مقاله در مورد حداقل عمق پوشش خاکی بر روی پلهای خاکی- فولادی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 مقاله در مورد حداقل عمق پوشش خاکی بر روی پلهای خاکی- فولادی دارای ۵۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد حداقل عمق پوشش خاکی بر روی پلهای خاکی- فولادی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد حداقل عمق پوشش خاکی بر روی پلهای خاکی- فولادی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد حداقل عمق پوشش خاکی بر روی پلهای خاکی- فولادی :

حداقل عمق پوشش خاکی بر روی پلهای خاکی- فولادی

خلاصه: پهنای خاکی- فولادی از قابهای فولادی موجودار و انعطاف پذیر پوشانده شده درون خاک دانه ای خوب متراکم ساخته شده اند.
طراحی آنها براساس اندرکنش ترکیبی میان فشارهای خاک و جابه جایی های دیواره کانال انجام می شود. گسیختگی سازه ممکنست به سبب گسیختگی برشی یا کششی در پوشش خاکی روی کانال فولادی آغاز شود. بکارگیری ملاحظات طراحی ارائه شده در آئین نامه های مختلف، مانند آئین نامه طراحی پلهای بزرگراه کانادا، در جلوگیری از برخی مشکلات مربوط به گسیختگی خاک

روی پلهای خاکی- فولادی با در نظر گرفتن حداقل عمق پوشش خاکی روی تاج کانال با توجه به شکل هندسی آن، موفقیت آمیز بوده است. با این وجود، الزامات آئین نامه موجود برای حداقل عمق پوشش جهت حداکثر دهانه به طول ۶۲/۷ متر و استفاده از قابهای سخت نشده با عمق اعوجاج ۵۱ میلیمتر، بسط داده شده اند. اثر طول دهانه های بزرگتر یا بکارگیری قابهای موجدار

صلب تر، پیشتر بررسی نشده و موضوع این مقاله است. مطالعه حاضر، جهت بررسی مجدد گسیختگی های ممکن خاک به سبب بارهای زنده وارده در مرکز (یعنی بارهایی که بصورت متقارن، حدودا در وسط دهانه کانال وارد می شوند) یا بارهای زنده خارج از مرکز، از تحلیل اجزاء محدود استفاده می کند. این بررسی، مربوط به کانالهای دایروی با دهانه بزرگتر از ۲۴/۱۵ متر و قوسهای ۳/۲۱ متری با موجهای عمیق است. نتیجه حاصله این است که علاوه بر هندسه کانال، ابعاد واقعی دهانه نیز بایستی جهت تعیین عمق لازم برای پوشش خاکی مورد توجه قرار گیرد.

معرفی: پلهای خاکی- فولادی از قابهای فولادی موجدار و انعطاف پذیر پوشانده شده در خاک دانه ای خوب متراکم شده ساخته شده اند. این پلها با دهانه هایی به طول حداکثر ۶۲/۷ متر با استفاده از قابهای فولادی با عمق اعوجاج (موج) ۵۱ میلی متر ساخته شده اند در حالیکه بخشهای خاصی مانند سخت کننده ها برای دهانه های بزرگ بکار رفته اند. اخیرا، موجهای عمیق تری (در قابها) به اندازه ۱۴۰ میلیمتر (شکل ۱) ایجاد شده و برای سازه هایی با دهانه هایی کمتر از ۲۲ متر در استاندارد ASTM-A 796.A 796 M مورد استفاده قرار گرفته اند. (استاندارد ۱۹۹۹,ASTM).

طراحی پلهای خاکی- فولادی، بر اندرکنش ترکیبی میان فشارهای خاک و جابه
جائی¬های دیواره کانال، بنا نهاده شده است. (معیارهای) حدود طراحی و الزامات آئین نامه ای تعیین شده و به اثبات رسیده اند؛ به Abdel- sayed و همکاران (Adbel- Sayed) و همکاران، ۱۹۹۳) آئین نامه طراحی پلهای بزرگراه کانادا (۲۰۰۱ , CSA- CHBDC) و مشخصات استاندارد پلهای بزرگراه منتشر شده توسط آشتو (۲۰۰۱, AASHTO) مراجعه شود.

یکی از معیارهای گسیختگی برای چنین سازه هایی در شرایطی که پوشش خاکی روی مجرای فولادی کافی نباشد، گسیختگی خاک بخاطر برش و / یا کشش ایجاد شده در آن می باشد. بکارگیری ملاحظات طراحی ارائه شده شده در آئین نامه های مختلف، مانند آئین نامه طراحی پلهای بزرگراه (۱۹۹۲, OHBDC) Ontario، آشتو (آشتو، ۲۰۰۱) یا آئین نامه طراحی پلهای بزرگراه کانادا، در جلوگیری از برخی مشکلات مربوط به گسیختگی خاک روی پلهای خاکی- فولادی با در نظر گرفتن حداقل عمق پوشش خاکی روی تاج کانال، موفقیت آمیز بوده است.

این الزامات، در اصل تجربی بوده و از آن پس، براساس تحلیل اجزاء محدود (۱۹۸۱, Hafez) با در نظر گرفتن شکل هندسی کانال و بارهای محوری، کامیون OHBDC جهت طراحی (شکل ۲)، اصلاح شوند (۱۹۸۳a, Abdel- Sagal, Hafez). در نتیجه، حداقل عمق پوشش مورد نیاز (h) در دومین ویرایش از (۱۹۸۳,OHBDC)OHBDC، بزرگترین مقدار از بین یا با حداقل مقدار ۶/۰ متر بود که براساس شکل ۳، D,S به ترتیب دهانه موثر و خیز (برآمدگی) کانال هستند. با وقوف به دست وپاگیر بودن الزامات فوق بخصوص در مورد کانالهای دهانه کوتاه به شکل بیضی افقی، سومین ویرایش (۱۹۹۲,OHBDC) OHBDC شرط پیشین را به کاهش داد.

همچنین الزامات مشابهی در آئین نامه فعلی طراحی پلهای بزرگراه کانادا مشخص شده اند (۲۰۰۱,CSA-CHBDC) و در حال حاضر بدون توجه به نیمرخ اعوجاج صفحه، قابل استفاده برای تمام سازه های خاکی فولادی می باشند. هر چند، بایستی به این نکته اشاره نمود که تمامی الزامات برای حداقل عمق پوشش، برای حداکثر دهانه ۶۲/۷ متری و استفاده از قابهای سخت نشده با عمق اعوجاج ۵۱ میلیمتری ایجاد شده اند. تاثیر دهانه های بلندتر و / یا استفاده از قابهای موجدار صلب تر یا بیشتر مورد بررسی قرار نگرفته و موضوع این مقاله می باشد که به بررسی مجدد مسئله گسیختگی امکان پذیر در پوشش خاکی بعلت بار زنده واقع در مرکز یا خارج از مرکز که بر خاکریز اعمال می شود،

می پردازد. در اینجا گسیختگی پوشش خاکی برای کانالهای دایروی با دهانه های کوتاهتر از ۲۴/۱۵ متر و قوسهای ۳/۲۱ متری دارای، قابهایی با موجهای عمیق (شکل ۱) مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهدات ارائه شده مبتنی بر نتایج تحلیل اجزاء محدود انجام شده توسط Hafez در دانشگاه وینزور (۱۹۸۱, Hafez) (به بخش بعدی مراجعه شود) و نیز بکارگیری آئین نامه جامع و عمومی ABAQUS [نرم افزار اجزاء محدود، نسخه ۱/۶ (۱۹۹۸)، R.I. , Providence, Sorenson, Karlssen, Hibbit] و در نظر گرفتن بار کامیون مطرح شده توسط ۱۹۹۲, OHBDC می باشند (شکل ۲).

شکل
شکل ۱- انواع قابهای کانال، ابعاد به میلیمتر بیان شده اند موج استاندارد ۵۱ میلیمتری (۲ اینچی)، قاب (I)؛ (b) موج استاندارد ۱۴۰۰ میلیمتری، قاب (II)؛ (c) قابهای موجدار سخت شده؛ قاب (III)؛ و (d) قابهای موجدار سخت شده با پرکردگی بتنی، قاب (IV).
شکل ۲- بارهای محوری کامیون OHBDC برای طراحی (۱۹۹۲,OHBDC)، (a) نما (b) پلان
شکل ۳- تعریف و توضیح S,D برای اشکال مختلف سطح مقطع کانال، (a) دایره، (b) نیم قوس، (c) بیضی قائم، (d) بیضی افقی، (e) قوس Re-entrant و (f) قوس لوله ای

شکل ۴- مدل اجزاء محدود برای کانالهای دایروی (۱۹۸۱, Hafez).
شکل ۵- تعریف خروج از محوریت e برای موارد بارگذاری تحت بررسی، (a) در صورت اعمال یک بار محوری (b) در صورت اعمال یک بار محوری
پلهای خاکی- فولادی تحت بارگذاری، با در نظر گرفتن عوامل و بار اجرا و تغییر مجاز بار دینامیکی طراحی می شوند. همچنین ضوابط و معیارهای مختلفی از گسیختگی در خاکریز و قابهای فولادی مورد بررسی قرار میگیرد. (۲۰۰۱, AASHTO, 1992,OHBDC). با این وجود، هدف مقاله حاضر، به بررسی گسیختگی خاک بالاسری کانال محدود شده و تنها به توضیح استفاده از خاکریزهای دانه های مجاز و خوب متراکم شده می پردازد (۱۹۹۲,OHBDC). این مقاله، رفتار پوشش خاک کم عمق را مورد بررسی قرار داده و از الزامات عمومی و عملی برای حداقل عمق پوشش خاکی را بخصوص برای پلهای خاکی- فولادی با دانه های بزرگ ارائه می نماید. طراحی سازه ای دیواره های کانال و همچنین ظرفیت باربری خاک در حوزه بررسی حاضر نمی گنجد.

شکل ۶- سایر شکست برای مدل موهر- ؟
شکل ۷- نسبت برای کانال دایروی، قاب (I) و یک بارمحوری برابر
شکل ۸- نسبت برای کانال بیضوی، ، قاب (I) و یک بار محوری برابر
تحلیل گسیختگی خاک بالای کانال:
تحلیل اجزاء محدود انجام شده توسط Hafez:

Hafez (1981)، جهت تحلیل و بررسی سازه های خاکی- فولادی قرار گرفته تحت پوششهای خاکی با عمقهای متفاوت و شرایط بارگذاری عبور و مرور متحرک، روش اجزاء محدود را با در نظر گرفتن حالت تنش در پوشش خاکی و اندرکنش آن با قابهای فولادی به کار برد. شبکه کرنش صفحه ای اجزاء محدود شامل ۴ نوع عنصر، برای نشان دادن حدود سیستم خاک- سازه بکار گرفته شد در حالیکه دیواره فولادی موجودار توسط عناصر تیر معمولی جایگزین گردید خاک زیر SLهای (توضیح داده شده در شماره ۶) سازه بوسیله عناصر مثلثی ساده با کرنش ثابت، شبیه سازی

می شود. عناصر (اجزاء) محدود درجه بالاتری با برآوردهای درجه دوم جابه جائی، در اطراف سازه بالاتر از خطوط SL آن، جائیکه شیب تنش حاصل از بارهای زنده، نسبتا تند است، بکار گرفته شده اند (شکل ۴).
شکل ۹- نسبت برای کانال دایروی، ، قاب I و یک بار محوری برابر
شکل ۱۰- مقطع عرضی نوعی برای کانالهای قوسی، نوع B,A

شکل ۱۱- تاثیر ضخامت قاب برگسیختگی خاک بالای کانالهای دایروی، و دوبار محوری (۲ بار ۱۴۳ کیلونیوتنی) دو نسبتهای متفاوتی از
شکل ۱۲- تاثیر ضخامت قاب برگسیختگی خاک بالای کانالهای بیضوی، و دوبار محوری (۲ بار ۱۴۲ کیلونیوتنی) در نسبتهای متفاوتی از جهت بروز حالتهای ممکن اندرکنش بین دو ماده همانند لغزش، عناصر اندرکنش میان خاک و اجزاء آبرو تعریف شدند.
خاصیت مهم غیر خطی بودن: خاک همانند غیر خطی بودن رابطه تنش برشی و کرنش برشی برای عناصر اندرکنش در نظر گرفته می شود. روابط هیپربولیک تابع تنش برای عناصر خاک، بین تنش و کرنش بکار گرفته می شوند. شبکه اجزاء محدود، لایه به لایه ساخته می شود

. چندین چرخه تکرار درهر تحلیل گنجانده شده تا نهایش خصوصیات خاک را بهبود بخشیده واز پس جدا شدگی یا لغزش بین خاک و دیواره های کانال برآید (در صورت بروز جدا شدگی یا لغزش میان خاک و دیواره های کانال، به مشکلی برخورد نکند) (۱۹۸۳a,b,Abdel-sayed,Hafez). بار زنده، بصورت محوری یا خارج از محور نسبت به وسط دهانه کانال (شکل ۵) در افزایشهایی مناسب بارهای زنده معادل، اعمال شد. (۱۹۸۳,Bakht, Abdel- Sayed).

گسیختگی هر جزء خاک، با توجه به ایجاد تنشهای کششی یا فراتر رفتن تنش برشی از حداکثر مجاز آن براساس معیار ؟- کولمب، تشخیص داده شد (شکل ۶). یک روش انتقال تنش برای از بین بردن تنشهای فراتر رفته از حدود مجاز بدون برهم زدن تعادل، بکار گرفته شد. انتشار گسیختگی در عناصر مجاور المان محدودی که در آن، گسیختگی خاک رخ داده، در بخشهای بعدی تحلیل، مورد بررسی قرار گرفته و تعیین شده است.

یک برنامه اجزاء محدود جهت پیش بینی حالت تنشهای موجود در خاک به سبب بارهای مرده و زنده و نیز برای تعیین مقدار بار زنده ای که بیشتر از سایر مقادیر، سبب گسیختگی خاک در اعمال مختلف پوشش خاکی می شود، ایجاد شد. خاکریز دانه ای و متراکم توصیه شده در اطراف و بالای کانال (۱۹۹۲, OHBDC)، توسط مدلی هیپربولیک (۱۹۷۴, Duncan, Wang) با درنظر گرفتن زاویه اصطکاک داخلی برابر ، مدلسازی شد.

بار زنده انجام شده بر روی مدلهای سازه خاکی – فولادی تحت پوشش کم عمق، تایید شد (۱۹۸۱,Hafez) نتایج تحلیلی بدست آمده از این برنامه، با نتایج تجربی حاصله از آزمایشهای تحلیل انجام شده، پارامترهایی را برای کنترل عمق پوشش لازم جهت جلوگیری از گسیختگی خاک بالای کانال بنا نهاد (۱۹۸۳a,b,Abdel-Sayed,Hafez) این پارامترها شامل اندازه بارگذاری، برون محوری آن و شکل هندسی کانال هستند. براساس این تحلیل، الزامات حداقل عمق پوشش، براساس نسبت عمق پوشش خاکی به طول دهانه با در نظر گرفتن هندسه سطح مقطع کانال ایجاد شدند (۱۹۹۲,OHBDC). مجددا تاکید می گردد که این نسبتها را فقط می توان در مورد قابهای موجدار ۵۱ میلیمتری بکار گرفت و برای کانالهایی با دانه های بزرگتر از ۶۲/۷ متر یا سازه هایی یا قابهای مسلح معتبر نمی باشند.
شکل ۱۳- تاثیر ضخامت قاب برگسیختگی خاک بالای کانالهای دایروی: و دوبار محوری (دوبار ۱۴۲ کیلونیوتنی) تحت چندین مقدار e
شکل ۱۴- تاثیر ضخامت قاب بر گسیختگی خاک بالای کانالهای بیضوی، و دوباره محوری (دوبار ۱۴۲ کیلونیوتنی) تحت چندین مقدار e

تحلیل اجزاء محدود ABAQUS:
در راستای بسط تحلیل دوبعدی جهت در برگرفتن شکل و اندازه های متغیر، نویسندگان این مقاله، برنامه آئین نامه عمومی ABAQUS را بکار گرفتند. در اینجا، ویژگیهای اصلی المان خاک، رفتار توصیف شده توسط مدل موهر- کولمب، که جهت مدلسازی مواد براساس ضوابط و معیارها کلاسیک تسلیم موهر- کولمب بکار می رود، را دنبال می کنند. فرض بر این است که گسیختگی زمانی رخ می دهد که تنش برشی در هر نقطه از ماده، به مقداری برسد که بصورت خطی به تنش قائم در همان صفحه وابسته است. مدل موهر- کولمب براساس دایره مور برای حالتهای گسیختگی در صفحه تنشهای اصلی حداکثر و حداقل مبناگذاری شده است این مدل را می توان بصورت زیر نوشت:

این مدل را می توان بصورت زیر نوشت:
که در آن، ، تنشهای اصلی حداکثر و حداقل هستند (کشش، مثبت فرض
می شود).
مشابه شرایط شکل ۶، خط گسیختگی با دایره موهر برخورد می کند با این حال جهت کاربرد عمومی، می توان خط گسیختگی را در تنش قائم صفر، به عنوان جزء چسبندگی درنظر گرفت. تحلیل انجام شده توسط برنامه ABAQUS، بار محوری مسبب گسیختگی خاک بالای کانال را محاسبه می نماید. نسبت بار گسیختگی بار محوری طراحی در سراسر مقاله بعنوان ضریب

اطمینان در برابر گسیختگی خاک بالای کانال مطرح شده است. این مسئله، هدف اصلی این مقاله یعنی ارزیابی حداقل عمق خاک لازم جهت جلوگیری از گسیختگی خاک بالای کانال مطرح شده است. این مسئله، هدف اصلی این مقاله یعنی ارزیابی با حداقل عمل خاک لازم جهت جلوگیری از گسیختگی خاک بالای کانال را برجسته می نماید. این گسیختگی معیاری برای گسیختگی کلی در تمام سیستم سازه ای ترکیبی خاکی- فولادی تشکیل می دهد.

شکل ۱۵- نسبت برحسب طول دهانه (S) برای کانالهای دارویی در ضخامتهای مختلف قاب و نسبت
شکل ۱۶- نسبت برحسب طول دهانه (S) برای کانالهای قوسی، نوع B در ضخامتهای مختلف قاب و نسبت
شکل ۱۷- عمق خاک (h) بالای کانالهای دایروی در ضریب اطمینان ۷۵/۱
شکل ۱۸- عمق خاک (h) بالای کانالهای قوسی، نوع B، در ضریب اطمینان ۷۵/۱
جدول ۱- خصوصیات دیواره های SUPER-COP (نیمرخ )
شعاع ژیراسون ممان اینرسی

مساحت
ضخامت دیواره

از آنجائیکه همیشه برای تمام کارهای خاکریزی به اطراف و بالای کانال، خاک دانه¬ای خوب متراکم شده مورد نیاز است، تنها پارامترهای منطبق با چنین خاکی درمدل ABAQUS در نظر گرفته می شوند. این پارامترها بصورت زیر در نظر گرفته شده اند، مدول الاستیسیته (ضریب ارتجاعی)، C=207MPa که در مدل موهر- کولمب برای خاکهای مشابه بکار گرفته شده است (ABAQUS)، ضریب پوآسون، و چسبندگی C=7KPa این مقدار کم چسبندگی جهت جلوگیری از مشکل ؟ درحین اجراهای ABAQUS، در مدل محدود گنجانده شده است. همچنین بدلیل تفاوت مدل خاک دنبال شده توسط ABAQUS ومدل بکار رفته توسط Hafez و Abdel- Sayed,، Abdel- Sayed, Hafez1983a,b, Abdel- Sayed, Hafez) مقادیر متفاوتی برای زاویه داخلی اصطکاک امتحان شده تا مقداری که مدل خاک معادل با مدل دنبال شده توسط Abdel- Saged ,Hafez را نشان می دهد، تعیین گردد (۱۹۸۳a,b, Abdel- Sayed, Hafez) دو مدل برای بارهای محوری و خارج از محور اعمال شده بر کانالهای دایروی و بیضوی مورد مقایسه قرار گرفته اند (شکل ۷ تا ۹). نسبتهای مختلف عمق پوشش خاکی به دهانه کانال در نظر گرفته شده اند. مشاهده می شود که هماهنگی

خوبی میان نتایج دو مدل می توان برای یافت که نتیجیتا، این زاویه داخلی اصطکاک برای مدل موهر- کولمب دنبال شده توسط ABAQUS، انتخاب گردید. این مقدار، منطقی به نظر می رسد زیرا خاکریزی که قرار است اطراف و بالای کانال ریخته شود، بایستی دانه ای بوده و تا حداقل ۹۵% تراکم پروکتور استاندارد، متراکم شود.
پس از آن، برای بدست آوردن بار مسبب گسیختگی خاک در کانالهای دایروی، بیضوی و همچنین در قوسهایی دارای شکل هندسی با طرح کلی نشان داده شده در شکل ۱۰ و مشخص شده با نامهای قوس A و قوس B، تحلیلی با استفاده از ABAQUS انجام شد. همچنین موارد متفاوتی

از بارگذاری، برون محوریت مورد بررسی قرار گرفت (شکل ۵).
شکلهای ۱۱ تا ۱۶، بار گسیختگی خاک در قوسهای دایروی corspan با سختی¬های متفاوت را نشان می دهند. همچنین، عمق پوشش خاکی (h) که ضریب اطمینانی مفروض برابر ۷۵/۱ که به صورت بیان می شود برای قوسهای دایروی و cor spon قوس B را حفظ می نماید، به ترتیب در شکلهای ۱۷ و ۱۸ نشان داده شده است. در اینجا، باید متذکر شد که ارزیابی اصلاح شده عمق پوشش خاکی (h) برای موج (اعوجاج) ۵۱ میلیمتر گنجانده شده است. این ارزیابی، جهت توضیح موقعیتهای متفاوت بارهای محوری کامیون متحرک بر روی کانال انجام شده که ممکنست همانند اساس تحلیل Hafez، یک محور ۲۰۰ کیلونیوتنی منفرد نباشد.

مشاهدات:
پارامترهای کنترلی پوشش خاکی با در نظر گرفتن سختی جدید قاب در حالیکه عمق اعوجاج (موج)، ۱۴۰ میلیمتر فرض گردیده، مجددا در اینجا مورد بررسی قرار گرفته اند. این پارامترها در بخشهای بعدی ارائه شده اند.
دهانه کانال:
تحلیل Hafez، نشان می دهد که اندازه کانال برحسب ، اثر قابل توجهی بر ضریب اطمینان در برابر گسیختگی خاک دارد. شکلهای ۱۷و۱۸، نشان می دهند که عمق واقعی پوشش لازمه در برابر گسیختگی خاک روی کانالهای دایروی و قوسی (هر دو در ضریب اطمینان برابر ۷۵/۱)، با اندازه کانال، تغییر عمده ای نخواهد داشت. این مشاهده، روش بیشتر مشخص شده که یک نسبت مجاز را بدون در نظر گرفتن اندازه دهانه تعریف
می کند، نقص می کند یعنی هر چه اندازه دهانه افزایش یابد، بایستی عمق پوشش خاکی نیز بصورت خطی با آن افزایش پیدا کند (OHBDC، ۱۹۹۲). همچنین شکلهای ۱۷و۱۸، یک روند کاهش جزئی در میزان h همزمان با افزایش طول دهانه کانالهای قوسی را نشان می دهند. این روند را می توان اینگونه توضیح نمود که چون گسیختگی خاک بالای یک کانال بر اثر حرکت رو به بالای یک سوی آن و در ارتفاع یکسان پوشش (h) رخ می دهد، حجم و وزن خاک، با افزایش طول دهانه، زیاد می شوند.
عمق موج (اعوجاج):
عمق اعوجاج (موج) بر صلبیت (سختی) خمشی دیواره های کانال (جدول ۱) و نتیجتا براندرکنش سازه خاک شامل تغییر شکل و تنشهای ایجاد شده در خاک تاثیر زیادی دارد. هر چند، افزایش صلبیت دیواره برای موج ۱۴۰ میلیمتری در مقایسه با موج ۵۱ میلیمتری، قابل ملاحظه است اما درقیاس با صلبیت پوشش خاکی در سازه نسبتا بزرگ خاکی- فولادی، مقدار مهم و معنی داری نخواهد بود. تاثیر عمق موج با رجوع به موارد زیر بررسی شده است. (۱) عمق پوشش خاکی؛ (۲) برون محوریت بار زنده (۳) طول دهانه کانال. این شرایط در بخش بعدی مورد بحث قرار گرفته اند.
عمق پوشش خاکی:

مقایسه ای میان بارگسیختگی کانالها با قابهای (II),(I) در شکلهای ۱۱و۱۲ نشان داده شده است. شکل ۱۱، نشان می دهد که در یک کانال دارویی ۶۲/۷ متری، عمق موج بخصوص تحت پوشش سطحی (کم عمق)، تاثیر قابل توجهی دارد؛ اگرچه، تاثیر صلبیت با افزایش به ۳/۰ یعنی در عمق پوشش برابر ۳/۲ متر کاهش می یابد. این مسئله را می توان به این واقعیت که بار زنده در خاک مستهلک شده و کاهش می یابد و بصورت کلی، تاثیر قابل چشم پوشی برای چنین پوششی دارد، نسبت داد. کانالهای بیضوی، رفتار مشابه آنچه در شکل ۱۲ دیده می شود، نشان می دهند.
برون محوریت بار زنده:

صلبیت (سختی) قابهای دیواره بخصوص برای بارهای برون محور، موثر است زیرا باعث کاهش جابجایی دیواره ها و نیز نیروهای ایجاد شده متناظر می شود که گسیختگی خاک بالای کانال را سبب می شوند. شکلهای ۱۳و ۱۴، نمونه ای از تاثیر صلبیت دیواره بر گسیختگی خاک در برون محوری های مختلف در را نشان می دهند. بار گسیختگی برای قاب I در برون محوری ، بیشتر از دوبرابر می شود در حالیکه اثر صلبیت در برون محوری یعنی زمانیکه بار زنده خارج از حدود کانال، وارد می شود، قابل چشم پوشی است.

طول دهانه کانال
شکل ۱۵، نسبت را برای کانالهای دایروی با موجهای به عمق ۵۱ میلیمتر (قاب I) و ۱۴۰ میلیمتر (قاب II) نشان می دهد. می توان مشاهده نمود که ضریب اطمینان دو برابر گسیختگی خاک، با افزایش عمق موجها، زیاد می شود. هر چند، با افزایش طول دهانه، صلبیت دیواره کانال، تاثیر کمتری پیدا کرده و هیچ تفاوتی میان قابهای II,I با طول
دهانه¬های بیشتر از ۷/۱۳ متر مشاهده نمی گردد. رفتار مشابهی در کانالهای قوسی دیده می شود (شکل ۱۶). می توان مشاهده نمود که یک افزایش جزئی در نسبت ، می تواند اثر زیادی بر ضریب داشته باشد.

نتیجه گیری:
براساس مطالعه ارائه شده، نتایج را می توان بصورت زیر خلاصه کرد:
۱- عمق موج (اعوجاج)، تاثیری برعمق پوشش خاک لازمه در بالای پلهای خاکی- فولادی یعنی کانالها بخصوص برای دهانه های کوتاهتر از ۶۷/۱۰ دارد. از این اثر می توان در کانالهای دایروی بلندتر از ۷/۱۳ متر و کانالهای قوسی بلندتر از ۸/۱۹ متر، چشم پوشی کرد. هر چند، برای طراحی سازه ای، کانالهای دهانه بزرگ، به عمق موج (اعوجاج) بلندی نیاز دارند.

۲- روابطی که بصورت رایج توسط AASHTO و نیز آئین نامه طراحی پلهای بزرگراه کانادا (۲۰۰۱,CSA-CHBDC) توصیه شده اند، بصورت قابل توجهی، عمق لازم پوشش خاکی برای دهانه های نسبتا بزرگ (بیشتر از ۱۵/۹ متر) را مقدار بیشتری برآورد می نمایند. بنابراین، این روابط بایستی جهت معتبر بودن برای نسبتهای بین ابعاد کانال و همچنین دهانه واقعی آن، مورد تجدید نظر قرار گیرند.

۴- ارزیابی دقت اندازه گیری:
خطای احتمالی اندازه گیری کرنشها در سازه پوسته ای فولادی در
نامساعد¬ترین شرایط وتنظیمات اندازه گیری از فرمول تقریبی زیر محاسبه شد:
(۱)
که در آن:
= ۵/۱% : خطای کرنش سنج
= ۵/۱% : خطای واحد تصحیح کننده انتخابگر کانال
= ۰/۲% : خطای تقویت کننده ابزار بندی (ابزار بندی، تعبیر وسایل اندازه گیری در یک سازه)
= ۵/۲% : خطای مدول ارتجاعی فولاد
خطای احتمالی اندازه گیری جابه جایی ها (تغییر مکانها) در مقاطع انتخابی سازه پوسته ای با ورقهای موجدار فولادی درمساعدترین تنظیمات مبدلها و ابزار اندازه گیری از فرمول تقریبی زیر محاسبه گردید:
(۲)
که در آن:
= ۵/۱% : خطای مبدل تغییر مکان
= ۰/۱% : خطای واحد مقیاس انتخابگر کانال
= ۰/۲% : خطای تقویت کننده ابزار بندی بکار رفته در پل
= ۰/۱% : خطای کالیبراسیون (واسنجیدن)
۵- اندازه گیری کرنشها و تغییر مکانهای قائم:
۵ ۱ کلیات:
یک ویژگی خاص پلهای انعطاف پذیر ساخته شده از ورقهای موجدار فولادی این است که خاک اطراف پوسته، در تحمل بارهای زنده ناشی از لایه¬های خاک (مرحله I) و چرخهای وسائط نقلیه عبوری از روی پل (مراحل III,II) شرکت می کند. جهت هماهنگی کامل خاک محیطی با پوسته

فولادی در تحمل بخش قابل توجهی از بار، می بایست لایه¬های خاک به درستی در اطراف پوسته اجرا شده و با دقت و مهارت کافی تا حد معینی متراکم گردد. (به نحوی که تنش ورقه فلزی از حد مجاز فراتر برود) مثلا در مورد مطرح شده، به ترتیب ۹۵/۰ و ۹۸/۰ در مقیاس پروکتور بود. تراکم خاک عموما توسط دستگاههای مکانیکی انجام می شود که عملکردشان در کنار ؟ مرده لایه های خاک

، تاثیر بسزائی در وضعیت تنش (کرنش) و پایداری پوسته فولادی خواهد گذاشت. برای جلوگیری از فراتر رفتن تنشهای پوسته از حد مجاز، می بایست آنها را دائما (مثلا از طریق اندازه گیری کرنشها) تحت نظر داشت.
در راستای فراهم نمودن تصویری جامع و فراگیر از وضعیت تنش در پوسته طی مراحل مختلف ساخت پل، کرنشها و جابجائی های قائم در ۳ مرحله زیر اندازه گیری شوند:
مرحله ۱- مونتاژ پوسته فولادی و تراکم لایه های خاصی از خاک در اطراف آن

مرحله ۲- بعد از اجرای چندین لایه اساس جاده و نیز لایه بتنی – آسفالتی به ضخامت ۰۵/۰ متر
مرحله ۳- زمانیکه سازه کامل پل تحت بارگذاری استاتیک آزمایشی قرار گرفت.
قرائتهای اولیه، حداکثر و نهایی برای تمامی نقاط اندازه گیری بکار رفته در تحلیل در جداولی در مرجع ۶ ذکر شده اند.
نتایج محاسبات بطور قابل توجهی با نتایج تجربی متفاوت بودند زیرا تعیین اندرکنش ساختار پوسته فولادی وخاک اطراف آن در مدل محاسباتی بسیار دشوار است[مرجع ۶]
خطوط تاثیر توزیع عرضی بار در میان ورقهای منفرد موجدار جهت محاسبه مقادیر منتظره تغییر شکلها (f)، کرنشها و تنشهای قائم بکار گرفته شد.

تعیین حد هماهنگی سازه پوسته فولادی و خاکریز اطراف آن در باربری و نیز مدل سازه صحیح سطح مشترک بین این دو، سختی های عمده ای را در تحلیلها بوجود آوردند. محاسبات برای موقعیتها و بارهای واقعی محورهای ماشین آلات جاده سازی (حمل شن- شن ریزها) انجام شد. عرض خطوط تاثیر زیر محورها مستقیما از روی نتایج چاپی قرائت شد تا از اثر پلاسیون بین عرضها

که کاری بیهوده و شدیدا دشوار (و نیز کم دقت) بود، خودداری شود. نرم افزار Robot Millennium جهت بازبینی محاسبات با فرضهای همانند یا مشابه مورد استفاده قرار گرفت که نتایج حاصله بسیار به نتایج محاسبه شده توسط نرم افزار Cosmos.M نزدیک بودند [مراجع ۲۲و۲۳].
۷ نتایج:
پس از اندازه گیری های انجام شده بر روی پل جاده ای در Polanica Zdroj (در طی ساخت پوسته، خاکریزی و تحت بارگذاری استاتیک آزمایشی)، مقادیر جابه جائی قائم (تغییر شکلهای سازه باربر و نیز کرنش ها (غیر مستقیم تنشهای قائم) در نقاط و مقاطع عرض انتخابی در طول دهانه تعیین شدند. با در نظر گرفتن نتایج عملی حاصل از آزمایشهای انجام شده با بارگذاری استاتیک یا دنیامیک بر روی پلهای موجود ساخته شده از ورقهای موجودار Super cor یا Moltiplate مانند پلهای Zzozyton Zdrj ‍[مرجع ۷]، Giman در سوئد [مرجع های ۱و۱۴و۱۶]، Stary Waliszow [مرجع ۵]، Poznon- Rubiez [مرجع ۴] و Trzebaw [مرجع ۳] و نیز ایستگاههای آزمایشی با مقیاس طبیعی [مراجع ۲۴و۲۵]. مشاهدات رفتار سازه پوسته ای در این نوع از پلها در طی آزمایشات و همچنین تحلیلی جامع بر روی نتایج اندازه گیری نتایج عمومی و تخصصی زیر درباره رفتار حقیقی پل به دست می آید.
۱- ساخت

پلی (اجرای سیستم پوسته- خاک و پی های نواری) تحت بار خاکریز (مرحله ۱) و بارهای استاتیک (مراحل ۲و۳) حدود را افزایش نداد. مقادیر کرنش و جابه جائی حاصله بسیار کوچک بودند و این مسئله، شاهدی واضح بر سختی بسیار بیشتر پوسته نسبت به مفروضات تحلیل استاتیک که در آن، اندرکنش، میان ساختار پوسته فولادی و خاکریز اطراف آن در این حد پیش بینی شده نبود (جدول ۳).

۲- تغییر شکلهای اندازه گیری شده در ساختار باربر فولادی ساخته شده از ورقهای موجداری که تنها توسط پیچهایی با قابلیت انبساط زیاد بهم معتصل شده اند، و نیز کرنشهای اندازه گیری شده برروی نقاط بالا و پائین موجهای ورقها و همچنین بر روی ورقهای اضافی مسلح کننده تحت بار خاکریز در طی مرحله ۱ آزمایش و تحت بار مجموعه¬ای از ۲ کامیون و با وزن کل بیش از Mg50 در طی مراحل ۲و۳، عملا ویژگی ارتجاعی داشتند. تفاوتهای نسبتا زیاد میان قرائتهای اولیه و نهایی (جابه جائی ها و کرنشهای دائمی) در تمامی مقاطع عرضی تحت ۳ طرح بارگذاری تقریبا یکسان نبودند و سازه باربر در قیاس با پلهای معمولی بتنی یا فولادی، مدت زمان بسیار بیشتری در مقابل خستگی مقاومت نمود. این مسئله نشان می دهد که تفاوتها بیشتر به علت خطاهای کوچک در قرائت و نیز خطاهای وسایل اندازه گیری (تغییرات دما و رطوبت هوا در طول اندازه گیری ها) یا نسبت پی های نواری و در حد بسیار کمی به سبب جابه جائی ها و کرنشهای دائمی خود سازه باربر به احتمال بسیار زیاد بعلت سطح تماس غیر هموار بین ورقهای موجودار و پی های نواری هستند زیرا ورقهای موجدار متصل شده بهم توسط پیچهایی با قابلیت انبساط زیاد، قاعدتا نباید جابه جائی های دائمی قابل توجهی داشته باشند.

۳- تفاوتها را می توان به هماهنگی متناسب میان پوسته فولادی، زمین و سطح جاده نسبت داد و همچنین به این واقعیت که ساختار سخت جاده به توزیع بار متمرکز بزرگ روی سطح بسیار بزرگتری که بیشتر از پیرامون سازه پوسته ای و سطح اندازه گیری پوشیده توسط وسائل اندازه گیری نیز

فراتر می رود، کمک می کند. بنابراین کرنشهایی که مستقیما ناشی از چرخهای وسائط نقلیه وارد بر پوسته بودند، کاهش داده شدند. علاوه بر این، انعطاف پذیری ساختار پوسته فولادی بطور مطلوبی بر تحمل بارهای بهره برداری اثر گذاشته و پدیده load arching (انتقال بار بین خاکهای اطراف کانال) خودش را در زمین به وضوع نشان داد.

۴- تغییر مکانهای دائمی (کمتر از ۲% تغییر شکل کل) اندازه گیری شده در نقاط و مقاطع عرضی مشخصی از ساختار پوسته فولادی در پل تحت آزمایش، تفاوتهای بسیار جزئی با یکدیگر داشته و با تغییر شکلهای ارتجاعی تناسبی نداشتند. خط تغییر شکلهای ارتجاعی عرضی در سازه پوسته ای تحت بارهای خاک بدست آمده از اندازه گیری ها، دارای شکل قوسی (منحنی) بود (منحنی بروکن)