ارزیابی و مقایسه روش های حفاظت از پایه ها و کوله های پل ها در برابر آبشستگی موضعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، پژوهشکده حمل و نقل، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

یکی از مهمترین دلایل عدم پایداری و تخریب پلهای رودخانه ای، وقوع آبشستگی در اطراف پایه ها و کوله های آن در زمان وقوع سیلاب است. مسئله آبشستگی موضعی در سالهای اخیر بطور گسترده ای توسط محققین مختلف بررسی شده است که نتیجه آن ارائه روشهای مختلف برای کنترل آبشستگی نظیر استفاده از سنگ‌چین، گابیون، طوق، بلوک‌های بتنی، ساخت ریزشمع‌ها در جلوی پایه، ایجاد شکاف در پایه، استفاده از کابل، صفحات مستغرق، صفحات هدایت کننده سطحی و اصلاح شکل پایه بوده است. در این مقاله ضمن معرفی و بررسی مطالعات انجام شده بر روی انواع روش‌های مقابله با آبشستگی، از منظر کاربردی و اجرایی، استفاده از سنگ‌چین، بلوک‌های بتنی، گابیون و احداث رادیه و برید که از راهکارهای موجود و رایج برای کاهش عمق آبشستگی در حالت وجودِ پی‌های سطحی و نیمه سطحی (پی‌های فاقد شمع) در کوله و پایه پل‌های واقع در رودخانه‌ها می‌باشند، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. تمامی روش‌های مذکور در دسته روش‌های مقاوم کننده بستر در مقابل تنش برشی ناشی از عبور جریان در سطح مشترک سیال و خاک، قرار می‌گیرند. نکات طراحی و اجرایی در هر مورد ارایه گردیده و مزایا و معایب هر کدام از روش‌ها بیان شده است. در نهایت نیز با عنایت به شرایط مختلف رودخانه و سازه پل، مناسب‌ترین حالت به لحاظ اجرایی، اقتصادی و نگهداری پیشنهاد گردیده است.

کلیدواژه‌ها


  • -آزم، نوال و قمشی، مهدی (­1392). اثر شمع­های حفاظتی
    بر کاهش آبشستگی در پایه پل استوانه­ای. نشریه دانش آب و خاک، 23(3)، 134-.123

    -بنی حبیب، محمد ابراهیم، عربی، آذر، قاسمی، لیلا و کنشلو، امیر (1395). ضوابط طراحی کف بندها و تثبیت کننده­های بستر. ضابطه شماره 701 سازمان مدیریت و برنامه­ریزی کشور.

    -پارسا بصیر، حمید (1383). حفاظت پایه­های پل در مقابل
    آب­شستگی موضعی با استفاده توام از سنگ­چین و طوق.
    پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان.

    -دولتشاهی پیروز، محرم و کریمی، عباس (1396). راهنمای پیشگیری و تعمیر خرابی­های ناشی از آبشستگی در پل­ها. انتشارات پژوهشکده حمل و نقل، چاپ اول.

    -غلامی، مهران و همکاران (1398). مجموعه گزارش­های تخصصی سیلاب­های فروردین 98، بررسی آسیب­های راه و ابنیه فنی، گزارش کار گروه حمل و نقل و ابنیه فنی. مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، چاپ اول.

    -کمیته فنی شماره 14-1 (رسوب). (1381). راهنمای تعیین عمق فرسایش و روش­های مقابله با آن در محدوده پایه­های پل"، نشریه شماره 260 سازمان مدیریت و برنامه­ریزی کشور.

    -محجوب، امیر و گواشیری، زهرا (1394). راهنمای مطالعات هیدرولیکی پل­ها. ضابطه شماره 387، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور.

    -محجوب، امیر، سلیمانی کرمانی، محمدرضا و منصورزاده، سیدمحمد (1400). مطالعه عددی عملکرد سنگچین جهت محافظت از کوله­های عمودی پل­های تک دهانه.
    نشریه گ-942­. مرکزتحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.

    -مسجدی، علیرضا و غلامزاده محمودی، مهدی (1390). بررسی آزمایشگاهی اثر طوقه در کنترل آبشستگی اطراف پایه پل استوانه­ای در قوس 180 درجه رودخانه. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک. سال پانزدهم. شماره پنجاه و پنجم.

     

    • Agrawal, A., K., Khan, M.A. and Yi, Z. (2005). Handbook of Scour Countermeasures Designs. City College of the City University of New York, Region 2 Transportation Research Center, NJDOT Research Project Manager: Nazhat Aboobaker.
    • Beg, M. and Beg, S. (2013). Scour Reduction around Bridge Piers: A Review. International Journal of Engineering Inventions, 2(7) .07-15
    • Chabert, J. and Engeldinger, P. (1956). Etude des affouillement autour des Piles des ponts (Study on Scour around bridge piers). Laboratoire National d’Hydraulique, Chatou, France.
    • Chiew, Y.M. (1992). Scour Protection at Bridge Piers. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 118(9), 1260-1269.
    • Ettema, R. (1980). Scour at Bridge Piers. Report No. 216, School of Engineering., University of Auckland, Auckland, New Zeeland.
    • FHWA, (2009). Bridge Scour and Stream Instability Countermeasures: Experience. Selection, and Design Guidance-Third Edition, Publication No. FHWA-NHI-09-112. Hydraulic Engineering Circular No. 23. Two Volumes.
    • FHWA, (2017). Hydraulic Performance of Shallow Foundations for the Support of Vertical-Wall Bridge Abutments. Publication No. FHWA-HRT-17-013.
    • Fotherby, L.M. and J.F. Ruff, (1995). Bridge Scour Protection System Using Toskanes Phase 1. Pennsylvania Department of Transportation, Report 91-02.

     

     

     

     

     

    • Hamill, L. (2004). Bridge Hydraulics. Taylor & Francis e-Library.
    • Melville, B.W. and Hadfield, A.C. (1999). Use of sacrificial piles as pier scour countermeasures. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 125(11), 1221-1224.
    • Moncada-M A.T., Aguirre-Pe J., Bol ´var J.C. and Flores E.J. (2009). Scour protection of circular bridge piers with collars and slots. Journal Hydraulic Research, ASCE, 47(1), 119-126.
    • Neill, C.R. (1973). Guide to bridge hydraulics. Edited by C.R. Neill, published for Roads and Transportation Assn. of Canada by University of Toronto Press.
    • Singh C.P., Setia B. and Verma D.V.S. (2001). Collar-sleeve combination as a scour protection device around a circular pier. 29th IAHR Congress, Beijing, Theme D. 202r. Pr.
    • Singh KK, Verma DVS and Tiwari NK, (1995). Scour protection at circular bridge piers. 6th International Symposium on River Sedimentation. New Delhi, India.
    • Tafarojnoruz, A., Gaudio, R., and Calomino, F. (2012). Evaluation of Flow-Altering Countermeasures against Bridge Pier Scour. Journal of Hydraulic Engineering, 138(3), 297–305.
    • Tafarojnoruz, A., Gaudio, R., and Dey, S. (2010). Flow-altering countermeasures against scour at bridge piers: a review. Journal of Hydraulic Research, 48(4), 441-452.
    • Tanaka, S. and Yano, M., (1967). Local Scour around a Circular Cylinder. Proc. 12th IAHR Congress, delft, The Netherlands, 3,
      193-201.
    • Thomas, Z. (1967). An Interesting hydraulic effect occurring at local scour", 12th Congress, I.A.H.R., Ft. Collins, Colorado, 3(1), 125-134.
    • Wardhana, K., and Hadipriono, F. C. (2003). Analysis of Recent Bridge Failures in the United States. Journal of Performance of Constructed Facilities, 17(3), 151-158.
    • Zarrati, A.M., Gholami, H. and Mashahir, M.B. (2004). Application of collar to control scouring around rectangular bridge piers. Journal of Hydraulic Research, 42(1), 97-103.
    • Zarrati, A.M., Nazariah, M. and Mashahir, M.B. (2006). Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier group using collars and riprap. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 132(2), 154-162.