بررسی آزمایشگاهی تأثیر زبری سطح گروه پایه بر آبشستگی موضعی در حضور گودال برداشت مصالح رودخانه‌ای

نویسندگان

1 استاد، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.

2 دانشجوی کارشناسی ارشد عمران آب و سازه های هیدرولیکی، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه ، مراغه، ایران.

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.

چکیده

آبشستگی اطراف پایه‌های پل در اثر برداشت مصالح رودخانه‌ای یکی از عوامل خرابی پل‌ها می‌باشد. لذا این پژوهش بصورت آزمایشگاهی به بررسی آبشستگی اطراف گروه پایه‌های پل در حضور گودال برداشت مصالح در دبی 15 و 45 لیتر بر ثانیه و عدد فرود 0.1 و 0.5 پرداخته است. سپس برای نخستین بار در این پژوهش سطح پایه‌ها با استفاده از زبری شن با قطر متوسط 1 سانتی‌متر جهت کاهش آبشستگی مسلح گردید. نتایج حاصل از مقایسه عمق آبشستگی گروه پایه‌های مسلح با صاف نشان داد که اعمال زبری سبب کاهش 100 درصدی عمق آبشستگی در دبی 45 لیتر بر ثانیه و عدد فرود 0.1 گردید. پس از آن حداکثر کاهش عمق آبشستگی در سایر آزمایش‌ها مربوط به دبی 15 لیتر بر ثانیه و عدد فرود 0.10 با 64.29 درصد کاهش بود. همچنین نتایج این بخش نشان داد که اعمال زبری شن بر سطح پایه‌ها سبب کاهش نرخ تغییرات عمق آبشستگی و افزایش زمان تعادل گردید. نتایج توسعه زمانی عمق آبشستگی گروه پایه‌ها نشان داد که در مدل پایه صاف عمق آبشستگی در اثر افزایش عدد فرود و دبی جریان افزایش یافت لیکن در پایه مسلح عمق آبشستگی با افزایش عدد فرود افزایش یافته و با افزایش دبی افزایش نیافت. بررسی وسعت آبشستگی اطراف پایه‌ها نشان داد که وسعت آبشستگی اطراف پایه‌ها با افزایش عدد فرود افزایش یافته و با افزایش دبی کاهش یافت. نتایج حاصل از این پژوهش و مقایسه آن با پژوهش‌های دیگر بیانگر مناسب بودن اعمال زبری شن در سطح پایه‌ها جهت کاهش آبشستگی بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation Experimentally the Effect of Roughness of Pile Group on Local Scouring at Presence of Harvesting of River Material Pit

نویسندگان [English]

  • Rasoul daneshfaraz 1
  • Maryam Sattariyan 2
  • Babak Alinejad 3
  • Mahdi Majedi Asl 3
1 Prof., Dept. of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
2 M.Sc. Student, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
3 Assist. Prof., Dept. of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
چکیده [English]

Scouring around the bridge piers due to harvesting of river materials is one of the causes of bridge damage. Therefore, this study has investigated the scouring around the bridge pile group in the presence of material harvesting in several hydraulic conditions. For the first in this study, the surface of the piers was reinforced using gravel to reduce scouring. Comparing the results of scour depth of the reinforced model with simple model showed that the using of roughness caused maximum reduction of the scour depth in the flow of 45 L s-1 and Froude number of 0.1. After that, the maximum reduction of scour depth in other experiments was 64.29% and related to the flow of 15 L s-1 and the Froude number of 0.1. Also, the results of this section showed that the using of gravel on the surface of the piers reduced the rate of scouring and increased the equilibrium time. The results of time development of scour depth showed that in simple model the scour depth increased due to the increase in both Froude number and flow discharge, but in the reinforced model the scour depth increased with increasing Froude number but did not increase with increasing flow discharge. Evaluating of the scour area around the piers showed that the scour area increased with increasing Froude number and decreased with increasing flow discharge. The results of this study and its comparison with other studies showed the appropriateness of gravel roughness at the surface of piers to reduce scour.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bridge pile group
  • Flow discharge
  • Froude number
  • Local scouring
  • River material harvesting

مراجع

Aghli M, 2012. Effect of combination wrapping cable and collar on scouring depth cylindrical bridge pier groups on rivers meander, Master's thesis, Shiraz University, Civil Engineering Department, Faculty of Engineering. (In Persian with English abstract)
Ataie-Ashtiani B and Beheshti AA, 2006. Experimental investigation of clear-water local scour at pile groups. Journal of Hydraulic Engineering 132: 1100-1104.
Bozkuş Z, Özalp MC and Dinçer AE, 2018. Effect of pier inclination angle on local scour depth around bridge pier groups. Arabian Journal for Science and Engineering 43(10): 5413-5421.
Chiew YM and Melville BW, 1987. Local scour around bridge piers. Journal of Hydraulic Research 25(1): 15–26.
Daneshfaraz R, Chabokpour J, Desineh M and Ghaderi A, 2019 a. The experimental study of the effects of the river mining holes on the bridge piers. Iranian Journal of Soil and Water Research 50(7): 1619-1633. (In Persian with English abstract)
Daneshfaraz R, Chabokpour J and Dasineh M, 2019 b. The experimental investigation of the maximum depth and length of the created pit holes due to the bed material removal under subcritical flow condition. Journal of Water and Soil Conservation 26(1): 111-130. (In Persian with English abstract)
Daneshfaraz R, Sattariyan M, Alinejad B and Majedi Asl M, 2021. Experimental investigation of the effects of flow discharge on the scour rate around the groups of bridge piers with rough surface in the presence of aggregate extraction pits. Iranian Journal of Soil and Water Research 24(4): 123-136. (In Persian with English abstract)
Dey S, Bose SK and Sastry GLN, 1995. Clear water scour at circular piers: a model. Journal of Hydraulic Engineering 121 (12): 869-876.
Heidarpour M, Afzalimehr H, and Izadinia E, 2010. Reduction of local scour around bridge pier groups using collars. International Journal of Sediment Research 25(4): 411-422.‏
Henderson F, 1966. Open Channel Flow. Macmillan Series in Civil Engineering. New York.
Majedi Asl M, Daneshfaraz R and Valizadeh S, 2019. Experimental investigation of the river materials mining effect on the scouring around armed pier groups. Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(6): 1363-1380. (In Persian with English abstract)
Majedi-Asl M, Daneshfaraz R, Abraham J and Valizadeh S, 2021. Effects of hydraulic characteristics, sedimentary parameters, and mining of bed material on scour depth of bridge pier groups. Journal of Performance of Constructed Facilities 35(2): 4020148.11.
Mia MF and Nago H, 2003. Design method of time-dependent local scour at circular bridge pier. Journal of Hydraulic Engineering 129(6): 420-427.
Raudkivi A and Ettema R, 1983. Clear water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering 109(3): 338–350.
Rahiminiya A, Heidarpour M and Shahsavari H, 2016. The effect of roughness protrusions in reducing scour around bridge piers and its impact on the vertical velocity profiles. Journal of Water and Soil Conservation 23(5): 325-332. (In Persian with English abstract)
Salehi Neishabouri SAA and Ghodsiyan M, 2005. River aggregate harvesting guide No. 336, Office of Standards and Technical Standards. (In Persian with English abstract)
Zhao G and Sheppard DM, 1999. The effect of flow skew angle on sediment scour near pile groups. Pp. 377-391.  In Stream Stability and Scour at Highway Bridges: Compendium of Stream Stability and Scour Papers Presented at Conferences Sponsored by the Water Resources Engineering (Hydraulics) Division of the American Society of Civil Engineers, ASCE.
 
دانش آب و خاک
دوره 32، شماره 4
دی 1401
صفحه 32-46

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار