بررسی آزمایشگاهی اثر زاویه گروه پایه‌های استوانه‌ای پل نسبت به جهت جریان روی حداکثر عمق آبشستگی گروه پایه‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

چکیده

عبور جاده و یا خط راه‌آهن از روی رودخانه‌ها محدود به بازه‌های خاصی از رودخانه‌هاست که توسط مسیر کلی راه مشخص می‌گردد، علاوه بر آن مسیر کلی راه راستای قرارگیری پل روی رودخانه را نیز تعیین می‌نماید، انتخاب راستای پل نسبت به مسیر جریان در رودخانه بسیار مهم است. گاهی به‌دلیل شرایط جغرافیایی منطقه و مسیر کلی راه، امکان عبور پل به‌صورت مستقیم و عمود بر مسیر جریان در رودخانه میسر نمی‌باشد، در این صورت عرشه پل، به‌صورت مورب عرض رودخانه را طی می‌کند و راستای گروه پایه‌های پل که عمود بر راستای عرشه هستند با جهت جریان زاویه‌دار می‌شوند. در این حالت فاصله بین پایه‌ها، زاویه برخورد جریان به گروه پایه‌ها و همچنین میزان مستغرق بودن پایه‌ها، از مهم‌ترین عواملی هستند که عمق آبشستگی را تحت تأثیر قرار می‌دهند. از این رو در مطالعه کنونی با شبیه‌سازی فیزیکی آبشستگی، به بررسی اثر زاویه گروه پایه‌های استوانه‌ای پل نسبت به جهت جریان بر حداکثر عمق آبشستگی گروه پایه‌ها در زاویه‌های صفر، 18π/، 9π/، 6π/ رادیان در شرایط آب زلال با اعداد فرود 13/0، 15/0 و 17/0 پرداخته شده است. نتایج حاکی از آن بود که با افزایش زاویه گروه پایه‌های پل نسبت به جهت جریان از صفر تا 6π/ رادیان حداکثر عمق آبشستگی افزایش می‌یابد، به‌طوری که بیشینه درصد افزایش عمق آبشستگی برابر است با 36 درصد که با تغییر زاویه از صفر به 6π/ رادیان در عدد فرود 13/0 مشاهده گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of the angle effect of the cylindrical bridge group piers relative to the flow direction on the maximum scour depth of the piers

نویسندگان [English]

  • Behnam Pourghasemzadeh 1
  • Mehdi Ghomeshi 2
1 Graduated Student of Water Engineering and Environment Faculty, Shahid Chamran Univeristy of Ahvaz,Ahvaz, Iran.
2 Professor of Water Engineering and Environment Faculty, Shahid Chamran Univeristy of Ahvaz,Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

Bridges are one of the important structures in the field of land communication. With the construction of these structures in the river, a flow pattern with a three-dimensional structure is formed in the vicinity of its piers, and as a result of increasing the flow speed and the formation of horseshoe vortex and wake vortices, part of the sediments around the piers and foundation will be washed away, and if the sufficient depth of foundation is not taken into account, the destruction of the bridge will result especially during floods. Road or railway crossing over the rivers is limited to the particular reach of the rivers which is determined by the general direction of the road or railway. Moreover, the general direction of the road or railway determines the position of the bridge over the river. Selection of the bridge path angle relative to the river flow direction is very important.  Sometimes, due to the geographical conditions of the region and the general direction of the road or railway, the bridge crossing directly perpendicular to the flow direction is impossible. In this case, the bridge deck diagonally crosses over the river and the bridge group piers are angled relative to the flow direction. In such case, the distance between the piers, the flow direction relative to the piers and the piers submergence are very important parameters which affect the scour depth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Local scour
  • Clear water
  • cylindrical pier Group
  • Scour hole
  • angle
  • Azhari, A., Taghipour, R,. and Alizadeh, M, Local scouring around the foundation group of the bridge: investigation of the effect of the arch angle of the channel and the distance between the foundations. The 11th Iranian Hydraulic Conference, Urmia University. (In Persian).

 

  • Beheshti, E,. Ataei Ashtiani, B,. 2004. Scouring in clear water conditions around the base group. Second National Congress of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran.

 

  • Chiew, Y.M. and Melville, B.W., 1987. Local scour around bridge piers. Journal of Hydraulic Research25(1), pp.15-26.

 

  • Hannah, C.R. 1978. Scour at pile groups. Research Rep. No. 78-3, Civil Engineering, Univ. of Canterbury, New Zealand.

 

  • Heidarpour, M., Afzali Mehr, H. and Khoda Rahmi, Z, 2007. Local scour protection of circular bridge pier groups using slot, Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 14(3), pp174-185. (In Persian).

 

  • Lança, R., Fael, C., Maia, R., Pêgo, J.P. and Cardoso, A.H., 2013. Clear-water scour at submerged pile groups.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000770, 1089-1098.

 

  • Melville, B.W. and Chiew, Y.M., 1999. Time scale for local scour at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering125(1), pp.59-65.

 

  • Mousavi Jahromi, H., and Taghizadeh, K. 2006. The influence of the shape and number of bridge piers on erosion. Seventh International Seminar on River Engineering, Ahvaz, Shahid Chamran University. (In Persian).

 

  • Movahedi, N., Dehghani, A.A., Zahiri, A.R. and Aarabi, M.J., 2015. Investigation the efficiency of using bed sill in reduction of scour around single pier and side-by-side piers. Journal of Water and Soil Conservation21(6), pp.191-205. (In Persian).

 

  • Nazariha, M. 1996. Design relationships for maximum local scour depth for bridge pier groups. PhD Dissertation, University of Ottawa.

 

  • Nourzad, H,. Heidarpour, M,. and Afzali Mehr, R. 2001. Controlling the local scouring of the bridge foundation by using gaps in the foundation group. Proceedings of the 2nd Iranian Hydraulic Conference, Technical Faculty of Tehran University. (In Persian).

 

  • Sheppard D. M. and Renna R. 2005. Bridge scour manual. florida department of transportation. 605 Suwannee Street. Tallahassee. Florida. 129 pp.

 

  • 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.