تاثير استفاده از طوق بيضوي در كاهش آب‌شستگي اطراف پايه پل

The effect of using elliptical collar in reduction of scour around bridge pier

به‌دليل اهميت زياد آب‌شستگي، پژوهش‌گران زيادي به بررسي اين پديده پرداخته و روش‌هاي مختلفي براي كنترل آن ارايه كردند. اين روش‌ها را مي‌توان به دو گروه كلي، افزايش مقاومت بستر و تغيير الگوي جريان تقسيم كرد. طوق‌ها صفحاتي هستند كه موازي با بستر و عمود بر پايه نصب شده و در بالادست پايه، مانعي در مقابل جريان روبه پايين بوده و از تشكيل حفره آب‌شستگي جلوگيري مي‌كنند. در اين پژوهش اثر طوق بيضوي بر ميزان كاهش آب‌شستگي بررسي شده است بدين منظور از 3 طوق بيضوي با نسبت طول طوق در پايين‌دست پايه به قطر پايه ( ) برابر با 1، 5/1 و 2 و ضخامت 3 ميلي‌متر استفاده شد. طول، عرض و عمق كانال آزمايشگاهي به‌ترتيب برابر با 8، 255/0 و 3/0 متر و اندازه متوسط ذرات بستر 88/0 ميلي‌متر بوده است. از پايه استوانه‌اي به قطر 21 ميلي‌متر و 5 دبي مختلف استفاده شد. نتايج نشان داد كه حجم گودال آب‌شستگي در حالت استفاده از طوق در مقايسه با آزمايش‌هاي پايه بدون طوق كاهش يافته است. بيشترين مقدار كاهش حجم مربوط به طوق بيضوي با نسبت بدون بعد طول طوق پايين‌دست پايه به قطر پايه برابر با 5/1 بوده كه اين مقدار كاهش در عدد فرود جريان 246/0 برابر 5/81 درصد بوده است. كمترين مقدار كاهش هم مربوط به طوقي به ابعاد در عدد فرود جريان 294/0 بوده كه مقدار آن برابر با 36/13 درصد است.

Due to importance of scouring, numerous researchers have investigated the local scouring and various methods suggested for controlling this phenomenon. These methods can be divided into two general categories, increasing the bed resistance and changing the flow pattern. The collars are plates which installed parallel to the bed on the pier; operate as an obstacle against the down flow and prevent the formation of the scour hole at the upstream side of the pier. The current research investigated the effect of elliptical collar on scouring process. For this purpose, three elliptical collars with the ratio of the collar length at the downstream of the pier to the pier diameter ( ) of 1, 1.5, 2, the 3 mm thickness and cylindrical pier with 21 mm diameter, were examined at 5 different discharges. Also, the Length, width and depth of the laboratory flume were 8, 0.255 and 0.3 meters, respectively, and the mean size of the bed sediment was 0.88 mm. The results showed that utilizing the collar led to reduce the scour volume in comparison with the usage of the pier without collar. The maximum (81.5%) and minimum (13.36%) scour reduction were belonged to the elliptical collars with and , at Froude numbers of 0.246 and 0.294, respectively.