نقشه برداران دانشکده سازمان نقشه برداری کشور

وب سایت تخصصی مهندسین نقشه بردار دانشکده سازمان نقشه برداری کشور

عضو شوید

عضویت سریع

مهندسی رود خانه در ساخت پل

مقدمه
علل اصلي خرابي بسياري از پلها قبل از پايان عمرشان، عدم توجه به معيارهاي هيدروليکي در طراحي، و اجراو نگهداري از آنهاست. ظرفيت گذرسيلاب از پل پايداري بازه رودخانه در محل احداث پل هدايت جريان نيروهاي هيدرو ديناميک جريان آبشستگي و فرسايش در اثر تنگ شدگي و يا ايجاد مانع عواملي هستند که در تعيين جانمايي طول ارتفاع و آرايش پايه و تکيه گاهها و مشخصات هندسي پايه هاوتکيه گاههاي پل حائزاهميت هستند که متأسفانه در کشورمان به مسائل فوق الذکر توجه کمتري مي گردد اين مقاله نگاهي اجمالي به نقش مهندسي رودخانه و اهميت بکارگيري آن در طراحي پلها دارد.
عليرغم استفاده از مصالح و تکنولوژي پيشرفته و صرف هزينه هاي هنگفت در طراحي و ساخت پل ها هرساله شاهد شکست و يا تخريب پلهاي زيادي در دنياو در کشورمان در اثر وقوع سيلاب هستيم. شکست و تخريب پلها علاوه بر خسارات مالي و گاهي هم جاني راه ارتباطي به نقاط سيل گير و محتاج کمک رساني را قطع مي کند و خسارتها را دو چندان مي نمايد.
طبق بررسيهاي انجام شده در اکثر موارد علت شکست پلها عبارتند از:
· عدم برآورد صحيح سيلاب طراحي (Flood Design) و کم بودن ظرفيت عبور سيلاب از دهانه پلها
· جانمايي (Layout ) نامناسب پلها بدون توجه به مسائل ريخت شناسي (Morphology) رودخانه
· بر آورد نادرست از عمق شالوده (براساس معيارهاي سازه اي و ژئوتکنيکي) بدون توجه به مسأله فرسايش آبشستگي
· فراهم نکردن تمهيدات لازم براي عبور مناسب جريان از سازه پلها
· نقصان در حفاظت و نگهداري از پلها
بر اساس آمار و اطلاعات جمع آوري شده از خسارات سيلاب در دوره زماني سالهاي 1331 تا 1375 افزايش تخريب پلها در اثر سيلاب چشمگير بوده است.

آنچه که مسلم است يکي از عوامل اصلي اين تخريبها عدم رعايت مسائل هيدروليکي و مهندسي رودخانه در طراحي پلها در طي دهه گذشته ( که دوره توسعه سازندگي و پيشرفت بوده است) مي باشد و شواهد نشان مي دهد که در سالهاي اخير به اين مساله توجه کافي نمي گردد. مسلماً عواقب ناشي از عدم رعايت مسائل مهندسي رودخانه در پل سازي جزصرف هزينه هاي زيادو بي حاصل ثمري نخواهد داشت و لازم است در برنامه هاي مربوط به پلسازي معيارهاي هيدروليکي در مطالعات طراحي و اجراي پلهامورد توجه قرارگيرند.
تحقيقات انجام شده روي پلها نشان مي دهد که علاوه بر عوامل سازه اي و ژئوتکنيکي که در محاسبه ابعاد پلها به کار مي روند عوامل هيدروليکي و اندرکنش سازه پل و رودخانه در تعيين جانمايي طول ارتفاع پايه و تکيه گاهها و حفاظت از پلها نقش اساسي دارند.
جانمايي و راستاي قرارگيري پلها
عبور جاده و يا خط راه آهن از روي رودخانه ها محدود به بازه هاي خاصي از رودخانه هاست که توسط مسير کلي راه مشخص مي گردد علاوه بر آن مسير کلي راه راستاي قرارگيري پل روي رودخانه را نيز تعيين مي نمايد در حد امکان از احداث پل در بازه هاي ناپايدار بايد اجتناب نمود بازه هاي ناپايدار بازه هايي از رودخانه هستند که رودخانه در آنها فرسايشي و يا رسوبگذار است.
انتخاب راستاي پل عمود بر راستاي جريان از وارد آمدن نيروي بيشتر و مورب به تکيه گاهها و پايه هاي پل جلوگيري مي کند همچنين طول پل کاهش مي يابد که در کاهش هزينه هاي کلي طرح بسيار موثر است استفاده از عکسهاي هوايي و توپوگرافي بامقياس مناسب ( 1.50000 تا 1.20000) يکي از راههاي مفيد براي مطالعه جانمايي و تعيين بهترين مسير عبور پل از روي رودخانه است.
تعيين طول پلها
به دليل ملاحظات اقتصادي وسازه اي تاحد ممکن طول پلها را کوتاه در نظر مي گيرند اما بايد دانست که شکل هندسي شرايط جريان در رودخانه پيوسته در حال تغيير است و کوتاه شده طول پل باعث تمرکز تنش جريان در محدوده احداث پل گرديده وموجب آبشستگي کف و کناره ها مي گردد اين موضوع در هنگام وقوع سيلاب به حالت بحراني مي رسد و ممکن است باعث تخريب پل گردد بنابر اين طول پل بايد طوري انتخاب شود که پايداري رودخانه در محدوده احداث پل حفظ گردد بر اساس تحقيقات انجام شده بازه هاي پايدار رودخانه، بازه هايي هستند که تغييرات چنداني در طول يک يا چند سال نداشته باشند از مفهوم بازه پايدار براي تعيين عرض تعادل رودخانه ها استفاده مي گردد عرض تعادل با استفاده از مفاهيم روابط تجربي رژيم روش نيروي برکنش و مفهوم توان جريان استخراج مي گردد. روابط رژيم بر اساس معادلات تجربي بين دبي جريان آب و رسوب عمق عرض و شيب رودخانه ها با بستر شني نشان مي دهد.
تعيين ارتفاع پلها
محدوديت هاي سازه اي و اقتصادي خاکريزهاو جاده هاي طرفين مسائل کشتيراني و قايقهاي تفريحي و ظرفيت آبگذري مهمترين عوامل تعيين کننده ارتفاع پل مي باشند ظرفيت آبگذري پل به حداکثر دبي جريان گفته مي شود که پل با اطمينان از خود عبور مي دهد اين مقدار جريان به هندسه مقطع پل و تکيه گاه ها شکل پايه هاي پل عرض تنگ شده رودخانه و ارتفاع پل بستگي دارد. با تعيين عرض تعادل رودخانه (يا همان طول پل ) دبي سيلاب طراحي براي محل و شکل مقطع پل و پايه هاي آن و ارتفاع پل محاسبه مي گردد دبي سيلاب طراحي بر اساس اهميت سازه از نظر ارتباطات تجارت و همچنين ريسک شکست و وارد آمدن خسارت انتخاب مي گردد. اغلب دبي طراحي عبور سيلاب براي پلها را با دوره برگشت 50ساله بطور خلاصه مي توان گفت براي شرايطي که سطح شالوده بالاي بستر باشد، سرعت و اندازه گردابها بستگي به ابعاد و ارتفاع و عرض نسبي پايه نسبت به شالوده دارد يعني اينکه در اين حالت شالوده به عنوان يک عامل بازدارنده، خود باعث تشکيل گردابهاي قويتري مي گردد که با گرداب حاصل از پايه ترکيب شده و آبشستگي را تشديد مي نمايد.
در حالت دوم (سطح قانوني شالوده داخل حفره آبشستگي است)سيستم گردابهاي ايجاد شده ضعيفتر از حالت اول مي باشد و حتي در زماينکه سطح فوقاني شالوده به اندازه کافي به سمت بالا دست گسترش مي يابد، گرداب ايجاد شده توسط پايه بر روي سطح شالوده هيچگونه تاثيري در سيستم ايجاد شده توسط پايه ندارد.
باتوجه به موارد فوق الذکر معادلات ارايه شده توسط ريچاردسون نياز به بازبيني دارد.
انتخاب عمق شالوده پايه ها و به همين ترتيب براي تکيه گاهها با در نظر گرفتن حداکثر آبشستگي و موارد فوق الذکر در مورد پايه هاي مستطيلي صورت مي گيرد.
هدايت جريان
شکل نامنظم رودخانه ها در مقاطع عرضي و در طول ممکن است باعث تغييرات مکاني جريان در رودخانه گردد اين موضوع براي احداث پلها و عبور جريان ازمقطع آنها نامطلوب است و بايد به نحوي جريان در بالادست پل يکنواخت توزيع شده و به طرف سازه هدايت گردد. اين عمل توسط سازه طولي به نام ديوارهاي هدايت جريان صورت مي گيرد.
در بيشتر موارد مصالح مورد استفاده از رودخانه اي بوده و در قسمت سطحي و پيش بند از حفاظت هاي سنگچين استفاده مي گردد گاهي شکل قرارگيري پل در مسير رودخانه طوري است که به سادگي نمي توان جانمايي ديوارهاي هدايت جريان و طول و مشخصات آنرا محاسبه نمود در اين حالت با توجه به اهميت پروژه پلسازي مي توان از مدلهاي فيزيکي جهت تعيين مشخصات آن استفاده نمود.
· در طراحي پلها عوامل هيدروليکي بسيار زياد و پيچيده اي در رابطه با اندرکنش سازه پل و رودخانه نظير ظرفيت آبگذري ،آبشستگي و فرسايش پايداري بازه رودخانه و نيروهاي موثر جريان بر پايه ها و تکيه گاهها وجوددارند.
· طراحي پلها بادر نظر گرفتن اصول مهندسي رودخانه که يکي از عوامل تعين کننده مي باشد ممکن است در بسياري از موارد طراحي سازه اي پل را تحت الشعاع قرارداده و حتي باعث تغيير سيستم باربري سازه پل گردد.
· در طراحي و ساخت پلها انتخاب جانمايي طول، ارتفاع، شکل تکيه گاهها و پايه هاوعمق شالوده بر اساس مطالعات هيدروليک جريان و ريخت شناسي در بازه مورد نظر انجام مي گردد.