طراحي قطر سنگ چين در اطراف تكيه گاه پل واقع در قوس رودخانه

Design of Riprap Size at Bridge Abutment in a River Bend

فرسايش در قوس رودخانه به دليل وجود جريان ثانويه نسبت به مسير مستقيم تشديد مي گردد، لذا توجه به موضوع فرسايش و كنترل و كاهش آن در اين بخش از رودخانه بسيار حايز اهميت مي باشد. هدف از تحقيق حاضر ارايه رابطه براي تخمين قطر سنگ چين در اطراف تكيه گاه پل واقع در قوس رودخانه هاست. در اين تحقيق ابتدا معادله بي بعد بر مبناي آناليز ابعادي براي آستانه حركت و آستانه شكست استخراج شد و سپس آزمايش ها با استفاده از سه نوع سنگ چين با چگالي هاي 51/1، 05/2، 65/2 و با قطرهاي 75/4، 52/9، 7/12 و 05/19 ميلي متر انجام شد. هر سنگ چين با استفاده از چهار دبي 017/0، 020/0، 023/0 و 028/0 مترمكعب بر ثانيه مورد آزمايش قرار گرفت. هر آزمايش از عمق جريان بالا شروع شد و به تدريج عمق كاهش داده مي شد تا زماني كه اولين حركت در سنگ دانه ها مشاهده شود و در اين لحظه مشخصات جريان به عنوان مشخصات آستانه حركت اندازه گيري مي گرديد. شرايطي از جريان كه در آن سنگ دانه ها به صورت گروهي شروع به حركت مي كردند آستانه شكست تعريف گرديد و مشخصات جريان در اين لحظه به عنوان مشخصات آستانه شكست اندازه-گيري مي شد. با استفاده از داده هاي به دست آمده، فرمول هاي طراحي قطر سنگ چين براي كنترل آب شستگي تكيه گاه پل در قوس رودخانه ارايه گرديد. همچنين فرمول هاي ارايه شده توسط تحقيق حاضر با روابط ارايه شده از مطالعات پيشين بر روي سنگ چين اطراف تكيه گاه واقع در مسير مستقيم مقايسه شد و ضريب تصحيح مناسب براي استفاده از اين روابط در قوس ارايه شد.

Scouring will be intensified at the river bend due to the existing of secondary flow in comparison with straight channels so attention to the erosion and its control and mitigation at this part of river is very important. The present paper is aimed to study and design the riprap diameter at bridge abutment in a river bend. In this study first a general non dimensional relationship was developed based on dimensional analysis at the point of incipient motion and incipient failure. Then extensive tests were conducted using three types of riprap with specific gravity of 1.51, 2.05 and 2.65 and sizes of 4.75, 9.52, 12.7 and 19.05 millimeter. Each riprap conducted under four different discharges of 0.017, 0.020, 0.023 and 0.028 m3/s. Each test was started from high flow depth and gradually lowered until the first displacement of rock was observed. The flow characteristics at this point were recorded as incipient motion. Incipient failure defined when all rocks are in motion. Applying the obtained data, formulas were developed to be applicable for design of rock size to control of Scour bridge abutment at river bend. The formulas developed in this research were compared with formulas of earlier studies on riprap at abutment for straight channels and suitable correction coefficients were suggested for these relations to be applicable at river bend