Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu hiện tượng lật xe máy trên cầu trần thị lý do tác động của gió và đề xuất giải pháp đảm bảo an toàn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN Ý NHI

NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG LẬT XE MÁY TRÊN
CẦU TRẦN THỊ LÝ DO TÁC ĐỘNG CỦA GIÓ VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. VÕ DUY HÙNG

Phản biện 1: TS. CAO VĂN LÂM

Phản biện 2: PGS.TS. NGUYỄN PHI LÂN

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông họp tại Trường Đại
học Bách khoa vào ngày 28 tháng 7 năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
− Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách khoa
− Thư viện Khoa Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông – Đại
học Bách khoa


1
MỞ ĐẦU
1.

Lý do chọn đề tài

Hiện nay, cùng với sự phát triển của công nghệ trong xây dựng,
nhiều công trình cầu nhịp lớn được xây dựng ở nhiều nước trên thế
giới. Các công trình này thường ở các vị trí thoáng gió nên các
phương tiện lưu thông qua cầu thường chịu ảnh hưởng của gió ngang
(xiên), gây lật xe khi tham gia giao thông. Đặc biệt là tại các vị trí
cản gió như Tháp cầu thì khi xe lưu thông qua các vị trí này, vận tốc
gió sẽ bị thay đổi đột ngột gây ra bởi sự tách dòng gió. Gây thay đổi
lớn về trạng thái cân bằng của xe và gây lật xe. Các nước trên thế
giới cũng đã quan tâm và nghiên cứu đến vấn đề này. Như ở Nhật
Bản, cũng đã nghiên cứu và có nhiều biện pháp điều tiết giao thông
được đưa ra khi có gió, chẳng hạn như: Hạn chế phương tiện đi qua
cầu, hạn chế tốc độ, cấm lưu thông toàn cầu hoặc cấm lưu thông một
chiều… Tuy nhiên, việc áp dụng còn tùy thuộc điều kiện địa hình,
đặc điểm gió tại từng khu vực, do đó việc nghiên cứu điều kiện gió
thực địa (tốc độ gió và hướng gió) là rất cần thiết cho việc đưa ra các
biện pháp điều tiết giao thông.
Ở Việt Nam, thường xuyên chịu ảnh hưởng của gió. Tuy nhiên,
các nghiên cứu về gió tại Việt Nam lại đang còn mới, đặc biệt là các
ảnh hưởng của gió đến việc lưu thông xe qua công trình cầu. Đáng
chú trọng là thời tiết khu vực Đà Nẵng, từ tháng 10 đến tháng 12 là
mùa mưa bão, biển biến động mạnh, thường xuyên có gió mạnh.


Trong điều kiện thời tiết này, nhiều xe máy bị lật khi đi qua cầu, cụ
thể tình trạng này đã xảy ra ở Cầu Trần Thị Lý. Nguyên nhân sơ bộ
là do tác động của gió gây ảnh hưởng đến sự cân bằng động của xe
máy. Đặc biệt là khi lưu thông qua các vị trí mà vận tốc gió thay đổi
đột ngột như qua đoạn tháp cầu thì sự cân bằng động này sẽ thay đổi
liên tục. Một nguyên nhân khác nữa có thể kể đến là do đặc điểm của
gió thường có các đợt gió giật với vận tốc lớn gây nguy hiểm cho


2
việc lưu thông xe. Những tác động trực tiếp của gió này không chỉ
gây ảnh hưởng lớn đến tâm lý mà còn gây mất an toàn cho người
tham gia giao thông khi đi qua cầu trong những ngày gió lớn.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu cảnh báo lật xe máy do gió gây ra
và đề xuất biện pháp đối phó với chúng khi qua cầu Trần Thị Lý nói
riêng cũng như các cầu trong khu vực và trong nước nói chung là cần
thiết và cấp bách.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
a.

Mục tiêu tổng quát:

Nghiên cứu các tác động của gió lên xe máy lưu thông qua
cầu Trần Thị Lý.
Đề xuất biện pháp điều tiết giao thông phù hợp với cấp độ
gió và hướng gió.
-

Đưa ra kết luận và kiến nghị.

b.

Mục tiêu cụ thể:

-

Xây dựng bài toán về cân bằng xe máy khi lưu thông qua cầu
đồng thời đánh giá tác động của gió đối với xe máy.

-

Đưa ra biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của hướng gió, vận tốc
gió và vận tốc xe đến cân bằng động của xe, từ đó xác định
vận tốc hạn chế khi qua cầu với từng cấp gió, hướng gió.

-

Đề xuất biện pháp điều tiết giao thông với từng cấp độ gió và
hướng gió.

-

Đồng thời đề xuất biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của gió
đến xe máy qua cầu Trần Thị Lý. Các phương thức cảnh báo
điều tiết có thể nhân rộng áp dụng cho các cầu khác trong
thành phố. Ở nội dụng này các thí nghiệm hầm gió với cấp


3
độ gió và hướng gió sẽ được thực hiện để đánh giá các tác
động liên quan.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

3.
-

Phương pháp nghiên cứu:

4.
-

Thu thập tài liệu có liên quan đến đề tài.

-

Nghiên cứu và phát triển lý thuyết phục vụ đề tài.

-

Xây dựng bài toán cân bằng cho xe máy đi qua cầu dưới tác
dụng của gió.
Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài

5.

6.

Nghiên cứu: Gió - xe - công trình
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu đánh giá các tác động ở các
vận tốc gió, hướng gió khác nhau đối với xe máy qua cầu và
các biện pháp đối phó.

-

Xác định được sự ảnh hưởng của hướng gió, vận tốc gió
và vận tốc xe đến cân bằng động của xe.

-

Xác định vận tốc xe máy cho phép khi qua cầu với từng
cấp gió, hướng gió.

-

Đề xuất được các giải pháp an toàn cho xe máy lưu
thông trong mùa gió trên cầu Trần Thị Lý nói riêng và có thể
ứng dụng vào các công trình thành phố và trong nước nói
chung.
Cấu trúc luận văn.


4
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.

Đặt vấn đề

Ngày nay, giao thông vận tải là nhu cầu không thể thiếu được
của con người, việc tạo mọi điều kiện đảm bảo an toàn và thuận lợi
cho người tham gia giao thông luôn được đặt lên hàng đầu. Một
trong số các yếu tố ảnh hưởng điều này không thể không kể đến thời
tiết, cụ thể là gió. Trong những năm gần đây, có khoảng 30 vụ tại
nạn giao thông gây lật xe do gió gây ra ở các nước như (Nhật Bản,
Trung Quốc, Mỹ, Đức ..). Các vụ tai nạn thường xảy ra ở vị trí
thoáng gió như trên cầu do các đợt gió giật gây ra.

Hình 1. 1. Xe tải lật trên cầu ở Đức do gió


5

Hình 1. 2. Xe tải lật trên cầu ở Nhật Bản do gió
Cùng với sự phát triển trong kỹ thuật, người ta chú trọng vào
tốc độ xe, tiết kiệm năng lượng và tiện nghi với khả năng vận chuyển
hành khách cao. Những tiêu chí này đòi hỏi rằng xe có khả năng cân
bằng tốt hơn. Tuy nhiên, do yêu cầu về mỹ quan, tiết kiệm chi phí
trong xây dựng các công trình trọng lượng nhẹ, kết cấu thanh mảnh
ngày càng chủ yếu, chúng chịu nhiều tác động của gió, đặc biệt là gió
giật, gây mất cân bằng cho xe. Điều này có thể gây tai nạn hoặc ùn
tắt giao thông do các phương tiện không thể di chuyển. Tất cả những
yếu tố này làm cho việc nghiên cứu cân bằng xe dưới tác động của
gió rất quan trọng, đặc biệt đối với các phương tiện di chuyển trên
cao.
1.1. Tình hình nghiên cứu về lật xe dưới tác động của gió trên thế
giới và trong nước
1.1.1. Ở trên thế giới
1.1.2. Ở trong nước
Nước ta là một nước đang phát triển nên việc phát triển về giao
thông luôn gắn liền, ngày càng có nhiều công trình cầu và đường


6
được xây dựng. Tuy nhiên, với thời tiết khí hậu Việt Nam thường
xuyện chịu ảnh hưởng của gió, phương tiện tham gia giao thông chủ
yếu ở đây là xe máy với tải trọng nhẹ, nên dễ chịu ảnh hưởng của gió,
nhưng việc lưu thông xe trong điều kiện thời tiết có gió và ở vị trí
cao chưa được chú trọng.
Thành phố Đà Nẵng được mệnh danh là thành phố của những
cây cầu không chỉ có kiến trúc đẹp mà còn nối liền giữa các vùng
kinh tế với nhau. Các cầu được ở vị trí cao, chịu ảnh hưởng của gió.
Trong thời tiết gió, khi xe qua cầu thường dễ gây ra hiện tượng lật xe
như ở cầu Trần Thị Lý (hình 1.4).

Hình 1. 4. Một số hình ảnh lật xe máy do tác động của gió trên cầu
Trần Thị Lý
1.2. Tầm quan trọng của việc điều tiết giao thông trên cầu Trần
Thị Lý khi thời tiết gió
Cầu Trần Thị Lý Đà Nẵng được thiết kế độc đáo với tạo hình và
định vị cho trụ tháp chính cao 145 mét nghiêng 12 độ về phía Tây
gồm 3 mặt dây phẳng. Trong đó, mặt phẳng dây phía Đông được neo
từ thân trụ xuống dầm cầu giữa, mặt phẳng dây phía Tây được bố trí


7
xoắn và rẽ ra hai nhánh tạo hình thành một cánh buồm căng gió
hướng ra biển Đông. Tổng bề rộng mặt cầu là 35.5m bao gồm: 6 làn
xe giao thông, mỗi làn rộng 3.75m và 2 làn đường đi bộ, mỗi làn
rộng 3.0m có lan can bảo hộ. Giải phân cách rộng 5 m ở giữa cầu
khiến giao thông giữa các làn được phân chia thành các hướng khác
nhau. Điểm đặc biệt trong sơ đồ kết cấu của công trình cầu Trần Thị
Lý chính là trụ tháp đơn, nghiêng 1200 nhưng không có thiết kế dạng
ngàm cứng như các cầu dây văng thông thường mà được liên kết
cứng với dầm mặt cầu và tựa trên trụ S5 thông qua gối cầu hình
chỏm cầu với sức chịu tải lên đến 25 nghìn tấn, là tải trọng lớn nhất
thế giới hiện nay, để giảm kích thước bệ móng, tiết kiệm vật liệu.
Bên cạnh đó, nhiều công nghệ mới, hiện đại cũng được ứng dụng
trong quá trình thi công cầu Trần Thị Lý như: thi công dầm hộp bằng
công nghệ đà giáo đẩy, ván khuôn trượt; thi công lắp đặt gối chậu có
tải trọng thuộc loại lớn nhất trên thế giới; thi công trụ tháp nghiêng
bằng ván khuôn leo; thi công lắp đặt và căng kéo cáp dây văng, quan
trắc nội lực và chuyển bị khi thi công bằng thiết bị và công nghệ tiên
tiến trên thế giới.
Cầu Trần Thị Lý tạo nên một điểm nhấn kiến trúc độc đáo, nối
liền quận Hải Châu, quận Sơn Trà và Quận Ngũ Hành Sơn góp phần
nâng cao năng lực giao thông ở cửa ngõ phía Đông Đà Nẵng. Tuy
nhiên, trung bình mỗi năm Đà Nẵng chịu ảnh hưởng khoảng 7 cơn
bão và áp thấp nhiệt đới, gây ảnh hưởng đến giao thông trên cầu.
Sự kỳ công trong thiết kế và thi công đã giúp cầu Trần Thị Lý ở
Đà Nẵng trình khá nhiều cái nhất Việt Nam cũng như thế giới tính
đến thời điểm hiện nay. Kỷ lục đầu tiên thuộc về gối trụ cầu nặng 3,2
tấn, với sức chịu lực cho tháp trụ lên đến 32.000 tấn – lớn nhất thế
giới hiện nay (kỹ lục cũ thuộc về một cây cầu ở Trung Quốc với gối
trụ chịu lực 17.800 tấn); kết cấu một mặt phẳng dây rộng 34,5 mét
lớn nhất Đông Nam Á.


8
Chính những cái nhất Việt Nam và thế giới này, ngay từ giai
đoạn đi vào hoàn thiện, cầu Trần Thị Lý trở thành điểm nhấn độc đáo
cho cảnh quan đô thị thành phố Đà Nẵng. Cây cầu này đang trở
thành “thỏi nam châm” thu hút du khách xa gần đến Đà Nẵng để một
lần được chiêm ngưỡng một “cánh buồm” lớn nhất, huyền ảo nhất
trên dòng sông Hàn thơ mộng mỗi khi thành phố lên đèn.
1.3. Bài toán tác động của gió đến lưu thông xe máy trên cầu
Hầu như trên thế giới, cũng như ở Việt Nam chưa xây dựng cơ
sở lý thuyết về hiện tượng lật xe máy do gió gây ra trên cầu. Các
nước trên thế giới chỉ mới xây dựng bài toán lật xe ô tô do gió gây ra
trên các công trình trên cao như đường cao tốc, cầu. Ở Việt Nam nói
chung và Đà Nẵng nói riêng phương tiện tham gia chủ yếu là xe máy
và hiện tượng lật xe máy do gió gây ra trên cầu cũng đã xảy ra trên
cầu Trần Thị Lý. Vì vậy, tác giả xây dựng bài toán về hiện tượng lật
xe máy trên cầu Trần Thị Lý.


9
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ GIÓ
2.1 Gió trong khí quyển
Bảng 2. 1. Thang gió Beaufort

Cấp

Vận tốc
(m/s)

Mô tả

Tác động
Không đáng kể

0

<0,3

Gió lặng

1

0,4-0,5

Gió rất nhẹ

Ống khói vẫn nhã khói thẳng

2

1,6-3,3

Gió nhè nhẹ

Cảm thấy gió trên da

3

3,4-5,4

Gió nhẹ

4

5,5-7,9

Gió vừa

5

8,0-10,7

Gió hơi mạnh

6

10,8-13,8

Gió mạnh

Cành cây lớn bị uốn cong, nghe
thấy gió hú, khó khăn để mở dù

7

13,9-17,1

Gió chuyển
bão

Khó khăn khi đi ngược gió, cây
lớn đu đưa

8

17,2-20,7

Gió bão

9

20,8-24,4

Gió bão mạnh

10

24,5-28,4

Gió bão lớn

11

28,5-32,6

Gió bão dữ dội

12

≥32,7

2.2 Vận tốc gió

Gió bão
xoáy

Gió thổi bay lá cây, cờ phất phới
Cành cây nhỏ lây động, gió thổi
có bụi cát
Cành cây cỡ vừa bị lay động, cây
nhỏ đu đưa

Không thể đi ngược gió, xe bị
chao trên đường, cành cây bị vặn
Vật thể nhỏ bị thổi bay, cành lớn
gãy đổ, cây nhỏ bật gốc
Cây bật gốc, cột viễn thông bị gãy
đỗ
Gây hư hại nặng nề cho công
trình
Thiên tai


10
Vận tốc gió tại một thời điểm nào đó được biểu diễn dưới dạng
tổng của vận tốc cơ bản và vận tốc biến đổi biểu diễn cho thành phần
nhiễu loạn của luồng không khí. Theo định nghĩa, sau một thời gian
đủ dài (thông thường là 10 giây), thành phần biến đổi có giá trị bằng
không.
2.3 Gió tác động lên xe lưu thông qua cầu ở các nước
Nghiên cứu thế giới chỉ ra rằng, sự thay đổi vận tốc gió hoặc
hướng gió tác dụng lên xe đang lưu thông là nguyên nhân chính gây
ra tai nhan trên các cây cầu lớn ở Nhật Bản. Trong trường hợp cầu
dây, sự tồn tại của tháp cầu và bệ neo (cầu dây võng) thường tác
động và thay đổi điều kiện gió tác dụng lên xe. Hình 2.9 là một ví dụ
tại cầu Severn nước Anh, các hệ thống chắn gió (wind shield) được
lắp đặt gần tháp cầu để thay đổi điều kiện gió xung quanh tháp từ đó
hạn chế lật xe. Tương tự như các nổ lực thiết kế chắn gió cho cầu
Ohnaruto ở hình 2.10. Tại đây rất nhiều nghiên cứu và mô phỏng
bằng hầm gió và CFD được thực hiệ để lãm rõ các đặc tính dòng gió
và ảnh hướng của gió lên xe.

Hình 2. 9. Hàng rào chắn gió cầu Severn nước Anh


11

Hình 2. 10. Hàng rào chắn gió cầu Ohnaruto Nhật Bản
Ví dụ thứ hai là ở cầu Bannosu (Hình 2.10), cầu gồm dầm hộp
đôi nối hai vùng Kojima- Sakaide trên tuyến đường HonshuShikoku. Cầu được đỡ bằng hệ thống tháp và trụ bằng bê tông với
kích thước cao 50-70m và bể rộng 5-10m. Vận tốc gió và xoáy khí
do gió gây ra đã giảm đáng kể khi áp dụng hệ thống chắn gió (Wind
shield). Điều này tương tự như cầu Yoshino Gawa. Cầu này thường
bị tác động bởi gió bão và điều này đã ảnh hưởng lớn đến xe cộ và
người đi bộ qua cầu. Do đó hệ thống chắn gió bằng các tấm
PolyCabonat được lắp đặt lên lan can như hình 2.13. Tuy nhiên việc
lắp đặt hệ thống này đã thay đổi đáng kể đặc trưng khí động học của
công trình cầu này. Do đó các nghiên cứu chuyên sâu đã được tiến
hành và làm rõ các tác động.

Hình 2. 13. Hàng rào chắn gió tại Cầu Yoshino gawa- Nhật Bản


12
CHƯƠNG 3
TÁC ĐỘNG CỦA GIÓ LÊN XE MÁY QUA CẦU TRẦN
THỊ LÝ VÀ BIỆN PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN
3.1

Tình hình lưu thông xe máy trên cầu Trần Thị Lý

3.2

Bài toán cân bằng cho xe máy đi qua cầu dưới tác động
của gió

3.2.1. Bài toán gió tác dụng lên xe máy
Để xây dựng bài toán gió tác động lên xe máy, đề tài nghiên
cứu xét đến xe máy lưu thông bình thường với vận tốc Vr và gió tác
dụng lên xe máy được quy về tốc độ gió Uc và hướng gió ( βc). U là
vận tốc gió tổng hợp tác dụng lên xe với gốc β. (Hình 3.6). Ở đây
vận tốc xe chạy được xét đến lớn nhất là 70km/h, vận tốc gió tới hạn
là 25m/s (vận tốc gió cấm lưu thông của Nhật và Châu Âu). Hướng
gió ( βc) thay đổi theo giá trị từ 0-180 độ. Trong giới hạn đề tài, bài
toán ở đây chỉ xét đến hai yêu tố chính Gió-Xe, bỏ qua các tác động
như mưa cũng như các điều kiện hư hỏng của mặt cầu…

Hình 3. 6. Tác động của gió trên xe máy
Hình 3.6 cho thấy tác động của gió lên xe chạy với vận tốc Vr.
Lực ngang xác định theo phương trình sau:

P=

1
ρU 2CS ( β c )GAn
2

(3.1)


13
Trong đó: ρ = 1, 225kg / m3 : Mật độ không khí, đơn vị (kg/m3)
G = 1,2: Hệ số gió giật
An: Diện tích chắn gió của xe (m2)
U: Tổng hợp lực giữa vận tốc xe chạy Vr và vận tốc
gió Uc

U=

U c2 + Vr2 + 2U cVr cos(β c )

(3.2)

CS (βc): Hệ số lực ngang phụ thuộc vào góc βc. Xác
định dựa vào kết quả thí nghiệm của Shirato và cộng sự tham khảo
tại (hình 3.7)

Hình 3. 7. Hệ số CS(β) (Shirato et al 2015)
3.2.2. Xác định diện tích chắn gió
Diện tích chắn gió (An) được xác định trung bình cho các loại
xe Honda và trong trường hợp bất lợi là 1 người ngồi trên xe. Ở
đây ta quy đổi cả diện tích chắn gió của xe và người cùng về
diện tích chung. Tham số kỹ thuật tham khảo theo các loại xe
máy Honda:
An = Ap + (D*E-H*E) =0,928 m2


14
3.2.3. Xác định vận tốc tới hạn và lực tới hạn
Để đảm bảo an toàn cho các phương tiện tham gia giao thông,
các tiêu chuẩn của Nhật và Châu Âu thường được chọn vận tốc gió Uc
= 25m/s làm ngưỡng để cấm các loại xe lưu thông. Với vận tốc 25m/s
tương ứng với gió bão lớn ( Cấp 10 theo thang đo gió Beaufort), nên ở
đây ta lấy Uc=25m/s là vận tốc gió tới hạn. Do đó ta lấy với trường
hợp Uc=25m/s và Vr=0km/h là trường hợp giới hạn nguy hiểm. Khi
đó, nếu lực ngang tác dụng lên xe vượt qua giới hạn thì khả năng xảy
lật xe là rất cao (P < Pgh ). Đồng thời lực xô ngang giới hạn (Pgh) được
tính tương ứng với góc gió ngang qua xe nên βc = 90º, hệ số giật
G=1.2 và An diện tích chắn gió theo phương xe chạy thay vào công
thức (3.1) ta có:
Pgh
Pgh
3.3

1
=
ρ .(U c .sin β ) 2 .Cs .G .A n ( β c 900 )
2
1
1, 225.(25.sin 900 ) 2 .1, 4.1, 2.0,928 596,56( N )
=
2

Phân tích ảnh hưởng của gió đến lưu thông xe máy

Để khảo sát ảnh hưởng của gió lên xe máy, đề tài thực hiện
thay đổi vận tốc xe chạy từ 10-70Km/h và vận tốc gió cũng thay đổi
từ 5-25m/s. Với P10, P20, P30, P40, P50, P60, P70 lần lượt là lực xô ngang
tương ứng với xe chạy vận tốc 10km/h, 20km/h, 30km/h, 40km/h,
50km/h, 60km/h, 70km/h. Lập bảng tính lực xô ngang P với góc gió
βc và vận tốc gió Uc thay đổi:


15
3.3.1. Trường hợp 1: Vận tốc gió Uc = 5 m/s

Hình 3. 9. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy ( Uc=5m/s)
Hình 3.9 mô tả sự tác động của vận tốc gió hướng gió và vận tốc
xe chạy, ở đây vân tốc gió 5m/s và hướng gió thay đổi từ 0-180 độ.
Qua biểu đồ trên ta thấy rằng, trong điều kiện vận tốc gió 5m/s xe
chạy an toàn với mọi hướng gió, vận tốc tối đa 70km/h.
3.3.2. Trường hợp 2: Vận tốc gió Uc = 10 m/s

Hình 3. 10. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=10m/s)


16
Hình 3.10 mô tả sự tác động của vận tốc gió hướng gió và vận tốc
xe chạy, ở đây vân tốc gió 10m/s và hướng gió thay đổi từ 0-180 độ.
Qua biểu đồ trên ta thấy rằng, khi vận tốc gió tăng lên đến 10m/s thì
ta thấy rằng lực ngang gần giao cắt với đường giới hạn Pgh
( Pmax=585,73 Nmáy không bị lật nếu vận tốc xe chạy Vr=70Km/h. Đồng thời các
trường hợp khác đều đảm bảo an toàn vì lực ngang vẫn nằm dưới
đường giới hạn.
Đồng thời, ở đây cần chú ý rằng, khi góc gió khi β(c) ở khoảng từ
40 đến 60º thì lực ngang đạt giá trị lớn nhất và đỉnh ở góc gió 50º.
Đây là phát hiện có nhiều ý nghĩa vì chúng ta biết rằng hệ số khí
động do lực ngang gây ra lớn nhất khi β (c) =90º.
3.3.3. Trường hợp 3: Vận tốc gió Uc = 12 m/s

Hình 3. 11. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=12m/s)
Qua biểu đồ hình 3.11 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 12m/s thì nhìn chung điều kiện vẫn đảm bảo xe chạy an toàn qua
cầu, chỉ có trường hợp vận tốc xe Vr=70 km/h có khả năng bị lật xe
khi góc gió tác dụng β(c)=400 đến 700 tương ứng với P = (599,68N -


17
661,35N)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc gió β(c)
=500. Các trường hợp còn lại lực ngang đều nằm dưới đường giới
hạn. Đồng thời khi hướng gió tác dụng lên xe theo hướng dọc cầu
nằm khoảng nguy hiểm ở trên (40-700) thì xe vẫn đảm bảo an toàn
với vận tốc tối đa 60km/h. Điều này sẽ quyết định việc cấm xe 1
chiều, hai chiều khi qua cầu.
3.3.4. Trường hợp 4: Vận tốc gió Uc = 14 m/s

Hình 3. 12. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=14m/s)
Qua biểu đồ hình 3.12 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 14m/s thì trường hợp vận tốc xe Vr ≥ 60 km/h có khả năng bị lật
xe khi góc gió tác dụng β(c)=400 đến 800 tương ứng với P =
(622,48N – 743,4N)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc
gió β(c) =500. Các trường hợp còn lại lực ngang đều nằm dưới đường
giới hạn.


18
3.3.5. Trường hợp 5: Vận tốc gió Uc = 16 m/s

Hình 3. 13. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=16m/s)
Qua biểu đồ hình 3.13 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 16m/s thì trường hợp vận tốc xe Vr ≥ 60 km/h có khả năng bị lật
xe khi góc gió tác dụng β(c)=300 đến 900 tương ứng với P =
(599,77N – 805,52N)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc
gió β(c) =500, tại đây xe chạy với vận tốc 50 km/h có xu hướng lật
do P = 590,98 N gần với lực ngang giới hạn Pgh=596,56N. Vì vậy,
để an toàn cho người tham gia giao thông với góc β(c) =500 , nên
giới hạn xe chạy tốc độ không quá 50km/h. Các trường hợp còn lại
lực ngang đều nằm dưới đường giới hạn.
3.3.6. Trường hợp 6: Vận tốc gió Uc = 18 m/s


19

Hình 3. 14. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=18m/s)
Qua biểu đồ hình 3.14 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 18m/s thì trường hợp vận tốc xe Vr ≥ 50 km/h có khả năng bị lật
xe khi góc gió tác dụng β(c)=300 đến 900 tương ứng với P =
(613,55N – 926,82N)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc
gió β(c) =500. Các trường hợp còn lại lực ngang đều nằm dưới đường
giới hạn.
3.3.7. Trường hợp 7: Vận tốc gió Uc = 20 m/s

Hình 3. 15. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=20m/s)


20
Qua biểu đồ hình 3.15 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 20m/s thì trường hợp vận tốc xe Vr ≥ 40 km/h có khả năng bị lật
xe khi góc gió tác dụng β(c)=300 đến 1000 tương ứng với P =
(650,96N – 1028,18)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc
gió β(c) =500. Các trường hợp còn lại lực ngang đều nằm dưới đường
giới hạn.
3.3.8. Trường hợp 8: Vận tốc gió Uc = 22 m/s

Hình 3.16. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=22m/s)
Qua biểu đồ hình 3.16 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 20m/s thì trường hợp vận tốc xe Vr ≥ 30 km/h có khả năng bị lật
xe khi góc gió tác dụng β(c)=300 đến 1000 tương ứng với P =
(634,86N – 1135,98)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc
gió β(c) =500. Các trường hợp còn lại lực ngang đều nằm dưới đường
giới hạn.


21
3.3.9. Trường hợp 9: Vận tốc gió Uc = 24 m/s

Hình 3. 1. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy ( Uc=24m/s)
Qua biểu đồ hình 3.17 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 20m/s thì trường hợp vận tốc xe Vr ≥ 20 km/h có khả năng bị lật
xe khi góc gió tác dụng β(c)=300 đến 1000 tương ứng với P =
(626,12N – 1250,22)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc
gió β(c) =500. Các trường hợp còn lại lực ngang đều nằm dưới đường
giới hạn.
3.3.10. Trường hợp 10: Vận tốc gió Uc = 25 m/s

Hình 3. 2. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=25m/s)


22
Qua biểu đồ hình 3.18 trên ta thấy rằng, trường hợp này góc gió
trong khoảng β(c)=300 đến 1000 thì xe bị lật trong mọi trường hợp.
Mặt khác, với vận tốc gió lớn hơn 24m/s thì là gió bão mạnh, để đảm
bảo an toàn cho người tham gia giao thông cần cấm xe lưu thông.
3.4

Đề xuất giải pháp điều tiết giao thông qua cầu Trần Thị

Hải Châu

Sơn

Hình 3. 3. Quy ước hướng gió
Qua biểu đồ và phân tích vận tốc xe với từng góc gió cụ thể thì
tùy theo góc gió (hướng gió) mà điều tiết xe chạy với vận tốc hạn
chế để đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông mà không
gây lật xe với từng chiều xe chạy (Hướng quận Hải Châu đi Sơn Trà,
hướng quận Sơn Trà về Hải Châu)
Quy ước hướng gió như hình 3.19 và kết quả tính toán mục 3.3
xác định được số liệu điều tiết giao thông theo bảng số liệu sau:
Bảng 3.16. Vận tốc hạn chế của xe dưới tác dụng của gió trên cầu
Trần Thị Lý
S
TT
1
2

Vận
tốc gió
Uc (m/s)
0-12
12-14

βc (º)

0 º-180º
(0º-40º )

Sơn Trà –
Hải Châu
Vrmax (km/h)
60
60

Hải Châu –
Sơn Trà
Vrmax (km/h)
60
60


23
S
TT

Vận
tốc gió
Uc (m/s)

3

14-16

4

16-18

5

18-20

6

20-22

7

22-24

8

25

βc (º)

Sơn Trà –
Hải Châu
Vrmax (km/h)

Hải Châu –
Sơn Trà
Vrmax (km/h)

(40º50
60
(80º60
60
(100º60
50
(0º-40º )
60
60
(40º50
60
(90º60
50
(140º60
60
(0º-30º )
60
60
(30º40
60
(90º60
40
(150º60
60
(0º-30º )
60
60
(30º.30
60
(100º 60
30
(150º 60
60
(0º-30º )
60
60
(30º20
60
(100º 60
20
(150º 60
60
(0º-30º )
60
60
(30º.10
60
(100º 60
10
(150º 60
60
Cấm xe lưu thông trên 2 chiều

3.5. Đề xuất mô hình điều tiết giao thông theo tình hình gió
trên cầu Trần Thị Lý
Căn cứ ở phân tích ở trên thì ta có thể tiến hành xây dựng mô
hình điều tiết giao thông qua cầu Trần Thị Lý với 2 biển báo hạn chế


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×