بررسی اثر شکاف زیر سطح بستر در کاهش آبشستگی پایه پل مربعی دماغه تیز، در حضور جسم شناور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آب ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.

2 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهر کرد، ایران.

3 گروه علوم و مهندسی آب دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.

4 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.

چکیده

هدف: هدف از این تحقیق موارد زیر است:
بررسی اثر حضور اجسام شناور بر آب­شستگی اطراف پایه پل 2- بررسی آزمایشگاهی اثر شکاف زیر سطح بستر در پایه پل مربعی‌شکل بر کاهش عمق آب­شستگی در حضور اجسام شناور 3-  ارائه یک معادله برای درنظرگرفتن اثر شکاف زیر سطح بستر در کاهش عمق آب­شستگی در حضور اجسام شناور.
 
 روش پژوهش: در این تحقیق از ایجاد شکاف در پایه کمک گرفته شده است. در این پژوهش اثر ایجاد شکاف زیر سطح بستر در یک‌پایه مربعی دماغه تیز بر کاهش آبشستگی اطراف پایه پل که یک جسم شناور مکعب‌مستطیلی در پشت پایه گرفتار شده است به‌صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت.
 
 یافته‌ها: افزایش دبی جریان باعث افزایش عمق و حجم چاله آب­شستگی می­شود. تجمع اجسام شناور حول پایه پل باعث افزایش عمق و حجم چاله آب­شستگی نسبت به عدم حضور اجسام شناور می­شود. افزایش طول جسم شناور باعث کاهش آب­شستگی حول پایه پل می­شود. قرارگرفتن اجسام شناور در بالای سطح آب، آب­شستگی کمتری نسبت به‌قرار گیری در حالت زیر سطح ایجاد می­کنند. پایه بدون حضور جسم شناور،  بیش­ترین عمق آب­شستگی در کنار ضلع مربعی پایه شکل می­گرفت و بعد از حضور جسم پشت پایه بیش­ترین عمق آب­شستگی در نزدیکی نوک دماغه شکل می­گرفت. ایجاد شکاف در پایه پل در دبی­های کم، 10 و 20 لیتر بر ثانیه موجب کنترل فرسایش حول پایه بود. ایجاد شکاف یک روش کارآمد برای کنترل آب­شستگی حول پایه پل است. پایه با شکاف 7 سانتی­متر زیر سطح بستر تا 8/40 درصد نسبت به نمونه شاهد موجب کنترل آب­شستگی حول پایه می­شود.
 
 نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از 80 آزمایش نشان دهنده کاهش آبشستگی تا 8/40 درصد نسبت به نمونه شاهد است؛ بنابراین استفاده از شکاف موجب کنترل آب­شستگی حول پایه می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


ابوسعیدی، زهرا.، قادری، کورش.، رحیم پور، مجید.، و احمدی، .محمد مهدی. (1397). برسی آزمایشگاهی تأثیر تجمع اجسام شناور بر آب­شستگی موضعی پایه و تکیه گاه پل. نشریه پژوهش های  حفاظت آب و خاک، 25(2)، 282-267. https://doi.org/10.22069/jwsc.2018.12472.2714
اردلانی، اعظم.، بختیاری، مرتضی.، صانعی، مجتبی.، و کاشفی پور، سید محمود. (1398). برسی آزمایشگاهی اثر مساحت سطح شکاف در بدنه ی پایه روی کاهش آب­شستگی موضعی پایه پل. نشریه دانش آب و خاک، (39)، 79-67.      https://faculty.kmsu.ac.ir/bakhtiari/fa/articlesInPublications/221
بیات، حبیب الله. (1379). اندرکنش سازهای آبی و فرسایش. انتشارات دانشگاه صنعتی امیر کبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران، ایران.   https://www.iranketab.ir/book/96580-sazehaye-aabi
حیدری بنی، مهناز.، بختیاری، مرتضی.، صانعی، مجتبی.، و کاشفی پور، سید محمود. (1399). برسی آزمایشگاهی استفاده از شکاف در پایه جهت کنترل آب­شستگی پایه پل. مجله­ی مهندسی منابع آب، 13(45)، 38-23. https://wej.marvdasht.iau.ir/article_4224.html
رحیمی، ابراهیم. (1396). بررسی آزمایشگاهی تأثیر تجمع اجسام شناور بر آب­شستگی موضعی گروه پایه و تکیه گاه پل. رساله دکتری، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. https://elmnet.ir/doc/11244311-84226
کاضمیان، میلاد.، گوهری، سعید.، و  شاهوردی، کاظم. (1400). تآثیر شکاف در کاهش آب­شستگی پایه پل در بستر با رسوب­های یکنواخت و نایکنواخت. نشریه علمی - پژوهشی هدرولیک، 16(4)، 48-37.                   https://doi. rg/10.30482/jhyd.2018.81358
ماهان، ناصر. (1391). بررسی مقایسه ای تأثیر شکل شکاف بر آب­شستگی پایه­های پل. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران، ایران. https://elmnet.ir/doc/10599347-94122
مشعشعی، میثم.، و اسدی آقبلاغی، مهدی. (1394). آب­شستگی در اطراف پایه مربعی با دماغه سهمی شکل در حضور اجسام شناور چوبی در جلوی پایه. مجله علمی-پژوهشی عمران مدرس، 15(4)،96-85. http://mcej.modares.ac.ir/article-16-2041-fa.html
Abu Saidi, Z., Kadri, K., Rahimpour, M., & Ahmadi, M. M. (2017). Laboratory investigation of the effect of accumulation of floating objects on the local scouring of bridge foundations and supports. Journal of water and soil protection research. 25(2), 267-282. https://doi.org/10.22069/jwsc.2018.12472.2714 (In Persian)
Ardlani, A., Bakhtiari, M., Sanei, M., & Kashfipour, S.M. (2018). Laboratory examination of the effect of the surface area of ​​the crack in the body of the foundation on the reduction of local scouring of the bridge foundation. Water and Soil Science Journal, (39), 67-79. https://faculty.kmsu.ac.ir/bakhtiari/fa/articlesInPublications/221(In Persian)
Bayat, H. (2000). Interaction of water bodies and erosion. Amir Kabir University of Technology Publications (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran. https://www.iranketab.ir/book/96580-sazehaye-aabi(In Persian)
Diehl, T. (1997), Potential drift accumulation at bridges. U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration Research and Development Turner-Fairbank Highway Research Center 6300 Georgetown Pike McLean, Virginia, 22101-2296. https://tn. water.usgs.gov/publications/FHWA-RD-97-028/FHWA-RD-97-028
Grimaldi, C., Gaudio, R., & Calomino. F. (2009). Control of scour at bridge piers by a downstream bed sill. Journal of Hydraulic Engineering, 135(1), 13–21.                                 https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2009)135:1(13)
Heydari Bani, M., Bakhtiari, M., Sanei, M., & Kashfipour, S.M. (2019). Laboratory examination of using a gap in the foundation to control the erosion of the bridge foundation. Journal of Water Resources Engineering, 13(45), 23-38.                               https://wej.marvdasht.iau.ir/article_4224.html(In Persian)
Kazmian, M., Gohri, S., & Shahvardi, K. (2021). The effect of the gap in reducing the scour of the bridge foundation in the bed with uniform and uneven sediments. Journal of Hydraulics, 16(4), 37-48. https://doi.org/10.30482/jhyd.2018.81358(In Persian)
Kumar, V., Ranga raju, K.G., & Vittal, N. (1999). Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars. Journal of Hydraulic Engineering, 125(12), 1302-1305.                         https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1999)125:12(1302)
Lagasse, P.F., Cloper, P.E., Zevenbergen, P.E., Spitz, W.J., & Girard, L.G. (2010). Effects of Debris on Bridge Pier Scour. Transportation Research Board , 10, 854-863. https://doi.org/10.1061/41147(392)85
Mahan, N. (2012). A comparative study of the effect of the shape of the gap on the erosion of bridge foundations. Master's thesis, Islamic Azad University of central Tehran branch, Tehran, Iran. https://elmnet.ir/doc/10599347-94122(In Persian)
Moshashii, M., & Asadi Aghbalaghi, M. (2014). Wash around a square base with a sagittal nose in the presence of floating wooden objects in front of the base. Scientific-research journal of Modares Civil Engineering, 15(4), 85-96. https://mcej.modares.ac.ir/article-16-2041-fa.html(In Persian)
Pagliara, S., & Carnacina, I. (2010). Temporal scour evolution at bridge piers: Effect of wood debris roughness and porosity. Journal of Hydraulic Research, 48(1), 3-13.                            https://doi.org/10.1080/00221680903568592
Pagliara, S., & Carnacina, I. (2011). Influence of large woody debris on sediment scour at bridge piers. International Journal of Sediment Research26(2),121-136.                         https://doi.org/10.1016/S1001-6279(11)60081-4
Rahimi, I. (2016). Laboratory investigation of the effect of accumulation of floating objects on the local scouring of the foundation group and bridge support. Ph.D. Thesis, Shahid bahonar University of Kerman, Kerman, Iran. https://elmnet.ir/doc/11244311-84226(In Persian)
Raudkivi, A., & Ettema, R. (1983). Clear water scour at cylindrical piers. J. Hydr. Engin. ASCE, 103(10). 1209-1213. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1983)109:3(338)