بررسي آزمايشگاهي تاثير طوق در كاهش عمق آب‌شستگي اطراف تكيه‌گاه‌هاي مستطيلي و ديوارباله‌اي

Experimental Study of Effect of Collar on Local Scour Reduction around Vertical and 45˚ Wing wall Abutments

آب‌شستگي اطراف تكيه‌گاههاي كناري پل، از عوامل مهم در واژگوني و تخريب پل‌ها به شمار مي‌آيد. روش‌هاي متعددي مانند سنگ چين جهت مهار و مقابله با آب‌شستگي اطراف تكيه‌گاه‌ها وجود دارد؛ يكي از روش‌هاي كاهش آب‌شستگي اطراف تكيه‌گاه، استفاده از طوق‌ محافظ در اطراف آن مي‌باشد. در اين مطالعه، تراز قرارگيري طوق نسبت به بستر( تراز بالاتر، روي بستر و تراز پايين‌تر از بستر)، شكل و اندازه طوق‌ به صورت ضريبي از طول تكيه‌گاه ( ) در آزمايشگاه مورد بررسي قرار گرفته ‌است. آزمايش‌ها در حالت آستانه حركت ذرات بستر و در حالت آب‌شستگي آب زلال، با مصالح بستر يكنواخت و تا زمان رسيدن به زمان تعادل نسبي انجام شده‌است. در اين تحقيق عملكرد طوق كامل و تكه‌اي به عنوان محافظ بستر بر روي دو نوع تكيه‌گاه مستطيلي و ديوار باله‌اي 45 درجه بررسي شده است و در تمامي آزمايش‌ها از تكيه‌گاه‌ كوتاه (نسبت طول تكيه‌گاه به عمق جريان كوچكتر مساوي يك) استفاده شده‌است. نتايج نشان مي‌دهد با افزايش طول طوق ميزان آب‌شستگي كاهش مي‌يابد و مهم‌ترين پارامتر موثر در كاهش آب‌شستگي، طول طوق مي‌باشد. با توجه به نتايج آزمايشگاهي در بهترين حالت، كاهش عمق آب‌شستگي كناره تكيه‌گاه مستطيلي (طوق در تراز پايين‌تر از بستر) و ديوار باله‌اي (طوق در تراز بستر) براي طوق به طول 25/2 به ترتيب برابر است با 8/87 و 8/67 درصد مي‌باشد.

Local scour around the abutment is of utmost importance in bridge failures. Numerous methods such as riprap have been proposed to reduce the destructive effects of scouring; one of the ways to harness and reduce the local scour depth is installed protective collars around the abutment. In this paper effect of collar elevation (upper level, bed level and lower level), collar geometry and its size as a multiplier of the length of the abutment ( ) have been experimentally investigated. All experiments were performed at the threshold of bed material motion under clear-water conditions and uniform-sized bed material. In this study the full-collar and partial collar performance as a bed protective on the two types of abutments; vertical wall and 45? wing wall abutment were investigated. The abutment considered in all experiments was short (ratio of abutment length to approach flow depth less than unity). Results from the experiments indicate that by increasing the collar width the local scour reduced and the collar width is utmost importance parameter in scour depth reduction. The Experimental results presented show in the best case, percentage of scour depth reduction that around the vertical wall (collar at lower bed elevation) and wing wall abutment (collar at streambed elevation) which is 2.25 times wider than the abutment width, was obtained 87.8 and 67.8.