كاربرد پره هاي مستغرق دركاهش آبشستگي موضعي تكيه گاه پل با دماغه گرد

Application of the Submerged Vanes on Reduction of Local Scour around the Bridge Abutment with Rounded Nose

ادارۀ فدرال بزرگراه­ هاي آمريكا در بررسي آمار شكست پل­ ها به اين نتيجه رسيده است كه دليل اصلي شكست آنها آبشستگي موضعي اطراف تكيه­ گاه ­هاي جانبي، در مقايسه با آبشستگي پايه­ هاي پل، است.. روش ­هايي مختلف براي كاهش آبشستگي موضعي در اطراف پايه­ هاوتكيه ­گاه­ هاي جانبي پل پيشنهاد شده كه يكي از آنها استفاده از پره­­ هاي مستغرق است. در پژوهش حاضر به بررسي عملكرد استقرار پره ­هاي مستغرق در كاهش آبشستگي موضعي تكيه­ گاه پل با دماغۀ گرد به­ صورت آزمايشگاهي پرداخته شده است. آزمايش­ ها در يك فلوم با مقطع مركب و با استفاده از رسوبات غيرچسبنده با قطر متوسط 1 ميلي­متر و در دو مرحله اجرا شدند: بدون حضور پره ­­هاي مستغرق و با حضور پره­­هاي مستغرق. پره­ ها با طول 10 و ارتفاع 3/33 سانتي­متر (L/H =3)، در پنج نوع آرايش­ دو رديفه و با زاويۀ 20 درجه نسبت به جريان در جلو تكيه ­گاه پل مستقر شدند. نتايج اين پژوهش نشان مي­ دهد كه عملكرد پره­ هاي مستغرق در كاهش آبشستگي اطراف تكيه­ گاه قابل توجه و موجب حركت حفرۀ آبشستگي و دور كردن آن از دماغۀ تكيه­ گاه به سمت مركز كانال شده است. همچنين، استفاده از پره ­هاي مستغرق با پنج نوع آرايش مختلف نشان مي­ دهد كه به ­طور متوسط اين سازه مي­ تواند 60/1 درصد عمق آبشستگي را در اطراف تكيه­ گاه پل كاهش دهد. نتايج به ­دست آمده همچنين نشان مي­ دهد كه بهترين عملكرد را آرايش دو رديفه موازي دارد كه در آن پره­ هاي رديف اول با فاصلۀ 5 سانتي­متر و رديف دوم با فاصلۀ 15 سانتي­متر از تكيه ­گاه قرار مي­ گيرند و موجب كاهش 71/74 درصد از حداكثر عمق آبشستگي شده ­اند.

The statistics of bridge failures by US Federal Highway Administration show that the local scour around the bridge abutment is main reason compared to the local scour of piers. Various methods have been suggested for the control and reduction of local scour around the bridge piers and abutment. Using submerged vanes is one of these methods. In this study, the effect of submerged vanes to reduce the local scour around the bridge abutments with rounded nose was studied. Experiments conducted in a compound channel with non-cohesive sediments with diameter (d50) of 1 mm. Experiments carried out in two stages: in first stage without using submerged vanes and at the second stage with the presence of submerged vanes. Two rows of submerged vanes with length of 10 cm, height of 3.33 cm (L/H =3) and with angle of 20° was used. The results showed that the geometric properties of the scour hole in the nose of abutment was similar to the results obtained by other researchers. Results also showed that at all flow conditions submerged vanes reduced the scour hole around the bridge abutment and they moved the scour hole from the near of the abutment to the center of channel. Also the results showed that using submerged vanes averagely reduced 60.1% of the maximum scour depth. Finally the best layout of submerge vanes which had a distance of 5 and 15 cm between first and second rows with abutment, reduced the maximum scour depth by 71.74 percent