تأثير ابعاد زبري ايجاد شده در وجه بالادست و پايين‌دست پايه پل مربعي بر گودال آبشستگي

Effect of Upstream and Downstream Roughness on Scour Hole of Square Bridge Pile

با افزايش چالۀ آبشستگي در بالادست و پايين‌دست پايه‌هاي پل طراحي شده روي رودخانه‌ها، پايداري استاتيكي سازۀ پل به مخاطره كشيده مي‌شود. براي مقابله با اين پديده هيدروليكي راهكارهاي مختلفي پيشنهاد شده است. يكي از اين راهكارها، تغيير هيدروديناميك جريان در اطراف پايۀ پل‌ها است. اين راهكار با كاهش جريان پايين‌رونده در بالادست پايه پل‌ها از افزايش آبشستگي جلوگيري به‌عمل مي‌آورد. در تحقيق حاضر، با استفاده از ساخت مدل‌هاي پايه پل مربع با زبري‌هاي مستطيلي و مثلثي در دو حالت پيوسته و ناپيوسته در ابعاد مختلف سعي در بررسي تأثير ساختار هندسي زبري‌هاي مورد آزمايش بر حداكثر ميزان عمق آبشستگي در اطراف پايه پل مربعي شد. نتايج تحقيق نشان داد، با افزايش طول زبري در بالادست و پايين‌دست پايه پل، چاله آبشستگي به‌صورت محسوسي با نرخ كاهشي عمق آبشستگي ماكزيمم در حدود 34 درصد نسبت به مدل شاهد (بدون زبري) تغيير وضعيت مي‌دهد. همچنين مقايسه‌هاي بين مدل‌هاي زبري پيوسته و ناپيوسته نشان داد، با اجراي ناپيوسته زبري مستطيلي و مثلثي ميزان حداكثر عمق آبشستگي به‌صورت محسوسي كاهش پيدا مي‌كند. درنهايت با درنظر گرفتن آناليز ابعادي، رابطه‌اي بر پايه رگرسيون غيرخطي بر داده‌هاي آزمايشگاهي برازش داده شد. در اين رابطه به‌ازاي وجود رسوبات ماسه‌اي، متوسط ميزان عمق آبشستگي در حالت‌هاي مختلف زبري پيش‌بيني شد. نتايج نشان داد، مقادير محاسباتي با مقادير واقعي به‌دست آمده از آزمايشات برازش مناسبي دارد.

To prevent demolishing bridge piles due to developing the scour hole under the foundation of these piles some solution has been proposed in the literature. One of the important approaches could be installing different geometric of roughness at the downstream and upstream piles sections. This causes the downward flows which are performing the main role in developing scour holes to be marginally decreased. The present study explores the effect of geometric roughness and also, continuity and un-continuity of roughness length on maximum scour holes around bridge pile. Results indicate that due to increasing the length of roughness the developed scour holes were formed by less scour hole depths. Furthermore, continuity of roughness increases the scour hole depths; however, un-continuity causes the height of scour holes to be developed by fewer values. Also, the comparison shows that the length of installed roughness in maximum value is decreasing the scour hole depth constitute 34 percent. Based on the non-linear regression technique an equation has been proposed to predict the maximum scour hole due to different conditions. Comparison between experimental and proposed values shows that the accuracy of the proposed equation has an acceptable error which has been calculated less than 11 percent.