تأثیرتراکم و رقوم کارگذاری قطعات شش‌پایه برعمق آبشستگی اطراف تکیه‌گاه مستطیلی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1-دانشجوی دکتری سازه‌های آبی،دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد، گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استادیار، گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

بررسی‌ها نشان داده‌است که آبشستگی تکیه‌گاه پل سهم عمده­ای در تخریب پل­ها دارد، از این رو حفاظت پل­ها در مقابل این پدیده از اهمیت خاصی برخوردار است. برای پل‌های موجود روش‌های پوششی نظیر سنگ­چین کاربرد فراوانی دارد و در مناطقی که تأمین سنگ مورد نیاز پرهزینه باشد از بلوک بتنی و یا موارد مشابه استفاده می‌شود. در این مطالعه برای اولین بار کاربرد  قطعات بتنی شش‌پایه در آزمایشگاه مطالعه شده‌است. کارگذاری قطعات شش‌پایه در تراکم­های باز، متوسط و متراکم و همچنین در اعماق زیر بستر، روی بستر و حالت میانی انجام شده است. به­طور کلی نتایج نشان­دهنده تأثیر قابل ملاحظه کارگذاری قطعه شش‌پایه در کنترل آبشستگی تکیه­گاه پل در شرایط مختلف جریان می­باشد به­طوری­که می تواند  تا 86 درصد عمق آبشستگی رأس تکیه­گاه را کاهش دهد. همچنین نتایج نشان می­دهد بیشینه کاهش عمق آبشستگی دماغه تکیه­گاه در حالت کارگذاری  قطعات روی بستر و با تراکم بیشینه می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Density and Depth of Six-Legged Elements Placement on Rectangular Abutment Scour Depth

نویسندگان [English]

  • M Zolghadr 1
  • M Shafai Bejestan 2
  • A Fathi 3
چکیده [English]

The reviews of past researches have shown that abutment scour plays an important role in bridge failures. Hence, protection of bridges against scour is a significant issue. For existing bridges, armoring methods, like riprap, has a wide application. In areas where providing stones is expensive concrete blocks or similar techniques have been applied. In this study for the first time the application of six-legged concrete elements has been experimentally investigated. The six-legged elements have been placed in three different densities (open, medium and dense) and three different placement depths (under the bed, above the bed and medium case). Each alternative has been tested under different flow conditions. Generally, the results proved that the six-legged elements could considerably reduce the scour depth under different flow conditions so as the maximum scour depth of abutment nose was reduced up to 86%. The maximum reduction of scour depth was obtained when the high dense six-legged elements had been placed above the bed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bridge abutment
  • Principle vortex
  • Sand bed
  • Scour
  • Six-legged elements
خادمی خ و شفاعی بجستان م، 1393. بررسی اثر تعداد، موقعیت و زاویه صفحات مستغرق در محل تکیه­گاه پل بر عمق آبشستگی. مجله پژوهش آب ایران، جلد 15، شماره 8، صفحه­های 44 تا 55.
خزیمه نژاد ح، 1391. بررسی ابعاد و موقعیت قرارگیری طوقه بر آبشستگی موضعی ایجاد شده در محل تکیه­گاه پل. رساله دکتری، گرایش سازه­های آبی. دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز.
خزیمه نژاد ح، قمشی م و شفاعی بجستان م، 1393. مقایسه‌ عملکرد طوقه‌های مستطیلی متقارن و نامتقارن درکاهش آبشستگی موضعی تکیه‌گاه پل. مجله علوم و مهندسی آبیاری، دوره 37، شماره2، صفحه­های 1 تا 12.
شجاعی پ، فرسادی زاده د، حسین زاده دلیر ع، سلماسی ف و قربانی م­ع، 1391. کاربرد صفحات مستغرق در کاهش آبشستگی پایه استوانه­ای پل­ها. نشریه دانش آب و خاک، جلد 22، شماره 1، صفحه­های 91 تا 109.
شفاعی بجستان م، 1387. مبانی نظری و عملی هیدرولیک انتقال رسوب. انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز.
عبداله پور م، حسن­پور ن، خسروی نیا پ و حسین زاده دلیر ع، 1392. اثر شکاف در کاهش آبشستگی آبشکن با دیواره عمودی. نشریه دانش آب وخاک، جلد 23، شماره 3، صفحه­های 193 تا 206.
منصوری هفشجانی م و شفاعی بجستان م، 1390. طراحی قطر سنگ­چین در اطراف تکیه­گاه پل واقع در قوس رودخانه. مجله مهندسی آبیاری و آب، سال 1، شماره4، صفحه­های 35 تا 45. 
منصوری هفشجانی م و شفاعی بجستان م، 1392.مقایسه تأثیر سه رقوم قرارگیری سنگ­­­چین بر پایداری آن در محل تکیه­گاه­های پل واقع در قوس 90 درجه. نشریه دانش آب و خاک، جلد 23، شماره 2، صفحه­های 195 تا 204.
 
Annandale GW, 2006. Scour Technology. McGraw Hill Publications, USA.
Arneson LA, Zevenbergen LW, Lagasse PF and Clopper PE, 2012. Evaluating scour at bridges, 5th edition. Federal Highway Administration, Hydraulic Engineering Circular No. 18.
Barbhuiya AK and Dey S, 2004 .Local scour at abutments: A review .Sadhana Journal 29(5):449-476.
Bertoldi DA, 1994. An experimental study of scour protection alternatives at bridge piers. Report, T.F. Laboratory. USA.
Bozkus Z and Osman Y, 2004 .Effect of inclination of bridge piers on scouring depth. J Hydr Eng 130 (8), 1260-1269.
Cardoso A and Fael C, 2009. Protecting vertical-wall abutments with riprap mattresses, J Hydr Eng 135 (6):457–465.
Dongol DMS, 1994. Local scour at bridge abutments. Report No. 544, University of Auckland, NZ.
Ettema R, 1980. Scour at bridge piers. Report No. 216, University Of Auckland, NZ.
Ezzeldin MM, Saafan TA, Rageh OS and Nejm LM, 2007. Local scour around spur dikes. Pp. 779-795, 11th International Water Technology Conference, 15-18 March, Sharm El-Sheikh, Egypt.
Jayewardene I, 2003. Physical modeling of a-jacks units in wave flume. Report 1251, USA.
Jayewardene I, 2009. Physical modeling of a-jacks units in wave flume, Stage 2. Report 1251, USA.
Johnson PA, Hey RD, Tessier M and Rosgen DN, 2001. Use of vanes for control of scour at vertical wall abutments. J Hydr Eng 127 (9): 772-778.
Korthyari U and RangaRanju K, 1992. Temporal variation of local scour around circular bridge pier. J Hydr Eng 118 (8): 1091-1106.
Kwan TF, 1984. Study of abutment scour. Report No. 328, School of Engineering, University of Auckland, NZ, 225p.
Kwan TF, 1988. Study of abutment scour. Report No. 451, School of Engineering, University of Auckland, NZ, 461p.
Lagasse PF, Clopper PE, Pagan-ortiz JE, Zevenbergen LW, Arneson LA, Schall JD and Girard LG, 2009. Bridge scour and stream instability countermeasures: experience, selection, and design guidance-3rdedition. Vol. 1 and 2. Federal Highway Administration, Hydraulic Engineering Circular No. 23.
Lauchlan CS, 1999. Pier scour countermeasures. Ph.D. Thesis, University of Auckland, Auckland, NZ, 386 p.
Lebaron JW, 1999. Stability of a-jacks armored rubble-mound break waters subjected to breaking and non-breaking waves with no overtopping .M.Sc Thesis, Oregon State University, USA.
Lim SY, 1997. Equilibrium clear-water scour around an abutment. J Hydr Eng 123 (3): 237-243.
Lim SY and Cheng NS, 1998. Prediction of live-bed scour at bridge abutments. J Hydr Eng 124 (8):635-638.
Liu HK, Chang FM and Skinner MM, 1961. Effect of bridge constriction on scour and backwater. Engineering Research Center, Colorado State University, CER 60 KHL 22.
Melville B­W, 1992. Local scour at bridge abutments. J Hydr Eng 118 (4): 615-631.
Melville BW and Coleman SE, 2000 .Bridge scour. Water Resources Publications, Colorado, USA.
Melville BW, 1997. Pier and abutment scour –an integrated approach. J Hydr Eng 123 (2):125-136.
Mickel JJ, 1999. A-jacks matrix stability: deflection due to static normal loads. M.Sc Thesis, Oregon University, USA.
Oben-nyarko K, and Ettema R, 2011 .Pier and abutment scour interaction. J Hydr Eng 137 (12):1599-1605.
Oliveto G and hager WH, 2002. Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour. J Hydr Eng 128:811-820.
Radice A and Davari V, 2014. Roughening elements as abutment scour countermeasures. J Hydr Eng 140 (8):1-7.
Richardson EV and Davis SR, 2001. Evaluating scour at bridges (4th Ed.). FHWA, Hydraulic Circular No.18.
Ripkey BJ, 1999. Determination of wave run-up, rundown, and reflection design coefficients for a-jacks concrete armor units. M.Sc Thesis, Oregon State University, USA.
Simarro G, Siveira S and Cardoso AH, 2012. Influence of riprap apron shape on spill-through abutments. J Hydr Res 150(1):138-141.
Tafarojnoruz A, Gaudio R and Dey S, 2010. Flow-altering countermeasures against scour at bridge piers: a review. J Hydr Res 148 (4):441-452.
Thornton CI, Abt SR and Watson CC, 2001. Field assessment of a-jacks installation, a case study of Brush Creek, Kansas city, Missouri Powell Creek, Waukegan, Illinois. Proceedings of the wetlands engineering and river restoration conference, Reno, Nevada.
Thornton CI, Watson CC, Abt SR, Lipscomb CM, and Ullman CM, 1999a. Laboratory testing of a-jacks units for inland applications: pier scour protection testing. Colorado State University research report for Armortec Inc.
Thornton CI, Watson CC, Abt SR, Lipscomb CM, Holmquist-Johnson CL, and Ullman CM, 1999b. Laboratory testing of a-jacks units for inland applications: full scale testing. Colorado University research for Armortec Inc.
Wise L, 1999. Numerical and physical modeling of wave forces on a-jacks units. M.Sc. Thesis, Oregon University, USA.
Wong WH, 1982. Scour at bridge abutment. Report No. 275, School of Engineering, University of Auckland, NZ, 109p.