بررسي تاثير زبري بر پايداري سنگ چين در اطراف پايه استوانه اي پل در قوس رودخانه

Effects of Roughness on Riprap Stability around Cylindrical Bridge Pier in 180 Degree River Bend

پل از جمله مهمترين سازه هاي رودخانه اي است كه در راهسازي از اهميت زيادي برخوردار مي باشد. وقوع آبشستگي در اطراف پايۀ پل در مسيرهاي قوسي يكي از عمده ترين دلايل تخريب پل ها است. از جمله روش هاي مهار كردن آبشستگي در اطراف پايۀ پل استفاده از سنگ چين مي باشد. يكي از روش هاي افزايش پايداري سنگ چين در اطراف پايه هاي پل، ايجاد زبري در بدنۀ آن است. در اين مطالعه، به منظور بررسي پايداري سنگ چين ها در اطراف پايۀ پل، آزمايش هايي در يك نهر پايه دار آزمايشگاهي از جنس پلاكسي گلاس با قوس 180 درجه انجام پذيرفت. در اين تحقيق، با قرار دادن دو پايۀ استوانه اي به طور جداگانه با بدنۀ صاف و زبر به همراه سنگ چين در اطراف آنها، اقدام به يك گروه آزمايش شد. آزمايش ها با استفاده از دو نوع چگالي نسبي سنگ چين و با چهار قطر متفاوت در بده ثابت، در حالت آب زلال انجام گرفت. در هر آزمايش عمق جريان در شرايط آستانۀ شكست اندازه گيري شد، سپس با استفاده از داده هاي بدست آمده عدد پايداري محاسبه گرديد. نتايج اين تحقيق نشان دادند كه پايداري سنگ چين ها در اطراف پايۀ استوانه اي به دو عامل عدد فرود در آستانۀ شكست و قطر نسبي سنگ چين ها وابسته است. همچنين، در شرايط يكسان، وجود زبري در پايۀ استوانه اي در قوس باعث افزايش پايداري سنگ چين ها در اطراف پايۀ استوانه اي مي شود.

Bridge is the most important structure in road building where the route crosses a river. Local scour around bridge piers built over a curve in a river is an important reason for its failure. Correct placement of ripraps around the base of piers protects the streambed from scouring by the turbulent flow, which could undermine the pier, resulting in the settlement that terminates in the bridge collapse. Roughening the smooth surface of the pier base and using rough-hewn stones for the riprap is a logical method for their protection. Controlled laboratories experiments were conducted in a 180 degree bent Plexiglas flume where two cylindrical piers had been installed in the bend, one with smooth and the other with the roughened surface. Treatments consisted of two bulk densities and four diameters for the riprap with only one flow rate of freshwater. Results indicated that stability of the riprap depended on the Froude number at the failure threshold, and the relative diameter of the riprap. Furthermore, the presence of roughness on the pier base surface enhanced its stability.