توصيفگر ها :
آب شستگي موضعي , تك پايه , كف بند , پروفيل سرعت , آناليز كوادرانت
چكيده فارسي :
وقوع آب¬شستگي موضعي در اطراف پايه‌ها يكي از دلايل عمده عدم پايداري پل‌ها مي‌باشد. تخريب پل¬ها علاوه بر خسارات مادي، در مواقع سيلابي، خسارات جاني و مسائل اجتماعي زيادي را به دنبال دارد. بنابراين ارائه روش‌هاي مناسب به منظور پيش‌بيني و كنترل عمق آب¬شستگي از مسائلي است كه بسيار مورد توجه بوده است. روش‌هاي مختلفي براي كنترل آب¬شستگي اطراف پايه‌هاي پل پيشنهاد شده است. در تحقيق حاضر به بررسي تأثير كف¬بند در كنترل و كاهش آب-شستگي در پايه پل پرداخته شده است. بدين منظور ضمن بررسي توسعه زماني عمق آب¬شستگي، الگوي جريان اطراف تك پايه بررسي شد. براي اين كار از پايه استوانه‌اي به قطر 50 ميلي‌متر و كفبند هم تراز با بستر رسوبي به ضخامت 1 سانتي-متر در پايين‌دست پايه چسبيده به پشت پايه استفاده شد. در انجام آزمايش‌ها از دستگاه سرعت‌سنج ADV به منظور برداشت سرعت‌هاي سه¬بعدي لحظه‌اي در مقاطع مختلف در بين پايه‌ها استفاده شد و پروفيل‌هاي سرعت، شدت آشفتگي و تنش‌هاي رينولدز مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش‌ها در يك كانال به طول 15، عرض 9/0 و ارتفاع 6/0 متر با ذرات ماسه به قطر 77/0 ميلي‌متر انجام شد. آزمايش‌ها نشان داد گذاشتن كفبند باعث كاهش عمق آب¬شستگي نسبت به حالت پايه فاقد محافظ مي‌شود. به طوري كه عمق نهايي آبشستگي در تك پايه با كف¬بند نسبت به تك پايه حدود 24 درصد كاهش مي‌يابد. بررسي‌هاي انجام شده بر روي پروفيل‌هاي سرعت و تنش حول پايه نشان دهنده حضور توأمان گرداب‌هاي نعل اسبي و جريان‌هاي روبه پايين در بالادست جريان مي‌باشد. در پايين‌دست جريان حضور گرداب‌هاي برخاستگي سبب به وجود آمدن نامنظمي‌هاي فراوان و نوسانات زياد در ساختار جريان گرديده است. نتايج آزمايش‌ها انجام شده بر روي پايه همراه با كف¬بند در پايين‌دست پايه نشان داد گذاشتن كفبند باعث مي‌شود حداكثر مقدار سرعت جريان روبه پايين نسبت به حالت تك پايه كاهش يابد و از قدرت جريان نعل اسبي كاسته شود و در نتيجه عمق آب¬شستگي كاهش يابد. مقدار آشفتگي براي هر سه مؤلفه طولي، عرضي و قائم در مقطع عرضي با نزديك شدن به محور مركزي كانال افزايش مي‌يابد. مقادير تنش uʹwʹ- در بالادست نسبت به تك پايه فاقد محافظ كاهش داشته است در صورتي كه در پايين‌دست نسبت به پايه فاقد محافظ داراي مقادير بيشتري است. با استفاده از آناليز كوادرانت در بالادست و پايين دست مشخص شد كه رخداد غالب در فرآيند آب¬شستگي، حركت جاروبي و حركت پرتابي مي‌باشد.
چكيده انگليسي :
Bridge pier scour is one of the three main causes of bridge failure. Destruction of bridges in addition to financial damage, during the flood events. With the prospect of more severe and more frequent floods due to climate change, reducing the risk of bridge failure is becoming increasingly important. Therefore, different methods have been proposed to control scouring around bridge pier. In this study, the effect of bed sill in control and reduction in scouring group pier been investigated. For this reason, while investigated time development, flow pattern around single pier has been investigated. For this purpose, it have used from circular pier with diameter of 50 mm and the bed sill is level with the sedimentary bed and in downstream of the pier and attached to the pier. In tests in order to registration of 3D and momentary speed in different sections, the ADV speedometer device was used to determin velocity, turbulent intensities and Reynolds stress. Experiments was done in a channel in length of 15, width of 0.9 and depth of 0.6m with particles of sand in 0.77mm diameter. Tests revealed scour depth decreases by using bed sill compared whit without guard piers, so that the final scour depth in pier is reduced by about 24 percent compared to the one pier, respectively. In upstream, the velocity profiles and turbulent intensities showed that the existence of primary vortex associated with down flow inside the scour hole and in downstream, wake vortex caused irregularities in flow pattern. Results of examinations on the pier along with bed sill downstream of the pier shown that the use of bed sill reduces the maximum velocity of downstream flow rate compared whit one pier and decrease power of horseshoe vortex, as a result depth scour redused in comparison. While approaching the central axis of the channel in cross-section, like pire without guard, RMS for all three longitudinal, transverse and vertical component increase. The value of turbulent uʹwʹ decrease in upstream compare with pier without guard while in downstream it has more amounts compare with pier without guard. Quadrant analysis further revealed that Sweep and Ejection are the dominant phenomena in the process of scour.
