بررسي تاثير دبي و اندازه قطر پايه در عمق و حجم آبشستگي موضعي اطراف پايه پل

Investigation of the effect of discharge and pier diameter size in ‎depth and volume of local scour around bridge pier

آبشستگي پايه­ هاي پل يكي از مسايل مهم در هيدروليك پل­ ها است. اين پديده منجر به خالي شدن زير پي پايه­ هاي پل شده و در نتيجه باعث واژگوني آن‌ها مي­ شود. مكانيزم آبشستگي موضعي اطراف پايه­ ها بسيار پيچيده بوده و تاكنون محققين زيادي به بررسي اين پديده مهم پرداخته­ اند. همه ساله پل­ هاي زيادي در سرتاسر دنيا در اثر آبشستگي تخريب شده و باعث خسارت‌هاي جاني و مالي زيادي مي­ شوند. از اين­ رو بررسي آبشستگي اطراف پايه­ هاي پل از اهميت بالايي برخوردار است. به‌طور كلي در محل پايه­ هاي پل دو عامل اساسي، برخورد جريان به پايه پل و جدايي جريان آب از پايه موجب تشكيل گرداب­ هايي در اطراف پايه مي­ شوند كه اين گرداب­ ها خود دليل ايجاد آبشستگي هستند. پژوهش حاضر به بررسي تاثير دبي جريان و قطر پايه در عمق و حجم آبشستگي اطراف پايه­ هاي پل با استفاده از يك مدل فيزيكي پرداخته است. براي بررسي تاثير دبي جريان و همچنين، اندازه قطر پايه در آبشستگي موضعي اطراف پايه­ هاي پل از سه پايه با قطرهاي 21، 30 و 40 ميلي‌متر و در هر پايه نيز از پنج دبي متفاوت استفاده شده است. آزمايشات در كانالي با بستر ماسه­ اي با قطر متوسط 0.88 ميلي‌متر به طول، عرض و ارتفاع هشت، 0.255 و 0.3 متر انجام شد. نتايج نشان داد كه در هر پايه با افزايش عدد فرود و دبي جريان، عمق و حجم آبشستگي افزايش مي­ يابد. در يك عدد فرود ثابت و با افزايش قطر پايه نيز مي­توان افزايش عمق و حجم آبشستگي را مشاهده كرد. در پايه­ هاي 21، 30 و 40 ميلي‌متري با افزايش 40، 68.7 و 23.9 درصدي دبي جريان، عمق آبشستگي به‌ترتيب 128.5، 94.7 و 135.1 درصد افزايش نشان داده است.

Scouring around the bridge piers is one of the most important issues in bridge piers ‎hydraulic. This phenomenon has led to a discharge under the bridge piers and the results ‎caused their reversal. The local scour mechanism around the piers is very complicated ‎issue and many researchers were conducted to discuss the investigation of this important ‎matter. Many bridges are destroyed due to their often piers scouring and causing human ‎and financial losses. Generally, two fundamental factors of flow contact with the bridge ‎pier and water flow separation from the pier, led to the formation of vortices around the ‎pier at the bridge piers site and cause the local scour. The present research has ‎investigated the effect of flow discharge and pier diameter in depth and scour volume ‎around the bridge piers using a physical model. For analyzing the effect of flow discharge ‎and also the size of the pier diameter on local scour around the bridge piers, three piers ‎were used with 21, 30 and 40 mm diameter with five different discharges in each pier. ‎Experiments were carried out in a sandy bed (with a median size of 0.88 mm) flume of ‎‎8.0, 0.255 and 0.3 m in length, width and height a, respectively. The results showed that ‎by increasing the discharge and Froude number in each pier, the volume and scour depth ‎were increased. In a constant Froude number, the volume and scour depth increased by ‎increasing the pier diameter. In 21, 30 and 40 mm piers, the scour depth also increased by ‎‎128.5, 94.7 and 135.1 percent by increasing of 40, 68.7 and 23.9‎‏ ‏percent of flow ‎discharge.‎