بررسی آزمایشگاهی تأثیر آرایش قرارگیری صفحات مستغرق تخت، انحنا‌دار و زاویه دار در کاهش آبشستگی پایه پل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی رودخانه، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان.

2 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان

3 استاد دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

چکیده

     یکی از روش­های حفاظت از پایه­های پل در برابر آبشستگی استفاده از صفحات مستغرق می­باشد. این صفحات با تغییر در رژیم حرکت بار بستر این امکان را فراهم می­سازند می­سازند تا محل رسوب گذاری و فرسایش قابل کنترل باشد. در این تحقیق، با استفاده از مدل فیزیکی، تأثیر استفاده از صفحات مستغرق با شکل­های مختلف تخت، انحنادار و زاویه­دار در تعداد تعداد (دو و شش صفحه) و  آرایش­های قرارگیری متفاوت (قرار گرفته با فاصله D و نیز قرار گرفته کنار پایه به صورت متقارن نسبت به خط جریان) در کنترل آبشستگی موضعی پایه استوانه­ای تحت زاویه حمله20 درجه مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور پایه استوانه­ای پل به قطر54/2 سانتی­متر در کانال مستطیلی آزمایشگاه به طول 10 متر و عرض 30 سانتی­متر در شرایط آب زلال با   92/0 u* / u*c = مدل­سازی شد. در این آزمایش­ها از صفحاتی با طول برابر قطر پایه و ارتفاع روی بستر صفر استفاده شده است. براساس نتایج این تحقیق در شرایط کاربرد شش صفحه مستغرق با حالت­های مختلف قرارگیری آن­ها، کاهش عمق آبشستگی تا 93 درصد حاصل شد. بیشترین مقدار کاهش عمق آبشستگی نسبت به پایه بدون محافظ مربوط به صفحات انحنادار چیده شده در اطراف پایه بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Flat, Curved and Angled Submerged Vane’s Placement Effect on Bridge Pier Scouring

نویسندگان [English]

  • Leyla Parchami 1
  • Seyed Amin Asghari Pari 2
  • Mahmood shafaeei Bajestan 3
چکیده [English]

One of the methods for a local scour countermeasure at bridge piers is the use of submerged vanes. Vanes change the regime of bed load movement that led to control place of deposition and erosion. In this paper the effects of submerged vanes with different forms flat, curved and angled in number (2 and 6) and various configurations (the distance D and located on the pier symmetrically with respect to the flow line) on reducing local scour around cylindrical pier with angle of 20° was performed to investigate. Experiments were conducted in a 10 m long and 0.3 m wide flume and a cylindrical pier of 2.54 cm diameter. Clear-water scour tests with u*/u*c=0.92 were performed. The length of the vanes was equal the pier width and was installed on the bed. Results showed that reduction of scour with different arrays of six vanes was 93%. The highest reduction in scour depth was achieved for curved vanes are placed around the pier.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bridge pier
  • Scour
  • Submerged vanes
  • Vanes shape
1-       رضاپوریان، س.، صمدی بروجنی، ح. و قربانی، ب.، 1388. بررسی آزمایشگاهی تعیین موقعیت مناسب سری پره­های مستغرق در کنترل آبشستگی پای پل­ها. هشتمین کنفرانس هیدرولیک ایران.
 
2-       شجاعی، پ.، فرسادی­زاده، د.، حسین­زاده دلیر، ع.، سلماسی، ف. و قربانی، م.،1391. کاربرد صفحات مستغرق در کاهش آبشستگی پایه استوانه­ای پل­ها.  نشریه دانش آب و خاک، 22(1): 107-91.
 
3-       شفاعی بجستان، م. 1373. هیدرولیک رسوب، انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز.
 
4-       Barkdoll, D., Ettema, R., and A.J. Odgaard. 1999. Sediment control at lateral diversions: limits and enhancement to vane use. Journal of Hydraulic Engineering, 128(8):132-136.
 
5-       Chiew, Y.M. 1984. Local scour at bridge piers. University of Auckland, School of Engineering, New Zealand, Report No.355.
 
6-       Chiew, Y.M. and B.W. Melville. 1987. Local scour around bridge piers. Journal of Hydraulic Research, ASCE, 25(1):15-26.
 
7-       Ghorbani, B. and J. A. Kells. 2008. Effect of submerged vanes on the scour occurring at a cylindrical pier Journal of Hydraulic Research, 46 (4):610-619.
 
8-       Grimaldi, C. 2005. Non-conventional countermeasures against local scouring at bridge piers, Dissertazione per il conseguimento di Ricerca in Idraulica per I Ambiente e il Territorio. Dipartimento di Difesa del Suolo "V. Marone", Universita della Calabria.
 
9-       Gupta, P. and N. Sharma. 2007. Performance evaluation of tapered vane. Journal of Hydraulic Research, 45(4): 472-477.
 
10-   Marelius, F. and K. Sinha. 1998. Experimental investigation of flow past submerged vanes. Journal of Hydraulic Engineering, 124(5): 542-546.
 
11-   Marelius, F. and K. Sinha. 2000. Analysis of flow past submerged vanes. Hydraulic, 38(1): 65-71.
 
12-   Neill, R. and J. Evans, 1997. Sediment control at water intakes. Journal of Hydraulic Engineering, 123(7):670-671.
 
13-   Odgaard, A.J. and J.F. Kennedy. 1983. River-bend bank protection by submerged vanes Journal of Hydraulic Engineering, 109(8): 1161-1173.
 
14-   Raudkivi, A. and R. Ettema. 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, 109(3): 338-350.
 
15-   Soon-Keat, T., Guoliang, Y., Siow-Yong, L. and 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.
 
16-   Tafarojnoruz, A., Gaudio, R. and F. Calomino. 2012. Evaluation of flow-altering countermeasures against bridge pier scour.  Journal of Hydraulic Engineering, 138(3):297-305.                                                                                                                                                                             
 
17-  Tafarojnoruz, A., Gaudio, R., Grimaldi, C. and F. Calomino. 2010. Required conditions to achieve the maximum local scour depth at a circular pier. Proc., XXXII Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Farina, Palermo, Italy.
 
18-   Voisin, A., and R. D.  Townsend. 2002. Model testing of submerged vanes in strongly curved narrow channel bends. Journal of Civil Engineering. 29(1):37-59.
 
19-   Wang, Y. and A.J. Odgaard. 1996. Sediment control at water intakes. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE 122(6): 353- 356.