بخشی از مقاله
چکیده
پلهای یکپارچه یا به عبارتی پلها با قاب صلب، نوعی پل هستند که در آن عرشه و کوله به شکل یکپارچه اجرا میشوند. با توجه به یکپارچگی بین کوله و عرشه و به دلیل تغییرات حرارتی محیط،عمدتاً کوله این پلها متحمل دوران حول پایه میگردند. با توجه به دوران کوله و به دلیل پدیده قوسزدگی مصالح، توزیع تنش پشت کوله این پلها به شکل غیر خطی میباشد که علت این موضوع به دلیل ایجاد پدیده قوسزدگی مصالح پشت پایه پلهای یکپارچه میباشد. در این تحقیق، با استفاده از یک برنامه اجزاء محدود - Plaxis2D - و با ایجاد صفحاتی سخت که از محل دوران کوله گذشته، پدیده قوسزدگی مصالح پشت کوله پلهای یکپارچه مورد بررسی قرار گرفته است. بررسیها نشان میدهد که به دلیل دوران کوله حول پایه، صفحاتی شبه سخت ایجاد می-گردند که پدیده قوسزدگی بین این صفحات و دیواره کوله صورت میپذیرد.
واژههای کلیدی: پلهای یکپارچه، قوسزدگی، مدل عددی، دیوار حایل.
-1 مقدمه :
دیوارهای حایل یکی از انواع سازههایی هستند که به طور مستقیم در ارتباط با مصالح خاکی و مرتب با مسائل رانش خاک می-باشند. در این بین دیوارهای نگهبان انتهایی پایه پلهای یکپارچه، نوعی دیوار حایل هستند که به دلیل شکل سازهای پل، عمدتاً تحت تأثیر دوران حول پایه قرار دارند. به عبارتی در پلهای یکپارچه درزههای انبساطی و تکیهگاههای لغزشی که به جهت تطابق انقباض و انبساط دمایی در عبور گاه پلها ایجاد میشوند حذف شده است. شکل 1 نشان دهنده نمایی از یک پل یکپارچه میباشد.
شکل - 1 - نمایی از یک پل یکپارچه
یکی از مزایای حذف این درزهها، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری پلها میباشد. ارزیابی حدود 150 پل بتنی نشان داده است که این درزهها نقش اصلی در مخارج نگهداری و تعمیر پلها بازی میکنند 3 - Marques Lima & De Brito,2009 - این پلها که دارای عرشه یکپارچه - فاقد درز انبساطی - در طول خود میباشند به دلیل تغییر شکل پایههای انتهایی پل که در اثر عواملی نظیر بارهای مرده و زنده، اثر نشست لایهها، خزش و تغییرات حرارتی به وجود میآیند متحمل تغییر مکانهایی می-شوند که در میان این تغییر مکانها، تغییر شکلهای حرارتی عرشه پل به دلیل تأثیر به سزایی که در رفتار دیوارهای نگهبان انتهایی پل دارند بیشتر مورد توجه محققین قرار گرفته است 3 -Ahn et al , 2011 - در واقع در این پلها دامنه حرکات دیوارهای نگهبان بستگی به دامنه انبساط طولی عبور گاه پل دارد. به طوری که با مشخص بودن دمای موثر پل، که در نقاط مختلف جغرافیایی قابل تعیین است و با مشخص بودن ضریب انبساط حرارتی سازه پل و طول دهانه، میزان دامنه جابجایی حرکات تحمیلی بر دیوار نگهبان قابل محاسبه است 3 - Darley, P et al, 1998 - همچنین از آنجایی که این حرکات تحمیلی عرشه پل به طور مستقیم بر قسمت فوقانی دیوار وارد میشود، لذا با توجه به سختی دیوار و نوع اتصال تکیه گاه دیوار با پی آن، تغییر طول حرارتی عرشه باعث تغییر مکان و تغییر شکل دیوار میشود 3 - Thomson, 1999 - در واقع میزان دامنه انبساط عبور گاه این پلها بستگی به دمای موثر منطقه، TEB دارد به طوری که با مشخص بودن میزان دمای موثر و ضریب انبساط حرارتی عرشه پل، میزان تغییر طول عرشه قابل محاسبه است. رابطه 1 تعیین کننده میزان تغییر طول عرشه بر اثر تغییرات دمایی محیط میباشد
در این رابطه L، TEB ، و d به ترتیب طول عرشه پل، میزان اختلاف دمایی، ضریب انبساط حرارتی و جابجایی عرشه پل می-باشد، این پارامترها در شکل 2 نشان داده شدهاند.
شکل - 2 - نحوه تغییر طول عرشه و دوران دیوار حایل جهت بررسی تأثیر میزان دوران دیوار بر میزان فشار وارد بین دیوار حایل و مصالح خاکی، تحقیقات گسترده آزمایشگاهی نیز صورت گرفته است 3- Springman et al, 1996 & England et al, 2000 & Xu et al, 2007 - در یک سری از این آزمایشات، دیوار نگهبان به شکل صلب و بدون اصطکاک و با اتصال مفصلی به پی در نظر گرفته شده و با استفاده از فشارسنجهای قرارگرفته روی سطح دیوار، میزان فشار وارده بر دیوار در لحظه دوران دیوار تعیین است. بررسیهای انجام شده توسط این محققین نشان داده است که در اثر دوران دیوار حول پایه میزان فشار وارد بر دیوار غیر خطی بوده و حداکثر میزان فشار وارد بر دیوار در نواحی میانی دیوار رخ داده است. تحقیقات دیگری نیز در ارتباط با اندازهگیری فشار خاک پشت دیوارهای دو پل که دارای طول عرشه 100 و 110 متر بودهاند نیز انجام شده است. 3-Barker and Carder, 2000 - نتایج تحقیقات این محققین نیز بیانگر این نکته بوده که فشار خاک پشت دیوارهای حایل پایه این پلهای یکپارچه، در قسمتهای میانی ارتفاع دیوار بیشتر از قسمتهای دیگر دیوار است و به غبارتی توزیع فشار پشت دیوار غیر خطی میباشد. مطالعات دقیقتر نشان دادهاند که در اثر دوران دیوار حول پایه، توزیع فشار خاک پشت دیوار غیرخطی بوده و بیشترین میزان فشار خاک در محدوده بین %25 تا %50 ناحیه بالایی دیوار رخ میدهد
