بررسي آزمايشگاهي تأثير آرايش قرارگيري صفحات مستغرق تخت بر آبشستگي در اطراف ‌پايه‌ها و تكيه‌گاه پل

Laboratory Investigation of Effect of Flat Submerged Vanes on Scour at Bridge Piers Group and Abutment

پايه‌­ها و تكيه­‌گاه‌­هاي جانبي پل در عرض رودخانه باعث تغيير الگوي جريان آب و در نتيجه موجب آبشستگي موضعي در اطراف اين سازه‌­ها مي­‌شوند. روش‌­هاي مختلفي براي كاهش آبشستگي موضعي در اطراف پايه‌­ها و تكيه­‌گاه­‌هاي جانبي پل پيشنهاد شده كه يكي از آن­ها استفاده از صفحات مستغرق است. اين صفحات با تغيير در رژيم حركت بار بستر، اين امكان را فراهم مي‌­سازند تا محل رسوب‌­گذاري و فرسايش قابل ‌كنترل باشد. عملكرد صفحات مستغرق در كاهش آبشستگي پايه و تكيه‌­گاه پل و حركت رسوب از اطراف صفحات كه موجب ايجاد جريان روبه پايين در جلوي آن­ها مي‌­شود، تحت تأثير نحوه­ي قرارگيري صفحات مستغرق مي­‌باشد. در اين پژوهش، تأثير آرايش­­‌هاي مختلف قرارگيري (تك‌رديفه موازي، دو رديفه موازي و دو رديفه زيگزاكي) صفحات مستغرق تخت با نسبت طول به ارتفاع در زاويه قرارگيري 20 درجه نسبت به جهت جريان، بر كاهش آبشستگي گروه پايه و تكيه‌­گاه پل در حضور اجسام شناور مستطيل شكل به ‌صورت آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفته است. تمامي آزمايش­‌ها در شرايط جريان يكنواخت با آب زلال و رسوبات غير چسبنده ­اي با قطر متوسط mm 0/91= d50انجام‌ شده است. نتايج حاكي از آن بود كه آرايش دو رديفه سه‌تايي به صورت زيگزاكي بيشترين تأثير را در كاهش آبشستگي و حفاظت پايه­‌ها و تكيه­‌گاه داشته است. در اين حالت فاصله صفحات از تكيه­‌گاه و فاصله رديف‌­ها با فاصله نسبي0/5 و 1 مي‌­باشد. (فاصله صفحات از تكيه‌­گاه به اندازه La و فاصله رديف‌­ها از هم 2La بوده ) كه موجب كاهش 81 درصدي عمق آبشستگي گرديده ­است.

Local scour involves the removal of material from around piers and abutments as the flow accelerates around the obstructed flow area. Various methods have been suggested for the control and reduction of local scour around the bridge piers and abutment. Using submerged vanes is one of these methods. Vanes change the regime of bedload movement that led to control places of deposition and erosion. The function of vanes to reduce scour around the bridge piers and sediment movement in the region of vanes due to downflow in front of them are affected by arrays of the vanes. In the present study, different layouts of arrangements (parallel rows, two parallel rows, and two zigzag rows) flat submerged vanes with the ratio of length to height (L/H=3) at an angle of 20 degrees relative to the direction of flow on the protection of local scour around abutment and piers group with rectangular debris were investigated. All experiments conducted in uniform flow with clear water were being done. The results showed that the zigzag arrangement of the two-three rows had the greatest effect on the protection of local scour around the abutment. In this case, the vane distance from the abutment and the row spacing with the relative spacing is 0/5 and 1, respectively, (the distance of the vanes from the abutment was La and the distance of the rows was 2La) that reduced the scour depth by 81%.