اثر شمع هاي حفاظتي بر كاهش آب شستگي در پايه پل استوانه اي

Influence of Sacrificial Piles on Scour Reduction of Cylindrical Bridge Pier

آب شستگي در اطراف پايه هاي پل بر اثر برخورد جريان با پايه و جدا شدن جريان از آن ايجاد مي گردد. يكي از روش‌هاي حفاظت از پايه هاي پل در برابر آب شستگي استفاده از شمع هاي محافظ مي باشد. اين شمع ها با تغيير الگوي جريان و كاهش شدت گردابه هاي ايجاد شده در اطراف پايه موجب كاهش عمق آب شستگي مي شوند. در اين پژوهش تاثير تغيير قطر و فواصل شمع هاي حفاظتي بر آب شستگي ايجاد شده در اطراف پايه پل استوانه اي به قطر(D) 40 ميلي-متر، در فلومي آزمايشگاهي با بستري از ذرات رسوبي با قطر ميانگين 5/0 ميلي متر مورد بررسي قرارگرفت. آزمايشات در 3 قطر 20، 27 و 32 ميلي متري شمع هاي حفاظتي و در فواصل D8/2، D95/2، D1/3 و D4/3 شمع نخست از ابتداي پايه اصلي در شرايط آب زلال با سرعت هاي نسبي 67/0 ، 81/0 و 94/0 انجام گرديد. نتايج نشان داد در تمامي قطر شمع ها با افزايش سرعت نسبي ميزان آب شستگي افزايش مي يابد. هم چنين تا فاصله ي بهينه بين شمع ها با افزايش قطر شمع ها از ميزان آب شستگي كاسته مي شود ولي با بيش تر شدن فاصله، عملكرد شمع ها با افزوده شدن قطر روندي كاهشي مي گيرد. در اين آزمايشات بهترين موقعيت قرارگيري شمع ها در فاصله D95/2 بود، كه با توجه به قطر شمع ها و سرعت نسبي، راندمان 39 تا 121 درصدي در آن حاصل شد.

Local scour around a bridge pier results from the flow and pier interaction and separation of the flow at the sides of the pier. One of the methods for a local scour countermeasure at bridge piers is the use of sacrificial piles. Sacrificial are piles placed upstream of a bridge pier for the purpose of protecting it from local scour by deflecting the high-velocity flow and reducing vortex system behind them. In this paper the effects of pile size and spacing between sacrificial piles are investigated in an experimental flume under clear-water condition. Uniform bed sediment with a median diameter of 0.5 mm was used. The cylindrical pier was 40 mm in diameter (D). The sacrificial piles were of 32, 27 and 20 mm diameters (d) and the distances of the first sacrificial pile were equal to 2.8D, 2.95D, 3.1D and 3.4D from the upstream face of the pier. Three different flow rates were used, identified by V/Vc equal to 0.67, 0.81 and 0.94. The results show that increasing flow intensity reduces the sheltering effect of the pile group. Also up to optimum distance, increasing the sacrificial pile diameter improves the effect of these piles, but for larger distances of the sacrificial piles the most efficient scour reduction occurs for the smallest sacrificial piles diameter. Furthermore, the experimental results show that when the sacrificial pile is located at a distance equal to 2.95D of pier (X), the significant scour reduction nearly to 39 - 121% will occur.