بررسی آزمایشگاهی اثر شکل هندسی پایه پل در کنترل ‏آب‌شستگی موضعی اطراف آن در قوس رودخانه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی آب، واحد اهواز،‎ ‎دانشگاه آزاد اسلامی

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی‏

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، واحد علوم و تحقیقات اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

تعیین عمق فرسایش در محدوده پایه‌های پل مستلزم آگاهی از نحوه جابه‌جایی مواد رسوبی بستر رودخانه‌ها است. پایه‌های پل جریان عادی رودخانه را مختل می‌کند و تلاطم و اغتشاش حاصل از آن موجب فرسایش مواد رسوبی موجود در اطراف پایه می‌شود. گودال چاله فرسایش ایجاد شده در اطراف پایه به شکل و مشخصات هندسی پایه بستگی دارد. به‌علاوه نوع مواد تشکیل‌دهنده بستر رودخانه و همچنین شرایط هیدرولیکی جریان نظیر وقوع حالت سیلابی و عبور تل‌ماسه‌ها در میزان عمق چاله فرسایش موثر است. از آنجایی که گسترش چاله فرسایش، پایداری سازه پل را به مخاطره می‌اندازد، پیش‌بینی میزان گود افتادگی و اتخاذ تدابیر لازم برای مهار آن از جمله اقدامات مهندسی متداول در عرصه مهندسی رودخانه تلقی می‌شود. بدین منظور جهت تحقیق در خصوص بررسی اثر شکل هندسی پایه پل در کنترل پدیدهآب‌شستگی در اطراف آن در قوس رودخانه، آزمایش‌هایی در یک فلوم آزمایشگاهی با قوس 180 درجهو شعاع مرکزی 2/8 متر و عرض 0/6 متربا 4/67= R/B با دیواری از جنس پلکسی گلاس انجام پذیرفت. در این پژوهش با قرار دادن یک پایه استوانه‌ای به قطر 6 سانتی‌متر و مقطع چهارگوش با دماغه نیم‌دایرهبه عرض 6 سانتی‌متر و طول 18 سانتی‌متردر فلوم در موقعیت‌های 30، 60 و90 درجه با دبی‌های 24، 28، 30 و 32 لیتر بر ثانیه و عمق ثابت 12 سانتی‌متر پدیده آب‌شستگی حول پایه‌ها در حالت آب زلال مورد بررسی قرار گرفت. برای مصالح کف فلوم از ماسه طبیعی با دانه‌بندی یکنواخت با 2=D50 و ضریب یکنواختی 1/3 استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد حداکثر عمق آب‌شستگی هنگام قرار دادن پایهبا مقطع استوانه‌ای و چهارگوش با دماغه نیم‌دایرهدر طول قوس متناوب بوده و در نیمه اول قوس و در موقعیت 60 درجه بیشترین آب‌شستگی در پایه‌ها ایجاد شد. همچنین آب‌شستگی در تمام حالات در پایه استوانه‌ای نسبت به مقطع  چهارگوش با دماغه نیم‌دایره کمتر مشاهده شد. در کلیه حالات با افزایش دبی جریان در کلیه موقعیت‌ها، عمق آب‌شستگی نیز افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Laboratory investigation of basic geometry of the bridge on scour ‎control around the river bend

نویسندگان [English]

  • Ali Reza Masjedi 1
  • Abdol Rasoul Telvari 2
  • Hasan Kazemi 3
1 Associate Professor, Department of Water Engineering, Ahvaz Unit, Islamic Azad ‎University, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Ahvaz Unit, Islamic Azad ‎University, Iran
3 MSc Student, Sciences and Researches Unit of Ahvaz, Islamic Azad University, Iran
چکیده [English]

Determination of the erosion depth at the base of the bridge requires knowledge of how to move the river bed sediments. The base of bridge disrupts the normal flow of the river, so turbulence and disturbance resulting in erosion of sediments surrounding the base. The hole created around the base depends on the shape and geometric properties. Moreover, ingredients of river bed and also flow hydraulic conditions such as flood conditions and dune cross can effect on depth of the hole. Since, development of erosion hole hazards the structural stability of the bridge. So predict for amount of hole and necessary measures to suppression are considered as common engineering practices in river engineering. For investigation of basic geometry of the bridge on control scouring around the river bend an experiment in a laboratory flume was done with a 180-degree bend, 2.8 m for central radius, 0.6 m wide and  R/B= 4.67 under the walls made ​​of Plax glass. In this study, clear-water scour around the base were studied by putting a basic cylinder with 6 cm diameter, foursquare section, semicircle tip with 6 cm width and 18 cm length in flume at positions 30, 60 and 90 degrees, with rates of 24, 28, 30 and 32 liters per second and a constant depth of 12 cm. For flooring of flume a natural sand by uniform gradation with D50=2 mm and uniformity coefficient of 1.3 were used. The results of this experiment showed that the maximum scour depth during placing the base with cylindrical section and foursquare section with the semicircle tip were alternative during the bend length and in the first half of the bend and at the position of 60 degrees had the maximum scour at the base. Also, scouring in all cases was lower for base with cylindrical section as compared to foursquare section with semicircle tip. In all conditions, increasing of flow have been increased the scour depth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ‎180 degree bend
  • Erosion depth
  • ‎‏ ‏Foursquare section
  • River bed
  • Semicircle tip