122646 (Подземные инженерные сети)

Расчет подземных инженерных сетей

Введение.

Водопропускные трубы — это искусственные сооружения, предназначенные для про-пуска под насыпями дорог небольших постоянных или периодически действующих во-дотоков. В отдельных случаях трубы используются в качестве путепроводов тоннельного типа, скотопрогонов, для прокладки местных дорог через насыпь, в качестве коллекторов для газопроводов и других коммуникаций. Они позволяют сохранить непрерывность земляного полотна и способствуют обеспечению безопасности движения.

Трубы являются наиболее распространенными малыми искусственными сооружения-ми на автомобильных дорогах. Они составляют более 75% от общего количества сооружений на дорогах (1–2 трубы на 1 км трассы в зависимости от рельефа местности) и 40-50% стоимости общих затрат на постройку искусственных сооружений.

При проектировании дороги, особенно при небольших высотах насыпи, часто прихо-дится выбрать одно из двух возможных сооружений–малый мост или трубу. Если технико–экономические показатели этих сооружений примерно одинаковы или отличаются незначительно, то предпочтение отдается трубе по следующим причинам:

1) Устройство трубы в насыпи не нарушает непрерывности земляного полотна и дорожной одежды.

2) Эксплуатационные расходы на содержание трубы значительно меньше, чем малого моста.

3) При высоте засыпки над трубой более 2 м влияние временной нагрузки на сооружение снижается, а затем, по мере увеличения этой высоты, практически теряет свое значение.

По очертанию отверстия различают трубы круглые и трапецеидальные (только деревянные), а по количеству отверстий в одном сооружении– одно, двух– и многоочковые.

Трубы могут работать при полном или частичном заполнением сечения и характеризуются тремя гидравлическими режимами протекания воды: безнапорным, полунапорным и напорным.

В зависимости от материала трубы могут быть железобетонными, каменными, метал-лическими, гофрированными, стеклопластиковыми, деревянными. Деревянные трубы строят только в качестве временных сооружений на обходах, временных дорогах

и т. п. Очень редко применяют и каменные трубы, т. к. они не отвечают условиями индустриализации строительства.

Липецкая область

Данная курсовая работа выполнена для строительства двухочковой водопропускной трубы с диаметром 1,5 м в районе Липецкой области. Труба проектируется для дороги второй категории.

Липецкая область расположена в центральной части восточно-европейской равнины. Большая часть территории занята Среднерусской возвышенностью —волнистой равниной, сильно расчлененной оврагами и балками. Распространены карстовые воронки, пещеры, исчезающие речки, карстовые ключи. Климат умеренно континентальный. Средняя температура января от -10 до -11 C, июля 19–20 C. Сре-днегодовое количество осадков 450–500 мм (максимум в летний период). По террито-рии Липецкой области протекает река Дон с притоками Воронеж, Сосна, Красивая мечта и др.

Преобладают черноземные почвы: на севере — выщелоченные черноземы, на юго–востоке и юго–западе — мощные черноземы, встречаются небольшими участками оподзоленные черноземы, темно-серые и серые лесные почвы.

8,3% территории занято лесами, преимущественно березовыми и сосновыми на песках. Значительный лесной массив — на левом берегу реки Воронеж. На юго–востоке области —Усманский бор — часть Воронежского заповедника. Разнотравная степь сохранена на участке Донско–Воронежского водораздела у реки Куйманка. Из животных представлены грызуны (крапчатый суслик, обыкновенный хомяк, сурок, полевки), белка, заяц–русак, лисица, волк и др. Много птиц (жаворонки, совы, серый журавль, перепел, утки, серый гусь и др.) . В водоемах — рыба (карповые, окуневые и др.).

Липецкая область находится в III дорожно–климатической зоне. Глубина промерзания грунта 1,4 м.

Определение объема работ и производительности машин

Глубина котлована оголовка трубы принимается равной глубине промерзания

H_{к ог}=H_пр=1,4 м

Глубина котлована трубы H_{к тр}=0,75H_{к ог}

H_{к тр}=0,751,4=1,05 м

Определение ширины котлована трубы B_{к тр}

B_{к тр}=n_od_тр+b₁+2b₂

b₁ – расстояние между трубами (b₁=0,5 м)

b₂ – расстояние между трубой и стенкой котлована (b₂=0,5м)

B_{к тр}=21,5+0,5+20,5=4,5 м

Определение ширины котлована под оголовок B_{к ог}

B_{к ог}=n_od_тр+b₁+2l_открsin

l_откр – длина открылка (l_откр=d_трm=1,51,5=2,25 м)

– угол расхождения открылка (=30⁰)

B_{к ог}=21,5+0,5+22,25sin30⁰=6,75 м

Объём котлована V_к=V_{к тр}+2V_{к ог}

V_{к тр} – объём котлована трубы

V_{к тр}=B_{к тр}H_{к тр}L_тр=4,51,0523=108,675 м³

V_{к ог} – объём котлована под оголовок

V_{к ог}=B_{к ог}H_{к ог}l_откр=6,751,42,25=21,26 м³

V_к=108,675+221,26=151,2 м³

Объём работ составляет 151,2 м³

Расчет №1

Снятие растительного слоя бульдозером.

Объём растительного слоя V_рс=L_рсB_рсh_рс , м³

L_рс - длина снятия растительного слоя.

B_рс - ширина снятия растительного слоя;

h_рс - толщина растительного слоя.

Для III дорожно–климатической зоны h_рс=0,2 м. L_рс=L_тр+2l_откр+102=23+22,25+102=48 м

B_рс=B_{к ог}+102=6,75+102=26,75 м

V_рс=4826,750,2=256,8 м³

Расчет производительности бульдозера ДЗ–128 на срезе растительного слоя.

П_б =qК_вК_тК_гр/t , м³/ч

q - объём грунта, перемещаемый перед отвалом; q=0,75h²bK_п/К_р , м³

h - высота отвала (h=0,95 м)

b - длина отвала (b=2,56 м)

К_п - коэффициент, учитывающий потери грунта при перемещении.

К_р - коэффициент разрыхления грунта. (К_р=1,2)

К_в - коэффициент использования внутрисменного времени. (К_в=0,75)

К_т - коэффициент перехода от технической производительности к

эксплуатационной.(К_т=0,6)

К_гр - коэффициент, учитывающий группу грунта по трудности

разработки. (К_гр=0,8)

К_п=1-0,005l_пер

l_пер=1/4L_рс+5=1/448+5=17 м

К_п=1-0,00517=0,915

q=0,750,95²2,560,915/1,2=1,3 м³

t_ц - время полного цикла; t_ц=t_з+t_п+t_обх+t_пер , ч

t_з - затраты времени на зарезание грунта; t_з=l_з/(1000v) , ч

l_з - длина пути зарезания грунта; l_з=q/(bh_рс)=1,3/(2,560,2)=2,54 м

v - скорость зарезания грунта (v_з=2,9 км/ч)

t_п - затраты времени на перемещение и разравнивание грунта, ч

v_пр - скорость при перемещении грунта (v_пер=5,8 км/ч)

t_з=2,54/(10002,9)=0,0088 ч

t_п=l_пер/(1000v_пер)=17/(10005,8)=0,0029 ч

t_обх - время обратного хода, ч

v_обх - скорость при обратном ходе (v_обх=7,9 км/ч)

t_обх=l_пер/(1000v_обх)=17/(10007,9)=0,0022 ч

t_пер - затраты времени на переключение передач, подъем и опускание

отвала (t_пер=0.005 ч)

t_ц=0,00088+0,0029+0,0022+0,005=0,011 ч

П_б =1,30,750,60,8/0,011=42 м³/ч

Производительность в смену П_б =П_б 8=336 м³/см

Расчет производительности бульдозера ДЗ–104 на срезе растительного слоя.

q=0,750,95²3,280,915/1,2=1,7 м³

l_з=q/(bh_рс)=1,7/(2,560,2)=3,32 м

t_з=3,32/(10002,9)=0,00114 ч

t_п=l_пер/(1000v_пер)=17/(10004,6)=0,0037 ч

t_обх - время обратного хода, ч

v_обх - скорость при обратном ходе (v_обх=5,2 км/ч)

t_обх=l_пер/(1000v_обх)=17/(10005,2)=0,0032 ч

t_пер - затраты времени на переключение передач, подъем и опускание

отвала (t_пер=0.005 ч)

t_ц=0,00114+0,0037+0,0032+0,005=0,013 ч

П_б =1,70,750,60,8/0,013=47,1 м³/ч

Производительность в смену П_б =П_б 8=376,8 м³/см

Выбираем бульдозер ДЗ–104, так как его производительность наивысшая.

Расчет №2.

Разработка котлована экскаватором.

Объём работ 151,2 м³

Расчет производительности экскаватора ЭО–2621А

П_э=qK_вК_гр/(t_цК_р), м³/ч

q - вместимость ковша (q=0,25 м³)при погрузке в отвал

К_в=0,8; К_т=0,6 ; К_гр=0,8 ; К_р=1,2

при q0,65 t_ц=0,04 ч

П_э=0,250,80,60,8/(0,0041,2)=20 м³/ч

Производительность в смену П_э=П_э8=160 м³/см

Расчет производительности экскаватора ЭО–3311Г

П_э=qK_вК_гр/(t_цК_р), м³/ч

q - вместимость ковша (q=0,4 м³)при погрузке в отвал

К_в=0,8; К_т=0,6 ; К_гр=0,8 ; К_р=1,2

при q0,65 t_ц=0,04 ч

П_э=0,40,80,60,8/(0,0041,2)=32 м³/ч

Производительность в смену П_э=П_э8=256 м³/см

Выбираем экскаватор ЭО–3311Г, так как его производительность наивысшая.

Расчет №3

Перемещение грунта бульдозером.

Объём работ 151,2 м³

Расчет ведется на принятый бульдозер ДЗ-104

П_б =qК_вК_тК_гр/t_ц ,

h=0,99 м L_рс =48; b=3,28 м4,19 ; К_р=1,2

Расстояние перемещения грунта l_пер=0,25L_рс+5=0,2548+5=17 м

К_п - коэффициент, учитывающий потери грунта при перемещении

К_п=1-0,005l_пер=1-0,00517=0,915;

q=0,75h²bK_п/К_р=0,750,99²3,280,915/1,2=1,84 м³;

t_з=0 ; t_п=11,88/(10004,6)=0,0026 ч ; t_обх=11,69/(10005,2)=0,0023 ч

t_пер=0,005 ч ; t_ц=t_з+t_п+t_обх+t_пер=0,0026+0,0023+0,005=0,0099 ч;

П_{б ч}=1,840,750,60,8/0,099=66,91 м³/ч

Производительность в смену П_{б см}=535,27 м³/см

где n - количество плит перевозимых в смену (n=9 шт.) ;

L - расстояние транспортировки (L=15 км) ;

V - скорость движения (V=30 км/ч) ;

t_п и t_р - время погрузки–разгрузки (t_п=t_р=0,14 ч) ;

- плотность материала (_бетон=2,5 т/м³) ;

К_в - коэффициент использования внутрисменного времени (К_в=0,75) ;

К_т - коэффициент перехода от технической производительности

к эксплуатационной (К_т=0,6) ;

П =3,16 шт./ч ,

Производительность в смену П=25 шт./см .

Расчёт №5

Уплотнение грунта в котловане двухвальцевым самоходным виброкатком ДУ-54

Определение объема работ

Объём грунта: V=[ L_трB_{к тр}+2( l_открB_{к ог})]h_сл

V=[234,5+22,256,75]0,3=40,16 м³

Расчёт производительности виброкатка ДУ-54 :

_,

где b - ширина уплотняемой полосы (b=0,84 м) ;

а - ширина перекрытия смежных полос (а=0,3 м) ;

l_пр - длина прохода (l_пр=B _{к ог}=6,75 м) ;

h_с - толщина слоя уплотнения (h_с=0,3 м) ;

t_пп - время на переключение передачи (t_пп=0,005 ч) ;

V_р - скорость движения (V_р=3 км/ч) ;

n - количество проходов по одному следу (n=6) ;

К_в - коэффициент использования внутрисменного времени (К_в=0,75) ;

К_т - коэффициент перехода от технической производительности

к эксплуатационной (К_т=0,6) ; П=11,31 м³/ч

виброкатка ДУ-54 П =90,48 м³/см .

Расчёт №6