Skip to main content
SUPERVISOR
Manouchehr Heidarpour,Esmaeel Landy
منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) اسماعیل لندی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hamed Shahsavari goqri
حامد شهسواری گوغری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

The Effect of Local Roughneses on Reduction of Local Scouring atBridge Abutment
Bridges are one of the most important structures which are under attention from many years ago. Bridge is a structure to cross over obstacles such as rivers or valleys. In recent decades, despite using modern materials and technology and spending a lot of costs for designing and building bridges, failure of them is commonly reported due to flood and local scouring. Local scouring occurs by placing obstacles such as abutments in flow direction. Increasing the resistance of bed materials and decreasing the power of erosion factors are the ways to stand against local scouring. To decrease the power of erosion factors (horseshoe and wake vortex), equipment such as collars, submerged vanes and etc. are being used. One of the ways of controlling and reducing local scouring, is to create roughness on abutments which are prominences that made while concreting spherical and angled rings. In this study, by creating roughness on semi-circular abutment, their effects on reducing scour depth are investigated and also flow structure is being compared around simple abutment and abutment with roughness. Experiments were conducted in a traarent rectangular Plexiglas flume with length of 7 m, width of 0.32 m, depth of 0.35 m and discharge of 10.5 liters per second. The experiments were dune under clear water scouring and with bed materials sizing 0.75 mm. The 3-D instantaneous flow velocity in different cross sections was measured using an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). Results revealed that the best condition of placing roughness, with descriptions of depth of roughness (c=0.1L), roughness intervals (b=0.45L) and with constant height of (a=0.05L), the roughness has reduced the intensity of scouring and decreased the final scour depth by 47%. L is the length of abutment. Also by increasing roughness intervals, scour depth is reduced and this reduction continues till a specific value and after that the efficiency of roughness was reduced. It means that there is an optimum value for placing roughness on abutment to reach the best performance. By doing experiments and finding the optimum value of roughness intervals, the bigger the size of roughness, the more performance they have. Also velocity profiles, shear stress and turbulence were investigated and quadrant analyses were done to study flow structure. Results of shear and velocity profiles around abutment reveal the existence of downward flow and horseshoe vortex in upstream, and downstream, profiles show wake vortex and turbulence behind the abutment. But the main result of this study is the effect of roughness on flow structure around the abutment which reduces the power of scouring elements. Also quadrant analysis shows that the most common phenomenon around the abutment and near bed is sweep and ejection. Keywords : Abutment, Local scour, Local roughness, Flow pattern, Quadrant analysis
یکی ازمهم‌ترین سازه‌هاییکه از د?ر باز مورد توجه بشر قرار داشته،پل است. پلسازه ایاستکهبرایعبورازموانعف?ز?ک?ازجملهرودخانههاودرههااستفادهمی‌شود. دردهه‌هایاخ?رعل?رغماستفادهازمصالحوتکنولوژیپ?شرفتهوصرفهز?نههایهنگفتدرطراح?وساختپلها،هرسالهتخر?بپلهایز?ادیدردن?ابراثروقوعس??بو پدیده ی آبشستگی موضعی مشاهده می گردد.آبشستگیموضعی براثرایجادموانعیمانندپایهها وتکیهگاههایکناری پلدرمسیرجریانودراطرافاین موانعرخمیدهد.راه های مقابله با پدیده ی آبشستگی موضعی بالا بردن مقاومت مواد بستر و کاهش قدرت عوامل فرسایشی است.برای کاهش قدرت عوامل فرسایشی (گرداب های نعل اسبی و برخاستگی)، از تجهیزاتی مانند طوق، صفحات مستغرق و ... استفاده می شود.یکی از راه حل های کنترل و کاهش آبشستگی موضعی ایجاد زبری بر روی تکیه گاه پل است که برای ایجاد برجستگی روی تکیه گاه، در هنگام بتن ریزی حلقه های کروی و زاویه دار اجرا می شود.در این تحقیق با استفاده از زبری های ایجاد شده روی تکیه گاه نیم دایره ای شکل، به بررسی تأثیر این زبری ها بر مقدار کاهش عمق آبشستگی در تکیه گاه پرداخته و الگوی جریان در اطراف تکیه گاه شاهد و زبری دار مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفت. آزمایشات در کانالی مستطیلی از جنس پلاکسی گلاس شفاف به طول 7، عرض 32/0، ارتفاع 35/0 مترو دبی 5/10 لیتر در ثانیه انجام شد. این آزمایشات در شرایط آبشستگی آب زلال و روی رسوباتی با قطر متوسط 75/0 میلی متر مورد مطالعه قرار گرفت. اندازه گیری های سرعت های سه بعدی لحظه ای در مقاطع مختلف توسط دستگاه سرعت سنج صوتی (ADV) صورت گرفت. نتایج نشان داد که در بهترین حالت قرارگیری زبری ها، با مشخصات عمق زبری ، فاصله بین زبری ها و با ارتفاع ثابت ،زبری موجب کاهش شدت در روند آبشستگی و کاهش 47 درصدی عمق نهایی آبشستگی شده است.Lطول تکیه گاه می باشد.علاوه بر این با افزایش فاصله بین زبری های متوالی عمق نهایی گودال کاهش می یابد. این روند تا مقدار مشخصی ادامه پیدا می کند و بعد از یک فاصله مشخص راندمان عملکرد زبری کاهش می یابد. یعنی یک مقدار بهینه برای محل قرار گیری زبری ها روی تکیه گاه وجود دارد تا بهترین کارایی را داشته باشند.با آزمایشات انجام شده و با توجه به مقدار بهینه فاصله بین زبری ها، هر چه میزان بیرون زدگی زبری ها بیشتر باشد میزان راندمان آنافزایش می یابد.همچنین پروفیل های سرعت، تنش برشی و شدت آشفتگی مورد بررسی قرارگرفتند و آنالیز کوادرانت به منظور بررسی ساختار جریان انجام شد. بررسی های انجام شده بر روی پروفیل های تنش و سرعت حول تکیه گاه hy;ها نشان دهنده ی حضور جریان های رو به پایین و گرداب های اولیه (نعل اسبی) در بالادست جریان است، در پایین‌دست جریان نیز با توجه به تغییرات به وجود آمده در نیمرخ ها نشان از حضور گرداب های برخاستگی و نامنظمی های فراوان در پشت تکیه گاه هاست. اما آن چه که مشخص است تأثیر وجود زبری روی الگوی جریان حول تکیه‌گاه بوده که موجب کاهش قدرت عوامل آبشستگی شده است. همین‌طور به کمک آنالیز کوادرانت نشان داده شده است که در تکیه گاه شاهد و زبری دار در نزدیکی بستر پیشامد جرقه ای و جاروبی پیشامدهای غالب هستند. کلمات کلیدی: تکیه گاه پل، آبشستگی موضعی، زبری های موضعی، الگوی جریان، آنالیز کوادرانت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی