بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان و آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه پل با حضور صفحه‌ی مستغرق متصل به آن

نویسندگان

1 معاون شرکت توسعه و ساخت وزارت راه و شهرسازی و دانش آموخته‌ی دکتری دانشگاه شهید چمران اهواز

2 دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

3 گروه مهندسی آب، دانشگاه بیرجند، بیرجند

چکیده

تاکنون تحقیقات زیادی در خصوص شناخت مکانیزم آبشستگی، کنترل و کاهش آن در محل پایه و تکیه‌گاه پل‌ها انجام شده است. البته مطالعات انجام شده در خصوص تکیه‌گاه کمتر بوده و تمرکز تحقیقات بیشتر بر روی پایه‌ی پل‌ها بوده است. همچنین در دو دهه‌ی گذشته صفحات مستغرق جهت تثبیت بستر و حفاظت سواحل رودخانه‌ها، کاهش فرسایش سواحل در محل قوس رودخانه و نیز برای جلوگیری از ورود رسوبات بار بستر رودخانه به سازه‌های آبگیری و اصلاح مقطع رودخانه در مجاورت پایه‌های پل مورد استفاده قرار گرفته‌اند؛ اما تاکنون تحقیقی در خصوص استفاده از صفحه یا صفحات مستغرق در کاهش آبشستگی اطراف تکیه‌گاه پل‌ها انجام نشده است، لذا در تحقیق حاضر، عملکرد صفحه‌ی مستغرق متصل به تکیه‌گاه در کاهش آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه پل با شکل مستطیلی مورد بررسی قرار گرفت، نتایج نشان داد، زاویه‌ی نصب صفحه، تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر میزان کاهش آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه دارد. در ادامه‌ی این تحقیق مولفه‌های سه‌بعدی سرعت جریان پیرامون تکیه‌گاه در حالت نصب صفحه با استفاده از سرعت‌سنج الکترومغناطیس تعیین و برای رسم الگوی جریان مورد استفاده قرار گرفتند و با توجه به آن دلایل نقش موثر صفحه بر کاهش آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه مورد بررسی قرارگرفت. بررسی الگوی جریان در حالت نصب صفحه‌ی مستغرق متصل به تکیه‌گاه نشان داد که این سازه با ایجاد منطقه‌ی کم سرعت پیرامون تکیه‌گاه و مهار گرداب‌های اولیه، نقش موثری در کاهش آبشستگی دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Laboratory investigation of flow pattern and scour around bridge abutment in case of using attached submerged vane

نویسندگان [English]

  • Khademi Kheyrolah 1
  • Mahmood Shafai Bajestan 2
  • Hossien khozeymehnehad 3
1 Phd graduate of shahid chamran university
3 Assistant Professor, Department of water Engineering, University of Birjand
چکیده [English]

Already various studies have been done on the mechanism of scour around hydraulic structure especially bridges. In the field of scour around bridges, researches are more focus on scour of piers in compare with abutment. Also, in the two past decades, submerged vanes have been used to stabilization of bed, protection of Beach Rivers and reduction of scour beach in the bend of rivers and also for prevention of the sediment entry to intake structure and for improvement of the river section near the bridge piers. But so far no study has been done on reduction of scour around bridge abutment by submerged vanes. Therefore in this study, the performance of submerged vane attached to the rectangular abutment was investigated. The results showed that the setup angle had a significant impact on the performance of submerged vanes. Following this research, three-dimensional components of velocity were determined with electromagnetic velocimeter around abutment with attached submerged vane and used for drawing flow pattern and according to it, reasons of effective role of vane was investigated on reductions of bridge abutment scour. Investigation of flow pattern around bridge abutment in case of using submerged vane showed, this structure had the effective role on reduction of scour by creating a low velocity zone around bridge abutment and control of primary vortexes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scour
  • Flow Pattern
  • Bridge abutment
  • Submerged vane
  • Rectangular section

 

1-         دهقانی، ا.ا. 1385. بررسی آزمایشگاهی کنترل رسوب به آبگیر جانبی در قوس 180 درجه. رساله­ی دکتری. دانشکده فنی و مهندسی. دانشگاه تربیت مدرس.

2-         حسن­پور. ف. 1385. بررسی عملکرد آبگیرهای جانبی در حضور صفحات مستغرق مرکب و آستانه. دانشکده فنی و مهندسی. دانشگاه تربیت مدرس.

3-         خادمی، خ. 1391. بررسی اثر فواصل طولی و عرضی صفحات مستغرق بر آبشستگی موضعی ایجاد شده در محل تکیه‌گاه پل. رساله­ی دکتری. دانشکده­ی مهندسی علوم آب. دانشگاه شهید چمران اهواز.

4-         خادمی، خ.، ح. خزیمه­نژاد و م. شفاعی­بجستان. 1389. برداشت بی­رویه­ی مصالح رودخانه­ای در  استان خوزستان یکی از عوامل اصلی آبشستگی پای پل­های بزرگ. سومین همایش ملی مدیریت شبکه های آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

5-         صفرزاده، ا. 1385. شبیه­سازی عددی الگوی جریان در آبگیر جانبی در قوس 180 درجه. پایان­نامه کارشناسی  ارشد. دانشکده فنی و مهندسی. دانشگاه تربیت مدرس.

6-      Barkdoll, D., R. Ettema, and A.J. Odgaard. 1999. Sediment control at lateral diversions: limits and enhancement to vane use. J. Hydraulic Engin., 125:8.132-136.

7-      Dongol, D.M.S. 1994. Local scour at bridge abutments. Report No. 544, University of Auckland, School of T. Engineering, Department of Civil Engineering Private Bag, Auckland, New Zealand.

8-      Gill, M.A. 1970. Bed erosion around obstructions in rivers. PhD thesis, The University of London (Imperial College of Science and Technology).

9-      Gupta, P. and N. Sharma. 2007. Performance evaluation of tapered vane. J. Hydraulic Research, 45:4. 472-477.

10-  Kandasamy J.K. 1989. Abutment scour. Rep. No. 458, School of Engrg., University of Auckland, Auckland, New Zealand.

11-  Kothyari, U.C. and K.G. Ranga Raju. 2001. Scour Around Spur Dikes and Bridge Abutment. J. of Hydr. Research,. 39(4): 367-374.

12-  Liu, M.K., F.M. Chang and M.M. Skinner. 1961. Effect of bridge construction on scour and backwater. Report No. CER60-HKL22, Department of Civil Engineering, Colorado State University, Fort Collins, Colorado.

13-  Marelius, F. and K. Sinha. 2000. Analysis of flow past submerged vanes. Hydraulic, 38:1. 65-71.

14-  Marelius, F. and K. Sinha. 1998. Experimental investigation of flow past submerged vanes. J. Hydraulic Engin., 124:5. 542-546.

15-  Melville, B.W. 1992. Local Scour at Bridge Abutments. J. Hyd Eng., ASCE, 118(4): 615-631.

16-  Montaseri, H. 2008. Experimental investigation of the effect of different arraysof submerged vanes on sediment control at lateral intake in 180º bend. Ph.D. Thesis of Tarbiat Modares University.

17-  Neary, V.S., F. Sotiropoulos  and A.J. Odgaard. 1999. Three-dimensional numerical model of lateral-intake inflows. Hydraulic Engin., 125:2. 126-140.

18-  Neill, R. and J. Evans. 1997. Sediment control at water intakes. J. Hydraulic Engin., 670-671.

19-  Odgaard, A.J., and Kennedy, J.F. 1983. River-bend bank protection bysubmerged vanes. J. Hydraulic Engin., 109:8. 1161-1173.

20-  Soon-Keat, T., Y. Guoliang, L. Siow-Yong, and O. Muk-Chen. 2005. Flow structure and sediment motion around submerged vanes in open channel. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, ASCE, 131:3. 132-136.

21-  Voisin, A., and R.D. Townsend. 2002. Model testing of submerged vanes in strongly curved narrow channel bends". J. Civil Engin., 29:37-49.

22-  Wang, y., A.J. Odgaard, W. Melville and C. Subhash. 1996. Sediment control at water intakes. J. Hydraulic Engin., 122:6. 353-356.

23-  Wong, W H. 1982. Scour at Bridge Abutments. Report No. 275, Dept. of Civil Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand.