بررسی آزمایشگاهی تأثیر توام طوق و صفحات مستغرق بر میزان کاهش عمق آبشستگی گروه پایه‌های پل استوانه‌ای شکل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه عمران – سازه های هیدرولیکی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دزفول، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دزفول، ایران.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد عمران – سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دزفول، دزفول، ایران.

چکیده

آبشستگی به فرم های مختلف پایداری سازه‌های هیدرولیکی را مورد تهدید و فرسایش قرار می‍دهد. یکی از روش های غیرمستقیم کاهش آبشستگی نصب طوق و صفحات مستغرق است. طوق عبارتست ازصفحه ای نازک که در یک ارتفاع مشخص از پایه پل نصب شده و به این وسیله مانع از تماس مستقیم جریان پایین رونده در جلوی پایه پل با بستر رودخانه می‌گردد و فعالیت گرداب‌های نعل اسبی را تضعیف می‌کند همچنین در پایه‌های طوق دار سرعت آبشستگی کاهش یافته و یا به عبارت دیگر زمان شروع آبشستگی به تأخیر می‎افتد. در این تحقیق با مدل سازی آزمایشگاهی به بررسی تأثیر توام طوق و صفحات مستغرق بر میزان کاهش عمق آبشستگی پایه‌های استوانه‌ای پرداخته شده است. با توجّه به نتایج حاصل از آزمایش بیشترین کاهش عمق آبشستگی برای فرود 246/0و پایه در مجاورت طوق دو برابر قطر پایه و شش صفحه مستغرق برای هر سه پایه به ترتیب (55%، 96% ، 98%) اتفاق افتاده است. همچنین نتایج نشان داد که صفحات مستغرق با تاثیر بر روی خطوط جریان و طوق با محافظت از پایه در مقابل گرداب‌های پایین رونده و گرداب‌های نعل اسبی ، ابزار مناسبی جهت کاهش عمق آبشستگی در پایه‌های استوانه‌ای باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of the Collar and Vanes on Reduction the Scour Depth of Cylindrical Piers

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Nohani 1
  • saman ebrahimi 2
1 Assistant professor ,Department of Hydraulic Structures, Young Researchers and Elite Club, Dezful Branch, Islamic Azad University, Dezful, Iran.
2 Graduate Student, Civil Engineering Department, Hydraulic Structures, Islamic Azad University, Dezful Branch, Iran.
چکیده [English]

Scouring threaten the stability of hydraulic structures in various forms. One way to indirectly reduce scouring is to put collars and vanes. Collar is a thin plate at a certain height from the base of the bridge which prevents direct contact of down flow in front of the pier with the river bed and undermines the activity of horseshoe whirlpool. Also, in the scouring foundations, the speed of scouring reduces or in other words, the time of scouring is delayed. In this study, using experimental modeling, the researcher investigated the effects of combined collar and vanes on the reduction of scouring depth on cylindrical pier. According to the results of the experiment, the highest scour depth reduction for the Froude number of 0.246 and the pier in the vicinity of the collar of twice the pier diameter and six submerged plates for each tripod occurred respectively (55%, 96%, 98%). Also, the results showed that submerged plates with impact on stream lines and collars with protection of the pier against downstream vortices and Horseshoe vortices are suitable tools for reducing scour depth in Cylindrical bridge pier group.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scouring
  • Cylindrical pier
  • Collar
  • Vanes
  • Experimental
Barani, Gh., Khanjani, M.J. and Ahmadali, J. (2007) determining the dimensions and optimum arrangement of submerged plates in the mouths of intakes uses the possible approaches, Numerical Methods in Engineering, 20 (2), 207-215. (In Farsi)
Bozkus, Z., and Yildiz, O. (2004). Effects of inclination of bridge piers on scouring depth. Journal of Hydraulic Engineering, 130(8), 827–832.
Breusers, H. N. C., Nicollet, G., and Shen, H. W. (1977). Local scour around cylindrical piers. Journal of Hydraulic Research, 15(3), 211–252.
Chiew, Y M, and B W Melville. 1987. “Local Scour around Bridge Piers.” Journal of Hydraulic Research 25 (1). Taylor & Francis: 15–26.
Emamgholizadeh, S. and Nohani, E. (2017) Application of submerged blades to reduce the scouring of the collar of the bridge with a round neck, Journal of Engineering Research of Irrigation and Drainage Structures, 18 (68), 113-128. (In Farsi)
Ghorbani, B., and Kells, J. A. (2008). Effect of submerged vanes on the scour occurring at a cylindrical pier. Journal of Hydraulic Research, 46(5), 610–619.
Hosseini, H., Hosseinzadeh, A. D., Farsadizadeh, D. and Arongi, H. (2009) Control of scouring around the rectangular bases with the use of submerged panels, The 9th Iranian Hydraulic Conference Aban Moon, Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran. (In Farsi)
Kumar, V., Raju, K. G. R., and Vittal, N. (1999). Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars. Journal of Hydraulic Engineering, 125(12), 1302–1305.
Mashahir, M. B., Zarrati, A. R., and Rezayi, M. J. (2004). Time development of scouring around a bridge pier protected by collar. In Proceedings 2nd International Conference on Scour and Erosion (ICSE-2). November 14.–17., 2004, Singapore.
Nohani, E., Bejestan, M. S., Masjedi, A., and Kashkuli, H. A. (2012). Riprap Stability in the Vicinity of a Bridge Pier Fitted with a Collar in the Rivers Bend. World Applied Sciences Journal, 20(3), 354–358.
Nohani, E., and Heidarnejad, M. (2014). Experimental Investigation of the Effect of Flow Angle of Attack on the Rate of Scour around the Slotted Bridge Pier at Different Levels of River, 2(Xii), 276–282.
Odgaard, A. J., and Wang, Y. (1991). Sediment management with submerged vanes. I: Theory. Journal of Hydraulic Engineering, 117(3), 267.
Oliveto, G., and Hager, W. H. (2002). Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour. Journal of Hydraulic Engineering, 128(9), 811–820.
Parchami, L., Asghari Pari, S., Shafai Bajestan, M. (2017). Experimental Investigation of Submerged Vanes Shape Effect on Bridge Pier Scouring. Water and Soil Science, 27(1), 29-41. (In Farsi)
Raudkivi, A. J., and Ettema, R. (1983). Clear-water scour at cylindrical piers. Journal of Hydraulic Engineering, 109(3), 338–350.
Samimi, B., Barany, T., Khanli, M. and Khanjani, M. (2005) Laboratory study of the effects of submerged plates on bridges pier scouring, National Conference on Irrigation and Drainage Networks Management, Faculty of Water Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz. (In Farsi)
Sheppard, D. M., Odeh, M., and Glasser, T. (2004). Large scale clear-water local pier scour experiments. Journal of Hydraulic Engineering, 130(10), 957–963.
Singh, C. P., Setia, B., and Verma, D. V. S. (2001). Collar-sleeve combination as a scour protection device around a circular pier. In PROCEEDINGS OF THE CONGRESS-INTERNATIONAL ASSOCIATION FOR HYDRAULIC RESEARCH (pp. 202–209).
Shojaee, P., Farsadizadeh, D., Hoseinzadeh Dalir, A., Salmasi, F., Ghorbani, M. (2012). Application of Submerged Vanes at Cylindrical Bridge Pier as a Scour Countermeasure. Water and Soil Science, 22(1), 91-109. (In Farsi)
Zarrati, A. R., Gholami, H., and Mashahir, M. B. (2004). Application of collar to control scouring around rectangular bridge piers. Journal of Hydraulic Research, 42(1), 97–103.