مطالعه آزمايشگاهي تأثير ابعاد اجسام شناور بر مقدار آب‌شستگي اطراف گروه‌پايه كج تحت شرايط مختلف هيدروليكي و رقوم كارگذاري فونداسيون

Experimental Study of Local Scour around Inclined Bridge Pier Groups in Presence of Debris Accumulation under Various Hydraulic Conditions and Installation of Foundation Level

در نظر نگرفتن نقش عوامل هیدرولیكی به‌ویژه حداكثر عمق آب‌شستگی در طراحی پل‌ها، یكی از مهم‌ترین عوامل تخریب این نوع از سازه‌ها می‌باشد. در شرایط سیلابی، تجمع شاخه و برگ و نیز تنه درختان در جلوی پایه‌های پل، با مسدود نمودن كامل یا بخشی از دهانه پل، باعث تغییر الگوی جریان و تسریع روند آب‌شستگی در اطراف آن شده و در ‌نهایت عمق آب‌شستگی را افزایش خواهد داد. در تحقیق حاضر تأثیر ابعاد اجسام شناور بر حداكثر عمق آب‌شستگی در اطراف گروه‌پایه كج مورد بررسی قرار گرفت. پایه پل مورد بررسی متشكل از دو پایه مستطیلی شكل با ابعاد 5/2 در 5/3 سانتی‌متر كه با زاوایه 28 درجه بر روی فونداسیونی با ابعاد 10 در 16 سانتی‌متر نصب گردید، می‌باشد. آزمایش‌ها برای عمق‌های نسبی (نسبت عمق جریان به عرض پایه) 7/3، 2/5 و 6/6، جسم شناور با عرض‌ نسبی (نسبت عرض جسم شناور به عرض پایه) 6، طول‌های نسبی (نسبت طول در راستای جریان جسم شناور به عرض پایه) 2 و 3 و ضخامت‌های نسبی (نسبت ضخامت جسم شناور به عرض پایه) 5/0 و 1 در شرایط آب زلال انجام پذیرفت. مقایسه نتایج نشان داد افزایش عمق جریان تأثیر محسوسی بر حداكثر عمق آب‌شستگی ندارد. مقایسه نتایج نشان داد افزایش عمق جریان تاثیر محسوسی بر حداكثر عمق آب‌شستگی ندارد. تجزیه و تحلیل نتایج حاكی از آن است كه افزایش ضخامت جسم شناور منجر به افزایش عمق آب‌شستگی ‌(بطور متوسط به مقدار 29 درصد) نسبت به حالت بدون جسم شناور می‌شود. ولی با افزایش طول نسبی جسم شناور از میزان تاثیر آن كاسته شده و به 24 درصد نسبت به حالت بدون جسم شناور می‌رسد. تجزیه و تحلیل نتایج نشان داد كه به‌طور كلی حضور اجسام شناور در دامنه هندسه‌های مورد بررسی بطور متوسط باعث افزایش حداكثر عمق آب‌شستگی به میزان 29 درصد می‌گردد.

The destruction of bridges in most cases occur as a result of neglecting the role of hydraulic factor, particularly maximum scour depth. In flood events, accumulation of leaves and tree trunks in front of the bridge piers by blocking all or a part of the bridge opening, changes the flow pattern and accelerates the scouring process around the piers and eventually will change the maximum scour depth. In this paper, the effect of debris dimension on the maximum scour depth around inclined bridge pier groups was evaluated. The bridge piers under the study were two rectangular piers with 2.5×3.5 cm dimensions installed on the foundation with 10 cm width and 16 cm length at an angle of 28 degrees. Experiments were conducted for relative depth (the depth to pier width ratio) of 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 aim to pier width), of 2 and 3, the relative thickness (debris thickness to pier width), of 0.5 and 1, under clear water condition. Comparison of results indicated that with increasing the thickness of debris raft, the maximum scour increases up to 29%. But with increasing the relative length of debris raft, maximum scour depth increases about 24% in comparison with no debris condition. Comparison of results showed a maximum scour depth increase in the presence of debris accumulation of up to 29%.