph©n cÊp ®êng « t«? §êng « t« cã nh÷ng cÊp nµo? C©u 2: Yêu cầu đối với xe trên đường ô tô? C©u 3: Lưu lượng xe thiết kế là gì, các loại lưu lượng xe, cách xác định lưu lương xe? C©u 4: Trình nội dung các bản vẽ cơ bản của tuyến đường? C©u 5: N êu các bộ phận chủ yếu trên mặt cắt ngang của đường? C©u 6: Trình bày các căn cứ để phân cấp đường ô tô? C©u 7: N êu các chỉ tiêu chủ yếu của từng cấp đường? C©u 8: Nêu đặc điểm, yêu cầu của công tác khảo sát thiết kế đường ô tô? C©u 9: Nêu mục đích nhiệm vụ của giai đoạn khảo sát lập Báo cáo đầu tư xây dựng công trình và Dự án đầu tư xây dựng công trình? C©u 10: Nêu mục đích nhiệm vụ của giai đoạn khảo sát thiết kế kỹ thuật và giai đoạn khảo sát thiết kế bản vẽ thi công? C©u 11: Các bước thiết kế công trình, điều kiện áp dụng các bước thiết kế? 16 Chương 2 THIẾT KẾ CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG Ô TÔ 2.1. SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG 2.1.1. Lực cản của xe trên đường Chuyển động của ô tô trên đường là một chuyển động phức tạp: tịnh tiến trên đường thẳng, quay trên đường cong đứng, lượn trên đường cong nằm và dao động khi chuyển động trên mặt đường không bằng phẳng. Tất cả những đặc điểm chuyển động đó hiện nay chưa vận dụng hết vào việc xác định các yếu tố tuyến đường. Ngoài ra, trình độ nghề nghiệp, tâm sinh lí của lái xe chưa xét ở đây. Chúng ta chỉ xét một hệ đơn giản: Xe - Đường. Trong đó, xe được coi là một chất điểm, có lực kéo của động cơ để thắng các lực cản trên đường, còn mặt đường được giả thiết bằng phẳng, cứng và không biến dạng. Khi xe chạy trên đường, động cơ phải tiêu hao năng lượng để khắc phục các lực cản trên đường. Các lực cản khi xe chạy bao gồm: lực cản lăn, lực cản không khí, lực cản quán tính và lực cản leo dốc. Hình 2.1. Các lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động Pk - Lực kéo; Pf - Lực cản lăn; Pw - Lực cản không khí; Pj - Lực cản quán tính; Pi - Lực cản leo dốc. 2.1.1.1. Lực cản lăn Pf Khi xe chạy, tại các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường xuất hiện lực cản lăn. Lực này ngược chiều chuyển động của xe, cản trở sự chuyển động của ô tô. Lực cản lăn sinh ra là do ma 17 sát giữa bánh xe với mặt đường, sinh ra do biến dạng của lốp xe và biến dạng của mặt đường, do xe bị xung kích và chấn động trên mặt đường không bằng phẳng và do ma sát trong các ổ trục của xe khi xe chạy. Thực nghiệm cho thấy tổng lực cản lăn trên tất cả các bánh xe Pf tỉ lệ thuận với trọng lượng G (kG) của ô tô: Pf = f.G (kN) Trong đó: G - tải trọng tác dụng trên bánh xe ô tô (kN); (2.1) f - hệ số cản lăn không thứ nguyên; Pf - lực cản lăn (kN). Hệ số sức cản lăn f phụ thuộc vào độ cứng của lốp xe, tốc độ xe chạy và chủ yếu phụ thuộc vào loại mặt đường (Bảng 1). Thường lấy f = 0,02 khi tính toán thiết kế các yếu tố hình học đường. Bảng 2.1. Hệ số lực cản lăn f phụ thuộc loại mặt đường Loại mặt đường + Bê tông xi măng Hệ số f 0,01 - 0,02 Loại mặt đường Hệ số f 0,04 - 0,05 + Đất khô và bằngphẳng và bê tông nhựa + Lát đá 0,04 - 0,05 + Đá dăm đen 0,02 - 0,025 + Đất ẩm và không bằng phẳng 0,07 - 0,15 + Đá dăm 0,03 - 0,05 + Đất cát rời rạc 0,15 - 0,30 2.1.1.2. Lực cản không khí Pw Khi xe chạy, lực cản không khí gây ra do phản lực của khối không khí phía trước, do ma sát của thành xe với không khí hai bên và do khoảng chân không phía sau ô tô hút lại. Lực cản không khí khi được xác định theo công thức: Pw = k.F.v2 = k.F.V2/13 ̣ (kN) (2.2) Trong đó: Pw - Lực cản không khí (kN); k - hệ số sức cản không khí phụ thuộc vào mật độ không khí và hình dạng xe (ô tô tải k = 0,06-0,07; ô tô bus k = 0,04 - 0,06; xe con k = 0,025 - 0,035); F - diện tích cản trở (diện tích mặt cắt ngang lớn nhất của ô tô) (m2); F = 0,8.B.H (B và H là chiều rộng và chiều cao của ô tô m). v - vận tốc tương đối của xe kể cả tốc độ gió, (m/s); V - vận tốc xe chạy, (km/h). 2.1.1.3. Lực cản leo dốc Pi 18 Lực cản leo dốc sinh ra khi xe phải khắc phục một đoạn dốc (h 2.1). Giả thiết xe phải leo một độ cao h trên một đoạn có chiều dài l (m), với trọng lượng của xe G (kN), xe phải sinh ra một công phụ leo dốc là G.h. Vậy lực cản leo dốc được tính theo công thức: Pi = h.G/l = ± G.i (kN) (2.3) Trong đó: G - là tải trọng tác dụng trên bánh xe ô tô (kN); Pi - Lực cản leo dốc (kN) i - là độ dốc dọc của đường (%), có dấu dương khi xe lên dốc, âm khi xe xuống dốc. 2.1.1.4. Lực cản quán tính Pj Phát sinh khi xe tăng hoặc giảm tốc. Bao gồm sức cản quán tính do chuyển động tịnh tiến của ô tô có khối lượng m và sức cản quán tính do các bộ phận quay của ô tô. Khi xe tăng tốc thì lực quán tính ngược chuyển động của ô tô, cản trở chuyển động; khi xe giảm tốc, lực quán tính cùng chiều chuyển động. Do đó ta có: Pj = ± m.j (kG) (2.4) Trong đó: m - khối lượng của ô tô (G/g); g - là gia tốc trọng trường (9,81 m/s2); j - là gia tốc của ô tô (dv/dt). Vì ngoài chuyển động tịnh tiến xe còn có các chuyển động quay của các bánh xe, trục xe nên phải nhân thêm hệ số kể đến quán tính quay δ = 1,03-1,07. Pj   G dv  g dt (2.5) Dấu dương ứng với trường hợp tăng tốc và dấu âm ứng với trường hợp giảm tốc. 2.1.1.5. Lực cản trên đường Lực cản leo dốc và lực cản quán tính không phải luôn luôn có (trừ khi leo dốc hoặc trừ khi thay đổi tốc độ). Còn lực cản lăn và lực cản không khí luôn có khi xe chạy. Do đó tổng hai lực cản này còn có tên gọi là lực cản trên đường. Lực cản này có thể tính theo: Đối với xe con và xe buýt : Pđ = 0,00453 G + 0, 000073 GV + 0, 000625 CFV² Đối với xe tải: Pđ = 0,00345 G + 0, 0000653 GV + 0, 0004656 CFV² Công thức trên theo giáo trình TKĐ tập 1/2006 của GS Đỗ Bá Chương với: Pđ - lực cản trên đường là tổng của lực cản không khí và lực cản lăn, (kN); G - tải trọng tác dụng trên bánh xe ô tô, (kN); V- tốc độ xe chạy, km/h; F - diện tích cản trở, có thể tính F = 0,8.B.H (B và H là chiều rộng và chiều cao của ô tô m); C- thông số lực cản không khí, xe con 0,40 - 0,50, xe tải 0,65- 0,70, xe buýt 0,60 - 0,70. 19 2.1.2. Lực kéo của xe - nhân tố động lực của xe 2.1.2.1. Lực kéo của xe Nhiên liệu trong động cơ được chuyển hóa thành công năng có công suất hiệu dụng N, công suất này tạo nên một mômen M tại trục khuỷu của động cơ. Giữa N và M có quan hệ như sau: N= M.w (mã lực) 75 (2.6) Trong đó: w - Tốc độ góc của trục khuỷu, có liên hệ với vòng số quay của động cơ n (vòng/phút) w =2πn / 60 Do đó, ta thiết lập được quan hệ như sau: M =716,2 N (kNm) n (2.7) Trong đó: N- Công suất (mã lực); w- Tốc độ góc của trục khuỷu; n- Số vòng quay của trục khuỷu trong một phút. Mô men tại trục khuỷu còn nhỏ và tốc độ quay còn lớn, muốn sử dụng cần phải qua hộp số để tạo một mômen kéo đủ lớn Mk ở trục chủ động, mômen này sẽ sinh một ngoại lực (lực kéo P k ở điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường) bằng về trị số và trái chiều với phản lực của đường T. Hình 2.6. Quá trình sinh ra sức kéo của ô tô 1: Động cơ. 2: Ly hợp. 3: Hộp số. 4: Trục các đăng. 5: Cầu xe. 6: Bánh xe. Lực kéo: Pk = M.i o .i k Mk  Pk = .η rk rk (2.8) Trong đó: 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan