مطالعه آزمايشگاهي تاثير ابعاد اجسام شناور بر مقدار آب‌شستگي اطراف گروه‌پايه قائم

Study of Local Scour around Vertical Bridge Pier Groups in Presence of Debris Accumulation

يكي از موضوعات مهم در خصوص آب‌شستگي اطراف پايه‌هاي پل، نقش اجسام شناور است كه در زمان‌هاي سيلابي همراه با جريان آب در رودخانه به حركت در مي‌آيند و با مسدود نمودن كامل يا بخشي از دهانه پل، باعث تغيير الگوي جريان و تغييرات قابل ملاحظه بر عمق آب‌شستگي اطراف پايه‌هاي پل مي‌گردد. در تحقيق حاضر تاثير ابعاد اجسام شناور بر حداكثر عمق آب‌شستگي در اطراف گروه‌پايه قائم مورد بررسي قرار گرفت. گروه پايه پل مورد بررسي متشكل از دو پايه مستطيلي شكل بود كه با فاصله دو برابر عرض پايه بر روي فونداسيون نصب شدند. آزمايش‌ها براي عمق‌هاي نسبي (نسبت عمق جريان به عرض پايه) 7/3 تا 6/6، جسم شناور با عرض‌ نسبي (نسبت عرض جسم شناور به عرض پايه) 6، طول‌هاي نسبي (نسبت طول در راستاي جريان جسم شناور به عرض پايه) 2 و 3 و ضخامت‌هاي نسبي (نسبت ضخامت جسم شناور به عرض پايه) 5/0 و 1 و تراز‌هاي مختلف كارگذاري فونداسيون در شرايط آب زلال انجام پذيرفت. مقايسه نتايج نشان داد افزايش عمق جريان تاثير محسوسي بر حداكثر عمق آب‌شستگي ندارد. تجزيه و تحليل نتايج حاكي از آن است كه افزايش ضخامت جسم شناور منجر به افزايش عمق آب‌شستگي به ميزان 42 درصد نسبت به حالت بدون جسم شناور مي‌شود ولي با افزايش طول نسبي جسم شناور از ميزان تاثير آن بر عمق آب‌شستگي كاسته و به مقدار 17 درصد نسبت به حالت بدون جسم شناور مي‌رسد. مقايسه نتايج نشان داد با افزايش تراز كارگذاري فونداسيون، حداكثر عمق آب‌شستگي در شرايط حضور جسم شناور بيش‌تر مي‌شود.

One of the most important issues in scour depth at bridge piers is effect of debris raft which convened by flood and by blocking all or a part of the bridge opening, changes the flow pattern and increases the maximum scour depth around bridge pier considerably. In this paper, the effect of debris dimensions on a maximum scour depth around vertical bridge pier groups was investigated. The studied bridge piers consisted of two rectangular piers with 2.5×3.5 cm dimensions, which installed on the foundation with 10cm × 16cm width and length, respectively. The experiments performed consisted of relative depth (the depth to width pier ratio) 3.7, 5.2 and 6.6, debris relative width (the debris width to pier width ratio), 6, the relative length (debris length in flow direction to pier width), 2 and 3, the relative thickness (debris thickness to pier width), 0.5 and 1 and different levels of foundation. All experiment conducted under clear water condition. Comparison of results indicated that increase of flow depth did not considerably affect the local scour depth. By increasing debris relative thickness, the maximum scour depth increased about 42% in comparison with no debris raft. Furthermore,with increase of relative debris length, the effect reduced and increase of the maximum scour depth reached up to 17%. As compared to without debris raft condition. Comparison of results indicated that by increasing the level of foundation, increase of the maximum scour depth was more in presence of debris raft.