بررسی آزمایشگاهی تاثیر موقعیت آستانه بر توسعه زمانی عمق چاله آبشستگی اطراف گروه پایه کج با پی

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشگاه گیلان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد

3 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه منابع طبیعی و کشاورزی ساری

چکیده

پل‌ها یکی از سازه‌های مهم در حوزه ارتباطات زمینی می‌باشند. با احداث این سازه‌ها در رودخانه، الگوی جریانی با ساختاری سه‌بعدی در مجاورت پایه‌های آن شکل می‌گیرد که در نتیجة افزایش سرعت جریان و تشکیل گردابه‌های نعل اسبی و برخاستگی، بخشی از رسوبات اطراف پایه و پی آن دچار آبشستگی می‌شود و در صورت در نظر نگرفتن عمق کافی برای پی یا شمع‌ها، تخریب پایه‌های پل، به‌ویژه در زمان سیلاب را به دنبال خواهد داشت. از این رو در کنار تحقیقات انجام شده در خصوص شناخت عوامل اثرگذار بر آبشستگی پایه‌های پل، اتخاذ تمهیدات مناسب برای کاهش آبشستگی از اهمیت زیادی برخوردار می‌باشد. در تحقیق حاضر تأثیر موقعیت آستانه بر توسعه زمانی آبشستگی اطراف گروه پایه کج در شرایط مختلف هیدرولیکی و رقوم کارگذاری پی بصورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. گروه پایه‌ مورد بررسی متشکل از دو پایه کج مستطیلی با ابعاد 5/2 در 5/3 سانتی‌متر و زاویه تمایل 28 درجه بر روی پی با ابعاد 10 در 16 سانتیمتر، بود. آزمایش‌ها تحت شرایط مختلف موقعیت آستانه (مقابل، وسط و پایین‌دست پی)، سرعت، عمق جریان و نیز رقوم‌های نسبی مختلف کارگذاری پی (فاصله روی پی تا سطح بستر نسبت به عرض پایه)، 1-، 5/0-، صفر و 1+، انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که موقعیت قرارگیری آستانه تأثیر محسوسی بر روند توسعه زمانی چاله آبشستگی دارد. مقایسه‌های صورت گرفته حاکی از آن است که کارگذاری آستانه در مقابل پی نسبت به سایر موقعیت‌های نصب آستانه، کارایی بیشتری در کاهش آبشستگی دارد. مقایسه نتایج نشان داد برای کلیه ترازهای کارگذاری پی، بطور متوسط مقدار عمق لحظه‌ای آبشستگی با استقرار آستانه جلویی 22 درصد، آستانه میانی، 18 درصد و آستانه انتهایی 15 درصد کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


اسمعیلی ورکی، م. موسی پور، س. و حاتم جعفری، م. (1392). "بررسی آزمایشگاهی تأثیر شرایط هندسی و هیدرولیکی بر مشخصات آبشستگی اطراف گروه پایه کج با فونداسیون". مجله پژوهش آب ایران، سال هفتم، شماره سیزده، ص.ص. 151-141.

حیدرپور، م. افضلی مهر، ح. و نادری بنی، م. (1382). "کنترل و کاهش آبشستگی موضعی در پایه­های پل با مقاطع مستطیلی گرد گوشه با استفاده از شکاف." علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال هفتم، شماره سوم، ص.ص. 151-141.

حسینی، س. ح. حسین زاده دلیر، ع. و ارونقی، ه. (1389). "کنترل آبشستگی در اطراف پایه­های مستطیلی با کاربرد صفحات مستغرق و طوق". نهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، آبان ماه 1389، دانشگاه تربیت مدرس.

دبردانی، الف. صانعی، م. و قربانی، ب. (1389). "بررسی تأثیر صفحات مستغرق دو گانه با کول­های متفاوت در کاهش آبشستگی موضعی پایه پل با استفاده از نمودار زمانی". نهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، آبان ماه 1389، دانشگاه تربیت مدرس.

رازی، س. حسین زاده دلیر، ع. سلمانی، ف. و فرسادی زاده، د. (1389). "تأثیر موقعیت آبپایه در کاهش آبشستگی در پایه­های استوانه­ای". نهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، آبان ماه 1389، دانشگاه تربیت مدرس.

کشاورزی، ع. سیستانی، ب. و رنجبر زاهدانی، م. (1388). "بررسی تأثیر سازه­های منحرف کننده جریان بر روی آبشستگی موضعی در اطراف پایه­های پل­های استوانه­ای". هشتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، اردیبهشت 1388، دانشگاه شیراز.

Ataie-Ashtiani, B., Baratian-Ghorghi, Z., and Beheshti, A. A. (2010). "Experimental investigation of clear-water local scour of compound piers". J. Hydraul. Eng., 136(6): 343–351.

Breusers, N. H. C. and A. J. Raudkivi. (1991). Hydraulic structure design manual: scouring. Vol. 2, Balkema, Rotterdam, Netherlands.

Cardoso, A. H., and Bettess, R. (1999). "Effects of time channel geometry on scour at bridge abutment". ASCE, J. Hydraul. Eng., 125(4): 388–399.

Chang,W. Y., Lai, J. S., and Yen, C. L. (2004). "Evolution of scour depth at circular bridge piers". J. Hydraul. Eng., 130(9): 905–913.

Coleman, S. E. (2005). "Clear water local scour at complex piers". ASCE, J. Hydraul. Eng., 131(4), 330–334.

El-Razek, M.A., El-Motaleb, M.A. and Bayoumy, M. (2010). "Scour reduction around bridge piers using internal opening through the pier". Alexandria Engineering Journal, Vol. 42, No. 2, 241-248.

Grimaldi, C., Gaudio, R., Calomino, F. and Cardoso, A., (2009). "Control of scour at bridge piers by a downstream bed sill". ASCE, J. Hydraul. Eng., 135(1): 13–21.

Kothyari, U. C., Garde, R. J., and Ranga Raju, K. G. (1992b). "Temporal variation of scour around circular bridge piers". ASCE, J. Hydraul. Eng., 118(8): 1091–1106.

Lagasse, P.F., Clopper, P.E, Pagán-Ortiz, J.E, Zevenbergen, L.W., Arneson, L.A., Schall, J.D., and Girard, L.G. 2009. "Bridge scour and stream instability countermeasures: experience, selection, and design guidance". FHWA, Hydraulic Engineering Circular No. 23.

Lee, s. and sturm, T.W. (2009). "Effect of sediment size scaling on physical modeling of bridge pier scour". ASCE, J. Hydraul. Eng., 135(10): 793-802.

Lu, J.-Y., Shi, Z.-Z., Hong, J.-H., Lee, J.-J., and Raikar, V. K. (2011). "Temporal variation of scour depth at non uniform cylindrical piers". ASCE, J. Hydraul. Eng., 137(1): 45–56.

Mashahir, M., Zarrati, A., and Mokallaf, E. (2010). "Application of riprap and collar to prevent scouring around rectangular bridge piers". ASCE, J. Hydraul. Eng., 136(3): 183–187.

Masjedi, A., Bejestan, M. and  Esfandi, A. (2010). "Reduction of local scour at a bridge pier using collar in a 180 degree flume bend". Journal of Applied Sciences, 10 (2):124-131.

Melville, B.W. and Raudkivi, A. J. )1996(. "Effect of foundation geometry on bridge pier scour". ASCE, J. Hydraul. Eng., 122 (4): 203-209.

Melvill, B.W. and Chiew, Y.M. (1999). Time scale for local scour at bridge piers. ASCE, J. Hydraul. Eng., 125 (1): 59-65.

Melville, B.W. and Sutherland, A.J (1988). "Design method for local scour at bridge piers". ASCE, J. Hydraul. Eng., 114(10): 1210-1226.

Mia, M. F., and Nago, H. (2003). "Design method of time-dependent local scour at circular bridge pier". J. Hydraul. Eng., 129(6): 420–427.

Novak, P. Guinot, V., Jeffrey, A., and Reeve, D.E. (2010). Hydraulic modeling-an introduction: principles, methods and applications. CRC Press; First Edition, 616 p.

 

Oliveto, G., and Hager, W. H. (2002). "Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour". ASCE, J. Hydraul. Eng., 128(9): 811–820.

Oliveto, G., and Hager, W. H. (2005). "Further results to time-dependent local scour at bridge elements". ASCE, J. Hydraul. Eng., 131(2): 97–105.

Pagliara, S., Carnacina, L., and Cigni, F. (2010). "Sills and gabions as countermeasures at bridge pier in presence of debris accumulations". Journal of Hydraulic Research Vol. 48(6): 764–774.

Raudkivi, A.J. and Ettema, R. (1983). "Clear-water scour at cylindrical piers". ASCE, J. Hydraul. Eng., 109(3): 339-350.

Sheppard, D. M., Odeh, M., and Glasser, T. (2004). "Large scale clear water local pier scour experiments". ASCE, J. Hydraul. Eng., 130(10): 957-963.

Simarro. G, Cristina M., Fael. S, and Cardoso., A. H. (2011). "Estimating equilibrium scour depth at cylindrical piers in experimental studies". ASCE, J. Hydraul. Eng., 137(9): 1089-1093.

Yanmaz, A. M. (2006). "Temporal variation of clear-water scour at cylindrical bridge piers". Can. J. Civil. Eng., 33: 1098–1102.

Zarrati, A., Nazariha, M., and Mashahir, M. (2006). "Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier groups using collars and riprap". ASCE, J. Hydraul. Eng., 132(2): 154–162.