Study of reasonable longitudinal slope in geometry design of flyover bridges for motorbike near school

 học lớn nhất Dmax như Công thức (3) [5]. 
max maxi D f= − (%) (3) 
Với số liệu các xe khảo sát được, có thể tính toán độ dốc lớn nhất dựa vào Công thức (3) 
nhằm tìm ra độ dốc lớn nhất của cầu cho các xe máy công suất thấp phục vụ học sinh. 
2.2.2. Xác định các yếu tố cản 
Cản không khí được thể hiện qua lực cản không khí (Pw), với giả thiết không có gió thổi 
có thể xác định theo Công thức (4) [5]. 
 Pw = KFv
2
 (N) (4) 
Trong Công thức (4), F là diện tích cản chính diện có thể tính gần đúng theo [5] là F = 
0,78B0.H. Với: B0 là chiều rộng của xe, H là chiều cao toàn bộ (tính đến đầu của người lái). K 
là hệ số cản không khí; v là vận tốc chuyển động của xe được tính theo tốc độ vòng quay (ne), 
bán kính động học của bánh xe chủ động (Rbx), tỉ số truyền của hộp số (in), của xích xe máy 
(i0) như Công thức 5. 
0
0.377 bx e
n
R n
v
i i
= (m/s) (5) 
 Sức cản lăn thể hiện qua hệ số cản lăn f là đại lượng phụ thuộc vào vận tốc và hệ số 
như Công thức (6) [5]. 
 f = f(v, f0) (6) 
Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 71, Số 05 (06/2020), 606-614 
611 
- Khi xe chuyển động với vận tốc v < 22.2 m/s thì f=f0 
- Khi xe chuyển động với v ≥ 22,2m/s thì f = f0 + 7.10-6.v2 
Với f0 = (0,018 ÷ 0,022) là hệ số tùy thuộc tình trạng mặt đường. 
2.2.3. Xác định yếu tố lực kéo 
Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động phụ thuộc vào mô men xoắn của động cơ (Me), tỉ 
số truyền lực từ động cơ đến bánh xe chủ động (itl), hiệu suất truyền lực (), bán kính động 
lực học của bánh xe chủ động (Rbx). Lực kéo từ động cơ truyền đến các bánh xe chủ động ở 
tay số thứ j được tính theo Công thức (7) [5]. 
 e tlk
bx
M i
P
R

= (N) (7) 
Trong Công thức (7): Bán kính động lực của xe (Rbx) xác định theo thông số cung cấp bởi 
nhà sản xuất. Tỉ số truyền lực itl: 
- Đối với xe máy sử dụng hộp số và xích truyền động từ động cơ đến bánh xe chủ động 
có itl = ihj.i0, với ihj là tỷ số truyền của hộp số ở số j, i0 là tỷ số truyền của bộ truyền 
xích. 
- Đối với xe máy điện, xe đạp điện truyền động trực tiếp từ động cơ đến bánh xe chủ 
động có itl = 1. Từ Công thức 7 ta thấylực kéo đạt giá trị tối đa (Pkmax) khi Me đạt giá 
trị tối đa (Memax) và itl đạt itlmax tương ứng ở số 1, là số có tỷ số truyền lớn nhất (đối 
với xe máy). 
2.3. Kết quả tính toán độ dốc dọc cầu lớn nhất đối với phương tiện xe máy và nhận xét 
Để xác định được độ dốc lớn nhất của cầu phù hợp với các loại xe máy hai bánh, giá trị 
Dmax được xác định theo Công thức (1) từ mô men xoắn cực đại (Memax) và lực cản không khí 
(Pw). Trên cơ sở đó, độ dốc dọc cầu lớn nhất (imax) được xác định theo Công thức (3). Theo 
đó, do lực cản được coi là cố định khi xe đi với tốc độ thấp ổn định, giá trị mô men xoắn của 
động cơ lớn nhất tạo ra sẽ quyết định tới độ dốc lớn nhất của cầu. Dựa vào số liệu khảo sát 
điển hình trong Bảng 3 và phương pháp lý thuyết trình bày trong mục 2.2, ta xác định được 
Dmax, imax đối với một số xe máy, xe máy điện, xe đạp điện. Kết quả tính toán được trình bày 
trong Bảng 4. 
Bảng 4. Kết quả tính toán độ dốc dọc lớn nhất của đường mà xe có thể khắc phục . 
Loại xe Memax (N.m) Pkmax (N) Dmax f imax (%) 
Xe máy BOSSCITY 50-4C 2.5 280 0.1217 0.02 10,17 
Xe máy điện JVC IX 55.3 272.6 0.1211 0.02 10,11 
Xe đạp điện PEGA Zinger9 38.2 178.7 0.1051 0.02 8,51 
Qua kết quả tính toán thể hiện tại Bảng 4, ta thấy độ dốc dọc tối đa mà xe gắn máy có 
công suất nhỏ có thể vượt qua là 10,17%, độ dốc dọc tối đa mà xe đạp điện có thể vượt qua là 
Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 05 (06/2020), 606-614 
612 
8,51%. Đây là độ dốc mà xe phát huy hết mô men xoắn. Kết quả này cũng chỉ ra rằng: xe gắn 
máy có công suất thấp chưa được phù hợp với các cầu thiết kế cho mô tô hiện nay. Đối với 
những cầu gần khu vực trường học THPT, các cầu cho mô tô thường áp dụng độ dốc từ 8% 
đến 11% là phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn tiêu chuẩn cho phép lớn hơn 8% (10% 
theo TCXDVN 104:2007 và 11% theo TCVN 4054-2005). Tuy nhiên, với kết quả nghiên cứu 
này, đối với các cầu nằm gần trường THPT (rất phổ biến ở Việt Nam), thì độ dốc dọc cần 
thiết phải nhỏ hơn 8% để phục vụ cho học sinh. 
3. KHẢO SÁT MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THỰC TẾ ĐÃ VÀ ĐANG ĐƯỢC TRIỂN 
KHAI 
3.1. Công trình cầu vượt Nam Hồng qua đường Võ Văn Kiệt 
Cầu vượt đặt tại Km 5+500 trên Cao tốc Bắc Thăng Long – Nội Bài thuộc xã Nam Hồng, 
huyện Đông Anh, Hà Nội để giải quyết vấn đề đi lại của các cháu học sinh, người dân khi 
hàng ngày phải băng qua đường cao tốc để đến trường và trung tâm hành chính xã. Cho tới 
thời điểm cầu hoàn thành, đã có rất nhiều vụ tai nạn và thương vong vì tai nạn giao thông tại 
đây. Giải pháp thiết kế cầu chữ U gồm 6 nhịp liên tục: 2x26,5m + 2x23,56m + 2x26,5m; Bán 
kính nhịp cong R = 15,0m; Bề rộng cầu chính B = 5,0m, cầu dẫn rộng 3,5m; Hai bên cầu 
chính bố trí cầu thang dành cho người đi bộ. Độ dốc dọc cầu dẫn là 8.00% để phục vụ cho xe 
máy. Tải trọng thiết kế sử dụng tải trọng người bộ hành 400,0 kG/m2 có kiểm toán với một xe 
nặng 13,0T. Sau khi xây dựng xong, việc đi lại của các cháu học sinh và nhân dân trong xã 
được thuận tiện hơn rất nhiều. Độ dốc dọc áp dụng 8% cho thấy phù hợp với nhu cầu sử dụng 
xe máy một cách thuận tiện (Hình 2.b) 
(a) Ảnh chụp cầu thực tế sau khi hoàn thành (b) Sử dụng xe máy với độ dốc 8% 
Hình 2. Hình ảnh thực tế cầu vượt Nam Hồng [1]. 
3.2. Công trình cầu vượt đường Võ Văn Kiệt tại siêu thị Mê Linh Plaza. 
Cầu vượt đặt tại nút giao cắt giữa trung tâm thương mại Mê Linh Plaza và khu công 
nghiệp Quang Minh, huyện Đông Anh, Hà Nội để giải quyết vấn đề ùn tắc và xóa bỏ điểm 
đen về tai nạn giao thông. Giải pháp thiết kế cầu chữ Z gồm 2 nhịp dầm liên tục mút thừa theo 
sơ đồ: 2x28,5m; Chiều dài đến hết phần hẫng lề bộ hành Lc = 60,0m; Nhịp dẫn và tường chắn 
mỗi bên dài lần lượt là 40,0m và 21,0m; Phần cầu dẫn sử dụng độ dốc dọc 11.00% để giảm 
chiều dài cầu dẫn. Hình 3.b cho thấy độ dốc này cũng phù hợp với các loại xe máy thông 
thường nhưng khá khó khăn đối với các xe máy nhỏ và các xe điện như nghiên cứu trong bài. 
Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, Tập 71, Số 05 (06/2020), 606-614 
613 
(a) Ảnh chụp cầu thực tế sau khi hoàn thành (b) Sử dụng xe máy với độ dốc 11% 
Hình 3. Hình ảnh thực tế cầu vượt Mê Linh Plaza [1]. 
3.3. Các vấn đề còn chưa được nghiên cứu và phát triển. 
Trong bài toán xác định độ dốc dọc cầu tối đa để cho các phương tiện xe gắn máy có 
công suất nhỏ vượt qua được, các yếu tố về tốc độ khai thác hợp lý, các ảnh hưởng về lực cản 
khi thời tiết có gió mạnh, các yếu tố về sự thay đổi độ ma sát do sự xuống cấp của lớp phủ 
mặt cầu còn chưa được xem xét. Nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở các cầu trong điều kiện mới 
đưa vào khai thác. Vấn đề này cũng cần được nghiên cứu để đảm bảo an toàn cho các phương 
tiện cơ giới thuộc đối tượng nghiên cứu. 
Đối với công tác thiết kế hình học các cầu vượt thuộc phạm vi của nghiên cứu này, còn 
nhiều các yếu tố hình học khác mà được quy định trong tiêu chuẩn như bán kính đường cong 
đứng, chiều dài tối đa dốc dọc cũng như một số các thông số hình học khác chưa được nghiên 
cứu ở trong nội dung này. Tuy nhiên, do tốc độ khai thác thường không cao nên các yếu tố 
này chưa phải là yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế công trình cầu vượt dân sinh tại các khu 
vực gần trường học. 
Loại phương tiện xe hai bánh không có động cơ là một loại phương tiện phổ biến được 
sử dụng cho các học sinh tại Việt Nam, đặc biệt phổ biến tại các khu vực vùng sâu, miền núi. 
Do lực kéo của loại phương tiện này phụ thuộc nhiều vào thể lực người tham gia giao thông, 
ngoài ra, thông truyền lực của các phương tiện này cũng rất đa dạng và trong phạm vi bài báo 
này chưa thể đề cập hết. 
4. KẾT LUẬN 
Nghiên cứu đã tiến hành khảo sát một số loại phương tiện cá nhân như gắn máy có công 
suất nhỏ mà được sử dụng phổ biến trong các khu vực trường THPT. Từ các thông số kỹ thuật 
của xe khảo sát được, bằng việc tính toán lực đẩy của xe, độ dốc dọc của cầu được xác định là 
độ dốc lớn nhất mà các phương tiện này có thể vượt qua. Kết quả cho thấy, độ dốc dọc cầu 
8.00% là phù hợp đối với các phương tiện xe hai bánh gắn động cơ công suất thấp. Đối chiếu 
với Tiêu chuẩn thiết kế hiện hành như Tiêu chuẩn thiết kế đường đô thị, tiêu chuẩn thiết kế 
đường bộ, nếu sử dụng độ dốc lớn nhất cho phép có thể gây khó khăn cho việc khai thác cầu ở 
những khu vực này. Kết quả của nghiên cứu nhằm cung cấp thông tin cho công tác thiết kế 
cầu tại những khu vực gần trường học có được độ dốc phù hợp nhất, lớn nhất có thể để giảm 
chi phí xây dựng công trình mà vẫn đáp ứng được nhu cầu đặc thù mà công trình phục vụ. 
Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 05 (06/2020), 606-614 
614 
LỜI CẢM ƠN 
Cảm ơn Trường Đại học Giao thông vận tải, Bộ Giáo Dục và Đào Tạo đã tài trợ cho cho 
nghiên cứu này trong khuôn khổ đề tài: "Nghiên cứu xây dựng hồ sơ thiết kế điển hình cho 
các cầu dân sinh phục vụ giáo dục tại các tỉnh vùng sâu, vùng xa phía Bắc thuộc chương trình 
KHCN cấp bộ Ngiên cứu xây dựng cầu dân sinh phục vụ giáo dục vùng sâu vùng xa khu vực 
phía Bắc."; mã số: CTB2018-GHA-09NV. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] TCVN 11823 :2017, Tiêu chuẩn quốc gia: Thiết kế cầu đường bộ; Bộ Khoa học và Công nghệ; 
xuất bản lần 1, 2017. 
[2] TCVN 4054:2005, Tiêu chuẩn quốc gia: Đường ô tô: yêu cầu thiết kế; Bộ Khoa Học và Công 
Nghệ; xuất bản lần 3, 2005. 
[3] TCXDVN 104:2007, Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: Đường đô thị: yêu cầu thiết kế; Bộ Xây 
Dựng; xuất bản lần 2, 2007. 
[4] Thông số kỹ thuật xe máy, xe máy và xe đạp điện; Cục Đăng Kiểm Việt Nam; 2/2020. 
[5] Lý thuyết ô tô; Cao Trọng Hiền, Đào Mạnh Hùng; Nhà xuất bản Giao Thông vận tải, ĐH GTVT, 
2010. 
[6] Điểm sáng nâng tầm giao thông Hà Nội: Những cây cầu vượt '3 trong 1', 
https://doisongphaply.phapluatxahoi.vn/diem-sang-nang-tam-giao-thong-ha-noi-nhung-cay-cau-vuot-
3-trong-1-20190701104101676.htm, Di Linh, 2019, truy cập ngày 03 tháng 02 năm 2020.