بررسی آزمایشگاهی تأثیر خصوصیات هیدروگراف و جریان ماندگار بر آبشستگی گروه پایه پل برای فواصل مختلف

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

2 گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

3 گروه سازه های ساحلی، دانشکده مکانیک سیالات، دانشگاه صنعتی دانمارک

چکیده

گروه‌پایه‌های پل احداث شده در رودخانه، از جمله سازه‌های مهمی هستند که آبشستگی اطراف آن‌ها نه تنها توسط خصوصیات جریان، بلکه به واسطه تعداد و آرایششان نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرد. این پژوهش به صورت آزمایشگاهی تأثیر خصوصیات هیدروگراف شامل سه دبی حداکثر و سه زمان تداوم هیدروگراف را برای سه فاصله نسبی متفاوت در یک گروه‌پایه متشکل از سه پایه استوانه‌ای هم‌اندازه را در طول زمان بررسی می‌کند. همچنین به مطالعه تغییرات زمانی حفره آبشستگی در جریان ماندگار متناظر با سه دبی حداکثر هیدروگراف و سه فاصله نسبی متفاوت می‌پردازد. در بررسی تغییرات زمانی حفره آبشستگی در جریان غیر ماندگار، نتایج نشان داد که در صورت وجود شرایط خاص در روند هیدروگراف، حفره آبشستگی پایه دوم و سوم می‌تواند پس از فروکش کردن دبی جریان، توسط رسوبات فرسایش یافته از حفره قبلی، مجددا پر شود؛ که این پدیده، بازپر شدگی حفره آبشستگی نامیده شد و حداکثر مقدار آن در آزمایش‌ها، به اندازه 24 درصد قطر پایه مشاهده گردید.

کلیدواژه‌ها


Amini, A., Melville, B.W., Thamer, M.A. and Ghazali A.H. (2012). Clear-Water Local Scour around Pile Groups in Shallow-Water Flow. Journal of Hydraulic Engineering, 138(2), 177-185.
Ataie-Ashtiani, B. and Beheshti A.A. (2006). Experimental Investigation of Clear-Water Local Scour at Pile Groups. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 132(10), 1100-1104.
Chang, W.Y., Lai, J.S. and Yen, C.L. (2004). Evolution of scour depth at circular bridge piers, Journal of Hydraulic Engineering, 130(9), 905-913.
Chow, W.Y. and Herbich, J.B. (1978). Scour around a group of piles. Offshore Technology Conference.
Coleman, S.E. (2005). Clearwater local scour at complex piers. Journal of Hydraulic Engineering, 131(4), 330-334.
Diwedar, A.S.I. (2013). Investigating the Impact of Pile Group Arrangement on Local Scour around Bridge Pier Using Physical Model. Nile Water Science & Engineering Journal, 6(2), 12-25.
Dongfang, L., Hitoshi, G., Natasha, S. and Hongwu, T. (2013). Experimental Study of Local Scour around Twin Piles in Oscillatory Flows, Journal of Waterway, 139(5), 404-412.
Engelund, F. and Hansen E. (1967). A monograph on sediment transport in alluvial streams, Copenhagen, stervoldgade 10, Technical University of Denmark.
Ezzeldin, M.M., Moharram, S.H., Sarhan, Th.E. and Elhamrawy, A.M.S. (2006). Scour Around Pile Group of Small Bridge. Tength International Water Technology Conference. IWTC10 Alexandria, Egypt.
Hannah, C. (1978). Scour at Pile Groups. M.S. thesis. Canterbury, New Zealand, Canterbury University.
Jafari, F., Abbaspour, A. and Arvanaghi, H. and Hosseinzade-Dalir, A. (2020).  Experimental and numerical investigation of scour around inclined pier group with sacrificial pile and collar. Amirkabir Journal of Civil Engineering. (In press)
Kim, H.S., Nabi, M., Kimura, I. and Shimizub, Y. (2014). Numerical investigation of local scour at two adjacent cylinders. Advances in Water Resources, 70, 131-147.
Kothyari, U.C.,  Garde, R.C.J. and Ranga Raju, K.G. (1992). Temporal variation of scour around circular bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 118(8), 1091-1106.
L´opez, G., Teixeira,  L., Ortega-S´anchez, M. and Simarro, G. (2013). Estimating final scour depth under clear-water flood waves. Journal of Hydraulic Engineering, 140(3), 328-332.
Lai, J.S., Chang, W.Y. and Yen, C.L. (2009). Maximum local scour depth at bridge piers under unsteady flow. Journal of Hydraulic Engineering, 135(7), 609-614.
Lança, R., Fael, C.,  Maia, R. and Pêgo, J.P. (2013). Clear-Water Scour at Pile Groups. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 139(10), 1089-1098.
Larsen, B.E., Arbøll, L.K., Kristoffersen, S.F., Carstensen, S. and Fuhrman D.R. (2018). Experimental study of tsunami-induced scour around a monopile foundation. Coastal Engineering, 138, 9-21.
Larsen, B.E.,  Fuhrman, D.R., Baykal, C. and Sumer, B.M. (2017). Tsunami-induced scour around monopile foundations. Coastal Engineering, 129, 36-49.
Liang, F.,  Wang, C., Huang, M. and Wang, Y. (2016). Experimental observations and evaluations of formulae for local scour at pile groups in steady currents. Mar. Georesour. Geotechnol, 35(2), 245-255.
Liang, F.,  Wang, C.,  Huang, M. and Wang, Y. (2017). Experimental observations and evaluations of formulae for local scour at pile groups in steady currents, 35(2), 245-255.
Link, O., Castillo, C., Pizarro, A., Rojas, A., Ettmer, B., Escauriaza, C. and Manfreda, S. (2017). A model of bridge pier scour during flood waves. Journal of Hydraulic Research, 55(3), 310-323.
Mahjoub, B., Mohammad Nezhad, B. and Behmanesh, J. (2014). Numerical modeling of local scouring around the bridge pier group and comparison with the experimental results. Water and soil Journal (Agricultural Science and Technology), 28(2), 267-275. (In Persian)
Melville, B.W. and Coleman, S.E. (2000). Bridge scour, Highlands Ranch, CO: Water Resources Publications.
Mostafa, Y.E. and Agamy, A.F. (2011). Scour around single pile and pile groups subjected to waves and currents. International Journal of Engineering Science and Technology, 3(11), 8160-8178.
Nazariha, M. (1996). Design relationships for maximum local scour depth for bridge pier groups, Thesis, Univ. of Ottawa, Ottawa.
Nouh, M. (1986). Local scour at pile groups in meandering channels, Symposium on Scale Effects In Modelling Sediment Transport Phenomena., IAHR, Toronto, Canada.
Oliveto, G. and Hager, W.H. (2005). Further results to time-dependent local scour at bridge elements, Journal of Hydraulic Engineering, 131(2), 97-105.
Rashno, E., Zarrati, A.R. and Tabarestani M.K. (2017). Experimental Investigation of Local Scour around Bridge Pier Group. Journal of Experimental Research in Civil Engineering, 3(6), 143-154.
Rashno, E., Zarrati, A.R. and Tabarestani, M.K. (2020). Design of riprap for bridge pier groups.  Canadian Journal of Civil Engineering, 47(5), 516-522.
Shaker, E. (2019). Experimental Investigation on the Influence of Unsteady Flow on Bed Scour Under the Pipeline Crossing Across the River. Ph.D. Thesis. Shahid Chamran Universtiy of Ahvaz, 149 p. (In Persian)
Sheppard, D.M. and Renna, R. (2005). Bridge scour manual, Tallahassee, Florida DOT.
Sui, T., Staunstrup, L.H., Carstensen, S. and Fuhrman, D.R. (2021). Span shoulder migration in three-dimensional current-induced scour beneath submerged pipelines. Journal of Coastal Engineering, Elsevier. 164, https://doi.org/10.1016/ j.coastaleng.2020.103776.
Sumer, B.M. and Fredsøe J. (1998). Wave scour around group of vertical piles. Journal of waterway, port, coastal, and ocean engineering, 124(5), 248-256.
Sumer, B.M. and Fredsøe J. (2002). The mechanics of scour in the marine environment, Singapore, World Scientific.
Tabarestani, M.K. and Zarrati, A.R. (2016). Local Scour Calculation Around Bridge Pier During Flood Event. KSCE Journal of Civil Engineering, 21, 1462–1472.
Vaghefi, M., Tabib-Nazhad-Motlagh, M.J., Hashemi, S.Sh. and Moradi, S. (2018). Experimental study of bed topography variations due to placement of a triad series of vertical piers at different positions in a 180° bend. Arabian Journal of Geosciences, 11(5), 102.
Vittal, N., Kothyari, U. and Haghighat, M. (1994). Clear-water scour around bridge pier group. Journal of Hydraulic Engineering, 120(11), 1309–1318.
Zhang, Q., Zhou, X.L. and Wang, J.H. (2017). Numerical investigation of local scour around three adjacent piles with different arrangements under current. Ocean Engineering, 142, 625-638.