مطالعه آزمایشگاهی اثر شکل رویه سازه دفلکتور بر عمق آبشستگی اطراف پایه پل

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 عضو مرکز تحقیقات علوم آب و محیط زیست، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران

2 گروه مهندسی آب، مرکز تحقیقات علوم آب و محیط زیست، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران

3 استادیار بخش عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد سپیدان، سپیدان، ایران

چکیده

از عوامل مهم تخریب پایه پل‎ها، آبشستگی موضعی در پنجه آن‎ها می‌باشد. جهت کنترل این پدیده، محققین مطالعات فراوانی را انجام داده‎اند، و راهکارهایی جهت کاهش آن پیشنهاد نموده‎اند. در این تحقیق، اِلمانی به نام سازۀ دفلکتور (منحرف کننده جریان)، که باعث دور شدن جریان از روی بستر رسوبی مقابل پایه می‎گردد، تعریف شد. سناریو‎ آزمایش‎ها، با تثبیت شرایط جریان به ازای سه سرعت نسبی (U/U_c ) برابر 70/0، 83/0 و 97/0 و زاویه‎های سازه دفلکتور با راستای جریان، برابر 15، 30 و 45 درجه، به ازای پایه با مقطع دایره، تعریف گردیدند. در این تحقیق اثر شکل رویه دفلکتور در دو نوع رویه گرده مثلثی و گرده ماهی بر روی عمق آبشستگی بررسی گردید. نتایج نشان داد که، پارامتر بی‎بعد عمق آبشستگی (d_s/d_(s_max ) ) نزدیک آستانه حرکت ذراتU/U_c =0/97 برای دفلکتور با زاویه 15 درجه و گرده مثلثی نسبت به نمونه شاهد، برابر 85 درصد و گرده ماهی 77 درصد و رویه مسطح برابر 75 درصد کاهش داشته است. همچنین با تغییر زاویه از 45 درجه به 30 و 15 روند آبشستگی موضعی اطراف پایه کاهش داشته و اثر گذاری سازه دفلکتور افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها


Abousaeidi, Z., Qaderi, K., Ebrahimpour, M. and Ahmadi, M. (2018). Laboratory investigation of the effect of debris accumulation on the local scour at bridge pier and abutment. Journal of Water and Soil Conservation, 25, 267-282. (In Persian)
Akhlaghi, E., Babarsad, M.S., Derikvand, E. and Abedini, M. (2020). Assessment the Effects of Different Parameters to Rate Scour around Single Piers and Pile Groups: A Review. Archives of Computational Methods in Engineering, 27, 183-197.
Chen, S.-C., Tfwala, S.,Wu, T.-Y.,Chan, H.-C. and Chou, H.-T. (2018). A hooked-collar for bridge piers protection: flow fields and scour. Water, 10, 1251
Chiew, Y.-M. (1995). Mechanics of riprap failure at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 121, 635-643.
Ettema, R. (1980). Scour at Bridge Piers. Report No. 216, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand.
Gohari, S. and Rezaei, M. (2020). Investigating the effect of oblique bed sill on bridge pier scouring with circular cross-section. Journal Management System, 12, 100-114. (In Persian)
Karimi, N., Heidarnejad, M. and Masjedi, A. (2017). Scour depth at inclined bridge piers along a straight path: A laboratory study. Engineering Science and Technology, An International Journal, 20, 1302-1307.
Kayatürk, Ş.Y. (2005). Scour and scour protection at bridge abutments, PhD Thesis, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 213 p.
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, 1302-1305
Lee, S.O. and Sturm, T.W. (2009). Effect of sediment size scaling on physical modeling of bridge pier scour. Journal of Hydraulic Engineering, 135, 793-802.
Melville, B.W. (1997). Pier and abutment scour: integrated approach. Journal of Hydraulic Engineering, 123, 125-136.
Melville, B.W. and Chiew, Y.-M. (1999). Time scale for local scour at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 125, 59-65.
Parchami, L., Asghari Pari, S.A. and Shafaei Bajestan, M. (2017). Experimental Investigation of Flat, Curved and Angled Submerged Vane’s Placement Effect on Bridge Pier Scouring. Journal of Irrigation Sciences and Engineering, 40, 111-122. (In Persian)
Rahimi, E., Qaderi, K., Rahimpour, M. and Ahmadi, M. (2017). Experimental Study on Effect of Debris Accumulation on Bridge Pier Scour. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 10, 786-796. (In Persian)
Rajaratnam, N. and Ahmed, F. (1998). Flow around bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 124, 288-300.
Raudkivi, A. (1998). Loose Boundary Hydraulics. 4th edition. Balkema, Rotterdam, The Netherlands
Raudkivi, A.J. and Ettema, R. (1983). Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, 109, 338-350.
Safaei, A., Choramin, M., Khajavi, S., Parmoon, A.A. and Arezoo, A.A. (2015). Analyzing the affective parameters on the amount of bridge scour in the vicinity of the rough collar in laboratory model, WALIA Journal, 31(S4), 17-21.
Shafaee Bajestan, M., Hassanzadeh, H. and Paydar, G.R. (2018). Performance evaluation of correction coefficients to optimize sediment rating curves on the basis of the Karkheh dam reservoir hydrography, west Iran. Arabian Journal of Geosciences, 11, 595. (In Persian)
Shahsavari, H., Moradi, S. and Khodashenas, S. (2019). Influence of Semicircular Collar Diameter and Its Alignment on Scour Depth and Flow Pattern around Bridge Abutment. Iranian Journal of Soil and Water Research, 51, 77-91. (In Persian)
Solimani Babarsad, M., Hojatkhah, A., Safaei, A. and Aghamajidi, R. (2021). Laboratory investigation of deflector structure effect on bridge pier scouring. Irrigation Sciences and Engineering, 43, 91-104. (In Persian)
Solimani babarsad, M. and Safaei, A. (2021). Experimental Study of Scour Around Pier with Inclined Head. Water Resources Engineering, 14, 53-72. (In Persian)
Solimani Babarsad, M., Safaei, A. and Aghamajidi, R. (2021). Laboratory Study of Cable and Sill Protection on Scouring Pattern Around the Bridge Pier. Iranian Journal of Soil and Water Research, 52, 523-538. (In Persian)
Vaghefi, M. and Meraji, S. (2019). The effect of 20% reduction in overlapping length of the upstream submerged vanes of bridge pier on bed topography in sharp 180 degree bend. Modares Civil Engineering Journal, 19, 41-55. (In Persian)
Wang, L., Melville, B.W., Shamseldin, A.Y. and Nie, R. (2020). Impacts of Bridge Piers on Scour at Downstream River Training Structures: Submerged Weir as an Example. Water Resources Research, 56, 46-51.
Zomorodian, S.M.A., Ghaffari, H. and Ghasemi, Z. (2019). Comparison of Linear and Triangular Arrangements of Submerged Sacrificial Piles on Local Scour Depth around Cylindrical Bridge Piers. Irrigation Sciences and Engineering, 42, 167-180. (In Persian)