بررسی آزمایشگاهی تاثیر آبپایه بر کاهش حفره ی آبشستگی موضعی اطراف پایه پل با اشکال هندسی متفاوت

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 5، دوره 16، شماره 56، اردیبهشت 1402، صفحه 69-78   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/wej.2023.28918.2337

نویسندگان

منصور خلج¹؛ ابراهیم نوحانی^{* 2}؛ علی افروس³

¹دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه عمران گرایش آب و سازه های هیدرولیکی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران .

²استادیار گروه عمران، مرکز تحقیقات مواد و انرژی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران.

³استادیار گروه مهندسی آب، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران.

تاریخ دریافت: 17 شهریور 1400،  تاریخ بازنگری: 05 دی 1400،  تاریخ پذیرش: 23 اردیبهشت 1402 

چکیده

چکیده
مقدمه: آبشستگی پایه های پل یکی از مهمترین عوامل تهدیدکننده پایداری پل های احداث شده برروی رودخانه ها می باشد. بنابراین ارائه روش های مناسب به منظور پیش بینی و کنترل عمق آبشستگی از مسائلی است که بسیار مورد توجه بوده است. روش های مختلفی برای کنترل آبشستگی اطراف پایه های پل پیشنهاد شده است. در مطالعه حاضر، اثر استفاده از آبپایه بر کاهش عمق آبشستگی اطراف پایه پل با اشکال هندسی متفاوت در شرایط آب صاف، مورد بررسی قرار گرفته است.
روش­: در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تاثیر آبپایه بر کاهش حفره ی آبشستگی موضعی اطراف پایه پل با اشکال هندسی متفاوت پرداخته شد. شکل هندسی پایه های پل و همچنین حضور آبپایه، مانع از تماس مستقیم جریان پایین رونده، کاهش فعالیت گرداب های نعل اسبی و در نتیجه کاهش سرعت آبشستگی می شود و زمان شروع آبشستگی را به تاخیر می اندازد.
یافته­ ها: نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد بیشترین کاهش عمق آبشستگی در اطراف پایه پل با شکل هندسی بیضوی و با حضور آبپایه رخ می دهد. همچنین نتایج نشان داد که در یک وضعیت یکسان، عمق نسبی آبشستگی در پایۀ با شکل هندسی بیضوی نسبت به سایر پایه ها کمتر بوده (5/55 درصد آبشستگی کمتر از شاهد) و در پایه شاهد به بیشترین میزان خود می‌رسد همچنین عمق نسبی آبشستگی با افزایش عدد فرود در وضعیت یکسان افزایش یافته است. آبپایه چسبیده به پایه پل باعث کاهش 6/29 درصدی عمق آبشستگی شده است.
نتیجه­ گیری: با توجه به مشاهدات و نتایج بدست آمده نحوه طراحی شکل هندسی پایه پل میتواند روش مناسبی جهت کاهش عمق آبشستگی باشد. بطوریکه هر چه لبه های پایه پل بیضوی شکل باشند (P1) با هدایت خطوط جریان به پایین دست پایه پل، باعث کاهش قدرت گرداب های رو به پایین و در نتیجه کاهش قدرت مخرب گرداب های نعل اسبی در جلوی پایه پل شده و عمق چاله آبشستگی به حداقل می رسد. ضمنا هرچه پایه پل دارای لبه های مستطیلی شکل و صاف باشد، به علت برخورد مستقیم خطوط جریان و هدایت آن ها به سمت پایین پایه پل باعث افزایش قدرت جریان های رو به پایین و گرداب های نعل اسبی و بلطبع آن، افزایش عمق آبشستگی در جلوی پایه می شود. همچنین آبپایه ابزار مناسبی جهت حفاظت از پایه های پل در مقابل گرداب های پایین رونده و نعل اسبی، در پایه ها می باشد.

کلیدواژه‌ها

کشاورزی؛ چاه‌ آب؛ احساس تضاد؛ مدیریت تعارض

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of the Effect of Sills on the Hole of Local Scour Around the Bridge Pier with Different Geometric Shapes

نویسندگان [English]

Mansour Khalaj¹؛ Ebrahim Nohani²؛ Ali Afrous³

¹Former M.Sc. Student of Hydraulic Structures, Civil Engineering Department, Islamic Azad University, Dezful Branch, Iran.

²Assistant Professor, Department of civil Engineering, Materials and Energy Research Center, Dezful Branch, Islamic Azad University, Dezful, Iran.

³Assistant Professor, Department of Water Engineering, Dezful Branch, Islamic Azad University, Dezful, Iran.

چکیده [English]

Abstract
Introduction: A physical model was prepared to investigate the effect of the geometric shape of the bridge pier with the abutment attached to it on the reduction of scour depth. This model was made of a laboratory flume with a length of 7.5 meters, a width of 30 cm, a depth of 45 cm with a variable slope and a glass body with bridge pier width of 4 cm were used. For bed sediments, a layer of natural river sand with an average diameter of 0.9 mm and a standard deviation coefficient of 1.1 and a uniformity coefficient of 1.25 were selected and used in a layer with a thickness of approximately 14 cm for experiments.
Methods: The geometric shape of the bridge piers, as well as the presence of the footing, prevents direct contact of the descending current, reduces the activity of horseshoe vortices and thus reduces the scouring speed, and delays the scouring start time.
Findings: According to the results of the experiments, the greatest decrease in scour depth was related to (0.26 descent and p1 base). The results showed that in the same condition, the relative scour depth at p1 base was less than other bases and reached its maximum in the control base. Also, the relative scour depth increased with increasing the number of landings in the same position. The abutment attached to the bridge base has reduced the scour depth by 29.6%.

کلیدواژه‌ها [English]

Scour, Bridge, Pier, Shapes, Aquifer, Experimental

مراجع

1.       Movahedi, N., dehghani, A. A., Zahiri, A. R., & aarabi, M. J. (2015). Investigation the efficiency of using bed sill in reduction of scour around single pier and side-by-side piers. Journal of Water and Soil Conservation, 21(6), 191-205. [In Persian].

2.       Kabiri, SH., HosseinzadehDelir., A, Shalmasi., F, and Farsadizadeh., D. 2019. The effect of aquifer placement in reducing the maximum scour depth under submerged pipes under unidirectional flow. 9th Iran Hydraulic Conference, November 2019, Tarbiat Modares University. [In Persian].

3.       Kayaturk, S.Y. 2005. Scour and Scour Protection at Bridge Abutment. PhD Thesis, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 213p   2005

4.       Raudkivi, A.J., and Ettema, R. 1983. Clear-Water Scour at Cylindrical Piers. J. Hydr. Engin. 109: 3. 338-350

5.       Tafarojnoruz, A., Gaudio, R., and Calomino, F. 2012. Control evaluation of flow-altering countermeasures against bridge pier scour. J. Hydr. Engin. 138: 3. 297-305.

6.       Bozkus, Z., and Yildiz, O. (2004). Effects of inclination of bridge piers on scouring depth. Journal of Hydraulic Engineering, 130(8), 827–832.

7.       Kumar, V., Raju, K. G. R., and Vittal, N. (1999). Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars. Journal of Hydraulic Engineering, 125(12), 1302–1305.

8.       sheppard, D. M., Odeh, M., and Glasser, T. (2004). Large scale clear-water local pier scour experiments. Journal of Hydraulic Engineering, 130(10),957-963.

9.       Oliveto, G., and Hager, W. H. (2002). Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour. Journal of Hydraulic Engineering, 128(9), 811–820.

10.   Nohani, E., ebrahimi, S. Experimental Investigation of the Collar and Vanes on Reduction the Scour Depth of Cylindrical Piers. Iranian Journal of Soil and Water Research, 2019; 50(2): 411-424.doi: 10.22059/ijswr.2018.257701.667909