بررسي تاثير لايه سپري بر آب‌شستگي پايه پل تحت اثر جريان غيردايمي (بخش دوم)

Armoring Effect on Local Scouring around the Bridge Pier under Unsteady Flow Condition (Part 2)

در تحقيق حاضر، به مطالعه آزمايشگاهي اثر جريان غير دايمي بر آب‌شستگي موضعي در بسترهاي سپري پرداخته شده است. آزمايش‌ها در شرايط جريان غير دايمي و هيدروگراف هاي مختلف (10 حالت مختلف از هيدروگراف هاي مثلثي) ترتيب داده شد. اين آزمايش‌ها دركانالي به طول 5/8 متر با مقطع مستطيلي به عرض 405/0 متر انجام گرفت. ناحيه آزمايش به وسيله دو لايه مصالح يكنواخت بستر و سپر پر شد. تركيب‌هاي مختلفي از مصالح سپر و بستر بررسي شد. در اين تحقيق از سه پايه استوانه‌اي به قطرهاي 42، 33 و 22 ميلي متر استفاده شد. ضخامت لايه سپري 3 برابر قطر متوسط مصالح سپر انتخاب گرديد. سرعت جريان يكنواخت به‌گونه‌اي انتخاب شد كه شرايط براي آب‌شستگي آب زلال در لايه سپر فراهم شود. براي اين منظور، u*/u*ca=0.8 انتخاب شد كه u* سرعت برشي جريان و u*ca سرعت برشي بحراني مصالح لايه سپري بر اساس دياگرام شيلدز است. بررسي ها نشان داد كه در هيدروگراف هاي مثلثي و بسترهاي پوشيده شده با لايه نازكي از ذرات سپر، عمق فرسايش مستقل از شكل هيدروگراف است و از سويي ديگر افزايش زمان پايه هيدروگراف، تاثير ناچيزي بر پيش‌روي ناحيه فرسايش در جلو پايه دارد. از مجموع مشاهدات و نتايج مي توان دريافت كه يك هيدروگراف مثلثي، با زمان پايه T با n تكرار اثري تقريباً معادل با يك هيدروگراف يكپارچه، با زمان پايه nT دارد.

In this study armoring effect on local scouring under unsteady flow condition was investigated based on model experimentation. To obtain unsteady flow condition, ten different triangular hydrographs were considered. Experiments were performed in an 8.5 m long and 0.405 m wide laboratory-scaled flume. The bed materials were overlain by a thin armor layer of coarser sediment. Different combinations of uniform bed-armor layers were employed. Three circular piers of 22, 33 and 42 mm diameters were used. For each experiment the armor-layer thickness was maintained at 3da (da, is the armor-layer material mean size). The approaching flow velocity is restricted to the clear water scour condition with respect to the armor layer particles (u*/u*ca=0.8, where u* is the flow shear velocity, and u*ca is the critical shear velocity of the armor-layer particles estimated based on the Shields’ diagram). Results indicated that the equilibrium scour depth is independent of the hydrograph shape. In addition, increasing the hydrograph base time does not affect the scouring hole formed downstream of the pier. Observations showed that the effect of n hydrographs with the same base time of T is almost identical to that of a continuous hydrograph with the base time of nT.