بررسی آزمایشگاهی اثر فاصله عرضی بین پایه‌های مستطیل شکل بر آبشستگی موضعی اطراف آنها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

2 دانشیار گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

3 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز ، ایران.

4 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

چکیده

از علل اصلی خرابی بسیاری از پل‌ها که در رودخانه‌ها احداث می‌شوند آبشستگی موضعی در پیرامون پایه‌های آنها مخصوصاً در مواقع سیلابی است. شکست و تخریب پل‌ها علاوه بر خسارات مالی و جانی، راه ارتباطی به نقاط سیل‌گیر و محتاج کمک‌رسانی را نیز قطع کرده و خسارت‌ها را دو چندان می‌کند. در تحقیق حاضر به بررسی اثر فاصله عرضی بین پایه‌های مستطیلی قائم در گروه پایه، بر آبشستگی موضعی پیرامون آنها در کانال مستقیم تحت شرایط هیدرولیکی متفاوت (اعداد فرود 160/0، 186/0، 211/0 و 245/0) پرداخته شده است. پایه‌های مورد استفاده در تحقیق حاضر مستطیل ‌شکل و به عرض 5/2 و طول 5/3 سانتی‌متر انتخاب شدند. در این تحقیق فاصله طولی بین پایه‌ها ثابت و 4 برابر عرض پایه (10 سانتیمتر) و فاصله عرضی بین پایه‌ها 1، 3، 5 و 8 برابر عرض پایه معادل با 5/2، 5/7، 5/12 و 20 سانتیمتر انتخاب شد. نتایج نشان داد که با افزایش فاصله عرضی بین پایه‌ها حداکثر عمق آبشستگی ابتدا روند نزولی پیدا کرد و در فاصله سه برابر عرض پایه به حداقل مقدار رسید سپس با افزایش فاصله عرضی حداکثر عمق آبشستگی افزایش یافت و در فاصله 8 برابر عرض پایه به بیشترین مقدار رسید. حداکثر عمق آبشستگی در فاصله 8 برابر عرض پایه بطور متوسط 34 درصد بیش از فاصله 3 برابر عرض پایه بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


اظهری، امیر.، تقی پور، رضا.، و علیزاده، محمد. (1391). آبشستگی موضعی پیرامون گروه پایه پل: بررسی اثر زاویه قوس کانال و فاصله بین پایه ها. یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران. https://civilica.com/doc/186261
اقبال نیک، لیلا.، واقفی، محمد.، و گلبهار حقیقی، محمد رضا. (1398). تأثیر شرایط جریان بر ابعاد حفره آبشستگی اطراف گروه پایه‌های پل ۶ تایی کج و عمود بر جهت جریان در کانال قوسی 180 درجه. مجله علمی پژوهشی مهندسی عمران مدرس، 19(4)، 16-1. http://mcej.modares.ac.ir/article-16-28029-fa.html
امینی، عطا.، و اقبال زاده، افشین. (1391). بررسی آزمایشگاهی اثر آرایش گروه شمع ها بر عمق آبشستگی در پایه های پل. مجله پژوهش آب ایران، 6(11)، 103-95. https://iwrj.sku.ac.ir/article_10907.html
بهشتی، علی اصغر.، و عطائی­آشتیانی، بهزاد. (1383). آبشستگی در شرایط آب صاف در اطراف گروه­ پایه. اولین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
پور قاسم‌زاده، بهنام. (1395). بررسی آزمایشگاهی اثر زاویه گروه پایه­های استوانه­ای پل نسبت به جهت جریان بر روی حداکثر عمق آبشستگی گروه پایه­ها. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
رشنو، عماد.، زراتی، امیر رضا.، و کریمایی طبرستانی، مجتبی. (1395). مطالعه آزمایشگاهی پدیده آبشستگی موضعی در اطراف گروه پایه پل. پژوهشهای تجربی در مهندسی عمران، 3(6)، 154-143.  https://journals.sru.ac.ir/article_800.html
سلیمانی، نینا.، امینی، عطا.، و بانژاد، حسین. (1394). بررسی مکانیسم آبشستگی در پایه پل منفرد و گروه پایه­های پل. دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران. https://civilica.com/doc/364681
قدسی، حبیبه.، خانجانی، محمد جواد.، و بهشتی، علی اصغر. (1394). بررسی آزمایشگاهی آبشستگی خاک حول پایه­های مرکب پل. نشریه پژوهش‌های تجربی در مهندسی عمران، 2 (3)، 47-55. https://journals.sru.ac.ir/article_337.html
Amini, A., & Eghbalzadeh, A. (2012). Effect of pile arrangement on local scour depth at pile groups. Iranian Water Researches Journal, 6(2), 95-103. https://iwrj.sku.ac.ir/article_10907.html [In Persian]
Azhari, A., Taghipour, R., & Alizadeh, M. (2012). Local scouring around the pier group of the bridge: investigation of the effect of the arch angle of the channel and the distance between the piers. 11th Iranian Hydraulic Conference, Urmia University, Urmia, Iran. https://civilica.com/doc/186261 [In Persian]
Beheshti, A. A., & Atai Ashtiani, B. (2004). Scouring in clear water conditions around the pier group. 1st National Congress on Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran. [In Persian]
Bozkus, Z., & Cesme, M. (2010). Reduction of scouring depth by using inclined piers. Canadian Journal of Civil Engineering, 37(12), 1621-1630. https://doi.org/10.1139/L10-09
Chiew, Y. M., & Melville, B. W. (1987). Local scour around bridge piers. Journal of Hydraulic Research, 25(1), 15-26. https://doi.org/10.1080/00221688709499285
Eghbalnik, L., Vaghefi, M., & Golbahar Haghighi, M. R. (2019). The effect of flow conditions on bed topography in a 180 degree bend containing sextuple inclined-vertical pier groups in a perpendicular to the flow. MCEJ, 19 (4),1-16. http://mcej.modares.ac.ir/article-16-28029-fa.html [In Persian]
Ettema, R. (1980). Scour at Bridge Piers. Rep. No 216, Unniversity of Aukland, School of Engineering.
Ghodsi, H., Khanjani, M., & Beheshti, A. A. (2015). Experimental investigation of local scour around a complex bridge pier. Experimental Research in Civil Engineering, 2(3), 47-55. https://journals.sru.ac.ir/article_337.html [In Persian]
Lança, R., Fael, C., Maia, R., Pêgo, R. & Cardoso, A. H. (2012). Effect of spacing and skew angle on clear-water scour at pier alignments. Proceedings of River Flow, Muñoz, R. (editor), 927 - 933. https://www.researchgate.net/publication/273761582
Melville, B. W., & Sutherland, A. J. (1988). Design method for local scour at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 114(10), 1210-1226. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1988)114:10(1210)
Memar, S., Zounemat-Kermani, M., Beheshti, A. A., De Cesare, G., & Schleiss, A. J. (2018). Investigation of local scour around tandem piers for different skew-angles. E3S Web of Conferences 40, 03008. http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/20184003008
Pour Ghasemzadeh, B. (2016). Experimental study of the effect of the angle of the cylindrical pier group relative to the flow direction on the maximum scour depth of the pier group. Master's thesis, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran. [In Persian]
Rashno, E., Zarrati, A., & Karimaei Tabarestani, M. (2016). Experimental investigation of local scour around bridge pier group. Experimental Research in Civil Engineering, 3(6), 143-154. https://journals.sru.ac.ir/article_800.html [In Persian]
Raudkivi, A. J., & Ettema, R. (1983). Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, 109(3), 338-350. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1983)109:3(338)
Salemi, F., Ghomeshi, M., & Bahrami Yarahmadi, M. (2023). Experimental study of transverse waves effects by obstacles on local scour around cylindrical pier groups of bridge. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 1-13. https://doi.org/10.1007/s40996-023-01041-w
Soleimani, N., Amini, A., & Banjad, H. (2015). Investigating scouring mechanism in single bridge pier and bridge pier group. 10th International Congress on Civil Engineering, Tabriz University, Tabriz, Iran. https://civilica.com/doc/364681 [In Persian]
Soltani-Kazemi, Z., Ghomeshi, M., & Bahrami Yarahmadi, M. (2022). Experimental study of local scour around diamond bridge piers subject to transverse standing waves. Ain Shams Engineering Journal, 13(3), 101598. https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.09.025
Valizadeh, R., Arman, A., & Ghobadian, R. (2023). The effect of the pipe angle and protective inclined apron on the scouring and sedimentation pattern around a semi-buried pipe in a 90◦ mild bend. Ocean Engineering, 286(3). http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4460395
Valizadeh, R., Arman, A., & Ghobadian, R. (2024). Controlling the local scouring of the bottom of the protective inclined apron in a 90- degree mild bend using a numerical model. Ocean Engineering, 307, 118177. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.118177
Zhao, G., & Sheppard, D. M. (1999). The effect of flow skew angle on sediment scour near pile groups. Stream Stability and Scour at Highway Bridges; Compilation of Conference Papers, Reston (U.S.): ASCE. https://www.semanticscholar.org/paper/The-Effect-of-Flow-Skew-Angle-on-Sediment-Scour-Zhao-Sheppard/561481a31a6d101ec986aded176b041fcc3df44b