Таблица 4.1

Выделение токсичных веществ при сгорании 1 т топлива

Вредные вещества	Количество вредных веществ, кг
	Бензин	Дизельное топливо
Окись углерода (угарный газ), СО	456	21
Углеводород, СН	23	4
Окись азота, NO	16	18,8
Окись среды, SO2	1,86	0,78

При сгорании 1 т дизельного топлива выбрасывается в воздух значительно меньше токсичных газов, чем у бензиновых двигателей: окиси углерода в 20 раз, углеводорода в 5 раз, окиси серы в 1,2 раза. Однако окиси азота выделяются в 1,2 раза больше. Карбюраторные двигатели выбрасывают дополнительно окись свинца, а дизельные - сажу.

Автомобили с дизельными двигателями в целом более безвредны для здоровья людей и позволяют меньше загрязнять атмосферу токсичными газами. Количество воздуха, потребляемое двигателями при сгорании топлива составляет в среднем для бензиновых автомобилей 15 кг, а для дизельных 24 кг на 1 кг топлива. Работающие дизельные двигатели поглощают в 1,6 раз воздуха больше, чем бензиновые. Автотранспорт поглощает большое количество кислорода. Потребление 15 кг кислорода для сжигания топлива достаточно одному человеку для дыхания в течении месяца.

4.2 Влияние скорости, режимов движения автомобилей и уклонов дороги на количество выбрасываемых токсичных веществ

Скорость и режим движения автомобилей существенно влияет на объем токсичных выбросов. Сравнительные данные по токсичным выбросам на различных режимах движения по горизонтальному участку дороги приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Зависимость выброса токсичных веществ от режимов движения автомобилей

Токсичные выбросы	Количество загрязняющих веществ, %, выбрасываемых в автомобилями на режимах
	Холостой ход	Разгон	Постоянная скорость	Торможение
Бензиновые двигатели
Окись углерода, СО	6,9	2,9	2,7	3,9
Углеводород, СН	0,53	0,16	0,1	1,0
Дизельные двигатели
Углеводород, СН	0,04	0,02	0,01	0,03

Из таблицы видно, что вредных веществ меньше выделяется при движении автомобиля с постоянной скоростью. Гораздо больше выбрасывается токсичных газов при работе двигателя на холостых оборотах.

Повышенная загазованность объясняется тем, что во время работы двигателя на холостых оборотах дроссельная заслонки его карбюратора прикрыта, воздуха в карбюратор поступает меньше, ухудшается процесс сгорания топлива, и концентрация токсичных выбросов возрастает примерно в 2,5 раза, чем при равномерном движении автомобиля.

Повышенный выброс токсичных веществ наблюдается во время торможения и разгона автомобиля. При торможении автомобиль работает на малых оборотах, что ухудшает сгорание топлива. Во время разгона в работу включается ускорительный насос карбюратора, в результате чего резко повышается подача топлива и обогащается горючая смесь.

Скорость движения автомобилей влияет на выброс токсичных веществ. Минимальное выделение вредных веществ происходит у грузовых автомобилей при постоянной скорости движения 50 - 60 км/ч, а у легковых автомобилей примерно 70 км/ч. На горизонтальном участке дороги при снижении скорости автомобиля в 3 раза с 60 км/ч до 20 км/ч увеличивает выброс окиси углерода СО в 2,5 раза. Например, сравнительные испытания показали, что при скорости движения 60 км/ч в воздух выделяется на 1 км 17 л СО, а при 20 км/ч уже 42 л.

На подъемах у автомобилей возрастает сила тяги по сравнению с горизонтальными участками дороги. Количество выбрасываемых токсичных газов увеличивается. Существуют эмпирические формулы, которые позволяют подсчитать, во сколько раз увеличиваются токсичные выбросы в зависимости от величины подъема:

для бензиновых двигателей:

К_б=1+ 0,0542 ^. i, (4.1)

для дизельных двигателей:

К_д=0,91+ 0,11 ^. i, (4.2)

где К_б, К_д - число, во сколько раз увеличиваются токсичные выбросы соответственно у бензиновых и дизельных двигателей;

i - уклон подъема, ‰

Например, определим во сколько раз увеличатся токсичные выбросы на подъеме i = 10 ‰ для бензиновых и дизельных автомобилей.

Для бензиновых двигателей:

К_б=1+ 0,0542 ? 10 = 1,54 раза.

Для дизельных двигателей:

К_д=0,91+ 0,11?10 = 2,01 раза.

При движении бензиновых автомобилей на подъеме 10 ‰ количество токсичных выбросов увеличивается в 1,54 раза, а у дизельных - в 2,01 раза, т.е. влияние подъема наиболее ощутимо при работе дизельных двигателей.

4.3 Расчет уровня концентрации токсичных выбросов в зоне автомобильных дорог

Во время движения автомобилей происходит выброс токсичных веществ в окружающую среду. Наибольший объем в отработавших газах занимают: окись углерода (угарный газ) СО, углеводороды С_нН_м, окись азота NO_x. Для обеспечения безопасности людей, животных и зеленых насаждений нужно знать величины концентраций токсичных газов в воздухе и их распространение в стороны от дороги, чтобы установить причину санитарно-защитной зоны.

Выброс, состав и распространение отработавших газов существенно зависят от режима работы двигателя, технического состояния, интенсивности и скорости движения автомобилей, продольного профиля дороги (подъемы, спуски, площадки), типа и состояния дорожного покрытия, направления и скорости ветра и других факторов.

Обычно расчет концентрации токсичных веществ ведется ведется на небольшой высоте над поверхностью дороги и выполняется по модели гауссовского распределения примесей в атмосфере:

(4.3)

где С - концентрация данного токсичного вещества в воздухе, г/м³;

q - интенсивность выбора токсичного вещества автотранспортными средствами, г/м?с;

у - стандартное отклонение гауссовского рассеяния в вертикальном направлении, м (табл. 4.3);

u - скорость ветра, учитывается при угле к дороге б не менее 45⁰ (умножается на sinц), м/с.

Таблица 4.3

Стандартное отклонение гауссовского рассеяния у в зависимости от удаления дороги

Влияние времени суток	Удаление от дороги, м
	10	20	40	60	80
Днем, солнечная радиация
Сильная	2	4	6	8	12
Слабая	1	2	4	6	8
Ночь
Облачно	0,3	0,6	1	1,8	2,8
Ясно	0,1	0,2	0,4	0,8	1

Значение интенсивности выброса для карбюраторных двигателей определяется по следующей формуле:

q_k=2,06 ^. 10^{-4 .} Q_п ^. N_k ^. K_k ^. m, (4.4)

где q_k - интенсивность выброса токсичного вещества, г/м с;

Q_п - расход топлива одним автомобилем, л/км;

N_k - интенсивность движения автомобиля с карбюраторными двигателями, авт/ч;

K_k - безразмерный коэффициент, таблице 4.4;

2,06 ^. 10^-4 - коэффициент перевода размерности л/км ч в г/м с;

m - коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автомобилей на выброс загрязняющих веществ (табл. 4.5).

При расчете q для дизельных автомобилей в формулу вместо N_k, K_k соответственно подставляем N_д и К_д (см. табл.4.4).

Таблица 4.4.

Значение коэффициентов K_k, К_д

Токсичные газы	Тип двигателя
	Карбюраторный, Kk	Дизельный, Кд
Окись углерода	1	0,14
Углеводороды	0,122	0,037
Окись азота	0,01	0,015

Таблица 4.5.

Значение коэффициента m для грузовых автомобилей при выбросах различных токсичных веществ

Двигатель	СО	СН	NO	SO
Бензиновый и газовый	2	1,8	1	1,15
Дизельный	1,6	1,8	1	1,15

Обычно в формуле (4.4) величину Q_п расхода топлива рекомендуется принимать по эксплуатационным нормам, что, на наш взгляд, не совсем точно, так как при этом не учитываются конкретные условия работы автомобилей и их техническое состояние. Для более точных расчетов предлагается принимать величину расхода топлива с учетом имеющихся дорожных условий. Например, на подъеме дороги к существующим сопротивлениям движению автомобиля добавляется дополнительное сопротивление от уклона. Это объясняется тем, что одна из составляющих массы автомобиля действует вдоль дороги и направлена против движения. Повышение сопротивления движению ведет к росту силы тяги, а следовательно, к увеличению механической работы, совершаемой автомобилем на подъеме.

На подъеме скорость автомобиля уменьшается, распыление топлива в карбюраторе ухудшается, и двигатель начинает работать на обогащенной смеси. В результате возрастает расход горючего и количество токсичных выбросов в окружающую среду.

На спуске автомобиль часто двигается накатом, применяя торможение, тук как величина спуска обычно больше сопротивления движению. В этом случае двигатель работает на холостых оборотах, дроссельная заслонка его карбюратора закрыта, воздуха поступает меньше, чем на подъеме и площадке, и горючая смесь значительно обогащается. При этом токсичные выбросы возрастают, поэтому коэффициент n = 1,5 ч 2,5.

Вычислив расход топлива Q_п с учетом конкретных условий на дорогах, можно более точно определить интенсивность выброса токсичного вещества от автомобилей (q) и затем концентрацию токсичного вещества в воздухе (С).

Так как по дороге г. Арамиль - г. Двуреченск интенсивность движения автомобилей с дизельными двигателями гораздо больше, чем с карбюраторными (таблице 4.6), то для расчета концентрации токсичных выбросов возьмем автомобиль с дизельным двигателем. При сгорании дизельного топлива выбрасывается в воздух значительно меньше токсичных газов, чем у бензиновых двигателей, кроме окиси азота. Окись азота NO_x в атмосфере переходит в диоксид NO₂ за 0,1 ч 10 часов. Диоксид азота в 41 раз опаснее окиси углерода СО.

Таблица 4.6

Интенсивность движения на перспективные годы автомобильной дороги г. Москва - г. Воронеж

Годы	Среднесуточная интенсивность, авт/сут
	грузовые	легковые	автобусы	Всего
2010	170	1385	153	1705
2020	198	1603	178	1979
2030	230	1870	196	2296

Определим концентрацию загрязнения окружающей среды окисью азота за время движения груженого автомобиля КаМАЗ-5312 с прицепом ГКБ 9383-010 на подъеме i = 55 ‰ (максимальный уклон на дороге г. Асбест - г. Двуреченск), длиной 74 м на расстоянии от дороги 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80 м. Дорога с асфальтобетонным покрытием W₀ Н/м; = 0,4. Скорость автомобиля 16 м/с. Теплотворная способность топлива Н = 10400 ккал/кг. Плотность топлива = 0,875 кг/л. Интенсивность движения N_д = 60 авт/ч. Масса автопоезда с грузом G_ап =37,75 т; масса автомобиля с грузом G_а =18,4 т.

Для большей точности расчет силы тяги выполняется с учетом состояния и типа дорожного покрытия, скорости двигателя и воздушного сопротивления на подъеме, спуске, площадке:

F_k=G_a(f₀ + i?g + _в), (4.5)

где G_a - вес автомобиля, H;

f₀ - коэффициент сопротивления качению (характеризует тип и состояние дорожного покрытия: для асфальтобетона f₀ = 0,015;

i - подъем на дороге;

_в - коэффициент сопротивления воздушной среды:

_в= ,(4.6)

где К - коэффициент обтекаемости автомобиля, зависимый от формы тела;

S - лобовая площадь автомобиля, м²;

V - скорость движения, м/с;

g = 9,8 м/с² - ускорение силы тяжести.

Сопротивление от воздушной среды учитывается и добавляется в формулу (1.6), когда скорость движения автомобиля больше 25 км/ч.



F_п=370328 ? (0,015 + 0,055 + 0,002) = 26664 Н.

После определения касательной силы тяги F_к следует проверить ее ограничение по силе тяги сцепления ведущих колес с дорогой F_сц:

F_сц=, (4.7)

где G_сц - сцепной вес автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса автомобиля, м;

- коэффициент сцепления ведущих колес автомобиля с дорогой.

F_сц=G_сц Н.

При расчете F_сц коэффициент принимается одинаковым для всех ведущих колес. Значение коэффициента сцепления зависят от многих факторов, в том числе от вида покрытия и особенно от его состояния. Например, для сухого асфальта = 0,7 ч 0,8, а для мокрого 0,3 ч 0,4.

Для нормальной работы автомобиля необходимо, чтобы соблюдалось неравенство F_k ? F_сц.

Если получилось, что F_k > F_сц, то в расчетах принимается величина силы тяги по сцеплению F_сц, так как большая величина F_k не может реализовываться на дороге. Ведущие колеса автомобиля из-за недостаточного сцепления будут буксовать.

Так как F_п< F_сц (26664 Н < 54151 Н), то сцепление ведущих колес с дорогой обеспечено и дальнейшие расчеты ведем по F_экв.п = 26664 Н.

Зная величину касательной силы тяги F_k и длину подъема l, можно вычислить механическую работу автомобиля на подъеме. Далее механическую работу переводим в тепловую, так как 1 Н?м = 1 Дж, а 1 кал в среднем равна 4,200 Дж.

Тогда количество калорий, расходуемых автомобилем на подъеме, будет равно:

калл или ккал. (4.8)

Механическая работа, совершаемая автомобилем, равна произведению его касательной силы тяги на пройденное расстояние:

А = F_k ^. l, (4.9)

где А - механическая работа автомобиля, Н ? м;

F_k - касательная сила тяги, Н;

l - длина подъема (спуска, площадки), м

С учетом изложенного формулу для расчета расхода горючего при движении автомобиля, можно записать в следующем виде:

, (4.10)

где Q_п - расход топлива, л;

- КПД двигателя (0,27 ч 0,43);

- КПД трансмиссии (0,85);

Н - удельная теплотворная способность топлива, ккал/кг;

- плотность топлива, кг/л (бензин: = 0,740 кг/л; дизельное топливо: = 0,875 кг/л);

а - безразмерный коэффициент (0,19);

n - коэффициент, учитывающий работу двигателя на обогащенной смеси (на подъеме n = 1,3, на площадке n = 1,2, на спуске 1,5 ч 2,5).

= 0,32 л,

Расход на 1 километр составит 4,33 л/км.

Определяем интенсивность выброса для двигателей на максимальном подъеме q_п по формуле 4.4:

q_п.=2,06 г/м с,

Ветер дует слева к дороге под углом 46є 04ґ Концентрация токсичных веществ на максимальном подъеме и спуске С_экв. скорость ветра, учитывается при угле к дороге не менее 45⁰ (умножается на sin), м/с (U = 4,1?sin 46є 04ґ = 2,95 м/с):

При l_п= 5 м: ,

При l_п= 10 м: ,

При l_п= 20 м: ,

При l_п= 30 м: ,

При l_п= 40 м: ,

При l_п= 60 м: ,

При l_п= 80 м: ,

Ветер дует справа к дороге под углом 46є 04ґ Концентрация токсичных веществ на максимальном подъеме и спуске С_экв. скорость ветра, учитывается при угле к дороге не менее 45⁰ (умножается на sin), м/с (U = 3,3?sin 46є 04ґ = 2,37 м/с):

При l_л= 5 м: ,

При l_л= 10 м: ,

При l_л= 20 м: ,

При l_л= 30 м: ,

При l_л= 40 м: ,

При l_л= 60 м: ,

При l_л= 80 м: ,

Таблица 4.7

Результаты расчета концентрации окиси азота на различном расстоянии от полосы движения на максимальном подъеме

Прилегающая территория	Расстояние от дороги, м
	5	10	20	30	40	60	80
Слева	0,541	0,270	0,135	0,090	0,068	0,045	0,034
Справа	0,435	0,217	0,109	0,072	0,054	0,036	0,027

Анализируя данные таблицы 4.7 и сравнивая с ПДК_NO = 0,05 мг/м² приходим к выводу, что при заданной интенсивности движения концентрация окиси азота влево на расстоянии до 55 м и вправо на расстоянии 46 м от оси полосы движения повышает среднесуточную ПДК.

Выполненные расчеты показывают, что выброс токсичных веществ следует учитывать при эксплуатации жилищно-бытовых построек, иначе они могут отрицательно влиять на здоровье людей, животных и зеленые насаждения.

Для снижения загазованности ведутся работы по созданию электромобилей и автомобилей на солнечных батареях.

Перспективно использование на автомобилях водородных двигателей, однако пока еще нет дешевого способа получения водорода.

В городах экологически чистыми является транспорт на электрической тяге в виде троллейбусов, трамваев, метро и пригородных электричек.

Продолжительное время ведутся работы по созданию нейтрализаторов. Установка их на серийные автомобили позволит снизить токсичный выхлоп. Однако нейтрализаторы пока еще дороги, так как для их для их изготовления используются дорогостоящие материалы в виде платины и палладия. Сейчас ведутся исследования по созданию нейтрализаторов с более дешевыми наполнителями, что обеспечит их более широкое распространение.

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Общие сведения

Охрана труда предусматривает обеспечение здоровых и безопасных условий труда: санитарных норм и правил, техники безопасности.

Соблюдение производственной санитарии при дорожном строительстве ввиду его большой протяженности и нередко оторванности от населенных пунктов имеет особое значение и обеспечивается оборудованием на линейных работах передвижных, а на остальных - стационарных санитарно-бытовых помещений.

Требования по технике безопасности для большинства строительных работ, в том числе по организации строительных площадок, установке и эксплуатации строительных машин, эксплуатации инструментов, земляным работам, строительству мостов и труб, монтажным работам, электромонтажным работам и другим распространяются на строительно-монтажные организации независимо от их подчиненности.

Главнейшие мероприятия по технике безопасности дорожного строительства: изучение всеми работниками правил техники безопасности и охраны труда по всему комплексу дорожно-строительных работ; выделение ответственных за соблюдение правил безопасности лиц; проведение перед началом работ вводного инструктажа; обучение рабочих технике безопасности; Напоминание о правилах путем красочных плакатов; ограждение движущихся частей стационарных машин; оборудование самоходных дорожно-строительных машин звуковой и световой сигнализацией ( для ночного времени передней и задней); ограждение мест работы дорожных машин, а также их стоянок, особенно в ночное время; обеспечение рабочих специальной одеждой, обувью, а также средствами индивидуальной защиты(очки, респираторы и т.д.), специальное, предварительное обучение верхолазов, рабочих, занятых на погрузо-разгрузочных работах, монтажников; перевозка людей только на оборудованных для этой цели автомобилях.

5.2 Охрана труда при строительстве автомобильной дороги

До начала работ по строительству автомобильной дороги место проведения работ ограждают и оформляют объезд, по которому направляют движение.

Ввиду работы бульдозеров, автогрейдеров, катков, асфальтоукладчиков и грузовых автомобилей, доставляющих строительные материалы, намечают безопасные места для их работы, а также схему вывода и входа в зону работ.

В ночное время место работ должно быть освещено переносными прожекторами и фонарями. Запрещается работать на землеройно-транспортных машинах при неисправном звуковом сигнале. Катки должны быть оборудованы механизированным устройством для смазки фальцев (при укатке асфальтобетонного покрытия).

При одновременной и совместной работе двух и более машин дистанция между ними должна быть не менее 10 метров.

Двигатели бульдозеров, автогрейдеров, катков, асфальтоукладчиков и других машин могут включать только их машинисты, соблюдая соответствующие правила техники безопасности.

Перед пуском асфальтоукладчика необходимо убедиться в исправности конвейерного питателя. Перед опусканием навесной части асфальтоукладчика необходимо убедиться в отсутствии людей сзади машин. Во избежание ожогов при загрузке бункера смесью нельзя находиться около его боковых стенок.

При подогреве выглаживающей плиты разжигать форсунку можно только факелом на длинном пруте и не прикасаться к разогретому кожуху над выглаживающей плитой. При изменении направления движения катка, асфальтоукладчика и других машин необходимо подавать предупредительный сигнал.

Смесь, прилипшую к стенкам и дну кузова, разгружают с помощью специальных скребков или лопаток с ручкой длиной не менее 2 метров.

Все инструменты, применяемые для отделки асфальтобетонного покрытия из горячей смеси, подогревают в передвижной жаровне (на колесах). Запрещается подогревание инструмента на кострах. Нельзя выполнять работы перед движущимися катками, автомобилями и другими машинами.

При работе с асфальтобетонными смесями с добавками полимеров необходимо повышенное внимание к соблюдению правил техники безопасности и не допускать сопротивления открытых частей тела с асфальтобетоном.

Бригада рабочих, занятая на постройке автомобильной дороги, должна быть обеспечена передвижным вагоном, который служит укрытием в непогоду, местом хранения аптечки, бака с питьевой водой, инструментов.

При длительных перерывах в работе технику очищают, осматривают механизмы и устраняют неполадки. Машины ставят на тормоза в одну колонну. С обеих сторон колонны машин устанавливают ограждения с красными сигналами: днем - флаги, ночью - фонари.

При опускании элемента запрещается направлять и поворачивать его руками. Поворачивать поднятый элемент следует только при помощи оттяжек. Горизонтальное перемещение элементов при помощи оттяжек запрещается.

Во время подъема элемента запрещается находиться под стрелой крана и в зоне ее поворота. Подходить к элементу для его точной установки на место разрешается только после того, как зазор между нижней поверхностью элемента и местом его установки не будет превышать 5-10 см.

Точная установка элемента на место должна производиться при помощи ломиков во время положения элемента на весу. Свободный конец ломика при этом не должен находиться против рабочего.

5.3 Расчет устойчивости самоходного автокрана

Для безопасной работы передвижные стреловые краны должны обладать надлежащей устойчивостью, исключающей возможность их опрокидывания. Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов предусматривается проверка расчетом монтажных кранов на устойчивость.

При расчетах кранов различают устойчивость грузовую, то есть устойчивость крана от действия полезных нагрузок при возможном опрокидывании его вперед в сторону стрелы и груза, и собственную, то есть устойчивость крана при отсутствии полезных нагрузок и возможном опрокидывании его назад в сторону противовеса.

Схема для расчета грузовой устойчивости выбранного самоходного автокрана КС-45717К-1 приведена на рис. 5.4

Грузовая устойчивость самоходного крана должна соответствовать условию:

К₁М₂?М_n, (5.4.1),

где К₁ - коэффициент грузовой устойчивости, применяемый для горизонтального пути без учета дополнительных нагрузок равным 1,4, а при наличии дополнительных нагрузок(ветер, инерционные силы) и влияния наибольшего допускаемого уклона пути - 1,15;

М₂ - момент, создаваемый рабочим грузом относительно того же ребра опрокидывания, Т*м;

М_n - момент всех прочих (основных и дополнительных) нагрузок, действующих на кран относительно того же ребра с учетом наибольшего допускаемого уклона пути, Т*м.

Величину грузового момента определим по формуле:

М₂=Q(a-b)=900(10-2)=7200 км.ч, (5.4.2),

где Q=900 кг - вес наибольшего рабочего груза;

а - расстояние от оси вращения крана до центра тяжести наибольшего рабочего груза, подвешенного к крюку, при установке крана на горизонтальной плоскости, м;

в - расстояние от оси вращения крана до ребра опрокидывания, м.

Величину удерживающего момента М_n, возникающего в кране от действия основных и дополнительных нагрузок, находим из выражения:

М_n=М'_в-М_у-М_ц.с.-М₄-М_в=59917,2-2741,5-69,08-48,92-760=56297,7 кг.м,(5.4.3)

где М'_в - восстанавливающий момент от действия собственного веса крана:

М'_в=G(b+c)cosб=20000(2+1)cos3=59917,2 кг.м,(5.4.4)

где G=20000 кг - вес крана;

с=1м - расстояние от оси вращения крана до его центра тяжести,

б - угол наклона пути крана в радиусах; для передвижных стреловых кранов, а также кранов-экскалаторов б=3° при работе без выностых опор и б=1,5° при работе с выностными опорами; для башенных кранов б=2° при работе на временных путях и б=0° при работе на постоянных путях;

М_у - момент, возникающий от действия собствеенного веса крана при уклоне пути:

М_у=G*h₁*sinб=20000*2,6*sin3°=2741,5 кг.м, (5.4.5)

где h₁ - расстояние от центра тяжести крана до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м;

М_ц.с. - момент от действия центробежных сил:

М_ц.с.=кг.м., (5.4.6)

где n - число оборотов крана вокруг вертикальной оси в мин.,

h - расстояние от оголовка стрелы до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м;

H - расстояние от оголовка стрелы до центра тяжести подвешенного груза( при проверке на устойчивость груз приподнимают над землей на 20-30см);

М₄ - момент от силы инерции при торможении опускающего груза:

М₄=кг.м., (5.4.7)

uде х - скорость подъема груза в м/с(при наличии свободного опускания груза расчетную величину скорости принимают равной 1,5М/с);

g =9,81 м/с² -ускорение силы тяжести;

t - время неустановившегося режима работы механизма подъема(время торможения груза), равное 3с;

М_в - ветровой момент:

М_в=М_в.к.+М_в.г.=W*с+W₁*с₁=100*2,6+50*10=760 кг.м, (5.4.8)

где М_в.к. - момент от действия ветра на кран;

М_в.г. - момент от действия ветра на подвешенный груз;

W - сила давления ветра, действующего параллельно плоскости, на которую установлен кран, на наветренную площадь груза, кг;

W₁ - сила давления ветра, действующего параллельно плоскости, на которой установлен кран, на наветренную площадь груза, кг;

с=h₁ и с₁=h - расстояние от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки, м.

Величину коэффициента грузовой устойчивости крана, не предназначенного для перемещения с грузом, определим по формуле:

К₁=>1,15(5.4.9)

Таким образом, расчет показал, что устойчивость самоходного автокрана обеспечена.

5.5 Расчет давления насыпи на трубу

Труба, уложенная в насыпь, под воздействием активного давления грунта засыпки получает вертикальные перемещения, а кроме того, подвергается собственным изгибным деформациям, величина которых зависит от жесткости конструкции трубы. В месте с тем грунт, окружающий трубу, также дает осадку, величина которой зависит от упругих свойств грунта.

Рис. 5.1 Схема взаимодействия осадок насыпи над трубой и по бокам трубы

d=2,32 м

a=2,16 м

h=3,19-2,16=1,03м

Эта схема соответствует жестким трубам. Как видно, осадка насыпи больше осадки столба грунта над трубой на величину, в результате чего развиваются силы трения по боковым поверхностям t, направленные вниз, что приводит к концентрации давления засыпки на трубу(q₁ q₂).

Это обстоятельство учитывается при расчетах путем введения соответствующих коэффициентов вертикального давления С, величина которого вычисляется по формуле:

С=1+А*В(2-В (5.5.1)

где А - коэффициент, зависящий от класса жесткости труб: для Iкласса А=1, для IIIкласса А=0, для труб II класса А=1-0,51*lgщ;

В= (5.5.2)

где б_п-нормативный угол внутреннего трения грунта(обычно б_п=30°);

_n - коэффициент бокового давления грунта засыпки:

_n=tg²(45°- (5.5.3)

где d - диаметр звена по внешнему контуру, м;

а - расстояние от основания насыпи до верха звена трубы,м;

S - коэффициент, учитывающий тип фундаментов;

S=1

Так как В=33,02 h/d=1,03/2,32=0,44, то принимаем В=h/d=0,44.

Основными видами нагрузок при статических расчетах труб являются давление грунта от транспортных средств. Собственный вес конструкций учитывают только при расчете труб больших отверстий, например, прямоугольных труб из плитных элементов. Вес водного наполнителя не учитывается.

Нормативное вертикальное давление грунта засыпки определяется по формуле:

р_у=с_у*г_у*h=1,08*(17*0,14+16*0,39+18,5*0,36+21*0,08+25*0,06)=19,94кН/м²; (5.5.4)

где с_у - коэффициент вертикального давления;

г_п - нормативный удельный вес грунта, кН/м³

h - высота засыпки, отсчитываемая от верха покрытия до верха звена, м.

Горизонтальное(боковое)давление грунта вычисляется по формуле:

Ph=г_n(ср)*h_x*ф_n=17,9*2,11*0,33=12,46 кН/м², (5.5.5)

где h_x -высота засыпки, отсчитываемая от верха покрытия до середины высоты звена:

h_x=h+0,5*а=1,03+0,5*2,16=2,11м.(5.5.6)

В качестве основной транспортной нагрузки при расчете труб под насыпями дорог принимается нагрузка по схеме НК-80, так как нагрузка по схеме АК дает меньше значения дополнительного давления.

Нормативное давление грунта от нагрузки НК-80 определяют по следующим формулам:

Вертикальное -р_ук = КН/м²; (5.5.7)

Горизонтальные -р_hк = р_ук*ф_n= 46,15*0,33=15,23 кН/м² (5.5.8)

6. Организация строительства автодороги

6.1 Построение линейного календарного графика

Построение линейного календарного графика осуществляют на основании общей принятой схемы организации строительства. ЛКГ включает в себя количество, направление и скорость специализированных потоков, сроки выполнения работ.

Полезной особенностью ЛКГ является возможность любой степени детализации поточного производства, начиная от изображения комплексного потока одной линией и кончая семейством линий, изображающих работу спецпотоков, а при необходимости и работу отдельных бригад и звеньев.

ЛКГ строится на основании продолжительности работы каждого спецпотока и обеспечивает оптимальную организацию в заданные сроки.

При установлении сроков работ спецпотоков следует учитывать, что каждый спецпоток может действовать в определенный период времени, обусловленный средней температурой воздуха.

В дипломном проекте работы по строительству участка дороги выполняются в следующей последовательности:

спецпоток №1 - по подготовительным работам;

спецпоток №2 - по строительству земполотна;

спецпоток №3 - по строительству водопропускных труб;

спецпоток №4 - по строительству дорожной одежды;

спецпоток №5 - по укрепительным работам;

спецпоток №6 - по обустройству.

Подготовительные работы включают две операции:

расчистку полосы отвода;

снятие растительного слоя грунта.

Работы по строительству земполотна выполняются двумя спецотрядами:

по выполнению линейных работ;

по выполнению сосредоточенных работ.

Спецпоток по устройству дорожной одежды делится на следующие потоки:

частный поток по устройству дополнительного слоя основания (ППС);

частный поток по устройству основания;

частный поток по устройству нижнего слоя покрытия;

частный поток по устройству верхнего слоя покрытия.

Укрепительные работы предусматривают гидропосев трав.

В дипломном проекте рассматривается вахтовый способ организации труда рабочих, то есть работы выполняются постепенно в течение строительного сезона, без учета выходных и праздничных дней.

Общая продолжительность работ комплексного потока определяется по формуле:

Т_общ=Т₁+Т₂+…Т_n+t_в.р.+t_о..р.=30+9+13+47+58+38+57+6+14+20+292 дня, (6.1.1)

где Т₁+Т₂+…Т_n - продолжительность работы спецпотоков, дни;

где t_в.р., t_о..р - продолжительность весенней и осенней распутиц соответственно, дней.

Дата начала весенней распутицы определяется по формуле:

Z=Т₀+, (6.1.2)

где Т₀ - дата перехода температуры воздуха весной через 0°С,

б -климатический коэффициент, характеризующий скорость оттаивания грунта, б=4 см/сут.

Дата конца весенней распутицы:

Z=Z+/IV, (6.1.3)

где Н_пр=80см - средняя глубина промерзания грунта.

Дата начала осенней распутицы ориентировочно приурочена к среднесуточной температуре воздуха +5°С -Z =19/X, а дата окончания осенней распутицы Z=8/XI - соответственно к 0С в осенний период времени.

По «Расчетным нормативам для составления проектов организации строительства,ч.3» определим составы отрядов и потребности в их работе на отдельные виды работ.

6.1.1 Очистка площадей от кустарника и мелколесья

Состав отряда: - рабочие - 6чел.;

- водители машин и мотористы - 4 чел.

Машины и оборудование(шт.):

трактор Т-100 -2;

трактор 54л.с. -2;

грабли кустарниковые - 2;

кусторез Д.-174В -1;

корчеватель-собиратель К-1А-1;

автосамосвалы - 6.

6.1.2 Потребность в работе спецотряда

12,9*1=12,9 отрядо-смен.

2. Снятие и обваловывание растительного грунта бульдозером (на 1000м³):

бульдозер Д.-572(1шт) -1,28 отрядо-смен.

на 116,23 тыс.м³ грунта потребность в работе: 1,28*116,23=148,8 отрядо-смен.

Принимаем 8 бульдозеров, тогда потребностьв работе:

148,8/8?19 маш.-смен.

6.1.3 Разработка грунта самоходным скрепером

Скрепер(1шт) -3,03 маш-смен *62,686 тыс.м³=189,9 маш-смен(принимаем 5 скреперов -потребность в работе 189,9/5?38 маш.-смен);

бульдозер Д.-494(1шт) - 0,27 маш.-смен к 62,686=16,9 маш.-смен;

каток ДУ-39А(1шт) -0,93 маш-смен к62,686=58,3 маш.-смен;

трактор-толкач (1шт) - 38 маш.-смен;

ПММ ПМ-130Б(1шт) - 626,86/52=12,1 маш.-смен.

Потребность в работе отряда принимаем равной 38 отрядо-смен.

6.1.4 Строительство круглых железобетонных труб

Состав отряда(чел).	1м	1,75м	2м
1) рабочие;	6	6	6
2)водители дорожных машин и мотористы: Машины и оборудование (шт):	3	3	3
1) автокран	ЛАЗ-609А(1)	К-51и(1)	АК-75В(1)
2) бульдозер Д.-159Б	1	1	1
3) электротрамбовка И-132	1	1	1
4) электровибратры С-413, И-50,И-116	Все по 1	Все по 1	Все по 1
5) электростанция ЖЕС-4,5	1	1	1
6) битумный котел Д.-387	1	1	1

Потребность в работе, отрядо-смен 0,2*24,3+4,11?9; 0,275*27,4+5,5?13; 1,275*27,2+12,15=47

6.1.5 Разработка грунта экскаватором

1) экскаватор ЭО-5111(1шт) - 2,15 маш-смен*453,799=975,7 маш.-смен (принимаем 17 экскаваторов - потребность в работе - 975,7/17=58 маш-смен);

2) бульдозер Д.-494 (1шт) - 0,3 маш-смен *453,799=136 маш-смен(принимаем 2 бульдозера - потребность в работе - 136\2=68 маш-смен);

3) каток ДУ-39А(1шт) - 0,33 маш-смен *453,799=422 маш-смен(принимаем 7 катков - потребность в работе 422/7?60,3 маш-смен);

4) ПММ ПМ-130Б(1шт) - 4537,99/52=87,3 маш-смен;

5)автосамосвалы КРАЗ-65034: производительность 1машины П=112,3м³/см потребность в работе - 453799/112,3=4041 маш-смен, принимаем 57 машин, тогда потребность в работе 4041/57?58 маш-смен.

Принимем потребностьв работе отряда равной 58 отрядо-смен.

6.1.6 Отделочные работы при возведении земполотна

дорожные рабочие - 5чел;

водители дорожных машин и мотористы - 5 чел;

автогрейдер Д.-144 - 1шт;

экскаватор-планировщик - 1шт;

скренер - 1шт;

каток Д.-326 - 1шт;

трактор Т-100 - 2шт.

Потребность в работе отряда на 1км - 4 отрядо-смен, на 14,14 км - 14,14*4?57 отрядо-смен.

6.1.7 Устройство песчаного подстилающего слоя

рабочие - 8чел.;

водители дорожных машин и мотористы - 3чел;

автогрейдер Д.-144А - 1шт;

каток ДУ-39а - 1шт;

электровибраторы С-413 - 4шт;

электростанция - 1шт;

ПММ ПМ-130Б(1шт) - 124718/(52*22)=109 маш-смен(принимаем 2ПММ, тогда потребность в работе - 109/2=55 маш-смен)

Автосамосвалы КРАЗ-65034: производительность 1 машины П=129,6 м³/смену, потребность в работе - 124718/129,6=962,3 маш-смен( принимаем 17 автосамосвалов, потребность в работе -962,3/17?57 маш-смен)

Потребность в работе отряда на 1км - 4 отрядо-смен, на 14,14 км- 14,14*4?57 отрядо-смен.

6.1.8 Устройство щебеночного основания

рабочие - 13чел;

водители дорожных машин и мотористы - 12 чел;

распределитель щебня Д.-337А - 3шт;

катки Д.-469А - 2шт;

катки Д.-399А - 7шт;

ПММ ПМ-130Б - 61981,26/(52*10)=119,2 маш-смен(принимаем 2 ПММ, тогда потребность в работе --119,2/2=59,6 маш-смен);

Автосамосвалы КРАЗ-65034: производительность П=34,3м³/смену, потребность в работе одной машины - 61981/34,3=1807 маш-смен(принимаем 32 самосвала, тогда потребность в работе 1807/32?57 маш-смен).

Потребность в работе оряда на 14,14 км - 57 отрядо-смен.

6.1.9 Устройство нижнего слоя асфальтобетонного покрытия

рабочие - 11чел;

водители дорожных машин и мотористы - 14 чел;

асфальтоукладчики Д.-150Б - 2шт.;

катки Д.-399А - 3шт.;

катки Д.-469А - 3шт.;

катки Д.-400А - 4 шт.;

автогидромоторы Д.-641 - 2 шт;

автосамосвалы КРАЗ: производительность 1 машины П=26,07т/см, потребность в работе - 2358/26,07=904,5 маш-смен(принимаем 16 самосвалов, потребность в работе 904,5/16?57 маш-смен).

6.1.10 Устройство верхнего слоя асфальтобетонного покрытия

рабочие - 11чел;

водители дорожных машин и мотористы - 14 чел;

асфальтоукладчики Д.-150Б - 2 шт;

катки Д.-399А - 3шт;

катки Д.-469А-3 шт.;

катки Д.-400А - 4шт.;

автогидронаторы Д.-641 - 2 шт.;

автосамосвалы КРАЗ-65034: производительность 1 машины П=32,8т/см, потребность в работе - 18452,7/32,8=562,5 маш-смен(принимаем 10самосвалов, потребность в работе 562,5/10?57 отрядо-смен.

Потребность в работе отряда на 14,14 км - 57 отрядо-смен.

Заключение

Запроектированный участок дороги «Москва - Богородицк-Задонск- Воронеж» дал выход Романскому району в областной центр - город Воронеж, а также в соседние области и другие регионы страны.

При проектировании дороги были получены высокие транспортно-эксплуатационные качества при минимуме строительных затрат, причем было установлено, что эти затраты окупятся через 0,5 года.

Эта автодорога обеспечивает безопасное движение как одиночных автомобилей с расчетной скоростью, так и транспортных потоков с высоким уровнем удобства, даже в самые неблагоприятные периоды года.

В данном проекте предусмотрено наилучшее сочетание элементов автомобильной дороги с ландшафтом местности и наименьшим отрицательным воздействием на окружающую среду.

Запроектированная дорога позволяет осуществлять движение по ней в любое время года независимо от погодных факторов; в то время, как по существовавшей до нее грунтовой дороге движение во многом зависело от погоды.

Таким образом, данный проект позволил значительно улучшить условия движения, повысить безопасность и скорость.

Список использованной литературы:

Большая Советская Энциклопедия. -М.:1976.

СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.-М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1983, -136с.

СНиП 2.05.02-85. Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги.-М.: Госстрой СССР. Стройиздат. 1985, - 36с.

Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа ВСН 46-83.М.: Транспорт,1985.-68с.

Справочник инженера-дорожника. И проектирование автомобильных дорог.-М.: Транспорт, 1989.-436с.

ГОСТ Р 21.1701-97. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автомобильных дорог.-М.: Госстрой России,1997.-29с.

Методические указания по оформлению чертежей в курсовых и дипломных проектах/Воронеж. гос. арх.-строит. акад.; Сост.: В.И. Резванцев, В.К. Батурин, А.В. Еремин, Воронеж,1999.-30с.

Расчет малых водопропускных сооружений: методические указания для индивидуальной работы, курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Проектирование автомобильных дорог»/Воронеж. гос. арх.-строит. акад.; Сост.: В.И. Резванцев, И.А. Гладышева, Т.В. Самодурова, А.И. Найденов, Воронеж,1996.-45с.

В.М. Лисов. Мосты и трубы: Учеб. пособие. Воронеж: изд-во ВГУ, 1995.-328с.

СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы/Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1985.-199с.

Антонов Н.М. Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных дорогах.- М.: Транспорт,1968.-468с.

Земляное полотно автомобильных дорог общего пользования. Типовые материалы для проектирования 503-0-48.87.М.: Союзпроект, 1987.-55с.

Резванцев В.И., Харченко В.А., Гладышева И.А. Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд: Учеб. пособие.- Воронеж: ВПИ, 1988.-169с.

Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог, ч.1.-М.:Транспорт,1987.-367с.

Каталог конструкций дорожных одежд для ЦНР. Воронеж, 1993.-150с.

Технико-экономическое сравнение конструкций дорожных одежд: методические указания для студентов 4-5 курсов/Воронеж. инж.-строит. ин-т.; Сост.: Н.Т. Лунарев, Г.А. Расстегаева. Воронеж, 1990.-17с.

Расчетные нормативы для составления проектов организации строительства. 4.3.-М.: Изд-во литературы по строительству, 1971.-225с.

УПСС. Укрупненные показатели стоимости строительства. Автомобильные дороги.-М.: Стройиздат, 1983.-56с.

Размещено на Allbest.ru