دسته: پل

ایجاد گذرگاهها و پلها برای عبور از دره ها و رودخانه ها از قدیمی ترین فعالیتهای بشر است. پلهای قدیمی معمولا از مصالح موجود در طبیعت مثل چوب و سنگ والیاف گیاهی به صورت معلق یا با تیرهای حمال ساخته شده اند.

تعریف پل

پل یک سازه است که برای عبور از موانع فیزیکی از جمله رودخانه ها و دره ها استفاده می شود.پلهای متحرک نیز جهت عبور کشتیها و قایقهای بلند از زیر آنها ساخته شده است.

تاریخچه پل

ایجاد گذرگاهها و پلها برای عبور از دره ها و رودخانه ها از قدیمی ترین فعالیتهای بشر است. پلهای قدیمی معمولا از مصالح موجود در طبیعت مثل چوب و سنگ والیاف گیاهی به صورت معلق یا با تیرهای حمال ساخته شده اند.پلهای معلق از کابلهایی از جنس الیاف گیاهی که از دو طرف به تخته سنگها و درختها بسته شده و پلهای با تیر حمال از تیرهای چوبی که روی آنها با مصالح سنگی پوشیده می شد، ساخته شده اند. ساخت پلهای سنگی به دوران قبل از رومیها بر می گردد که در خاور میانه و چین پلهای زیادی بدین شکل برپا شده است. در اروپا نیز اولین پلهای طاقی را ۸۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، برای عبور از رودخانه ها از جنس مصالح سنگی ساخته اند. اغلب پلهای ساخته شده توسط رومیها از طاقهای سنگی دایره شکل با پایه های ضخیم تشکیل یافته است.در ایران نیز ساختن پلهای کوچک وبزرگ از زمانهای بسیار قدیم رواج داشته و پلهایی نظیر سی و سه پل، پل خواجو و پل کرخه بیش از ۴۰۰ سال عمر دارند. از قرن یازدهم به بعد روشهای ساختن پلها پیشرفت قابل توجهی نمود و به تدریج استفاده از دستگاههای فشاری از مصالح سنگی و آجر با ملاتهای مختلف و دستگاههای خمشی از چوب متداول گردیده و تا اوایل قرن بیستم ادامه یافت. شروع قرن بیستم همراه با استفاده وسیع از پلهای فلزی و سپس پلهای بتن مسلح می باشد. از اوایل قرن نوزدهم ساخت پلهای معلق، قوسی یا با تیر حمال از آهن آغاز شد. اولین پل معلق از آهن در سال ۱۷۹۶ به دهانه ۲۱ متر در آمریکا ساخته شد، همچنین در سال ۱۸۵۰ یکی از مهمترین پلهای با تیر حمال از جنس آهن متشکل از دو دهانه ۱۴۰ متر و دو دهانه ۷۰ متری در انگلستان ساخته شد. 

طویل ترین پل معلق به طول 

طویل ترین پل معلق به طول تقریبی ۷ کیلومتر در سانفرانسیسکو ساخته و بزرگترین دهانه معلق به طول تقریبی ۱۴۰۰ متر در انگلیس (روی رودخانه هامبر) طراحی شده اند. در سالهای اخیر طرح پلهای ترکه ای فلزی (با کابل مستقیم) نیز برای دهانه های بزرگ مورد توجه قرار گرفته و بعد از نخستین پل که در سال ۱۹۵۵ به دهانه ۱۸۳ متر در سوئد ساخته شده، پلهای زیادی اجرا شده است. 

فرآيند تحليل سلسله مراتبي (AHP) تنها مي تواند تعداد بسيار محدودي از گزينه هاي تصميم گيري را مقايسه نمايد. وقتي كه صدها يا هزاران گزينه براي مقايسه وجود داشته باشد، روش مقايسه دو به دو، بدون شك عملي نخواهد بود. در اين مقاله، روش تركيبي AHP/DEA را براي تسهيل ارزيابي ريسك صدها يا هزاران سازه پل، كه در مورد آنها مقايسه دو به دو غير ممكن است، پيشنهاد مي كنيم.

1- مقدمه

ارزيابي ريسك پل غالباً براي تعيين اولويت سازه هاي پل جهت محافظت از پل استفاده مي شود و در اصل، يك مسأله تصميم گيري چند معياره (MCDM) است كه مستلزم چند معيار ارزيابي از قبيل ايمني، عملكرد، تحمل پذيري و … مي باشد.

بنابراين، روشهاي MCDM مي توانند براي ارزيابي ريسك پلها مورد استفاده قرار گيرند.

در ميان روشهاي MCDM، فرآيند تحليل سلسله مراتبي (AHP) بطور خاص براي مدلسازي معيارهاي كيفي مناسب است و كاربرد زيادي در موارد گوناگون نظير انتخاب، ارزيابي، برنامه ريزي و توسعه، تصميم گيري، پيش بيني و غيره دارد.

ليكن، به دليل آنكه صدها يا هزاران سازه پل بايد در يك زمان ارزيابي و اولويت بندي گردند و روش AHP تنها قادر به مقايسه تعداد بسيار محدودي از گزينه هاي تصميم گيري است، بنابراين در چنين شرايطي، روش مقايسه دوبدو، بدون شك عملي نخواهد بود. براي غلبه بر اين مشكل، ما روش AHP را با روش تحليل پوشش داده ها (DEA) تركيب كرده و يك روش تركيبي AHP/DEA براي ارزيابي ريسك پلها ارائه مي نماييم.

اين مقاله بصورت زير سازماندهي شده است: در بخش 2، روش تركيبي AHP/DEA را براي مسائل MCDM داراي گزينه هاي بسيار زياد تصميم گيري ، معرفي مي نماييم. در بخش3، كاربرد روش تركيبي AHP/DEA براي ارزيابي ريسك پلها را ارائه مي دهيم كه در آن، 20 سازه پل براي محافظت از پل اولويت بندي مي شوند. نتايج تحقيقات نيز در بخش 4 ارائه مي گردند.

2- روش تركيبي AHP/DEA

ايده تركيب دو روش DEA , AHP جديد نيست. تلاشهاي بسياري براي يكپارچه ساختن اين دو روش در كاربردهاي واقعي انجام گرفته است. ليكن هيچيك از آنها نمي توانند براي ارزيابي ريسك پلها به كار روند، زيرا صدها يا هزاران سازه پل بايد براي محافظت از آنان ارزيابي و اولويت بندي شوند و مقايسه دوبدو براي بسياري از سازه هاي پل قطعاً غير ممكن است. براي حل اين مشكل، يك روش تركيبي AHP/DEA براي ارزيابي ريسك پلها ارائه مي نماييم كه قادر به پردازش تعداد زياد سازه هاي پل يا گزينه هاي تصميم گيري باشد.

يك مسأله MCDM عمومي M معياره با معيارهاي n,C1,…,Cm گزينه تصميم گيري بصورت A1,……,AN و وزن معيارهاي W1,…,WM را كه توسط روش AHP تعيين شده اند، در نظر بگيريد. براي n گزينه تصميم گيري، تشكيل ماتريس مقايسه اي دوبدو با توجه به هر معيار، وقتي كه تعداد گزينه هاي تصميم گيري از 15 بيشتر شود، غير ممكن است. 

از يك سو، تعداد زياد مقايسه هاي دوبدو، كار سنگيني بر دوش افراد متخصص مي گذارد و از سوي ديگر، مقايسات بسيار زياد، به آساني منجر به بروز تناقض در قضاوت و ناسازگاري مي شوند.

3- كاربرد در ارزيابي ريسك پلها

تخمين زده مي شود كه در حدود 000و160 پل در انگلستان وجود دارند. بودجه ساليانه محدود براي تعمير و نگهداري پلها، مارا وادار مي سازد تا يك طرح مهم براي انتخاب و زمان بندي محافظت از سازه هاي پلها ارائه دهيم.

3-1- انتخاب معيارهاي ارزيابي و تعيين وزن آنها

بر طبق آژانس آزادراههاي بريتانيا، اولويت محافظت سازه هاي پلها توسط ريسك آنها تعيين مي شود كه اين ريسك ها بر مبناي چهار معيار تصميم گيري: ايمن، عملكرد، پايداري و محيط زيست، ارزيابي مي گردند. به عنوان مثال ، 20 سازه پل در اينجا در نظر گرفته شده كه در شكل 1 نشان داده شده اند

علل اصلی خرابی بسیاری از پلها  قبل از پایان عمرشان، عدم توجه به معیارهای هیدرولیکی در طراحی، و اجراو نگهداری از آنهاست. ظرفیت گذرسیلاب از پل پایداری بازه رودخانه در محل احداث پل هدایت جریان نیروهای هیدرو دینامیک جریان آبشستگی و فرسایش در اثر تنگ شدگی و یا ایجاد مانع عواملی هستند که در تعیین جانمایی طول ارتفاع و آرایش پایه و تکیه گاهها و مشخصات هندسی پایه هاوتکیه گاههای پل حائزاهمیت هستند که متأسفانه در کشورمان به مسائل فوق الذکر توجه کمتری می گردد این مقاله نگاهی اجمالی به نقش مهندسی رودخانه و اهمیت بکارگیری آن در طراحی پلها دارد. علیرغم استفاده از مصالح و تکنولوژی پیشرفته و صرف هزینه های هنگفت در طراحی و ساخت پل ها هرساله شاهد شکست و یا تخریب پلهای زیادی در دنیاو در کشورمان در اثر وقوع سیلاب هستیم. شکست و تخریب پلها علاوه بر خسارات مالی و گاهی هم جانی راه ارتباطی به نقاط سیل گیر و محتاج کمک رسانی را قطع می کند و خسارتها را دو چندان می نماید. طبق بررسیهای انجام شده در اکثر موارد علت شکست پلها عبارتند از: 

عدم برآورد صحیح سیلاب طراحی (Flood Design) و کم بودن ظرفیت عبور سیلاب از دهانه پلها 

جانمایی (Layout ) نامناسب پلها بدون توجه به مسائل ریخت شناسی (Morphology) رودخانه 

بر آورد نادرست از عمق شالوده (براساس معیارهای سازه ای و ژئوتکنیکی) بدون توجه به مسأله فرسایش آبشستگی 

فراهم نکردن تمهیدات لازم برای عبور مناسب جریان از سازه پلها 

نقصان در حفاظت و نگهداری از پلها 

بر اساس آمار و اطلاعات جمع آوری شده از خسارات سیلاب در دوره زمانی سالهای 1331 تا 1375 افزایش تخریب پلها در اثر سیلاب چشمگیر بوده است. آنچه که مسلم است یکی از عوامل اصلی این تخریبها عدم رعایت مسائل هیدرولیکی و مهندسی رودخانه در طراحی پلها در طی دهه گذشته ( که دوره توسعه سازندگی و پیشرفت بوده است) می باشد و شواهد نشان می دهد که در سالهای اخیر به این مساله توجه کافی نمی گردد. مسلماً عواقب ناشی از عدم رعایت مسائل مهندسی رودخانه در پل سازی جزصرف هزینه های زیادو بی حاصل ثمری نخواهد داشت و لازم است در برنامه های مربوط به پلسازی معیارهای هیدرولیکی در مطالعات طراحی و اجرای پلهامورد توجه قرارگیرند. 

تحقیقات انجام شده روی پلها نشان می دهد که علاوه بر عوامل سازه ای و ژئوتکنیکی که در محاسبه ابعاد پلها به کار می روند عوامل هیدرولیکی و اندرکنش سازه پل و رودخانه در تعیین جانمایی طول ارتفاع پایه و تکیه گاهها و حفاظت از پلها نقش اساسی دارند