بررسی عملکرد طوق، آبپایه و ترکیب آنها در کنترل آبشستگی پایه پل استوانه‌ای

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسنده

دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک

چکیده

یکی از مهم­ترین عوامل تخریب سازه­های رودخانه­ای، ایجاد فرسایش در فونداسیون پایه­ای شکل آن­ها است. با گسترش کنترل نشده این پدیده، چاله آبشستگی سبب تضعیف فونداسیون و در نتیجه ایجاد تهدید برای کل سازه خواهد شد. در این تحقیق به منظور بررسی عملکرد راهکارهای کنترل آبشستگی پایه پل، روش­های آبپایه، طوق و سپس ترکیب آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی به صورت آزمایشگاهی برای پایه استوانه­ای در شرایط آب زلال صورت گرفت. بر اساس توصیه­های منتج از تحقیقات مرور شده، آبپایه مماس بر وجه پایین­دست پایه، هم عرض کانال، به صورت عمود از کف تا تراز رسوبات و طوق دایره­ای با قطر خارجی 3 برابر پل، در تراز بستر نصب شد. در روش ترکیبی نیز از ادغام دو راهکار قبل به طوری که آبپایه مماس بر پایین­دست طوق شود، استفاده گردید. مقایسه راهکارها با آزمایش شاهد نشان داد طوق سبب افزایش زمان تعادل شده­، اما آبپایه این زمان را کاهش داده است. در روش ترکیبی زمان تعادل، مابین زمان تعادل هر راهکار به تنهایی و تقریباً مشابه با آزمایش شاهد گردید. در کاهش عمق حداکثر آبشستگی، بهترین عملکرد مربوط به ترکیب طوق و آبپایه، سپس طوق و بعد از آن آبپایه به ترتیب با 75، 65 و 20 درصد کاهش در کل رودخانه و 100، 90 و 20 درصد کاهش در مجاور پل بود. طوق و روش ترکیبی توانسته­اند اثرات تغییر تراز بستر را در محدوده پل کاملاً بهبود دهند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation the Performance of Bed Sill, Collar and Their Combination in Scour Protection of Cylindrical Bridge Pier

نویسنده [English]

  • Nazanin Shahkarami
Faculty of Engineering, University of Arak
چکیده [English]

One of the main causes of the destruction of marine structures, is creating erosion in its pier foundation. The uncontrolled spread of scour hole undermines the foundation and thereby will threaten the entire structure. In this study, the performance of countermeasure strategies include bed sill, collar and then combination of them were evaluated. Experimental assessment for cylindrical pier has been conducted under the clear water condition. Based on the recommendations resulting from the studies reviewed, bed sill was attached to the downstream side of the pier, the width of the channel, vertically from floor to sediments and circular collar with an outer diameter equal to 3 times the pier diameter, was installed in the bed level. Also in the combination method the integration of last two solutions was used, while bed sill was placed tangent to the downstream of collar.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scour
  • Bridge piers
  • Bed sill
  • collar
  • Countermeasure method
  • Combination method

مراجع

حسن­پور ن، حسین­زاده­دلیر ع، ارونقی ه، " بررسی آبشستگی موضعی در اطراف پایه پل باله­ای شکل با طوق"، نشریه دانش آب و خاک، 1392، 23 (3)، 221-234.
حسینی ح، حسین­زاده­دلیر ع، فرسادی­زاده د، ارونقی ه، قربانی، م­ع، "تأثیر توأم صفحات مستغرق و طوق در کاهش پایه­های مستطیلی با دماغه گرد"، نشریه دانش آب و خاک، 1391،  22 (3)، 88-101.
خادم غ، "طراحی لایه ریپ­رپ در اطراف پایه پل با آبشستگی محدود مجاز"، پایان­نامه دوره کارشناسی­ارشد، گروه عمران دانشگاه فردوسی مشهد، 1381.
ثانیخانی ه، حسین­زاده­دلیر ع، فرسادی­زاده د، فاخری­فرد ا،  ناظمی ا­ح، سلماسی ف، "کاربرد طوق­های مستطیلی و دایره­ای در کاهش آبشستگی پایه­های پل"، مجله دانش کشاورزی، 1387، 18 (4)، 1-16.
رازی س، حسین­زاده­دلیر ع، سلماسی ف، فرسادی­زاده د، "تأثیر محل فرارگیری آبپایه بر کاهش عمق آبشستگی پایه­های استوانه­ای"، نهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه تربیت مدرس، 1388.
شجاعی پ، فرسادی­زاده د، حسین­زاده­دلیر  ع،  "تأثیر توأم صفحات مستغرق و طوق در کاهش عمق آبشستگی پایه­های استوانه­ای شکل پل­ها"، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، 1390، 15 (57)، 23-33.
شریعتی ح، خداشناس س­ر، اسماعیلی، ک، "بررسی آزمایشگاهی کارکرد با هم طوق و شکاف بر میزان آبشستگی موضعی در پایه پل"، نشریه علمی- پژوهشی مهندسی عمران، 1390، 23(1)، 86-96.
عقلی م، زمردیان م­ع، "تأثیر توأم طوق و کابل بر روی عمق آبشستگی اطراف پایه پل در قوس رودخانه­ها"، نشریه علوم و مهندسی آبیاری، 1392، 36 (3)، 31-40.
مسجدی ا، غلامزاده محمودی م، "بررسی آزمایشگاهی اثر طوقه در کنترل آبشستگی اطراف پایه پل استوانه­ای در قوس 180 درجه رودخانه"، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، 1390، 54، 17-38.
موحدی ن، دهقانی ا­ا، ظهیری ع، اعرابی م ج، "بررسی عملکرد آبپایه در کاهش آبشستگی اطراف تک پایه و پایه­های دوتایی عمود بر مسیر جریان"، نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک، 1393، 21 (6)، 191-205.
Akib Sh, Mamat N L, Basser H, Jahangirzadeh A, “Reducing local scouring at bridge piles using collars and geobags”, Journal of Scientific World, 2014, 1-7.
Alabi PD, “Time development of local scour at a bridge pier fitted with a collar”, Master Degree Thesis. University of Saskatchewan, Saskatoon, Saskatchewan, Canada, 2006.
Chiew YM, “Scour protection at bridge Piers”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 1992, 118 (9), 260-1269.
Chiew YM, “Mechanics of riprap failure at bridge piers”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 1995, 121 (9), 635-643.
Chiew YM Melville BW, “Local scour around bridge Piers”, Journal of Hydraulic Research, 1987, 25 (1), 15-26.
Grimaldi C, Gaudio R, Calomino F, Cardoso AH, “Control of scour at bridge piers by a downstream bed sill”, Journal of Hydraulic Engineering, 2009, 135 (1), 13-21.
Jahangirzadeh A, Basser H, Akib S, Karami H, Naji S, Shamshirband Sh, “Experimental and Numerical Investigation of the Effect of Different Shapes of Collars on the Reduction of Scour around a Single Bridge Pier”, Journal of PLoS ONE, 2014, 9 (6), 1-11.
Karimaee M, Zarrati AR, “Effect of collar on time development and extent of scour hole around cylindrical bridge piers”, International Journal of Engineering, 2011, 25 (1), 11-16.
Lee S O, Sturm TW, “Effect of sediment size scaling on physical modeling of bridge pier scour”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 2009, 135 (10), 793-802.
Mellvile BW, “Pier and abutment scour, integrated approach”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 1997, 132 (2), 125-136.
Melville BW, Chiew YM, “Time Scale for local scour depth at bridge piers”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 1999, 125 (1), 59-65.
 Moncada-M AT, Aguirre-Pe J, Bolı´var JC, Flores EJ, “Scour protection of circular bridge piers with collars and slots”, Journal of Hydraulic Research, 2009, 47 (1), 119-126.
Oliveto G, Hager WH, “Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 2002, 128 (9), 811-820.
Parker G, Toro-Escobar C, Voigt RL, “Countermeasures to protect bridge piers from scour”, Final Report NCHRP Project 24-7, Transportation Research Board, Washington DC, 1998.
Raudkivi AJ, Ettema R, “Clear water scour at cylindrical piers”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 1983, 103 (10), 1209-1213.
Tafarojnoruz, A, Gaudio R, Calomino F, “Control evaluation of flow-altering countermeasures against bridge pier scour”, Journal of Hydraulic Engineering, 2012, 138 (3), 297-305.
Zarrati AR, Gholami H, Mashahir MB, “Application of collar to control scouring rectangular bridge piers”, Journal of Hydraulic Research, 2004, 42 (1), 97-103.
Zarrati AR, Nazariah M, Mashahir MB, “Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier groups using collars and riprap”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 2006, 132 (2), 154-162.
 
 
 
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 47.4، شماره 89 - شماره پیاپی 89
زمستان 96
اسفند 1396
صفحه 113-121

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار