بررسی اثر بده ماکزیمم هیدروگراف سیل بر آبشستگی پیرامون گروه پایه دوتایی پل با استفاده از مدل آزمایشگاهی

نویسندگان

1 دانشگاه بیرجند

2 گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه بیرجند

3 گروه مهندسی آب، دانشگاه بیرجند، بیرجند

10.22125/iwe.2021.138244

چکیده

آبشستگی موضعی اطراف پایه­های پل علت اصلی تخریب آن­ها می­باشد. بر این اساس مطالعات گسترده­ای برای شناخت این پدیده صورت گرفته است. اغلب این مطالعات در شرایط جریان ماندگار بوده است. این در حالی است که جریان در رودخانه به صورت غیرماندگار می­باشد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی اثر دبی پیک هیدروگراف سیل بر آبشستگی پیرامون گروه پایه­های دوتایی پل در فواصل مختلف پایه­ها از یکدیگر در جریان یکنواخت و همچنین جریان غیرماندگار با استفاده از هیدروگراف­های متقارن با تغییر در دبی پیک می­باشد. هیدروگراف‌های مورد استفاده در آزمایشات، هیدروگراف­های پله­ای و در 5 گام می­باشند. آزمایش­ها در شرایط آب زلال و 95/0 U/UC=انجام گرفت. در تمامی آزمایشات، قطر پایه پل (D) ثابت و برابر 5/2 سانتی­متر تعیین گردید. S/D (S فاصله مرکز به مرکز بین گروه پایه­های دوتایی و D قطر پایه) به میزان 2 ،3 ،4 و 5 انتخاب گردید. نتایج نشان داد در یک هیدروگراف سیل معین، با افزایش فاصله­ی نسبی بین گروه پایه­های دوتایی پل، حداکثر عمق بی بعد آبشستگی پایه اول و پایه دوم افزایش یافته و حداکثر آن در فاصله نسبی 5 =S/D اندازه گیری شد. در حالی که در جریان یکنواخت، حداکثر عمق بی بعد آبشستگی پایه اول در 3 =S/D و پایه دوم در 4 =S/D مشاهده شد. همچنین، در یک فاصله نسبی ثابت پایه­ها از یکدیگر، با افزایش گام به گام دبی پیک هیدروگراف­ها، حداکثر عمق بی بعد آبشستگی پایه اول گروه پایه دوتایی پل، با یک روند افزایشی، افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of the peak flow of flood hydrograph on scour around the dual bridge piers using experimental model

نویسندگان [English]

  • Saeede Mohammadi Givshad 1
  • yousef Ramezani 2
  • Hossien khozeymehnehad 3
1 University of Birjand
3 Assistant Professor, Department of water Engineering, University of Birjand
چکیده [English]

The local scour around the bridge piers is the main cause of their destruction. Based on this, extensive studies have been done to understand this phenomenon. Most of these studies have been done under steady flow conditions. This is while the flow in the river is unsteady. The purpose of this study was to investigate the effect of peak flow of flood hydrograph on scour around the dual bridge piers at different distances from each other in uniform and unsteady flow using symmetric hydrographs with change in peak flow. The hydrographs used in the experiments are stepped hydrographs in 5 steps. The experiments were conducted under clear water condition and U/UC=0.95. In all experiments, the diameter of the bridge pier (D) was constant and equal to 2.5 cm. S/D (S: center-to-center distance between dual bridge piers and D: bridge pier diameter) was selected as 2, 3, 4 and 5. The results showed that in a given flood hydrograph, with increasing the relative distance between the dual bridge piers, the maximum dimensionless scour depth of the first and second piers increased and its maximum was measured at a relative distance of S/D=5. Whereas in uniform flow, maximum dimensionless scour depth of first pier was observed at S/D=3 and second pier at S/D=4. Also, at a constant relative distance of the pier from each other, with increasing peak flow of hydrographs, the maximum dimensionless scour depth of the first pier of the dual bridge piers increased with an increasing rate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : clear water
  • Scour
  • bridge pier
  • peak flow
  • flood hydrograph
کریمایی طبرستانی، م.، ا. ر. زراتی. 1393. تأثیر زمان وقوع اوج هیدروگراف سیل بر آبشستگی موضعی در اطراف پایه پل. مجله هیدرولیک، دوره 9، شماره 3، ص 32-15.
محبوب، ب.، ب. محمدنژاد و ج. بهمنش. 1393. مدلسازی عددی آبشستگی موضعی اطراف گروه پایه پل و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی. نشریه آب و خاک، جلد 28، شماره 2، ص 275-267.
Ataie-Ashtiani, B and A. A. Beheshti. 2006. Experimental investigation of clear-water local scour at pile groups. Journal of Hydraulic Engineering, 132(10):1100-1104.
Briaud, J. L., H. C. Chen, K.W. Kwak, S. W. Han and F. C. K. Ting. 2001. Multiflood and multilayer method for scour rate prediction at bridge piers. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 127(2): 114-125.
Bateni S.M., Vosoughifar H.R., Truce B., Jeng D.S., Estimation of Clear-Water Local Scour at Pile Groups Using Genetic Expression Programming and Multivariate Adaptive Regression Splines, Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering 145(2018) 04018029.
Chang, W. Y., J. S. Lai and C. L. Yen. 2004. Evolution of scour depth at circular bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 130(9): 905-913.
Chiew, Y. M and B. W. Melville. 1987. Local scour around bridge piers. Journal of Hydraulic Research, 25(1): 15-26.
Chiew, Y. M. 1992. Scour protection at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 118(9): 1260-1269.
Dey, S and A. K. Barbhuiya. 2005 .Time variation of scour at abutments .Journal of Hydraulic Engineering, 131(1): 11-23.
EL-Ghorab, E. A. 2013. Reduction of scour around bridge piers using a modified method for vortex reduction. Alexandria Engineering Journal, 52(3): 467-478.
Guney, M and A. Bor Turkben. 2015. Experimental study of local scour around circular pier under hydrographs succeeding steady flow, In 36th IAHR World Congress, The Hague, Netherlands, June.
Hamill, L. 1999. Bridge Hydraulics. E and FN Spon. Routledge, London. Khosronejad, A., S. Kang, and F. Sotiropoulos. 2012. Experimental and computational investigation of local scour around bridge piers, Advances in water resources., 37, 73-85.
Hannah, C. R. 1978. Scour at Pile Groups. Research Report No. 28-3; Civil Engineering Department, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.
Kothyari, U. C., R. C. J. Garde and K. G. Ranga Raju. 1992. Temporal variation of scour around circular bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 118(8): 1091-1106.
Lai, J. S, W. Y. Chang and C. L. Yen. 2009. Maximum local scour depth at bridge piers under unsteady flow. Journal of Hydraulic Engineering,135(7): 609-614.
Lu, J. Y., J. H. Hong, C. C. Su, C. Y. Wang and J. S. Lai. 2008. Field measurements and simulation of bridge scour depth variations during floods, Journal of Hydraulic Engineering, 134(6): 810-821.
Lu, J. Y., Z. Z. Shi, J. H. Hong, J. J. Lee and R. V. Raikar. 2010. Temporal variation of scour depth at nonuniform cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, 137(1): 45-56.
Melville, B. W. and S. E. Coleman. 2002. Bridge scour. Water Resources Publications, LLC, Colorado, USA.
Nazariha, M. 1996. Design Relationships for Maximum Local Scour Depth for Bridge Pier Groups, University of Ottawa, Ottawa, Ontario, Canada.
Oliveto, G and W. H. Hager. 2002. Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour. Journal of Hydraulic Engineering, 128(9): 811-820.
Raudkivi, A. J and R. Ettema. 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, 109(3): 338-350.
Sadeghi, F., Y. Ramezani and H. Khozeymehnezhad. 2018. Effect of submergence ratio of parallel wall on bridge abutment scour. Alexandria engineering journal, 57(4): 2659-65.
Salamatian, S. A., M. Karimaei Tabarestani and A. R. Zarrati. 2014. Local scour at a cylindrical bridge pier under a flood hydrograph. River Flow 2014 – the 7th International Conference on Fluvial Hydraulics, Lausanne, Switzerland.
Sumer, B. M and J. Fredsoe. 2002. The mechanics of scour in the marine environment. World Scientific, Vol. 17.