Составление проектов производства работ по возведению земляного полотна

Составление проектов производства работ по возведению земляного полотна

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Сибирский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Технология транспортного машиностроения и эксплуатация машин»

Формирование парка транспортных и транспортно - технологических машин

Расчетно - графическая работа

по дисциплине «Управление транспортно-технологическими комплексами и формирование парков машин»

Руководитель Доцент Юркова Е.О.

Разработал студент

гр. 15-УБМС-21

Прозоров И.И.

год

Содержание

1. Определение объемов земляных работ

.1 Обработка продольного профиля

1.2 Баланс земляных масс

1.3 Разделение участка работ на захватки

. Выбор комплектов машин. Определение основных параметров комплектов

. Расчет количества комплектов машин для возведения земляного полотна

. Сводная ведомость парка машин

Список использованных источников

1. Определение объемов земляных работ

.1 Обработка продольного профиля

К автомобильному земляному полотну относят: насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, кавальеры, резервы, водоотводные устройства и сооружения (кюветы, нагорные, продольные и забанкетные канавы, дренажи, лотки), защитные и укрепительные устройства, регуляционные, противообвальные и противооползневые сооружения и др. Конструкции земляного полотна с указанием размеров и грунтов, из которых его сооружают, приводят на поперечных профилях земляного полотна и продольном профиле автомобильной дороги, которые являются одними из основных исходных материалов для составления проектов производства работ по возведению земляного полотна.

Продольным профилем называется разрез по продольной оси запроектированной автомобильной дороги. На нём указаны отметки: земли, бровки земляного полотна, рабочие (высота насыпи, глубина выемки), а также проектные уклоны, план трассы, размещение раздельных пунктов, искусственных сооружений и другие данные.

Масштабный коэффициент по длине профиля µх, м/мм:

                 (1.1)

где Lmax - максимальная длина рассматриваемого участка дороги, м; Хmax - принятое максимальное линейное расстояние на графике, мм.

Масштабный коэффициент по высоте профиля µy, м/мм:

                              (1.2)

где Нmax - максимальная высота рабочей отметки рассматриваемого участка дороги, м; Ymax - принятое линейное расстояние на графике, соответствующее максимальной рабочей отметке, мм.

Поперечным профилем называется разрез земляного полотна перпендикулярно оси автомобильной дороги. Профили земляного полотна зависят от грунтов. Повсеместное распространение имеют нормальные типовые профили земляного полотна, сооружаемого на надёжном основании в обычных условиях из обычных связных грунтов. Они проверены многолетним опытом использования, не требуют для своего применения специальных исследований и расчётов и установлены действующими техническими условиями и нормами.

Параметры поперечного профиля земляного полотна изменяются в следующих случаях:

1. При переходе от насыпи к выемке и наоборот.

2. С изменением крутизны откосов насыпи и выемки при высоте 6 и 12 м.

3. При уширении основания земляного полотна в кривых (в зависимости от радиуса кривой и категории дороги).

4. Земляное полотно при подходе к мосту отсыпается при сооружении моста.

Места изменения параметров поперечного профиля земляного полотна называются характерными точками.

Таким образом, продольный профиль земляного полотна разбивается на отрезки, границами которых являются:

1. границы пикетов;

2. точки начала и конца кривой;

3. границы отсыпки насыпи при подходе к мосту;

4. сечения земляного полотна с рабочими отметками 0; ±6; ±12 м.

Расстояние по оси Х от левого пикета до характерной точки определяется по формуле:

,                       (1.3)

где Нх - значение характерной точки, м; Нлев - рабочая отметка на левом пикете относительно характерной точки, м; Нпр - рабочая отметка на правом пикете относительно характерной точки, м; L - длина пикета, 100 м.

Определения положения характерных точек заданного профиля по оси х:

для первой точки - м,

для второй точки - м,

для третьей точки - м.

.2 Баланс земляных масс

Объёмы земляных работ на участке зависят от типа поперечного профиля и размера рабочих отметок.

Если принять при нормативных размерах, установленных для наиболее распространенных условий, площадь двух кюветов 2Ак=2,8 м2, а площадь поперечного сечения дорожной полосы Sд.п.=0,026×b м2, тогда объемы земляных работ для различных поперечных профилей:

для насыпи до 6 м:

,             (1.4)

для выемок при глубине менее 6 м:

,         (1.5)

где b - ширина земляного полотна, м (для IV категории дороги (по заданию) - 10 м); H1 и H2 - высоты крайних сечений, м; Lу - длина соответствующего участка, м.

Результаты вычислений сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Сводная таблица продольных и суммарных объёмов земляных масс

Построение гистограммы продольных объемов земляного полотна и графика суммарных объемов

По результатам вычислений по формулам 1.4 - 1.5 под продольным профилем строится в масштабе гистограмма продольных объемов (таблица 1.1., 6 столбец). Под гистограммой строится в масштабе кривая суммарных объемов (таблица 1.1., 7 столбец).

Кривая суммарных объемов - график изменения суммарного объема земляных работ по длине дороги. Объемы выемок - положительные, объемы насыпи - отрицательные.

Свойства кривой суммарных объемов:

1.       Восходящие ветви графика соответствуют выемке, нисходящие - насыпи.

2.       Экстремумы графика суммарных объемов соответствуют нулевым точкам на продольном профиле.

.         Разность ординат на восходящей или нисходящей ветви графика равна объему земляных масс на отрезке, длина которого равна разности абсцисс этих точек.

.         Горизонтальная прямая пересекающая восходящую и нисходящую ветви графика называется распределительной линией.

Распределительные линии отсекают на графике равные объемы насыпи и выемки. Отрезок параллельный оси Y заключенный между графиком и распределительной линией равен объему земляных масс насыпи и выемки.

Масштаб гистограммы продольных объемов, м3/мм:

                                                    (1.6)

где Vmax - максимальное значение объема работ, м3; VГ - принятое максимальное линейное расстояние на графике, мм.

Масштаб графика суммарных объемов, тыс.м3/мм:

                                (1.7)

где ∑Vmax - максимальное значение объема работ, тыс.м3; ∑VГ - принятое максимальное линейное расстояние на графике, мм.

.3 Разделение участка работ на захватки

Сумма объёмов насыпей и выемок в пределах какого-либо участка автомобильной дороги называется профильной кубатурой земляных работ. Фактически объём грунта (рабочая кубатура), разрабатываемого на данном участке, меньше профильной кубатуры, так как грунт из выемок можно использовать для отсыпки насыпей. Поэтом при распределении земляных масс грунт из выемок стремятся по возможности полностью уложить в насыпь (продольная возка). Излишний грунт перемещают из выемки в кавальеры или в отвалы. При недостатке грунта в выемках для отсыпки насыпей или если неэкономично перемещать его из выемки, грунт для насыпи разрабатывают в резервах или карьерах (поперечная возка).

Захватка - объём работ, выполняемый по одному и единственному технологическому процессу. При помощи кривой суммарных объёмов предварительно определяются границы участков (захваток). По этой кривой определяется, из каких выемок и в каком объёме целесообразно вывозить грунт в прилегающие насыпи, объём вывозимого в кавальеры и ввозимого из карьеров грунта. Для каждой захватки определяется рабочая кубатура и средняя дальность возки.

Средняя дальность перемещения грунта при продольной возке l, м:

l= l + l,                  (1.8)

где l- средняя дальность перемещения грунта, равная расстоянию между центрами тяжести земляных масс соответственно насыпи и выемки, м; l- дополнительное расстояние, учитывающее въезды, съезды и развороты машины, м.

l= l + l,                                               (1.9)

где l- расстояние от центра тяжести выемки до нулевой линии, м; l- расстояние от центра тяжести насыпи до нулевой линии, м.

l=,                                              (1.10)

где V - объём выемки на участке, м3; l - расстояние от нулевой линии до центра участка выемки, м; n - количество участков.

=,                                               (1.11)

где V - объём насыпи на участке, м3; l - расстояние от нулевой линии до центра участка насыпи, м.

lдоп считается только для тех технологических схем механизации, которые предполагают съезды в выемку и въезды на насыпь. По таким схемам могут работать экскаваторно-транспортные комплекты (ведущая машина - экскаватор с прямой лопатой), скреперные комплекты, бульдозерные комплекты [2].

При работе скреперных комплектов: l= (10…20) % × l; экскаваторно-транспортных - комплектов: l= (13…22) % × l; бульдозерных комплектов - l= 5%× l.

Для захваток с поперечной возкой средняя дальность возки принимается равной 1500-3000 м.

Для первой захватки принята продольная возка:

;

;

;

Для второй захватки принята поперечная возка. Дальность возки принята 2000м.

Для третьей захватки принята продольная возка:

;

;

Для четвертой захватки принята продольная возка:

;

;

;

2. Выбор комплектов машин. Определение основных параметров комплектов

земляной полотно машина парк

Предварительный выбор конкурирующих типоразмеров ведущих машин делается на основе анализа условий производства работ.

Комплекты машин для проведения земляных работ выбираются из следующих условий:

объём работ и срок их выполнения;

дальность возки;

рабочие отметки;

местные уклоны земляных дорог;

климатическая зона;

вид грунта.

Для разработки выемок и возведения насыпей используют различные типы землеройных и землеройно-транспортных машин в зависимости от соответствия их технических и эксплуатационных характеристик проектным данным отдельных массивов. Основные варианты комплексной механизации работ при возведении земляного полотна (по названию ведущей машины): бульдозерный, скреперный, экскаваторно-отвальный, экскаваторно-транспортный.

Сооружение земляного полотна скреперными комплектами

Скреперные комплекты нашли широкое применение при возведении земляного полотна. Наиболее эффективно применять эти комплекты при разработке больших объемов земляных масс и сравнительно небольшой дальности транспортировки. В то же время нужно отметить, что скреперы требуют для разворотов довольно широкой полосы, которой в верхней части насыпей и в нижней части выемок не бывает, особенно на однопутных участках. Поэтому устраивают въезды и съезды.

Таблица 2.1 - Состав скреперных комплектов машин

Применение скреперов на строительстве земляного полотна сопряжено с дополнительными работами по устройству и удалению грунтовых присыпок. Рациональные пределы применения (дальность возки и объем массивов) скреперных комплектов указаны в таблице 2.2.

При возведении насыпи грунтом из выемки скреперным комплектом технологический процесс, состоит из следующих операций: разрыхление сухих, плотных и мерзлых грунтов; резание и набор грунта скрепером; перемещение грунта из выемки в насыпь; разгрузка скрепера с разравниванием грунта; послойное уплотнение грунта в насыпи.

Таблица 2.2 - Рациональные пределы применения скреперных комплектов

Таблица 2.3 - Число тракторов-толкачей

При продольной возке грунта из выемки (или карьера) в насыпь скреперы обычно движутся один за другим по кольцевой схеме: с грунтом из выемки по насыпи и затем после разгрузки до ближайшего съезда, а обратно - за пределами насыпи до въезда в выемку. Разгружается скрепер при движении: грунт, высыпаемый из ковша, разравнивается ножом или планирующим скребком (установлен сзади ковша или на раме скрепера). Слой выгруженного грунта обычно соответствует толщине, назначенной с учетом особенностей уплотняющих машин.

Характеристики «захваток» и типы комплектов заносятся в таблицы 2.4, состав комплектов в таблицу 2.5.

Таблица 2.4 - Характеристики «захваток» и типы комплектов

Таблица 2.5 - Состав комплектов на «захватках»

Расчет производительности комплекта машин

Техническая часовая производительность одной ведущей машины, м3/ч:

для прицепного скрепера:

, (2.1)

для самоходного скрепера:

, (2.2)

где Hв - норма времени для разработки грунта на участке длиной 100 м, ч [1]; Ндоп - дополнительная норма времени для разработки грунта, ч [1]; lср - средняя дальность возки, м;

Эксплуатационная производительность одной ведущей машины, м3/ч:

Пэ=Пт×kв, (2.3)

где kв - коэффициент использования по времени [1].

Эксплуатационная производительность одной ведущей машины с учетом увеличения объема работ, связанного с возведением временных съездов и въездов, м3/ч:

П= Пэ×kд, (2.4)

где kд - коэффициент, учитывающий дополнительный объем работ при возведении временных съездов и въездов (для схем механизации у которых нет съездов и въездов kд=1).

, (2.5)

где Vз - объем работ на «захватке», м3; Vд - дополнительный объем работ связанный с возведением съездов и въездов.

, (2.6)

где n - показатель крутизны съездов (n=2…3); bc - ширина съезда, м (для автомобилей - 3,5 м; для скреперов с емкостью ковша 6, 7…10 и более м3 - соответственно 4, 4.5, 5 м; для бульдозерных комплектов - по всей длине насыпи); Hi - высота насыпи или глубина выемки в месте возведения временных съездов и въездов, м (съезды и въезды сооружаются для автомобилей (в экскаваторно-транспортном комплекте) через 80 м, для скреперных комплектов через 100 м); k - количество съездов и въездов на «захватке»; m - показатель крутизны откосов земляного полотна (1,5 или 1,75); р - коэффициент, учитывающий крутизну откоса:

;

.

Для первой захватки:

;

Пэ1=41,0×0,8=32,8 м3/ч;

=32,8×0,98=32,1 м3/ч.

Для второй захватки:

;

Пэ2=15,5×0,8=12,4 м3/ч;

= 12,4×0,98=12,2 м3/ч.

Для третьей захватки:

;

Пэ3=24,2×0,8=19,4 м3/ч;

= 19,4×0,98=19,0 м3/ч.

Для четвертой захватки:

;

Пэ4=38,2×0,8=30,6 м3/ч;

= 30,6×0,98=30,0 м3/ч.

Эксплуатационная производительность всех ведущих машин в комплекте, м3/ч:

, (2.7)

где nм - количество ведущих машин в комплекте.

;

;

;

.

3. Расчет количества комплектов машин для возведения земляного полотна

Количество комплектов машин определяется по формуле:

, (3.1)

где То - объектное время работы, ч; tк - время, необходимое для выполнения всего объема работ одним комплектом машин, ч.

, (3.2)

, (3.3)

где Nпзп - количество рабочих дней, д; n - количество смен; tсм - продолжительность смены.

Для первой захватки:

;

Принимаем 1 комплект машин.

Для второй захватки:

Принимаем 1 комплект машин.

Для третьей захватки:

Принимаем 1 комплект машин.

Для четвертой захватки:

Принимаем 1 комплект машин.

4. Сводная ведомость парка машин

Таблица 4.1 - Сводная ведомость парка машин

Список использованных источников

. ЕНиР. Сборник Е 2. Земляные работы. Выпуск 1. Механизированные и ручные земляные работы. М., 1988. 224 с.

2. Формирование парка транспортных и транспортно-технологических машин. Методические указания.

3. СТО СГУПС 1.01.СДМ.01-2012. Система управления качеством. Стандарт организации. Курсовой и дипломные проекты. Требования к оформлению.