آمار
| تعداد نشریات | 14 |
| تعداد شماره‌ها | 689 |
| تعداد مقالات | 7,127 |
| تعداد مشاهده مقاله | 11,361,261 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 10,293,359 |
بررسی آزمایشگاهی تاثیر تجمع اجسام شناور بر آبشستگی موضعی پایه و تکیه‌گاه پل | ||
| مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک | ||
| مقاله 15، دوره 25، شماره 2، خرداد و تیر 1397، صفحه 267-282 اصل مقاله (1.1 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2018.12472.2714 | ||
| نویسندگان | ||
| زهرا ابوسعیدی1؛ کورش قادری* 2؛ مجید رحیم پور1؛ محمد مهدی احمدی1 | ||
| 1دانشگاه شهید باهنر کرمان | ||
| 2استادیار دانشگاه شهید باهنر کرمان | ||
| چکیده | ||
| تجمع اجسام شناور در اطراف پایه و تکیه‌گاه‌های پل موجب کاهش سطح مقطع رودخانه، انحراف جریان، افزایش سرعت جریان و تغییر در الگوی آبشستگی می‌گردد. یکی از مباحث مهم در طراحی پل بر رودخانه‌ها، بررسی اثرات منفی ناشی از تجمع اجسام شناور چوبی می‌باشد این اجسام چوبی، وضعیت گوناگونی از لحاظ شکل جمع‌شدگی و نحوه قرارگیری در جلوی پایه‌های پل دارند که بیشتر در طبیعت به شکل مکعب مستطیل در جلو پایه تجمع می‌یابند. تاثیر اجسام شناور بر آبشستگی پایه پل توسط محققین مختلف مورد بررسی قرار گرفته ولی تاکنون مطالعه کاملی برای بررسی اثر تجمع اجسام شناور بر الگوی جریان و مشخصه‌های چاله آبشستگی در حالت ترکیب پایه و تکیه‌گاه پل صورت نگرفته است. از این‌رو در این پژوهش تاثیر اجسام شناور با خصوصیات هندسی مختلف بر الگوی جریان و آبشستگی بستر در اطراف تکیه‌گاه و پایه پل به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش تاثیر فاصله بین پایه و تکیه‌گاه و نیز مشخصات هندسی اجسام شناور (شامل ضخامت، طول موثر و شکل آن‌ها) بر روی آبشستگی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش‌ها در آزمایشگاه تحقیقاتی هیدرولیک و سازه‌های آبی بخش مهندسی آب دانشگاه شهید باهنر کرمان انجام شد. کانال آزمایشگاهی دارای طول 8 متر، عرض 80 سانتی‌متر و ارتفاع 60 سانتی‌متر می‌باشد. مدل پایه پل (قطر 3cm) و تکیه‌گاه (6cm*12cm) از جنس گالوانیزه انتخاب گردید. تکیه ستر رسوبی به ضخامت 16 سانتی‌متر از رسوبات با اندازه متوسط 91/0d50= تشکیل شده بود. برای جلوگیری از شسته شدن رسوبات، بستر کاذب در بالادست و پایین‌دست بازه مطالعاتی نصب شد. از اجسام منشوری مستطیلی، مثلثی و نیمه-استوانه‌ای به عنوان مدل اجسام شناور استفاده شد (ضخامت نسبی اجسام شناور (T_d/D) در محدوده 1 تا 3 و طول نسبی اجسام شناور(D_d/D) در محدوده 4 تا 10 متغیر می‌باشد). سرعت آستانه حرکت ذرات رسوبی و حداکثر سرعت مربوط به آزمایش-های این تحقیق به ترتیب 4/0 و 2/0 متر بر ثانیه می‌باشد که نشان می‌دهد، کلیه آزمایش‌ها در شرایط آب زلال انجام گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش فاصله نسبی بین تکیه‌گاه و پایه پل (G/D) از 66/6 به 33/3 مقدار عمق حداکثر آبشستگی در اطراف پایه پل و تکیه‌گاه به ترتیب 8 و 5/12 درصد افزایش یافت. همچنین اجسام شناور مستطیلی در مقایسه با سایر شکل‌های مورد بررسی بیشترین عمق آبشستگی را ایجاد کردند. با افزایش ضخامت نسبی اجسام شناور استوانه‌ای(T_d/D) از 1 به 3 عمق حداکثر در اطراف پایه پل و تکیه‌گاه به ترتیب 6/7 و 1/24 درصد افزایش یافت. آزمایش‌ها نشان داد که طول موثر اجسام شناور نیز تاثیر قابل توجهی بر ابعاد حفره آبشستگی دارد به طوری‌که عمق حداکثر آبشستگی در حضور اجسام شناور استوانه‌ای با طول نسبی (D_d/D) 10 در مقایسه با آزمایش شاهد برای پایه و تکیه‌گاه پل به ترتیب 8/50 و 58 درصد بیشتر بوده است. بر اساس نتایج این پژوهش مشخص گردید که عمق آبشستگی ایجاد شده در حضور اجسام شناور با ضخامت نسبی اجسام شناور رابطه مستقیمی داشته است به طوری که با دو برابر شدن ضخامت نسبی اجسام شناور مستطیلی، عمق آبشستگی در پایه و تکیه‌گاه پل به ترتیب 2/1 و 05/1 برابر شد. با افزایش قطر نسبی، ابتدا عمق آبشستگی افزایش یافت و سپس به یک مقدار تقریبا ثابتی رسید. بطور مثال برای اجسام شناور مستطیلی با تغییر طول نسبی از 4 به 10، عمق آبشستگی در پایه و تکیه‌گاه پل به ترتیب 4/22 و 2/10 درصد افزایش یافت ولی برای طول‌های نسبی بزرگتر، تغییری در عمق آبشستگی مشاهده نشد. همچنین با کاهش فاصله بین پایه و تکیه گاه پل، حداکثر عمق آبشستگی در مقایسه با آزمایش شاهد به طور قابل توجهی افزایش یافت. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| حداکثر عمق آبشستگی؛ اجسام شناور؛ تکیه‌گاه پل؛ پایه پل | ||
| مراجع | ||
|
1.Breusers, H., Nicollet, G., and Shen, H. 1997. Local scour around cylindrical piers. J. Hydr. Res. IAHR, 15: 3. 211-252.
2.Diehl, T. 1997. Potential drift accumulation at bridge. Report No. FHWARD -97-028, Hydraulic Engineering No. 9, Federal Highway Administration, Washington, D.C.
3.Hagerty, D., Parola, A., and Fenske, T. 1995. Impacts of. 1993. Upper Mississippi river basin floods on highway systems. Report No. 1483. Transportation research board, Washington, DC. 121: 12. 869-876.
4.Hong S. 2005. Interaction of bridge contracrion scour and pier scour in a laboratory river model. M.Sc. thesis. Civil and Environmental Deep. Georgia Inst. of Technology. Atland.
5.Kumar, V., Rang Raju, K., and Vittal, N. 1999. Reduction of local scour around bridge piers using slot and collars. J. Hydr. Engin. ASCE. 125: 12. 1302-1305.
6.Lagasse, P., Clopper, P., and Zevenbergen, L. 2010. Effects of Debris on Bridge Pier Scour, NCHRP Report 653, Transportation Research Board, National Academies of Science, Washington, D.C. 117p.
7.Lagasse, P., Zevenbergen, L., Schall, J., and Clopper, P.E. 2007. Countermeasures to protect Bridge piers from scour. NCHRP Report No. 593, Transportation Research Record, Transportation Research Board, Washington, D.C. 6p.
8.Melville, B.W. 1992. Local Scour at bridge abutment. J. Hydr. Engin. 118: 4. 615-631.
9.Melville, B. 1997. Pier and abutment scour–an integrated approach. J. Hydr. Engin. 123: 2. 125-136. 10.Moshashaie, M. 2014. Experimental investigation of the effect of rectangular woody debris on scour of a sharp nose square and a square piers, M.Sc. dissertation, Faculty of agriculture, Shahr-e-Kord University. (In Persian)
11.Oben-nyarko, K., and Ettema, R. 2011. Pier and abutment scour interaction. J. Hydr. Engin. ASCE. Pp: 1599-1605.
12.Parola, A., Apelt, C., and Jempson, M. 2000. Debris Force on Highway Bridge. NCHRP Report No. 445, Transportation Research Record, Transportation Research Board, Washington, D.C. 176p.
13.Pagliara, S., and Carnacina, L. 2010. Temporal scour evolution at bridge piers: effect of wood debris roughness and porosity, J. Hydr. Res. 48: 1. 3-13.
14.Pagliara, S., and Carnacina, L. 2011. Influence of Wood Debris Accumulation on Bridge Pier Scour. J. Hydr. Engin. ASCE. 137: 254-261.
15.Park, J., Chamroeun, S., Park, C., and Young, D. 2015. A Study on the Effects of Debris Accumulation at Sacrificial Piles on Bridge Pier Scour. KSCE J. Civil Engin. 20: 4. 1546-1551. 16.Raudkivi, A., and Ettema, R. 1983. Clear water scour at cylindrical piers. J. Hydr. Engin. ASCE, 103: 10. 1209-1213.
17.Schmocker, L., and Hanger, W. 2010. Drift accumulation at River Bridge. Laboratory of Hydraulic, Hydrology and Glaciology VAW, ETH-Zurich, Zurich, Switzerland Bundesanstalt fur Wasserbau ISBN 978-3-939230-00-7. 18.Walleerstein, N., and Thome, C. 1996. Impact of wood debris on fluvial processes and channel morphology in stable and unstable stream. US Army Research Development and standardization Group., UK, London. 162p.
19.Walleerstein, N., and Thome, C., and Doyle, M. 1997. Spatial distribution and impact of large woody debris in norther Mississippi. Proceedings of the conference and Management of Landscapes Disturbed by channel Incision, May 19-23. Pp: 145-150. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,274 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,111 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب