بررسی آزمایشگاهی اثر شکل شکاف بر کنترل آبشستگی موضعی پایه با مقطع مستطیلی (مقایسه ی شکاف های لوزی و مربع)

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 6، دوره 12، شماره 41 - شماره پیاپی 2، شهریور 1398، صفحه 89-100   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مرتضی بختیاری^{* 1}؛ اعظم اردلانی¹؛ مجتبی صانعی²؛ سید محمود کاشفی پور³

¹دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

²پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

³دانشگاه شهید چمران اهواز

تاریخ دریافت: 22 مهر 1396،  تاریخ بازنگری: 15 دی 1396،  تاریخ پذیرش: 04 شهریور 1398 

چکیده

یکی از ‌روش‌های مهارکردن  آبشستگی اطراف پایه ی پل استفاده از شکاف در آنهاست. در تحقیق حاضر اثر شکل شکاف بر آبشستگی موضعی اطراف پایه با مقطع مستطیلی، بررسی شده  است. برای این منظور دو شکاف لوزی و مربع شکل با مساحت سطح برابر، در سه تراز قرارگیری نزدیک سطح آب، هم‌تراز بستر و زیر بستر و در چهار عدد فرود 3/0 و 27/ 0 و 24/0 و 19/0 آزمایش شدند. در ادامه دانه‌بندی بستر تغییر داده شد و پایه‌های شکافدار در دو تراز نزدیک سطح آب و هم‌تراز بستر در جریان با عدد فرود ۲۴/۰ آزمایش گردید. نتایج نشان دادند که در تمام حالت ها حضور شکاف موجب کاهش عمق آبشستگی حداکثر و حجم چاله‌ی آبشستگی گشته و عمق آبشستگی حداکثر و حجم چاله­ی آبشستگی با تراز قرارگیری شکاف نسبت به بستر و عدد فرود جریان، رابطه­ی مستقیم، و با اندازه­ی متوسط دانه‌های بستر، رابطه­ای عکس دارد. با مقایسه­ی داده های به دست آمده  مشخص شد که با افزایش لنگر دوم سطح شکاف، عمق آبشستگی و حجم و ابعاد چاله­ی آبشستگی افزایش می‌یابد. ­ 

کلیدواژه‌ها

آبشستگی موضعی؛ شکاف؛ لنگر دوم سطح؛ پایه‌ی پل

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation, The Effect of Shape of slots on the bridge scour of pier( the comparison of diamond and square)

نویسندگان [English]

azam ardalani¹؛ Mojtaba Sanee²؛ seyed mahmood kashefipour³؛

²Department of soil and watershed protection

³shahid chamran university of ahvaz

چکیده [English]

One of the scour-control methods around the bridge's pier is use a slot. In the present study the effect of the shape of slot, on local scour around bridge piers have been studied. In order to achieve the study objectives, two sizes, diamond and square with an equal surface area slot, on three levels near the water surface, bed level and under bed level at four Froude number (0.19, 0.24, 0.27, 0.3) tested and then the bed grading were changed and four shape of slot at two level near the water level and on bed level at Froude number 0.24 are tested. The result show that the maximum scouring and The volume of the scour hole with slot level relative to bed Froude number has direct relationship and with area of slot and The average grain size bed has inverse relationship. With compare of data, increasing in second moment of area, depth of scour, volume and dimension of scour hole is increased.

کلیدواژه‌ها [English]

local Scour, slot, pier, moment of area

مراجع

1)       پوراحمدی، م.، و حکیم­زاده، ح. ۱۳۹۰. بررسی تجربی آبشستگی موضعی در اطراف پایه‌های مخروطی شکل تحت اثر جریان ماندگار. ششمین کنگره ملی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان. 1- 7.

2)       پیرمحمدی، ر.، حیدرپور، م.،و افضلی مهر، ح. ۱۳۸۴. مشاهدات نحوه­ی توسعه­ی آبشستگی موضعی در گروه پایه‌های پل در هنگام استفاده از طوق. پنجمین کنفرانس هیدرولیک ایران، ۱۷ تا ۱۹ آبان، دانشگاه شهید باهنر کرمان. 15-23.

3)       ثانی خانی، ه.، حسین­زاده دلیر،ع.، و فرسادی زاده، د. ۱۳۸۷. عملکرد طوق‌های مربعی شکل کاهش آبشستگی در اطراف پایه‌های پل. چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه تهران. 1-8.

4)       شفاعی بجستان، م. ۱۳۸۷. هیدرولیک رسوب. انتشارات دانشگاه شهید چمران.

5)       عقلی، م. و  زمردیان، م. ع. ۱۳۹۱. تأثیر توأم طوق و کابل بر روی عمق آبشستگی اطراف پایه پل در قوس رودخانه‌ها. علوم و مهندسی آبیاری (مجله­ی علمی کشاورزی)، جلد ۳۶، شماره­ی ۳، پاییز ۹۲. 31-40.

6)       کاردان، ن. حکیم زاده، ح.، و حسن زاده ، ­ی. ۱۳۹۳ . بررسی آزمایشگاهی مدل‌های ترکیبی سکو، شیب جانبی و شکاف در کاهش فرسایش بستر پیرامون پایه‌های پل رودخانه‌ای. مجله علمی- پژوهشی عمران مدرس، دوره­ی پانزدهم، شماره ۲، تابستان ۹۴. 103-116.

7)       مسجدی ،ع.، و غلامزاده محمودی، م. ۱۳۸۹.  بررسی آزمایشگاهی اثر طوقه در کنترل آبشستگی اطراف پایه پل استوانه‌ای در قوس ۱۸۰ درجه رودخانه. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب‌وخاک، شماره ۵۹، بهار۱۳۹۰. 27-38.

8)       مولایی، ح. ۱۳۹۳. تعیین اثر هندسه­ی شکاف روی کاهش عمق آبشستگی در پایه‌های استوانه‌ای. پایان‌نامه­ی کارشناسی ارشد، مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز.

9)       نظریها ، م. ۱۳۸۰. تغییرات زمانی آبشستگی موضعی اطراف پایه‌های پل. سومین کنفرانس هیدرولیک ایران، ۱۵ تا ۱۷ آبان، دانشکده­ی فنی تهران. 12-20.

10)   Breusers , H. N .C, and  Rudkivi, A .J.1991. Scouring-hydraulic structures design manual. IAHR, A.A. Balkema, Rotterdam, Netherland.

11)   Chiew, Y. M. 1992. Scour protection at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering. ASCE. 118(11): 1260-1269.

12)   El-Ghorab,  E. 2013. Reduction of scour around bridge piers using a modified method for vortex reduction. Alexandria Engineering Journal (2013) 52: 467–478.

13)   El-Razck, M. A., El-Motaleb, M. A, and Bayoumy, M. 2003.Scour reduction around bridge piers using internal openings through the pier. J. Alexandria Engineering. 42(2):241-248.

14)   Ghani, A, and Mohammadpour ,R. 2015. Temporal variation of clear-water scour at compound Abutments. Ain Shams Engineering Journal7(4):1045-1052.

15)   Johnson, P. A and dock, D .A .1998. Probabilistic bridge scour estimates. J.Hydr. Eng. ASCE. 124(7):750-754.

16)   Kumar ,V., Ranga, Raju. K. G ,and Vittal N. 1999.Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars. J. Hyd. Eng., ASCE 125(12): 1302-1305.

17)   Lee ,S. O., and Sturm, T .W. 2009. Effect of sediment size scaling on physical modeling of bridge pier scour. J. Hyd . Engrg. ASCE 135(10): 793-802.

18)   Mashahir, M. B.,and Zarrati, A. R. 2002. Effect of Collar on Time Development of Scouring around Rectangular Bridge Piers. International Journal of Engineering, Transactions B: Applications 25(1(C)):11-17.

19)   Mehville, B .W .,and Chiew,  Y. M. 1999.Time scale for local scour depth at bridge piers” Journal of Hydraulic Engineering ASCE 125(1):59-65.

20)   Mellvil , B .W. 1997. Pier and abutment scour. Integrated approach. J Hyd Engrg ASCE 132(2): 125-136.

21)   Moncada, A.T., Aguirre, P.E.J., Bolivar, J.C., and Flores, E.J., 2009, Scour protection of circular bridge piers with collar and slots. J Hyd Res 47(1): 119-126.

22)   Raudkivi,  A. J., and Ettema, R. 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 109(3): 339-350. 

23)   Richardson, E. V., and Davis, S. R.1995. Evaluating scour at bridges. 3^rd edition Hydraudlic Engineering circular No.18, publication No FHWA IP-90-017 U.S. Department of Transportion, Federal Highway Administration, Washington.

24)   Zarrati, A. R, Nazariah, M., and  Mashahir, M. B. 2006. Reduction of local scour in the vicinity of bridge piergroups using collars and riprap. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 132(2): 154-162.