Этиловый спирт активно используется во многих народнохозяйственных сферах: пищевой, химико-фармацевтической, парфюмерной, микробиологической, где он представляет собой первооснову многих видов продукции. Требования к качеству спирта значительно разнятся, что обусловлено спецификой его использования, а также характеристиками и режимами технологических операций в процессе производства.
Наиболее популярны два метода его получения: микробиологический и химический. Первый предусматривает процедуру сбраживания сахаров дрожжами-сахаромицетами. Эта технология широко используется в случае мини производства спирта. По второму методу его получают из этилена путем каталитической гидратации – данная технология тесно связана с применением биологических ферментов-катализаторов. В результате химического синтеза осуществляется производство технического спирта, а при биологическом – пищевого и врачебного.
Технологический процесс производства спирта
Производство этилового спирта состоит из обязательных технологичных операций, которые условно можно объединить в три этапа: предварительный (мойка, очищение сырья, подготовка солодового экстракта и культур микроорганизмов); основной (разварка сырьевой массы, сахарификация – переход крахмала в сахар, сбраживание, дистилляция браги и сбор спирта-сырца); заключительный – ректификационная очистка.
Поточный метод
Процесс разваривания состоит в том, что сырье для производства этилового спирта обрабатывают парообразной фазой раствора под давлением 0,5 МПа с целью размягчения клеточной структуры, набухания крахмала, извлечения и преобразования его в растворимое состояние для ускорения этапа сахарификации ферментами. При этом осуществляется усиленный рост объема сахаров вследствие распада крахмала.
На сегодняшний момент варка крахмалсодержащего материала осуществляется 3-мя методами: периодичным, полунепрерывным и постоянным. Наиболее распространен последний вариант с использованием 2-х схем. Согласно 1-й операция проходит при невысокой температуре (около 140°С), но продолжительное время (1 час). По 2-й – температура варки около 170°С на протяжении 3 мин.
При таком виде варки сырьевая среда сплошной массой передвигается через выпаривальный аппарат для производства спирта. С целью осуществления однородности потока массу дробят.
Следующей операцией технологии производства пищевого спирта является остывание подготовленной среды и её сахарификация в результате взаимодействия с солодовым раствором или ферментами при 58°С. Традиционно сахарификация проходит непрерывным способом с использованием вакуумного охлаждения. Остывание в вакуум-аппарате предупреждает тепловое инактивирование катализаторов-ферментов сахарифицирующих веществ. Принцип его состоит в уменьшении давления, что обуславливает резкое остывание разваренной массы из-за расхода тепловой энергии на испарение влаги.
Лекция № 7 Способы и методы организации строительного производства
Непрерывный тип сахарификации осуществляют по 1- или 2-поточному методу. В первом случае в осахариватель (цилиндрообразный агрегат с конусовидным основанием и мешателем) поступает разваренная смесь и осахаривающие вещества, которые выдерживают на протяжении четверти часа. При 2-поточном методе разваренную массу делят на 2 одинаковых потока и направляют в осахариватели.
В 1-й осахариватель идет 66% осахаривающих веществ, во 2-й – наполовину осахаренное сусло. Их остужают и направляют на сбраживание в 1-й и 2-й основные агрегаты бродильной батареи. На выходе сусло имеет около 17% сухого вещества, в т. ч. 15% сбраживаемых сахаров.
Бродильные процессы в сусле происходят за счет активизации дрожжевых ферментов, при этом мальтоза распадается до глюкозы и перебраживается в спиртовую фазу и углекислоту. В ходе этого процесса просматриваются 3 этапа: сбраживание, основное брожение и конечное дображивание. В начальном моменте наблюдается активизация жизнедеятельности дрожжей. Последующий отличается стремительным сбраживанием сахарной фракции и сильным образованием углекислоты. В завершающем этапе происходит остаточное дображивание сахаров, которые образуются при досахаривании углеводов сусла.
Процесс брожения бывает периодичным, циклическим и поточным. Максимальная эффективность достигается при использовании последнего, который осуществляют на оборудовании из последовательно соединенных дрожжанок, сбраживателя и 10 бродильных агрегатов. Дрожжанки и сбраживатель применяют для подготовки требуемого объема производственных дрожжей.
В ходе работы дрожжанки наполняются суслом, проводится его пастеризация при 80°С на протяжении получаса, далее его остужают до 30°С, кислотность регулируют до уровня 3,6-3,8 рН серной кислотой и, наконец, вносят из другой дрожжанки дрожжи для засева (30% от объема). Дрожжи размножаются до уровня сухого вещества в сусле 5%. После этого 3/4 объема дрожжей переходит во сбраживатель, куда параллельно заправляется остывшее сусло, всю массу подкисляют до нормативной кислотности. Последняя четверть дрожжей направляется в другой агрегат для размножения.
Оборудование, необходимое для производства
Среди оборудования для производства спирта следует выделить бродильные агрегаты цилиндрического типа, имеющие герметичный люк для предотвращения испарения спирта и выделения углекислоты в помещение завода. В общей сложности этап брожения продолжается 60 ч. На заводах по производству спирта, выпускающих исключительно спирт, введение пробирочной культуры дрожжей производится 1 раз/мес., а полностью меняют их в бродильной батарее еженедельно. На заводах, оснащенных вспомогательными цехами хлебобулочных дрожжей, получаемых из бражки, число замен возрастает до 2-3 раз в неделю.
Затем зрелая бражка направляется на дистилляцию. Этот этап технологии производства спирта является обязательным в связи со сложным компонентным составом бражки: помимо воды и спирта сюда входят сахара, минеральные элементы, различные летучие компоненты в зависимости от типа и качественных особенностей сырья, параметров переработки.
В ходе дистилляции осуществляется расщепление смеси – при кипячении более летучие элементы преобразуются в парообразное состояние. В спиртово-водном комплексе летучесть спиртовых паров независимо от температуры существенно превышает этот показатель у водяного пара, из-за чего количество спирта в спиртово-водном комплексе ниже, чем в парах.
На современных заводах по производству спирта предусматривается обязательное очищение спирта-сырца от примесей. Для этого используют специальные ректификационные аппараты постоянного действия, обуславливающие разделение смеси из нескольких элементов, температура кипения которых разнится. Очищение спирта способом дистиллирования предусматривает разность между коэффициентами ректификации (отношение объема данного компонента в парообразной фазе к объему в жидкой).
Данные коэффициенты у разнообразных примесей колеблются и тесно зависят от концентрации спирта. Для анализа необходимости очищения спирта от примесей следует сопоставить их коэффициенты испарения. В случае, когда коэффициент равен одному, дистилляция не эффективна, поскольку дистиллят в конечном результате не изменится. Когда коэффициент превышает единицу, то в объем примесей в дистилляте превышает этот показатель в начальной смеси. Когда коэффициент ниже единицы, то уровень примесей, содержащихся в дистилляте, ниже, чем первоначально.
Очищение спирта происходит в большей степени на ректификационных аппаратах непрерывного действия, где он ректификуется согласно уровням коэффициентов испарения. Данный вид оборудования применяется на таких заводах, в которых основополагающей сырьевой продукцией выступает спирт-сырец. На предприятиях ректификованный спирт производят напрямую из бражистой фазы на брагоректификационных аппаратах косвенного действия, которые включают 3 колонны: бражническую, эпюрационную и ректификационную. В 1-й из бражки получают этиловый спирт и летучие вещества, во 2-й — убирают головные примеси, в 3-й непосредственно собирают ректификованный спирт. Кроме основных аппаратов в составе присутствуют вспомогательные аппараты – сивушный и заключительный (для контрольного очищения спирта).
Изготовление спиртосодержащей продукции производится при наличии у предприятия соответственных лицензий на производство спирта. Строгий контроль за спиртопроизводством сопровождается ужесточением узкоспециального законодательства, ростом затрат на лицензированное разрешение , регламентированием норм по цельной переработке отходов.
Источник: promplace.ru
§ 5. Поточный метод организации строительства
Поточный метод является прогрессивным методом организации строительного производства. Сущность поточного метода заключается в организации последовательного, непрерывного и ритмичного производства строительных работ, что дает возможность эффективно использовать материальные и трудовые ресурсы.
Поток предполагает в равные промежутки времени выпускать определенные объемы строительной продукции, повышать рентабельность строительства. Опыт показывает, что при переходе на “поток” продолжительность строительства сокращается в среднем до 20%, производительность труда возрастает на 8—10%.
При поточном методе организации строительства процесс строительного производства расчленяется на отдельные составные части и операции, выполнение которых поручается отдельным комплексным бригадам или специализированным звеньям. Эти бригады или звенья равномерно перемещаются с одного участка захватки на другой вдоль всего фронта работ, причем на каждом участке последовательно выполняются строительные процессы в строгом соответствии с их технологическим порядком. Каждая бригада, заканчивая работы на отведенной ей захватке, подготавливает участок для выполнения нового цикла работ следующей бригадой.
На каждой захватке циклы работ следуют в установленном порядке, что позволяет максимально совмещать работы во времени, выполняя их в темпе, предусмотренном графиком производства строительно-монтажных работ.
Равномерное движение рабочих с одной захватки на другую возможно только в том случае, если количество рабочих в бригадах и звеньях остается постоянным, а захватки равны по трудоемкости выполняемым работам.
При организации строительства поточным методом возведение здания обычно разделяется на следующие циклы: подготовительный, нулевой, возведение надземной части, производство отделочных работ.
Поточный метод дополняется индустриализацией строительства, т.
е. непрерывным превращением строительного процесса в механизированный процесс поточной сборки зданий и сооружений из конструкций заводского изготовления.
В строительной практике для планирования и управления строительными потоками строительные процессы моделируют, применяя графическое их изображение: разрабатывают линейные графики, сетевые графики.
В соответствии с Инструкцией по разработке проектов организации строительства и производства работ для строительства сложных объектов составляются укрупненные сетевые графики. Такая необходимость объясняется наличием сложных взаимосвязей между отдельными звеньями и обслуживающими его хозяйствами.
Сетевые графики представляют собой графическое отражение технологии строительного производства. Отличительной чертой сетевого графика является четкая взаимосвязь между работами при строгой технологической последовательности их выполнения.
Каждый сетевой график имеет начальное событие (начало работ), промежуточные события (факт окончания одной или нескольких работ), и конечное событие. Каждое “событие” происходит в определенный момент времени и на графике обозначается кружками и порядковым номером. Между событиями происходит процесс работы, требующий затрат времени и ресурсов. Работы на сетевом графике обозначаются стрелками, а их продолжительность (в днях) указывается под стрелкой.
Все промежуточные события и связанные с ними работы располагают на сетевом графике между начальным и конечным событиями в соответствии с порядком их осуществления: одни из них технологически зависимы, другие независимы, т. е. могут выполняться параллельно.
Следует отметить, что между событиями возможны связи еще двух видов: “ожидание”, требующее только времени (например, сушка штукатурки, выдерживание бетона), и “зависимость”, не требующая ни времени, ни ресурсов, а только соблюдения последовательности в выполнении работ. Ожидание обозначается на графике так же, как и работа — сплошной линией, зависимость — пунктирной.
Зафиксированную на графике смену событий, связанных между собой работами, называют “путем”.
Сеть путей расходится от начального события и сходится к конечному. Продолжительность каждого пути определяют суммированием продолжительности “лежащих” на нем работ. Наиболее длинный по времени путь между начальным и конечным событиями, обусловливающий срок окончания строительства объекта, носит название критического пути.
На рисунке показан для примера фрагмент сетевого графика возведения одноэтажного складского здания. Здание разбито на три захватки. На параллельных потоках выполняются земляные работы, устройство монолитных фундаментов, доставка и подготовка сборных элементов к монтажу, монтаж конструкций.
Согласно графику основные работы по монтажу конструкций (событие 7) можно начать после исполнения подготовительных работ 1—2, а также отрывки котлованов под фундаменты на первом блоке 2—4, устройства монолитных фундаментов 4—6 и окончания твердения бетона в фундаментах 6—7. Работа 6—7 фактически является ожиданием, так как процесс твердения бетона в фундаментах требует незначительных ресурсов, но для этого необходимо определенное время для роста прочности бетона. Кроме того, начало мон- со
Отрывка котлованов под фундаменты 1-я захвати*. ^ 3-я захватка 3-я захватка
Монтаж 3-я захватка
Достатка и раскладка элементов каркаса ^1-я захватка /тч 2-я захватка 3-я захватка /
Рис. 14.1. Сетевой график на строительство одноэтажного складского здания из трех секций тажа (событие 7) может быть начато после выполнения работ 1—3, т. е. доставки и монтажа крана для раскладки элементов и 3—5 — раскладки и подготовки к монтажу конструкций на первой захватке. Работы 5—7 и 9—11 являются зависимостями.
Наименование и состав работ, показанных на сетевом графике (рис. 14.1), их продолжительность в днях указаны в табл. 14.1.
Продолжительность путей для работ, намеченных на сетевом графике, подсчитана в табл. 14.2.
Наиболее длинным, т. е. критическим путем, будет путь № 1 продолжительностью в 122 дня.
Расчет критического пути позволяет сравнить общую продолжительность строительных работ с заданным сроком или с нормой продолжительности строительства. Если “критический путь” оказывается более продолжительным, чем это предусмотрено нормами продолжительности строительства, то можно использовать для сокращения общего срока строительства резервы за счет некритических работ. В этом случае продолжительность выполнения “некритических” работ удлиняется в пределах выявленных запасов времени, а высвобождающиеся ресурсы используются для ускорения работ на “критическом пути”. Наименование работ и их продолжительность в днях (цифры условные) №
работ Наименование работ Продол
ность 1 1—2 Подготовительные работы (планировка площади, возведение временных сооружений, прокладка временных сооружений, прокладка временных коммуникаций и др.) 25 2 1—3 Доставка крана № 2 для разгрузки и раскладки конструкций 5 3 1—7 Доставка монтажного крана № 1 5 4 2—4 Отрывка котлованов под фундаменты на первой захватке 5 5 3—5 Раскладка и подготовка конструкций к монтажу на первой захватке 5 6 4—6 Устройство монолитных фундаментов на первой захватке 10 7 4—8 Отрывка котлована под фундамент на второй захватке 5 8 5—9 Раскладка и подготовка конструкций к монтажу на второй захватке 5 9 6—7 Твердение бетона в фундаментах на первой захватке 7 10 7—11 Монтаж колонн, подкрановых балок, балок покрытий и других элементов каркаса на первой захватке 25 11 8—10 Устройство монолитных фундаментов на второй захватке 10 12 8—12 Отрывка котлованов под фундаменты на третьей захватке 5 13 9—13 Раскладка и подготовка конструкций к монтажу на третьей захватке 5 14 10—11 Твердение бетона в фундаментах на второй захватке 7 15 11—15 Монтаж колонн, подкрановых балок, балок покрытий и других элементов каркаса на второй захватке 25 16 12—14 Устройство фундаментов на третьей захватке 10 17 14—15 Твердение бетона и фундаментов на третьей захватке 7 18 15—16 Монтаж колонн, подкрановых балок, балок покрытий и других элементов каркаса на третьей захватке 25 Подсчет длины путей сетевого графика № п/п Работы Продолжительность пути 1 1-2-4-6-7-11-15-16 25+5+10+7+25+25+25=122 дня 2 1-2-4-8-10-11-15-16 25+5+5+10+7+25+25=102 дня 3 1-2-4-8-12-14-15-16 25+5+5+5+10+7+25=82 дня 4 1-7-11-15-16 5+25+25+25=80 дней 5 1-3-5-7-11-15-16 5+5+0+25+25+25=85 дней 6 1-3-5-9-11-15-16 5+5+5+0+25+25=65 дней 7 1-3-5-9-13-15-16 5+5+5+5+0+25=45 дней
Источник: laws.studio
Поточный метод организации производства
Поточное производство является передовым методом его организации, при котором изделия вырабатываются на рабочих местах, расположенных в технологической последовательности операций с поступательным движением вперед. Наиболее совершенным видом поточного производства является непрерывно-поточное, при котором обрабатываемые изделия переходят от одной операции к другой немедленно после окончания данной операции, без задержки и накопления изделий для следующих операций. Этот основной признак непрерывно-поточного производства обеспечивается соблюдением следующих обязательных условий: расположения рабочих мест в строгом соответствии с последовательностью операций в технологическом процессе при минимальном расстоянии между рабочими местами; закрепления за каждым рабочим местом только одной, точно определенной операции; синхронности всего потока, т. е. равенства или кратности выполнения операций во времени; одновременного выполнения всех операций технологического процесса производства изделия; непрерывности, а следовательно, и ритмичности выполнения технологического процесса производства каждого изделия.
Непрерывно-поточное производство имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами организации производства: оно обеспечивает увеличение выпуска продукции, повышение производительности труда, снижение себестоимости выпускаемой продукции, сокращение длительности производственного цикла, а также наиболее эффективное использование оборудования и производственных площадей.
В общем виде поточный метод производства характеризуется наличием поточных линий. Поточной, линией, называют такую форму сочетания рабочих мест при которой технологические операции выполняются на последовательно расположенных рабочих местах. Производственный процесс изготовления того или иного изделия» может быть осуществлен на одной или нескольких поточных линиях. Обычно каждую определенную стадию процесса выполняют на отдельной поточной линии (линии сборки, линии отделки и т. д.).
Характерными чертами поточной линии являются ритмичный, или равномерный, выпуск продукции и ритмичное выполнение всех операций. Показателем ритмичности является ритм, который может быть средним, операционным и рабочим. Средний ритм — это промежуток времени между выпуском с поточной линии двух следующих друг за другом изделий.
Операционный ритм — это среднее время выполнения операции. Такое понятие применимо к каждой операции поточной линии. Рабочий ритм — это промежуток времени между выпуском с поточной линии двух очередных партий, если изделия передаются с одной операции на другую не поштучно, а партиями в несколько штук.
Поточные линии называются простыми, если каждая операция выполняется на одном рабочем месте, и сложными, если одна операция выполняется одновременно на нескольких рабочих местах. Рабочие места, на которых выполняются одноименные операции, называются параллельными.
Не все приведенные признаки должны найти отражение в каждой поточной линии. Например, при наличии организованного, но не механизированного транспорта исключается возможность применения рабочего конвейера и т. д.
Выбор поточной линии определяется производственными условиями. Организация поточной линии возможна лишь при таком производственном задании, которое обеспечивает полную загрузку оборудования и рабочих мест поточной линии. Надо стремиться к созданию непрерывно-поточной линии с постоянным потоком и конвейером. Такая линия будет базой для перехода на автоматическую поточную линию, примером которой является производство древесностружечных плит, получившее широкое распространение на деревообрабатывающих предприятиях.
Синхронизация поточной линии. Одним из основных условий организации работы на поточной линии и внедрения конвейера является синхронизация, т. е. расчленение процесса на такие операции, длительность которых равна или кратна продолжительности среднего ритма. В процессе проектирования поточной линии сначала проводят предварительную, грубую синхронизацию, при которой степень отклонения операционного ритма от среднего допускается в пределах ±10—15%. В ходе практического осуществления поточной линии уточняют и корректируют продолжительность отдельных операций и проводят окончательную, точную синхронизацию.
Обычно порядок проведения синхронизации следующий: весь технологический процесс (или его стадию) расчленяют на технологически неделимые части — элементные операции; потом изучают средства, методы и приемы наиболее рационального выполнения каждой элементной операции; методом хронометражных наблюдений определяют продолжительность отдельных элементных операций в различных условиях работы и выбирают наиболее эффективный вариант, который проектируют в поточной линии. После этого элементные операции объединяют (в порядке технологической последовательности) в комплексные операции, равные или кратные по продолжительности среднему ритму. Первоначальная последовательность может быть изменена, если это нужно для объединения потока, допускается технологией производства и не ухудшает качества изделий.
Выбор типа конвейера. Этот выбор зависит от характера обрабатываемого изделия и технологии производства. Рабочий конвейер можно применять только в том случае, когда по конструкции изделия и характеру технологического процесса возможна обработка без снятия изделия с конвейера. Когда в обработке принимает участие специальное оборудование, необходимо устанавливать распределительный конвейер. Считается, что конвейеры непрерывного действия более эффективны, потому что они обеспечивают короткий средний ритм (за счет исключения времени на перемещение), дисциплинируют коллектив и предопределяют ритм работы.
На сборочных операциях удобнее конвейер периодического (пульсирующего) действия, потому что он обеспечивает лучшие условия работы (неподвижность собираемого изделия в процессе выполнения операции), создает возможности для более рациональной организации рабочих мест, уменьшает утомляемость рабочего, устраняя необходимость непрерывного изменения положений по ходу движения конвейера и обратно, и обеспечивает широкие возможности для изменения величины ритма. Удлинение среднего ритма на время передвижения конвейера (3—6 с) при длительности операций 8—12 мин составляет 0,5—1% и, как указывалось выше, практически серьезного значения не имеет. Принудительный ритм обеспечивается строгой регламентацией продолжительности остановок либо автоматическим управлением пульсации. В связи с этим на деревообрабатывающих и мебельных предприятиях наибольшее распространение получили сборочные конвейеры периодического действия.
Расположение конвейера может быть различным. На действующих предприятиях его проектируют с учетом размера и формы производственного помещения. На новых предприятиях расположение конвейера определяется характером технологического процесса и удобствами организации рабочих мест.
Источник: students-library.com
Монтаж сборных железобетонных пролетных строений
Изготовление и транспортировка цельноперевозимых балок
Изготовление предварительно напряженных цельноперевозимых балок с натяжением арматуры на упоры до бетонирования на заводах МЖБК осуществляется по поточно-агрегатной технологии в специализированных цехах.
Основным агрегатом является передвижной («катучий») силовой стенд, на который производится натяжение предварительно напряженной арматуры. Работы по изготовлению балок выполняются в главном цехе завода на специализированных постах.
На посту арматурных работ устанавливается ненапрягаемая арматура в виде заранее изготовленных в арматурном цехе сеток и каркасов, проводится установка пучков и их натяжение гидравлическими домкратами двойного действия с передачей сил предварительного натяжения на передвижной стенд.
На посту бетонирования в раскрывающуюся стальную опалубку укладывают бетонную смесь и уплотняют её с помощью вибрации, а также проводится предварительная выдержка бетона для набора начальной прочности перед тепловлажностной обработкой.
Для ускорения процесса изготовления проводится тепловлажностная обработка изделий в специальных пропарочных камерах при максимальной температуре 70…80°С. После пропаривания силы предварительного напряжения передаются на бетон. Время изготовления одного блока при трех поточных линиях составляет 1 сутки.
Готовые балки перевозят по автомобильным дорогам на расстояние до 100 км на специальных «балковозах» тягачами с мощностью двигателя 200…600 л.с. Каждая перевозка балок согласуются с эксплуатирующими дорожными организациями и ГИБДД. На большие расстояния (до нескольких тысяч километров) балки могут перевозиться по железной дороге.
Кроме заводского поточно-агрегатного метода изготовления, применяется стендовый метод (в основном на производственных базах мостостроительных организаций или непосредственно на
строительной площадке). Стационарный стенд сооружают из железобетона и заглубляют в грунт
Схема укрупнительной сборки составной по длине балки
Все работы выполняются комплексной бригадой с производительностью 1 блок в неделю. Для ускорения процесса изготовления применяется тепловлажностная обработка. Для этого стенд накрывают сверху специальными железобетонными плитами, под прикрытием которых организуется пропарочная камера.
Особенности изготовления тавровых типовых балок с каркасной арматурой
Типовые сборные пролетные строения с каркасной ненапрягаемой арматурой применяются в нашей стране более 50 лет. В 1960…1970 гг. арматурные каркасы изготавливались сварными. Однако после нескольких аварий с обрывом арматуры в местах сварки стержней из-за их «подрезания» в процессе сварки перешли на вязаные каркасы.
Тем не менее и в вязаных каркасах стержни арматуры сначала приходится «прихватывать» сваркой для удержания их в проектном положении. В настоящее время каркасные балки часто изготавливают стендовым методом на базах мостостроительных организаций, занимающихся строительством и ремонтом мостов.
Для формования балок используют металлическую раскрывающуюся опалубку. Максимальная полная длина балок 18 м; толщину плиты проезжей части балок в последние годы увеличили с 15 до 18 см.
Для объединения балок между собой на плитах имеются выпуски арматуры сеток. Для удобства строповки устраиваются монтажные петли. Масса блоков в тоннах приблизительно численно равна полной длине балок в метрах, т.е. составляет ≈1 т/м.
Краны, применяемые для монтажа балок
В мостостроении применяют общестроительные и специальные краны для строительства мостов. Общестроительные краны предпочтительнее специальных из-за дефицитности последних и необходимости их перевозки, сборки и разборки, что увеличивает временные затраты и стоимость монтажа.
Схемы применения того или иного типа крана для монтажа сборных железобетонных мостовых конструкций обусловлены многими факторами: весом блока, местными условиями (продольный профиль, свойства грунтов в пойме, режим реки, климат), возможностями строительной организации
Стреловые полноповоротные самоходные краны наиболее широко применяют для монтажа балок полной длиной до 33 м. Основные характеристики кранов приведены в справочниках. Краны с решетчатыми стрелами обладают более пологими грузовыми характеристиками по сравнению с кранами, имеющими телескопические подпорные стрелы, вес которых в 2…4 раза больше.
Для продолжительных работ на строительной площадке предпочтительнее гусеничные краны, которые работают без выносных опор (аутригеров). Они могут передвигаться при монтаже в пролет моста с балкой весом до 80% от предельной грузоподъемности.
Однако для гусеничных кранов в большей степени, чем для колесных, необходим твердый настил из железобетонных (дорожных) плит по слою песка или щебня. Это объясняется тем, что основная нагрузка (собственный вес крана и вес груза) приходится на переднюю часть трака.
Таким образом, пневмоколесные краны имеют преимущества перед гусеничными при частых перемещениях с объекта на объект, однако проигрывают при необходимости работы без выносных опор.
Козловые краны целесообразно применять для монтажа балок пролетных строений в пойме и для эстакад на подходах к мостам при их достаточно большой протяженности (больше 100 м) и количестве пролетов более пяти.
При этом рационально использовать козловые краны для комплексного монтажа как тела опор, так и пролетных строений. Для мостов применяют козловые краны К-451 (К-451М) и К-651 грузоподъемностью 45 т и 65 т соответственно, КС-50-42Б грузоподъемностью 50 т и пролетом 42 м.
Козловые краны перевозят на объект в разобранном виде. Они состоят из ригеля и двух ног, причем для исключения заклинивания и опрокидывания крана одна нога гибкая. Некоторые конструкции кранов могут иметь только жесткие ноги. Пути под кран состоят из щебеночного балласта, деревянных шпал и рельсов; пути должны быть в высшей степени надежными. Для обеспечения безопасности на концах путей устраиваются упоры (пружинные буферы).
В русловой части при относительно небольшой глубине воды необходимо устраивать подкрановые эстакады из инвентарных конструкций, стоимость которых составляет 20% и более от стоимости строительно-монтажных работ. 61
Консольно-шлюзовые краны являются специальными грузо-подъемными механизмами для монтажа мостовых балок длиной 21, 24, 33 и 42 м и весом 35…100 т. Они подразделяются на сборно-разборные, перевозимые на объект в разобранном виде (ГП 2×30, МКШ-100), и мобильные шлюзовые краны (КШМ-35, КШМ-63, КШМ-40).
Мобильные краны перевозят по автомобильным дорогам в собранном виде и применяют для монтажа балок весом 35…63 т и полной длиной 21, 24 и 33 м. Эти краны широко применялись при строительстве мостов в Московской и Ленинградской областях.
Для монтажа балок полной длиной 42 м и весом 90 т применяют шлюзовой кран МКШ-100 грузоподъемностью 100 т. Особенностью конструкции МКШ-100 является перемещение его в пролет с помощью специальной транспортной балки. Подробно порядок работы крана МКШ-100 изложен в [6]. Аналогичные краны используются за рубежом, например, в Ливане.
Работы консольно-шлюзовыми кранами ведутся в несколько стадий
| № стадии | Порядок работ |
| Стадия 1 | Для установки шлюзовых кранов отсыпают насыпь подхода. |
| Стадия 2 | Если кран сборно-разборный, его собирают на насыпи с помощью легких самоходных стреловых кранов. Продолжительность сборки зависит от марки крана и квалификации персонала. Сборка может продолжаться 7…14 суток и более. |
| Стадия 3 | Кран устанавливается в рабочее положение на опоры моста (устой и следующая за ним промежуточная опора). В момент выведения несущей фермы (стрелы крана) в рабочее положение она работает по консольной схеме. Когда передняя нога крана устанавливается на следующую опору, стрела крана начинает работать как балка. |
| Стадия 4 | Под кран со стороны подхода к мосту подается блок пролетного строения (балка). Передний конец балки стропуется к грузовой тележке крана №1. После этого балку продвигают в пролет («шлюзуют»). Передний конец балки остается на тележке №1 и перемещается вместе с ней; задний конец балки перемещается на транспортировочной тележке или вагонетке по путям на подходе |
| Стадия 5 | Задний конец балки стропуется к грузовой тележке крана №2; балка «дошлюзовывается» в пролет и устанавливается в 62 проектное положение. Во избежание опрокидывания балки ее опирают на специальные монтажные упоры, устанавливаемые на опорах, а стержни арматурных выпусков плиты «прихватываются» сваркой. |
| Стадия 6 | Переход крана в следующий пролет. |
Старый кран КШК 2×32 не мог перемещаться в поперечном направлении по опорам моста. Вследствие этого приходилось после подачи балки в пролет передвигать ее в поперечном направлении домкратами по специальным путям, проложенным по ригелям опор. В случае использования старого крана ГП 2×30 при габаритах более Г-8 монтаж необходимо вести за несколько проходов крана.
Более новые модификации кранов (например, КШМ-35, КШМ-40, КШМ-63 и МКШ-63) для установки балки в проектное положение сами перемещаются вместе с ней по поперечным путям, устраиваемым на опорах. Таким образом, возможен монтаж пролетных строений любых габаритов.
Мобильные шлюзовые краны перемещаются вдоль оси моста на пневмоходу. Для старых кранов необходимо укладывать рельсовый путь. При передвижении шлюзового крана в следующий пролет (стадия 6) стрела крана (несущая ферма) опять работает как консоль до тех пор, пока передняя нога не достигнет следующей опоры моста.
После окончания монтажа во всех пролетах шлюзовые краны разбирают; при монтаже мостов со всеми одинаковыми по длине пролетными строениями кран разбирают на противоположном берегу.
Надо отметить, что применение в нашей стране шлюзовых, особенно сборно-разборных кранов, в настоящий момент достаточно редкое явление. Это объясняется наличием незначительного числа таких кранов, сложностью их перевозки, сборки и разборки.
Поэтому многие мостостроительные организации полностью от них отказались. Тем не менее в некоторых случаях использование шлюзовых кранов, даже старых конструкций, продолжается.
Рассмотрим в качестве примера консольно-шлюзовой кран ГП 2×30.
Консольно-шлюзовый кран грузоподъемностью2х30 т
Его применение начато в 1957 г. Кран разработан ЦНИИПСК для монтажа железобетонных балок длиной до 33 м и весом до 60 т. Вес крана составляет 82 т.
Кран состоит из несущей балочной фермы, опирающейся при перемещении на две опоры портального типа, а в рабочем положении — еще и на переднюю вспомогательную опору.
Задняя опора установлена на ведомую ходовую одноосную тележку, а средняя опора на приводную трехосную тележку. Передняя опора имеет винтовые домкраты для выборки прогиба консоли главной фермы (стрелы), возникающего при выведении ее в пролет.
Для продольного перемещения балок пролетных строений в пределах крана (т.е., для «шлюзования») имеются две двухконсольные каретки, по которым перемещаются грузовые тележки. Посредством этих тележек осуществляется поперечное и вертикальное перемещение устанавливаемых балок.
Для обеспечения устойчивости крана во время его перемещения из пролета в пролет предусмотрен противовес из железобетонных блоков. В комплект крана входят две вагонетки для перевозки балок со склада, фермоподъемник грузоподъемностью 60 т для монтажа балок.
Для установки балок собранный на подходе кран по рельсовым путям перемещается своим ходом в пролет до тех пор, пока передняя опора окажется над подферменниками. Опущенная на подферменник передняя опора не должна в последующем мешать установке балок.
Давление на ходовую тележку средней опоры может достичь 90 т, поэтому монтируемые конструкции (балки и опоры моста) должны проверяться расчетом на эту нагрузку. Если балки пролетных строений могут воспринять нагрузку от крана без омоноличивания по результатам расчетов прочности и устойчивости, то обходятся временным объединением балок сваркой выпусков арматуры плиты. При невозможности передачи давления на балки их монтажные стыки омоноличивают.
Для более равномерного распределения нагрузки на местах рабочих стоянок крана под тележками вместо шпал укладываются стальные распределительные балки.
Монтаж балок пролетных строений краном ГП 2×30 осуществляется в несколько стадий.
| № стадии | Недостатки |
| 1 | Балку кранами или специальными подъемникамиустанавливают на транспортные вагонетки и перевозят к хвостовой части крана. |
| 2 | Ближайший к крану конец балки закрепляют на полиспасте первой грузовой тележки и снимают с транспортной. |
| 3 | Балку с подвешенным передним и опертым на транспортную вагонетку задним концами перемещают в пролет, пока вагонетка не окажется под второй грузовой тележкой крана. |
| 4 | После закрепления заднего конца балку продолжают перемещать в пролет до проектного положения. Затем балку перемещают в поперечном направлении и опускают на опорные части |
На складе балки грузят на вагонетки, которые затем подаются к крану приводными лебедками или мотовозом. Для строповки балок применяют захватные приспособления, предусмотренные в комплекте крана, а в плите монтируемой балки оставляют отверстия (окна), сквозь которые пропускают тяги, подхватывающие балку.
Для работы в следующем пролете кран перемещается по рельсовым путям, которые для этого укладывают на смонтированное пролетное строение. Также устраиваются отдельные пути для подачи балок.
За смену бригада из 8 ч может смонтировать 2…7 балок в зависимости от навыков.
Недостатки крана ГП 2×30:
| № стадии | Недостатки |
| 1 | При больших габаритах проезжей части мостового сооружения необходимо проходить краном несколько раз по ширине. |
| 2 | Трудоемкость сборки крана (бригада монтажников из 12 человек собирает кран 9…20 суток). |
Таким образом, применение консольно-шлюзовых кранов наиболее целесообразно в случае равнопролетной схемы моста, включающей три и более пролета, а также при невозможности применения другого кранового оборудования.
Жестконогие деррик-краны
Жестконогие деррик-краны большой грузоподъемности применяются для монтажа железобетонных балок. Особенностью этих кранов является сохранение постоянной грузоподъемности в широком диапазоне вылета стрелы. Это объясняется тем, что кран может заанкериваться за смонтированное пролетное строение.
Неоспоримым достоинством таких кранов является их относительно малый собственный вес. Существенный недостаток заключается в высокой стоимости монтажа-демонтажа кранов.
Деррик-краны могут устанавливаться на фундаментах или перемещаться на колесных тележках. Они состоят из рамы, вертикальной стойки, вращающейся на поворотном кругу, и стрелы. Монтажный кран МК-63 — рельсовый, полноповоротный.
По принципу устройства он близок к деррик-кранам. Имеет грузоподъемность 63 т и собственный вес 100 т. Может монтировать сверху (по схеме «впереди себя») балки длиной до 33 м. Требует анкеровки к монтируемым конструкциям.
Схемы и правила строповки балок
При погрузке-разгрузке балок и их монтаже необходимо строго соблюдать правила строповки (захвата) балок. При выполнении монтажных работ знаки усилий (М и Q) должны совпадать со знаками усилий, которые возникают в балках в процессе эксплуатации. Таким образом, главным правилом является строповка разрезных балок в сечениях, близких к опорным.
Схемы строповки цельноперевозимых балок
а — с использованием строповочных петель; б — через окна в плите; в — через монтажныеотверстия; г — с использованием траверсы.
Поперечные сечения по схемам строповки
а — с использованием строповочных петель (Для строповки балок крюками и стропами при длине – до 15 м в их конструкциях предусматриваются петли);
б — через окна в плите; в — через монтажные отверстия ( при длине 33 м специальные строповочные отверстия);
г — с использованием траверсы (Для удобства строповки часто используют траверсы, применение которых позволяет уменьшить высоту строповки Н и исключить передачу сжимающих усилий на монтируемый элемент)
В качестве стропов используются специальные канаты с гибкими сердечниками. Конструктивные особенности, а также данные для расчета и подбора стропов в зависимости от веса монтажных элементов и угла строповки α содержатся в .
При строповке и монтаже необходимо исключить сколы бетона балок стропами и другими приспособлениями. Для защиты плиты и ребер балок используют стальные огибатели.
Схемы монтажа балок и плит
Принципиальные схемы монтажа пролетных строений разрабатываются проектными организациями на стадии «проекта» (ПОС). Детальные схемы монтажа на стадии «рабочих чертежей» приводятся в проекте производства работ (ППР), который подготавливается в строительной организации.
Для выбора оптимальных схем сооружения пойменных и русловых пролетных строений разрабатываются варианты технологических схем и проводится их сравнение по технико-экономическим показателям. В практике отечественного мостостроения применяются следующие принципиальные схемы установки цельноперевозимых балок и плит в проектное положение.
Схема 1. Стреловыми самоходными кранами с грунта — одним или двумя кранами в зависимости от их грузоподъемности (рис.а).Схема 2. Стреловыми самоходными полноповоротными кранами со смонтированной части моста — способ «впереди себя» — для балок полной длиной до 24 м (рис. б).Схема 3. Стреловыми самоходными кранами с рабочего моста (рис в).Схема 4. Самоходными стреловыми кранами со льда — в районах с суровым климатом, при условии набора льдом достаточной прочности (рис. г).
Схема 5. Козловыми кранами – одним или двумя с грунта или с применением подкрановых эстакад (рис.а).Схема 6. Консольно-шлюзовыми кранами (рис. б).Схема 7. Плавучими кранами с воды (рис. в).Схема 8. Деррик-кранами «впереди себя» или монтажным краном типа МК-63, перемещающимся на рельсовом ходу по смонтированным пролетным строениям (рис. г).
Технические характеристики самоходных строительных стреловых, шлюзовых, козловых, деррик-кранов, железнодорожных консольных кранов и особенности их работы приведены в справочниках .
Выбор схемы установки балок и плит зависит в значительной степени от возможностей и опыта работы строительной организации. Во всех случаях, где это возможно, предпочтение отдают общестроительным самоходным стреловым кранам.
При монтаже особое внимание необходимо уделять точности установки балок на опорные части. Отклонения установленных балок от проектных положений не должны превышать 5…10 мм. В противном случае при эксплуатации могут возникнуть сколы бетона трещины в ребрах на концах балок, которые снижают долговечность конструкций и уменьшают срок их службы.
После установки балок в проектное положение и до начала перемещения кранов в целях безопасности необходимо предусмотреть надежное закрепление смонтированных блоков неустойчивого таврового сечения в проектном положении и обеспечивать геометрическую неизменяемость конструкций до устройства монолитных монтажных стыков по плите.
Для этого на опорах под консоли плит балок устанавливаются временные монтажные стойки. Затем устраивается монолитный монтажный стык по плите проезжей части (омоноличивание балок), после чего временные связи демонтируются.
Омоноличивание тавровых балок по плите
- балка;
- опалубка;
- поперечный брус;
- продольный брус;
- шпилька с гайкой;
- выпуски арматуры из плиты балок;
- продольная арматура, устанавливаемая при монтаже
Порядок омоноличивания тавровых балок по плите
- выпуски арматуры из плиты выправляют, очищают от коррозии и грязи;
- устанавливают продольную противоусадочную арматуру, которая фиксируется в проектном положении с помощью вязальной проволоки;
- связывают арматурный каркас продольного шва, образуемый выпусками арматуры из плиты проезжей части и противоусадочной арматурой;
- подвешивают щитовую опалубку по схеме.
- стык бетонируют и проводят уход за бетоном (в зимнее время обеспечивают прогрев твердеющего бетона).
На каждой стадии осуществляется контроль качества с участием представителей Заказчика и составляются акты приемки работ, в которых оценивается качество и делается вывод о возможности проведения дальнейших работ.
Обоснование выбора самоходного стрелового крана осуществляется по графикам «вылет стрелы — грузоподъемность» и «высота подъема груза — грузоподъемность». На чертежах, отражающих технологические схемы, в обязательном порядке приводят эти графики, подтверждающие возможность применения конкретного кранового оборудования.
Проекты производства работ должны включать технологические регламенты на основные виды работ, например, на выполнение монтажных стыков сборных железобетонных элементов и другие работы. Эти регламенты разрабатывает технический отдел строительной организации или, в более ответственных случаях, проектные и научные организации.
Укрупнительная сборка разрезных составных железобетонных балок и установка их в пролет
Для условий строительства, когда использование цельноперевозимых балок невозможно из-за отсутствия транспорта большой грузоподъемности, соответствующих путей подвоза, а также необходимых строительных материалов применяют составные по длине балочные элементы. Например, при строительстве мостов в Казахстане строители из Чехии привозили свои сборные короткие элементы из Европы.
В СССР применяли составные (составленные из коротких блоков) тавровые предварительно напряженные разрезные балки по проектам института «Союздорпроект». При длине 42 м масса балки после укрупнительной сборки составляет около 90 т. Ее собирают из отдельных блоков длиной 3 и 6 м, которые могут перевозиться на большие расстояния (1000 км и более).
Блоки составных балок изготавливают на специализированном заводе МЖБК в металлической опалубке с жесткими торцевыми щитами. В бетоне нижних уширений и стенок устраивают каналы для пропуска пучков предварительно напряженной арматуры.
Монтажные стыки выполняются клеевыми, на эпоксидном компаунде. Балки полной длиной 42 м собирают из двух крайних блоков длиной по 3 м и шести промежуточных блоков длиной по 6 м; высота балки составляет 2,13 м.
Укрупнительную сборку осуществляют на специальных стендах. В основании стенда забивают или забуривают сваи и на них устраивают бетонные тумбы с размерами в плане 1,0×1,0 м.
Схема укрупнительной сборки составной по длине балки
Каждый блок балки устанавливают на две тумбы с расположенными на них катками продольного перемещения. На тумбах также располагают струбцины для рихтовки блоков в плане.
Блоки составной балки устанавливают от середины пролета к торцам с помощью козловых кранов (стенд обслуживается двумя кранами К-451 г/п 45 т). Проектное положение обеспечивается с помощью струбцин и домкратов, напрягаемая арматура пропускается в каналы. Затем подготавливаются склеиваемые торцы блоков и производят пробное обжатие.
Компаунд (эпоксидная смола 100%, отвердитель ПЭПА 10..20 весовых частей, пластификатор — фуриловый спирт — в зависимости от сезона, и заполнитель — цемент) наносится на торцы блоков; блоки при этом раздвинуты от середины с зазорами ≈200 мм. После нанесения компаунда производится начальное обжатие стыков двумя пучками предварительно напряженной арматуры.
После достижения прочности клея на срез 25 кг/см 2 проводится натяжение до проектного усилия всех пучков домкратами двойного действия. Сразу после натяжения для исключения коррозии арматуры проводят инъецирование каналов цементным раствором (цемент, вода, пластификатор). При длине балки 42 м и весе 90 тс укрупненные таким образом балки устанавливают в проектное положение с помощью шлюзового крана грузоподъемностью 100 т или двух козловых кранов.
Изготовление сборных разрезных предварительно напряженных балок с натяжением после бетонирования
Для исключения дорогостоящей перевозки тяжелых сборных элементов и укрупнительной сборки разрезные предварительно напряженные балки могут быть изготовлены на полную длину непосредственно на строительной площадке. Арматура натягивается на забетонированную балку, при этом не требуется устройство дорогостоящего стенда.
Схема изготовления цельнопролетной балки с натяжением после бетонирования
Сборные блоки длиной до 43 м изготавливают на полигоне рядом с мостом. Такая технология применялась в СССР и широко используется во Франции, Ливане, Тунисе и в других странах. Проекты многих мостов разработала известная французская фирма «Фрейссине» (Freyssinet). Стенд для изготовления балок ориентируют вдоль оси моста, а в холодных районах объединяют с пропарочной камерой.
Балки армируют пучками из арматурных канатов 15К-7 1400 (обычно 7 канатов в пучке); пучки располагают в нижнем уширении тавровой балки по горизонтали (в два ряда по высоте) и в стенках (в один ряд). Пучки устанавливают в каналообразователи из оцинкованной стали. Балки имеют поперечные выпуски арматуры из плиты для устройства монтажных стыков с другими балками по плите.
Возможно устройство продольных выпусков арматуры из торцов плиты для объединения балок в температурно-неразрезные системы. За рубежом практикуется также устройство поперечных монолитных предварительно напряженных опорных диафрагм. Арматурные каркасы и сетки обычной арматуры (для монолитных стыков) изготавливают на строительной площадке.
Бетонирование производится в раскрывающейся стальной или деревометаллической опалубке. В регионах с теплым климатом после бетонирования балку выдерживают под влаго- и теплозащитным покрытием или осуществляют пропаривание в условиях умеренного или холодного климата.
Для этого стенд накрывают железобетонными плитами и утепляют.
После набора прочности бетоном проводят натяжение арматуры и инъецирование каналов раствором. Готовую балку устанавливают козловыми кранами на транспортные вагонетки и подают в пролет. В качестве монтажного агрегата используют консольно-шлюзовые краны.
Монтаж сборных неразрезных пролетных строений
Неразрезные пролетные строения из ребристых балок широко использовали в мостах и путепроводах в г. Москве (Рижская эстакада, Русаковская эстакада, эстакада в Вешняках). В основу конструкции легло использование типовых преднапряженных балок длиной 33 и 24 м.
Такие сооружения могут быть криволинейными в плане и имеют минимальное количество деформационных швов.
Например, путепровод через ж/д в Вешняках (Москва) из предварительно напряженных балок Бескудниковского завода имеет монолитные продольные стыки над промежуточными опорами. Арматуру для работы на отрицательный изгибающий момент установили в монолитные стыки по плите между балками. Выпуски арматуры в продольных стыках сварили ванным способом.
При использовании дополнительных надопорных блоков с каркасной арматурой индивидуального изготовления (на базах мостоотрядов) пролеты могут достигать 50…60 м.
Монтаж выполняется с использованием дополнительных временных опор или без них с помощью стреловых самоходных кранов грузоподъемностью до 100 т с земли , или козловыми кранами грузоподъемностью 65 т, перемещающимися по подкрановым эстакадам.
Источник: stroyone.com