Skip to main content
SUPERVISOR
Manouchehr Heidarpour,Esmaeel Landy
منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) اسماعیل لندی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ahmad Rahimi nia
احمد رحیمی نیا

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Investigation of Simultaneous Use of Localized Roughness and Submerged Vanes in Reduction of Local Scour at Bridge Piers
Bridge failure is a common phenomenon all around the world. The reason of the failure is not just the construction, but ignoring hydraulics’ roll in designing. Therefore, finding ways to reduce scouring is essential. There are two fundamental ways to protect bridges from scouring; increasing the resistant of bed materials and decreasing the power of erosion factors. A new method of decreasing pier scouring is to create roughness around the pier. In this study, the efficiency of using submerged plates and roughness around the piers to decrease scouring is investigated. Results show that by increasing the size of roughness, scouring will decrease. In fact, increasing the size of roughness will decrease the power of down flow, horseshoe and wake vortexes. By using roughness and submerged plates simultaneously, a delay on start of scouring was observed and this delay was more at back of the pier in comparison with sides and front of it. Besides, final scouring depth reduces dramatically in this situation. The experiments were conducted under clear water scouring and with a constant discharge during 8 hours in hydraulic laboratory of Isfahan University of Technology using a flume of 7 m length, 0.32 m width and 0.36 depth. Sands with median diameter of 0.75, special gravity of 2.65 grams per cubic centimeters and geometric standard deviation of 1.2 are used in the experiments. The number of experiments was 15 including simple pier, piers with roughness and piers with submerged vanes. An ADV was used to measure velocity distribution, Reynolds stress and turbulence intensity. Investigation of velocity and shear profiles around the piers shows the existence of horseshoe vortex and downward flow simultaneously at upstream of piers. In downstream, existence of wake vortex causes fluctuations in flow structure. Velocity fluctuations in upstream of flow increases by entering scour hole, so inside the hole, there is a core with high intensity of turbulence in front of piers which is the result of flow separation in that region. Turbulence intensity longitudinal profiles and velocity profiles at the back of pier show that wake vortex causes fluctuations of velocity and reduction of it at back of the pier. Using quadrant analysis shows that Ejection and Sweep are common phenomenon in bursting cycles. Keywords: Bridge piers, Local scour, Submerged vanes, Flow structure, Quadrant analysis
همه ساله پل hyhy;های زیادی در سراسر جهان تخریب می شوند. تخریب این پل ها اکثرا نه به دلیل سازه ای، بلکه به دلیل در نظر نگرفتن نقش هیدرولیکی در طراحی آنها می باشد. از این رو یافتن راهکاری برای کاهش عمق آبشستگی از اهمیت خاصی برخوردار است. به طور کلی دو روش اساسی برای محافظت پل ها در مقابل پدیده آبشستگی وجود داردکه عبارتند از: بالا بردن مقاومت مواد بستر و کاهش قدرت عوامل فرسایش. یک روش جدید مطرح شده در کاهش آبشستگی پایه پل ایجاد زبری دور تا دور پایه در هنگام بتن ریزی می باشد. در مطالعه حاضر برای کاهش آبشستگی، صفحات مستغرق و زبری دور پایه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش اندازه بیرون زدگی زبری ها میزان آبشستگی کاهش می یابد. در واقع افزایش بیرون زدگی زبری ها باعث کاهش قدرت جریان رو به پایین می گردد و به موازات آن باعث کاهش قدرت گرداب های نعل اسبی و گردابه های برخاستگی می گردد. با استفاده همزمان زبری و صفحات مستغرق شروع آبشستگی به تاخیر می افتد و میزان تاخیر در شروع آبشستگی در پشت پایه بیشتر از کنار و جلوی پایه می باشد. علاوه بر آن عمق نهایی آبشستگی در استفاده همزمان زبری و صفحات مستغرق به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کرده است. آزمایش ها تحت شرایط آب صاف و دبی ثابت در بازه زمانی 8 ساعت در کانال آزمایش به طول 7 متر، عرض 32/0 مترو ارتفاع 36/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. هم چنین از ماسه گردگوشه با قطر متوسط 75/0میلی متر، وزن مخصوص 65/2 گرم بر سانتی متر مکعب و انحراف معیار هندسی 2/1 استفاده شد. در مجموع 15 آزمایش انجام شد که شامل پایه شاهد، پایه زبری دار و پایه های توام با پره می باشد. در این تحقیق از دستگاه سرعت سنج ADV به منظور برداشت داده های آزمایشگاهی استفاده شده و توزیع های سرعت، تنش های رینولدز و توربولانس مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های انجام شده بر روی پروفیل های سرعت و تنش حول پایه ها نشان دهنده ی حضور توأمان گرداب های نعل اسبی و جریان رو به پایین در بالا دست جریان می باشد. در پایین دست جریان حضور گرداب های برخاستگی سبب بوجود آمدن نامنظمی های فراوان در ساختار جریان گردیده است. مقادیر نوسانات سرعت در بالا دست پایه ها به محض ورود به گودال آبشستگی افزایش می یابد از این رو درون حفره یک هسته با شدت توربولانس زیاد در جلوی پایه ها وجود دارد که نتیجه جدایی جریان در آن جاست. پروفیل های شدت آشفتگی طولی و نیز سرعت طولی در پشت پایه نشان می دهد که عامل پدیده برخاستگی باعث نوسانات شدید سرعت طولی در پشت پایه و کاهش سرعت طولی در این منطقه می شود. با استفاده از آنالیز کوآدرانت مشخص شد رخداد غالب در سیکل خود انفجار، حرکت پرتابی(Ejection) وحرکت جاروبی (Sweep) می باشند. کلمات کلیدی: پایه پل، آبشستگی موضعی، زبری های موضعی،صفحات مستغرق، الگوی جریان، آنالیز کوادرانت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی