جدول المحتويات وزارة الشئون البلدية والقروية

i

جدول المحتويات

١ ............................................................................... العبارات تصميم دليل

١ ........................................................................ الهيدرولوجية الدراسات -١

١ ............................................................................................... مقدمة -١-١

١ ..................................................................................... اهليدرولوجية الدورة -٢-١

٢ ................................................................................. اجلريان وعمليات املطر -٣-١

٣ ........................................................................ اهليدروليكي التصميم إىل مدخل -٤-١

٤ ............................................................................. وتوثيقها وتقييمها البيانات مجع -١-٤-١

٥ ........................................................................... املوقع فحص بيانات -١-١-٤-١

٨ ........................................................................ البيانات تقييم إجراءات -٢-١-٤-١

٩ ................................................................................. البيانات توثيق -٣-١-٤-١

١١ ................................................. السريعة الطرق لعبارات الهيدروليكي التصميم -٢

١١....................................................................... اهليدروليكي التصميم إىل مدخل -١-٢

١١ .................................................................................. العبارات عن عامة نظرة -١-١-٢

١١ ............................................................................. العبارات أشكال -١-١-١-٢

١٢ ............................................................................... العبارات مواد -٢-١-١-٢

١٢ ............................................................................. العبارات داخلم -٣-١-١-٢

١٤ ..................................................................................... العبارات هيدروليك -٢-١-٢

١٤ .............................................................................. التدفق حاالت -١-٢-١-٢

١٧.................................................................................... التصميم إعتبارات -٢-٢

١٧ .................................................................................... العبارات هيدرولوجيا -١-٢-٢

١٧ ........................................................................................ عام -١-١-٢-٢

١٧ ....................................................... )الذروة تدفق( األعلى ميميالتص التدفق -٢-١-٢-٢

١٨ ........................................................................................... املوقع بيانات -٢-٢-٢

١٨ ................................................................................. العبارة موقع -١-٢-٢-٢

١٨ ............................................................................ املاء جمرى بيانات -٢-٢-٢-٢

٢١ .......................................................................... الطريق خط بيانات -٣-٢-٢-٢

٢٣ .................................................................. العبارة أمام املاء عمود إرتفاع -٤-٢-٢-٢

وزارة الشئون البلدية والقروية جدول المحتويات

ii

٢٣..................................................................................... خالصة -٥-٢-٢-٢

٢٤ ..................................................................................... العبارات تصميم -٣-٢

٢٦.......................................................... النموذجية للعبارات اهليدروليكي التصميم خطوات -١-٣-٢

٣١....................................................................... العبارات على اهليدروليكية العمليات -٢-٣-٢

٣١.................................................................................... املعامالت -١-٢-٣-٢

٣١............................ )HWic ( املدخل ضبط عن الناتج العبارة أمام املاء عمود إرتفاع حتديد -٢-٢-٣-٢

٣٤................................ )HWoc( املخرج ضبط عن الناتج العبارة أمام املاء منسوب حتديد -٣-٢-٣-٢

٣٧.................................................................. العبارة ضمن الطاقة ضياعات -٤-٢-٣-٢

٤٣.................................................................... املدخل عند الطاقة توازنات -٥-٢-٣-٢

٤٦............................................................ )SLUG FLOW( املتذبذب التدفق -٦-٢-٣-٢

٤٦......................................................................املخرج تدفق سرعة حتديد -٧-٢-٣-٢

٤٧............................................................................ العمق تقدير طرق -٨-٢-٣-٢

٤٨............................................................... املرتد للماء املباشرة اخلطوة طريقة -٩-٢-٣-٢

٥٠........................................................ الشديد اإلحندار مع احلرج حتت التدفق -١٠-٢-٣-٢

٥٠....................................................... الشديد اإلحندار مع احلرج الفوق التدفق -١١-٢-٣-٢

٥٠............................................................... العبارات يف اهليدروليكية القفزة -١٢-٢-٣-٢

٥٣ ................................................................... للعبارات اإلنشائي التصميم -٣

٥٣ ..............................................................................................مقدمة -١-٣

٥٣ .......................................................................................... اخللوصات -٢-٣

٥٣....................................................................................... الرأسية اخللوصات -١-٢-٣

٥٤....................................................................................... األفقية خللوصاتا -٢-٢-٣

٥٥ ........................ واملفتوحة املغلقة الصندوقية املقاطع ذات املكان يف املصبوبة العبارات تصميم خطوات -٣-٣

٥٥................................................................................................... املواد -١-٣-٣

٥٥................................................................................................. الرتكيب -٢-٣-٣

٥٦...................................................................................... البعدية اإلشرتاطات -٣-٣-٣

٥٧............................................................................ وعواملها التصميمية احلموالت -٤-٣-٣

٥٨.................................. ).Concrete Member D.L( املسلحة للخرسانة امليت الوزن -١-٤-٣-٣

٥٨....................................................... )Wearing Surface( التغطية طبقات -٢-٤-٣-٣

٥٨................................................... )Earth Fill D.L( الرتايب للردم امليت الوزن -٣-٤-٣-٣

٥٩....................................................... )Earth Pressure( اجلانيب الرتبة ضغط -٤-٤-٣-٣

٥٩............................................ )Earth Surcharge( للرتبة اإلضايف اجلانيب الضغط -٥-٤-٣-٣

٥٩..................... )Live Load Surcharge( احلية احلمولة عن الناتج اإلضايف اجلانيب الضغط -٦-٤-٣-٣

٦٠.............................................................. )Live Loads( احلية احلموالت -٧-٤-٣-٣

جدول المحتويات وزارة الشئون البلدية والقروية

iii

٦٢ ............................................................ )Water Pressure( املاء ضغط -٨-٤-٣-٣

٦٤ ................................................................................... الطرفية الكمرة تصميم -٥-٣-٣

٦٤ ................................................................................... احلموالت -١-٥-٣-٣

٦٥ ...................................................................................... األساسات تصميم -٦-٣-٣

٦٥ ................................................................... )Wing Wall( اجلانح اجلدار تصميم -٧-٣-٣

٦٦ ..................................................... )Overturning( اإلنقالب ضد التصميم -١-٧-٣-٣

٦٦ ............................................................ )Sliding( اإلنزالق ضد التصميم -٢-٧-٣-٣

٦٦ ....................................................................... اجلانح اجلدار أساسات -٣-٧-٣-٣

٦٧ ..................................................................................... المراجع -٤

٦٩ ........................ للعبارات الهيدروليكي التصميم لعمليات الالزمة اآلباكات): ١( الملحق -٥

٨٥ ........................................ للعبارات الهيدروليكي التصميم عن مثال): ٢( الملحق -٦

٩٧ ............................................ للعبارات اإلنشائي التصميم عن مثال): ٣( الملحق -٧

لعباراتدليل تصميم ا الدراسات الهيدرولوجية

١

عباراتدليل تصميم ال

الدراسات الهيدرولوجية -١

مقدمة - ١-١

خصائص املياه ونوعيتها وأماكن تواجدها وحركتها يف حيز العلم الذي يدرس اتعرف اهليدرولوجيا بأ .على سطح األرض أو ضمن قشرا اخلارجية، الكرة األرضية

يوصف هذا التعريف للهيدرولوجيا بأنه عام ومثري للجدل وذلك ألنه يتضمن أجزاء ختص علوم أخرى .وعدة علوم أخرى) علوم ميكانيكا املوائع – علم احمليطات –علم األرصاد اجلوية (مثل

هو دراسة حركة املاء على سطح األرض بالدرجة األوىل بالنسبة ملصممي الطرق السريعة فإن مايهمهموبالدرجة الثانية تأمني تصريف داخلي هلذه املياه من على ، نقلوخصوصًا املياه اليت متر عرب منشآت ال

.الطرق واملناطق الواقعة فيما بينها والتقاطعات

يةجالدورة الهيدرولو - ٢-١

، املتواجدة على األرضاملواد األساسية وأشهر إن املاء املوجود يف كل مكان على األرض هو أحد ).السائلة والصلبة والغازية(الوحيد املوجود بشكل طبيعي وفق أشكال املادة الثالثة ولكنه

وعلى الرغم من أن اإلنتشار األوسع . وختتلف كمية املاء املتواجد من مكان آلخر ومن وقت آلخروهذا التبادل ، إال أن هناك تبادل ثابت للمياه بني احمليطات واليابسة، للمياه على الدوام هو يف احمليطات

.يدعى بالدورة اهليدرولوجيةالدورة اهليدرولوجية ويشرح إنتقال املاء من مرحلة ألخرى أثناء حركته من مكان ) ١(يوضح الشكل

.آلخر

دليل تصميم العبارات

عمليات اجلريان بأا جمموعة ومن مث حوض اجلريانإىل )

.ال يتم إزالتها بعمليات الدورة اهليدرولوجية .عملية اجلريان إبتداء بسقوط األمطار وإنتهاء حبدوث اجلريان

الدرورة الهيدرولوجية: )١(الشكل

المطر وعمليات الجريان

عمليات اجلريان بأا جمموعة ميكن تعريف، ٢- ١بناء على الدرورة اهليدرولوجية املشروحة يف البند ) مثل ماء املطر(من العمليات الطبيعية املرتابطة واليت يتم فيها دخول املاء

.كجريان أو سيلال يتم إزالتها بعمليات الدورة اهليدرولوجيةالسيل هو جزء من اهلطوالت اإلمجالية اليت

عملية اجلريان إبتداء بسقوط األمطار وإنتهاء حبدوث اجلريان

الدراسات الهيدرولوجية

٢

المطر وعمليات الجريان - ٣-١

بناء على الدرورة اهليدرولوجية املشروحة يف البند من العمليات الطبيعية املرتابطة واليت يتم فيها دخول املاء

كجريان أو سيل همغادرتالسيل هو جزء من اهلطوالت اإلمجالية اليت ، وبعبارة أخرى

عملية اجلريان إبتداء بسقوط األمطار وإنتهاء حبدوث اجلريان) ٢( يوضح الشكل

لعباراتدليل تصميم ا الدراسات الهيدرولوجية

٣

عملية الجريان: )٢(الشكل

ويتم حساا يف حالة تصميم . بالزيادة املطرية حوض اجلريانمن تسيلتدعى كمية اهلطوالت اليت :الطرق السريعة ومنشآا كما يلي

كمية املاء + كمية املاء املتسرب إىل األرض ( –كمية اهلطول اإلمجالية = كمية الزيادة املطرية ).التقعرات السطحيةاملتجمع يف

للتمكن من تطبيقه بشكل مناسب يف طرق التصميم وذلك، إن الفهم اجليد لعملية اجلريان مهم جداً تلفة وكيفية تأثره بالصفات املخ) السيل(ولذلك البد من التعرف على امليزات اهلامة للجريان . اهليدروليكي

. ألحواض التصريف-MA(يف "املطر وعمليات اجلريان" ٢- ٢البند نظر أ، ملزيد من املعلومات حول اهلطوالت واجلريان

100-P-V1/1(.

مدخل إلى التصميم الهيدروليكي - ٤-١

:تشمل املرافق اهليدروليكية مايلي .القنوات املفتوحة .١ .اجلسور .٢ .العبارات .٣ .مصارف العاصفة .٤ .حمطات الضخ .٥ .التحكم بنوعية وكمية مياه العاصفةأنظمة .٦

يشتمل التحليل والتصميم اهليدرولوجي ملرافق تصريف الطرق السريعة عادة على إجراء عام أساسي و املكونات األساسية لعملية حتليل وتصميم مرافق تصريف الطرق ومن. واحد جلميع حاالت التصريف

:السريعة هي .البياناتمجع .١ .احلالية للمنطقة اخلصائصإستطالع ومسح .٢ .املستقبلية للمنطقة اخلصائصختمني .٣ .معايري التصميم اهلندسية .٤

الدراسات الهيدرولوجية دليل تصميم العبارات

٤

.تقدير التدفق .٥ .إشرتاطات ومتطلبات املنشأ وإستالم املرافق .٦

وتقييمها وتوثيقها البياناتجمع -١- ٤-١

يناقش هذا املوضوع إحتياجات مجع البيانات اهليدرولوجية العامة وموقع هذه البيانات وحتليلها .مها وتوثيقهاوتقيي

.كمية اجلهد الالزم جلمع البيانات وتقييمها حسب أمهية وحجم املشروع دتتحديف حني أن فشل . يتطلب التصميم اهليدرولوجي الشامل والدقيق واإلقتصادي بيانات موثوقة لنجاحه

بسبب توقف التصميم بسبب عدم كفاية البيانات يؤدي إىل خسارات إقتصادية وخروج الطريق عن اخلدمة .وظائفه

.إن الربنامج املنظم جلمع البيانات يؤدي إىل حتليل وتصميم فعال وناجح :عملية مجع البياناتمراحل توضح اإلجراءات التالية

:حتديد نوع البيانات املطلوبة .١ .خصائص منطقة التصريف - .احلايل وتطورها املستقبلي إستعمال املنطقة - .املائي ارىبيانات خط - .بيانات موقع منشأة التصريف - .املائي ارىبيانات تدفق - .بيانات مناخ املنطقة -

:حتديد مصدر البيانات .٢ .بيانات من فحص املوقع - ).هيئة املساحة واجليولوجيا –األرصاد اجلوية (بيانات من اإلدارات املختصة مثل -

.تقييم البيانات .٣

لعباراتدليل تصميم ا الدراسات الهيدرولوجية

٥

بيانات فحص الموقع -١-١- ٤-١

خصائص منطقة التصريف -١

:منطقة التصريفمساحة -أ

بإتباع املساحةويتم حتديد ، )السيل(اجلريان كميةمنطقة التصريف مهم لتقدير مساحةإن معرفة :إحدى الطرق التالية

.القيام باملسح املباشر للمنطقة بطرق املساحة التقليدية .١ وجودباستعمال اخلرائط الطبوغرافية للمنطقة مع التحقق من صحتها حقلياً وذلك لتحديد .٢

.احلواجز الطبيعية مثل الربك .باستخدام أي مصادر أخرى متوفرة .٣

طبوغرافية المنطقة -ب

.الطرق املستخدمة يف قياس احلجم أعاله ىحدإتقدير خصائص إحندار منطقة اجلريان عن طريق

نوع التربة -ج

الداخلي للمياه أو إن نوع أو أنوع تربة منطقة اجلريان هلا عالقة كبرية بالتسرب ومنع التسرب والتخزين .جتميعها على السطح

النباتات -د

إن الكمية احلالية واملستقبلية للنباتات يف منطقة اجلريان تؤثر على كمية ومعدل اجلريان باإلضافة إىل .على مناذج التدفق داخل وحول منشأة التصريف اتأثريه

.يتم احلصول على بيانات النباتات بعمل زيارة للموقع

قة الحالي وتطورها المستقبليإستعمال المنط -٢

:ويوجد أيضاً عدة مصادر هلذه البيانات وهي، ستعمال املنطقةاهناك عدة مناذج لبيانات . يشمل تصميم مرافق التصريف عادة توقعات معقولة لعمر اخلدمة: مصدر التنبؤ بالتطورات املستقبلية •

التطور آخذة بعني اإلعتبار، خلدمةألن مرافق التصريف جيب أن تالئم التدفق احملتمل خالل عمر اولكن ميكن ختمني . إن توقع التطور املستقبلي حلوض اجلريان أمرًا صعباً .املستقبلي حلوض اجلريان

الدراسات الهيدرولوجية دليل تصميم العبارات

٦

ومنظمات ومسؤولوا التطوير والتخطيطمالك أراضي احلوض بسؤالالتطور املستقبلي للحوض .التخطيط احمللية واإلقليمية والسكان احملليون

. عن طريق النظر يف املخططات الرئيسية يف إدارة ختطيط املدن: املخصصة حبوض اجلريان املصادر •حيث أن بيانات تطوير املنطقة متوفرة وفق مناذج خمتلفة تشمل اخلرائط الطبوغرافية والصور اجلوية

أيضاً ولدى البلديات . وخرائط تقسيم املناطق وصور األقمار الصناعية وأنظمة املعلومات اجلغرافية . وحتسينات القنوات ااري املائيةخرائط وتسجيالت عن أنظمة تصريف

بيانات خط المجرى -٣

:تصنف ااري املائية كما يلي .حضرية أو خمتلطة، قروية • .غري حمسن أوحمسن • .قليلها أوكثيف النباتات • .بطيء التدفق أوسريع التدفق •

المقطع الطولي لخط الجريان -أ

من جهة مدخل مرفق التصريف و املقطع الطويل بشكل كايف من جهة اجلريان يفمتديد خط جيب توصي .تغيري أو إحنراف يف قناة ارى والسيطرة على إمكانية حصول أي لتحديد اإلحندار الوسطي خمرجه

طرف املدخل وطرف (مرت لكال الطرفني ١٥٠بعض الكودات بأن ال تقل مسافة التمديد هذه عن .مرت ٣٠٠كان إمجايل الطول إذا) املخرج

موقع قناة الجريان -ب

جيب مالحظة موقع القناة الرئيسية وأي قنوات فرعية أو جداول أو مستنقعات واقعة ضمن منطقة .املقطع العرضي خلط اجلريان

المقطع العرضي -ج

ألخذه ميثل املقطع العرضي أبعاد جدول املاء وحيتوي على املنسوب األعلى املتوقع للماء يف اجلدولبالنسبة للحسابات اهليدروليكية يؤخذ املقطع العرضي العمودي على اإلجتاه املتوقع خلط . بعني اإلعتبار

حيث ال يكفي مقطع عرضي ، يف بعض احلاالت وخصوصًا يف حالة مستويات الفيضان العريضة. اجلريان ):٣(وضح بالشكل خط منكسر كما هو مميكن يف هذه احلالة عمل مقطع عرضي من ، مستقيم واحد

لعباراتدليل تصميم ا الدراسات الهيدرولوجية

٧

مقطع عرضي بخط منكسر: )٣(الشكل

:يتم عملها يف األماكن التالية، وجيب أن ال يقل عدد املقاطع العرضية عن أربعة مقاطع .أ-٣-١- ١- ٤- ١عند بداية املقطع الطويل املمدد كما يف البند .١ .عند اية منشأ التصريف .٢ .عند بداية منشأ التصريف .٣ .أ- ٣-١-١- ٤- ١يف البند ماالطويل املمدد كعند اية املقطع .٤

وعورة أو إحندار أوشكل خط اجلريان أو عند تغري عرض مستوي وجيب عمل مقاطع عرضية عند تغري .الفيضان

الخشونةخصائص -د

إن عالقة مانينغ الرياضية للتدفق املنتظم هي العالقة األكثر شيوعًا املستخدمة يف تصميم تصريف ألنه ، جيب مالحظة وتوثيق التفاصيل الطبيعية لسرير النهر أو اجلدول وملستوي الفيضان. الطرق السريعة

نوع وكثافة(لتفاصيل وتتضمن هذه ا، )n(ملانيينغ اخلشونةسيتم إستخدامها فيما بعد يف حساب عامل أبعاد –شكل سرير النهر –النفايات –) حصمية، غضارية، صخرية(تربة السرير –النباتات املنتشرة

.وأي تفاصيل أخرى ممكن أن تؤثر على تدفق اجلدول خالل الفيضان) املقطع العرضي

التدفق ضوابط -ه

:مثل على كامل طول خط اجلريانجيب مالحظة عدة أشياء .ءات ملسيالت أخرى عند اية خط اجلريان مع خط اجلريان املدروسأي إلتقا .١

الدراسات الهيدرولوجية دليل تصميم العبارات

٨

.املقاطع العرضية املتضيقة اهلامة .٢ .معابر املياه الضحلة واجلسور .٣ .التعرجات غري املتوقعة .٤ .املناطق الكثيفة بالنباتات .٥ .حفر مقالع املواد املوجودة يف مستوي الفيضان .٦

وكذلك بيانات حول اجلسور كأطوال الفتحات ونوع ، واملوقعوجيب مالحظة أي أشياء تتعلق باحلجم .ارى املائي جبانبهااليت مير وأبعاد الركائز الوسطية

المعلومات الجيوتكنيكية - و

خصائص التربة -١- و

:وتشمل مايلي، تقدم تقارير الرتبة معلومات عن تربة املوقع والرتب املستخدمة يف الطرق السريعة .عمق كل نوع من أنواع الرتبة املتواجدة يف املوقع، بةكثافة الرت ، نوع الرتبة .١ .واملقاومة النوعية الشوائبخصائص الرتبة كاحلموضة و .٢ .نوع وعمق صخور سرير النهر .٣ ).D90و املنخل D50قيم املنخل ( الرتكيب احليب للرتب املوجودة يف املوقع .٤

الحت اإلنتباه إلى -ز

وتسجيل حجم ، للجسر على املعرب املائي والركائز الطرفية األوتادجيب مالحظة وجود احلت حول مثل الصخر واحلجارة ومساكة طبقة املواد املرتسبةوتسجيل موقع . ناجتة عن ذلكوعمق وموقع كل حفرة

.واحلصة والغبار

إجراءات تقييم البيانات -٢-١- ٤-١

وهناك عدة إجراءات . ة اجليدةعلى اخلربة واملعرفة واحملاكمة العقلي امعةتعتمد عملية تقييم البيانات :للتقييم وهي

وحصر مجيع املعلومات يف متثيل دقيق وشامل . حصر وتقييم البيانات يف مناذج قابلة لإلستخدام .١ .للخصائص الطبيعية واهليدرولوجية واهليدروليكية للموقع احملدد

لعباراتدليل تصميم ا الدراسات الهيدرولوجية

٩

قد تؤدي إىل حسابات غري منطقيةحتديد فيما إذا كانت البيانات حتتوي على أي معلومات .٢ .خاطئة

.الغري منطقيةعن البيانات املنطقيةفصل البيانات .٣ .إستخالص البيانات التارخيية من البيانات اليت مت احلصول عليها بطريقة القياس .٤أو امللفات السابقة ألنواع ومصادر البيانات ، واملخططات القدمية، الدراسات السابقةمعاينة .٥

.خدام البيانات وحتديد الدقة واملوثوقية يف هذه البياناتومعلومات عن مكان إست

جيب معاينة البيانات التارخيية لتحديد فيما إذا كان قد حصل أي تغيري يف حوض اجلريان ولتحديد .إمكانية اإلستفادة من هذه البيانات

توثيق البيانات -٣-١- ٤-١

وتصميم حتتوي على أنواع ومصادر وذلك مبلفات حتليل . جيب البدء بتوثيق البيانات حاملا يتم مجعها .امعةالبيانات وبنود البيانات احلقيقية والتقييم والفرضيات وأي إستنتاجات تتعلق بالبيانات

الدراسات الهيدرولوجية دليل تصميم العبارات

١٠

لعباراتدليل تصميم ا وليكي لعبارات الطرق السريعةالتصميم الهيدر

١١

لعبارات الطرق السريعةالتصميم الهيدروليكي -٢

التصميم الهيدروليكي إلى مدخل - ١-٢

نظرة عامة عن العبارات -١- ١-٢

تقوم بنقل تدفق املسيل املائي عرب جسم الطريق أو عرب أي حاجز العبارة هي قناة هيدروليكية قصرية .تنفذ العبارات من مواد متنوعة وبأشكال وترتيبات خمتلفة. آخر يعيق جمرى السيل

تتعلق عوامل إختيار العبارة باملقطع الطويل للطريق وخبصائص القناة وبتقدير حجم الضرر من الفيضان .بعمر اخلدمة املفرتضوبكلفة تنفيذ وصيانة العبارة و

أشكال العبارات -١-١- ١-٢

ولكن األشكال األكثر شيوعًا موضحة يف الشكل ، هناك عدة أشكال للمقاطع العرضية للعباراتالذي حيتوي على املقاطع الدائرية والصندوقية واإلهليلجية واملقاطع األنبوبية القوسية والعبارات ) ٤(

.القوسيةوبإرتفاع جسم الطريق املاء الواصل هلا وحدود منسوب سطح يتعلق إختيار الشكل بكلفة التنفيذ

.وباألداء اهليدروليكي

أشكال مقاطع العبارات الشائعة اإلستخدام: )٤(الشكل

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

١٢

مواد العبارات -٢-١- ١-٢

مة و مة اإلنشائية املطلوبة واخلشونة اهليدروليكية والدميومة وعلى مقاو يعتمد إختيار مواد العبارة على املقا .االحتكاكالتآكل و

:إن األنواع األكثر شيوعاً ملواد العبارات هي .اخلرسانة املسلحة والغري مسلحة .١ .األملنيوم املموج .٢ .احلديد املموج .٣

تكسى : على سبيل املثال، اإلحتكاكوميكن أن تكسى العبارات مبواد إكساء أخرى لتقليل التآكل و .العبارات من احلديد املموج باخلرسانة اإلسفلتية

عبارة صندوقية من اخلرسانة ) ٦(كما يوضح الشكل . عبارة من احلديد املموج) ٥(الشكل يوضح .مسبقة الصنع

عبارة صندوقية من الخرسانة مسبقة الصنع): ٦(عبارة من الحديد المموج الشكل : )٥(الشكل

مداخل العبارات -٣-١- ١-٢

لعبارات وتشمل النوعني املسبق الصنع واملصبوب هناك ترتيبات عديدة ومتنوعة تستعمل يف مداخل ا .باملكان

وعادة يتم عمل مداخل العبارات إما بإبراز جزء من العبارة خارج الردم أو بتنفيذ جدران رأسية عند قطع طرفية للعبارة مسبقة الصنع أو بعمل تغليف وضع بفتحة الدخول من اخلرسانة املصبوبة باملكان أو

).٧(كما هو موضح يف الشكل ، العبارة متناسب مع إحندار جسم الردمطريف حول مقطع

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

١٣

الترتيبات المختلفة لمداخل العبارات: )٧(الشكل

كما أن الثبات اإلنشائي والشكل املعماري والسيطرة على التآكل واحملافظة على الردم تؤخذ بعني .اإلعتبار عند إختيار ترتيبات الشكل ملدخل العبارة

.ن زيادة القدرة اهليدروليكية للعبارة باإلختيار املناسب لرتتيبات املدخلمن املمكوكذلك اجلوانب املائلة . إن األطراف املشطوفة ملداخل العبارات تعترب أكثر كفاءة من األطراف املربعة

ارة بإنقاصه واإلحندار الزائد ملدخل العبارة يشري إىل جودة املدخل ألنه يزيد من الكفاءة اهليدروليكية للعب .لضياعات التدفق

األطراف املشطوفة واجلوانب املائلة واإلحندار الزائد ملدخل العبارة وتأثريها ، )٩(و) ٨(متثل األشكال .على التدفق

األطراف المشطوفة واألطراف المربعة لمداخل العبارات: )٨(الشكل

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

١٤

في مداخل العباراتواإلنحدار الزائد ) Tapered(الجوانب المائلة : )٩(الشكل

هيدروليك العبارات -٢- ١-٢

فحاالت . إن التحليل النظري الكامل هليدروليك العبارات بشكل خاص صعب ويستهلك زمناً طويالً .لعبارة الواحدةبالنسبة لالتدفق ختتلف من عبارة ألخرى وتتغري بتغري الزمن

قبل دخول العبارة على حالة التدفقإن مقطع العبارة قد ميأل بالتدفق بشكل كامل أو جزئي وهذا يعتمد .بعاد مدخل العبارةأوعلى خصائص مقطع العبارة وعلى حالته بعد خمرج العبارةو

حاالت التدفق -١-٢- ١-٢

ولكن التدفق الكامل . قد ميأل مقطع العبارة بالتدفق بشكل كامل أو بشكل جزئي كما سبق ذكرهوإن حسابات املقطع الطويل لسطح املاء . باملاءهناك جزء من مقطع العبارة سيمأل ، عموماً . نادر احلدوث

.هو الطريق الوحيد لتحديد منسوب املاء الذي سيتدفق يف العبارة

التدفق الكامل -١

وكلما إزدادت مساحة ، باجلريان املضغوط بالكامل تدعى احلالة اليت ميأل ا التدفق مقطع العبارة .دفقالت زاد مقدار مقطع العبارة املليء بالتدفق كلما

بسبب إرتفاع املرتديف العبارة هي حالة الضغط اجلريان املضغوطوإن أحد احلاالت اليت تؤدي إىل بسبب إرتفاع منسوب املاء اجلريان املضغوط وميكن أيضًا أن حيدث ، خمرج العبارةبعد منسوب سطح املاء

.مدخل العبارة قبل

لعباراتدليل تصميم ا دروليكي لعبارات الطرق السريعةالتصميم الهي

١٥

ضاغط تشغيل قدرة العبارة التشغيلية حتت فإن اجلريان املضغوطبغض النظر عن السبب املؤدي إىل .وباخلصائص اهليدروليكية للعبارة التدفق قبل املدخل وحالته بعد املخرجتتأثر حبالة معني

)التدفق ذوالسطح الحر(التدفق الجزئي -٢

فوق ميكن تصنيف التدفق احلر أو تدفق القناة املفتوحة كتدفق حتت احلرج أو كتدفق حرج أو كتدفق :Frد يأو ما يسمى برقم فرو ، إن حتديد نظام التدفق املناسب يتم بتقييم العناصر الالبعدية. احلرج

Fr = V/(gyh)

0.5

:حيثV :ثا/م( متوسط سرعة التدفق(. g :٢ثا/م( تسارع اجلاذبية األرضية(.

yh : م(العمق اهليدروليكي.( للتدفق على عرض السطح احلر يتم حساب العمق اهليدروليكي بتقسيم مساحة املقطع العرضي

.للماءأكرب من الواحد فإن التدفق يكون تدفق فوق حرج ويتميز بأنه تدفق Frد يعندما يكون رقم فرو -

.عايل السرعةأصغر من الواحد فإن التدفق يكون تدفق حتت حرج ويتميز بأنه تدفق Frد يعندما يكون رقم فرو -

.لطيف وهادىء .يساوي الواحد فإن التدفق يكون تدفق حرج Frد يعندما يكون رقم فرو -

حيث حيدث ).١٠(ميكن شرح أنظمة التدفق الثالثة السابقة بتمثيل لسد صغري كما يف الشكل أما التدفق فوق احلرج فيحدث . يكون املاء عميق والسرعة قليلية عندماقمة السد قبلالتدفق حتت احلرج

وحيدث التدفق احلرج عند قمة السد . ليل العمق والسرعة عاليةعند اإلحندار بعد القمة حيث يكون املاء ق .متاماً وميثل نقطة الوسط بني التدفق فوق احلرج والتدفق احلرج

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

١٦

تمثيل ألصناف التدفق: )١٠(الشكل

شديدة اإلحندار اليت ميلؤها إن التمثيل السابق للتدفق يف السد الصغري ميكن أن حيدث يف العبارات والتدفق حتت . يف هذه احلالة سيكون العمق احلرج عند مدخل العبارة ).١١(جزئياً كما يف الشكل التدفق

.والتدفق فوق احلرج سيكون داخل العبارة. احلرج سيكون قبل مدخل العبارة

تمثيل أصناف التدفق في العبارات: )١١(الشكل

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

١٧

إعتبارات التصميم - ٢-٢

هيدرولوجيا العبارات -١- ٢-٢

عام -١-١- ٢-٢

التحليل اهليدرولوجي تقدير معدل التدفق التصميمي الذي يعتمد على خصائص حوض يشمل وعندما . وهذا التحليل هو أحد املفاهيم األكثر أمهية يف تصميم العبارات. اجلريان واخلصائص املناخية

ليل فإن نتائج التحليل لن تكون بالدقة املطلوبة للتح، توجد شكوك إحصائية حول التحليل اهليدرولوجي .وجيب عمل الدراسات اهليدرولوجية أوالً ، ومع هذا فإن كال التحليلني مطلوبني. اهليدروليكي للعبارة

.)MA-100-P-V1/1(وبالنسبة ملوضوع الدراسات اهليدرولوجية فهو مشروح بشكل مفصل يف يستخدم ).return period(إن املفهوم الستاتيكي املتوافق مع التحليل اهليدرولوجي هو فرتة الرجوع

.تكرار حدوث احلوادث الشاذة أو النادرة كالفيضانمصطلح فرتة الرجوع عند اإلشارة إىل الفيضان الذي له فرصة : على سبيل املثال. مثل فرتة الرجوع البديل عن الرتدد أو التكرارتأما رياضيًا ف

. سنة ٢٠يكون له فرتة رجوع ، ٪ يف أي سنة٥حدوث مبعدل 1/0.05 = 20

سنة ضمن فرتة زمنية ملدة ٢٠بعبارة أخرى فإن هذا الفيضان سيتم جتاوزه مبعدل مرة واحدة كل .سنة ٢٠و ١٠يتم عادة عمل التحليالت اهليدرولوجية للعبارات لفرتات رجوع ترتاوح بني .طويلة

)تدفق الذروة(التدفق التصميمي األعلى -٢-١- ٢-٢

. فإن التدفق يزداد إىل احلد األعلى مث ينحسرعندما تعرب موجة الفيضان لنقطة على طول ارى .يدعى معدل التدفق األعلى بتدفق الذروة

.إن تدفق الذروة كان ومازال العامل الرئيسي يف عملية تصميم العبارةيتم عمل املنشأ باحلجم الذي ميرر تدفق الذروة من أحد جوانب جسم ، يف التصميم التقليدي للعبارة

.مدخل العبارة أمامخر مع األخذ بعني اإلعتبار منسوب مقبول للمياه الطريق إىل اجلانب اآليتعلق بأمهية الطريق زمن التكراروإن حتديد . املعتمدة زمن التكرارتعتمد شدة تدفق الذروة على

.الفيضان املتوقعة نتيجة ضراراألومقدار يتم عمل التحليالت اإلحصائية وفقًا للتدفق املسجل رى السيل ، بالنسبة للمناطق اهزة مبقاييس

وتزداد دقة هذا التقدير بازدياد . حمدد زمن تكرارللحصول على تقدير لتدفق الذروة التصميمي من أجل . أكثر صعوبة أما بالنسبة للمناطق غري املقاسة فهناك مشاكل تصميمية .القياسات املأخوذة

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

١٨

-MA-100-P(شروحة يف املالتحليالت اإلحصائية وطرق التحليل اهليدرولوجي ميكن الرجوع إىل

V1/1(.

بيانات الموقع -٢- ٢-٢

موقع العبارة -١-٢- ٢-٢

ولكن هذا األمر غري ممكن . إنه من املثايل وضع العبارة يف قناة ارى لتخفيض تكلفة أعمال احلفرقد ويف حاالت أخرى . ن ملتوية وغري مناسبة للعبارات املستقيمةدائمًا فهناك بعض أسرة اجلداول تكو

.قناة ارى عن مكاا لتفادي احلاجة إىل عبارة طويلة بشكل غري إعتيادي حنتاج إىل حرفاألول تكون فيه العبارة متوافقة مع إستقامة ، مثالني عن إجراءات موقع العبارة) ١٢(يوضح الشكل

.والثاين ميثل حرف القناة لتقصري طول العبارة، القناة الطبيعية

حاالت تحديد موقع العبارة: )١٢(الشكل

بيانات مجرى الماء -٢-٢- ٢-٢

وللتنبأ . الفيضان يمستو مساحة إن تركيب العبارة حلمل املاء عرب جسم الطريق يؤدي إىل تقليص يف تشمل هذه البيانات معلومات . فيذيتوجب مجع بعض البيانات الدقيقة قبل عملية التن، بنتائج هذا التعديل

وأي ظروف ، واملقاومة اهليدروليكية لقناة ارى وملستوي الفيضان، وإحندار ارى، عن املقطع العرضي

لعباراتدليل تصميم ا هيدروليكي لعبارات الطرق السريعةالتصميم ال

١٩

ومن . وسعة جتميع املاء قبيل مدخل العبارة، ممكن أن تؤثر على منسوب املاء يف املنطقة بعد خمرج العبارة .رافية لظروف وحالة املوقعاملفيد إلتقاط بعض الصور الفوتوغ

المقاطع العرضية -١

وجيب أخذ بيانات ثالثة . من املفضل أخذ بيانات املقطع العرضي للمجرى عن طريق املساحة احلقلية :شكل التايلالوهذه املقاطع تكون على ، مقاطع عرضية على األقل لتحديد إحندار ارى

.)مدخل العبارة املفرتضأي قبل (مرت ٣٠قبل التقاطع مع الطريق بـ مقطع - .)أي بعد خمرج العبارة املفرتض(مرت ٣٠بعد التقاطع مع الطريق بـ مقطع - .عند حمور الطريق قنيبالسمقطع واقع بني املقطعني ا -

ميكن احلصول على عرض ارى الطبيعي وإحندار اجلوانب وعرض مستوي الفيضان من املقاطع .أيضاً للتأكد من دقة اخلرائط الطبوغرافية املتوفرةوتفيد هذه املقاطع . العرضية السابقة

.أماكن املقاطع العرضية الثالثة الواجب عملها) ١٣(يوضح الشكل

تحديد أماكن المقاطع العرضية : )١٣(الشكل

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٢٠

إنحدار المجرى -٢

العبارة يف جيب حتديد اإلحندار أو امليل الطويل للمجرى ااور للعبارة املفرتضة وذلك ملالءمة وضع غالبًا يتم وضع العبارة بنفس امليل الطويل . املقطع الرأسي ولتحديد خصائص التدفق يف ارى الطبيعي

يتم ،ميكن معرفة عمق نقاط ارى من املقاطع العرضية ومبعرفة املسافة بني املقاطع العرضية. رى السيل .املائي حساب امليل الطويل للمجرى

مقاومة الجريان -٣

هذا العامل يسمى. ب تقدير عامل املقاومة اهليدروليكي للقناة الطبيعية حلساب حاالت التدفقجي .)١(اجلدول ميكن احلصول على قيمة هذا العامل من ). n(بعامل مانينغ عادة

للقناة الطبيعية) n(قيم عامل مانينغ : )١(الجدول

المقطع العرضي المنتظمحالة - ١

٠.٠٣٥ -٠.٠٣ لألعشاب والشجريات اخلفيفةوجود بسيط ٠.٠٥ – ٠.٠٣٥ وجود كثيف للشجريات ولكن عمق التدفق أعلى من إرتفاع الشجريات

٠.٠٥ – ٠.٠٣٥ وجود شجريات خفيفة على الضفاف ٠.٠٧ – ٠.٠٥ وجود شجريات كثيفة على الضفاف ٠.٠٨ – ٠.٠٦ )أشجار الصفصاف(وجود أشجار عالية على الضفاف

مر بعض فروعها أثناء تدفق الذروة،وجود أشجار ضمن القناة مع إمكانية غيف حال :فيجب زيادة القيم السابقة مبقدار

٠.٠٢ – ٠.٠١

فيجب زيادة القيم السابقة .في حالة المقطع العرضي غير منتظم ووجود بعض البرك مع تعرج خفيف للقناة- ٢

٠.٠٢ – ٠.٠١: بمقدار

أعلى الجبال وعدم تواجد لألعشاب مع ضفاف حادة وإمكانية غمر األشجار على طول حالة التدفقات من - ٣

:الضفاف عند حصول تدفق الذروة

٠.٠٥ - ٠.٠٤ وجود احلصى وبعض اجلالميد الصخرية ٠.٠٧ – ٠.٠٥ وجود احلصى مع جالميد كبرية

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٢١

مخرج العبارة خلفمنسوب الماء -٤

وهلذا جيب التحقق من عدم حصول إرتفاع . يتأثر أداء العبارة مبنسوب سطح املاء بالقرب من خمرجهاوالتأكد من عدم وجود عوائق أو أي أشياء أخرى تؤدي . كبري يف منسوب هذا املاء عند حدوث الفيضان

عتمد على منسوب املاء كما أن منسوب املاء عند خمرج العبارة ي. خمرج العبارة خلفإىل ختزين كبري للماء وهذا املنسوب ميكن حسابه بدقة باستخدام طرق حساب منسوب املاء أو ميكن تقديره ، يف قناة ارى

.باستخدام التقريبات املبسطة لعمق املاء

مدخل العبارة أمامسعة التخزين -٥

ة التخزين من ميكن احلصول على سع. مدخل العبارة قد يؤثر على تصميمها أمامإن سعة ختزين املاء ومن املفضل أن تكون خطوط الكنتور . اخلرائط الكنتورية ذات املقياس الكبري ملنطقة اجلريان قبيل العبارة

وإذا مل تتوفر هذه اخلرائط فيمكن احلصول على سعة . مرت ٠.٥هلذه اخلرائط بتباعدات ال تزيد عن .التخزين بعمل مقاطع عرضية للمجرى يف هذه املنطقة

ط الطريقبيانات خ -٣-٢- ٢-٢

يؤثر على تكلفة العبارة وعلى طاقتها اهليدروليكية ، إن خط الطريق املوجود أو املفرتض أن يكونميكن احلصول على املقطع الطويل خلط الطريق وكذلك على املقاطع العرضية من الرسومات . وعلى إجتاهها

.األولية للطريق أو من التفاصيل النموذجية ملقاطع الطرق

العرضي للطريقالمقطع -١

. عادة يتوفر املقطع العرضي العمودي على خط الطريق بشكل منوذجي من خمططات الطريق السريعإن املقطع العرضي الذي حيتاجه مصمم العبارة هو املقطع الواقع عند منطقة التقاطع مع ، على أية حال

.خط ارى ).١٤(كما يوضح الشكل هذا املقطع ميكن أن يكون مائالً بزاوية على حمور الطريق

دليل تصميم العبارات

المقطع العرضي للطريق عند تقاطعه مع المجرى المائي

سيتم . إن أبعاد وقياسات العبارات ستصبح واضحة عند قياس ومعرفة املقطع العرضي املطلوب للطريقوعلى مسقط خط اجلريان كما

وإن هذا . هذا التطبيق سيحدد منسوب قاعدة مدخل وخمرج العبارة .املنسوب وكذلك طول العبارة الناجتني سيكونا تقريبيني حىت يتم تثبيت القياسات النهائية للعبارة

وإن جسم الطريق عند منطقة التقاطع ومتثل قمة الطريق فوهة تدفق عند وإن موقع قمة الطريق عند منطقة

).١٥(نظر الشكل أ. للمقطع الطويل للطريق

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

المقطع العرضي للطريق عند تقاطعه مع المجرى المائي: )١٤(الشكل

إن أبعاد وقياسات العبارات ستصبح واضحة عند قياس ومعرفة املقطع العرضي املطلوب للطريقوعلى مسقط خط اجلريان كما معرفة أبعاد العبارة بتطبيق خط العبارة املفرتض على املقطع العرضي للطريق

هذا التطبيق سيحدد منسوب قاعدة مدخل وخمرج العبارة). ١٤(هو موضح يف الشكل املنسوب وكذلك طول العبارة الناجتني سيكونا تقريبيني حىت يتم تثبيت القياسات النهائية للعبارة

المقطع الطولي للطريق

وإن جسم الطريق عند منطقة التقاطع . طع مع خط اجلريانيظهر املقطع الطويل للطريق منطقة التقاومتثل قمة الطريق فوهة تدفق عند . ومتثل العبارة بوابة حترير طبيعية ملياه هذا السد. مع ارى يتصرف كسد

وإن موقع قمة الطريق عند منطقة . جسم الطريق أمامالطوارئ يف حال اإلرتفاع الزائد يف منسوب املاء للمقطع الطويل للطريق) اجليومرتية(خط اجلريان تتبع للدراسات البعدية

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٢٢

الشكل

طول العبارة -٢

إن أبعاد وقياسات العبارات ستصبح واضحة عند قياس ومعرفة املقطع العرضي املطلوب للطريقمعرفة أبعاد العبارة بتطبيق خط العبارة املفرتض على املقطع العرضي للطريق

هو موضح يف الشكل املنسوب وكذلك طول العبارة الناجتني سيكونا تقريبيني حىت يتم تثبيت القياسات النهائية للعبارة

المقطع الطولي للطريق -٣

يظهر املقطع الطويل للطريق منطقة التقامع ارى يتصرف كسد

الطوارئ يف حال اإلرتفاع الزائد يف منسوب املاء خط اجلريان تتبع للدراسات البعدية التقاطع مع

لعباراتدليل تصميم ا الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعةالتصميم

٢٣

المقطع الطولي للطريق عند نقطة تقاطعه مع المجرى المائي: )١٥(الشكل

وهلذا فإن مناسيب . إن املقطع الطويل املوجود يف خمططات الطريق ميثل مقطع طويل مار مبحور الطريقوهلذا فعلى مصمم العبارة أن ينتقي املقطع . المتثل النقطة األعلى يف املقطع العرضي للطريق هذا اخلط قد

.الطويل الذي يثبت مناسيب نقاط الفيضان أو اإلنسكاب من بني املخططات املتوفرة

إرتفاع عمود الماء أمام العبارة -٤-٢- ٢-٢

املائي عند مدخلها لتمرير التدفق إن العبارة األكثر إقتصادية هي العبارة اليت تستخدم إرتفاع عمودهاويعتمد . وهلذا فإن سعة التصريف للعبارة تزداد بازدياد منسوب عمودها املائي عند مدخلها. التصميمي

لقيوداو العبارة على عدة عوامل أمهها اإلعتبارات اإلقتصادية أمام مدخلتصميم منسوب العمود املائي .التنظيمية

صةالخ -٥-٢- ٢-٢

.تلخيصاً للبيانات املختلفة املطلوبة لتصميم العبارات) ٢(ميثل اجلدول

خالصة البيانات المطلوبة لتصميم العبارات: )٢(الجدول رقم

مصدرها طبيعة البيانات

البيانات الهيدرولوجيةعن طريق القياس أو احلساب بالصيغ الرياضية وفق طريقة تدفق الذروة •

*SCS أو أي طريقة حساب أخرى. هو تدفق الذروة ذاته الذي جيب التحقيق عليهالتدفق •

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٢٤

عن طريق القياس أو احلساب بالصيغ الرياضية وفق طريقة )Hydrographs( املنحنيات البيانية الثالثية •SCS أو أي طريقة حساب أخرى.

بيانات الموقعمعلومات عن إعتمادًا على خصائص املوقع مبا تتضمنه من موقع العبارة •

).إستقامة–إحندار -مقاطع عرضية (ارى بيانات المجرى المائي

.عن طريق املسح احلقلي أو عن طريق اخلرائط الطبوغرافية املقاطع العرضية • .عن طريق املسح احلقلي أو عن طريق اخلرائط الطبوغرافية امليل الطويل • .واحلسابعن طريق املعاينة والتصوير مقاومة اجلريان • .عن طريق املسح احلقلي أو عن طريق اخلرائط الطبوغرافية منسوب املياه الفعلي خلف املخرج • .عن طريق املسح احلقلي أو عن طريق اخلرائط الطبوغرافية ختزين املياه قبل وصول التدفق إىل العبارة •

بيانات خط الطريق .عن طريق خمططات الطريق املقطع العرضي • .عن طريق خمططات الطريق الطويلاملقطع • .عن طريق خمططات الطريق طول العبارة •

منسوب الماء التصميمي أمام مدخل العبارة .عن طريق خمططات الطريق النقطة احلرجة على الطريق • .عن طريق الصور اجلوية واملسح واخلرائط الطبوغرافية األبنية واملنشآت احمليطة • .الفيضان وتنظيمه كتخطيط القيود التنظيمية • .أنظمة العبارات املعتمدة يف البلد القيود العامة •

* SCS :تعرف بطريقة تدفق الذروة وهي طريقة حسابية لتقدير معدل اجلريان املتدفق من حوض اجلريان بإفرتاض وجود جتانس يف تربة احلوض.

تصميم العبارات - ٣-٢

:تشمل عملية تصميم العبارة املراحل التالية .حتديد موقع العبارة وإجتاهها وشكلها ومادا .١للماء املتدفق من العبارة القصوىحتديد السرعة التصميمية جيب ، بالرجوع إىل البيانات احلقلية .٢

.ملقطع العبارة األكربوكذلك العمق

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٢٥

خمرج العبارة ومنسوب املاء خلفومنسوب املاء املوافق ) Q( باإلعتماد على بيانات التدفق .٣حتديد ترتيبات العبارة النهائية ليتم حتليلها كالطول اهليدروليكي يتم ، مدخل العبارةأمام املسموح

.للعبارة وحالة مدخل العبارة وإنتقاء الشكل واملادة ةإرتفاع عمود املاء أمام العبار لتحديد) حرج أو حتت احلرج أو فوق احلرج(حتديد نوع التدفق .٤

.وسعة تدفق املاء عند خمرج العبارة

.إجراء حتسينات على العبارة .٥

إرتفاع عمود املاء أمام معاجلة أي زيادة يف سرعة التدفق اخلارج من العبارة بشكل مستقل عن .٦ .العبارة

دليل تصميم العبارات

A(

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

خطوات التصميم الهيدروليكي للعبارات النموذجية

Aالمخطط ( إجراءات تصميم العبارات: )١٦(الشكل

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٢٦

خطوات التصميم الهيدروليكي للعبارات النموذجية -١- ٣-٢

م الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعةالتصمي

٢٧

)A(لمخطط النهجي

لعبارات التصمي

لمخطط النهجي لكمل م) B(المخطط : )١٧(الشكل

لعباراتدليل تصميم ا

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٢٨

مقطعها الطويلوفيما يلي شرح خطوة خبطوة إلجراءات تصميم العبارات النموذجية املستقيمة يف :وهذه اخلطوات هي، ذات املقاطع املتعددة املتوازية واملتساويةوالعبارات

لعبارة بشكل جترييب أو بشكل عقالين يعتمد حجم اميكن إختيار :جترييب أويل للعبارة حجموضع •حتديد اإلرتفاع العملي األعلى : أحد الوسائل هي إفرتاض نظام مدخل العبارة كما يليو . على اخلربة

ميكن إستعمال - )HWmax( لعمود املاء أمام العبارةوالعمق األعلى املسموح )Dmax(للعبارة وحتديد )١(أمام العبارة واملتوفرة يف امللحق ) HWmax(منسوب املاء التجرييب اآلباكات اخلاصة بتحديد

يتم ) ٢(وباستخدام العالقة ). Eq.1(العمق التجرييب لعمود املاء فوق فوهة العبارة باستخدام العالقة الفوهةعامل ملبافرتاض قيمة ) Q(الالزم لتمرير التدفق التصميمي ) A( حتديد مساحة مقطع العبارة

.تناسب مع احلل التجرييب واإلفرتاضات التجريبيةت وهي القيمة اليت ٠.٥ تساوي

)Eq.1 ( maxmax 2

Dh HW= −

:حيثh = م( فوق فوهة العبارة املاء الفعال واملسموح إرتفاع(.

HWmax =م(العبارة أماماملاء املسموح إرتفاع عمود(. Dmax =م(املسموح ملقطع العبارة األعلى العملي رتفاعاإل(.

)Eq.2( 0.5

0.45Q

Ah

= :حيث

A =٢م( مساحة املقطع العرضي التقريبية املطلوبة.( Q =ثا/٣م( التدفق التصميمي(. :شكل العبارة حتديد •

:كما يلي) Eq.3(من العالقة Wجيب حتديد العرض ، بالنسبة للعبارات الصندوقية -

)Eq.3( W=A/Dmax وجيب تدوير قيمة العرض احملسوب إىل أقرب قيمة مكافئة ملا هو متوفر عادة من هذه املقاطع

.Wعلى العرض احملسوب Sممكن إختيار عدة مقاطع بتقسيم فتحة العبارة . النموذجيةجيب حتديد نسبة املساحة املطلوبة إىل أكرب مساحة ملقطع : سبة للعبارات األنبوبية الدائريةبالن -

ومن مث تدوير الرقم إىل أقرب أكرب رقم صحيح ليمثل عدد العبارات ). Eq.4(ة وفق العالقة العبار

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٢٩

وعند هذه اخلطوة يكون قد مت حتديد القياسات التجريبية األولية للعبارة ). N(أو املقاطع املطلوبة . Lو Dو Nوهي

:حيثL : ٢- ٣- ٢- ٢- ٢الفقرة (طول العبارة.( )Eq.4(

2

4

max

AN

Dπ≤

تأمني مقاس مناسب حبيث تكون مساحة املقطع العرضي مساوية تقريباً : بالنسبة لألشكال األخرى - ).A(للمساحة املطلوبة

وذلك بافرتاض أن ). N )Q/Nعلى Qحتديد التدفق الواصل لكل عبارة أو لكل فتحة جريان بتقسيم •وتتم متابعة احلسابات مبعاجلة . ازية وقواعدها ذات منسوب واحدمجيع املقاطع متساوية يف احلجم ومتو

.فتحة واحدة مع التدفق اخلاص ا

شكل وقياس العبارة من اآلباكات يف امللحق رقم التدفق اإلمسي و حسب dcحساب العمق احلرج • .من هذا الدليل) ١(

:)Eq.5( من العالقة duحساب العمق اإلمسي للجريان النظامي •

)Eq.5( 2 1

3 21

Q AR Sn

=

:حيثA=w×du

w: رى املائيعرض قناة ا. R :نصف القطر اهليدروليكي للقناة ،R=A/(2du+w). S :إحندار القناة. n : رى(عامل مانينغ١(من اجلدول ). عامل اخلشونة لقناة ا.( يتم إستخدام الربامج ، وبشكل عام. إجراء التحليل اهليدروليكي للرتتيب التجرييب املقرتح للعبارة •

أو ) النوموغراف(وهناك توصيات بعدم إستعمال الرسوم البيانية ثالثية اخلطوط . احلاسوبية واجلداول لتجريبية اليت حتدد من أجل الرتتيبات ا. الطرق اليدوية املبسطة إال من أجل التقديرات اإلبتدائية

ضبط عند إرتفاع عمود املاء أمام العبارةو ، )HWic(ضبط مدخلها عند إرتفاع عمود املاء أمام العبارةاملوضح يف Aيتم إستعمال املخطط النهجي ،)vo(وسرعة املاء املتدفق من العبارة ، )HWoc(خمرجها ).١٧(شكل املوضح يف ال Bاملخطط النهجي وتكملته يف، )١٦(الشكل

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٣٠

عند هذه املرحلة من عمليات التصميم نكون قد حسبنا إرتفاع عمود املاء : تقييم التصميم التجرييب •مدخل العبارة وكذلك سرعة تدفق املاء من خمرج العبارة بالنسبة للتدفق التصميمي املار من دعن

.العبارة

فإن التصميم يكون ،أو ال يقل عنهإرتفاع عمود املاء احملسوب مساوياً لإلرتفاع املسموح كانإذا -وإن التقدير اجليد لكفاءة العبارة يتم مبقارنة إرتفاع عمود املاء احملسوب مع عمق . قد إكتمل

هو إختيارفإن هذا اإلختيار للمقطع ، فإذا كان إرتفاع املاء أقل من عمق مقطع العبارة. العبارة .مناسبغري

، أقل من اإلرتفاع املسموح أو أقل من عمق مقطع العبارةإذا كان إرتفاع عمود املاء احملسوب -أو ، ويتم ذلك بتخفيض عدد فتحات العبارة. فيجب البحث عن مقاطع أكثر إقتصادية

. أو بتخفيض األقطار أو بعمل تغيريات بعدية أو تغيريات مبواد العبارة، بتخفيض عروض املقاطع )A(من املخطط النهجي ) ٢(طوة رقم ومن أجل ذلك جيب إعادة احلساب بالعودة إىل اخل

.)١٦(املوضح يف الشكل

، منسوب املاء الفعليإذا كان إرتفاع عمود املاء احملسوب أقل من اإلرتفاع املسموح أو أقل من - .فيجب عندها إجراء حتسينات على مدخل العبارة، وكانت العبارة تعمل بضبط مدخلها

فيجب عندها تغيري ترتيبات ، منسوب املاء الفعليمن أكربإذا كان إرتفاع عمود املاء احملسوب -وذلك لزيادة طاقتها ، العبارة التجريبية بإضافة فتحات جديدة أو توسيع عرض أوقطر فتحاا

يف املخطط ) ٢(فيجب العودة إىل اخلطوة ، وبغض النظر عن التغيري احلاصل. اهليدروليكية ).١٦(املوضح يف الشكل )A(النهجي

.فإن التصميم البعدي للعبارة يكون قد إكتمل، ن هناك حاجة لضبط مدخل العبارةإذا مل تك -

فيجب مناسبة عملية حتسني املدخل مع عدم رفع كلفة ، إذا كانت هناك حاجة لضبط املدخل - .مع مقطع العبارة) Flared or Tapered(والتحقق من مالئمة املدخل املوسع . تنفيذ املنشأ

املقارنة بني الكلفة اإلقتصادية خليار معاجلة فإنه من الواجب، ونظرًا إلرتفاع كلفة حتسني املدخل .املقطع العادي بدون حتسني املدخل مع كلفة حتسني املدخل

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٣١

ذات سرعة تدفق زائدة عند ، قد تكون العبارات اليت حتقق منسوب ماء مرضي قبيل مدخلها -يكون باحملاكمة اهلندسية ،سرعة املاء اخلارج من العبارةوإن تعريف مصطلح الزيادة يف . املخرج

.حسب الظروف احمللية

تصادي عمل نظام رصف فقد وجد أنه من اإلق، ومبقارنة التعديالت اليت حتصل على ترتيبة العبارة - .حجري أو عتبات أو حوض دئة عند طرف املخرج لضبط السرعات الزائدة

جيب إعتبارها جزء من التصميم ، إن أي متطلبات لضبط خمرج العبارة أو أي أجهزة محاية - .اهليدروليكي للعبارة

ة جريان على سرعة تدفق عند املخرج أكرب من سرع حيتوي عادة التصميم الصحيح للعبارة إن - .السيل

يشري :تطوير منحين أداء هيدروليكي باستخدام ملخص إجراءات العملية اهليدروليكية ملقطع العبارة •وسرعة التدفق إرتفاع عمود املاء أمام العبارةمنحين األداء اهليدروليكي للعبارة املصممة إىل خصائص

تكرارتدفقات لفرتة الاألداء للتحقق من يستعمل منحين . ال واسع من التدفقات، اخلارج من العبارة .مائة سنة

لعباراتعلى االعمليات الهيدروليكية -٢- ٣-٢

المعامالت -١-٢- ٣-٢

لكل مادة يتم استخدامها يف تنفيذ العبارات و ، اهليدروليكية اخلاصة خصائصهلكل شكل عبارة العوامل بعني يجب أخذ هذه ف .ران على العملية اهليدروليكيةؤثهذان العامالن ي. خشونة خاصة ا

إن أداء العبارة والعملية اهليدروليكية للعبارة تشتمل على عدة . اإلعتبار للوصول إىل حسابات صحيحيةولذلك يتوجب حتديد أو تقدير أو حساب كل عامل من العوامل كجزء من عملية التحليل . عوامل

.والتصميم اهليدروليكيولكنها تتضمن حسابات شاملة تتطلب ، فق ثابتإن اإلجراءات اليت سيتم شرحها أدناه تفرتض تد

.إستخدام احلاسب اآليل

)HWic ( ضبط المدخل الناتج عن إرتفاع عمود الماء أمام العبارةتحديد -٢-٢- ٣-٢

على مترير تدفق أكرب من التدفق اً العبارة قادر أنبوب كونيإىل ضبط عندما مدخل العبارة تاج حيتاج إىل ضبط املدخل عندما يكون إحندار العبارة شديد من وأيضًا قد حن. املسموح دخوله عرب املدخل

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٣٢

يقع عند املدخل ، دف ضبط مدخلها املراد ضبطه إن مقطع العبارة). dc > du(الناحية اهليدروليكية ونظام التدفق ، فإن العمق احلرج حيدث قرب هذا املوقع، فعندما حيدث تدفق حر داخل جسم العبارة. متاماً

حبسب حاالت العبارة داخل أنبوبوقد حتدث قفزة هيدروليكية .العبارة يكون نظام فوق حرجاخلارج من ال تؤثر ، وإن اخلصائص اهليدروليكة للجريان بعد مدخل العبارة املضبوط. مدخل العبارة وذلك بعداجلريان

.على القدرة اهليدروليكية للعبارةذان يتحكمان لمدخل العبارة مها العامالن الرئيسيان ال وأبعادإن منسوب سطح املاء القادم إىل العبارة

.وحواف املدخل، مساحة املقطع العرضيو ،العبارة أنبوبوإن أبعاد املدخل تشمل شكل مقطع . بالتدفق :)Eq.6(رقم قبيل مدخل العبارة عند ضبط املدخل من العالقة التالية HWicحيسب منسوب املاء

HWic/D ≤ 3.0 ≥ 0.5 : من أجل HWic=[a+bF+cF2+dF3+eF4+fF5]D-0.5DSo (Eq.6)

:حيث:HWic م(حالة ضبط املدخل يف إرتفاع عمود املاء أمام العبارة.(

D : م(العمق الداخلي جلسم العبارة.( )٣(من اجلدول .عوامل اإلحندار لكل شكل من أشكال العبارة: fإىل a العوامل من

S0 :م/م( إحندار العبارة.( F :رقم من العالقة بحيس)Eq.7(: )Eq.7(

3/21.8113

QF

WD=

:حيثW :عرض فتحة العبارة.

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٣٣

معامالت اإلنحدار): ٣(الجدول

الشكل ومادة الصنع

a b c d e f نوع المدخل

RCP أنبوبية

خرسانية مسلحة

Square edge w/headwall

0.087483 0.706578 -0.2533 0.0667 -0.00662 0.000251

Groove end w/headwall

0.114099 0.653562 -0.2336 0.059772 -0.00616 0.000243

Groove end projecting

0.108786 0.662381 -0.2338 0.057959 -0.00558 0.000205

Beveled ring 0.063343 0.766512 -0.316097 0.08767 -0.00984 0.000417

Improved (flared) inlet

0.2115 0.3927 -0.0414 0.0042 -0.0003 -0.00003

CMP أنبوب من المعدن المتموج

Headwall 0.167433 0.53859 -0.14937 0.039154 -0.00344 0.000116

Mitered 0.107137 0.757789 -0.3615 0.123393 -0.01606 0.000767

Projecting 0.187321 0.567719 -0.15654 0.044505 -0.00344 0.00009

Improved (flared) inlet

0.2252 0.3471 -0.0252 0.0011 -0.0005 -0.00003

Box صندوقية

30-70º flared wingwall

0.072493 0.507087 -0.11747 0.02217 -0.00149 0.000038

Parallel to 15º wingwall

0.122117 0.505435 -0.10856 0.020781 -0.00137 0.0000346

Straight wingwall

0.144138 0.461363 -0.09215 0.020003 -0.00136 0.000036

45º wingwall w/top bevel

0.156609 0.398935 -0.06404 0.011201 -0.00064 0.000015

Parallel headwall w/

bevel 0.156609 0.398935 -0.06404 0.011201 -0.00064 0.000015

30º skew w/chamfer

edges 0.122117 0.505435 -0.10856 0.020781 -0.00137 0.000034

10-45º skew w/bevel edges

0.089963 0.441247 -0.07435 0.012732 -0.00076 0.000018

Oval B>D

إھليلجية

Square edge w/headwall

0.13432 0.55951 -0.1578 0.03967 -0.0034 0.00011

Groove end w/headwall

0.15067 0.50311 -0.12068 0.02566 -0.00189 0.00005

Groove end projecting

-0.03817 0.84684 -0.32139 0.0755 -0.00729 0.00027

Oval D>B

إھليلجية

Square edge w/headwall

0.13432 0.55951 -0.1578 0.03967 -0.0034 0.00011

Groove end w/headwall

0.15067 0.50311 -0.12068 0.02566 -0.00189 0.00005

Groove end projecting

-0.03817 0.84684 -0.32139 0.0755 -0.00729 0.00027

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٣٤

الشكل ومادة الصنع

a b c d e f نوع المدخل

CM Pipe arch قوس

أنبوبي من المعدن المتموج

Headwall 0.111261 0.610579 -0.194937 0.051289 -0.00481 0.000169

Mitered 0.083301 0.795145 -0.43408 0.163774 -0.02491 0.001411

Projecting 0.089053 0.712545 -0.27092 0.792502 -0.00798 0.000293

Struct plate Pipe arch قوس

أنبوبي من صفائح إنشائية

Projecting—corner plate (17.7 in. or 450 mm)

0.089053 0.712545 -0.27092 0.792502 -0.00798 0.000293

Projecting—corner plate (30.7 in. or 780 mm)

0.12263 0.4825 -0.00002 -0.04287 0.01454 -0.00117

CM arch (flat

bottom) قوس من

معدن متموج ذو

قاعدة مفتوحة

Parallel headwall

0.111281 0.610579 -0.1949 0.051289 -0.00481 0.000169

Mitered 0.083301 0.795145 -0.43408 0.163774 -0.02491 0.001411

Thin wall projecting

0.089053 0.712545 -0.27092 0.792502 -0.00798 0.000293

:HWic/D > 3.0 : من أجل

)Eq.8( 2

2i

Q DHW

k = +

:حيث:HWi م(يف حالة ضبط املدخل إرتفاع عمود املاء أمام العبارة.(

Q :التدفق التصميمي. k:ثابت حيسب من العالقة: )Eq.9( 3.0

1/20.6325

Qk

D=

:حيثQ3.0 :الذي من أجله يكون ) ثا /٣م ( التدفقHW/D = 3.

)HWoc( ضبط المخرج الناتج عن أمام العبارةتحديد منسوب الماء -٣-٢- ٣-٢

على نقل التدفق الذي مترره فتحة اً العبارة غري قادر أنبوب كون يحنتاج إىل ضبط خمرج العبارة عندما أي عندما يكون إحندار . داخل العبارة عند املدخل عن العمق احلرجعمق املاء يزيدأي عندما ، املدخل

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٣٥

>du(مع العبارات شديدة اإلحندار ومن املمكن أيضاً جتربة ضبط املخرج). du > dc(العبارة إحنداراً معتدالً

dc( حبيث يصبح التدفق داخل العبارة تدفق حتت حرج أو كامل وذات منسوب ماء مرتفع عند املخرج. وإىل أبعاد ، املخرج إىل التدفق الواصل إىل العبارةيف حالة ضبط إرتفاع عمود املاء أمام العبارةيتبع

.احملتمل أن يتبع أيضاً إىل منسوب املاء عند املخرجومن ، وإىل أبعاد املدخل، املقطع العرضيفمن املمكن ضبط منسوب املاء قبيل العبارة ، عندما يتم ضبط خمرج العبارة، ولألغراض العملية

.وخشونتها، وشكل مقطعها، بتعديل حجم العبارةضح اجلدول يو . إرتفاع عمود املاء أمام العبارةيعترب هدف ضبط املدخل وضبط املخرج هو حتديد

.إرتفاع عمود املاء أمام العبارةاحلاالت املمكنة لضبط ) ٤(

إرتفاع عمود الماء أمام العبارة الحاالت الممكنة لضبط):٤(الجدول

الحالة المحتملة الوصفإحندار شديد واملاء املرتد ال يتجاوز العمق احلرج عند املدخل من

جهة الداخل ضبط املدخل

املرتد يتجاوز العمق احلرج عند املدخل من جهة إحندار شديد واملاء الداخل

ضبط املخرج

إحندار شديد واملاء املرتد يوافق العمق احلرج عند املدخل من جهة الداخل

متذبذب بني ضبط املدخل وضبط املخرج

ضبط املخرج إحندار معتدل هيدروليكياً

يف حالة ضبط املخرج عن طريق حساب الضياعات اليت عمود املاء أمام العبارةيتم حتديد منسوب

يف Bتكملته و )١٦(يف الشكل Aويستعمل املخطط النهجي . حتدث من خمرج العبارة إىل مدخلها .وإجراءاما لتحليل وتصميم العبارة) ١٧(الشكل

يف الطاقة عن طريق إجراء موازنة HWoc عمق عمود املاء أمام العبارة يف حالة ضبط املخرج حيسب ).٢٠(أنظر الشكل . ل العبارة وخمرجهابني مدخ

: )Eq.10(رقم وجترى هذه املوازنة حسب العالقة التالية)Eq.10( oc va vi f o oHW h h h S L H+ = + − +∑

:حيثHWoc :م( إرتفاع عمود املاء أمام العبارة الناتج عن ضبط خمرج العبارة(.

hva :م( العبارة بالقرب من مدخل نتيجة السرعة التدفق سطح مقدار هبوط(.

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٣٦

hvi : القة سب من العحيدخل و امليف منسوب التدفق نتيجة السرعةمقدار هبوط)Eq.11.( he :(وحيسب من العالقة ، )م(ملدخل الفقدان يف املنسوب عند اEq.14.( hf :(وحتسب من العالقة ). م( الفقدان يف املنسوب نتيجة اإلحتكاكEq.15.( So : م/م(العبارة إحندار.( L : م(طول العبارة.(

Ho : ًعمق خط امليل اهليدروليكي داخل العبارة عند املخرج متاما.

)١١( 2

2v

vh

g

=

v :ثا/م( .سرعة التدفق يف العبارة.( g :٢ثا/م. (تسارع اجلاذبية األرضية.(

فيجب األخذ بعني ، ضبط املخرج فعند حتديد منسوب عمود املاء أمام العبارة الناتج عن، وهكذا .وتوازن الطاقة عند املدخل، وضياعات الطاقة خالل جسم العبارة، اإلعتبار توازن الطاقة عند املخرج

لتمثيل ) Eq.10(جيب إستعمال العالقة ، ق اخلارجالعبارة بالتدف خلفوعندما يتحكم منسوب عمود املاء .توازنات الطاقة عند خمرج العبارة .هو عمق خط اجلريان اهليدروليكي داخل العبارة وعند خمرجها متاماً ، Hoإن عمق املاء عند املخرج ).Eq.12(ومن العالقة رقم ) ٥(وفق احلاالت املوضحة يف اجلدول Hoيتم حساب عمق املخرج

)Eq.12( Ho=TW+hTW+ho-hvo :حيث

hvo :م(ارة عند خمرجها مقدار هبوط منسوب التدفق نتيجة السرعة داخل العب.( hTW : م(مقدار هبوط سطح التدفق نتيجة السرعة خلف العبارة.(

ho : م(الفقدان يف املنسوب عند املخرج.(

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٣٧

، حاالت حساب عمق الماء عند المخرج: )٥(الجدول Ho

الحساب الشرط المرافق الشرط ا�ساسي

(TW)عمق املاء خلف املخرج داخل (dc)يتجاوز العمق احلرج .العبارة عند نقطة املخرج

اإلحندار معتدل هيدروليكياً

بإستخدام العالقة Ho حساب )Eq.10( ، وإعتبار منسوب املاء

.خلف املخرج هو العمق اإلبتدائي

أقل (TW)عمق املاء خلف املخرج داخل العبارة (dc)العمق احلرج من

.عند نقطة املخرج

.مساوياً للعمق احلرج Hoإعتبار اإلحندار معتدل هيدروليكياً

العمق الثابت املفروض أعلى من .سقف العبارة

هيدروليكياً شديداإلحندار

أعلى من عمق القناة Hoإعتبار وحساب العمق من العالقة

)Eq.10.( من أدىنالعمق الثابت املفروض

ومنسوب املاء خلف سقف العبارة .يتجاوز العمق احلرج (TW)املخرج

).Eq.10(من العالقة Ho حساب هيدروليكياً شديداإلحندار

من أدىنالعمق الثابت املفروض ومنسوب املاء خلف سقف العبارة

أدىن من العمق (TW)املخرج .احلرج

هيدروليكياً شديداإلحندار عند املخرج جتاهل حساب العمق

.لعدم إحتمالية ضبط املخرج

يف هذه احلالة لن يكون هناك معىن حلساب ضياع . Ho=TWيتم إفرتاض أن ، بالنسبة للحسابات اليدوية وبعض الربامج احلاسوبية: مالحظةومقدار هبوط ) TW(طاملا أن منسوب خط الطاقة عند املخرج سيمثل دائمًا جمموع عمق املاء خلف العبارة ). ho(املنسوب عند املخرج

.)hvo(ة السرعة عند خمرج العبارة مستوى املاء نتيج

ضياعات الطاقة ضمن العبارة -٤-٢- ٣-٢

:حيدث التدفق ضمن العبارة وفق أحد الرتكيبات التالية .ةتدفق ذو سطح حر على طول قناة العبار ) Aالنوع ( • .ةالتدفق الكامل يف القنا) Bالنوع ( • .دخلعند املتدفق كامل عند املخرج وتدفق ذو سطح حر ) BAوع الن( • .تدفق ذو سطح حر عند املخرج وتدفق كامل عند املدخل) ABالنوع ( •

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٣٨

)Aالنوع (التدفق ذو السطح الحر -١

فإن املعامالت اهليدروليكية تتغري بتغري عمق التدفق على ، إذا حدث تدفق السطح احلر يف العبارة ).١٨(أنظر الشكل . طول قناة العبارة

ناتج عن ضبط المخرج في حالة التدفق ذو السطح الحرعمود الماء أمام العبارة ال): ١٨(الشكل

.Hoإنه من الضروري حساب شكل املاء العائد على أساس عمق املاء عند املخرج وذلك عندما . من طرف املخرج قد يؤثر فقط على عمود املاء أمام املدخل املرتدذو السطح احلر إن املاء

.تكون حالة التدفق يف العبارة تدفق حتت احلرجعندما يكون إحندار العبارة ، حتدث حالة التدفق ذو السطح احلر التحت احلرج عند خمرج العبارة

أو إذا كان إحندار العبارة إحندارًا شديداً . عند املخرج أقل من عمق املخرج Hoإحندارًا معتدًال وعمق املاء .ن عمق خمرج العبارةاء بعد املخرج أعلى من العمق احلرج عند املخرج وأدىن ماملمع منسوب

تستعمل طريقة تعقب املاء املرتد باخلطوة املباشرة لتحديد شكل سطح املاء وضياعات الطاقة ضمن يتم . من أجل التدفق حتت احلرج يتم البدء باحلسابات عند خمرج العبارة واإلجتاه باجتاه املدخل. قناة العبارة

.يف حسابات اخلطوة املباشرة d1كعمق إبتدائي Hoإستخدام عمق املاء عند املخرج عند إستعمال طريقة اخلطوة املباشرة وعند الوصول إىل مدخل القناة بدون أن يتجاوز العمق احملسوب

.فهذا يعين أن التدفق ذو سطح حر على كامل طول القناة، Dيف أي نقطة لعمق القناة الرجوع إىل توازنات الطاقة عند املدخل وب، Hiعلى أنه d2يتم تسمية العمق احملسوب عند مدخل العبارة

.HWيتم حتديد عمق عمود املاء أمام العبارة إىل عمق القناة d2إذا وصل العمق احملسوب عند مدخل العبارة ، عند إستعمال طريقة اخلطوة املباشرة

ىل نوع التدفق يتم الرجوع عندها إ. فهذا يعين أن املقطع الداخلي ملدخل العبارة مغمور باملاء، أو جتاوزهAB لتوصيف احلالة.

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٣٩

)Bالنوع (التدفق الكامل في القناة -٢

كما ) لتدفق ثابت(فإن معدل ضياعات الطاقة ضمن القناة ثابت ، إذا حصل تدفق كامل يف القناةيتم حساب خط امليل اهليدروليكي عند املخرج باإلعتماد على عمق املاء ).١٩(هو موضح يف الشكل

.Hoعند املخرج

حالة التدفق الكامل عند ضبط المخرج): ١٩(الشكل

وتستمر حالة . أو يزيد عنهD عمق القناة Hoحيدث هذا النوع من التدفق عندما يساوي العمق أو إذا كان ميل ، التدفق هذه ضمن القناة طاملا أن ميل اإلحتكاك أشد من ميل القناة أو إحندارها

القناة ليست طويلة كفاية حبيث يستطيع خط امليل اهليدروليكي اإلحتكاك أخف من ميل القناة ولكن .اإلخنفاض حتت احلافة العليا للقناة

):Eq.13(يتم حتديد ضياع اإلحتكاك ضمن القناة باستخدام العالقة )Eq.13( hf = Sf L

:حيثhf : م(مقدار الضياع يف عمق املاء نتيجة اإلحتكاك ضمن القناة.( Sf : (أنظر العالقة ،)م/م(اإلحتكاك ميلEq.15.( L :م. (طول العبارة احلاوي على التدفق الكامل.(

) . Eq.14(باستخدام العالقة حساب عمق خط امليل اهليدروليكي عند طرف املدخل من الداخليتم .وبالرجوع إىل عالقة توازن الطاقة يتم حتديد عمق عمود املاء أمام العبارة

)Eq.14( Hi = Ho + hf – So.L

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٤٠

:حيثHi : م(عمق خط امليل اهليدروليكي عند املدخل.( hf : مقدار الضياع يف عمق املاء نتيجة اإلحتكاك ضمن القناة احملسوب من العالقة)Eq.13(، )م.( So : م/م(إحندار أو ميل القناة.( L : م(طول العبارة.(

Ho : م(عمق املخرج.( فمن احملتمل ، أخف من ميل القناة أو إحندارها) Eq.15(من العالقة إذا كان ميل اإلحتكاك احملسوب

يتم الرجوع إىل نوع ، يف هذه احلالة. عندها أن ينخفض خط امليل اهليدروليكي حتت منسوب قمة القناة .BAالتدفق

)Eq.15( 2

2/3f

Q nS

zR A =

:حيثSf : م/م(ميل اإلحتكاك.( z : الواحدات الدولية املستخدمة هنا من أجل) ١(هو عامل قيمته.

R :نصف القطر اهليدروليكي :R=A/WP. WP : الرطب(احمليط املبلول.(

n :١(يف امللحق )١١(ؤخذ من اجلدول عامل مانينغ للعبارة وي(.

)BAالنوع (حالة التدفق الكامل عند المخرج والتدفق ذو السطح الحر عند المدخل -٣

فمن احملتمل أن ال حيدث التدفق الكامل على ، أخف من ميل القناة )احلرج( إذا كان ميل اإلحتكاكوجيب يف هذه احلالة إتباع ) الذي يوضح معامالت ضياعات املدخل) ٧(أنظر اجلدول (كامل طول العبارة

:ليةات التااخلطو ):Eq.16(بإستخدام العالقة البعدية الذي حيدث ضمنه التدفق الكامل) Lf (حتديد الطول •)Eq.16( o

fo f

H DL

S S

−=−

:حيثLf : م(الطول الذي حيدث ضمنه التدفق الكامل.( So : م/م) (إحندارها(ميل العبارة.( Sf : م/م(ميل اإلحتكاك.(

Ho : م(عمق املخرج.(

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٤١

D : م(قناة العبارة إرتفاع.( :Lوفيما يلي جدول لكيفية حتديد طول القناة

القناةإجراءات حساب طول ): ٦(جدول

التعليق إجراء التصميم المطلوب الشرط

Sf ≥ So حساب ضياعات الطاقة للتدفق من النوع(B) العبارة ممتلئة باملاء على كامل طوهلا.

Lf ≥ L حساب ضياعات الطاقة للتدفق من النوع(B) العبارة ممتلئة باملاء على كامل طوهلا.

Lf < L ٣(الذهاب خلطوة التصميم رقم( العبارة مليء باملاء لكن التدفق يف املدخل ذو خمرج

.سطح حر

يبدأ التدفق ذو السطح احلر عند نقطة ، إذا أمكن ذلك BAحتديد ضياعات السطح احلر لنوع التدفق •

إذا حدثت ). ٢٠(تقاطع خط امليل اهليدروليكي مع سقف قناة العبارة كما هو موضح يف الشكل على أن نبدأ بعمق ، التدفق عند املدخل بإستخدام طريقة اخلطوة املباشرةيتم حتديد عمق ، هذه احلالة

.وعند املوقع الذي يبدأ عنده التدفق ذو السطح احلر) D(مساوية لعمق القناة ) d1(إبتدائي

عند إستخدام طريقة . إذا أمكن ذلك BAحتديد خط امليل اهليدروليكي عند املدخل لنوع التدفق • Hiعندها يتم تثبيت العمق احملسوب على أنه العمق ، وصول إىل طرف مدخل القناةاخلطوة املباشرة وال

.حلساب إرتفاع عمود املاء أمام العبارة عند املدخل ويتم بعدها الرجوع إىل عالقة توازن الطاقة

النقطة التي يبدأ عندها التدفق ذو السطح الحر): ٢٠(الشكل

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٤٢

)ABالنوع (رج والتدفق الكامل عند المدخل حالة التدفق ذو السطح الحر عند المخ -٤

فسيبدأ التدفق الكامل ضمن قناة العبارة بشرط أن تكون العبارة ، إذا كان خمرج العبارة غري مغمور باملاء .يوضح هذه احلالة) ٢١(الشكل و . بطول كاف ويكون التدفق ذو عمق مرتفع كفاية

عندها . أكرب من عمق العبارة اإلمسيللعمق احملسوبةتكون هذه احلالة ممكنة احلدوث إذا كانت القيمة :جيب إتباع اخلطوات التالية

إذا . Dاحملسوب مع عمق القناة اإلمسيومقارنة العمق . ABحلالة التدفق اإلمسيالتأكد من العمق •فهذا يؤدي إىل ضياعات ، مساوية أو أكرب من عمق القناة اإلمسيكانت القيمة احملسوبة للعمق

.Aوبعبارة أخرى على املصمم الرجوع إىل حالة التدفق ذو السطح احلر . السطح احلر

والرجوع إىل حسابات شكل سطح . إذا أمكن ذلك ABحتديد ضياعات السطح احلر لنوع التدفق •إذا وصل العمق احملسوب إىل . ملاء يف القناةاملاء وحالة التدفق ذو السطح احلر لتحديد شكل سطح ا

فيجب عندها حتديد النقطة من ، قيمة مساوية أو أكرب من عمق قناة العبارة قبل بلوغ طرف القناةيف اخلطوات القناة اليت حصل عندها هذا االمر ومن مث الذهاب إىل حساب ضياعات التدفق الكامل

.أدناه

والبدء حبسابات التدفق الكامل عند . إذا أمكن ذلك ABحساب ضياعات التدفق الكامل للنوع •ومن مث . النقطة من القناة اليت يتقاطع فيها املاء مع سقف القناة كما سبق شرحه يف اخلطوات أعاله

بالطول Lمع إستبدال احلد ) Eq.13(حساب ضياعات الطاقة ملا تبقى من القناة بإستخدام العالقة .Lfاملتبقي من القناة

حساب عمق خط امليل . إذا أمكن ذلك، عند املدخل ABحتديد خط امليل اهليدروليكي لنوع التدفق •ويتم إستخدام ). Eq.14(عند الطرف الداخلي ملدخل القناة بإستخدام العالقة ، Hi، اهليدروليكيبدًال Lfويستخدم الطول املتبقي ، Hoكعمق إبتدائي خلط امليل اهليدروليكي بدًال من Dعمق القناة

ومن مث الرجوع إىل توازن الطاقة عند املدخل حلساب إرتفاع عمود املاء أمام . Lمن طول القناة .العبارة

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٤٣

عمود الماء أمام العبارة الناتج عن حالة التدفق الكامل عند المدخل والتدفق ذو السطح الحر عند ): ٢١(الشكل

المخرج

توازنات الطاقة عند المدخل -٥-٢- ٣-٢

عن طريق موازنة عالقة ، HWoc، فاع عمود املاء أمام العبارة الناتج عن ضبط املخرجيتم حساب إرتوهذا يتطلب معرفة التدرج اهليدروليكي عند الوجه الداخلي للعبارة يف ). Eq.17(املمثلة بالعالقة ، الطاقة

.منطقة املدخل .hvi حلساب اإلخنفاض يف العمق نتيجة السرعة) Vi(تستعمل السرعة عند املدخل

)Eq.17( HWoc = Hi + hvi + he – hva :حيث

HWoc : م(نتيجة ضبط املخرج عمق عمود املاء أمام العبارة.( hva : م(مقدار اإلخنفاض يف منسوب التدفق قرب مدخل العبارة نتيجة السرعة.( hvi : وحيسب من العالقة ). م(مقدار اإلخنفاض يف منسوب التدفق عند مدخل العبارة متامًا نتيجة السرعة)Eq.11.(

he : (وحيسب من العالقة ، )م(الفقدان يف املنسوب عند املدخلEq.18.( Hi : ًم(عمق خط التدرج اهليدروليكي داخل العبارة عند املدخل متاما.(

حبيث ، قد نفرتض بأن السرعة بالقرب من املدخل مهملة، )Eq.18(وعند إستعمال العالقة ، بشكل عام .متطابقان متاماً عند وجه العبارةيكون منسوب املاء أمام العبارة وخط تدرج الطاقة

حبيث تصبح سرعة اإلقرتاب ، جيب أن يكون للعبارة مساحة تدفق فعال مشابه ملقطع قناة ارى القريبة .قريباً والسرعة داخل العبارة متشاتني ت

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٤٤

لذلك يوصى ، وعلى ترتيبات املدخل، vi، يعتمد على سرعة التدفق عند املدخل، he، الضياع عند املدخل .Ce، باستخدام معامل ضياع للمدخل

)١٨( 2

2i

e e

vh C

g

=

:حيثCe : املدخلعند ضياع المعامل. Vi :ثا/م( سرعة التدفق داخل مدخل العبارة.(

.وباالعتماد على شكل العبارة وحالة املدخل) ٧(عن طريق اجلدول Ceيتم إختيار قيمة

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٤٥

معامل ضياع المدخل): ٧(الجدول

Concrete Pipe Ce

Projecting from fill, socket end (groove end) 0.2

Projecting from fill, square cut end 0.5

Headwall or headwall and wingwalls:

• Socket end of pipe (groove end) 0.2

• Square-edge 0.5

• Rounded (radius 1/12 D) 0.2

Mitered to conform to fill slope 0.7

End section conforming to fill slope 0.5

Beveled edges, 33.7º or 45º bevels 0.2

Side- or slope-tapered inlet 0.2

Corrugated Metal Pipe or Pipe Arch

Projecting from fill (no headwall) 0.9

Headwall or headwall and wingwalls square-edge 0.5

Mitered to conform to fill slope, paved or unpaved slope 0.7

End section conforming to fill slope 0.5

Beveled edges, 33.7º or 45º bevels 0.2

Side- or slope-tapered inlet 0.2

Reinforced Concrete Box

Headwall parallel to embankment (no wingwalls):

• Square-edged on 3 edges 0.5

• Rounded on 3 edges to radius of 1/12 barrel dimension, or beveled edges on 3 sides

0.2

Wingwalls at 30º to 75º to barrel:

• Square-edged at crown 0.4

• Crown edge rounded to radius of 1/12 barrel dimension, or beveled top edge

0.2

Wingwall at 10º to 25º to barrel: square-edged at crown 0.5

Wingwalls parallel (extension of sides): square-edged at crown 0.7

Side- or slope-tapered inlet 0.2

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٤٦

)SLUG FLOW(التدفق المتذبذب -٦-٢- ٣-٢

احلالة يتذبذب التدفق بني التأثر يف هذه . عندما يصبح التدفق غري مستقر، قد حتدث ظاهرة التذبذبوينتج ذلك عن . بشكل دوريحيدث ذلك و ، أخرى بضبط املدخل من جهة وضبط املخرج من جهة

:احلاالت التالية .ولكن منسوب املاء خلف املخرج مرتفع نسبياً ، عندما يكون التدفق فوق حرج • .العبارة عندما يكون العمق اإلمسي والعمق احلرج مرتفعان نسبياً ضمن قناة • .٪٥الفرق بني العمق اإلمسي والعمق احلرج بنسبة عندما يكون •

ناتج عن ضبط على أنه وإن الطريقة املوصى ا يف هذه احلالة هي حساب منسوب املاء أمام العبارة املدخل وكذلك حسابه على أنه ناتج عن ضبط املخرج وإعتماد القيمة األعلى بينهما على أا احلالة

.أو املسيطرةاحلاكمة

المخرجتدفق تحديد سرعة -٧-٢- ٣-٢

وعلى مساحة املقطع العرضي للتدفق عند ، )Q(على التدفق ، vo، تعتمد سرعة تدفق املاء من املخرج ):Eq.19(وحتسب من العالقة ، )Ao(املخرج

)Eq.19( oo

Qv

A=

.وذلك لتحديد مساحة املقطع العرضي للتدفق عند املخرج doتعيني املتغري وعمق dcعلى أنه يساوي القيمة األكرب بني العمق احلرج doيتم تعيني العمق ، يف حالة ضبط املخرج

).٢٢(كما هو مبني يف الشكل Dوحبيث ال تتجاوز قيمته لعمق العبارة ، TWاملاء خلف العبارة

ع العرضي للتدفقمساحة المقط): ٢٢(الشكل

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٤٧

وعادة حيدث هذا بسبب إرتفاع منسوب املاء ، إذا كانت احلالة هي حالة تدفق كامل عند املخرجيف هذه احلالة يؤخذ العمق ، خلف املخرج أو عندما تكون قدرة تصريف العبارة أقل من التدفق القادم إليها

do مساوياً لعمق العبارةD حبيث يتم إستعمال مساحة املقطع العرضي لقناة العبارة بأكملها.

مساحة المقطع العرضي للتدفق في حالة التدفق الكامل): ٢٣(شكل

طرق تقدير العمق -٨-٢- ٣-٢

يتم تقدير عمق املاء عند املخرج ، يف حالة ضبط املدخل وعندما تكون العبارة شديدة اإلحندار :بإستخدام الطرق التالية

عند املدخل مث التقدم بإجتاه اجلريان حنو dcالبدء بالعمق احلرج ب، ل طريقة خطوة املاء املرتدبإستعما •يتم حساب السرعة ، إذا كان منسوب املاء خلف املخرج أقل من العمق احلرج عند املدخل: املخرج

، مق احلرجوإذا كان منسوب املاء خلف املخرج أعلى من الع. الناجتة عن العمق احملسوب عند املخرجيف الفقرات أدناه ستتم مناقشة أساليب التأكد . فمن احملتمل أن حتدث قفزة هيدروليكية ضمن العبارة

سيتم ، إذا حدثت القفزة اهليدروليكية ضمن العبارة. من حدوث القفزة اهليدروليكية ضمن العبارة .do = Ho: حتديد السرعة عند املخرج باإلعتماد على العمق عند املخرج أي

إذا كانت العبارة طويلة كفاية ومنسوب املاء خلف املخرج أقل من :إفرتاض عمق منتظم عند املخرج •. فإن هذا العمق املفرتض سيتم الوصول إليه عند خمرج العبارة شديدة اإلحندار ،املفروض اإلمسيالعمق

خرج أقل من العمق وبالنسبة للعبارة القصرية شديدة اإلحندار ويف حال كان منسوب املاء خلف املوهلذا اإلفرتاض حتفظ وهو أن . فإن العمق احلقيقي سيكون أعلى من العمق املفروض، املفروض اإلمسي

إذا كان منسوب املاء خلف املخرج أعلى من . السرعة املقدرة ستكون أعلى قليًال من السرعة احلقيقيةأن تكون السرعة احلقيقية أقل بكثري فمن احملتمل حدوث قفزة هيدروليكية ومن احملتمل، العمق احلرج

.اإلفرتاضي اإلمسيمن السرعة احملسوبة على أساس العمق

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٤٨

طريقة الخطوة المباشرة للماء المرتد -٩-٢- ٣-٢

إن طريقة اخلطوة املباشرة للماء املرتد تستخدم نفس العالقات األساسية لطريقة اخلطوة القياسية للماء .أبسط لإلستخدام ألا ال حتتاج للتكرار ااملرتد ولكنه

ومن مث يتم حساب املسافة اليت حيدث بعدها )δd(يف هذه الطريقة يتم إختيار زيادة يف عمق املاء وهذه الطريقة تتوافق مع القنوات ذات . )δd(وتعتمد الدقة على حجم الزيادة املختارة . التغري يف العمق

.يف معظم القنوات الاحلاملقاطع املوشورية كما هو :وات هذه الطريقة وعددها تسع خطواتطوفيما يلي خ

العمق اإلبتدائي هذا يعتمد على طبيعة املسار هل إن :d1إختيار نقطة البداية وعمق املاء فيها - )١بشكل عام وبالنسبة للعبارات يتم إعتبار العمق اإلبتدائي هو عمق املاء . هو حرج أم فوق حرج

:كما يليd1وبعبارة أخرى ميكن حتديد قيمة . Hoعند املخرج

يتمعندها ، وإذا كان التدفق عند املخرج تدفق ذو سطح حر) dc < du(إذا كان اإلحندار معتدًال أي •قد حيدث التدفق فوق احلرج . hcو TWيتم إختيار العمق األكرب بني و من طرف املخرج اإلنطالق

أغلب األحيان يكون التدفق تدفق حتت حرج يف حالة ولكن ويف. يف العبارات معتدلة اإلحندار .العبارات معتدلة اإلحندار

حبيث أن منسوب املاء خلف املخرج يتجاوز العمق احلرج ولكنه ، )du < dc(يف حالة اإلحندار الشديد • .TWعندئذ يتم اإلنطالق من املخرج وبعمق إبتدائي يساوي . ال يغمر خمرج العبارة

يتم عندها البدء ، يف حالة اإلحندار الشديد ومنسوب املاء خلف املخرج أدىن من العمق احلرج •ويتم التقدم dc حبسابات مسار سطح املاء عند املدخل ويؤخذ العمق اإلبتدائي مساويًا للعمق احلرج

.خبطوات حنو خمرج العبارة

يف هذه ، يف حالة املخرج املغمور باملاء حيث يكون التدفق على طول القناة هو تدفق ذو سطح حر •ويتم البدء حبسابات املاء املرتد عند املوقع الذي . كعمق إبتدائي Dاحلالة يتم إستخدام عمق القناة

.يكون فيه خط امليل اهليدروليكي منطبقاً على سقف القناة

ض حالة تدفق حتت حرج على عبارة معتدلة اإلحندار وذلك من أجل اخلطوات التالية تفرت - )٢يتم حساب األمور التالية عند طرف املخرج . So، وإحندار، L، على طول عبارة، Q، تدفق معطى

:d1باإلعتماد على عمق إبتدائي

.A، مساحة املقطع العرضي للتدفق •

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٤٩

.WP، الرطباحمليط • ).Eq.19(من العالقة ، v ،السرعة • ).Eq.11(بإستخدام العالقة ، hv، خنفاض يف العمق نتيجة السرعةمقدار اإل • ).Eq.20(باستخدام العالقة ، E ،الطاقة احملددة • ).Eq.15(باستخدام العالقة ، Sf ،ميل اإلحتكاك •

)Eq.20( 2

2

vE d

g= +

:حيثE : م(الطاقة احملددة.( d : م(عمق التدفق.( v: ثا/م(للتدفق السرعة الوسطية.( g : ٢ثا/م ٩.٨١تسارع اجلاذبية األرضية.

يستخدم النقصان وفيما عدا ، d1 > duإذا كان : δd، إختيار الزيادة أو النقصان يف العمق - )٣ .٪١٠ن ال تزيد الزيادة عن أوجيب ، ذلك تستخدم الزيادة

ونضيف . )d2 = d1 + δd(عند العمق اجلديد Sfو A، E ,v ,WPحساب املعامالت التالية - )٤ ).A2, WP2(لرموز هذه املعامالت كما يلي على سبيل املثال ) 2(حرف ثانوي

).Eq.21(بإستخدام العالقة δEحتديد التغري يف الطاقة - )٥

).Eq.22(حساب املتوسط احلسايب مليل اإلحتكاك بإستخدام العالقة - )٦

.اليت بعدها حيدث التغري يف العمق δLلتحديد املسافة ) Eq.23(إستخدام العالقة - )٧

إىل ٣ومن مث إعادة اخلطوات من . نقطة البداية اجلديدةإعتبار العمق واملوقع اجلديدان ليكونا - )٨ويكون مساوي أو يزيد عن طول ، ΣLللحصول على اإلمجايل δLومجع تغريات املسافة ، ٧

تكون . يلها حبيث نصل إىل القرار النهائيميكن إفرتاض الزيادة ذاا جلميع النقاط أو تعد. العبارةهذه التعديالت مفيدة يف حال زاد الطول اإلمجايل احملسوب عن طول العبارة بشكل كبري وعند

إذا وصل العمق احملسوب إىل قيمة تساوي عمق العبارة . عدم احلصول على ميول إحتكاك عاليةD التاسعة والرجوع إىل حالة التدفق فسيتم إلغاء اخلطوة ، قبل الوصول إىل مدخل العبارةAB

.إلستكمال التحليل

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٥٠

سرعة viوالسرعة املوافقة له هي Hiميثل عمق املاء عند املدخل d2إن العمق النهائي احملسوب )٩ ).Eq.17(يتم بعدها حساب منسوب املاء أمام العبارة باستخدام العالقة ،التدفق عند املدخل

)Eq.21( δE = E2 - E1 )Eq.22( ( )2 1

2f f

f

S SS

−=

)Eq.23( o f

EL

S S

δδ =−

التدفق تحت الحرج مع اإلنحدار الشديد -١٠-٢- ٣-٢

مشاة ) dc > du(ولكن اإلحندار شديد ) d > dc(إن اإلجراءات املتبعة يف حالة التدفق حتت احلرج :متاماً إلجراءات احلاالت االخرى مع اإلستثناءات التالية

.نقص يف العمق وليس كزيادةك δdإختيار •فإن منسوب املاء أمام العبارة ، إذا وصل العمق احملسوب إىل العمق احلرج قبل الوصول إىل املدخل •

.وباإلضافة لذلك قد حتدث قفزة هيدروليكية ضمن العبارة، متوقف على ضبط املدخلوب املاء أمام العبارة من عندئذ يتم حتديد منس، إذا كان العمق عند املدخل أعلى من العمق احلرج •

.ويف هذه احلالة أيضاً قد حتدث قفزة هيدروليكية). Eq.17(العالقة

التدفق الفوق الحرج مع اإلنحدار الشديد -١١-٢- ٣-٢

مشاة ) dc > du(ولكن اإلحندار شديد ) d < dc(إن اإلجراءات املتبعة يف حالة التدفق حتت احلرج :ثناءات التاليةمتاماً إلجراءات احلاالت االخرى مع اإلست

.مث نتقدم بإجتاه خمرج العبارة، نبدأ باحلسابات عند املدخل وبعمق إبتدائي هو العمق احلرج • .δd، إختيار النقص يف العمق •عندئذ قد حتدث قفزة هيدروليكية ضمن ، إذا كان منسوب املاء خلف املخرج أعلى من العمق احلرج •

.العبارة

القفزة الهيدروليكية في العبارات -١٢-٢- ٣-٢

تدفق فوق (من العمق احلرج وعندما يكون تدفق املاء بعمق أقل ، من أجل أي تدفق معطى للقناة كمية املاءفإن عمقًا إنتقاليًا تسلسليًا يف التدفق التحت احلرج يقوم مبوازنة القوى الناجتة عن تغري ، )احلرج

.الرئيسيةوالضغط اهليدروليكي بني األعماق

لعباراتدليل تصميم ا التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة

٥١

قد يقفز وفق أعماق إنتقالية بعمق أدىن يف حالة التدفق احلرج ي يتدفقالذ إن املاء، وبعبارة أصحوإن هذا التغري احلاد يف عمق ". القفزة اهليدروليكية"وهذا يدعى مبصطلح . وصوًال إىل التدفق حتت احلرج

.قالتدفق يرتافق بتغري يف مساحة املقطع العرضي للتدفق وينتج عن ذلك إخنفاض يف السرعة الوسطية للتدف :وميكن متثيل توازن القوى يف العالقة التالية

)Eq.24( 2Q

M AdgA

= +

:حيثM :٣م) (كمية املاء املتجمع( تابع الزخم(. Q : ثا/٣م(التدفق.( A : ٢م(مساحة املقطع العرضي للتدفق.(

d : م(للتدفق املسافة بني سطح املاء ومركز املقطع العرضي.( فإن تابع الزخم أو تكاثف ، وبإفرتاض عدم وجود أي قوى إعاقة أو إحتكاك عند منطقة القفزة

.عند العمق اإلنتقايل، Ms، يساوي إىل تابع الزخم، عند عمق اإلقرتاب إىل منطقة القفزة، M1، التدفق العمق اإلنتقالي

التدفق من حالة تدفق حرج بعمق من خالله الذي ينتقلإن العمق اإلنتقايل هو عبارة عن عمق املاء .صغري إىل حالة تدفق حتت حرج بعمق أكرب

يكون ممكنًا للتدفق ذو السطح احلر يف القنوات املستطيلة ds، إن احلساب املباشر للعمق اإلنتقايلبات فإن احلسا، ٪١٠وإذا كان اإلحندار أكرب من ). Eq.25(بإستخدام العالقة ، ذات اإلحندار اخلفيف

.تصبح أكثر تعقيداً

)Eq.25( 21

11

80.5 1 1s

vd d

gd

= + −

ds : م(العمق اإلنتقايل.( d1 : م) (الفوق احلرج(عمق التدفق.( v1 : سرعة التدفق عند العمقd ،)ثا/م.(

ولكن هناك إمكانية حللول تكرارية ، إن احلساب املباشر للعمق اإلنتقايل يف القنوات الدائرية غري عملي :اإلجراءات والعالقات التالية بإتباع

حىت يصبح التدفق احملسوب من هذه ) Eq.26(إختيار عمق إنتقايل جترييب ومن مث تطبيق العالقة • .٪١٠وهذه العالقة مناسبة لإلحندارات اليت ال تزيد عن . العالقة مساوياً للتدفق التصميمي

التصميم الهيدروليكي لعبارات الطرق السريعة دليل تصميم العبارات

٥٢

ومن أجل العمق ، d1، جل العمق فوق احلرج للتدفقأحساب العزوم الستاتيكية للمساحة من •، )٢٤(املوضحة يف الشكل βوهذه العالقة تستخدم الزاوية ). Eq.27(من العالقة ، ds، اإلنتقايل

).Eq.28(واليت حتسب من العالقة

حلساب مساحات التدفق من أجل العمق فوق احلرج ومن أجل العمق ) Eq.29(إستخدام العالقة • .اإلنتقايل

βالزاوية ): ٢٤(الشكل

)٢٦( ( )1 12

11/ 1/s s

s

g A d A dQ

A A

−=

−

:حيثQ : ثا/٣م(التدفق.( As : ٢م(مساحة التدفق عند العمق اإلنتقايل.(

Asds : ٣م(العزم الستاتيكي للمساحة حول سطح املاء عند العمق اإلنتقايل.( 1 1A d : ٣م(املاء عند العمق احلرج العزم الستاتيكي للمساحة حول سطح.(

)٢٧( ( )3

33sin sin 3 cos24

DAd β β β β= − −

:حيثD : م(قطر القناة.( β : (واحملسوبة من العالقة ) ٢٤(الزاوية املوضحة يف الشكلEq.28.(

)٢٨( 1 2cos 1

d

Dβ − = −

)٢٩( 2

1 12 22cos 1 sin 2cos 1

8

D d dA

D D− − = − − −

لعباراتدليل تصميم ا التصميم اإلنشائي للعبارات

٥٣

التصميم اإلنشائي للعبارات -٣

مقدمة - ١-٣

طريقة التصميم ( LRFDيقدم هذا الدليل إجراءات التصميم اإلنشائي للعبارات مبا يتوافق مع طريقة .)MA-100-D-V1/2 & V2/2(ومبا ينسجم مع ) بعامل احلمولة واملقاومة

الخلوصات - ٢-٣

على املعابر املائية الكبرية يتم حتديد اخللوصات بشكل عام بنوعيها الرأسي واألفقي للمنشآتخفر السواحل أو أي (بالتشاور مع اجلهات احلكومية املعنية اجلسرية مثل اجلسور والعبارات، حيةواملال

.)MA-100-D-V1/2(من ٣- ٣-٢راجع الفقرة ).الصلة ذا األمرجهات أخرى ذات

نيا فهناك حدود د، )إخل...اإلهليلجية –القوسية –الصندوقية –األنبوبية (أما بالنسبة للعبارات العادية .م ا وأخذها بعني اإلعتبار عند التصميماهلذه اخللوصات على املصمم اإللتز

الخلوصات الرأسية -١- ٢-٣

:تان ومهاحال يوجد :اخللوصات الرأسية للعبارات على املمرات املائية عدا القنوات •

:ميكن توضيح اخللوصات الرأسية يف اجلدول التايل

التصميم اإلنشائي للعبارات دليل تصميم العبارات

٥٤

على المعابر المائيةالخلوصات الرأسية للمنشآت ): ٨(الجدول

الخلوص الرأسي طول الفتحة نوع العبارةتحقيق الشرط اإلضافي

التالي

.م ٣.٦٥أصغر من العبارات األنبوبية

نسبة عمق املاء املتدفق إىل العبارة إىل ١.٢٥أصغر أو يساوي قطر العبارة

من أجل تدفق حمسوب لفرتة رجوع .سنة ٢٥

أن ميرر التدفق احملسوب لفرتة سنة دون ١٠٠رجوع .غمرالطريق

.م ٣.٦٥أصغر من العبارات الصندوقية املغلقة

نسبة عمق املاء املتدفق إىل العبارة إىل ١.٢٥أصغر أو يساوي إرتفاع العبارة

من أجل تدفق حمسوب لفرتة رجوع .سنة ٢٥

أن ميرر التدفق احملسوب لفرتة سنة دون ١٠٠رجوع .غمرالطريق

األنواع األخرى من مجيع منشآت اجلسور والعبارات

٣.٦٥أكرب أو يساوي .م ٦و أصغر من

م من اجل تدفق ٠.٣ال يقل عن سنة ٥٠حمسوب على فرتة رجوع

أن ميرر التدفق احملسوب لفرتة سنة دون ١٠٠رجوع .غمرالطريق

مجيع األنواع األخرى من منشآت اجلسور والعبارات

م من اجل تدفق ٠.٦ال يقل عن . م ٦أكرب أو يساوي سنة ٥٠حمسوب على فرتة رجوع

أن ميرر التدفق احملسوب لفرتة سنة دون ١٠٠رجوع .غمرالطريق

:اخللوصات الرأسية للعبارات على القنوات املائية •

مرت وبشرط ٠.٣عن ، ميع العبارات واجلسور على القنوات املائيةجيب أن ال يقل اخللوص الرأسي جل .هو أن ميرر أعلى تدفق من حتت أخفض عنصر يف املنشأةإضايف

الخلوصات األفقية -٢- ٢-٣

وهنا لدينا ، متثل اخللوصات األفقية للعبارات عرض العبارة الذي قد يساوي عرض الطريق أو يزيد عنه :حالتان

:)٢٥(كما هو موضح بالشكل رقم حالة وجود مناطق أمان على جانيب الطريق • :وجود حواجز محاية ويكون هناتتميز هذه احلالة بعدم

.عرض مناطق األمان+ عرض الطريق = عرض العبارة

التصميم اإلنشائي للعبارات

٥٥

الخلوصات األفقية للعبارة حالة وجود مناطق أمان على لجانبي الطريق

وع احلاجز كما هو موضح يف اجلدول

عرض العبارة حسب نوع حاجز الحماية

عرض العبارة

م٣+ عرض الطريق م٣.٢+ عرض الطريق

م١+ عرض الطريق

العبارات المصبوبة في المكان ذات المقاطع الصندوقية المغلقة والمفتوحة

)MA-100-D-V1/2&V2/2(جيب أن يتطابق تصميم العبارات اخلرسانية املصبوبة يف املكان مع

يف هذا ) Grade 60(وحديد التسليح من الصنف

.لألساسات وأرضية العبارة وجدراامن أجل بالطات السطح اليت ال يزيد إرتفاع الردم

خرسانة من الصنف أما يف حالة زاد إرتفاع الردم عن هذا احلد فيجب إستعمال

، عن حمور الطريق ٢٥ºيتم وضع حديد التسليح الرئيسي يف حالة العبارات املائلة بزاوية تزيد عن عن ٢٥ºأما يف حالة العبارات املائلة بزاوية أقل أو تساوي

لعبارات

الخلوصات األفقية للعبارة حالة وجود مناطق أمان على لجانبي الطريق): ٢٥(الشكل

:حالة عدم وجود مناطق أمان على جانيب الطريق

وع احلاجز كما هو موضح يف اجلدول ويكون عرض العبارة تبعًا لن، تتميز هذه احلالة بوجود حواجز محاية

عرض العبارة حسب نوع حاجز الحماية): ٩(الجدول

نوع الحاجز

Thrieأو مقطع Wحاجز معدين مبقطع عرض الطريق PORTAمن نوع حاجز خرساين

)Parapet(حاجز خرساين مصمت

العبارات المصبوبة في المكان ذات المقاطع الصندوقية المغلقة والمفتوحةخطوات تصميم

جيب أن يتطابق تصميم العبارات اخلرسانية املصبوبة يف املكان مع ".١٠القسم

المواد

وحديد التسليح من الصنف ) Class 40(سيتم إستعمال اخلرسانة من الصنف

لألساسات وأرضية العبارة وجدراا) Class 40B(من املمكن إستعمال اخلرسانة من الصنف من أجل بالطات السطح اليت ال يزيد إرتفاع الردم ) Class 40A(يتم إستعمال خرسانة من الصنف

أما يف حالة زاد إرتفاع الردم عن هذا احلد فيجب إستعمال ، م

التركيب

يتم وضع حديد التسليح الرئيسي يف حالة العبارات املائلة بزاوية تزيد عن أما يف حالة العبارات املائلة بزاوية أقل أو تساوي . حبيث يكون متعامداً مع احملور الطويل للعبارة

لعباراتدليل تصميم ا

الشكل

حالة عدم وجود مناطق أمان على جانيب الطريق •تتميز هذه احلالة بوجود حواجز محاية

)٩:(

حاجز معدين مبقطع حاجز خرساين

حاجز خرساين مصمت

خطوات تصميم - ٣-٣

جيب أن يتطابق تصميم العبارات اخلرسانية املصبوبة يف املكان مع القسم "و" ٥القسم "

المواد -١- ٣-٣

سيتم إستعمال اخلرسانة من الصنف .التصميم

من املمكن إستعمال اخلرسانة من الصنف يتم إستعمال خرسانة من الصنف

٠.٦فوقها عن )Class 40B.(

التركيب -٢- ٣-٣

يتم وضع حديد التسليح الرئيسي يف حالة العبارات املائلة بزاوية تزيد عن حبيث يكون متعامداً مع احملور الطويل للعبارة

التصميم اإلنشائي للعبارات دليل تصميم العبارات

٥٦

ح الرئيسي بشكل مائل عن حمور الطريق بنفس ميل العبارة وحيسب طول فيتم وضع التسلي، حمور الطريق-MA-100-D(من ٣-١-٧- ٧الفقرة وملزيد من املعلومات أنظر. فتحة العبارة على أساس امليل املوجود

V2/2(.

اإلشتراطات البعدية -٣- ٣-٣

لصندوقية املغلقة جيب أن ال يتجاوز طول فتحة العبارات اخلرسانية املصبوبة يف املكان ذات املقاطع ا • .م ٤.٥يف أي حال من األحوال عن

يف أي حال من ) الصندوقية املفتوحة(وجيب أن اليتجاوز طول الفتحة يف حالة املقاطع ذات األرجل • .م ٧.٦األحوال عن

المقاطع الصندوقية والمقاطع المفتوحة): ٢٦(الشكل

إختيار مقاطع أخرى كاملقاطع املتعددة فيجب ، تجاوز طول الفتحة احلدود السابقةيوعندما .الفتحات

تقلفيجب أن ، مم١٠٠إذا كانت املسافة بني سطح الرصف املنتهي وسطح بالطة العبارة أقل من •

وجيب أن يكون مجيع احلديد الواقع . مم ٦٥ عن للطبقة العليا من احلديد ةمساكة التغطية اخلرساني .بوكسيمطلي باإل ،مم من سطح البالطة١٠٠على عمق أقل من

مم وأقل من ١٠٠أما إذا كانت املسافة بني سطح الرصف املنتهي وسطح بالطة العبارة أكرب من •وال يشرتط . مم ٦٥ عن للطبقة العليا من احلديد ةمساكة التغطية اخلرساني ال تقلفيجب أن ، مم٦٠٠

.بوكسييأن يكون احلديد مطلي باإل

لعباراتدليل تصميم ا التصميم اإلنشائي للعبارات

٥٧

ال فيجب أن ،مم٦٠٠ملنتهي وسطح بالطة العبارة أكرب من وإذا كانت املسافة بني سطح الرصف ا •وال يشرتط أن يكون احلديد مطلي ، مم ٦٠عن للطبقة العليا من احلديد ةمساكة التغطية اخلرساني تقل

.باإليبوكسي .تسليحها بشبكيت تسليحجيب مم و ٢٥٤جيب أن ال تقل مساكة جدران العبارة عن •اجلدول ذلك حسبو . أيهما أكرب 30/(S +3000)مم أو ٢٠٥جيب أن ال تقل مساكة البالطة عن •

بني أوجه الصافية املسافة ميثل )مم( Sطول الفتحة أنيث ح ،)MA-100-D-V1/2(من ١-٢ .ومن خالله يتم حتديد السماكة الدنيا اجلدران

يف شكل عرضي على حمور قناة العبارةبني قطع العبارة ب) مبفاتيح قص(يتم وضع وصالت التنفيذ •كن ميو . م١٢وجيب أن ال تزيد املسافة بني الوصالت عن . اجلدران ويف البالطات العلوية والسفلية

.وافق عليها من قبل املهندسي السماح للمقاول بإستبدال وصالت التنفيذ بوصالت تقلصم على األرض ٠.٦عن ) stifflegs(جيب أن ال يقل عرض أساس العبارات الصندوقية املفتوحة •

.م على ترب التأسيس األخرى٠.٩الصخرية وعن

الحموالت التصميمية وعواملها -٤- ٣-٣

وحالة حد ) Service - 1(جيب أن يكون التصميم اإلنشائي للعبارات متوافقاً مع حالة حدود اخلدمة ).Strength-I(املقاومة

نشكل ، تعطي معامالت احلمولةاليت ،)MA-100-D-V1/2(يف ٢- ٣و ١-٣اجلداول وحسب :اجلدول التايل

التصميم اإلنشائي للعبارات دليل تصميم العبارات

٥٨

.I-وحالة حد المقاومة I-عوامل الحموالت التصميمية في حالتي الخدمة ): ١٠(الجدول

Design Loads and Factors Strength – 1 Service – 1 Max.

Factor Min. Factor Factor

Concrete Member D.L. 1.25 0.9 1.0 Wearing Surface 1.50 0.0 1.0 Earth Fill D.L. 1.30 0.9 1.0 Earth Pressure (at rest, for barrel) 1.35 0.5 (Art. 3.11.7) 1.0 Earth Pressure (active, for wings) 1.50 0.9 1.0 Earth Surcharge (at rest, for barrel) 1.50 0.5 (Art. 3.11.7) 1.0 Earth Surcharge (active, for wings) 1.50 0.75 1.0 Live Load Surcharge 1.75 0.0 1.0 Live Loads 1.75 0.0 1.0 Water Pressure 1.00 0.0 1.0

.وفيما يلي شرح جلميع أنواح احلموالت يف اجلدول السابق وكيفية حساا

).Concrete Member D.L( لخرسانة المسلحةلالوزن الميت -١-٤- ٣-٣

.)MA-100-D-V1/2(من ٤-٣اجلداول حسب( .٣م/طن ٢.٤يتم إفرتاض وزن اخلرسانة املسلحة

)Wearing Surface( طبقات التغطية -٢-٤- ٣-٣

من ٤-٣اجلداول حسب( .٣م/طن ٢.٢٥مم بوزن ١٥٠يتم إفرتاض طبقة تغطية مستقبلية بسماكة )MA-100-D-V1/2(.(

)Earth Fill D.L( بيالوزن الميت للردم الترا -٣-٤- ٣-٣

-MA-100-D(من ٤-٣اجلداول حسب( .٣م /طن ٢.٢٥يؤخذ الوزن الذايت للردم الرتايب بقيمة

V1/2(.( يعطى . التداخل بني املنشأ و الردم يأخذ بعني اإلعتبارجيب تعديل الوزن الذايت للردم بضربه بعامل

: عامل التداخل هذا كمايلي :)احلالة النموذجية(أجل حالة جسم الردم من •

Fe = 1 + 0.2 (H/Bc) )٣٠(

وأن . عند الرتكيب مع وجود ردم مرصوص على جانيب املقطع الصندوقي ١.١٥عن Feحبيث ال تزيد قيمة .للحاالت األخرى ١.٤التزيد قيمته عن

:حيث

لعباراتدليل تصميم ا التصميم اإلنشائي للعبارات

٥٩

H :م( إرتفاع الردم فوق سطح البالطة(. Bc :م( قياس فتحة العبارة بني األوجه اخلارجية للجدران(. :من أجل حالة الرتكيب يف خندق •

)٣١ (Ft = Cd Bd2/HBc ≤ Fe

:حيثCd : يف ١٧- ١٠عامل يؤخذ من الشكل)MA-100-D-V2/2(. Bd :العرض األفقي للخندق. ).)MA-100-D-V2/2(من ١٨- ١٠ملزيد من املعلومات أنظر أيضاً اجلدول (

)Earth Pressure( الجانبي التربةضغط -٤-٤- ٣-٣

خطيًا مع عمقها باإلعتماد على معامل ضغط الراحة املعطى اً بأن ضغط الرتبة متناسب فرتاضاإلجيب :)Eq.32(رقم بالعالقة التالية

)Eq.32 ( k o = 1- sin ϕ f :حيث ϕ f :من ٢-٥-١٠-٣الفقرة ملزيد من املعلومات أنظر(. زاوية اإلحتكاك الداخلي للرتبة)MA-100-D-

V1/2(.

)Earth Surcharge( اإلضافي للتربةالجانبي الضغط -٥-٤- ٣-٣

إضافة ضغط عندما يكون املنشأ مدفونًا فإن الردم فوق البالطة يشكل ضغطًا إضافيًا وعندئٍذ جيب ويعتمد هذا الضغط اجلانيب اإلضايف على معامل .تربة أفقي موزع بإنتظام باإلضافة لضغط الرتبة األساسي

.)١-٦- ١٠- ٣أنظر الفقرة ملزيد من املعلومات (. k oضغط الراحة

)Live Load Surcharge( الضغط الجانبي اإلضافي الناتج عن الحمولة الحية -٦-٤- ٣-٣

بإفرتاض وجود إرتفاع ، العبارة الناتج عن احلمولة احليةاإلضايف على جدار الضغط اجلانيب تعويضيتم -MA(من ٢٦- ٣ إعتمادًا على اجلدول وذلك. )١٠( اجلدول ردم إضايف مكاىفء كما هو موضح يف

100-D-V1/2( .

التصميم اإلنشائي للعبارات دليل تصميم العبارات

٦٠

للضغط الجانبي الناتج عن الحمولة الحية إرتفاع التربة اإلضافي المكافئ): ١٠(جدول

heq اإلضافي المكافيء إرتفاع التربة Hإلى أسفل األساس السطحمن المنشأإرتفاع

م١.٢ م ١.٥حىت إرتفاع (H-1.5) 0.2-1.2 م٣م وحىت ١.٥من (H-3)0.1-0.9 م٦م وحىت ٣من

م٠.٦ م٦أكرب من

)Live Loads( الحية تالحموال -٧-٤- ٣-٣

فإن احلموالت احلية التصميمية ستكون إما شاحنة مع محولة ،م٤.٥عندما تزيد فتحة العبارة عن -٣ملزيد من املعلومات أنظر الفقرات . (مع محولة حاراتية) TANDEM(حاراتية أو محولة عجلة ثنائية

.))MA-100-D-V1/2(من ٢-١-٦- ٣، ٣- ٣-١-٦للشاحنة أو احلمولة احملورية م فسيتم تطبيق فقط احلمولة احملورية ٤.٥وعندما ال تتجاوز فتحة العبارة

.للعجلة الثنائيةوإن احلمولة احلية املطبقة ستكون من أجل حارة مرورية واحدة مع األخذ بعني اإلعتبار ملعامل

-MA-100-D(من ٢-١٢-١٠ الفقرة حسب(وتطبيقه على احلمولة احلية إحتمال التواجد املتعدد

V2/2(.( معامل الصدم

:)Eq.33( العالقةيف كما يلي) Impact Factor(يؤخذ معامل الصدم )Eq.33 (IM = 33(1.0 – 4.1 ×10-4DE) ≥ 0%

:حيثDE :مم. (العمق األدىن لغطاء الرتبة فوق املنشأ.(

.))MA-100-D-V1/2(من ٢-٢-٦-٣الفقرة ملزيد من املعلومات أنظر( كما يف). Tandem(أو محولة العجلة الثنائية ) Truck(الشاحنة يطبق معامل الصدم فقط حلمولة

.)MA-100-D-V1/2(من ١- ٢-٦-٣الفقرة

التحليل اإلنشائي -١

:هناك حالتان ومها

لعباراتدليل تصميم ا التصميم اإلنشائي للعبارات

٦١

م ٠.٦حالة إرتفاع الردم أقل من -أ

).)MA-100-D-V1/2(من ١٠- ٢- ٦-٤الفقرة حسب( :وهنا أيضاً حالتان

)الحالة العادية(حركة السير موازية لفتحة العبارة -١-أ

التواجد يف أكثر (سيتم التحليل بتحميل حارة مرورية واحدة مث إدخال عامل إحتمالية التواجد املتعدد ).من حارة مرورية يف آن واحد

سيتم توزيع احلمولة احملورية على قمة البالطة من أجل حساب العزم وقوى الدفع وقوى القص كما :يلي

)Eq.34 (E = 2440 + 0.12 (S) )Eq.35 (Espan = LT + LLDF(H)

:حيثE : مم(عرض التوزيع اجلانيب العمودي على فتحة املنشأ.(

Espan : مم(طول مسافة التوزيع الطولية املوازي لفتحة العبارة.( S : مم(الصافية طول الفتحة.(

LT : ٣أنظر الفقرة ( ).م(طول مساحة متاس إطار العربة مع اإلسفلت وهذا الطول موازي لفتحة العبارة- ).)MA-100-D-V1/2( من ٥- ٢-١-٦H : م(عمق الردم من قمة العبارة إىل قمة الرصف.(

LLDF : من ٦- ٢- ١- ٦-٣الفقرة حسب( ١أو ١.١٥عامل توزيع الردم ويؤخذ)MA-100-D-

V1/2(.( يستعمل أيضًا من أجل اجلدران ، إن عرض الشرحية املكافئة املستخدم من أجل البالطة العلوية

).)MA-100-D-V2/2(من ٣- ٢- ١٢- ١٠الفقرة ملزيد من املعلومات أنظر. (والبالطة السفلية

حركة السير عمودية على فتحة العبارة -٢-أ

.)MA-100-D-V1/2(من ١- ٢- ٦- ٤قرة سيتم هنا توزيع احلمولة احلية وفقاً للف تصميم القص

من ٦- ٣-١٧- ٥و ٨-٥حسب الفقرة (، م٠.٦يتم تصميم القص يف حال كان إرتفاع الردم أقل من )MA-100-D-V1/2.(

التصميم اإلنشائي للعبارات دليل تصميم العبارات

٦٢

م٠.٦ أو يساوي بركحالة إرتفاع الردم أ -ب

يف هذه احلالة ميكن إعتبار محولة اإلطارات محولة موزعة بإنتظام على مساحة مستطيلة بأبعاد مساوية مرة من عمق الردم احلصمي أومبقدار ١.١٥ألبعاد منطقة التماس بني اإلطار والرصف مع زيادة مبقدار

.الردم يف حاالت الردم من مواد أخرى غري احلصمة عمق .م جلميع احلاالت ٣.٦٥فيتم توزيعها على عرض أما احلمولة احلاراتية

.مم باإلجتاه الطويل ٢٥٤مم باإلجتاه العرضي و ٥٠٨أبعاد منطقة متاس اإلطار مع الرصف هي فإن احلمولة اإلمجالية سيتم توزيعها ضمن احمليط الناتج عن هذا ، وعندما تتداخل املساحات فيما بينها

.التداخلم ويتجاوز الطول اإلمجايل ٢.٤لة احلية يف حال كان عمق الردم أكرب من ميكن أن يتم جتاهل احلمو

.للمنشأوإذا كانت قيمة عزم اإلنعطاف الناتج عن احلمولة احلية احملسوب إعتمادًا على توزيعها ضمن عمق

احلالة (م ٠.٦أكرب من عزم اإلنعطاف احملسوب من أجل عمق ردم أقل من ، م ٠.٦الردم األكرب من كما يف. (م٠.٦عندئذ يتم إعتماد قيمة عزم اإلنعطاف الناتج عن حالة عمق الردم األقل من ) األوىل .)MA-100-D-V1/2(من ٦- ٢- ١-٦-٣الفقرة

تصميم القص

من ٣- ٥-١٨- ٥حسب الفقرة . (م٠.٦يتم تصميم القص يف حالة كان عمق الردم أكرب أو يساوي )MA-100-D-V1/2(.

)Water Pressure( ضغط الماء -٨-٤- ٣-٣

يتم تصميم العبارات بإفرتاض ضغط مياه ساكن على اجلدران من جهة الداخل وبإفرتاض أن املقطع .مليء بأكمله باملاء

اإلنشائي التحليل -١

بإفرتاض ، يقوم التحليل اإلنشائي لضغط املاء على جدران العبارة على أساس طريقة الشرحية املكافئة .القاعدة وحر عند القمةأن اجلدران تشكل هيكل صلب موثوق عند

.)٢٦(كما يف الشكل وإرتفاعات اجلدران بقياسها كأبعاد حمورية) Spans(تؤخذ أطوال الفتحات .موزع بإنتظام على قاعدة العبارة وللتبسيط ميكن إعتبار ضغط تربة التأسيس على العبارات الصندوقية

لعباراتدليل تصميم ا التصميم اإلنشائي للعبارات

٦٣

إشتراطات التسليح -٢

الطوليالمساحة الدنيا للتسليح -أ

.)MA-100-D-V1/2(من ٢-٣-٣- ٧- ٥لفقرة أنظر ا(أو القيمة 1.2Mcrوعلى مجيع األحوال فعلى مساحة التسليح الدنيا أن تقاوم وبشكل كايف القيمة

1.33Mu أيهما أقل. :حيثMcr :العزم الذي يؤدي إىل حدوث التشقق. Mu :العزم الناتج عن احلموالت املطبقة.

العرضي حمساحة التسلي -ب

):Eq.36( العالقةكما يف )Eq.36 (Adist=1750 As/(L)0.5 ≥ 0.5 As

:حيثAdist : ٢مم(مساحة التسليح العرضي.(

As : ٢مم(مساحة التسليح الطويل.( L : مم(طول فتحة العبارة.( .)MA-100-D-V1/2(من ٤- ١٨- ٥ملزيد من املعلومات الفقرة (

ضبط التشقق -ج

-MA-100-D(من ٣٦- ٥لتعويضها يف العالقة γe = 0.75من أجل ضبط التشقق تؤخذ القيمة

V1/2( . :مالحظة •

من أجل I –عند حساب اإلجهادات يف التسليح الناجتة عن التحميل حبموالت حالة حد اخلدمة أخذها بعني فإن قوى الدفع الضاغطة يف عناصر العبارة جيب ، إجراءات ومتطلبات ضبط التشققحتديد

.اإلعتبار لتخفيض إجهادات الشد .هلذا الغرض )MA-100-D-V2/2(من ٦٨- ١٠تستخدم العالقة

التصميم اإلنشائي للعبارات دليل تصميم العبارات

٦٤

تصميم الكمرة الطرفية -٥- ٣-٣

ملقاومة اإللتواء الطريف للبالطة ودعم شرحية ، الكمرة الطرفية هي الكمرة اليت توضع على طرف بالطة العبارة .العبارة مائًال بزاوية على حمور الطريقوخصوصاً عندما يكون مدخل ، البالطة الطرفية

الحموالت -١-٥- ٣-٣

الحمولة الحية على الكمرة الطرفية -١

إطارات الشاحنة (تؤخذ احلمولة احلية على الكمرة الطرفية بتطبيق محولة صف واحد من اإلطارات )Truck ( أو العجلة الثنائية)Tandem (( باإلضافة إىل جزء من احلمولة احلاراتية)Lane Load (ما هو ك

.)MA-100-D-V1/2(ب من ٤- ١-٢-٦- ٤موضح يف الفقرة على العرض ، ميغاباسكال ٠.٠٠٣ هياحلمولة احلاراتية املضافة كحمولة منتظمة قيمة ميكن إعتبار

.الفعال للكمرة الطرفيةة يؤخذ العرض الفعال للكمرة الطرفية من أجل العبارات اليت يكون فيها التسليح الرئيسي موازياً للكمر

مم ٣٠٠بأنه املسافة بني حافة البالطة والوجه الداخلي للرصيف أو حاجز احلماية مضافًا هلا ، الطرفية .الذي سبق حتديده أعاله Eومضافاً له أيضاً ربع عرض الشرحية

١٨٠٠أو القيمة Eجيب أن ال يزيد العرض الفعال بأي حال من األحوال عن نصف عرض الشرحية ).)MA-100-D-V1/2(ب من ٤- ١- ٢- ٦-٤أنظر الفقرة (مم

الحمولة الميتة -٢

متثل احلمولة امليتة للكمرة الطرفية أوزان كل مكونات املنشأ وأوزان الردم الواقعة ضمن العرض الفعال .للكمرة الطرفية

فإن احلموالت امليتة على الكمرة ، ديد التسليح الرئيسيحإذا كان طرف العبارة مائل بزاوية نسبة ستضم أيضًا كل األوزان الواقعة ضمن املساحة اإلضافية عند طرف العبارة كما هو موضح يف الطرفية ).٢٧(الشكل

.تلك احلموالت ميكن تطبيقها على الكمرة الطرفية كحمولة موزعة بإنتظامسيتم تصميم الكمرة الطرفية ككمرة ذات فتحة بسيطة طوهلا هو البعد بني مراكز اجلدران مقاسًا تبعاً

).٢٧(كما هو موضح يف الشكل ، ميل املوجودلل

لعباراتدليل تصميم ا التصميم اإلنشائي للعبارات

٦٥

مسقط أفقي يوضح حصة الكمرة الطرفية من الحمولة الميتة): ٢٧(الشكل

تصميم األساسات -٦- ٣-٣

على أساسات العبارات الصندوقية املفتوحة ، الناجتة عن احلموالت امليتة ضغوط األساسات قد تكون .موزعة بإنتظام على كامل مساحة األساس، وعلى البالطة السفلية للعبارات الصندوقية املغلقة

أما الضغوط على األساسات الناجتة عن احلمولة احلية فيمكن إعتبارها أا تطبق على شرحية من القاعدة مرة من املسافة املقاسة من السطح إىل أسفل ١.١٥ساوي عرض حارة املرور التصميمية مضافًا له طوهلا ي .القاعدة

إن منطقة تداخل املساحات من جراء تطبيق احلموالت على أكثر من حارة مرورية سوف يتم توزيعها ية التواجد يف أكثر من حارة وجيب األخذ بعني اإلعتبار لعوامل إحتمال. بإنتظام على طول املناطق املتداخلة

).Multiple Presence Factors(مرورية قدر اإلمكان وميكن إعتبار الضغط . جيب أن اليزيد طول التحميل التصميمي اإلمجايل عن الطول احلقيقي لألساس

.موزع بإنتظام على كامل عرض األساس .)MA-100-D-V2/2(من "األساسات) "٨(تصمم األساسات بالتوافق مع القسم

)Wing Wall(تصميم الجدار الجانح -٧- ٣-٣

إذا كان من املتوقع أن ، يعادل احلمل الناتج عن احلمولة احليةإضايف إرتفاع ردم إفرتاض وجودجيب .تسري العربات على سطح الردم خلف اجلدار على مسافة من اجلدار ال تزيد عن نصف إرتفاع اجلدار

.)MA-100-D-V1/2(من ٢٧- ٣معطى يف اجلدول ، He، إضافتهإن اإلرتفاع املكاىفء الواجب إن اجلدار اجلانح النموذجي على أساسات مفردة يكون حر احلركة من األعلى ومعرض بنفس الوقت

.وبذلك فيمكن تصميمه على هذا األساس. لضغط الرتبة

التصميم اإلنشائي للعبارات دليل تصميم العبارات

٦٦

طريقة حسب )MA-100-D-V1/2(من ٢٠- ٣من العالقة ، ka، يتم حتديد معامل ضغط الرتبة .)MA-100-D-V1/2(من ٧-١٧- ٣أنظر أيضاً الفقرة .كولومب

)Overturning( التصميم ضد اإلنقالب -١-٧- ٣-٣

I - تكون حمصلة القوى الناجتة عن تراكيب محوالت حد املقاومة ، من أجل طبقات التأسيس الرتابيةللرتب الصخرية أما بالنسبة . يف منتصف نصف عرض أساس اجلدار، II –ومحوالت احلوادث الشاذة

-٣-٦-٩أنظر الفقرة ،فيكون موقع حمصلة القوى يف منتصف املسافة املمثلة لثالثة أرباع عرض األساس .)MA-100-D-V2/2(من ٣

)Sliding( التصميم ضد اإلنزالق -٢-٧- ٣-٣

يف العالقة رقم يف حالة التأسيس على الرتب املتفككة فإن عامل املقاومة ضد اإلنزالق يعطى كما يلي)Eq.37(: )Eq.37 (RR = ϕT (V tan ϕf)

:حيثRR : اإلنزالق مضروبة بعامل املقاومة ضداملقاومة. ϕT : من أجل حالة حد املقاومة ٠.٨يؤخذ– I ) من ١٤-٨أنظر اجلدول)MA-100-D-V2/2(. ϕT : من أجل حالة احلوادث الشاذة ١,٠٠يؤخذ–I ) من ١٤- ٨أنظر اجلدول)MA-100-D-V2/2(. V :١٠(يف اجلدول )العوامل الدنيا(وبة بعواملها ر إمجايل احلموالت الرأسية مض(. ϕf :زاوية اإلحتكاك الداخلي للرتبة.

حاليت حد (جيب أن التزيد احلموالت اجلانبية املصعدة الناجتة عن ، للتحقق من صحة التصميم .RRعن قيمة ) I –واحلوادث الشاذة I –املقاومة

أساسات الجدار الجانح -٣-٧- ٣-٣

.MA-100-D-V2/2)( من" األساسات" ٨يتم تصميم أساسات اجلدار اجلانح مبا يتوافق مع القسم

لعباراتدليل تصميم ا المراجع

٦٧

المراجع -٤

KSA- MOMRA Bridge, Tunnel, Culvert and Pedasterian Design Specifications.

"Hydraulic Design Manual", Texas Department of Transportation, Revised Marsh 2009.

Hydraulic Design Series No. 2, Second Edition, Federal Highway Administration, "Highway Hydrology", Publication No. FHWA-NHI-02-001, October 2002.

Hydraulic Design Of Highway Culverts" , Publication No. FHWA-NHI-01-020 September 2001-(Revised May 2005)

IDAHO TRANSPORTATION DEPARTMENT, "Bridge Design Lrfd Manual", JULY 2009.

MOMRA DESIGN SPECIFICATIONS (MA-100-D-V1/2 & V2/2).

المراجع دليل تصميم العبارات

٦٨

هذه الصفحة تركت فارغة بشكل مقصود

لعباراتدليل تصميم ا اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق

٦٩

الهيدروليكي للعباراتاآلباكات الالزمة لعمليات التصميم ): ١(الملحق -٥

عمق الماء أمام مدخل العبارة للعبارات األنبوبية الخرسانية لحالة ضبط المدخل ): ٢٨(الشكل

اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق دليل تصميم العبارات

٧٠

عمق الماء أمام مدخل العبارة للعبارات األنبوبية النموذجية لحالة ضبط المدخل ): ٢٩(الشكل

لعباراتدليل تصميم ا ي للعباراتاآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليك): ١(الملحق

٧١

ارات األنبوبية لحالة ضبط المدخل المحسن عمق الماء أمام مدخل العبارة للعب): ٣٠(الشكل

اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق دليل تصميم العبارات

٧٢

عمق الماء أمام مدخل العبارة للعبارات الصندوقية لحالة ضبط المدخل): ٣١(الشكل

لعباراتدليل تصميم ا اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق

٧٣

لحالة ضبط المدخل مع تحسين المستطيلة عمق الماء أمام مدخل العبارة للعبارات الصندوقية): ٣٢(الشكل

٤٥ºوكذلك ٣٦º - ١٨ºبجدران جانحة مفتوحة بزوايا من المدخل

م الهيدروليكي للعباراتاآلباكات الالزمة لعمليات التصمي): ١(الملحق دليل تصميم العبارات

٧٤

لحالة ضبط المدخل مع تحسين المستطيلة عمق الماء أمام مدخل العبارة للعبارات الصندوقية): ٣٣(الشكل

المدخل

بجدران رأسية قائمة مع تمييل حواف المدخل أو شطفها

لعباراتدليل تصميم ا اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق

٧٥

عمق الماء أمام مدخل العبارة للعبارات الصندوقية ذات الخلية الواحدة لحالة ضبط المدخل مع ): ٣٤(الشكل

مع تمييل حواف المدخل أو شطفها مائلة بزاوية عن المحور الطولي للعبارةتحسين المدخل بجدران رأسية

اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق دليل تصميم العبارات

٧٦

لحالة ضبط المدخل مع تحسين المستطيلة عمق الماء أمام مدخل العبارة للعبارات الصندوقية ): ٣٥(الشكل

.بمدخل عمودي أو مائل بزاوية على محور العبارة الطولي المدخل بجدران جانحة مفتوحة

لعباراتدليل تصميم ا اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق

٧٧

لحالة ضبط المدخل مع تحسين المستطيلة عمق الماء أمام مدخل العبارة للعبارات الصندوقية): ٣٦(الشكل

.نحو األعلىالمدخل بجدران جانحة مزاحة ومفتوحة مع شطف قمة المدخل

اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق دليل تصميم العبارات

٧٨

العمق الحرج للمقاطع المستطيلة) ٣٧(الشكل

لعباراتدليل تصميم ا ت الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعباراتاآلباكا): ١(الملحق

٧٩

العمق الحرج لألنابيب الدائرية): ٣٨(الشكل

اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق دليل تصميم العبارات

٨٠

)محورها الكبير أفقي(العمق الحرج لألنابيب اإلهليلجية الخرسانية ): ٣٩(الشكل

لعباراتدليل تصميم ا اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق

٨١

)الكبير رأسيمحورها (العمق الحرج لألنابيب اإلهليلجية الخرسانية ): ٤٠(الشكل

اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق دليل تصميم العبارات

٨٢

العمق الحرج لألنابيب النموذجية الدائرية والقوسية): ٤١(الشكل

لعباراتدليل تصميم ا اآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبارات): ١(الملحق

٨٣

العمق الحرج لألقواس واألنابيب المصنوعة من الصفائح اإلنشائية): ٤٢(الشكل

راتاآلباكات الالزمة لعمليات التصميم الهيدروليكي للعبا): ١(الملحق دليل تصميم العبارات

٨٤

معامل مانينغ للعبارات): ١١(الجدول

Type of Culvert Roughness or Corrugation Manning's n

Concrete Pipe Smooth 0.010-0.011

Concrete Boxes Smooth 0.012-0.015

Spiral Rib Metal Pipe Smooth 0.012-0.013

Corrugated Metal Pipe, Pipe-Arch and Box (Annular and Helical corrugations -- see Figure B-3, Manning's n varies with barrel size)

68 by 13 mm 2-2/3 by 1/2 in Annular 68 by 13 mm 2-2/3 by 1/2 in Helical 150 by 25 mm 6 by 1 in Helical 125 by 25 mm 5 by 1 in 75 by 25 mm 3 by 1 in 150 by 50 mm 6 by 2 in Structural Plate 230 by 64 mm 9 by 2-1/2 in Structural Plate

0.022-0.027

0.011-0.023

0.022-0.025

0.025-0.026

0.027-0.028

0.033-0.035

0.033-0.037

Corrugated Polyethylene Smooth 0.009-0.015

Corrugated Polyethylene Corrugated 0.018-0.025

Polyvinyl chloride (PVC) Smooth 0.009-0.011

لعباراتدليل تصميم ا مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق

٨٥

التصميم الهيدروليكي للعباراتمثال عن ): ٢(الملحق -٦

:الفرضيات

:بيانات التدفق .١

Q= 4 m3/secنفرتض تدفق الذروة هو •

:بيانات المجرى المائي .٢

رباعية الشكل: نوع قناة ارى • .م ٣.٠٥: عرض قاعدة القناة • .رأسي ١أفقي إىل ٢: ميل جوانب القناة • .٪١٥أو ٠.١٥: إحندار القناة يف املقطع الطويل • .بإعتبارها حتوي بعض األعشاب اخلفيفة) ١(من اجلدول ٠.٠٣: مانينغ للقناة هوعامل • .م١٢.١٦: منسوب أسفل ارى •

:بيانات الطريق .٣

.م٣٦.٥٨: منسوب قمة الطريق يف منطقة التقاطع مع العبارة • .رصف إسفليت: سطح الطريق • .م١٥.٢٤: عرض قمة الطريق •

:بيانات العبارة .٤

.فتحة وحيدةصندوقي : شكل العبارة • .خرسانية: مادة العبارة • .٠.٠١٢: عامل مانينغ •

:بيانات موقع العبارة .٥

.م٠.٠٠: إحداثيات نقطة املدخل •

مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق دليل تصميم العبارات

٨٦

.م٣٠.٤٨: منسوب قاعدة املدخل • .م١٢١.٩٢: إحداثيات نقطة املخرج • .م١٢.١٦: منسوب قاعدة املخرج •

:الحل .٦

.م١.٥وعرضها م١.٢نفرتض إرتفاع مقطع العبارة هو • .م١.٨منسوب املاء املسموح أمام مدخل العبارة هو نفرتض • :حساب األبعاد التجريبية للعبارة الصندوقية • ):Eq.1(من العالقة رقم •

h= 1.8-1.2/2 = 1.2 m ):Eq.2(نعوض يف العالقة •

A=0.45 × 4/√1.2 = 1.643 m2

:حنسب عرض العبارة •W=A/D = 1.643 / 1.2 =1.369 m

:التجريبية هينعترب أبعاد العبارة •D = 1.2 m , W= 1.5 m

حنسب العمق .TW < D: وبإفرتاض أن منسوب املاء خلف خمرج العبارة أقل من إرتفاع مقطع العبارة • ).١(من امللحق ) ٣٧(من اآلباكات يف الشكل dcاحلرج

dc = 0.85 m :من العالقة duحنسب •

Q =1/n A R2/3 S1/2 :فنجد

du = 0.48 m .فاإلحندار شديد dc < du مبا أن • :كما يلي ملتابعة خطوات احلل Bعلينا اإلنتقال إىل املخطط النهجي D < duومبا أن •

o مبا أنTW < dc فمنسوب املاء أمام العبارة مرتبط بضبط املدخل أي أن :HW=HWic. o ننتقل إىل احلساب بطريقة املاء املرتد بأن ننطلق من مدخل العبارة بإجتاه املخرج وبعمق إبتدائي هو

d1=dc ويكون تغري العمق حسب اخلطوة بإشارة سالبة أي أن األعماق تتناقص من املدخل بإجتاهفإذا كان مقبوًال أي ضمن HWوبعدها حنسب . do ،Ao ،voحىت نصل إىل حساب ، املخرج

لعباراتدليل تصميم ا مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق

٨٧

احلدود املسموحة يكون التصميم قد إنتهى وإال فسنعود إىل تغيري حجم العبارة ونبدأ احلل من ".التدفق فوق احلرج مع اإلحندار الشديد" ١١- ٢- ٣- ٢أنظر الفقرة .جديد

رنامج التصميم فهناك ب، سيتم اإلستعانة باحلاسب اآليل، وإلكمال التحيالت وفق طريقة املاء املرتدسيتم من خالله إجراء التحليل ، الصادر عن إدارة الطرق السريعة HY-8اهليدروليكي للعبارات

:اهليدروليكي هلذه العبارة كما يلي :أوالً

:المدخالتلوحة

مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(لملحق ا دليل تصميم العبارات

٨٨

:نتائج حسابات خط الطاقة

لعباراتدليل تصميم ا مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق

٨٩

نتائج تبين مناسيب الماء بالنسبة لجسم الطريق

أعماق الماء أمام وخلف العبارة والعمق الحرج والعمق اإلسمي ونوع التدفقملخص يبين

مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق دليل تصميم العبارات

٩٠

)هنا التدفق ذو سطح حر(معلومات سطح الماء داخل العبارة ونوع التدفق

منحني األداء للعبارة

لعباراتدليل تصميم ا مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق

٩١

)رسومات –نتائج –مدخالت (الذي يقوم البرنامج بإعداده النهائي وفيما يلي التقرير

HY-8 Culvert Analysis Report Table 1 - Summary of Culvert Flows at Crossing: EXAMPLE

Headwater Elevation (m)

Total Discharge (cms)

EXAMPLE1 Discharge (cms)

Roadway Discharge (cms) Iterations

30.48 0.00 0.00 0.00 1 30.74 0.40 0.40 0.00 1 30.90 0.80 0.80 0.00 1 31.03 1.20 1.20 0.00 1 31.15 1.60 1.60 0.00 1 31.27 2.00 2.00 0.00 1 31.39 2.40 2.40 0.00 1 31.50 2.80 2.80 0.00 1 31.61 3.20 3.20 0.00 1 31.72 3.60 3.60 0.00 1 31.84 4.00 4.00 0.00 1 36.58 12.51 12.51 0.00 Overtopping

مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق دليل تصميم العبارات

٩٢

Rating Curve Plot for Crossing: EXAMPLE

Table 2 - Culvert Summary Table: EXAMPLE1 Total

Discharge (cms)

Culvert Discharge

(cms) Headwater Elevation

(m) Inlet

Control Depth (m)

Outlet Control

Depth (m) Flow Type

Normal Depth (m)

Critical Depth (m)

Outlet Depth (m)

Tailwater Depth (m)

Outlet Velocity

(m/s) Tailwater Velocity

(m/s)

0.00 0.00 30.48 0.000 0.0* 0-NF 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.40 0.40 30.74 0.264 0.0* 1-S2n 0.037 0.194 0.038 0.063 6.932 1.988 0.80 0.80 30.90 0.421 0.0* 1-S2n 0.075 0.308 0.091 0.096 5.834 2.577 1.20 1.20 31.03 0.551 0.0* 1-S2n 0.112 0.403 0.114 0.122 7.048 2.995 1.60 1.60 31.15 0.675 0.0* 1-S2n 0.135 0.489 0.138 0.144 7.740 3.319 2.00 2.00 31.27 0.793 0.0* 1-S2n 0.155 0.567 0.156 0.165 8.572 3.599 2.40 2.40 31.39 0.906 0.0* 1-S2n 0.175 0.640 0.180 0.183 8.886 3.834 2.80 2.80 31.50 1.018 0.0* 1-S2n 0.194 0.710 0.194 0.201 9.598 4.043 3.20 3.20 31.61 1.128 0.0* 1-S2n 0.214 0.776 0.215 0.217 9.930 4.237 3.60 3.60 31.72 1.241 0.0* 5-S2n 0.233 0.839 0.235 0.233 10.203 4.407 4.00 4.00 31.84 1.357 0.0* 5-S2n 0.250 0.900 0.251 0.247 10.643 4.568

لعباراتدليل تصميم ا مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق

٩٣

*theoretical depth is impractical. Depth reported is corrected.

******************************************************************************** Inlet Elevation (invert): 30.48 m, Outlet Elevation (invert): 12.16 m

Culvert Length: 123.29 m, Culvert Slope: 0.1502 ********************************************************************************

Culvert Performance Curve Plot: EXAMPLE1

مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق دليل تصميم العبارات

٩٤

Water Surface Profile Plot for Culvert: EXAMPLE1

لعباراتدليل تصميم ا مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق

٩٥

Table 3 - Downstream Channel Rating Curve (Crossing: EXAMPLE)

Flow (cms) Water Surface Elev (m) Depth (m) Velocity (m/s) Shear (Pa) Froude Number

0.00 12.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.40 12.22 0.06 1.99 93.18 2.57 0.80 12.26 0.10 2.58 140.88 2.74 1.20 12.28 0.12 3.00 178.96 2.84 1.60 12.31 0.14 3.32 212.44 2.91 2.00 12.33 0.16 3.60 241.98 2.97 2.40 12.34 0.18 3.83 269.55 3.01 2.80 12.36 0.20 4.04 295.21 3.04 3.20 12.38 0.22 4.24 318.91 3.08 3.60 12.39 0.23 4.41 341.90 3.10 4.00 12.41 0.25 4.57 363.46 3.13

Tailwater Channel Data - EXAMPLE

Tailwater Channel Option: Trapezoidal Channel

Bottom Width: 3.05 m

Side Slope (H:V): 2.00 (_:1)

Channel Slope: 0.1500

Channel Manning's n: 0.0300

Channel Invert Elevation: 12.16 m

Roadway Data for Crossing: EXAMPLE

Roadway Profile Shape: Constant Roadway Elevation

Crest Length: 30.48 m

Crest Elevation: 36.58 m

Roadway Surface: Paved Roadway Top Width: 15.24 m

مثال عن التصميم الهيدروليكي للعبارات): ٢(الملحق دليل تصميم العبارات

٩٦

هذه الصفحة تركت فارغة بشكل مقصود

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق

٩٧

ومبا ، واملطلوب تصميم هذه العبارة من الناحية اإلنشائية بإعتبارها من اخلرسانة املسلحة املصبوبة يف املكان

W

Fe = 1+ 0.2 (

Wf = W ×

.٣م/ كيلونيوتن

ko

لعبارات الملحق

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣

)أ(لدينا العبارة الصندوقية املفتوحة املبينة يف الشكل

مقطع العبارة): أ(الشكل

واملطلوب تصميم هذه العبارة من الناحية اإلنشائية بإعتبارها من اخلرسانة املسلحة املصبوبة يف املكانMA-100 (اوإشرتاطا.

:الحموالت المؤثرة

:الوزن الذاتي

:ساب الوزن الذايت للبالطة0.3 × 24 = 7.2 kN/m

:حساب الوزن الذايت للجدران0.3×2.3×24=16.56 kN/m

الوزن الميت للردم الترابي

W = 0.5 × 22.5 = 11.25 kN/m

= 1+ 0.2 (H/Bc) = 1+0.2 (0.5/3.6)=1.027

× Fe = 11.25 × 1.027 = 11.553 kN/m

ضغط التربة الجانبي

كيلونيوتن ١٦وكثافتها هي ٢٧ºبفرض أن زاوية اإلحتكاك الداخلي للرتبة هي Ps = ko × Ws

= 1- sin φf = 1- sin 27 = 0.546

م هو ٠.٥فيكون الضغط على عمق

لعباراتدليل تصميم ا

٣(الملحق -٧

لدينا العبارة الصندوقية املفتوحة املبينة يف الشكل ليكن

واملطلوب تصميم هذه العبارة من الناحية اإلنشائية بإعتبارها من اخلرسانة املسلحة املصبوبة يف املكانD-100(يتوافق مع

:الحل

الحموالت المؤثرة

الوزن الذاتي -١

ساب الوزن الذايت للبالطةح

حساب الوزن الذايت للجدران

الوزن الميت للردم الترابي -٢

ضغط التربة الجانبي -٣

بفرض أن زاوية اإلحتكاك الداخلي للرتبة هي

فيكون الضغط على عمق

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق دليل تصميم العبارات

٩٨

Ps50 = 0.546 × 0.5 × 16 = 4.368 kN

هو م ٣.١يكون الضغط على عمق و

Ps310 = 0.546 × 3.6 × 16 = 31.45 kN

:الضغط الجانبي اإلضافي الناتج عن الحموالت الحية -٤

:ء لتأثري احلمولة احليةىفنضيف ردم بإرتفاع مكاheq = 1.2-0.2(H-1.5) = 1.2-0.2(3.1-1.5) = 0.88 m

heq × γ × ko = 0.88 × 16 × 0.546 = 7.68 kN /m

:الحموالت الحية -٥

م فاحلموالت احلية اليت جيب التصميم عليها هي احلموالت ٠.٦فوق العبارة أقل من ن إرتفاع الردم أ مبا .أيهما تعطي جهود أكرب) شاحنة أو عجلة ثنائية(احملورية

:يكون MOTوحسب محوالت وزارة النقل وبإفرتاض أن حركة السري موازية لفتحة العبارة

7.2 KN

لعباراتدليل تصميم ا مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق

٩٩

هي احلمولة احلاكمة ولذلك نقوم بالتحليل ) Tandem(جند أن احلمولة ذات العجلة الثنائية ةبسيط مبقارنة

.اإلنشائي بناء عليها ):Tandem(توزيع حمولة العجلة الثنائية •

:حنسب عرض الشرحيةE = 2440 + 0.12 (S) = 2440+0.12 (3000) = 2.8 m

:حنسب طول الشرحية

Espan = LT + LLDF(H)

. LT = 254 mm: السري موازي لفتحة العبارة فإن أنومبا

Espan = 254 + 1×500 = 754 mm = 0.75 m كل إطار من إطارات فإن محولة ، جتاه العمودي على حركة السريإلم با١ومبا أننا ندرس شرحية بعرض

:تصبح العجلة الثنائية250/(2.8×0.75) = 119 kN/m2

:العرضي فقط وإعتبارها مركزة بإجتاه فتحة العبارةولتوزيع هذه احلمولة باإلجتاه 119×0.75 = 89 kN

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق دليل تصميم العبارات

١٠٠

تركيب الحموالت -٦

.I –نقوم بإختيار تركيب احلمولة التصميمي وهو حد املقاومة + وزن الردم فوق العبارة × ١.٣+ وزن طبقات التغطية × ١.٥+ الوزن الذايت للخرسانة × ١.٢٥(

احلمولة × ١.٧٥+ الضغط اجلانيب الناتج عن احلمولة احلية × ١.٧٥+ ضغط الرتبة اجلانيب × ١.٣٥ ).ضغط املاء× ١.٠٠+ العامل الديناميكي× احلية

.الداخلي لصاحل األمانسيتم هنا إمهال ضغط املاء : مالحظة :حنسب العامل الديناميكي من العالقة

IM = 33(1.0 – 4.1 ×10-4DE) ≥ 0%

IM = 33(1.0-4.1×10-4×0.5) = 33%

:نقوم بتوزيع األمحال بعد ضرا بعواملها على املنشأ كما يلي

.SAP2000نقوم بالتحليل اإلنشائي حلساب عزوم اإلحنناء مبساعدة برنامج

لعباراتدليل تصميم ا نشائي للعباراتمثال عن التصميم اإل): ٣(الملحق

١٠١

دليل تصميم العبارات

Q+ = 392.03

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات

:العجلة الثنائية الذي يعطي أكرب قوة قص

STRENGTH-I: = 392.03 kNالناجتة عن تركيب األمحال

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق

١٠٢

العجلة الثنائية الذي يعطي أكرب قوة قص وقع محولةم

الناجتة عن تركيب األمحال خمطط قوى القص

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق

١٠٣

M+

max = 150.42 Kn.m

لعبارات الملحق

:موقع العجلة الثنائية الذي يعطي أكرب عزم إحنناء موجب

STRENGTH-I: Kn.mموجب ناتج عن تركيب األمحال

لعباراتدليل تصميم ا

موقع العجلة الثنائية الذي يعطي أكرب عزم إحنناء موجب

موجب ناتج عن تركيب األمحال عزم إحنناء أكرب

دليل تصميم العبارات

Mu- = 137.05

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات

: موقع العجلة الذي يعطي أكرب عزم إحنناء سالب

STRENGTH-I: = 137.05 Kn.mإحنناء سالب ناتج عن تركيب األمحال

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق

١٠٤

موقع العجلة الذي يعطي أكرب عزم إحنناء سالب

إحنناء سالب ناتج عن تركيب األمحال عزمأكرب

لعباراتدليل تصميم ا مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق

١٠٥

:تصميم مقاطع الخرسانة والحديد

وخرسانة مقاومتها اإلسطوانية على الضغط GRADE60ل حديد من الصنف اسيتم إستعم .ميغاباسكال٤٠

)مساكة املقطع اخلرساين(مم ٣٠٠×)عرض الشرحية املدروسة(مم ١٠٠٠نفرض مقطع بالطة العبارة • :نفرض حديد تسليح رئيسي بشبكتني كما يلي •

.As' = 1582mm2/m فتكون مساحة التسليح .φ 12/m 14: الشبكة العلوية As = 3556mm2/m. فتكون مساحة التسليح .φ 18/m 14: الشبكة السفلية

:تحديد عوامل المقاومة

-٢- ٤-٥-٥الفقرة ( φ = 0.9: فإن عامل املقاومة يف حالة عزوم اإلحنناء الشادة LRFDوفقًا لطريقة - .)MA-100-D-V1/2(من ١-MA(من ١- ٢- ٤-٥-٥الفقرة ( φ = 0.75: فإن عامل املقاومة يف حالة القص LRFDوفقاً لطريقة -

100-D-V1/2(. :الموجبة العزوم الشادة ضدالتصميم

:)MA-100-D-V1/2(من ٢٥- ٥من العالقة Μr = φΜn

:)MA-100-D-V1/2(من ٢٧-٥ومن العالقة ' ' '

2 2n s s s s s s

a aM A f d A f d

= − − −

a = cβ1

:)MA-100-D-V1/2(من ١٩-٥ومن العالقة ' '

'10.85

s s s s

c

A f A fc

f bβ−=

٤٠وبإعتبار مقاومة اخلرسانة ،)MA-100-D-V1/2(من ٢- ٢-٧-٥حسب الفقرة β1حنسب .ميغاباسكال

'

1

28 40 280.85 0.05 0.85 0.05 0.764

7 7cfβ − − = − = − =

:ومنه' '

'1

3556 420 0.9 1582 220 0.940.645

0.85 0.85 40 0.746 1000s s s s

c

A f A fc

f bβ− × × − × ×= = =

× × ×

:مم ٦٥بإعتبار التغطية اخلرسانية وهكذا حنسب العزم املقاوم

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق دليل تصميم العبارات

١٠٦

' ' '

2 2

40.645 0.764 40.645 0.7643556 420 0.9 244 1582 220 0.9 244 235.54 .

2 2

n s s s s s s

a aM A f d A f d

kN m

= − − − =

× × × × − − × × − =

:املفروض هو البالطة قطعمل ةوبالتايل يكون عزم املقاومΜr = φΜn =0.9×235.54=212 Kn.m >Μu

+ = 1.33× Mu =1.33×150 =199.5 Kn.m……..ok .للعزوم لياوهكذا نتابع التصميم لبقية املقاطع من أجل القيم الع

حساب مساحة التسليح العرضي

Adist=1750 As/(L)0.5 ≥ 0.5 As = 1750 × 3556/(3300)0.5= 0.3 As< 0.5 As

:As 0.5ولذلك نأخذ مساحة التسليح العرضي مساوية 0.5 As = 0.5×3556 = 1778 mm2/m

.φ 14/m 12خنتار تسليح عرضي سفلي :A's 0.5نوزع تسليح عرضي علوي يساوي

0.5× 1558 = 779 mm2 .φ 12/m 7خنتار تسليح عرضي علوي

:التايليصبح مقطع البالطة مسلح على العزم املوجب األعلى بالشكل

التسليح على العزوم السالبة عند طرفي البالطة

Mu: من نتائج التحليل اإلنشائي-= 137.05 kN.m.

عند األطراف حبيث تصبح مساكة مقطع البالطة عند وجه ٤٥ºبزاوية نزيد إرتفاع املقطع بعمل شطفة .سم ٦٠اجلدار

لعباراتدليل تصميم ا مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق

١٠٧

:رئيسي عند األطراف كما يلينتحقق من كفاية التسليح العلوي احلايل ليعمل كتسليح

' ' '

2 2n s s s s s s

a aM A f d A f d

= − − −

a = cβ1

' '

'10.85

s s s s

c

A f A fc

f bβ−=

.سنعترب هنا أن املقطع مسلح على الشد فقط ومل حد تسليح الضغط'

1

28 40 280.85 0.05 0.85 0.05 0.764

7 7cfβ − − = − = − =

:ومنه

'1

1582 420 0.923.576

0.85 0.85 40 0.746 1000s s

c

A fc

f bβ× ×= = =

× × ×

:مم ٦٥اخلرسانية وهكذا حنسب العزم املقاوم بإعتبار التغطية 23.576 0.764

1582 420 0.9 535 314.54 .2 2n s s s

aM A f d kN m

× = − = × × − =

:وبالتايل يكون عزم املقاومة ملقطع البالطة املفروض هوΜr = φΜn =0.9×314.54=283.086 Kn.m >Μu

+ = 1.33× Mu =1.33×137.05 =182.27 Kn.m……..ok

وال ، زيادة إرتفاع املقطعإذًا التسليح العلوي احلايل قادر على مقاومة العزم السالب عند األطراف بسبب .حاجة إلضافة أي تسليح جديد

سم من ٤٥نتحقق من كفاية املقطع املصمم ملقاومة العزم السالب عند نقطة اية الشطفة أي على بعد :حمور اجلدار

Mu-45= 21.7 kN.m

.وهو عزم صغري يستطيع املقطع احلايل مقاومته بسهولة دون أي إضافة يف التسليح

مثال عن التصميم اإلنشائي للعبارات): ٣(الملحق دليل تصميم العبارات

١٠٨

التشققضبط

.I –يتم ضبط التشقق بأخذ العزوم الناجتة عن حالة حد اخلدمة )MA-100-D-V2/2(من ٣-١٢- ١٠ة يف الفقرة دوتطبيق العالقة الوار

..............................................إنتهى............................................