بررسي قابليت اعتماد سازه اي دال بتني عرشه پل در مواجهه با نيروي هيدروديناميكي سيلاب به روش شبيه سازي مونت كارلو

كارشناسي ارشد

احداث پل‌هايي ايمن بر روي رودخانه ها به واسطه مخاطرات طبيعي از جمله سيلاب يكي از مهمترين چالش هاي مهندسين سازه مي باشد. تغييرات مقطع عرضي رودخانه به واسطه رسوبگذاري و يا تجاوز به بستر و حريم رودخانه، سبب افزايش سطح آب و سرعت جريان در زمان سيلاب و افزايش ريسك خرابي پل مي گردد. اهميت اين موضوع بواسطه پيچيدگي عوامل، نياز به همكاري شاخه هاي مختلف مهندسي هيدروليك، ژئوتكنيك، سازه، ترافيك و... مي‌باشد و لذا تحقيقات اندكي در اين زمينه انجام شده است. در تحقيق حاضر، مهمترين عوامل خرابي پل‌ها در اثر سيلاب در بخش روسازه پل‌ها بررسي شده است. در اين تحقيق نيروي هيدروديناميك سيلاب از نوع ليفت به عنوان عامل تاثيرگذار در خرابي عرشه پل‌هاي بتني مورد بررسي قرار مي گيرد. بدين منظور پل زورانتل واقع بر رودخانه كشكان كه در اثر سيلاب سال 98 تخريب گرديد در نرم افزار HEC-RAS مدلسازي هيدروليكي شده و براي دوره هاي بازگشت‌هاي 2 تا 10000 ساله، حداكثر تراز سطح آب، دبي و سرعت سيلاب در مقطع پل محاسبه شده و با استفاده از روابط پيشنهاديKerenyi ، نيروي هيدروديناميك وارد بر عرشه بر حسب ميزان آبگرفتگي بدست مي آيد. سپس پل در نرم افزار Csi-Bridge مدلسازي سازه اي شده و با در نظرگرفتن عدم قطعيت در خصوصيات سازه اي و نيروهاي هيدروديناميكي، ظرفيت خمشي عرشه و لنگرهاي خمشي وارده ناشي از نيروي هيدروديناميكي به تابع توزيع ويبول برازش شده و احتمال خرابي عرشه پل‌ در اثر نيروي هيدروديناميك سيلاب با بكارگيري روش شبيه سازي مونت‌كارلو محاسبه گرديده و منحني شكنندگي و قابليت اعتماد عرشه پل‌ كه يكي از موارد بسيار كليدي در تعيين ميزان آسيب‌پذيري است، بدست مي آيد. نتايج مدلسازي هيدروليكي نشان مي‌دهد، تنگ‌شدگي در محل پل و درنتيجه افزايش سرعت آب، سبب افزايش نيروي هيدروديناميك وارد بر عرشه مي شود. افزايش نسبت غرقاب تا يك، بعلت عبور جريان كاملاً تحت فشار از زير عرشه و اعمال بيشترين نيروي ليفت هيدروديناميكي بر پل باعث افزايش احتمال شكست عرشه مي شود. در اين مطالعه بر اساس محاسبات هيدروليكي و سازه اي، منحني هاي شكنندگي ترسيم گرديد و با در نظر گرفتن شاخص قابليت اعتماد پل مطابق استاندارد آشتو، تراز مطلوب احداث پل تعيين گرديد. لذا با توجه خصوصيات منطقه و اهميت سازه، ضروري است تمهيدات ارائه شده در حين طراحي و در دوران بهره برداري جهت به حداقل رساندن ريسك خرابي و هزينه هاي پس از آن به كار گرفته شوند.

196493

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي عمران-سازه

دكتر محسنعلي شايانفر