Estimating piping around bridge piers using the SSIIM software

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

هوشنگ حسونی زاده ¹ , احسان زارع دهدشت ²

1 - گروه عمران دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شوشتر، ایران.
2 - گروه عمران،دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شوشتر، ایران.

تاریخ دریافت : 1390/03/25 تاریخ پذیرش : 1390/06/09 تاریخ انتشار : 2011/09/01

کلید واژه: flow field, Scour, Bridge Pile, SSIIM Software, Loca Lscour, آبشستگی, پایه پل, میدان جریان, نرم افزار SSIIM و آبشستگی موضعی,

چکیده مقاله :

Estimating maximum scour depth is normally required in order to determine the depth of bridge piles. The present paper uses the SSIIM Software which considers flow and sediment equations in a three dimensional manner. The software models flow field around circular bridge pile by resolving Navier-Stokes three-dimensional equations and k- method, and by temporary solution of flow field and continuity equations variations of bottom levels around bridge pile was determined. In order to verify the results of the simulated model, they were compared with those of laboratory experiments. The results indicate that the model can be used with high accuracy to simulate scour and estimating scour depth around bridge piles.

چکیده انگلیسی:

برآورد حداکثر عمق آبشستگی به منظور تعیین عمق لازم برای پایه‌های پل لازم است. در غیر این صورت ممکن است منجر‎ به تخریب پل گردد. در این پژوهش از نرم افزار SSIIM که به صورت سه بعدی، معادلات جریان و رسوب را لحاظ می‌کند استفاده گردیده است. در نرم افزار SSIIM میدان جریان در اطراف پایه پل استوانهای شکل، با استفاده از حل سهبعدی معادلات ناویر –  استوکس و مدل آشفتگی k-e ، به دست آمده و سپس با استفاده از حل غیردائمی میدان رسوب و معادله پیوستگی، تغییرات تراز کف در اطراف پایه پل محاسبه می‌شود. در ادامه به منظور صحت سنجی، نتایج مدل شبیه سازی شده، با اطلاعات آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج مقایسه نشان می‌دهد که با دقت بالایی میتوان از این مدل در شبیه سازی آبشستگی و تخمین حداکثر عمق آبشستگی اطراف پایه‌های پل استفاده کرد. به این صورت که عمق آبشستگی 10 تا 20 درصد کمتر از مقدار آزمایشگاهی برآورد شده است.

منابع و مأخذ:

- سلیمان بیگی، ن. و مصطفی‏قره‏باغی، ا. (1385). بررسی جریان سیال در اطراف مجموعه شمع‏های استوانه‏ای، هفتمین کنفرانس بین‏المللی مهندسی رودخانه، اهواز دانشگاه شهید چمران اهواز.

- سلطانی، م. و رحیمی اصل، ر. (1383). دینامیک سیالات محاسباتی به کمک نرم‏افزار Fluent‏: انتشارات نشر طراح، چاپ دوم.

- شاملو، ح. و جعفری، پ. (1387). بررسی اثر زبری کف در الگوی جریان اطراف پایه پل به کمک نرم‏افزار Flow 3D، چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه تهران.

 - شفاعی بجستان، م. (1378). هیدرولیک رسوب. ویرایش دوم. انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز. حسونی زاده، ه.(1370). بررسی روش‏های تجربی پیش‏بینی آبشستگی موضعی اطراف پایه پل، پایان‏نامه ارائه شده جهت اخذ مدرک کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز.

-  نوری‏فر، م.،  فغفور مغربی، م. و حسن زاده، ی. (1389). مقایسه عددی کاهش آبشستگی موضعی اطراف پایه شکاف‏دار و دو پایه پل مجزا، پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد.

 

- Breusers, H.N.C., Niccollet, G and Shen, H. W. (1977).Local scour around cylindrical   piles. and J. Hyd. Res., 15(3), pp. 211-252.

- Ge, L., Lee, S. O., Sotiropoulos, F and Sturm, T. (2005). 3D unsteady RANS modeling of complex hydraulic engineering flows. II: model validation and flow physics. and J. Hydr. Eng., ASCE, 131(9), pp. 809-820.

- Graf- W.H and Istiarto. I. (2002). Flow pattern in the scour hole around a cylinder and , Journal of Hydraulic Research, vol.40, No.1, pp. 13-20.

- Johnson, A. (1995). Comparison of pier-scour equations using field data. and J. Hydr. Eng., ASCE, 121(8), pp. 626-629.

- Melville, B. W and Coleman, S. E. (2000). “Bridge scour” Water Resources Publications, Colo.

- Oliveto, G and Hager, W.H. (2002). Temporal Evolution of Clear-Water Pier and Abutment Scour, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol.128 (9), pp. 811-820.

- Olsen, N. R. B and Kjellesvig, H. M. (1998). Three-dimensional numerical flow modeling for estimation of maximum local scour depth and Journal. Hyd. Res., 36(4), pp.  579-590.

- Olsen, B and Kjelesvig, M. (1999). Tree Dimensional Numerical Flow Modeling For Estimation of Maximum Local Scour Depth. and J . Hydr . Eng.

- Olsend, B. SSIIM Manual, www.bygg.ntnu. no, 2003.

- Richardson, J. E and Panchang, V. G. (1998) . Three-dimensional simulation of scour-inducing flow at bridge piers. and  J. Hydr. Eng., ASCE, 124(5), 530-540.

- Richardson, E.V and Davis, S.R. (‏2001). Evaluating Scour at Bridges (4th Ed.), Federal Highway Administration, Hydraulic Engineering Circular No.18, FHWA NHI-01-001.

- Salaheldin, T. M., Imran, J and Chaudhry, M. H. (2004). Numerical modeling of three-dimensional flow field around circular piers. and J. Hydr. Eng., ASCE , 130(2), pp.  91-100.

- Thamer, A.M., Megat Johari, M., Ghazali, A.H and Huat, B.K.(2005).”Validation of somebridge pier scour formulae using field data and laboratory data”, American Journal of Environmental Science, pp.119-125.