Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad-Reza Chamani,AmirMehdi Halabian
محمدرضا چمنی (استاد راهنما) امیرمهدی حلبیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad hossein Monemi
محمدحسین منعمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Numerical modelling of the local scour effects on pile dynamic stiffness
Bridges failures because of local scour at piers are common occurrences. Local scour occurs as the result of interaction between water and soil, either naturally by the changes of rivers morphology or artificially, as the result of structures constructed by human. Most bridges includes complex piers that are supported by deep foundation and includes groups of piles. As the maximum of depth of scour in not reached suddenly, the loading capacity of bridges piles are reduced before the occurrence of the maximum depth of scour. To study the capacity of a single pile loading during the local scour process, a dynamic analysis is necessary. There is not any numerical model that is capable of simulating the local scour and the dynamic analysis of a pile simultaneously. The present work developed procedures for studying the loading capacity of a single pile during the scour process. SSIIM software is used for estimating the scour process and dynamic analysis is then modeled in ABUQUS software. The behavior of the pile during the scour process is studied by linking these two softwares. The result of dynamic modeling is verified by DYNA5, before linking to IM. The link program was written in MATLAB software and verified by comparing the outputs with the inputs of the program. In addition, method are presented based on simplification of the scour hole shape. The numerical results of the scour pattern around the single pile using SSIIM software are deviates considerably from those of the experimental data. The maximum scour depth was also compared with the experimental data and it was observed that SSIIM software is capable of estimating the maximum scour depth within acceptable errors. The comparison of results in ABUQUS and DYNA5 models displayed minor errors for stiffness than those of attenuation. The results of ABUQUS model show the operation of piles at lower frequencies are better than those at higher frequencies. With linking ABUQUS and SSIIM, it was observed that during the early stages of scour, the dynamic stiffness has less variation as compared with the final stages of scour process. Keyword: scour, single pile, dynamic stiffness, SSIIM, ABUQUS, DYNA5.
جهت عبور از رودخانه ها، وجود پل ها اجتناب ناپذیر است. از مهم ترین عوامل تخریب پل ها، آب شستگی موضعی در پایه های آنها است و بشر همواره به دنبال مهار این پدیده بوده است. آب شستگی پدیده ای است که در اثر اندرکنش آب و خاک، یا به طور طبیعی ناشی از تغییرات ریخت رودخانه ها و یا به طور مصنوعی ناشی از سازه های احداث شده توسط بشر رخ می دهد. بار گذاری پایه های پیچیده ی پل در روابط ارایه شده در مقالات و آیین نامه های طراحی تا کنون بر اساس بیشینه ی عمق آب شستگی انجام شده است و مطالعات در خصوص رفتار پل در حین آب شستگی کمتر صورت گرفته است. باتوجه به اینکه بیشینه ی عمق آب شستگی به صورت ناگهانی اتفاق نمی افتد، احتمالاً ظرفیت باربری پایه ی پل تا قبل از رسیدن به بیشینه ی عمق آب شستگی کاهش می یابد. برای مطالعه ی ظرفیت بارگذاری تک پایه پل در حین آب شستگی علاوه بر مطالعه ی عددی آب شستگی در اطراف پایه، نیاز به آنالیز دینامیکی نیز است. تاکنون تحقیقی که تأثیر الگوی آب شستگی بر آنالیز رفتار دینامیکی پایه را درنظر گرفته باشد، انجام نشده است. در این تحقیق ابتدا، آب شستگی در اطراف تک پایه توسط نرم افزار SSIIM مدل سازی و سپس آنالیز دینامیکی پایه در نرم افزار آباکوس مدل سازی شده است و با لینک این دو نرم افزار، رفتار پایه در حین آب شستگی بررسی شده است. نتایج حاصل مدل سازی با نرم‌افزار آباکوس قبل از لینک کردن آن با نرم‌افزار SSIIM ، با نرم افزار DAYNA5 صحت سنجی شده است. برنامه‌ی لینک نوشته شده در نرم افزار متلب نیز صحت سنجی شده و خروجی این برنامه با ورودی آن مقایسه شد و عمل کرد صحیح برنامه ارزیابی شد. علاوه بر این روش، دو روش دیگر که اساس آن تخمین چاله‌ی آب شستگی و اعمال آن به‌صورت تقریبی است، مطالعه شده است و نتایج آن ها با هم مقایسه شده است. الگوی چاله ی آب شستگی در زمان های مختلف در شبیه سازی عددی توسط نرم افزار SSIIM به‌دست آمد. مقایسه‌ی نتایج شبیه‌سازی با داده های آزمایشگاهی نشان داد که این مدل در تخمین الگوی چاله‌ی آب شستگی خطای نسبی قابل توجهی دارد. تغییرات بیشینه ی عمق آب شستگی در جلوی پایه نسبت به زمان با داده‌های آزمایشگاهی و عددی محققین دیگر نشان داد که نرم افزار SSIIM در تخمین بیشینه ی آب شستگی در جلوی پایه عمل کرد خوبی دارد. مقایسه ی نتایج حاصل از نرم افزار آباکوس با نرم افزار DYNA5 نشان داد که نتایج سختی نسبت به نتایج میرایی تطابق بهتری دارد. در نتایج مدل سازی با نرم افزار آباکوس مشاهده شد که رفتار پایه در فرکانس های پایین تر عمل کرد بهتری نسبت به فرکانس های بالاتر دارند. با استفاده از لینک دو نرم افزار مشاهده شد که در زمان های ابتدایی آب شستگی، سختی دینامیکی تغییرات کم تری نسبت به زمان های پایانی آب شستگی دارد. همچنین، در این روش نسبت به دو روش دیگر که چاله ی آب شستگی را به‌صورت تقریبی تخمین می زنند، تغییرات سختی دینامیکی کم تر به دست آمده است. کلمات کلیدی: آب شستگی، تک پایه ، سختی دینامیکی، SSIIM ، آباکوس، DYNA5

ارتقاء امنیت وب با وف بومی