پديد آورنده :
روستا، مريم
عنوان :
بررسي ساختار جريان آشفته در اطراف تك پايه استوانه اي پل با و بدون شمع هاي حفاظتي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
علوم و مهندسي آب - سازه هاي آبي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 108ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
منوچهر حيدرپور
توصيفگر ها :
پايه پل , آبشستگي موضعي , پايه استوانه اي , شمع هاي حفاظتي , پروفيل سرعت , آناليز كوادرانت
استاد داور :
الهام فاضل، سعيد سلطاني
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/10/07
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/10/07
چكيده فارسي :
مسئله آبشستگي يكي از مهمترين مسائل در بحث مهندسي رودخانه و سواحل ميباشد. سالانه تعداد بسيار زيادي از پلها در سراسر جهان تخريب ميشوند كه عمدتاً بهدليل مسائل سازهاي نيست، بلكه به دليل در نظر نگرفتن نقش هيدروليكي در طراحي آنها ميباشد. وقتي سازهاي بر روي رودخانهاي قرار ميگيرد پايههاي آن در درون آب واقع ميشوند. در نتيجه اين پايهها در معرض آبشستگي قرار ميگيرند. تعيين عمق آبشستگي از اين جهت كه بيانگر ميزان پتانسيل تخريب جريان در اطراف سازه بوده داراي اهميت است. از اينرو پيشگويي الگوي آبشستگي براي ايجاد ايمني در سازههايي كه در معرض آب قرار دارند امري ضروري ميباشد. عمده روشهايي كه به منظور كنترل و كاهش آبشستگي موضعي در پايهي پلها انجام ميشود براي تك پايهي پل مورد بررسي قرار گرفته است. از جمله روشهاي كنترل و كاهش آبشستگي موضعي ميتوان استفاده از زبريها، طوق، صفحات مستغرق و شمعهاي حفاظتي را نام برد. در تحقيق حاضر به بررسي تأثير شمعهاي حفاظتي عرضي در كنترل و كاهش آبشستگي در اطراف پايه استوانهاي پرداخته شده است. در اين پژوهش از پايه استوانهاي به قطر 5 سانتيمتر و سه شمع به صورت عرضي با نسبت قطر شمع به قطر پايه 2/0 و فاصله بين محور پايه تا پاييندست شمع x=1D استفاده شد. در انجام آزمايشها از دستگاه سرعتسنج ADV به منظور برداشت سرعتهاي سهبعدي لحظهاي در مقاطع مختلف استفاده گرديد 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 ميزان كاهش آبشستگي پايه استوانهاي با شمعهاي حفاظتي نسبت به پايه شاهد استوانهاي 28/58 درصد بوده است. بررسيهاي انجام شده بر روي پروفيلهاي سرعت و تنش حول شمعها نشاندهنده حضور جريانهاي روبه پايين در بالادست جريان ميباشد. در پاييندست جريان حضور گردابهاي برخاستگي سبب به وجود آمدن نامنظميهاي فراوان در ساختار جريان گرديده است. نتايج بررسي خصوصيات جريان در حضور شمعهاي حفاظتي نشاندهنده كاهش محسوس جريان روبه پايين و بهتبع آن كاهش قدرت جريان نعل اسبي است. پروفيلهاي سرعت طولي و آشفتگي طولي در پشت پايه به وضوح نشان ميدهند كه عامل پديده برخاستگي باعث نوسانات شديد سرعت طولي در پشت پايه و كاهش سرعت طولي در اين منطقه ميشود. با استفاده از آناليز كوادرانت مشخص شد رخداد غالب در فرآيند آبشستگي، حركت جاروبي و حركت پرتابي ميباشد.
چكيده انگليسي :
Scour is considered as one of the most important issues in river engineering. Each year, a large number of bridges are destroyed in the world mostly due to non-construction reasons. Rather, it is because of ignoring a hydraulic role in their design. Determining the depth of the scour is of utmost importance as it is an indicator of the degree of the destruction of the flow around the piers. Hence, the prediction of the pattern of the scour is essential for the safety of the constructions which are prone to the water flow. The bulk of the studies conducted about the control and reduction of the scour has been focused on single-pier bridges while the majority of the bridges currently built around the world are of the multiple-pier type. Various techniques have been employed for reducing the scour. These include techniques such as using the roughness, the collars, submerged plates, and sacrificial piles. In the present study, the effect of transverse protection piles in controlling and reducing scour around the circular pier has been investigated. In this study, a circular pier with a diameter of 5 cm and three sacrificial piles transversely with a ratio of pile diameter to pier diameter of 0.2 and the distance between the pier axis and the bottom of the pile X = 1D were used. 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. Experiments showed that the rate of reduction of scouring of the circular pier with sacrificial piles compared to the control circular pier was 58.28%. The studies performed on the velocity and stress profiles around the spark plugs indicate the presence of downstream currents upstream. In addition, the existence of wake vortex in the downstream caused serious fluctuations in flow structure. The evaluation of the features of the downward flow when the design includes sacrificial piles showed a tangible decrease in the upward flow and, consequently, a reduction in the power of the horseshoe flow. Longitudinal turbulence intensity and velocity profiles at the back of pier showed that wake vortex creates velocity fluctuations at the back of the pier and reduces velocity in this area. Quadrant analysis further revealed that Sweep and Ejection are the dominant phenomena in the process of scour.
استاد راهنما :
منوچهر حيدرپور
استاد داور :
الهام فاضل، سعيد سلطاني