رسومات العبارات Culverts Drawings 

 

من مواصفات تصميم الجسور

القسم 10-7-التصميم الهيدروليكي HYDRAULIC DESIGN

10-7-2-1-1 مقارنة بين العبارات – و الجسور – و مصارف العواصف

كل من العبارات – الجسور – مصارف العواصف يستخدم كوسيلة لإدارة وتمرير السيول من خلال نظام الطريق وعلى المصمم ان يحدد طريقة التحليل المناسبة للاستخدام في التقاطع أو لتصميم البدائل.

لمعظم تقاطعات الطرق في الغالب يكون الخيار اما جسر أو عبارة.

لمقارنة العبارة بالجسر على المصمم ان يحدد نوع المنشاء الملائم للموقع المحدد، ومن ثم يقرر كيفية تحليل التقاطع. مثلاً العبارة الصندوقية الضخمة تشبه جسر صغير بفتحة واحدة واستناد بسيط على دعامتين طرفيتين عموديتين، وهكذا:

-       أيهما أصلح من الناحية الهيدروليكية، الجمالية والاقتصادية؟

-       كيف سيتم تحليل المنشأة (كجسر بتصريف سطحي حر باستخدام مفهوم جريان القناة المفتوحة المتغير تدريجياً) أو (كعبارة بعمود ماء المدخل headwater بناءً على الطريقة التقليدية لتحليل العبارات) ؟

تستخدم العبارات:

-       حيثما لا توجد حاجة للجسر من الناحية الهيدروليكية

-       حيثما يكون احتمال المخلفات والانقاض والجليد بدرجة مقبولة

-       حيثما تكون أكثر اقتصاداً من الجسر (شاملاً ما يتعلق بالسلامة)

تستخدم الجسور:

-       حيثما تكون العبارة غير عملية

-       حيثما يكون أكثر اقتصاداً من العبارة

-       لاشتراطات استخدام الأراضي متطلبات الوصول

-       لاستيفاء متطلبات بيئية لا تتم عن طريق خيار العبارة

-        لوقاية وعدم التعدي على سهل الفيضان

-       لملائمة الأنقاض الكبيرة التي يحملها السيل

تقليدياً كانت الناحية الاقتصادية هي العامل المؤثر في الاختيار بين الجسر والعبارة طالما ستتحقق المتطلبات الهيدروليكية والانشائية. عادتا التكلفة الأولية للعبارة اقل من الجسر نضراً لاستخدام عمود ماء المدخل headwater بارتفاعات متزايدة يؤدي الى عبارة بفتحة أصغر، مقارنة بالجسر الذي يتم تصميمه بخلوص إضافي حر للتدفق التصميمي. ولكن هذه الميزة يجب ان توزن مقابل الاضرار المحتملة بسبب زيادة عمود ماء المدخل headwater, خصوصاُ عند حدوث تدفقات عالية، ومتطلبات الاحياء المائية التي تتطلب فتحة كبيرة وقاع طبيعي.

تكلفة صيانة العبارة تنتج عن نحر القناة في المدخل والمخرج، نحر وتدهور قاع العبارة، الرواسب sedimentation,, تراكم الثلوج والانقاض debris, وترميم الردميات في حالة الجريان العلوي embankment repair in case of overtopping

صيانة الجسور اكثر تكلفة، ويشمل صيانة بلاطة الجسر والاجزاء الأخرى من القسم العلوي، النحر حول الدعامات، والترسيب المحتمل وتراكم الأنقاض.

العبارات ذات الطول الإجمالي أكبر من 6 متر (مجموع كل الفتحات) تعتبر جسر ويجب ان تكون معايير المعاينة والفحص الروتيني كما هي للجسور.

تعتبر الجسور أكثر جمالاً والطف لراحة السفر وملائمة للطبيعة

الفرق بين الجسر والعبارة في نفس المكان

Bridge versus culvert at same location

هناك فرق في الافتراضات الهيدروليكية والتحليل المستخدم للعبارات والجسور.

تحليل جريان القناة المفتوحة في أي منشأة يمكن ان يحسب على أساس افتراض العمق الطبيعي البسيط أو على أساس الجريان المتغير تدريجياً الأكثر تعقيداً

حالة ارتفاع عمود الماء عند مخرج القتاه للعبارة tailwater condition يكون على أساس تحليل العمق الطبيعي normal depth analysis (normal depth approximations.)   . وأيضا تحليل العبارات يفترض عدم وجود سرعه velocity بقرب العبارة او حول المخرج مما يسبب تقدير اعلى لفقدان الطاقة للمدخل والمخرج. بالمقابل التحليل الهيدروليكي للجسور يكون على أساس الجريان المتغير تدريجياً based on gradually varied flow calculations مما يتيح الحصول على بروفيل سطح الماء على طول التقاطع. والذي يأخذ في الاعتبار السرعات المقتربة من المنشأة والمغادرة له.

العبارات الكبيرة ذات الجريان السطحي الحر large culverts with free surface flow على كامل طول المنشأة (مثلاً عدم وجود عمود ماء المدخل headwater ) افضل ان تحلل على اساس مفهوم الجريان المتغير تدريجياً gradually varied open channel flow المستخدم في تحليل الجسور من ان تحلل بالإجراءات الحسابية المفصلة في " HYDRAULIC DESIGN OF HIGHWAY CULVERTS "

كذلك من المعقول والصواب اتباع النمذجة المستخدمة في الجسور للعبارات ذات الفتحة الواحدة اكبر او تساوي 6 متر, مما يعني ان مثل هذه المنشآت ستعمل بالجريان السطحي الحر will typically operate with free surface flow.

للمعابر الصغيرة التي قد تستخدم فتحة كبيرة مثل العبارات بمتطلبات مرور الاحياء البحرية، ايضاً النمذجة المستخدمة في الجسور أكثر ملائمة ويعطي حالة الجريان السطحي الحر المطلوب.

للبرامج الحاسوبية افضلية أكثر من طرق التحليل المطولة الدقيقة وخصوصاً كلما زاد تعقيد المنشأة كتغيرات في الحجم والمحاذاة والانكسارات وتغير الانحدار وتعدد الجريان الداخل أو تغيرات شديدة في نظام الجريان داخل الفتحة.