Владимирский С.Р. Механизация строительства мостов - файл n1.doc

приобрести
Владимирский С.Р. Механизация строительства мостов
скачать (10960.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc10961kb.22.08.2012 15:59скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


С. Р. ВЛАДИМИРСКИЙ


МЕХАНИЗАЦИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА МОСТОВ


Учебное пособие для студентов,

обучающихся по специальности

«Мосты и транспортные тоннели»

Издание второе,

переработанное и дополненное
Санкт-Петербург

Издательство ДНК

2005

УДК 624.21/.8

ББК 39.112

В 57
Рецензент:

кандидат технических наук

Ю. П. Липкин

ОАО «Институт Гипростроймост — Санкт-Петербург»

Владимирский С. Р.

В 57 Механизация строительства мостов. Учебное пособие: Изд. 2-е, перераб. и доп. - СПб: Изд-во ДНК, 2005. - 152 с.

В пособии рассмотрены классификация мостостроительных ма­шин, принципы комплексной механизации строительства, методы определения производительности комплектов и комплексов машин, порядок проектирования механизации работ в ПОС и ППР на стро­ительство мостов. Приведены сведения об устройстве, типах и па­раметрах специальных машин для производства земляных работ, машин и оборудования для сооружения свайных фундаментов, спе­циализированных грузоподъемных машин, а также транспортных средств, подъемно-транспортного оборудования и ручных машин для выполнения мостостроительных работ. Даны примеры техно­логических расчетов.

Пособие предназначено студентам специальности 270201 «Мос­ты и транспортные тоннели» всех форм обучения, а также может быть полезно для инженерно-технического персонала производ­ственных организаций.
© С. Р. Владимирский,2005

© Издательство ДНК, 2005

ISBN 5-901562-54-2
ВВЕДЕНИЕ

«Жизненный цикл» мостового сооружения состоит из трех по­следовательных стадий: проектирование -> строительство -> экс­плуатация. В соответствии с этим происходит и разделение специа­листов отрасли по аналогичным сферам деятельности.

В существующей системе подготовки инженеров-мостовиков принят подход, при котором все студенты должны изучить по еди­ной программе дисциплины, относящиеся ко всем трем стадиям жизненного цикла моста. Тем самым реализуется идея всеобъемлю­щего, универсального образования «на всю жизнь». Такой подход определился технокра-тическими взглядами, прагматическими це­лями и технологическими возможностями настоящего.

В современных условиях меняются требования к системе обра­зования, цель которого — готовить специалиста, способного к вы­работке нестандартных решений и к адаптации в условиях быстро развивающейся техники и технологии. Следует надеяться, что в ближайшее время будут созданы условия для большей профессио­нализации образования, его диверсификации, реального обеспече­ния академических свобод учащихся. Это означает, что каждому студенту будет дано право самостоятельно выбирать программу обучения в соответствии с направлением его дальнейшей деятель­ности.

По окончании вуза значительная часть молодых специалистов отправляется в строительные организации. Отсюда возрастает зна­чимость этого направления обучения, объем блока дисциплин строительства мостов. Обязательным для желающих посвятить се­бя производственной деятельности является достаточно глубокое изучение устройства, принципов действия, условий применения средств механизации строительства мостов.

В настоящее время в строительстве эксплуатируется свыше ты­сячи типоразмеров и марок машин. Часть из них (машины универсального назначения) используется и в мостостроении. В то же вре­мя особенности возводимых мостовых сооружений, необходимость работы на акваториях рек, специфика технологических процессов вызывают потребность в создании и применении специализирован­ных машин.

Инженер-мостостроитель на производстве должен соблюдать правильные условия использования, эксплуатации и ремонта строительной техники. Но этого недостаточно: необходимо также, чтобы он принимал творческое участие в улучшении существующих машин и в создании новых типов машин, обеспечивая непрерыв­ность технического прогресса своей отрасли.

Однако единственный учебник в этой области, изданный в 1968 г. [1] и переизданный в 1971 г. [2], содержит во многом уста­ревшие сведения, а учебники для промышленного и гражданского строительства [3] — [6] и др., в силу специфики отрасли, мало помо­гут будущему мостостроителю.

Предлагаемая вниманию читателя книга предназначена для сту­дентов специальности «Мосты и транспортные тоннели» всех форм обучения при изучении специальных разделов курса мостов, вы­полнении курсовых и дипломных проектов. В ее основу положен конспект лекций, которые автор читал на кафедре «Мосты» Пе­тербургского государственного университета путей сообщения (ПГУПС) на протяжении последних лет. Данное учебное пособие впервые было издано в ПГУПС в 2001 г., затем выпущено для Авто­дорожного института СПбГАСУ в 2004 г. Теперь оно переиздается с изменениями и дополнениями и может быть рекомендовано для студентов всех российских вузов и аналогичных учебных заведений ближнего зарубежья, ведущих обучение студентов мостовой специ­альности.

Изучение механизации строительства мостов является важной составной частью дисциплин «Технология строительства мостов» [7] и «Организация, планирование и управление в мосто- и тонне­лестроении» [8]. Системы механизации студенты изучают, исходя из знаний основ физики, теоретической механики, сопротивления материалов, гидравлики, механизмов и деталей машин, строитель­ных материалов, строительных работ и машин, электротехники, ав­томатики и автоматизации.

В пособии рассмотрены классификация мостостроительных ма­шин, принципы комплексной механизации строительства, методы определения производительности комплектов и комплексов машин, порядок проектирования механизации работ в ПОС и ППР на строительство мостов. Приведены сведения об устройстве, типах и параметрах специальных машин для производства земляных работ, машин и оборудования для сооружения свайных фундаментов опор, специализированных грузоподъемных машин, транспортных средств, подъемно-транспортного оборудования и ручных машин для выполнения мостостроительных работ. Даны примеры техно­логических расчетов.

Здесь не рассматриваются общестроительные машины для зем­ляных, бетонных, гидроизоляционных, отделочных работ. Сведе­ния о них можно получить в учебниках, справочниках, руковод­ствах [3]-[6], [9], [10]-[14] и др.

Современная техника развивается быстрыми темпами. Каждый год в мире появляются десятки новых образцов строительных ма­шин. Поэтому автор отнюдь не стремился дать студенту новейшие сведения, понимая, что это едва ли приведет к успеху: машины бы­стро морально устаревают.

Задача данного учебного пособия заключается в другом — озна­комить с основными типами мостостроительной техники, ее эволюци­ей в последние десятилетия, дать современные примеры и наметить перспективы развития техники. Наряду с изучением отечественных образцов машин важным для будущего персонала строительства яв­ляется ознакомление с лучшими зарубежными машинами, активно внедряемыми на российский рынок.
1. КЛАССИФИКАЦИЯ МОСТОСТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Строительными машинами называют все средства механизации ручного труда строителей, включая малое механическое оборудова­ние и механизированный ручной инструмент. Широкое внедрение механизации позволяет существенно повысить производительность труда, ускорить строительство, снизить стоимость работ, улучшить качество продукции.

Классификация строительных машин — это система, основанная на распределении их по совокупности признаков сходства, разли­чия, взаимосвязей. Она делится на различные классификационные подразделения (уровни): классы, подклассы, группы, подгруппы, виды, подвиды, индексы [12].

Разнообразные машины, которые используются на строитель­стве мостов, можно классифицировать по назначению следующим образом [15].

Эта классификация охватывает средства механизации мостост­роения. В нее не включены машины для заводского производства мостовых конструкций [16], [17], а также специальные машины и оборудование, предназначенные для ремонта и разборки мостов.

Машины для земляных работ. К этому классу относятся зем­леройные (одноков-шовые экскаваторы) и землеройно-транспортные машины (бульдозеры), а также средства гидромеханизации земляных работ (землесосные снаряды, эрлифты, гидроэлеваторы).

Подъемно-транспортные машины делятся на три подкласса: грузоподъемные машины; транспортирующие машины; машины для погрузочно-разгрузочных работ.

В грузоподъемные машины включают две основные группы: кра­ны и подъемники. Затем мы рассмотрим подгруппы, а также разно­видности машин данной подгруппы, их назначение или конструк­тивные признаки.

Краны делят на следующие подгруппы и виды: стреловые само­ходные краны общего назначения (на автомобильном, пневмоколесном, гусеничном и железнодорожном ходу, на специальном шас­си); башенные (приставные, самоподъемные и передвижные); козловые; портальные; жестконогие деррик-краны; краны плавучие (речные и морские портовые, специальные сборно-разборные, а также сухопутные, установленные на плавучих средствах); консоль­ные; консольно-шлюзовые; кабельные краны; специальные мон­тажные агрегаты.

В группу подъемников включают две подгруппы и такие виды: грузовые (ленточные фермоподъемники, устройства для выборки прогибов, домкратные установки, лебедки и др.) и пассажирские (устройства для подъема людей — лифты).

К транспортирующим машинам относятся стационарные сред­ства (горизонтальный и вертикальный трубопроводный транс­порт), самоходные средства (автомобили, тракторы, тягачи, рель­совый транспорт, плавучие средства), средства горизонтального перемещения грузов (лебедки и домкраты).

К числу машин для погрузочно-разгрузочных работ относят канатно-ковшовые устройства, разгрузчики, погрузчики и т. п., применя­емые на соответствующих работах (разгрузка и перегрузка грузов с различных видов транспорта на железнодорожных станциях, при­чалах и т. п.; переработка и загрузка заполнителей на бетонных за­водах и др.).

Для буровых работ (для разбуривания скважин при устройстве буронабивных и буроопускных свай) в мостостроении используют полноповоротные самоходные машины, навесное оборудование на краны и экскаваторы или специальные агрегаты.

Машины для свайных работ подразделяют на четыре под­класса: ударного, вибрационного, вдавливающего, вращательного действия. Рабочий орган, выполняющий свайную работу, подвеши­вают на поддерживающий его механизм (копер, кран, экскаватор, копер-кран и др.).

К первому подклассу относятся механические, паровоздушные, гидро- и дизельные молоты.

В состав второго входят вибропогружатели и машины комбини­рованного действия (последние относят и к первому, и ко второму подклассу, например, вибромолоты).

Третий подкласс состоит из машин для статического вдавлива­ния свай в грунт (при помощи гидравлических домкратов и др.).

Четвертый подкласс составляют средства погружения винтовых свай (механические и электромеханические кабестаны).

Машины для бетонных и железобетонных работ, использу­емые на стройках, делятся на арматурные станки, дозировочные, смесительные и бетоноукладочные машины.

Бетоно- и растворосмесители по принципу действия можно раз­делить на смесители гравитационные и принудительного действия, машины циклического и непрерывного действия. Смесители грави­тационные делят на стационарные (оборудование бетонных заво­дов) и передвижные (автобетоносмесители). Смесители принуди­тельного действия могут быть роторными и противоточными.

Бетоноукладочные машины подразделяются на бетоно- и растворонасосы (с механическим либо гидравлическим приводом); пневмонагнетатели; оборудование для уплотнения бетонной смеси (поверхностные и глубинные вибраторы); специальное оборудова­ние для подводного бетонирования (с безвибрационной и вибраци­онной укладкой бетонной смеси).

Машины для сварки металлоконструкций в условиях строи­тельства используют при арматурных работах и на монтаже сталь­ных и сталежелезобетонных пролетных строений. Это сварочные трансформаторы, машины для автоматической и полуавтоматичес­кой сварки.

Класс машин для гидроизоляционных работ охватывает ус­тановки для приготовления смесей, автобитумовозы, автогудрона­торы, машины для устройства гидроизоляции из рулонных матери­алов и другие.

Отделочные машины применяют в основном для оштукатури­вания и окраски поверхностей мостовых конструкций. К этому классу относят штукатурные агрегаты, машины для приготовления малярных составов, окрасочные агрегаты, краскораспылители, компрессоры и другое оборудование.

Специальное оборудование применяется в отдельных техно­логических процессах. Из-за большого разнообразия видов его трудно классифицировать. К этому классу можно отнести: оборудо­вание для водоотлива и водопонижения, для балластировки плаву­чих систем, домкраты для натяжения арматурных пучков «на бе­тон» и другие средства механизации.

Ручные машины представляют собой пневматический механи­зированный инструмент (отбойные молотки, сверлильные и шли­фовальные машинки, пневмогайковерты) и электрифицированный инструмент (электрические сверлильные и электрошлифовальные машины, инструмент для обработки деталей деревянных конструк­ций и др.).

Существуют и другие классификации строительных машин по на­значению. С одной из них можно ознакомиться в справочнике [12].

С точки зрения воздействия машины на предмет труда различа­ют технологические, транспортные и транспортно-технологические машины.

По принципу действия обычно выделяют машины циклического (прерывного) и непрерывного действия. Машина циклического действия совершает определенную работу лишь за некоторый ин­тервал времени — цикл. Машина непрерывного действия, как это следует из названия, производит продукцию потоком, непрерывно. Условия равенства и минимизации интервалов времени (циклов) для машин первого типа и условие непрерывности работы машин второго типа, естественно, соблюдаются лишь при непрерывной подаче предмета труда к рабочему органу машины с интенсивнос­тью, не меньшей производительности машины.

Большинство машин рассмотренных выше классов относятся к первому типу. Однако цикличность работы машины может быть вызвана не только принципом ее действия, но и тем, что машина используется в цикличном технологическом процессе либо взаимо­связью процессов. Например, при укладке бетонной смеси краном в бункерах происходит ярко выраженный цикличный процесс. При бесперебойной подаче смеси бетононасосом машина циклического действия работает в непрерывном режиме, но при подвозе смеси отдельными порциями работа бетононасоса приобретает цикличе­ский характер.

Объемы земляных работ на строительстве мостов относительно небольшие (разработка грунта в котлованах опор, отсыпка времен­ных земляных сооружений, планировка откосов конусов насыпей). Поэтому землеройные и землеройно-транспортные машины здесь не имеют широкого применения. Но в мостостроении используют специальные средства гидромеханизации для подводной разработ­ки грунта, которым посвящен разд. 4.

В мостах распространены свайные фундаменты, поэтому значи­тельное внимание уделено машинам, предназначенным для выпол­нения этого вида работ: сваебойным, вибрационным, буровым (разд. 5).

Общестроительные краны достаточно описаны в литературе ([10] —[14] и др.). В разд. 6 рассмотрены лишь основные виды и марки специализированных грузоподъемных машин, а в разд. 7 — специализированный транспорт для строительства мостов. По­скольку мостостроителям приходится использовать сухопутные машины (краны, копры), установленные на плавучие средства, в приложении изложены основные сведения об этих установках. Ма­шины для погрузочно-разгрузочных работ, как правило, не влияют на производительность основных технологических процессов и по­этому здесь не рассматриваются. Сведения о машинах для сварки металлоконструкций можно получить в книге [17], а в разд. 8 и 9 приводятся данные о некотором мостостроительном оборудовании и ручных машинах.

В рамках курса не рассматриваются машины для гидроизоляционных, бетонных и железобетонных работ, отделочные машины. Это — область дисциплины «Строительные работы и машины».

Также опущены вопросы параметризации, индексации, типажей и стандартов строительных машин; за ними отсылаем читателя к справочнику [12] и другим изданиям.
2. ПОНЯТИЕ О КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

КОМПЛЕКТОВ И КОМПЛЕКСОВ МАШИН

Прежде чем перейти к конкретным типам машин, рассмотрим общие положения, касающиеся систем механизации строительства мостов.

Механизация строительства предусматривает замену ручного труда машинами с целью освобождения человека от выполнения тяжелых, трудоемких ручных операций, повышения производи­тельности труда и снижения стоимости строительства. Высшей сту­пенью механизации является автоматизация производственных процессов.

В зависимости от степени оснащения технологических процес­сов машинами различают частичную и комплексную их механиза­цию.

Частичная механизация охватывает отдельные технологиче­ские операции или виды работ при сохранении значительной доли ручного труда, особенно на вспомогательных работах. В мостостро­ении к числу таких, достаточно распространенных операций отно­сятся: строповка и временное раскрепление конструкций, устрой­ство подмостей и опалубки железобетонных конструкций, сборка болтовых соединений.

Комплексной механизацией называется такой способ произ­водства работ, при котором все основные и вспомогательные про­цессы выполняются машинами, увязанными между собой по основ­ным технологическим и техническим параметрам.

Основные процессы на строительстве - это переработка предме­та труда — исходного сырья, материалов и полуфабрикатов, а также монтаж (возведение) элементов сооружения.

Вспомогательные процессы — это в основном транспортировка, погрузка и разгрузка материалов, изделий и конструкций, обеспе­чивающие бесперебойное выполнение основных процессов.

Комплексная механизация осуществляется при помощи комп­лектов машин, которые становятся основной структурной единицей системы механизации строительства моста [15].

В состав каждого комплекта входят ведущая машина (или ма­шины), выполняющая основной процесс, и вспомогательные (комплектующие) машины, выполняющие вспомогательные процессы.

Первичным звеном в системе механизации является комплекс­ная механизация отдельных технологических операций, осуществ­ляемая операционными комплектами машин (ОКМ). Примеры этих комплектов: средства механизации приготовления бетонной смеси на бетонном заводе; машины по укладке, разравниванию и уплот­нению бетонной смеси в опалубке конструкции.

Отдельные ОКМ объединяются в технологические комплекты машин (ТКМ). При формировании ТКМ необходимо обеспечить бесперебойную работу ведущей машины (машин) сырьем, материа­лами, блоками и конструкциями. В качестве комплектующих ма­шин на строительстве мостов выступают главным образом транс­портные средства: единицы железнодорожного, автомобильного, водного транспорта.

Поэтому из схем, представленных в [6, табл. 1.1], в нашем случае приемлемы лишь две: одна ведущая машина (ВМ) (рис. 1, а) или несколько ведущих машин (nВМ) (рис. 1, б) и несколько парал­лельно работающих вспомогательных машин (mВсМ). При этом один поток транспортных средств может обслуживаться одной или несколькими ведущими машинами. Примеры ТКМ: «бетонный за­вод — автобетоновозы — средства укладки смеси» или «кран — транспортные средства».

Возможна также особая, но в то же время весьма распространен­ная (например, при работе сваебойного агрегата, при вибропогру­жении свай-оболочек) схема. Действуют две ведущие машины: кран и агрегат. Непосредственно с комплектующими машинами (транс­портом) связан только кран, но агрегат, выполняющий технологи­ческий процесс, зависит от работы и крана, и транспорта (рис. 1, в).

Технологические комплекты машин, выполняющие работы по возведению отдельных частей сооружения, в свою очередь объеди­няются в комплекс машин (КМ) строительства объекта.

Формирование КМ происходит под действием системообразую­щих факторов (связей) следующих видов: 1) логических связей от­дельных работ; 2) взаимосвязей по потреблению ресурсов типа «материалы»; 3) физических связей разных ТКМ, имеющих общие комплектующие машины; 4) технологических связей комплектов машин между собой; 5) функциональных взаимосвязей физически и технологически не связанных процессов, которые возникают при взаимодействии транспортных потоков в узлах транспортных схем на строительстве объекта.



Рис. 1. Основные схемы технологических комплектов машин

 ∆ - ведущие машины; О - вспомогательные машины; —> — физическая связь;

<- - -> — технологическая связь
Логическая связь работ еще не означает их технологическую за­висимость. ТКМ, выполняющие те или иные работы, могут дей­ствовать независимо друг от друга. Но связь работ этого вида опре­деляет потребность в данный период времени в ресурсе типа «мощности» вида «машины».

Примеры связей второго вида — потребление бетонной смеси с одного завода для разных процессов, потребление различных кон­структивных блоков с одного склада разными объектами.

Физические связи ТКМ (в составе КМ) третьего вида имеют ме­сто, например, при монолитном бетонировании конструкций, где два отдельных комплекта машин — «бетонный завод - автобетоно­возы» и «кран - автобетоновозы» — имеют общие комплектующие транспортные средства.

Технологические связи четвертого вида возникают между веду­щими машинами комплектов, обслуживающих один технологиче­ский процесс. Это бывает при свайных работах, когда кран разгру­жает транспортные средства и подает под сваебойный агрегат или вибропогружатель сваи.

Пятый вид связей характерен именно для мостостроения, где, в силу необходимости проведения работ на акваториях, возникают многоступенчатые транспортные схемы. Например, при бетониро­вании опоры моста бетонную смесь вначале транспортируют авто­бетоновозами по суше, затем в бадьях доставляют на транспортных плашкоутах к опоре, где укладывают плавучим краном. Но если при этом одновременно сооружается несколько опор, грузопоток, про­ходя через единый транспортный узел — перегрузочный кран на причале — функционирование технологически не связанных про­цессов зависит от работы перегрузочного узла.

При подборе состава ТКМ работу ведущей машины (машин) и вспомогательных машин необходимо увязать по технологическим параметрам, в первую очередь по производительности. Во-вторых, состав комплекта должен быть экономически эффективен. Однако при наличии связей пятого типа правильный подбор состава от­дельных ТКМ отнюдь не гарантирует достижение максимальной производительности комплекта. В комплексе взаимосвязанных ТКМ производительность отдельных машин может меняться в весьма широких пределах. Это обстоятельство и определяет основ­ную сложность анализа и регулирования производительности сис­темы механизации строительства моста (см. [15]).

Важнейшим показателем комплексной механизации строитель­ства является производительность машин и комплектов машин, т. е. количество продукции, выраженное в определенных единицах из­мерения (весовых, объемных и др.), которые машина или комплект могут производить в единицу времени (час, смену).

Однако до сих пор объективность использования этого показа­теля довольно низка из-за того, что производительность машины — случайная величина, зависящая от ряда факторов:

Несмотря на эти факторы, придающие производительности ма­шины существенную неопределенность, имеются относительно ста­бильные показатели работы машины — конструктивные свойства, которые можно принять за основу исследования.

Можно выделить следующие четыре категории производитель­ности строительных машин.

Конструктивно-расчетная (номинальная) производительность QМ определяется при однозначно заданных параметрах ее работы в режимах, близких к предельным. Номинальная производитель­ность характеризует конструктивные возможности машины и ис­пользуется в основном для сравнения вариантов новых машин.

Техническая производительность QT рассчитывается при непре­рывной работе в конкретных производственных условиях, при хо­рошо организованном технологическом процессе, нормальных ре­жимах и нагрузках на рабочие органы машины.

Эксплуатационная производительность QЭ — это фактическая производительность машины с учетом организационных условий работы (технологических перерывов, времени обслуживания и др.). Ее можно выразить через техническую производительность QТ посредством приближенной формулы

QЭ = QТ КИП КВ , (1)

Где КИП - коэффициент использования производительности маши­ны; КВ — коэффициент использования полного рабочего времени. Различают часовую QЭ.ч и сменную эксплуатационную производи­тельность QЭ.см. Значение коэффициента KВ для различных машин составляет 0,75—0,85.

В основу рассмотренных выше видов производительности поло­жено представление об однозначной заданности основных парамет­ров процессов и машин, т. е. QМ , QT, QЭ есть детерминированные ха­рактеристики отдельных машин.

Прогнозируемая (вероятная) производительность комплекта (комплекса) машин характеризует реальные условия работы комплекта с учетом случайных процессов взаимосвязанного функ­ционирования машин в рамках организации строительства, а также процессов, приводящих к выходу машин из строя, и процессов их восстановления. Данный вид производительности — вероятностная величина, используемая в качестве проектного параметра механи­зации. Она определяется в зависимости от эксплуатационной про­изводительности QЭ, по формуле

= Qэ (1-Кп) Кг = Qэ Ки Кг (2)

где Кп — коэффициент простоя машины, т. е. отношение суммарно­го времени ее простоев к общему времени работы; Ки — коэффици­ент использования машины, Ки = 1 – Кп; Кг — коэффициент готовно­сти, представляющий собой характеристику безотказной работы машины. В расчетах обычно оперируют величиной сменной произ­водительности .

Для определения коэффициента КП используют методы теории массового обслуживания либо моделирование системы механиза­ции на ЭВМ, а коэффициент КГ определяют на основе теории на­дежности [6], [15].

При расчете прогнозируемой производительности TKM или КМ прежде всего необходимо знать техническую QT и эксплуатаци­онную QЭ производительности отдельных машин комплектов. Су­ществуют следующие методы определения производительности строительных машин.

Нормативный метод — часовая производительность ведущей машины, непрерывно работающей в течение смены, задается в про­изводственных нормах выработки машины (ЕНиР) как результат наблюдения за процессом. Метод прост, особенно при наличии компьютерной базы данных, содержащей ЕНиР. Но использование его на практике может давать весьма существенные погрешности, т.к. техническая производительность машин зависит от конкретных условий, которые сложно учесть в нормах.

Метод «де факто» — среднечасовая эксплуатационная произ­водительность машин определяется по фактической выработке ма­шин в предшествующий отчетный период по формуле

= VФ / ТФ, (3)

где Vф — объем фактически выполненных работ за отчетный пери­од; Тф — фактическое рабочее время одной среднесписочной маши­ны, ч.

Оценка производительности по фактической выработке машин также сопряжена с рядом трудностей: при осреднении теряется спе­цифика конкретных технологических условий, а отчетные данные по механизации, если и имеются в мостостроительных организаци­ях, то чаще всего не позволяют сделать объективные выводы.

Аналитический (расчетный) метод состоит в определении значений технической производительности машин по формулам, в основу которых положены некоторые теоретические представления о физике процессов взаимодействия машин с предметами труда в заданных условиях.

Данный метод позволяет получать достоверные значения детер­минированной производительности машины. Однако, чтобы пользоваться им, необходимо знать размеры и скорость движения рабочих органов машины (по справочным данным), а также усло­вия их движения.

Энергетический метод основан на законе сохранения энергии и для конкретной машины и режимов ее работы сводится к состав­лению и интегрированию уравнения производственного процесса

(4)

где ? = W?/Q0; W - сила сопротивления среды на длине пути ?; Qo — производительность машины за производственный цикл t0; k — коэффициент полезного действия; N — мощность источника энергии.

Энергетический метод — перспективное средство анализа произ­водственных процессов. Этот метод объективен, но еще недостаточ­но разработан для практического определения производительности машин.

Расчет часовой технической производительности машин QT так­же может производиться по следующим аналитическим формулам:

— для машин циклического действия

Qт = 60G (V) / tц (5)

где Qт — техническая производительность в т/ч или м3/ч; G(V) -масса груза в т (G) или объем материала в м3 (V); tц- время цикла, мин;

— для машин непрерывного действия

QT = 3600G(V) v, (6)

где G(V) — масса груза в т (G) или объем материала в м3 (V), при­ходящийся на 1 м длины рабочего несущего органа машины; v — линейная скорость движения рабочего органа, м/с.

Общие формулы (5), (6) модифицируются с учетом принципа действия машин конкретного типа [10], [15].

Пример 1. Рассчитаем аналитическим методом значение эксп­луатационной сменной производительности стрелового гусенично­го крана ДЭК-251, производящего укладку бетонной смеси в опа­лубку конструкции в бункерах вместимостью 3 м3.

Грузоподъемные краны - машины циклического действия, для которых время цикла в формуле (5) определяется следующим обра­зом (см. [15]):

tц = 2,5H/v0 + 2 (ℓ1/ v1 + ℓ2 /v2 + ℓ3 /v3) + tР.o,

где Н, ℓ1, 2, 3 — соответственно высота подъема крюка, длина пере­движения крана, величина изменения вылета стрелы, угол поворота стрелы в плане; v0, v1 v2, v3 — скорости подъема груза, передвижения крана, изменения вылета и поворота стрелы соответственно; tР.o — продолжительность ручных операций по строповке и закреплению груза.

В данном случае принимаем следующие технологические пара­метры работы крана: Н= 4м; ℓ1 = 0 (кран работает стационарно); ℓ2 = 0 (кран работает на постоянном вылете); ℓ3 = 0,5 (кран соверша­ет полоборота); tР.o = 2 ·2 = 4 мин.

Средние скорости движения vi , принимаем по справочнику [12, табл. 21.4, с. 422]: v0 = 5 м/с; v3 = 0,3 мин-1.
Тогда

tц = 2,5 · 4/5 + 2 · (0 + 0 + 0,5/0,3) + 4 = 9,3 мин;

По формуле (5) определяем часовую техническую производи­тельность крана:

Qт = 60 · 3,0/9,3 = 19,4 м3.

Наконец, по формуле (1) при Кип = 1, Кв = 0,85 и продолжитель­ности смены tс= 8,2 ч определяем эксплуатационную сменную про­изводительность крана по укладке бетонной смеси:

QЭ.см = 19,4 · 8,2 · 1,0 · 0,85 = 135 м3/см.

Приведенный пример показывает, что относительно несложный аналитический расчет позволяет в каждом конкретном случае оце­нивать реальную производительность машины, исходя из заданных параметров технологического процесса и скоростей движения основных рабочих органов машины. В этом несомненное преиму­щество метода по сравнению с использованием каких-то осредненных нормативов производительности (выработки) машин.

Производительность некоторых машин, которую сложно рас­считать по формулам, определяется по фактическим, нормативным или паспортным данным машины.
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ РАБОТ В ПОС И ППР НА СТРОИТЕЛЬСТВО МОСТОВ
Проект организации строительства (ПОС) и проект про­изводства работ (ППР) представляют собой разделы организа­ционно-технологической документации. В них разрабатываются вопросы сооружения моста во взаимосвязи с решениями основных конструкций моста и вспомогательных конструкций, необходимых для их возведения. При двухстадийном проектировании ПОС раз­рабатывают на первой стадии — в проекте (ТЭО, инженерном про­екте) моста, а ППР — на стадии подготовки строительства на осно­вании рабочей документации (РД) и ПОС. При проектировании моста в одну стадию (рабочий проект) также выполняют РД и ПОС, а на их основе - ППР [8], [18].

В ПОС разрабатывают вопросы организации строительства объекта (комплекса объектов) в целом, т. е. в этом разделе проект­ной документации осуществляют общее проектирование производ­ственной системы для возведения моста по выбранному варианту [19]. Одной из основных подсистем производственной системы яв­ляется комплекс машин (КМ), методика разработки которого в ПОС сводится к следующему.

Проектной организации-составителю ПОС, в числе прочих ис­ходных данных, выдаются заказчиком: сведения о наличии в райо­не строительства местных строительных материалов (камня, щеб­ня, гравия, песка, леса и др.) с указанием вида транспорта для их доставки; данные о наличии в районе строительства железных и автомобильных дорог; рекомендации по месту выбора строитель­ной площадки; рекомендации по транспортным схемам доставки материалов и конструкций.

Основными документами ПОС являются: календарный план строительства; строительные генеральные планы; организационно-технологические схемы (ОТС); ведомости объемов строительно-монтажных работ; графики потребности в ресурсах строительства; пояснительная записка.

Производственная система формируется с целью реализации оп­ределенной технологии строительства, причем структура работ пе­ременна во времени и подчиняется принятой последовательности работ на объекте. Составление ПОС необходимо начинать с реше­ния вопроса о последовательности работ, сделав первые наметки по календарному плану. Одновременно разрабатывается ОТС по воз­ведению основных частей моста: опор, пролетных строений, насы­пей подходов, регуляционных сооружений. Как видим, в исходных данных не задаются ограничения по применению типов и марок машин. К тому же до проведения подрядных торгов возможности строительной организации известны лишь приблизительно. Таким образом, в ПОС должны быть приняты оптимальные решения по комплексу машин (КМ).

При разработке организационно-технологических схем для каж­дого вида работ назначается технологический комплект машин (ТКМ) и решаются вопросы взаимосвязи работы ТКМ. Для этого составляется график потребности в основных строительных маши­нах и транспортных средствах по строительству в целом, скоорди­нированный с календарным планом строительства. Ведомость по­требности в машинах, оборудовании и транспортных средствах приводится в пояснительной записке к ПОС.

На строительных генеральных планах показывают размещение основных машин и пути их передвижения по стройплощадке; по­стоянные и временные транспортные коммуникации; приводят ве­домость машин и механизмов, предназначенных для работы на стройплощадке (краны, обслуживающие склады, причалы и т. п.).

В зависимости от сроков строительства и объемов работ, по ре­шению подрядчика проект производства работ (ППР) может быть разработан на строительство объекта в целом, на возведение его от­дельных частей (по мере строительства) либо на выполнение от­дельных технически сложных строительных и монтажных работ [19]. ППР разрабатывается организацией-подрядчиком или специ­ализированной проектно-технологической организацией. Они дол­жны передать его на строительную площадку не позднее начала со­ответствующих работ.

В числе исходных данных для разработки ППР должны быть уже конкретные условия поставки материалов и конструкций, ис­пользования строительных машин и транспортных средств, органи­зации строительства.

В состав ППР входят: план-график производства работ; стро­ительный генеральный план; графики поступления на объект и движения по объекту основных ресурсов строительства; технологи­ческие схемы (карты); схемы строповки грузов; пояснительная за­писка и некоторые другие документы.

Решения ППР носят уточняющий, конкретизирующий характер по отношению к ПОС. Поскольку в ППР детально проектируется технология отдельных сложных видов работ, основным докумен­том здесь являются технологические схемы (ТС) или карты (ТК). ТК обычно составляются на возведение типовых конструкций мос­тов. При разработке ТС (в случае индивидуального проектирова­ния) в рамках рассматриваемой технологии решают задачу форми­рования оптимального технологического комплекта машин (ТКМ). Результат отражают в виде ведомости потребного оборудования, машин и механизмов для данного вида работ, помещаемой на ТС.

В ППР более детально, чем в ПОС, составляют график движения по объекту основных строительных машин, увязанный с планом-графиком производства работ. На строительном генеральном плане показывают размещение основных машин и пути их передвижения по стройплощадке; зоны потенциально действующих опасных производственных факторов, связанных с работой машин; огражде­ния зон и другие решения по технике безопасности.

При составлении ПОС и ППР для получения наибольшего ко­нечного эффекта от применения комплексной механизации в стро­ительстве необходимо, чтобы при любом сочетании машин прежде всего удовлетворялось требование соответствия технических и тех­нологических параметров машин, работающих в одном комплекте.

Ведущая машина ОКМ или ТКМ по производительности должна обеспечивать выполнение объемов работ в заданные сроки. Веду­щая машина определяет общую эксплуатационную производитель­ность комплекта и в большинстве случаев оказывает влияние на выбор типов и мощности комплектующих машин.

При назначении состава ТКМ необходимо исходить из условия максимально полного использования производительности ведущей машины, не ниже которой должна быть и эксплуатационная произ­водительность вспомогательных машин (транспортных средств).

Выбор состава ТКМ осуществляется в два этапа.

На первом этапе в зависимости от технологических характерис­тик процесса и особенности возводимой конструкции определяют необходимые технические параметры ведущих машин, их типы и типоразмеры, а также состав технологически необходимых вспомо­гательных машин, их типы и типоразмеры. Для этого могут исполь­зоваться типизированные составы комплектов машин, содержащи­еся в технологических картах и проектах-аналогах. В результате подбора состава ТКМ определяется несколько возможных вариан­тов комплекта.

На втором этапе выбирается оптимальный вариант состава ТКМ на основании сравнительной технико-экономической оценки.

При выборе оптимального варианта ТКМ учитывается не только производительность комплекта, которая, безусловно, является важ­ным, но далеко не единственным показателем (критерием) эффек­тивности. Обычно приходится иметь дело с комплексом показате­лей, которые можно объединить в четыре группы.

Технологические показатели отражают равномерные, объемные, скоростные, грузоподъемные и другие характеристики машины. Эти показатели дают представление о пригодности машины для ра­боты и обычно выступают в качестве условий, ограничивающих выбор.

Производственные показатели определяют количество и каче­ство продукции, которая производится за единицу времени, выра­ботку машины, интенсивность использования и т. п. Эти показате­ли, среди которых обязательно присутствует производительность машины, чаще всего и являются объектом выбора.

Расходно-эксплуатационные показатели характеризуют нату­ральные затраты ресурсов на эксплуатацию техники, т. е. расход материалов, энергии, топлива, труда и т. п. на единицу времени или продукции.

Стоимостные показатели представляют собой денежное выра­жение различного рода затрат, сопровождающих данную механизи­рованную работу. Они являются обобщенным критерием для выбо­ра варианта, оптимального в экономическом отношении.

Однако, как сказано в разд. 2, выбор оптимального варианта ТКМ, удовлетворяющего заданным срокам производства данной работы, еще не означает, что директивный срок выполнения комп­лекса работ будет обеспечен. Дело в том, что работа единичных комплектов машин характеризуется неравномерностью, к тому же существенное влияние может оказывать взаимодействие отдельных ТКМ в структуре комплекса машин (КМ) строительства объекта в целом. Все это приводит к тому, что прогнозируемая (вероятная) производительность отдельных машин в рамках единой системы КМ может оказаться намного ниже эксплуатационной производи­тельности ТКМ, рассматриваемых обособленно. Более того, при объединении отдельных ТКМ в систему КМ она может перейти в ранг так называемых запредельных систем, обладающих нежиз­неспособными характеристиками.

Чтобы получить значения прогнозируемой производительности ТКМ и КМ, необходимо произвести анализ систем на основе мето­дов, указанных в разд. 2.

Выбор оптимального варианта комплекта или комплекса машин характеризуется многокритериальностью. Система критериев оптимальности для комплектов и комплексов машин предложена в книге автора [15].
4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Специфика производства земляных работ при строительстве мо­стов обусловлена подводной разработкой грунта в котлованах опор, во внутренних полостях свай-оболочек, при дноуглублении и т. п.

Как правило, строители стремятся удалить грунт из котлованов опор до начала работ по устройству свайного фундамента. Это по­зволяют высокопроизводительные экскаваторы типа обратная ло­пата, драглайны, грунторазрабатывающее навесное оборудование (грейферы) на краны. Если несвязный грунт из затопленных котло­ванов приходится удалять после погружения свай, используют спе­циальные средства гидромеханизации — гидроэлеваторы и эрлиф­ты, которые применяют также для разработки несвязного грунта во внутренних полостях свай-оболочек.

Принцип работы гидроэлеватора основан на известном положе­нии о том, что с увеличением скорости движения струи жидкости давление в ее зоне снижается. В зону пониженного давления уст­ремляется пульпа (взвесь частиц грунта в воде), которая, смешива­ясь с напорной водой, получает от нее кинетическую энергию и поднимается по трубе (рис. 2). При давлении воды 0,4-0,8 МПа высота всасывания Н достигает 1-1,5 м, высота нагнетания h — 6 - 7 м. Воду подают по водоводу насосом высокого давления (с напо­ром 30-150 м).

Производительность гидроэлеватора зависит от расстояния между отверстием всасывающей трубы и поверхностью разрабаты­ваемого грунта. Его оптимальное значение определяют по содержа­нию грунта в пульпе. Для этого гидроэлеватор подвешивают к крюку крана, постепенно перемещая его концентрическими кругами по площади котлована, и выбирают положение, соответствующее вы­ходу пульпы с максимальным содержанием грунта. Гидроэлеватор работает тем производительнее, чем меньше высота подъема пуль­пы. Он может работать при минимальном заглублении (10—20 см) низа всасывающей трубы в воду. Расход воды — 50—100 м3 на 1 м3 пульпы. Эти устройства надежны в работе, но обладают низким к. п. д.

Эрлифт, воздушный водоподъемник, несмотря на сравнительно малый к. п. д (менее 36%), имеет ряд достоинств: простота устрой­ства, надежность и бесперебойность работы.



Рис. 2. Схема разработки грунта гидроэлеватором:

а — положение гидроэлеватора в котловане; б — схема работы; 1 — грунт; 2 — вода; 3 — гидроэлеватор; 4 — пульпопровод; 5 — резиновый шланг; 6 — трос; 7 — шланг для воды; 8 — водовод; 9 — всасывающая труба; 10 — крышка камеры; 11 — кольцевая щель; 12 — камера; 13 — фланцево-болтовой с
тык; 14 — стык водовода; 15 — сетка
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации