مطالعه آزمایشگاهی تاثیر برداشت شن و ماسه از بستر رودخانه‌ها بر الگوی آبشستگی گروه‌پایه‌های پل

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 استادیار گروه عمران- آب دانشگاه سراسری مراغه

2 گروه عمران دانشکده فنی ومهندسی، دانشگاه مراغه

3 دانشجو کارشناسی ارشد دانشگاه سراسری مراغه، ایران

چکیده

برداشت شن و ماسه، بخصوص از مکان‌هایی با پتانسیل کمتر، پارامترها‌ی رسوب و جریان اطراف پایه‌های پل را تحت تاثیر قرار داده و با ایجاد تلاطم و افزایش بار رسوبی در جریان منجر به تاثیرات منفی بر میزان و وسعت آبشستگی حول پایه‌های پل می‌گردد. در تحقیق حاضر، تاثیر برداشت مصالح رودخانه‌ای و پارامترهای هیدرولیکی و رسوبی، بر آبشستگی گروه‌پایه پل، بررسی گردید. بدین منظور 22 آزمایش در دو دانه‌بندی مختلف A (قطر متوسط ذرات mm78/0) و B (قطر متوسط ذرات mm78/0)، برای دو حالت بستر با گودال و بدون گودال مورد بررسی قرار گرفت. دو گروه‌پایه‌ با سه پایه متوالی در راستای جریان در بالادست و پایین‌دست بستر متحرکی به طول 25/4 متر، درون کانالی به طول 13 متر و عرض 2/1 متر قرار گرفته است. تاثیر برداشت مصالح بر میزان آبشستگی در هر دو قسمت بالادست و پایین‌دست گروه‌پایه‌های مذکور در شرایط جریان زیر بحرانی (محدوده عدد فرود 1/0-5/0) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در اعداد فرود 5/0 برای هر دو مدل A و B، وسعت در پایه اول در بستر بالادست دارای بیشترین مقدار و در اعداد فرود 25/0 نیز برای هر دو مدل A و B پایه چهارم که در بستر پایین‌دست واقع است، بیشترین وسعت آبشستگی را به خود اختصاص می‌دهد. بررسی پایین‌دست گروه‌پایه‌ها برای برداشت شن و ماسه، نشان داد که گروه‌پایه‌ها به برداشت مصالح از پایین‌دست خود حساس‌تر هستند. چراکه با برداشت مصالح از بالادست گروه‌پایه‌، عمق آبشستگی کاهش و برداشت از پایین‌دست این گروه‌پایه، عمق آبشستگی را افزایش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


Tafarojnoruz, A., Gaudio, R. and Calomino F. (2012). Evaluation of flow-altering countermeasures against bridge pier scour. Journal of Hydraulic Engineering, 138, 297-305.
Daneshfraz, R., Chabokpour, J. and Dasine, M. (2018). The experimental investigation of the maximum depth and length of pit holes created by bed material removal under subcritical flow condition. Water and Soil Conservation, 26(1), 111-130 (in Persian).
Zarrati, A.R., Chamani, M.R., Shafaie, A. and Latifi, M. (2010). Scour countermeasures for cylindrical piers using riprap and combination of collar and riprap. International Journal of Sediment Research, 25, 313-22.
Graf, W. and Istiarto, I. (2002). Flow pattern in the scour hole around a cylinder. Journal of Hydraulic Research, 40, 13-20.
Ansari, S., Kothyari, U. and Ranga Raju, K. (2002). Influence of cohesion on scour around bridge piers. Journal of Hydraulic Research, 40, 717-29.
Rambabu, M., Rao, S.N. and Sundar, V. (2003). Current-induced scour around a vertical pile in cohesive soil. Ocean Engineering, 30, 893-920.
Melville, B.W. and Chiew, Y.-M. (1999). Time scale for local scour at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 125, 59-65.
Majedi ASL, M., Daneshfaraz, R. and Valizadeh, S. (2018). Experimental investigating effect of river materials mining on scouring around armed pier groups. Iranian Journal of Soil and Water Research. http://dx.doi.org /10.22059/ijswr.2019.269942.668062 (in Persian).
Vittal, N., Kothyari, U. and Haghighat, M. (1994). Clear-water scour around bridge pier group. Journal of Hydraulic Engineering, 120, 1309-18.
Valizadeh, S., Majedi Asl, M., Daneshfaraz, R. and Chabokpour, J. (2018).  Laboratory study of the effect of Froude number on scour around a cable-protected base group in the presence of mining materials. Seventh National Hydraulic Conference of Iran, University of shahrekord (in Persian).
Özalp, M.C. and Bozkuş, Z. (2013). Experimental investigation of local scour around bridge pier groups: MSc thesis, Department of Civil Engineering. The graduate School of Natural and Applied Sciences of Middle East Technical University.
Hannah, C. (1980). Scour at pile groups, University of Canterbury Library.
Hancu, S. (1971). Sur le calcus des affouillements locaus dams la zone des piles des ponts, Proc., 14th IAHR Congress, Paris, France, Vol. 3, 299-313.
Salim, M. and Jones, J.S. (1996). Scour around exposed pile foundations.  North American water and environment congress & destructive water: ASCE, 2202-11.
Rezaei, M., Daneshfraz, R. and Dasine, M. (2018). Experimental Investigation on the Effect of Adding Cationic and Polyacrylamide Caps on the Scouring of pier and Pit hole Under the Effects of River Matter. Iranian Hydraulic Association. 10.30482/jhyd.2018.81358. (in Persian)
Amini, A. (2001). Field and Laboratory Survey of Moving the Cavity of Harvesting Materials. Tarbiat Modarres University, Tehran. (in Persian)
Raudkivi, A.J. and Ettema, R. (1983). Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, 109, 338-350.
Richardson, E.V. and Davis, S.R. (2001). Evaluating scour at bridges. Publication No. FHWA NHI 01-001, Hydraulic Engineering Circular No. 18, Federal Highway Administration, U.S. Dept. of Transportation, Washington, D.C.
Jain, S. (1981). Maximum Clear-Water Scour around Cylindrical Piers, Journal of Hydraulic Engineering, 107(5), 611-625.
Julien, P.Y. (2010). Erosion and sedimentation: Cambridge University Press.