بررسي آزمايشگاهي تاثير نصب تيغه متصل به تكيه‌گاه پل بر آبشستگي موضعي و الگوي جريان

Experimental investigation of effect of attached vane installing on bridge abutment local scour and flow pattern

سابقه و هدف: تاكنون مطالعات زيادي در خصوص شناخت مكانيزم آبشستگي اطراف سازه‌هاي هيدروليكي به‌خصوص پل‌ها انجام شده و روش‌هايي هم‌جهت كنترل و يا كاهش آبشستگي در اطراف آن ها مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته اند. در زمينه آبشستگي اطراف پل‌ها تمركز تحقيقات بيش‌تر بر روي پايه بوده است تا تكيه‌گاه، در حالي‌كه بررسي آمار موجود بر روي شكست پل ها نشان مي دهد كه بيش‌تر مشكلات مربوط به تكيه‌گاه بوده و بالطبع هزينه‌هاي بيش‌تري نيز در اين بخش صرف شده است. مواد و روش‌ها: در پژوهش حاضر، عملكرد تيغه متصل به تكيه‌گاه پل و تاثير پارامترهاي مربوط به آن از جمله ارتفاع تيغه و زاويه نصب آن در كاهش آبشستگي موضعي پيرامون تكيه گاه پل مورد بررسي قرار گرفت. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه زاويه نصب و ارتفاع تيغه، تاثير قابل‌ملاحظه اي بر ميزان كاهش آبشستگي موضعي پيرامون تكيه‌‌گاه پل دارد به‌طوري‌كه با افزايش ارتفاع تيغه، عملكرد آن در كاهش آبشستگي موضعي پيرامون تكيه‌گاه پل بهبود مي‌يابد. همچنين نتايج نشان داد زاويه نصب 40 درجه تيغه مناسب ترين زاويه نصب مي باشد. در ادامه پژوهش مولفه‌هاي سه بعدي سرعت جريان پيرامون تكيه گاه در حالت نصب تيغه با استفاده از سرعت سنج الكترومغناطيس تعيين و براي رسم الگوي جريان مورد استفاده قرار گرفتند. نتيجه‌گيري: بررسي الگوي جريان در حالت نصب تيغه متصل به تكيه‌گاه نشان داد، اين سازه با ايجاد منطقه كم‌سرعت پيرامون تكيه‌گاه و مهار گرداب هاي اوليه، نقش موثري در كاهش آبشستگي موضعي دارد.

Background and Objectives: Already many studies have been done on the mechanism of scour around hydraulic structure especially bridges and methods for control or reduction of scour around them have been investigated and evaluated. In the field of scour around bridges, researches are more focused on scour of piers in compare with abutment. While the review of available information on the bridge required cost, the major problems are related to abutment. Therefore most costs has been spent in this part. Materials and Methods: In this study, the performance of vane attached to the bridge abutment and the influence of parameters such as height and angle of the vane installing in the reduction of local scour around bridge abutment were investigated. Results: The results showed that the installing angle and height of vane had a significant impact on the reduction of abutment scour. By increasing of the vane height, the performance of vane will be improved. Also the results showed that installing angle of 40° for vane is most appropriate angle. Following this research, three-dimensional components of velocity were determined with electromagnetic velocimeter around abutment with attached vane. Conclusion: Investigation of flow pattern around bridge abutment in case of using submerged vane showed that, this structure had an effective role on reduction of local scour by creating a low velocity zone around bridge abutment and control of primary vortexes.