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

استفاده از سنگچین به عنوان یکی از معمول ترین روش های کنترل و کاهش آبشستگی در اطراف پایه های پل مطرح می باشد. طراحی اندازه سنگچین بر اساس بزرگ ترین نیروی ناشی از جریان که فقط بر یک محدوده کوچک در اطراف پایه پل به عنوان ناحیه بحرانی اعمال می شود، انجام می گیرد. در حالیکه گستره لایه سنگچین در اطراف پایه پل محدوده وسیعی را، مخصوصا در پایه های مستطیلی در بر می گیرد. در نتیجه با توجه به اینکه شدت نیروهای جریان در نواحی مختلف اطراف پایه متفاوت می باشد، می توان برای نیل به طرحی بهینه و اقتصادی، از سنگ هایی با ابعاد مختلف در محدوده گستره سنگچین استفاده نمود که هدف از تحقیق حاضر می باشد. بدین منظور، مطالعه آزمایشگاهی برای برآورد ابعاد مختلف سنگچین بر روی پایه های پل با مقطع مستطیلی و در دو حالت محافظت شده با طوق و بدون طوق انجام گرفته است. نسبت ابعادی (نسبت طول به عرض) پایه های مورد مطالعه در محدوده 3 تا 7 قرار دارد که تحت زوایای قرار گیری متفاوت (بین صفر تا 20 درجه) نسبت به راستای جریان نصب شده اند. نتایج نشان داد که در حالت پایه های 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 می توان به میزان 38% کاهش داد. همچنین با افزایش زاویه قرارگیری پایه به علت گسترده تر شدن ناحیه بحرانی، محدوده قرارگیری سنگچین طراحی افزایش می یابد. در نهایت آزمایش ها نشان داد که در حالت پایه های محافظت شده با طوق، به علت حفاظت از بستر دور پایه توسط طوق، محدوده سنگچین طراحی نسبت به حالت بدون طوق کمتر می باشد که میزان کاهش بستگی به زاویه قرارگیری پایه دارد.  

Keywords:

پایه پل , آبشستگی موضعی , طراحی بهینه سنگچین , طوق محافظ , ناحیه بحرانی شکست سنگچین