铁路课程设计-11上铁道詹天佑.doc
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1、铁道工程(詹天佑)专业铁路施工组织与管理课程设计任务书和指导书土木工程系2014.11铁路施工组织与管理课程设计任务书一、设计题目:新建铁路土石方工程施工组织设计工程施工队承担新线铁路焊轨基地的土石方工程任务,(其中包括基地面积为长550m宽50m的广场;基地两侧沿线路外伸450m的路基土石方工程)。基地初步标高按线路设计标高取平均值;泄水坡为单向坡i=3;土方边坡挖方为1:1.25,填方为1:1.5。原始资料为 线 至 段设计平面图及纵断面图各一份,线路等级为1级。二、施工条件:1 计算所需的施工机具均按需配备供应;2 所需劳力全部满足要求;3 施工在非雨季进行,月平均气温为20oC。三、设
2、计内容1 计算基地及1000m路基土方工程量;2 确定土方调配方案,选择施工方法;3 选择施工机械,确定施工机械走行路线;4 计算施工工期;布置现场平面图。四、设计成果及要求:1 编写课程设计说明书,(约8000字)2 绘制现场平面布置图1张(3#图纸)3 绘制路基(50m/个)横断面图(比例尺: 1:200)新线铁路单位工程施工组织设计指导书一、本设计的主要设计内容为:1 计算基地及基地两侧路基土方工程量:2 确定土方调配方案,选择施工方法;3 选择施工机械,确定施工机械走行路线;4 计算施工工期,布置现场平面图。二、设计方法与要求1. 工程量计算:1.1基地土方量计算:已知基地长550m宽
3、50m,i=3;边坡(填方为1:1.5,挖方为1:1.25)。计算步骤为:步骤1. 在平面图上找出接近线路或通过线路较为平坦的场地(550m50m),布置方格网,(边长取50m),形成22个方格。在平面图上找出每个方格角点的地面标高。步骤2. 由于设计标高取该段线路标高的平均值,所以在纵断面上找出相对应的线路设计标高,并求得平均值Hn,基地要求单向泄水, 基地的方格角点设计标高Hn=Hnli步骤3. 求施工高度h h=Hn-H地 计算“+”为填方,“-”为挖方 Hn角点设计标高; H填 角点自然地面标高。步骤4. 确定零线,即填挖的分界线。 确定零线,首先在各方格边上找出不填不挖的零点,零点位
4、置确定公式 x2=a-x1 ;x1、x2零点至方格角点距离;h1、h2相邻两角点施工高度的绝对值。 a方格边长将相邻边线上的零点相连,即为零线。步骤5. 计算各方格土方量。零线将方格划分为三角形、四边形和梯形,计算公式(见附录附表1)将计算结果分别按填方与挖方求出总土方量。步骤6. 计算边坡土方量, 绘出边坡图边坡图中将形成两种相似图形,即三角棱锥体和三角棱柱体,其计算公式:三角棱锥体:三角棱柱体:将计算结果分别按填方、挖方求出边坡总土方量。步骤7. 计算总土方量将方格土方量与边坡土方量分别按填方与挖方相加求得土方总工程量。1.2. 基地两侧路基土石方工程量计算。 已知线路为一级单线,从路基规
5、范中查得路基面宽度。路基顶面标高由纵断面图相应中心点求得。 路基土石方计算方法:可采用平均断面法或平均距离法,计算公式 平均面积法: 平均距离法:式中:A1A2A3An 每个断面面积L1L2L3Ln-1 两相邻断面间距离。由公式知道路基土方计算的关键是横断面地形,横断面地形高度线路设计标高。即为挖方路堑,横断面地形高度线路设计标高,即为填方路堤。横断面的计算步骤为:步骤1: 作横断面图,可采用方格法,在方格纸上绘图,比例采用1cm=1m。先绘出线路中心线,作出路基设计标高的路基面宽度。再在平面图上找出相应点的线路中心线地面标高。在该相应点上,作垂直于线路的横断面线,两边各延伸20m。在两边横断
6、面上,平坦地区可每边找出3点地面标高,复杂地区找出5点地面标高,这样每个横断至少有7点地面标高相连。路基面两端与地面以坡度线相连。 图示可绘结果为挖方路堑断面。图(A) 步骤2:根据所绘出的路基断面图 可计算出路基断面面积。 (1)可利用方格比例1cm=1m,求出断面积。(此法结果为估计,精度低) (2)采用计算方法。利用绘制时的断面点及路基面等已知标高,将路基断面划分为若干个三角形和梯形,分别求其面积。步骤3:用平均面积法求出个取土方量,将土方量填入表中。(表1) 表1序号里程挖方面积Fw填方面积Fr挖方量VW填方量VT备注123.n 2 确定土方调配方案21 区间路基土石方调配:根据地形区
7、间路基土方存在有以下三种情况 (1)平原地区:一般以路堤为主,填土从取土坑中取土,运距多为横向,距离短; (2)丘陵地区:一般为路堤、路堑并存,土方尽量采用纵向移挖作填; (3)山区:一般沿河谷线走行,并以路堑为主,大多为半堑半堤,故采用横向移挖作填,并有大量的弃土。 上述三种情况,土方调配时应尽量移挖作填,以减少工程数量,如何达到最佳调配方案,应着重研究最佳运距。尤其是纵向运距,如果无特殊要求情况下,应计算出最佳运距的经济比较。 21-1经济运距计算公式为: 设路堑1m3的挖土,纵向运送L距离到路堤的费用为Am,则 Am=A+bL(1) A:挖1m3土并装到运送工具上的费用;b:1m3土运送
8、1m距离的费用。如果上述路堑挖方不纵向运至路堤,而运往弃土堆,路堤就由取土坑取土,横向运至路堤的费用则为AnAn=(A+bL弃)+(A+bL取)(2) L弃:挖土运至弃土堆的距离;L取:取土坑运至路堤的距离 当满足AmAn时,L值即为经济运距 A +bL(A+bL弃)+(A+bL取) 所以 L=A+(L弃+L取)b/b(3) 21-2 调配方法:一般采用表上作业法,见表2起讫里程段落编号断面方数m3利用方数m3自何处来往何处去运距m施工方法技术量路堤路堑路堑路堤往路堤往弃土堆自取土坑自路堑人力施工机械施工171+293171+456129757.2029757.22029757.2171+46
9、5171+64029997.51058.51058.589391058.5本段内调配309997.5171+640171+8003408.91436.1408.91027.2408.9本段内调配401436.1171+800171+97443635.551226.61226.92408.951226.6本段内调配403635.55171+974172+1505172+150172+4106116590116592011659172+410172+65078418.308418.3208418.3172+650172+94085956.15051.65051.6904.55051.6本段内调配1
10、305956.1172+940173+0719010298.610298.62010298.6173+071173+242101728.62669.281728.62940.861728.6本段内调配802669.28 表2 调配也可采用土积图法或土方数量图法。 22 站场土石方调配: 站场土石方工程量计算结果,将出现挖方与填方不同区段。如何将挖方充分运用到填方中去,以减轻施工机械和运输数量,降低成本,这就需要认真调配。 调配的关键是确定挖方区至填方区的平均运距和运土单价。(平均运距是指挖方区土方重心至填方区土方重心之间距离) 2.2.1 求重心方法: 取场地或方格网中,纵、横两边为坐标轴,分
11、别求出各区间的上方重心的位置。 即 ; 。 (4) X、Y:挖方或填方调配区的重心坐标; V:每个方格的土方量; x、y:每个方格的重心坐标。22-2 求填、挖方区间之间的平均运距 (5) XT、YT:填方区的重心坐标 Xw、Yw:挖方区的重心坐标 2.2.3 表上作出法进行最优土方调配实例 最优调配方案是以线形规划为理论基础。常用的“表上作业法”求解。 方法其步骤如下:已知 某上地有W1、W2、W3、W4 4个挖方区,T1、T2、T3 3个填方区,其相应的挖、填土方量和相互调配区的运距见图1所示。步骤1:根据图1所示编制土方调配表(见表3) 土方调配表挖方区填方区挖方量(m)T1T2T3W1
12、X1150X1270X13100A1=500W2X2170X2240X2390A2=500W3X3160X32110X3370A3=500W4X4180X42100X4340A4=400填方区(m3)B1=800B2=600B3=5001900 表中Xij为待求的调运量(未知数),根据平衡条件,达到最佳方案,需满足: 目标函数: Cij为每对调配区运距约束条件: ; 。步骤2:编制初始调配方案。为使目标函数较小,并减少运算次数,可采用“最小元素法”编制。即优先对运距最小的调配区进行调配。表3中,X2-2与X4-3相应运距均为40m,故W2和W4挖方供应给T2和T4填方区,以此类推,W1挖方供给
13、T1填方区,最后得初始调配方案,见表4。 表4初始调配方案挖方区填方区挖方量(m)T1T2T3W150050X70X100500W2X7050040X90500W33006010011010070500W4X80X10040040400填方区(m3)8006005001900 由初始调配方案,计算其目标函数值为minS=500*50+500*40+300*60+100*110+100*70+400*40=97000(m3-m) 步骤3:调配方案最优化检验 尽量方案以“最小元素法”调配原则编制,各目标函数是较小,但不能确定为最小,所以要进行检验。检验采用假想运距法,此法较为简便。假想运距是假设方
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