تاثیر آرایش کارگذاری المان های شش پایه بر پستی و بلندی بستر اطراف تکیه گاه ذوزنقه ای

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 6، دوره 11، شماره 36 - شماره پیاپی 1، اردیبهشت 1397، صفحه 47-58   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مسیح ذوالقدر^{* 1}؛ محمود شفاعی بجستان²

¹استادیار (مسئول مکاتبات)، گروه مهندسی آب، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران و دانش آموخته دکتری سازه های آبی، دانشگاه شهید چمران اهواز

²استاد گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

تاریخ دریافت: 16 اردیبهشت 1394،  تاریخ بازنگری: 14 بهمن 1394،  تاریخ پذیرش: 11 شهریور 1397 

چکیده

آمار های موجود نشان دهنده سهم عمده آبشستگی تکیه‌گاه در تخریب پل‌ها می باشد. لذا حفاظت پل‌ها در مقابل آبشستگی از اهمیت خاصی برخوردار است. روش‌های پوششی نظیر سنگ چین کاربرد گسترده ای در حفاظت پل‌ها دارد و در مناطقی که تامین سنگ پرهزینه باشد از بلوک بتنی و یا موارد مشابه استفاده می‌شود. در این مطالعه برای اولین بار کاربرد المان‌های بتنی شش‌پایه در ارتباط با آبشستگی تکیه‌گاه‌ها در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار گرفته ‌است. کارگذاری المان‌های شش‌پایه در تراکم‌های باز، متوسط و متراکم و همچنین در اعماق زیر بستر، روی بستر و حالت میانی در اطراف تکیه‌گاه ذوزنقه‌ای انجام شده است. به طور کلی نتایج نشان دهنده تاثیر قابل ملاحظه کارگذاری المان شش‌پایه در کنترل آبشستگی تکیه‌گاه پل در شرایط مختلف جریان می باشد، به طوریکه می تواند تا 100 درصد عمق آبشستگی راس تکیه گاه را کاهش دهد. همچنین نتایج نشان می دهد حداکثر کاهش عمق آبشستگی دماغه تکیه‌گاه در آرایش کارگذاری المان‌ها روی بستر و با تراکم حداکثر می باشد. در این حالت المان ها علاوه بر حفاظت تکیه گاه از طریق ایجاد پوشش منجر به دور کردن آبشستگی از راس تکیه گاه به سمت مرکز کانال نیز می گردند.

کلیدواژه‌ها

آبشستگی؛ تکیه گاه ذوزنقه ای؛ المان های شش پایه؛ تراکم کارگذاری؛ رقوم کارگذاری

عنوان مقاله [English]

Effect of Six-Legged Elements installation arrangement on bed topography around Wing-Wall Abutments

نویسندگان [English]

Masih Zolghadr¹؛ mahmod shafaei bejestan²

¹Professor Assistant, Water Engineering Department, Jahrom University

²استاد گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده [English]

The reviews of past researches have shown that abutment scour plays an important role in bridge failures. Hence, protection of bridges against scour is a significant issue. For existing bridges, armoring methods, like riprap, has a wide application. In areas where providing stones is expensive concrete blocks or similar techniques have been applied. In this study for the first time, the application of six-legged concrete elements has been experimentally investigated. The six-legged elements have been placed in three different densities (open, medium and dense) and three different placement depths (under the bed, above the bed and medium case). Each alternative have been tested under different flow conditions. Generally the results proved that the six-legged elements can considerably reduce the scour depth under different flow conditions so as it reduced the maximum scour depth of abutment nose up to 100%. The maximum reduction of scour depth has been obtained when the high dense six-legged elements are placed above the bed. In this case, the elements protect the abutment by creating coverage and also alter the sour from the abutment tip to the channel midway.

کلیدواژه‌ها [English]

a-jacks, wing-wall abutment scour, six-legged elements, Installation density, Installation depth

مراجع

1) Annandale, G.W. 2006. Scour technology.
McGraw Hill Publications, USA.
2) Barbhuiya, A.K., and Dey, S. 2004. Local
scour at abutments: A review. Sadhana Journal,
29(5):449-476, India.
3) Bozicus, Z., and Osman, Y. 2004. Effect of
inclination of bridge piers on scouring depth. HYD.
Eng. ASCE. 130 (8): 1260-1269.
4) Corvallis, O.R. 1996. Submerged breakwater
tests a-jacks armor units. M.Sc Thesis, Oregon State
University, USA.
5) Dongol, D.M.S. 1994. Local scour at bridge
abutments. Report No: 544. School of Engineering,
University of Auckland, NZ.
6) Ettema, R. 1980. Scour at bridge piers. Report
No. 216. University of Auckland, School of
Engineering, University of Auckland, NZ.
7) Federal Highway Administration. 2009.
Bridge scour and stream instability
مجله ی مهندسی منابع آب / سال یازدهم /بهار 57 1397
countermeasures: experience, selection, and design
guidance-third edition. vol. 1 and 2. Hydraulic
Engineering Circular No. 23.
8) Korthyari, U.C., Garde R.C., and Ranga
Ranju, K.G. 1992. Temporal variation of local scour
around circular bridge pier. HYD. Eng. ASCE. 118
(8): 1091-1106.
9) Khademi, Kh., and Shafai Bejestan, M.
2014. Considering the effects of number, location
and angle of submerged vane on bridge abutment
scour. IWRJ. 8(15): 145-153 (In Persian).
10) Khozeymehnezhad, H., Ghomeshi, M., and
Shafai Bejestan, M. 2014. Comparison of
symmetrical and unsymmetrical rectangular collars
on reduction of local scour at bridge abutment. Irrig.
Science and Eng. 37(2):1-12 (In Persian).
11) Kwan, T.F. 1988. Study of abutment scour.
Report No. 451, School of Engineering, University
of Auckland, NZ.
12) Latta, T. E. 2000. Static and dynamic stresses
in a-jacks concrete armor units. M.Sc thesis,
Oregon State University, USA.
13) Lauchlan, C.S. 1999. Pier scour
countermeasures. Ph.D. thesis, University of
Auckland, Auckland, NZ.
14) Lebaron J. W. 1999. Stability of a-jacksarmored
rubble- mound break waters subjected to
breaking and non-breaking waves with no
overtopping. M.Sc thesis, Oregon State University,
USA.
15) Liu, H.K., Chang, F.M., and Skinner, M.M.
1961. Effect of bridge constriction on scour and
backwater. Engineering Research Center, Colorado
State University, CER 60 KHL 22.
16) Manly Hydraulics Laboratory, 2003. Physical
modelling of a-jacks units in wave flume. Report
MHL 1251, USA.
17) Manly Hydraulics Laboratory, 2009. Physical
modeling of a-jacks units in wave flume, Stage 2.
Report 1251, USA.
18) Mansuri Hafshjani, M., and Shafai Bejestan,
M. 2011. Design of riprap size at bridge abutment
in a river bend. J Iranian Soc. of Irrig. And Wat.
Eng. 1(4):35-45 (In Persian).
19) Mansuri Hafshjani, M., and Shafai Bejestan,
M. 2013. Comparison of the effect of three riprap
placement levels on its stability at bridge abutment
in a 90 degrees’ bend based on incipient motion of
riprap particles. IWRJ. 23(2): 195-204 (In Persian).
20) Melville, B. W., 1992. Local scour at bridge
abutments. HYD. Eng. ASCE. 118 (4): 615-631.
21) Melville, B. W., and Coleman, S. E. 2000.
Bridge scour. Water Resources Publications,
Colorado, USA.
22) Melville, B.W., Ballegooy, S.V., Coleman, S.
E., and Barkdoll, B. 2006. Scour countermeasures
for wing-wall abutments. HYD. Eng. ASCE. 132
(6):563-574.
23) Mickel J. J. 1999. A-jacks matrix stability:
deflection due to static normal loads. M.Sc thesis,
Oregon State University, USA.
24) Oben-nyarko, K., and Ettema, R. 2011. Pier
and abutment scour interaction. HYD. Eng. ASCE.
137 (12):1599-1605.
25) Radice, A., and Davari, V. 2014. Roughening
elements as abutment scour countermeasures.
HYD. Eng. ASCE. 140 (8):1-6.
26) Radice, A., and Lauva, O. 2012. On flowaltering
countermeasure for scour at vertical-wall
abutment. Archives of Hydro-Eng. and Enviro.
Mechanics. 59 (3-4): 137-153.
27) Ripkey, B. J. 1999. Determination of wave
run-up, rundown, and reflection design coefficients
for a-jacks concrete armor units. M.Sc Thesis,
Oregon State University, USA.
28) Shojaee, P., Farsadizadeh, D., Hoseinzadeh
Dalir, H., Salmasi, F., and Ghorbani, M.A. 2012.
Application of submerged vanes at cylindrical
bridge pier as scour countermeasure. Water and Soil
Science. 22(1): 91-109 (In Persian).
29) Simarro, G., Siveira, S., and Cardoso, A. H.
2012. Influence of riprap apron shape on spillthrough
abutments. HYD. Res. 150 (1):138-141.
30) Tafarojnoruz, A., Gaudio, R., Dey, S., 2010.
Flow-altering countermeasures against scour at
bridge piers: a review. HYD. Res. 148 (4):441-452.
31) Thornton, C.I., Abt, S. R. and Watson, C.C.
2001. Field assessment of a-Jacks installation, a
case study of: brush creek, Kansas City, Missouri
Powell Creek, Waukegan, Illinois. Proceedings of
the Wetlands Engineering & River Restoration
Conference 2001, Reno, Nevada.
32) Thornton, C.I., Watson C.C., Abt, S.R.,
Lipscomb C.M, and Ullman C.M., 1999 a.
Laboratory testing of a-jacks units for inland
applications: pier scour protection testing. Colorado
State University research report for Armortec Inc.,
February.
33) Thornton, C.I., Watson C.C., Abt, S.R.,
Lipscomb C.M, Holmquist-Johnson C.L, and
Ullman C.M. 1999 b. Laboratory testing of a-jacks
units for inland applications: full scale testing.
Colorado State University research report for
Armortec Inc., February.
34) Wise L., 1999. Numerical and physical
modeling of wave forces on a-jacks units. M.Sc
Thesis, Oregon State University, USA.
35) Wong, W.H. 1982. Scour at bridge abutment.
Report No. 275, School of Engineering, University
of Auckland, NZ, 109pp.
58 تاثیر آرایش کارگزاری واحد های شش پایه بر پستی و بلندی بستر اطراف تکیه گاه ذوزنقهای