بررسی آزمایشگاهی اثر مساحت سطح شکاف در بدنه‌ی پایه روی کاهش آبشستگی موضعی پایه پل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد عمران- سازه های هیدرولیکی دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

2 استادیار گروه مهندسی سازه‌های دریایی، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

3 دانشیار پژوهشکده ی حفاظت خاک و آبخیزداری، تهران

4 استاد گروه مهندسی آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

      ساخت پایه­های پل در داخل بستر رودخانه­ها غالبا تغییراتی در شکل و مسیر رودخانه­ها ایجاد می­کنند. این تغییرات عکس­العمل­های طبیعی رودخانه را در پی دارد که یکی از آن­ها آبشستگی موضعی در اطراف پایه­ی پل­هاست و می­تواند سالانه خساراتی را به وجود می‌آورد. ازاین‌رو تحقیقات زیادی روی روش‌های کنترل و کاهش آبشستگی انجام‌گرفته است. یکی از روش‌های ارائه‌شده توسط محققان استفاده از شکاف در پایه پل‌هاست. در تحقیق حاضر اثر مساحت سطح شکاف در بدنه­ی پایه روی آبشستگی موضعی اطراف پایه با مقطع مستطیلی به‌صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرارگرفته است. برای این منظور از پایه­های دارای شکاف با مقطع مربعی و به ابعاد متفاوت استفاده گردید. شکاف­ها در سه تراز قرارگیری (نزدیک سطح آب، هم‌تراز بستر و زیر بستر) و در چهار عدد فرود مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد عمق آبشستگی حداکثر و حجم چاله­ی آبشستگی با تراز قرارگیری شکاف نسبت به بستر و عدد فرود جریان، رابطه­ی مستقیم و با مساحت سطح شکاف، رابطه عکس دارد. بهترین عملکرد شکاف مربوط به شکاف با ابعاد بیشتر و در تراز زیر بستر و در شرایط  کمترین عدد فرود بوده که به میزان ۴/۵۵ درصد عمق آبشستگی را کاهش می دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of the Effect of Slot Pier Opening Area on Local Scouring of Bridge Pier

نویسندگان [English]

  • A Ardalani 1
  • M Bakhtiar 2
  • M Saneie 3
  • SM Kashefipour 4
1 Graduate Master of Science of Civil Engineering- Hydraulic Structure, Khorramshahr University of Marine Science and Technology, Iran
2 Assist. Prof., Dept. of Marine Structure Engineering, Khorramshahr University of Marine Science and Technology, Iran
3 Assoc. prof., Dept. of Soil Watershed Protection- Tehran, Iran
4 Prof. of Water Science Department, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
چکیده [English]

   The construction of bridges within the river beds often makes changes to the shape and direction of the rivers. These changes take the natural actions of the river, that one of them is the local scouring around the bridges' piers and can cause annually damage. Therefore, many researches have been carried out to control and reduce the scouring. One of the methods presented by researchers is using slot at piers.  In present study, the effect of Pier Opening Area on local scouring around the pier with rectangular section is experimentally investigated. For this purpose, piers with square shape slots and different dimensions were used. The piers were tested at three levels (near the water level, on the bed and under the bed) and four Froude numbers.  The result showed that the maximum scouring depth and the volume of hole scour had a direct relationship with slot level relative to bed and Froude number and an inverse relationship with Pier Opening Area. The best performance belonged to the slot with greater dimensions which was located under the bed level in the minimum Froude number condition that reduced the depth of scouring about 55.4 percent.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • scouring
  • Pier Bridge
  • slot
  • Pier Opening Area
  • Experimental study

مراجع

Aghakhani Afshar  A, Ghafourmaghrebi M, Esmeeli  K, 2010. Experimental investigation the effect of pier slot geometry  and side piers in reduce local scouring.Pp.1-8. 5th National Civil Engineering Conference. Ferdousi University of      Mashhad,  Iran. (In Persian)
Aronaghi  H, Hosseinzadeh  Dalir A, Farsadizade  D, Fakherifard  A and  Eghbali P,2011. The operation of collar thickness  in scouring of slot bridge pier.Pp.1-9. 10th Conference of Hydraulic. Guilan University, Iran. (In Persian)     
Breusers H N C, Rudkivi AJ, 1991.Scouring-Hydraulic Structures Design Manual. IAHR, A.A. Balkema, Rotterdam, Netherland.
 Chiew YM, 1992. Scour protection at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering. ASCE118(11): 1260-1269.          EL-Ghorab E, 2013. Reduction of scour around bridge piers using a modified method for vortex reduction. Alexandria Engineering Journal (2013) 52: 467–478.    
 El-Razck  MA, El-Motaleb  MA and Bayoumy  M, 2003.Scour reduction around bridge piers using internal openings through the pier. Journal of Alexandria Engineering 42(2):241-248.  
Ettema R, Kirkil G and Muste  M, 2006. Similitude of large scale turbulence in experiments on local scour at cylinders. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE 132(1): 33-40.     
Grimaldi C, Gaudio R, Calomino F and Cardoso AH, 2009.Countermeasures against local scouring at bridge piers: slot and combined system of slot bed sill. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 135(5): 425-431.        
 Hormozi  MH, Talebbidokhti  N and  Shafai bajestan  M,2014. Experimental investigations of the effect of Roughs rectangular form on reduce of local scouring around square form piers. Journal of Hydraulic Engineering. 9(2): 11-21.  
Karimaee  M and Zarrati  AR, 2011. Effect of collar on time development and extent of scour hole around cylindrical bridge piers. International  Journal of  Hydraulic Engineering 25(1): 11-16.     
  Mashahir  MB and Zarrati  AR, 2002. Effect of Collar on Time Development of Scouring around Rectangular Bridge Piers. Pp.1-8.The 5th International Conference on Hydraulic.  Shahid Bahonar Kerman University, Iran. (In Persian)      
 Mashahir  MB, Zarrati AR, Rezaei  MJ, Zokaei  M, 2009. Effect of collars and bars in reduction the local scour around cylindrical bridge piers. International Journal of Engineering .22(4): 333-342.
Mehville BW and Chiew YM, 1999.Time scale for local scour depth at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE 125(1): 59-65.     
Mellvil BW, 1997. Pier and abutment scour. Integrated approach.  Journal of Hydraulic Engineering ASCE 132(2): 125-136.           
  Molaee H, 2014. Determination the effect of slot Geometry on reduction of reduction of scouring depth at Cylinder piers. Master’s thesis. Central Islamic Azad university of Tehran, Iran. (In Persian)
  Moncada  AT and Aguirre  PEJ, Bolivar JC and Flores EJ, 2009. Scour protection of circular bridge piers with collar and slots. Journal of  Hydraulic Research  47(1): 119-126. 
Nozad  H, Hiedarpour  M and Afzalimehr H, 2001.Control and Reduction of local scouring of bridge pier with using slot in piers groups.Pp.1-9. 3th   Conference of Hydraulic, Tehran University, Iran. (In Persian) 
Pirmohammadi R and  Heidarpour  M, 2004.The effect of level of stability of riprap around of bridge piers.Pp.1-9 5th Conference of Hydraulic. Shahid Bahonar University, Iran.(In Persian)     
Raudkivi  AJ and Ettema  R, 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 109(3): 339-350.                  
Shafaibajestan  M, 2008.  Hydraulic of Sediment. Shahid Chmaran University Press, Iran.(In Persian)   
Hosseini  SS, Esmaeili Varaki  M and Fazleola R, 2016. Experimental investigation of Scour around Inclined Bridge Piers          Group Based on Piles Group. Journal of  Water and Soil Science, Tabriz University.26(4-2):135-147.(In Persian)      
Yasser AM, Yasser KS and Abdel-Azim MA, 2015. Experimental investigation of local scour around multi-vents bridge piers. Journal of Alexandria Engineering 54: 197–203.
دانش آب و خاک
دوره 29، شماره 3
مهر 1398
صفحه 67-79

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار