پایان نامه بررسی هیدرولیکیو هیدرولوژیکی راه و ابنیه های فنی در طرح هندسی راه و ارائه مدل ریاضی

پایان نامه بررسی هیدرولیکیو هیدرولوژیکی راه و ابنیه های فنی در طرح هندسی راه و ارائه مدل ریاضی

چکیده :  

ازمسائلی عمده ای که در راههای کوهستانی و صعب العبور مطرح است نقش مسائل آبی و اثرات یخبندان و رعایت کلیه مشخصات فنی در طرح هندسی راه و روسازی است . از آنجایی که در طی مدت بهره برداری در این مناطق  بطور متناوب روسازی در شرایط مرطوب ، یخبندان و خشک است لذا مطالعات اساسی این شرایط مبنای حفظ و نگهداری رویه آسفالتی بوده و جزو شرایط آئین نامه ای در  مشخصات فنی راهداری محسوب میشود  . در طراحی روسازی و طرح هندسی راه اکثر روابط و معادلات مورد استفاده ضوابط راهسازی و روسازی بر اساس تحقیقات انجام گرفته میباشد . این تحقیق بیان ارتباط بین مسائل هیدرولوژیکی و هیدرولیکی و خرابی به وجود آمده و شروع فصل جدیدی در تعیین ضوابط راهداری است که بایستی در ضوابط راهسازی روسازی راه به عنوان یک پارامتر کنترل کننده مد نظر قرار گیرد و به عنوان اولین ضابطه ریاضی راهداری میزان شدت خرابی سالانه بر اساس شیب طولی و متوسط ترافیک روزانه عبوری ارائه شده است . 

مقدمه :  

تحقیقات و مطالعات انجام گرفته در زمینه خرابی روسازی آسفالتی و ارائه طرق در مورد پیشگیری و کنترل آنها به مسائل طراحی روسازی و هندسی راه محدود شده و همواره اثر و نقش مسائل هیدرولیکی و هیدرولوژیکی و بطور کلی مسائل آبی در طرح هندسی راه کمتر مورد توجه قرار گرفته است و محققین فقط به بررسی اثر بارهای ترافیکی طرح بتن آسفالتی ، کیفیت و خواص مصالح ، نحوه اجرای لایه های روسازی و مسائلی از این قبیل پرداخته اند . 

تعیین ابعاد مقطع پل

با توجه به مواردی که ذکر گردید ارتفاع عبور آب و هم چنین سطح مقطع عبور آب در رودخانه ، در محل احداث پل ، برای حالت دبی طغیانی (یا دبی مبنای محاسبه ) مشخص می گردد و در نتیجه می توان ابعاد مقطع پل را به شرح زیر و با توجه به شکل ٢-١٠ معین نمود :

به علت وجود پایه های پل ، بالاجبار ، مطابق شکل ٢-١٠ مقداری از سطح مقطع رودخانه توسط این پایه ها اشغال می گردد و لازم است ارتفاع H به اندازه ای انتخاب شود که سطح L H برابر مساحت محاسبه شده  گردد . معمولاً تراز زیر دال پل می بایست بالاتر از ارتفاع H قرار گیرد . این اختلاف ارتفاع حداقل برابر ٤٠ سانتی متر و به لحاظ عبور درختان و اشیای مختلف از زیر پل به هنگام وقوع سیلاب مفید است و چنانچه در منطقه ای که پل احداث می گردد احتمال غلتیدن سنگ های بزرگ از بالای کوه ها وجود داشته باشد و یا احتمال ریشه کن شدن درختان قطور نیز داده شود ، می بایست دهانه و ارتفاع پل را به نحوی انتخاب نمود که به هنگام وقوع سیلاب ها ، عبور سنگ های غلتان و درختان ریشه کن شده از زیر پل امکان پذیر بوده و دهانه پل را مسدود ننمایند . مسدود شدن دهانه پل ها در زمان سیلاب باعث ورود خسارات فراوان به پل و راه خواهد شد . نظیر این خسارات در محور کرج چالوس زیاد مشاهده شده است ، از جمله به هنگام وقوع سیلاب در حوالی آبادی پل خواب (نزدیک دریاچه سد کرج ) در اثر غلتیدن سنگ های کوه و مسدود شدن دهانه یکی از پل ها و حرکت آب بر روی سطح راه و اطراف آن خسارات زیان باری به ساختمان های اطراف جاده وارد آمد و مرگ تعداد زیادی از مسافران را سبب گردید . 

فهرست مطالب

چکیده :

مقدمه فصل اول : کلیات

  – ١ – تعریف مساله

 - ٢ – ضرورت انجام تحقیق

 - ٣ – روش تحقیق

 - ٤ – فرضیه تحقیق

١-٥ -  اهداف تحقیق                                                                                 10

فصل دوم  کاوش در متون                                                                           11

  –١ – محاسبات هیدرولیکی در تعیین مقاطع پلها و آبروها                                   

  -١-١ – تعیین دبی سیلابها                                                                      12

  – ٢ – تعیین سطح مقطع عبور آب در پلها                                                    26

  – ٢ – ١ – فرمول مانینگ                                                                      28

 – ٢ – ٢ – فرمول بازن                                                                          29

 ٢ – ٢ – ٣ – تعیین ابعاد پل                                                                        34

  – ٢ -٤ – برخورد آب به پایه های پل                                                          37

  – ٣ – تئوری های اساسی زهکشی                                                            41

 – ٣ – ١ – تاریخچه                                                                              41

  – ٣ – ٢ – نقش  زهکشی  در جلوگیری از فرسایش                                         42

 ٢ – ٢ – ٣ – زهکشی وانواع آن                                                                  42

 – ٣ – ٤ – زهکشی سطحی                                                                     44

 – ٣ – ٤ – ١ – مقدمه                                                                            44

 – ٣ – ٤ – ٢ – بارش طرح  برای آبهای سطحی                                             46

 –3 – ٤ – ٣ – برآورد  دبی جریان  در سیستم های زهکشی                                 47

 – ٣- ٤ – ٤ – روش طراحی   زهکشی سطحی                                               52

  – ٣ – ٤ – ٥ – روش تشکیل   حوضچه  آب                                                 53

  – ٣ – ٤ – ٦ – زهکشی زیر سطحی  یا عمیق                                               57

 ٢ – ٣ – ٤ – ٧ – جریان ورودی   - خروجی در آنالیز زهکشی                               60

 

  -٣ – ٤ – ٨ – اصل پیوستگی در سیستم طراحی زهکشی ها                               62

  – ٣ – ٤ – ٩ – مدت زمان لازم برای عبور آب از سیستم زهکشی روسازی             63

  – ٣ – ٤ – ١٠ – مدت زمان لازم برای زهکشی بعداز قطع  جریانات ورودی           64

  – ٤ – برآورد  جریان های  ورودی و خروجی  درسیستم های زهکشی                   67

  – ٤ – ١ – بررسی های اساسی                                                                67

 – ٤ – ٢  برآورد جریان های  ورودی در سیستم های زهکشی                              79

  – ٤ – ٣ – بر آورد   جریانات خروجی در سیستم های زهکشی                            84

  –  – معیار های طراحی زهکشی های زیر سطحی  روسازی ها                        90

 – ٥ – ١ – مفاهیم اساسی                                                                        90

 – ٥ – ٢ – قابلیت انتقال   لایه های زهکشی                                                   95

 – ٥ – ٣ – زمان لازم برای عبور  آب از سیستم های زهکشی   ( لایه اساس )            98

  – ٥ –٤ – زمان لازم  برای افت رطوبت  اشباع بعداز قطع جریانهای ورودی            101

  -٥ – ٥ – محافظت  خاک بستر های حساس                                                  103

 - ٥ – ٦ – شرایط نفوذ پذیری   مصالح ترانشه ها  زهکشی                                  104

 – ٥ – ٧ – لوله زهکشی  و لوله تخلیه آب                                                     106

فصل   سوم :   بررسی  هیدرولیکی  و هیدلولوژیکی  راه وابنیه های فنی                      108

  ١ -  هیدرولیک                                                                                109

  – ٢ -   زهکشی سطح رویه لایه ها                                                            109

  – ٣ -   شیب طولی  و سطح طول ها                                                          109

 ٣ – ٤ – شیب عرضی  سطح راه ها                                                              110

 – ٥ – زهکشی طولی                                                                            111

 – ٦ – آبرو ها                                                                                     111

 – ٧ – جوی ها                                                                                    111

 – ٨ – پیچ های خروجی                                                                         111

 ٣ – ٩ – آبرو های مانع                                                                             114

 ٣ – ١٠ – شوت ها                                                                                  115

 - ١١ – اصول طراحی کانالها                                                                   116

 ٣ ––  مقادیر مجاز   سرعت درکانال های زهکشی                                  121

  -١١ – ٢ – مراحل طراحی کانال های زهکشی طولی                                       122

 

 – ١١ – ٣ – محاسبه سطح مقطع مورد نیاز کانال ها                                         122

 ٣ – ١٢ -   روش های مختلف کنترل  فرسایش خاک                                            125

 – ١٣ – زهکشی عرضی                                                                        127

  – ١٤ -  علم هیدرولوژی                                                                        167

  -١٥ – سیکل هیدرولوژی                                                                       168

  – ١٦ – مشکلات  طراحی هیدرولوژیکی                                                     170

 ٣ – ١٧ – رواناب سطحی                                                                          171

فصل چهارم : بررسی مسائل هیدرولیکی  و هیدرولوژیکی   در راه های استان اردبیل    ( مطالعه موردی )  177

  – ١ – مقدمه                                                                                      178

 ٤ – ٢ – معرفی روش های  ارزیابی وروسازی                                                 179

٤ – ٢ – ١ – روش PC I                                                                          179

 –2 -٢ – روش MCI   به عنوان روش انتخابی  در مطالعه موردی                        180

 -3 -  اطلاعات اولیه خرابی روسازی در سه دوره بازدید  در راه های استان              190

 – ٤ – تعیین MCI   و شدت های خرابی   دوره های مرطوب   و خشک در راه های استان        196

 ٤-٤-١-تحلیل حساسیت                                                                              202

 -5-تحلیل اطلاعات ومدل سازی                                                                 205

 – ٦ – معرفی پارامتر های زهکشی   (  f)                                                    218

  – ٦ -١ -   انتخاب مناطق مورد نظر  وخصوصیات نمونه گیری  ( محور خلخال  به اسالم )       219

  – ٦ – ٢  )   مقایسه  ترک های مسیر زهکشی شده ونشده                                   220

  – ٦ – ٣ – نتایج تحقیق  مسیر زهکشی  شده ونشده  در محور خلخال به آسالم            227

  – ٧ – اعمال شرایط زهکشی  در معادلات شدت  خرابی اولیه وارائه  مدل  ریاضی نهایی          229

فصل پنجم : نتیجه گیری  و ارائه پیشنهادات                                                       231

  – ١ – نتیجه گیری                                                                               232

  – ٢ -   پیشنهادات                                                                                234

  – ٣ -  پیشنهادات برای تداوم پروژه    235