تاثیر ارتفاع و موقعیت عمودی شکاف در کاهش آبشستگی پایه‌پل استوانه‌ای در بستر با رسوبات یکنواخت و غیر‌یکنواخت

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشگاه بو علی سینا همدان

2 گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا همدان، همدان، ایران

3 گروه مهندسی آب دانشگاه بوعلی سینا-همدان

چکیده

آبشستگی از مهم‌ترین عوامل تخریب پایه‌ی پل‌هاست. یکی از راه‌هایی که باعث کاهش قدرت جریان سیستم گردابی در مکانیزم آبشستگی می‌شود، استفاده از شکاف در پایه‌ی پل است. با توجه به این‌که رسوبات رودخانه‌ها از مصالح طبیعی (رسوبات غیریکنواخت) می‌باشد بررسی تاثیر و عملکرد شکاف در رسوبات غیریکنواخت حائز اهمیت است. در این پژوهش آزمایشگاهی، سه دبی (8، 10 و 12 لیتر بر ثانیه) و سه مدل شکاف، به همراه پایه بدون شکاف به عنوان پایه شاهد، در رسوبات یکنواخت و غیریکنواخت بررسی شد. نتایج نشان‌داد با تبدیل رسوبات یکنواخت به غیریکنواخت تا 77 درصد از عمق آبشستگی در مدل‌های مختلف پایه کاسته می‌شود. برای دو نوع شکاف با ابعاد یکسان، شکافِ هم‌تراز با بستر تاثیر بیشتری نسبت به شکاف نزدیک به سطح آب دارد. افزایش ارتفاع شکاف هم‌تراز با بستر به اندازه 2/6 سانتی‌متر (حداکثر عمق آبشستگی در دبی 12 لیتر بر ثانیه برای پایه شاهد در رسوبات یکنواخت) در زیر بستر در رسوبات یکنواخت و غیر یکنواخت، منجر به کاهش عمق آبشستگی به طور میانگین به ترتیب 47 و 43 درصد نسبت به پایه شاهد می‌شود. با افزایش دبی و عدد فرود جریان، عمق آبشستگی در مدل‌های مختلف پایه و بستر افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها


Ardalani, A., Bakhtiari, M., Saneie, M. and Kashefipour, S.M. (2019). Experimental investigation of the effect of slot pier opening area on local scouring of brigge pier. Water and Soil Science. 29(3), 67-79. (in Persian)
Abousaeidi, Z., Qaderi, K., Rahimpour, M. and Ahmadi, M.M. (2018). Laboratory investigation of the effect of debris accumulate on the local scour at bridge pier and abutment. J. of Water and Soil Conservation. 25(2), 267-282. (in Persian)
Bahrami, N. and Ghomeshi, M. (2019). Effect of netted collar on local scouring around the bridge cylindrical pile groups. Irrigation Sciences and Engineering. Accepted. In press. doi: 10.22055/jise. 2018.25526.1756 (in Persian)
Breusers, H.N.C., and Raudkivi, A.J. (1991). Scouring. Hydraulic Structures Design Manual Balkama publication, Rotterdam, Netherlands, 560p.
Baker, R.E. (1986). Local scour at bridge piers in non-uniform sediment. thesis presented to the University of Auckland, at Auckland, New Zealand, in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering, 91p.
Bakhtiari, M., Heidaribani, M., Kashefipour, M. and Sanei, M. (2019). Experimental investigation uses of slot at pier for control of scouring. Journal of Water Resources Engineering. 13(3), 23-38. (in Persian)
Chiew, Y.M. and Melville, B.W. (1987). Local scour around bridge piers. Journal of Hydraulic Research, 25(1), 15-26.
 
Chiew, Y. (1992). Scour protection at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering. 118(9), 1260-1269.
Daneshfaraz, R., Chabokpour, J., Desineh, M. and Ghaderi, A. (2019). The experimental study of the effects of river mining holes on the bridge piers. Iranian Journal of Soil and Water Research. 50(7), 1619-1633. (in Persian)
Davodi, H., Masjedi, A.R., Heidarneja, M., Bordbar, A. and Kamanbedast, A.A. (2019). Investigation of the effect of cable on the control of scour around the piles group in the river. Journal of Water and Soil Science. 23(2), 73-86. (in Persian)
EL-Ghorab, E.A. (2013). Reduction of scour around bridge piers using a modified method for vortex reduction. Alexandria Engineering Journal. 52(3), 467–478.
Grimaldi, C. (2005). Non-conventional counter-measures against local scouring at bridge piers, PhD Thesis, University of Calabria, Cosenza, Italy.
Guo, J. (2012). Pier scour in clear water for sediment mixtures. J. Hyd. Research., IAHR. 50(1), 18-27.
Johnson , P.A. and Dock, D.A. (1998). Probabilistic bridge scour estimates. J. Hydr. Eng., ASCE. 124(7), 750 -754.
Kumar, V., RangaRaju, K.G. and Vittal, N. (1999). Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars. Journal of Hydraulic Engineering, 125(12), 1302–5.
Keshavarzi, A., Hamidifar, H. and Khajehnoori, L. (2019). Mean flow structure and local scour around single and two columns bridge piers. Irrigation Sciences and Engineering. doi: 10.22055/jise. 2018.22861.1631. (In Persian)
Lança, R., Fael, C., Maia, R., Pêgo, J.P. and Cardoso, A.H. (2013). Clear-water scour at pile groups. J. Hyd. Eng., ASCE, 139(10), 1089-1098.
Mashahir, M.B., Zarrati, A.R. and Mokallaf Sarband, E. (2008). Effect of collar on time development of scouring around rectangular bridge piers. Journal of Hydraulics, 3(2), 19-11.‏ (in Persian)
Majedi Asl, M., Daneshfaraz, R. and Valizadeh, S. (2019). The experimental study of the river sand and gravel mining on the scouring pattern around pier group. J. of Hydraulics, 14(3), 115-130. (in Persian)
Monocad, M.A.T., Aguirre-Pe, J., Bolivar, J.C., Flores, E.J. (2009). Scour protection of circular bridgepiers with collars and slots. Journal of Hydraulic Resource, 47(1), 119–26.
Melville, B.W., Sutherland, A.J. (1988). Design   method for local scour at bridge piers. Journal of  Hydraulic Engineering. 114(10), 1210-1226
Melville, B.W. and Coleman, S.E. (2000). Bridge scour. Water Resources Publications, Highland's ranch, Colorado, USA, 550pp.
Melville, B.W., and Chiew, Y.M. (1999). Time scale for local scour at bridge. Journal of Hydraulic Engineering, 125(1), 59-65.
Mellvil, B.W. (1997). Pier and abutment scour. Integrated approach. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 132(2), 125 -136 .
Nekhadian,  D. and Hamidifar, H. (2020). Effect of floating Debris and slot on scouring around a Bridge pier. Iranian Hydraulic Association Journal of Hydraulics. (in Persian)
Osroush, M., Hosseini, S.A., Kamanbedast, A.A. and Khosrojerdi, A. (2019). The effects of height and vertical position of slot on the reduction of scour hole depth around bridge abutments. Ain Shams Engineering Journal. 10(3), 651-659.‏
Okhravi, S.S. and Gohari, S. (2018). Determination of form friction factor of armored gravel-bed rivers. J. Hydraul. 13(3), 1-16. (in Persian)
Sheppard, D.M. and Renna, R. (2005). Bridge scour manual. Florida Department of Transportation, 605p.
Sehat, M., Kamanbedast, A.A., Bordbar, A., Masjedi, A. and Heidarnejad, M. (2021). The study of convergent and divergent slots on scour reduction around abutment. Ain Shams Engineering Journal. 12(2), 1241-1253.‏
Sousa, A.M. and Ribeiro, T.P. (2019). Local scour at complex bridge piers–experimental validation of current prediction methods. ISH J. Hydraul. Eng., 1- 8.
Shafaei bajestan, M. (2016). Hydraulic of sediment transport. 4nd ed., Shahid Chamran University of Ahvaz Publications. (in Persian)