تخمین عمق آبشستگی در محل پایه‌های پل با استفاده ازمدل ریاضی FASTER

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 دانشیار دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

پل­ها از جمله مهمترین سازه های رودخانه­ای هستند. یکی ازمؤثرترین عوامل تخریب پل­ها، آبشستگی موضعی اطراف پایه پل می­باشد. همه ساله پل­های زیادی در سراسر جهان به دلیل در نظر نگرفتن نقش عوامل هیدرولیکی تخریب می­شوند. بر این اساس برای یک طراحی مطمئن، تخمین دقیق از عمق آبشستگی در اطراف پایه­های پل ضروری به نظر می­رسد. در این تحقیق، آبشستگی در محل پایه­های پل مشراگه مورد بررسی قرار می­گیرد. پل فلزی مشراگه در نزدیکی شهرستان رامشیر بر روی رودخانه جراحی احداث گردیده است. برای شبیه سازی دینامیک رودخانه از معادلات یک بعدی سنت ونانت استفاده می­شود. در این تحقیق برای حل معادلات جریان از مدل ریاضی FASTER[1] استفاده می­شود. همچنین برای محاسبه عمق آبشستگی 16 رابطه تجربی پیش­بینی عمق آبشستگی به صورت زیر برنامه به مدل اضافه شده است. مقایسه نتایج نشان می­دهد معادله فروهلیچ (1988) و جانسون (1995) از دقت بیشتری نسبت به سایر روابط برخوردار بوده و معادلات جین – فیشر (1977)، ملویل (1997)، ملویل – ساترلند (1988)، عمق آبشستگی را به میزان قابل توجهی بیشتر از معادلات دیگر برآورد می­کنند.



[1]- Flow And Solute Transport Model For Estuaries and Rivers

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of Scour Depth at Bridge Piers by Using FASTER Model

نویسندگان [English]

  • Maryam Sheykholeslami 1
  • Mahmood Shafaee-Bajestan 2
  • Mahmood Kashefi poor 3
چکیده [English]

Bridges are one of the most important river structures. One of the main causes of bridge failure is local scour at bridge piers. Yearly, Many bridges failed around the world because of disregarding hydraulic factors. Hence, an accurate prediction of scour depth at piers is essential for the safe design of the bridge foundation. In this study, local scour at Meshrageh Bridge is investigated. The Meshrageh Bridge crosses the Jarahi River near the city of Ramshir, Khusestan province. We use one dimensional equations Sain-Venant for simulation river dynamic in FASTER model. For evaluation of scour depth, 16 scour equations in subroutines were added to FASTER model. Comparison of computed scour depth showed Froehlich equation (1996) and Johnson equation (1996) appear to give a reasonable estimate of the local scour depth. Jain and Fisher equation (1979), Melville equation (1997) and Melville and Sutherland equation (1988) overestimate scour depth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • FASTER model
  • Pier Bridge
  • Scour Depth
  • Scour Formulae

1. بیات، ح. 1379. اندرکنش سازه­های آبی و فرسایش. انتشارات دانشگاه صنعتی امبیر کبیر. 272 صفحه.

2. جعفر­زاده، م. ر. (مترجم) .1387. مکانیک رودخانه. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد. 540 صفحه.

3. زراتی، ا. ر. (مترجم) .1381. نقش عوامل هیدرولیکی در طراحی پل ها. انتشارات دانشگاه امیر کبیر. 183 صفحه.

4. شفاعی بجستان، م. 1387. مبانی نظری و عملی هیدرولیک انتقال رسوب. انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز. 549 صفحه.

5. محمودیان شوشتری، م.؛ ی. طهماسبی بیرگانی. ۱۳۸٥. مقایسه چهار رابطه تخمین عمق آبشستگی اطراف پایه­های پل با استفاده از آمار صحرایی. هفتمین سمینار مهندسی رودخانه. اهواز.

6. Ahmed Mohamed, T.؛  M. J. Noor ؛ A. H. Ghazali and B. K. Huat. 2005. Validation of some bridge pier scour formulae using field data and laboratoty data. American Journal of Environmental Science. 1( 2): 119-125.

7. Chase, K. J. and R. S. Holnbeck. 2004. Evaluation of Pier-Scour Equations for Coarse-Bed Stream. U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 04-5111, 24 p.

8. Deng, L. and C. S. Cai. 2010. Bridge Scour: Prediction, Modeling, Monitoring,and Countermeasures—Review. Practice Periodical on Structural Design and Construction. 15(2): 125-134.

9. Grade, R. J. and U. C. Kothyari. 1988. Scour around bridge piers. PINSA. 64(4): 596-580.

10. Johnson, P. A. 1995. Comparison of pier scour equations using field data. Journal of Hydraulic Engineering . 121(8): 626-629.

11. Lee, S. O. and T. W. Sturm. 2009. “Effect of Sediment Size Scaling on Physical Modeling of Bridge Pier Scour.” Journal of. Hydrauicl Engineering. 135(10): 793–802.

12. Melville, B. W. and A. J. Sutherland. 1988. Design method for local scour at bridge piers. Journal of. Hydrauicl Engineering. 114 (10): 1210–1226.

13. Melville, B. V. 1997. Pier and Abutment Scour: Integrated Approach. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE. 123(2): 125-136.

14. Molinas, َََA. 2003.Bridge scour in nonuniform sediment mixtures and incohesive materials: synthesis report. Federal Highway Administration, Publication No. FHWA-RD-03-083.

15. Mueller, D. S. and R. C. wagner. 2005. Field observations and evaluations of streambed scour at bridges. McLean,VA, Federal Highway Administration Research Report FHWA–RD–03–052, 137 p.

16. Sheppard, D. M. and W. Miller. 2006. Live-Bed Local Pier Scour Experiments. Journal of Hydraulic Engineering. 132(7): 635-642.