طراحی بهینه گستره سنگچین با استفاده از ابعاد مختلف سنگ در اطراف پایه پل با مقطع مستطیلی با طوق محافظ و بدون آن

Abstract

استفاده از سنگچین به عنوان یکی از معمول‌ترین روش‌های کنترل و کاهش آبشستگی در اطراف پایه‌های پل مطرح می‌باشد. طراحی اندازه سنگچین بر اساس بزرگ‌ترین نیروی ناشی از جریان که فقط بر یک محدوده کوچک در اطراف پایه پل به‌عنوان ناحیه بحرانی اعمال می‌شود، انجام می‌گیرد. در حالیکه گستره لایه سنگچین در اطراف پایه پل محدوده وسیعی را، مخصوصاً در پایه‌های مستطیلی در بر می‌گیرد. در نتیجه با توجه به اینکه شدت نیروهای جریان در نواحی مختلف اطراف پایه متفاوت می‌باشد، می‌توان برای نیل به طرحی بهینه و اقتصادی، از سنگ‌هایی با ابعاد مختلف در محدوده گستره سنگچین استفاده نمود که هدف از تحقیق حاضر می‌باشد. بدین منظور، مطالعه آزمایشگاهی برای برآورد ابعاد مختلف سنگچین بر روی پایه‌های پل با مقطع مستطیلی و در دو حالت محافظت شده با طوق و بدون طوق انجام گرفته است. نسبت ابعادی (نسبت طول به عرض) پایه‌های مورد مطالعه در محدوده 3 تا 7 قرار دارد که تحت زوایای قرار‌گیری متفاوت (بین صفر تا 20 درجه) نسبت به راستای جریان نصب شده‌اند. نتایج نشان داد که در حالت پایه‌های بدون محافظ مستقیم و نسبت طول به عرض مختلف تنها کافیست سنگچین طراحی (بر اساس بزرگترین نیروی جریان) در 8% سطح گستره سنگچین دور پایه ریخته شود و در مابقی مناطق، اندازه پایدار سنگ را می‌توان به میزان 38% کاهش داد. همچنین با افزایش زاویه قرارگیری پایه به‌علت گسترده‌تر شدن ناحیه بحرانی، محدوده قرارگیری سنگچین طراحی افزایش می‌یابد. در نهایت آزمایش‌ها نشان داد که در حالت پایه‌های محافظت شده با طوق، به‌علت حفاظت از بستر دور پایه توسط طوق، محدوده سنگچین طراحی نسبت به حالت بدون طوق کمتر می‌باشد که میزان کاهش بستگی به زاویه قرارگیری پایه دارد.