تاثير قطر و رقوم كارگذاري طوق نيم دايره اي بر ميزان عمق آبشستگي و الگوي جريان پيرامون تكيه گاه پل

Influence of Semicircular Collar Diameter and Its Alignment on Scour Depth and Flow Pattern around Bridge Abutment

كاهش آبشستگي براي جلوگيري از تخريب سازه هاي هيدروليكي كه در مسير جريان هاي آبي قرار مي گيرند، امري اجتناب ناپذير است. در اين تحقيق به بررسي اثربخشي طوق نيم دايره اي بر كاهش عمق آبشستگي در اطراف تكيه گاه با هدف مشخص شدن تغييرات الگوي جريان در اطراف اين سازه پرداخته شد. آزمايش ها در شرايط آبشستگي آب زلال و طوق ها به شكل نيم دايره اي بر روي تكيه گاه هاي نيم دايره اي در دو اندازه L5/1و L2 (L طول تكيه گاه در برابر جريان) و در سه تراز مختلف نسبت به بستر، هم تراز بستر و L0/2 زير و بالاي بستر مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه وجود طوق علاوه بر كاهش ميزان عمق نهايي آبشستگي موجب تاخير در روند آبشستگي نيز شده است، كه اين اثر بخشي با افزايش اندازه طوق بيشتر مشاهده مي گردد. به علاوه تراز قرارگيري طوق هاي با اندازه برابر مي تواند موجب عملكرد بهتر طوق و در نتيجه كارآمدي آن در هزينه تمام شده طرح باشد. با توجه به نتايج آزمايش ها طوق با اندازه L2 و قرارگيري در زير بستر عملكرد بهتري از خود نشان داد و موجب كاهش 58 درصدي عمق نهايي آبشستگي نسبت به تكيه گاه شاهد شد. همچنين با بررسي مشخصات جريان در اطراف تكيه گاه در شرايط با و بدون طوق مشخص گرديد كه طوق باعث كاهش مقادير سرعت در جهات مختلف بخصوص در بالادست تكيه گاه مي شود و تاثير آن بر روي جريان روبه پايين، موجب كاهش قدرت گرداب ها و تغيير رفتار رفت و برگشتي و جابجايي موقعيت گرداب ها مي گردد. به طوري كه وجود طوق مقدار ماكزيمم سرعت جريان روبه پايين را در بالادست تكيه گاه به ميزان 39 درصد كاهش داده است.

Reducing scouring is inevitable to prevent the destruction of hydraulic structures on the water flows. In this research, the effect of semicircular collar on the reduction of scour depth around the abutment was investigated with the aim of identifying the flow pattern changes around this structure. Experiments were carried out under clear water conditions. Semicircular collars were examined on semicircular abutments in two sizes 1.5L and 2L (L is abutment length against the flow) and at three different levels relative to the bed; bed alignment, 0.2L below and 0.2 above the bed. The results showed that the existence of the collar, in addition to reducing the final scour depth, caused a delay in the scouring process. This effect has also been increased by increasing the size of the collar. In addition, the position of collars with the same size can improve collar performance and efficiency on the design cost. Based on the results of the experiments, the collar with 2L size and under the bed showed better performance and reduced the final scour depth by 58% compared to the control abutment. Also, according to the experiments, the position of the collar under the bed showed better performance. By investigating the flow pattern around the abutment in conditions with and without collar, it was found that the collar reduces the flow velocity in different directions, especially in the upstream of the abutment. Also, its effect on downflow reduces the strength of the vortices and changes the reciprocating behavior and displacement of the vortices. So that the presence of collar has reduced the maximum downflow velocity at the upstream abutment by 39%.