بررسی آزمایشگاهی استفاده از شکاف در پایه جهت کنترل آبشستگی پایه پل‌

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 3، دوره 13، شماره 45، مرداد 1399، صفحه 23-38   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مرتضی بختیاری^{* 1}؛ مهناز حیدری بنی²؛ سید محمود کاشفی پور³؛ مجتبی صانعی⁴

¹استادیار دانشکده ی مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

²کارشناسی ارشد عمران آب- سازه های هیدرولیکی دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

³استاد دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

⁴دانشیار پژوهشکده ی حفاظت خاک و آبخیزداری، تهران

تاریخ دریافت: 17 آبان 1397،  تاریخ بازنگری: 01 شهریور 1398،  تاریخ پذیرش: 21 تیر 1399 

چکیده

هدف از تحقیق حاضر، بررسی آزمایشگاهی تأثیر استفاده از شکاف در پایه پل با مقطع مستطیلی به منظور کنترل آبشستگی بوده است. برای این منظور چهار شکاف ذوزنقه ای شکل ، ذوزنقه بر عکس، مثلثی و مثلثی برعکس با سطح مقطع یکسان، در سه تراز قرارگیری هم‌تراز بستر ، 5/1 سانتی‌متر و 3 سانتی‌متر بالای بستر در چهار عدد فرود 3/0 و 27/ 0 و 24/0 و 19/0 مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش‌های تحقیق حاضر در یک فلوم آزمایشگاهی در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری تهران انجام پذیرفت. نتایج می‌دهد با افزایش تراز قرارگیری شکاف از بستر، عمق آب‌شستگی بالادست پایه‌ها افزایش می‌یابد. همچنین تغییرات توپوگرافی بستر در طول کانال و ابعاد حفره آب‌شستگی نیز افزایش می‌یابد، به طوریکه در تمامی اعداد فرود شکاف‌های قرار گرفته درتراز روی بستر با کاهشی درحدود 5/15تا 81/51 درصد برای شکاف مثلث برعکس،16/21 تا 18/62 درصد برای شکاف ذوزنقه برعکس، 67/26 تا 28/65 درصد برای شکاف مثلثی و 83/38 تا 58/73 درصد برای شکاف ذوزنقه، بهترین عملکرد را نسبت به دو تراز دیگر در شرایط مشابه، دارا می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

بررسی آزمایشگاهی؛ آبشستگی؛ شکل شکاف؛ پایه پل

عنوان مقاله [English]

Experimental investigation uses of slot at pier for control of scouring

نویسندگان [English]

Morteza Bakhtiari¹؛ mahnaz heidari bani²؛ seyed mahmood kashefipour³؛ Mojtaba Sanee⁴

¹Asistant professor marine science Engineering Khorramshahr university of marine science and technology

²Master of science water and Hydraulic structure Khorramshahr university of marine science and technology

³Professor of water science Engineering Shahid Chamran university of Ahvaz

⁴Associated professor department of soil watershed protection- Tehran

چکیده [English]

The purpose of this study was to investigate the effect of the use of slot in the pier of a rectangular bridge to control scour.
For this purpose, four shape of pier, trapezoidal, invers trapezoidal, triangular and invers triangular, with the same cross-sectional area, were placed in three levels on bed, 1.5 cm and 3 cm above the bed, in four Froude number 0.3 and 0.27, 0.24 and 0.19 were tested.
The experiments of present study, were carried out in a laboratory flume in Tehran's Soil Conservation and Watershed Management Institute.
The results show that increasing the level of the slot from the bed, increased the scour depth upwards of the piers. Also topography changes along the canal and the dimensions of the cavity also increase. So that in all Froude numbers, the slots placed on the bed, reduced the depth of scouring about, 15.5-51.81 percent for invers triangular, 21.16-62.18 percent for invers trapezoidal, 26.67-65.28 percent for triangular and 38.83-73.58 percent for trapezoidal slots has best performance compared to the two other levels.

کلیدواژه‌ها [English]

experimental investigation, scouring, slot shape, pier of bridge

مراجع

1)       اردلانی ا، بختیاری م، صانعی م و کاشفی­پور س م.1395. بررسی آزمایشگاهی اثر شکل شکاف و لنگر دوم سطح شکاف روی کنترل آبشستگی موضعی پایه پل پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر. 128 صفحه.

2)       آقاخانی افشار  ا، غفوری مغربی  م  و اسماعیلی ک. 1389. بررسی آزمایشگاهی اثر هندسه شکاف پایه و پایه­های مجاور هم بر کاهش آب­شستگی موضعی. پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد.

3)       حیدرپور م، افضلی­مهر ح، نادری بنی م. 1382. کنترل و کاهش آب­شستگی موضعی در پایه­ی پل با مقاطع مستطیلی گرد گوشه با استفاده از شکاف. مجله­ی علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال هفتم شماره سوم، صفحه 13 تا 27.

4)       شفاعی بجستان  م .1387. هیدرولیک انتقال رسوب. ویرایش دوم، انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز

5)       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.

6)       نوزاد ح، حیدرپور م، افضلی مهر ح. ۱۳۸۰. کنترل و کاهش آبشستگی موضعی پایه­ی پل با استفاده از شکاف در گروه پایه‌ها. سومین کنفرانس هیدرولیک ایران، ۱۵ تا ۱۷ آبان، دانشگاه فنی تهران.

7)        Breusers H N C, Rudkivi A J.1991. Scouring-Hydraulic Structures Design Manual. IAHR, A.A. Balkema, Rotterdam, Netherland.

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

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

10)     Grimaldi C, Gaudio R, Calomino F and Cardoso  A. H. 2009.  Countermeasures against local scouring at bridge piers: slot and combined system of slot bed sill. Journal of hydraulic Engineering, ASCE,  135(5), pp 431-425.

11)     Hjorth p. 1975.Study on the Nature of Local Scour,Dep.Water Resources Engrg.Lund Inst.of Tech.,Bulletin Series A,No.46.

12)     Khodabakhshi A, Saneie M and Abdoh Kolahchi A., 2014. Experimental study on effect of slot level on scour around bridge pier. International Journal of Research in Engineering and Technology, Vol3, pp 103-108.

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

14)     Mehville B.W and Raudkivi,  A. J. 1977.Flow Characteristics in Local scour at Bridge Piers.” Journal of Hydraulic Research, IAHR,, 15,373-380.

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

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

17)     Sumer  B.M and Fredsoe  J. 2002. The mechanics of scour in the marine environment. Advanced series on ocean engineering,vol 17.World Scientific.

18)     Tanaka S and Yano, M., 1967. Local scour around a circular cylinder.    Proc.12thLAHR Congress,Vol.3,Fort Collns,USA.

19)     Zarrati A.R., Gholami H and Mashahir M.B. 2004. Application of collar to control scouring around rectangular bridge piers. Journal of Hydraulic Research, 42(1), pp 97-103.