پديد آورندگان :
كمان بدست، اميرعباس دانشگاه آزاد اسلامي واحد اهواز - گروه علوم و مهندسي آب، اهواز، ايران , محمديان، عليرضا دانشگاه آزاد اسلامي واحد اهواز - گروه علوم و مهندسي آب، اهواز، ايران , بردبار، امين دانشگاه آزاد اسلامي واحد اهواز - گروه علوم و مهندسي آب، اهواز، ايران , مسجدي، عليرضا دانشگاه آزاد اسلامي واحد اهواز - گروه علوم و مهندسي آب، اهواز، ايران , حيدرنژاد، محمد دانشگاه آزاد اسلامي واحد اهواز - گروه علوم و مهندسي آب، اهواز، ايران
كليدواژه :
پايه پل , آبشستگي , مدل فيزيكي , آيروديناميك , طوقه مشبك
چكيده فارسي :
يكي از دلايل مهم شكست پل‌ها در ايالات متحده و جهان، مربوط به آبشستگي مي‌باشد. خصوصيات جريان، شكل پايه و زاويه استقرار آن نسبت به جريان و خصوصيات رسوبات، همگي از عواملي مي‌باشند كه در پيچيدگي مسئله آبشستگي پايه هاي پل دخالت مي‌نمايد. بايد توجه داشت كه عمق نهايي آبشستگي ايجاد شده در مجاورت پايه پل برابر با مجموع عمق هاي فرسايش ناشي از آبشستگي موضعي، عمومي و تنگ شدگي عرض جريان مي‌باشد. تعيين عمق فرسايش در محدوده پايه ها مستلزم آگاهي از نحوه جابه جايي مواد رسوبي بستر رودخانه ها است. پايه ها جريان عادي رودخانه را مختل مي كند و تلاطم و اغتشاش حاصل از آن موجب فرسايش مواد رسوبي موجود در اطراف پايه مي شود. از آنجايي كه گسترش چاله آبشستگي پايداري سازه پل را به مخاطره مي اندازد، پيش بيني ميزان گودافتادگي و اتخاذ تدابير لازم براي مهار آن از جمله اقدامات مهندسي متداول در عرصه مهندسي رودخانه تلقي مي شود. بنا به اين مهم در اين تحقيق به بررسي تأثير استفاده از طوقه‌هاي مشبك آيروديناميك بر روي پايه‌هاي پل آيروديناميك پرداخته شد. نتايج نشان داد با افزايش طول طوقه‌ها ميزان آبشستگي كاهش بيشتري داشته است. با نصب طوقه در عمق نسبي (Z/D) 0.1 طوقه‌هاي مشبك به طول (L/D) 6، 8 و 10 به ترتيب 16.6 ، 22.3 و 24.7 درصد كاهش آبشستگي نسبت به پايه بدون طوقه را شاهد هستيم. با نصب طوقه در عمق نسبي (Z/D) 0.5 طوقه‌هاي مشبك به طول (L/D) 6، 8 و 10 به ترتيب 35.2 ، 37.4 و 38.4 درصد كاهش آبشستگي نسبت به پايه بدون طوقه را شاهد هستيم. همچنين با نصب طوقه در عمق نسبي (Z/D) 1 طوقه‌هاي مشبك به طول (L/D) 6، 8 و 10 به ترتيب 27.7 ، 31.6 و 31.4 درصد كاهش آبشستگي نسبت به پايه بدون طوقه را شاهد هستيم. با افزايش سرعت نسبي (V/Vc) از 0.54 به 0.95 به‌طور متوسط باعث افزايش آبشستگي به ميزان 113.8 درصد شده است. با نصب طوقه در عمق نسبي (Z/D) 0.1، 0.5 و 1 به ترتيب 16.6 ، 35.2 و 27.7 درصد كاهش آبشستگي نسبت به پايه بدون طوقه را شاهد هستيم. همچنين با افزايش عمق كارگذاري طوقه‌هاي آيروديناميك مشبك (Z /D) از 0.1 به 0.5 شاهد كاهش آبشستگي به ميزان 22.3 درصد و همچنين با افزايش عمق كارگذاري طوقه‌هاي آيروديناميك مشبك (Z /D) از 0.5 به 1 شاهد افزايش آبشستگي به ميزان 11.6 درصد هستيم. به اين ترتيب مي‌توان فهميد بهترين عمق كارگذاري طوقه به اندازه نصف قطر پايه پل مي‌باشد. همچنين شبيه سازي با مدل رياضي Flow-3D نزديك به مدل فيزيكي مي‌باشد و به طور متوسط تنها 5.4 درصد خطا دارد كه قابل قبول مي‌باشد.
چكيده لاتين :
Scouring is one of the main reasons for the failure of bridges in the United States and the world. The flow characteristics, the base shape and the angle of its deposition relative to the flow and characteristics of the sediments are all factors that interfere with the complexity of the scouring problem of bridge bridges. It should be noted that the final scour depth created near the bridge base is equal to the total erosion depth due to local, general, and narrowing of the flow width. Determining the depth of erosion within the range of bases requires knowledge of the displacement of sedimentary materials in the river bed. The bases disrupt the normal flow of the river, and the turbulence and disturbances resulting from it erode sedimentary materials around the base. Since the propagation of the scour hole threatens the stability of bridge structure, a common engineering practice in the field of river engineering involves the prediction of scour depth to take necessary controlling measures. Accordingly, this study aimed at investigating the effect of air foil lattice collars on airfoil bridge piers. According to the results, scouring decreased further with increasing collar length. By installing lattice collars with a length (L/D) of 6, 8, and 10 at a relative depth (Z/D) of 0.1, scouring reduced by 16.6, 22.3 and 24.7%, respectively, compared with a collarless bridge pier. By installing lattice collars with a length (L/D) of 6, 8, and 10 at a relative depth (Z/D) of 0.5, scouring reduced by 35.2, 37.4 and 38.4%, respectively, compared with a collarless bridge pier. By installing lattice collars with a length (L/D) of 6, 8, and 10 at a relative depth (Z/D) of 1, scouring reduced by 27.7, 31.6 and 31.4%, respectively, compared with a collarless bridge pier. Scouring increased by 113.8% on average by increasing the relative velocity (V/Vc) from 0.54 to 0.95. By installing the collar at a relative depth (Z / D) of 0.1, 0.5 and 1, we see 16.6, 35.2 and 27.7 percent lower scouring than the collar less base. Also, by increasing the depth of the lattice aerodynamic collars (Z / D) from 0.1 to 0.5, the scour reduction decreased by 22.3% and also with increasing the depth of the lattice aerodynamic collars (Z / D) from 0.5 to 1, increasing the scour 11.6 percent. In this way, it can be seen that the best depth of the collar is about half the diameter of the base of the bridge. Also, simulation with the Flow-3D math model is close to the physical model, with an average of only 5.4% error, which is acceptable.
