Строительство как отрасль материального производства играет большую роль в хозяйственном развитии страны. Экономические задачи, решаемые с помощью строительства, связаны, прежде всего, с созданием основных фондов для всех отраслей народного хозяйства.
Железнодорожное строительство — наиболее сложное среди других видов капитального строительства и очень специфично из-за своей значительной линейной протяженности. Оно осуществляется в различных климатических и инженерно-геологических условиях, круглогодично, с применением мобильной техники и ведется обычно в малообжитых районах. К железнодорожному строительству относятся: постройка новых и соединительных путей, сооружение вторых и третьих путей, электрификация существующих и вновь строящихся железных дорог, реконструкция и переустройство отдельных линий.
Первая в мире железная дорога общего пользования была построена в Англии и начала действовать в 1825 году. В России первая железная дорога (Петербург — Павловск) протяженностью 27 км была построена в 1837 году. За долгие годы после этого был выполнен большой объем строительства новых железных дорог и разработаны перспективные планы развития сети железных дорог страны на ближайшие годы. Сегодня из Москвы по железной дороге можно уехать в Ниццу и Прагу, Берлин и Париж. Скоростное сообщение с Хельсинки налажено из Санкт-Петербурга.
Расчет объемов в Civil 3D
Значительная роль в повышении эффективности железнодорожного строительства принадлежит рациональному планированию и оптимальной организации производства, улучшению его комплексной и инженерной подготовки, совершенствованию технологии производства строительно-монтажных работ.
Цель данной работы состоит в создании проекта организации работ по сооружению участка земляного полотна железной дороги.
Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:
1) изучить теоретические аспекты организации и технологии строительства железных дорог;
2) расчетным методом определить объем земляных работ;
3) выполнить распределение земляных масс по графику суммарных объемов;
4) выбрать и обосновать способ комплексной механизации работ;
5) определить площади укрепления откосов;
6) изложить требования охраны труда и техники безопасности при выполнении земляных работ.
Проект производства работ выполняется на основании комплекса взаимосвязанных расчетов и рабочих чертежей (продольного профиля и типовых чертежей).
Определение объемов земляных работ
Земляное полотно железной дороги представляет собой ряд выемок и насыпей, возводимых по типовым или индивидуальным проектам (поперечным профилям). Для железнодорожной линии IIкатегории дороги однопутного участка пути принимаются поперечные профили земляного полотна, представленные на рисунке 1 и рисунке 2.
строительство железный дорога земляной
Рисунок 1. Поперечный профиль выемки
Расчет объемов земляных работ
Рисунок 2. Поперечный профиль насыпи
Для выполнения расчетов используем следующие исходные данные:
— план и профиль линии, рабочие отметки, представленные в Приложении 1;
— железная дорога IIкатегории, вид используемого грунта — глина.
— ширина основной площадки земляного полотна 7,6 м;
— откосы на всей высоте имеют уклон 1:1,5;
— поперечный уклон местности равен нулю.
Выполним предварительно расчеты постоянных величин по исходным данным. Поперечное очертание верха однопутного земляного полотна должно быть в виде трапеции шириной поверху 2,3 м, высотой 0,15 м и с основанием, равным ширине земляного полотна.
Ширина выемки по низу определяется по формуле:
где K-ширина верхнего основания кювета, принимаемая как 2,2 м;
b — ширина выемки по низу, м.
B = 7,6 + 2 2,2 = 12м.
Площадь сливной призмы определяется следующим образом:
f = 0,15 = 0,74м 2 (2),
причём для насыпи f= + 0,74 м 2 , для выемки f = — 0,74 м 2 .
Площадь кювета определяется по формуле:
щ = 0,6 = 0,78 м 2 (3),
тогда 2 = 1,56 м 2 .
Для уменьшения объемов расчетов призматоидальную поправку в курсовом проекте не будем учитывать.
Данная таблица заполняется и рассчитывается следующим образом.
Графа 1 — проставляются номера пикетов.
Графы 2, 3 — выписываются заданные рабочие отметки соответственно в графу «Насыпь» или «Выемка».
Графа 4 — определяются средние рабочие отметки на пикетах:
ПК 1-2 Нср = = 2,14 м и т.д.
Графы 5,6 — определяется первое слагаемое в формуле объема земляных работ, для чего предварительно были записаны постоянные величины: b = 6,6 м, В = 7,76м. Получаем:
ПК 0-1 В · Нср = 7,6 · 0,91= 6.92 м 2 (для выемки);
ПК 5-6 b · Нср = 7,6 · 2,14 = 16,26м 2 (для насыпи) и т.д.
Графа 7 — средняя рабочая отметка возводится в квадрат.
Графа 8 — результат графы 7 умножается на показатель уклона откосов m, равный 1,5.
Так, для ПК 0-1 1,5 · 7,6 = 11,4 м 2 и т.д.
Графы 9, 10- проставляются постоянные величины, определенные ранее, причем объем сливной призмы обязательно со знаком «+» или «-».
Графа 11 — на пикетах, на которых располагается кривая, выписывается величина уширения земляного полотна в кривой (а). В нашем случае а = 0,5 м и кривая располагается с ПК 4 по ПК 8.
Графа 12 — определяется средняя рабочая отметка с учетом высоты сливной призмы, причем для насыпи +0,15 м, а для выемки — 0,15 м.
ПК 4-5 (выемка) 2,18- 0,15 = 2,03 м
ПК 5-6 (насыпь) 3,42+ 0,15 = 3,57 м.
Графа 13 — площадь от уширения земляного полотна (гр.11) умножается на гр.12.
Графа 14 — определяется суммарная площадь поперечника:
для насыпи гр.14 = гр.5 + гр.8 + гр.9 + (гр.13);
для выемки гр.14 = гр.6 + гр.8 — гр.9 + гр.10 + (гр.13).
(гр.13) — только на участках уширения в кривой.
Графа 15 — проставляются длины участков. В нашем случае длины всех участков составляют 100 м.
Графы 16, 17 — рассчитывается объем земляных работ отдельно для насыпи и для выемки путем умножения результата гр.14 на длину участка.
Суммарный объем грунта всех насыпей и выемок, определенный по проектным отметкам продольного профиля, называется профильным объемом (кубатурой) земляного полотна. Объем грунта, разрабатываемого в выемках, резервах и карьерах для образования земляного полотна называется рабочим объемом (кубатурой). Суммированием по графе 16 и 17 определяются помассивные объемы земляных работ и профильная кубатура:
Так Vпр =46394+30390=76784 м 3 .
Рабочая кубатура на данном объекте определяется по формуле:
где ?Vв — сумма объемов выемки;
?Vрез — сумма объемов резервов.
Возможны два случая:
2) если ?Vн ?Vв, то необходимо предусмотреть резерв:
В нашем случае: ?Vн = 46394> ?Vв = 30390м 3 .
Тогда объем резерва Vкав= 46394-30390=16004м 3 , а рабочая кубатура Vр = ?Vв =30390м 3 .
Графа 18 — на каждом пикете определяются координаты графика суммарных объемов. Для этого производится алгебраическое суммирование объемов земляных работ (графы 16, 17) с учетом знаков этих объемов: выемка — «+», насыпь — «-».
Так, на ПК 15 координата равна 16004 м 3 , что точно совпадает с объемом резерв, определенным ранее. Это является контролем правильности расчета координат графика.
Графическая часть данного раздела выполнена на миллиметровой бумаге в соответствующем масштабе и представлена в Приложениях. Так, помимо плана и профиля участка, по объемам графы 16 и 17 таблицы 1 построен график попикетных и помассивных объемов земляных работ. По вычисленным координатам (гр.18 табл.1) выполнен график суммарных объемов.
График суммарных объемов имеет следующие свойства:
— каждому наклону его линии соответствует определенный вид земляных работ. При рассмотрении графика слева направо отрезки, идущие на подъем, соответствуют выемкам; идущие на спуск — насыпям. В нашем случае отрезки К-С и М-Р — выемки, а отрезки С-М и Р-N-насыпи.
— точки переломов графика (переход от подъема на спуск и обратно) соответствуют нулевым местам на профиле. В нашем случае т. С — ПК 5, т. М — ПК 10, т. Р — ПК 15.
— каждая горизонтальная линия, проведенная на графике, отсекает равновеликие объемы, т.е. объем выемки равен объему насыпи. Это справедливо и для нулевой горизонтальной оси, на которой проставлены номера пикетов.
В нашем случае объемы выемки (ПК 0 — ПК 5) и насыпи (ПК 5 — ПК 10) равны — 9752 м 3 ; объемы насыпи (ПК 5 — ПК 10) и выемки (Пк 10 — ПК 15) равны — 3118 м 3 ; объемы выемки (ПК 10 — ПК 15) и насыпи (ПК 15 — ПК 19) также равны — 16005 м 3 .
Совокупность объемов двух выемок по графе 18 за вычетом остатка из первой выемки должна составить суммарный объем выемок (гр. 17):
9752- 3118+ 16005 = 22639 м 3 .
Недостаток грунта полученный при разработке выемок в объеме -16005 м 3 — будет взят из резерва.
Источник: studbooks.net
Определение объемов земляных работ
для выбранного варианта трассы объемы земляных работ подсчитываются с помощью таблиц Н.А.Митина [18] или вручную с последующей проверкой расчетов на ЭВМ.
Подсчеты независимо от метода ведут в ведомости, составленной по определенной форме (прил.5). При заполнении ведомости пикетное положение сечения и рабочие отметки записывают в одну строку, а остальные цифровые данные, относящиеся к участкам дороги, ограниченным соседними сечениями, записывают в промежуточных строках. Объемы подсчитываются по каждому участку дороги, ограниченному пикетами, плюсовыми точками и точками нулевых работ. Разрывы, образованные мостами длиннее 4 м, из объема земляных работ исключаются. Отверстие в земляном полотне, образованные трубами или мостами до 4 м длиной, не учитываются и считаются как бы заполненными грунтом.
При подсчете объемов земляных работ руководствуются следующими положениями. Поперечные профили с вычисленными рабочими отметками ограничивают участок земляного полотна конкретной длины между пикетами, плюсовыми точками и точками нулевых работ. По геометрической форме этот участок представляет собой призматоид объема V, формула 16:
где F1, F2 — площади поперечных сечений в начале и конце участка, м 2 ;
L — длина участка.
Расчетные схемы для определения площадей поперечных сечений насыпи и выемки приведены на рис.7 (а, б). Площади поперечных сечений определяются по формулам:
для насыпи Fн = ВН + mН 2 , (17)
где В — ширина земляного полотна поверху, м;
Н — рабочая отметка, м;
m — коэффициент заложения откосов;
В1 — ширина основания трапеции выемки, м;
wк — площадь сечения кювета выемки, м 2 .
Рис.7. Схемы для определения площади поперечных сечений: а – насыпи, б – выемки.
Независимо от метода расчета при объемов вводят следующие поправки.
1) Призматоидальная или поправка на разность рабочих отметок V, если
2) Поправка на корыто (устройство проезжей части) вызвана тем, что профильные объемы насыпей и выемок определяют из учета объмов материалов конструктивных слоев дорожной одежды и укрепительных полос на обочинах, а также без учета поперечных уклонов проезжей части и обочин. Так как в курсовом проекте не назначают конструкцию дорожной одежды, то допускается определять поправку на корыто по формуле:
где в — ширина проезжей части, м;
hдо — толщина дорожной одежды, м.
Поправка на корыто одинакова для выемки и насыпи, но вводится со знаком “+” для выемки и со знаком “-” для насыпи.
3) Поправка на растительный грунт принимается для всех насыпей и выемок по формуле:
где В2 — ширина насыпи при подошве или выемки поверху,
hр — толщина снимаемого растительного слоя, м.
Дополнительно к перечисленным выше могут вводится поправки на косогорность при поперечном уклоне местности более 100 0 /00; уширение земляного полотна, устройство искусственных сооружений с размером отверстия более 4 м; замену слабых грунтов основания и т.д.
Полный объем земляных работ подсчитывается для каждого участка, каждого километра трассы и всей трассы.
Кроме полного объема земляных работ отдельно подсчитывается объем канав:
где в0 — ширина канавы понизу, м;
m, n — коэффициенты заложения внутреннего и внешнего откосов;
h — глубина канавы, м;
L — длина участка, м.
Чтобы ориентировочно оценить качество проектирования плана и продольного профиля автомобильной дороги, полученные результаты расчетов объема земляных работ рекомендуется сравнивать с укрупненными показателями, приведенными в табл.6.
Источник: studopedia.ru
Определение объёмов земляных работ
Земляное полотно железной дороги представляет собой ряд выемок и насыпей, возводимых по типовым и индивидуальным проектам (поперечным профилям).
Элементарный участок земляного полотна представляет собой призматоид, объем которого: V = Где F1 и F2 — площади оснований; F0 — площади среднего сечения, параллельного основаниям; L — длина призматоида.. Эта формула может иметь самостоятельное значение для вычисления объемов земляного полотна. Она же явилась основой для вывода более глубоких формул для подсчета объемов земляных работ.
Площади поперечных сечений насыпи (а) и выемки (б)
При однопутном полотне железной дороги.
Формула, выведенная русским инженером Ф. Ф. Мурзо:
Где F1, F2, F0 — соответственно площади поперечных сечений элементарного участка земляного полотна; m — уклон откоса насыпи или выемки; H1, H2 — рабочие отметки в начальном и конечном сечениях элементарного участка; L — длина элементарного участка.
Обе формулы применимые для определения объемов насыпи аналогичны. Формула Винклера дает возможность определить частный объем, зная площади двух крайних сечений, по формуле Мурзо объем определяется по одной площади среднего сечения.
В обеих формулах после раскрытия скобок первое слагаемое называется «основным объемом», а второе слагаемое — «поправкой» (ДV).
Если поправкой пренебречь, то формулы примет вид:
· По формуле Винклера объем получается завышенный, а по формуле Мурзо заниженный по сравнению с истинным.
На основании формулы Мурзо выведены формулы для более точного определения объемов земляных работ в насыпях и выемках:
поправка для насыпей и выемок одинакова:
где b — ширина оснований площадки земляного полотна; щ1 — площадь поперечного сечения сливной призмы; щ2 — площадь поперечного сечения двух кюветов; B — ширина выемки по верху.
Железная дорога 2 категории, грунт — суглинок, имеем ширину земляного полотна — 7,6 м.
При выполнении курсовой работы, с целью уменьшения однообразных расчетов, все расчеты ведутся при помощи специальной компьютерной программы Microsoft Excel. Все расчеты по определению объемов земляных работ производятся в табличной форме.
Таблица 1.2. заполняется и рассчитывается следующим образом:
Графа 1 ? проставляются номера пикетов;
Графа 3 ? выписываются заданные рабочие отметки соответственно в графу «Насыпь» или «Выемка»;
Графа 4 ? определяются средние рабочие отметки на пикетах, вписываются соответственно в графу «Насыпь» или «Выемка».
Графа 5 и 6 ? в зависимости от средней рабочей отметки определяем объемы земляного полотна. Так как средняя рабочая отметка насыпи или выемки может не совпадать с рабочими отметками указанными в таблице, то объем земляного полотна для заданной рабочей отметки определяется интерполяцией между объемами земляного полотна при меньшей и большей, средней рабочей отметке в таблице.
Графа 7 и 8 ? определение помассивных объемов, т. е. отдельно объемы всех выемок и насыпей на участке. Помассивные объемы определяются суммированием попикетных объемов.
Сумма насыпей и выемок даст нам объем профильной кубатуры на объекте:
Разность сумм насыпей и выемок даст нам (с учетом знаков) контрольную величину расчета координат графика суммарных объемов на ПК49. Координата на ПК49 и разность сумм насыпей и выемок должны бытьравны.
Графа 10 ? определяем на каждом пикете координаты графика суммарных объемов, причем при расчете координат графика следует контролировать свои расчеты.
Источник: studwood.net