پژوهش های مهندسی آب ایران

پژوهش های مهندسی آب ایران

مطالعه عددی اثر حضور توامان پایه پل و تکیه‌گاه مستطیلی بر روی تغییرات بستر فرسایش پذیر با استفاده از مدل عددی FLOW-3D

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد گرایش سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
چکیده
تحقیقات بسیاری برای برآورد عمق آبشستگی پایه و تکیه‌گاه پل انجام شده است. الگوی فرسایش در مجاورت یک سازه می‌تواند تاثیرگذار و یا متاثر از فرسایش سازه ­های مجاور باشد که بستگی زیادی به فاصله آن‌ها دارد. بررسی تحقیقات پیشین نشان داد که بررسی تاثیر حضور توامان دو سازه پایه و تکیه‌گاه پل بر روی تغییرات بستر نیازمند تحقیقات بیشتری می‌باشد. از همین رو در پژوهش حاضر با استفاده از نرم افزار FLOW-3D به تحقیق و بررسی الگوی آبشستگی و روند تغییرات بستر تحت اثر حضور پایه در مجاورت تکیه‌گاه مستطیلی برای دو فاصله قرارگیری متفاوت پرداخته شد. صحت سنجی برای هریک از سازه‌ها نشان داد که مدل عددی قادر است، عمق آب شستگی را با دقت 74 و 87 درصد نسبت به مدل آزمایشگاهی به ترتیب برای دو سازه تکیه‌گاه و پایه پل پیش بینی نماید. مدل آشفتگی LES از نتایج بهتری نسبت به سایر مدل‌های آشفتگی بر خوردار است. در خصوص چینش پایه در مجاورت تکیه‌گاه با کاهش فاصله پایه از تکیه‌گاه عمق آبشستگی برای هر دو سازه افزایش یافته که با مطالعات پیشین در این رابطه تطابق دارد. همچنین افزایش سرعت نسبی نیز باعث افزایش عمق آبشستگی موضعی در اطراف هریک از سازه‌ها شده و تغییر محسوسی در الگوی آبشستگی ایجاد نکرده است. تاثیر افزایش سرعت نسبی بر افزایش آبشستگی تکیه گاه بمراتب بیشتر از پایه پل میباشد. بررسی توسعه زمانی آبشستگی در مجاورت پایه و تکیه‌گاه نشان داد که به طور متوسط 80 درصد آبشستگی در 20 درصد زمان ابتدایی آبشستگی رخ داده است.
کلیدواژه‌ها

Anjomrooz S, Karami H, Hoseini K, Farzin S. 2018. Numerical study of the effect of interaction of bridge pier and rectangular abutment on flow characteristics. Irrigation & Water Engineering, 8(31):62-. URL:https://www.magiran.com/paper/1858510 [in Persian].
Arab M, Zomorodian MA. 2016. Interaction of Bridge Pier and Abutment on Local Scour Around Them. Irrigation Sciences and Engineering, 39(1):131-142. URL:https://www.magiran.com/paper/1536587 [in Persian].
Croad RN. 1989. Investigation of the pre-excavation of the abutment scour hole at bridge abutments. Central Laboratories, Works and Development Services Corporation,
Hong S. 2005. Interaction of bridge contraction scour and pier scour in a laboratory river model. Georgia Institute of Technology.
Hosseini H, Hataf N, Talebbeydokht N. 2014. 3-D simulation of scour hole at vertical-wall bridge abutment. Sharif Journal, Civil Engineering Transaction, 30(2):7. [in Persian].
Hosseini K, Karami H, Hosseinjanzadeh H, Ardeshir A. 2016. Prediction of time-varying maximum scour depth around short abutments using soft computing methodologies-A comparative study. KSCE Journal of Civil Engineering, 20(5):2070-2081.
Karami H, Hosseini K, Farzin S, Nikpour M, Anjomrooz S. 2017. Three-dimensional Analysis of the Effect of Attached-Abutment to the Channel Wall on the Hydraulic Parameters of Flow, Using Flow-3D Software. Irrigation & Water Engineering, 7(27):16-. URL:https://www.magiran.com/paper/1726391 [in Persian].
Khosronejad A, Kang S, Sotiropoulos F. 2012. Experimental and computational investigation of local scour around bridge piers. Advances in Water Resources, 37(73-85.
Melville BW. 1997. Pier and abutment scour: integrated approach. Journal of hydraulic Engineering, 123(2):125-136.
Oben-Nyarko K, Ettema R. 2011. Pier and abutment scour interaction. Journal of Hydraulic Engineering, 137(12):1598-1605.