بررسی آزمایشگاهی اثر شمع در کاهش آبشستگی پایه‌ی پل دوکی شکل

الموضوعات :

علی نیکنام ¹ (دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز ، دانشگاه آزاد اسلامی ، اهواز، ایران)
محمد حیدرنژاد ² (دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.)
علیرضا مسجدی ³ (دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.)
امین بردبار ⁴ (استادیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.)

تاريخ الإرسال : 08 الإثنين , ربيع الثاني, 1442 تاريخ التأكيد : 16 الأربعاء , جمادى الثانية, 1443 تاريخ الإصدار : 18 الجمعة , جمادى الثانية, 1443

الکلمات المفتاحية: آبشستگی, پایه‌ی پل, دوکی, شمع,

ملخص المقالة :

مقدمه: مسئله آبشستگی یکی از مهمترین مسائل در بحث مهندسی رودخانه می­باشد. سالانه تعداد بسیار زیادی از پل­ها در سراسر جهان تخریب می‌شوند که عمدتا به دلیل عدم در نظر نگرفتن نقش هیدرولیکی در طراحی آنها می­باشد. از جمله روش‌های کنترل و کاهش آبشستگی موضعی می‌توان از استفاده از زبری‌ها، طوق، صفحات مستغرق و شمع‌های حفاظتی نام برد. در پژوهش حاضر به بررسی تأثیر شمع‌های حفاظتی در کنترل و کاهش آبشستگی در اطراف پایه‌ی دوکی پرداخته شده است. روش­: برای انجام این پژوهش آزمایشگاهی، از فلومی با مقطع مستطیلی به عرض و ارتفاع 5/0 و 6/0 متر و از جنس پلکسی­گلاس در دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز استفاده شده است. آزمایش‌ها با نصب 5 شمع با زاویه­های مختلف و فاصله نسبی مختلف انجام شد. آزمایش‌ها شامل 36 آزمایش با نصب شمع و 4 آزمایش شاهد بدون شمع می‌باشد. مجموعا" 40 آزمایش­ انجام شد. یافته‌ها و نتیجه­گیری: نتیجه­های پژوهش آزمایش‌ها نشان دادند با نصب 5 شمع با زاویه‌ی 30 درجه و با فاصله نسبی 5/0 (L/D)=، شاهد 20% کاهش آبشستگی نسبت به پایه‌ی دوکی بدون شمع می‌باشد. این کاهش آبشستگی به دلیل منتقل شدن رسوبات اطراف شمع به سمت پایه ی و جمع شدن رسوبات در وسط شمع­ها و جلوی پایه‌ی دوکی می­باشد. دلیل دیگر، تغییر رژیم جریان و کاهش سرعت و گردابه در جلوی پایه ی­ دوکی می­باشد که این نیز به نوبه خود باعث کاهش آبشستگی شده است. همچنین افزایش سرعت نسبی (V/Vc) (سرعت جریان به سرعت بحرانی) از 54/0 به 95/0 به‌طور متوسط باعث افزایش آبشستگی به میزان 4/165% شده است.

المصادر:

1. Mahmoudi, S. A. H., Heidarpour, M. Evaluate the performance of the control and reduction of scour protection of bridge piers cylindrical candles. Journal of Construction Engineering and Management, 2016; 1(3):7-11.


2. EL-Ghorab, E.A. Reduction of scour around bridge piers using a modified method for vortex reduction. Alexandria Engineering Journal, 2013; 52(3): 467-478.


3. Placzek, G., Haeni, F. Surface-geophysical techniques used to detect existing and infilled scour holes near bridge piers. US Department of the Interior, US Geological Survey. 1995


4. Ghasemi, M., Soltani-Gerdefaramarzi, S. The Scour Bridge Simulation around a Cylindrical Pier Using FLOW-3D. Journal of Hydroscience and Environment,2017; 1(2): 46-54.


5. Wang, S., Wei, K., Shen, Z., Xiang, Q. Experimental Investigation of Local Scour Protection for Cylindrical Bridge Piers Using Anti-Scour Collars. Water, 2019; 11(7): 1515.


6. Namaee, M.R., Sui, J., Wu, P. Experimental Study of Local Scour around Side-by-Side Bridge Piers under Ice-Covered Flow Conditions. In Book: The Fluvial Processes and Forms-Dynamics, Delineation and Conservation.2019.


7. Moussa, Y.A.M., Nasr-Allah, T.H., Abd-Elhasseb, A. Studying the effect of partial blockage on multi-vents bridge pier scour experimentally and numerically. Ain Shams Engineering Journal, 2018; 9(4): 1439-1450.


8. Chen, S.C., Tfwala, S., WU, T-Y., Chan, H-C., and Chou, H-T. A hooked-collar for bridge piers protection: Flow fields and scour. Water, 2018; 10(9): 1251.


9. Singh, C., Setia, B., Verma, D. Collar-sleeve combination as a scour protection device around a circular pier. Proceedings of the Congress International Association for Hydrailic Research. 2001.


10. Chiew, Y.M. Scour protection at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 1992; 118(9): 1260-1269.


11. Zarrati, A.R., Gholami, H., Mashahir, M. Application of collar to control scouring around rectangular bridge piers. Joural of Hydraulic Research, 2004; 42(1): 97-103.


12. Tafarojnoruz, A., Gaudio, R., Calomino, F. Evaluation of flow-altering countermeasures against bridge pier scour. Journal of Hydraulic Engineering, 2012; 138(3): 297-305.


13. Ismael, A., Gunal, M., Hussein, H. Use of Downstream-Facing Aerofoil-Shaped Bridge Piers to Reduce Local Scour. International Journal of Civil Engineering and Technology,2014; 5(11):44-56.


14. Amini, A., and Eghbalzadeh, A. Laboratory study of the effect of pile arrangement on scour depth in bridge piers. Iraninan Water Reserchers Journal, 2012; 6 (11):95-103.


15. Azam, N., and Ghomeshi, M. Influence of sacrificial piles on scour reduction of cylindrical bridge pier. Water and Soil Science, 2013; 23(3): 123-134 .


16. Zomorodian, S.M.A., Ghaffari, H., Ghasemi, Z. 2017. Separated and combined effects of collar and sacrificial pile on scour reduction of bridge piers group. Iran. Journal of Soil & Water Research, 2017; 48 (4): 879-890.


17. Shahsavanpour, F., Ershadi, S., Olyaee, N. Numerical modeling of scour reduction of pile group with collar and the effect of collar height on scour depth. Proceedings of the 6th Congress of Civil Engineering Ministry of Science, Research and Technology, Babol School of Civil Engineering, Iran. 2014.


18. Bitarnejad Shirazi, R., and Heidarpour, M. Investigation of the performance of protective piles in rectangular bases of round noses with different length to width ratios on the amount of scour. Proceedings of the Conference Civil Engineering Archit. Urban Development of Islamic World Country. Iran, Tabriz, Azarbaijan Shahid Madani University, Sahand University of Technology.2018.


19. Chiew, Y-M., Melville, B.W. Temporal development of local scour at bridge piers. In North American Water and Environment Congress & Destructive Water. Anaheim, California, United States.1999.


20. Donat, M. Bioengineering techniques for stream bank restoration: A review of central European practices. Ministry of Environment, Lands, and Parks and Ministry of Forests, British Columbia. Watershed Restoration Project Report.1995.


21. Oliveto, G., Hager, W.H. Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour. Journal of Hydraulic Engineering, 2002; 128(9): 811-820.


22. Ettema, R., Melville, B.W., and Barkdoll, B. Pier width and local-scour depth. In North American Water and Environment Congress & Destructive Water (ASCE).1991.


23. Dongol, D.M.S. Local scour at bridge abutments. Department of Civil Engineering, University of Auckland.1994.


24. Raudkivi, A.J., The roughness height under waves. Journal of Hydraulic Research, 1988; 26(5): 569-584.


25. Ettema, R. Scour at bridge piers. Volume 216 of Report/University of Auckland.pp.527.