كنترل آب‌شستگي موضعي توسط طوقه‌هاي مربعي شكل در اطراف پايه پل در قوس‌هاي 180 درجه

Control of local scour at bridge pier using square collar in a 180 degree flume bend

وقوع آب‌شستگي موضعي در اطراف پايه‌هاي پل يكي از عمده‌ترين دلايل تخريب پل‌ها است. هرچند كه معمولاً پل در مسيرهاي مستقيم رودخانه قرار دارند ولي نمونه‌هاي متعددي از وجود پل در محل خم رودخانه‌ها مي‌توان مشاهده كرد. از جمله روش‌هاي كاهش آب‌شستگي اطراف پايه‌هاي پل نصب طوقه محافظ برروي پايه است. در ين مطالعه به‌منظور بررسي اثر طوقه مربعي در كنترل آب‌شستگي اطراف پايه پل استوانه‌اي در قوس رودخانه‌ها، آزمايش‌هايي در يك فلوم آزمايشگاهي با قوس 180 درجه با 67/4 Rc/B= از جنس پلاكسي گلاس صورت گرفت. در اين تحقيق با قرار دادن يك پايه استوانه‌هاي به قطر 6 سانتي‌متر به‌همراه طوقه مربعي با چهار قطر مختلف در موقعيت 60 درجه با دبي 32 ليتر بر ثانيه و عمق ثابت12 سانتي متر پديده آب‌شستگي حول پايه‌ها درحالت آب زلال بررسي شد. محل نصب طوقه در آزمايش‌ها در 4 ارتفاع بود. براي مصالح كف فلوم از ماسه طبيعي با دانه‌بندي يكنواخت با 2 و ضريب يكنواختي 3/1 استفاده شد. نتايج اين تحقيق نشان داد با افزيش ابعاد طوقه ميزان آب‌شستگي موضعي در اطراف پايه به‌طور قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد به‌طوري‌كه حداقل ميزان آب‌شستگي در هنگام نصب يك طوقه با قطر موثر سه برابر قطر پايه روي يك پايه استوانه‌اي در D 1/0 زير بستر ايجاد شد.

Local scour hole around bridge piers occurs because of flow separation and developing several vortices. Such scour hole may cause failure of the bridge especially during the river floods. In this study, the use of collars to reduce local scour at a bridge pier is presented with respect to time of scour development. This study was conducted using a 180 degree laboratory flume bend with a relative radius of Rc/B=4.67 with Plexiglas sidewalls. Tests were conducted using one pier with 60 mm diameter in the positions of 60 degree under one flow 32 lit/s and depth 12 cm under clear-water conditions. In this study, the time development of the local scour around the pier fitted with and without collar plates and four sizes of collars fitted at four elevations was studied. The soil materials used in the study had a d50 = 2 mm and geometric standard deviation 1.3. The results of the model study indicated that the maximum depth of scour is highly dependent on the experimental duration. It was observed that, as the size of a collar plate increases, the scour decreases. So minimum depth of scour is dependent on the 3D collar and poisoned at -0.1D elevated.