Курсовая работа (т): Капитальный ремонт пути

Капитальный ремонт пути

1. Определение объемов земляных работ

1.1 Обработка продольного профиля

Продольный и поперечный профили земляного полотна являются рабочими чертежами, по которым определяются объемы земляных работ. Для подсчета объемов выемок и насыпей продольный профиль разбивается на расчетные участки, границами которых служат нулевые точки (места перехода выемок в насыпи, и наоборот), места изменения ширины земляного полотна, крутизны откосов насыпей.

Определение границ расчетных участков для подсчета геометрических объемов конструктивных элементов земляного полотна получило название обработка продольного профиля.

1.2 Определение положения нулевых точек

Нулевой точкой называется точка перехода выемки в насыпь, и наоборот.

Положение нулевых точек на продольном профиле определяется расстоянием от ближайшего пикета слева:

1.3 Определение положения высокой насыпи

При переходе нормальной насыпи (высота до 6 м) в высокую (высота более 6 м) изменяется очертание поперечного профиля за счет образования нижней уположенной части с показателем крутизны откоса 1,75. Поэтому при подсчете объемов насыпей предварительно определяют границы расположения на продольном профиле высоких насыпей.

Положение начала высокой насыпи находят из выражения.

1.4 Определение геометрических объемов выемок и насыпей

Используя методику профессора С.П. Першина, выполнить вычисления в табличной форме. Определить:

Основные объемы сооружения (выемки, насыпи) по формуле

где В-ширина выемки по низу, насыпи - по верху (м);

L - длина расчетного участка (м);

Н₁ и Н₂ - рабочие отметки на границах расчетного участка (м).

Поправки к основным объемам (дополнительные объемы):

-        объем сливной призмы в насыпях по формуле

        (5)

где F_cn - площадь поперечного сечения сливной призмы (м²);

L - длина расчетного участка (м);

b - ширина основной площадки земляного полотна (м);

-        разность объемов кюветов и сливной призмы в выемках: при типовых размерах кювета разность объемов равна

 (6)

где F_к - площадь поперечного сечения кювета, при типовых размерах кюветов она равна 0,78 м²;

L - расстояние между левыми и правыми рабочими отметками Н_л и Н_пр (м);

-        поправку к объему на уположение высоких насыпей с откосами в нижней части 1:1,75 по формуле

 (7)

-        дополнительный объем на уширение земляного полотна в кривых участках

 (8)

где а - уширение земляного полотна в кривых (м):

- поправку к объему за счет косогорности местности (круче 1:10)

 (9)

где К_кг - коэффициент пропорциональности, определяемый из формулы

 (10)

где т - показатель крутизны откосов земляного полотна, для высоких насыпей т принимается по нижней части (т.е. 1,75);

V_o - основной объем, подсчитанный без учета косогорности, по ф-ле(4);

S-дополнительная площадь поперечного сечения земляного полотна за счет косогорности местности;

объем, занимаемый телом водопропускной трубы, определяется по формуле

 (11)

где F_тр - площадь сечения трубы по наружному обмеру (м²);

L - расчетная длина трубы в теле насыпи (м):

-        для нормальной насыпи (до 6 м):

 (12)

-        для высокой насыпи (более 6 м)

 (13)

где Н - рабочая отметка в месте расположения трубы (м);

d_н - наружный диаметр круглой трубы или высота прямоугольной (м).

Толщина стенок круглой трубы из сборных железобетонных звеньев ориентировочно составляет от 0,15 до 0,18 м; прямоугольной трубы - от 0,12 до 0,15 м.

Объем, занимаемый трубой, вычитают; остальные дополнительные объемы прибавляют к основному объему сооружения.

Определение геометрических объемов выемок и насыпей выполняется в программе Microsoft Office Excel в табличной форме.

1.5 График попикетных объемов земляных работ

На основе расчетов (см. приложение 4) объемы являются профильными (геометрическими). Общая сумма всех геометрических объемов выемок и насыпей на участке называется профильной кубатурой. Ее следует различать с рабочей кубатурой, к которой относится только объем разрабатываемого на данном участке грунта (в выемках, резервах и карьерах).

Для определения объема профильной кубатуры на участке пользуются графиком попикетных объемов земляных работ. Он дает наглядное представление о размещении профильной кубатуры вдоль оси земляного полотна и облегчает решение задачи распределения земляных масс. 1 рафик вычерчивается под продольным профилем земляного полотна. Горизонтальная ось принимается за нулевую линию графика. Она разбивается на отрезки по числу пикетов на продольном профиле. На каждом отрезке откладывают в условно принятом масштабе в виде вертикальных столбиков профильные объемы выемок и насыпей, подсчитанные попикетно. При этом объемы выемок располагают вверх, а насыпей - вниз от нулевой линии. Рекомендуется закрашивать диаграмму на участках выемок красным цветом, а на участках насыпей - желтым, как и на продольном профиле.

Исходные данные:

)        Объект строительства: сборная железобетонная труба диаметром 2 метра.

)        Количество труб: 5.

)        Шаг частного потока: 4.

)        Количество частных, n=6.

)        Количество человек в бригадах.

)        Оснащение бригад машинами:

автомобили-самосвалы: 4

экскаватор, бульдозер: 5

кран на пневмоходу: 8

машины не требуются: 5

бетоновозы: 5

экскаватор, бульдозер, автомобили-самосвалы, пневмокаток: 4.

T=nt+t (m-1), дни, где

N - количество частных потоков

M - количество труб

T=4*6+4 (5-1)=40 дней.

Продолжительность строительства одной трубы:

T1=nt, дни

T1=6*4=24 дня.

2. Распределение земляных масс

2.1 Кривая объемов земляных работ

Кривую объемов земляных работ (земляных масс) получают путем преобразования столбчатой диаграммы графика попикетных объемов в кумуляту. Для ее построения алгебраически суммируются объемы выемок и насыпей от начала участка (слева направо). При этом объемы выемок считаются со знаком «плюс», объемы насыпей - со знаком «минус».

Ординаты кривой подсчитываются на всех пикетах и нулевых точках продольного профиля. При их вычислении необходимо учитывать, что рабочий объем грунта, получаемый из выемок, будет меньше профильного за счет недоборов и потерь грунта при транспортировании. С другой стороны, для возведения насыпей потребуется объем грунта большей профильной кубатуры, так как для удобства уплотнения грунта и производства планировочно-отделочных работ насыпь отсыпают с запасом грунта по высоте и на откосах, а затем лишний грунт срезают.

Принимая во внимание эти и другие факторы, влияющие на рабочий объем грунта, при построении кривой объемов профильную кубатуру выемок учитывают с коэффициентом 0,9; профильную кубатуру насыпей с коэффициентом 1,1.

Контроль вычисления ординат и построения кривой объемов производят по формуле

где - искомая ордината кривой объемов земляных работ;

, - соответственно профильные объемы выемок и насыпей от начала профиля до искомой ординаты.

Для удобства работы рекомендуется ординаты кривой объемов земляных работ подсчитывать в ведомости (приложение 5).

Кумулятивная кривая строится на помассивном графике объемов земляных работ под графиком попикетных объемов земляных работ.

Кривая объемов земляных работ обладает следующими свойствами:

1)значение ординаты любой точки кривой представляет собой алгебраическую сумму объемов выемок и насыпей, расположенных от начала кривой до данной точки. При этом объемы выемок принимаются со знаком «плюс», объемы насыпей - со знаком «минус». Таким образом, знак и величина ординаты дают представление о балансе земляных масс: знак «плюс» означает избыток рабочей кубатуры, знак «минус» - ее дефицит;

2)восходящие ветви кривой соответствуют положению выемок на продольном профиле, нисходящие ветви - положению насыпей;

3)вершины кривой (точки перегиба) соответствуют нулевым точкам на продольном профиле;

4)любая горизонтальная прямая, пересекающая восходящую и нисходящую ветви кривой, отсекает на ней участок, в пределах которого объем выемки равен объему насыпи (участок равных объемов). Эту прямую называют распределительной линией. Расстояние от распределительной линии до соответствующей вершины кривой равно объему рабочей кубатуры на этом участке;

5)      площадь сегмента, ограниченного кривой объемов и распределительной линией, равна произведению рабочей кубатуры на среднюю дальность перемещения грунта из выемки в насыпь на данном участке.

Перечисленные свойства кривой позволяют решать задачи распределения земляных масс.

2.2 Определение рабочей и профильной кубатуры по участкам работ

С помощью кривой объемов земляных работ земляное полотно может быть разбито на несколько участков, отличающихся по способу перемещения грунта: с продольной или поперечной возкой.

Участки с продольной возкой получают, отсекая на кривой сегменты равных объемов. При этом положение распределительных линий выбирают таким, чтобы получить наименьший объем рабочей кубатуры, а также возможно меньшее среднее расстояние перемещения грунта.

Иногда роль распределительной линии выполняет нулевая линия кривой объемов. Проведя одну или несколько распределительных линий, разбивают земляное полотно на ряд участков (с продольной и поперечной схемой работ).

Если характер кривой позволяет рассмотреть несколько вариантов разбивки земляного полотна на массивы грунта, необходимо провести их сравнение и выбрать лучший из них.

В курсовой работе необходимо выполнить:

· сравнение объемов рабочей кубатуры;

· соотношение длины участков с продольной и поперечной схемами земляных работ;

· сравнение коэффициентов распределения земляных масс, которые определяются по формуле:

где V_np - объем профильной кубатуры на участке (м³);

V_р - объем рабочей кубатуры.

Рабочая кубатура и длина каждого из расчетных участков определяются путем замеров на чертеже. Профильная кубатура при известном объеме рабочей кубатуры на участке может быть подсчитана по формулам:

-        для участка с продольным перемещением грунта:

·  для участков с поперечным перемещением грунта;

·  из резервов (карьеров) в насыпь:

из выемок в кавальеры (отвалы):

Пример вариантов распределения земляных масс представлен в приложении 6.

Анализ графиков попикетных и помассивных объемов земляных работ показывает, что суммарный объем выемок (179462 м³) превышает суммарный объем наевшей (37136 м³). Следовательно, липший грунт будет перемещаться в кавальер. Так как сумма объемов выемок больше, чем сумма объемов насыпей, то распределение земляных масс производится по принципу удовлетворения потребителей.

Целесообразно выемку ПК0-ПК3 + 37 разрабатывать комплексом машин с ведущей машиной-экскаватором «драглайн» с перемещением грунта в кавальер в объеме 12238,02 м³.

Насыпь ПК3 + 37-ПК8 + 36 целесообразно возвести с перемещением грунта из выемки ПК0-ПК3 + 37 объемом 15637,72 м³.

Выемку ПК8 + 36-ПК14 + 85 объемом 61291,1 м³ целесообразно разрабатывать комплексом машин с ведущей машиной-экскаватором «прямая лопата» с перемещением грунта в кавальер автосамосвалами.

Насыпь ПК14 + 85-ПК16 + 84 объемом 5245,64 м³ целесообразно возводить перемещением грунта из выемки ПК8 + 36-ПК14 + 85.

Выемку ПК16 + 84-ПК25 объемом 54877,88 м³ целесообразно разрабатывать комплексом машин с ведущей машиной-экскаватором «драглайн» с перемещением грунта в кавальер.

Насыпь ПК25-ПК30 объемом 30109,16 м³ целесообразно возводить комплексом машин с ведущей машиной-скрепером с перемещением грунта из выемки ПК16+ 84-ПК25 в насыпь ПК25-ПК30.

Принятое решение на распределение земляных масс между источниками и потребителями грунта и выбор способов комплексной механизации сводятся в ведомость.

2.3 Определение средней дальности перемещения грунта

Среднее расстояние перемещения грунта на участках с продольной схемой работ определяется с помощью кривой распределения земляных масс. Для этого на сегментах равных объемов строят равновеликие им прямоугольники. Сторона такого прямоугольника параллельна распределительной линии и представляет собой расстояние между центрами тяжести соответствующих земляных массивов. Это расстояние с учетом коэффициента развития землевозной дороги, является средней дальностью возки грунта на данном продольном участке (L_в):

где К_д - коэффициент развития землевозной дороги;

L_cр - расстояние между центрами тяжести массивов грунта, определяемое графически (м).

На участках с поперечной схемой работ среднее расстояние перемещения грунта определяется с учетом поперечных размеров земляных сооружений (выемок и кавальеров, насыпей и резервов). Если на поперечном участке используется бестранспортная схема работ, среднее расстояние перемещения грунта принимается равным расстоянию между осью выемки (насыпи) и осью кавальера (резерва). В случае применения транспортных схем необходимо учитывать размещение на участке въездов и съездов:

где S_cр - расстояние между осями сооружений (м).

3. Определение типоразмеров ведущих машин, состава землеройных комплексов и технико-экономических показателей их работы

3.1 Общие положения

На предварительном этапе выбора способа производства работ решаются основные вопросы, определяющие состав и объем работ, технологическую последовательность и способы выполнения отдельных процессов, типы применяемых машин и т.д. Оптимальное решение для заданных условий можно получить из нескольких равноценных решений.