تحليل قابليت اطمينان سنگچين طراحي در اطراف پايه پل در شرايط همبستگي بين فراسنجه هاي هيدروليكي

Effect of the Correlation between Hydraulic Parameters on the Reliability Analysis of a Riprap Designed around Bridge Pier

يكي از روش‌هاي كاربردي و متداول در كنترل آبشستگي موضعي قرار دادن لايه سنگچين در اطراف سازه‌هاي هيدروليكي به‌خصوص پايه پل‌ها است. با توجه به نبود قطعيت‌هاي مختلف در برآورد اندازه پايدار سنگچين، در تحقيق حاضر از روش تحليل قابليت اطمينان براي طراحي سنگچين در اطراف پايه يك پل واقعي به‌عنوان مطالعه موردي استفاده مي‌شود. بر اين اساس از چهار روش مختلف نظير تحليل قابليت اطمينان مرتبه اول و شبيه‌سازي مونت‌كارلو اقدام به كمّي كردن عدم‌قطعيت‌ها و طراحي اندازه سنگچين پايدار مي‌شود. نتايج تحليل حاضر نشان داد كه احتمال شكست اندازه سنگچيني كه از طريق روش قطعي و به‌كارگيري مقدار ميانگين فراسنجه‌هاي مؤثر براي طراحي محاسبه شد، بسيار بالا بوده و نزديك به 34 درصد است. در ادامه رابطه‌اي بين ضريب ايمني طراحي و ضريب قابليت اطمينان در محل اين مطالعه موردي تعيين شد. درنهايت براي نيل به شرايط واقعي‌تر، اقدام به مطالعه ضريب همبستگي هيدروليكي بين فراسنجه‌هاي عمق و سرعت جريان و همچنين تأثير آن بر احتمال شكست سنگچين در محل مطالعه موردي شد و نتايج نشان داد كه ضريب همبستگي بين اين دو فراسنجه هيدروليكي بسيار بالا بوده و بيشتر از 90 درصد است و حداكثر تأثير آن بر احتمال شكست كمتر از 10 درصد است.

One of the most common and practical methods in controlling the local scour around bridge pier is to place a protective riprap layer. Due to various uncertainties in the design of this countermeasure method, in the present study, the reliability analysis method was applied for the design of a riprap size around a real bridge pier as a case study. Therefore, four different methods including First Order Second Moment, First Order Reliability Method, Spread Sheet and Monte Carlo Simulation Technique were used to quantify the uncertainties and design of riprap size. The results showed that the probability of riprap size failure, which was calculated by the empirical equation and the use of the mean value of effective parameters in the case study, was very high, nearly 34%. In the following, the relationship between safety factor and the reliability index at the site of this case study was determined. Finally, in order to achieve more realistic results, the hydraulic correlation coefficient between depth and flow velocity parameters and its effect on the probability of the riprap failure were studied. It was shown that the correlation coefficient between these two hydraulic parameters was very high and more than 90%, and its maximum effect on the probability of the riprap failure was less than 10%.