Skip to main content
SUPERVISOR
Manouchehr Heidarpour,Sayed Hossein Saghaian nejad esfahani
منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) سیدحسین سقائیان نژاداصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohamad matin Amini
محمدمتین امینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Investigation of Collar-Slot Combination Effect in Reduction of Local Scour at Cylindrical Group Piers
Bridges are more important structures that have been used by human from old times. Destruction of bridges always has irreparable fatal and financial losses and their strength is very important. Crossing these structures over the rivers needs locating of piers on the river bed and their strength ensure the stability of the bridge. On the other, locating of each structure in front of flow, changes the flow pattern and has same effects. One of these, are local scour around piers that causes bed excavating and resulting the protrusion of the pier foundations that risks the stability of the bridge. Therefore, scour examination in piers and finding a way to its reduction seems very important. Today, using of several piers in bridges is common and measures to reduce scour in group piers is considered. In this context, there are a lot of research on the application of any protective measures, such as a collar, slot, piles and etc., but a few studies have been conducted to examine the effects of combining them. In this study with the aim of investigation of collar-slot combination in scour reduction, in first step, several experiments was conducted on piers with 6cm diameter in a 90cm width flume on D 50 =0.75mm sediment particles and then time development of scour depth was compared for each. First, these experiments were done in separate application for each of these protective measures for collars with 1.5D, 2D, 2.5D and 3D (D: Diameter of Piers) in the three positions of above, below and on the floor and two shapes of circular and square. Also, efficiency of two slot types with length of half depth and equal in 0.25 of pier diameter constant width were examined. Then, experiments were done on 6 treatments obtained from combination of collar and slot in single pier and finally, application of two combinations of these was studied in group piers with a pier distance of 2D, 2.5D and 3D. In the following, velocity, turbulence and Reynolds stress components were obtained for a combined model to help of ADV (Acoustic Doppler Velocimeter), and flow structure around this was studied. Obtaining results show that increasing the size of collar and slot length improves the performance of these two protective measures in scour reduction. Also, locating of collar in below the bed and using square collars increases delay time in beginning of scour process and shows better performance. Application of combined model in single pier with weakening the down flow and absorb the rising flow causes 25 to 100 percent of scour reduction. Effect of this model in group piers boosted with increasing distance of piers and caused 34 to 63 and 58 to 100 percent of local scour reduction in front and back of pier respectively. Keywords: Local Scour, Bridge Pier, Group Pier, Flow Structure, Collar-Slot Combined Model
پل ها از جمله مهم ترین سازه هایی هستند که از دیرباز مورد استفاده بشر قرار گرفته اند. تخریب آن ها همواره خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری را به دنبال داشته و استحکام آن ها امری مهم تلقی می گردد. عبور این سازه ها از روی رودخانه ها مستلزم قرارگیری پایه های پل بر روی بستر رود بوده و استحکام آن ها، پایداری پل را تضمین می نماید. از طرفی قرارگیری هر سازه ای در برابر جریان، سبب تغییر ساختار جریان شده و اثراتی را به همراه دارد. یکی از این اثرات وقوع آبشستگی موضعی در پایه هاست که سبب حفر بستر و در نتیجه آن بیرون زدگی شالوده پایه ها شده و پایداری پل را به خطر می اندازد. بنابراین تخمین میزان آبشستگی در پایه ها و یافتن راهی برای کاهش آن بسیار مهم به نظر می رسد. امروزه استفاده از چندین پایه در پل ها متداول بوده و بررسی چگونگی کاهش آبشستگی در گروه پایه ها مورد توجه است. در این زمینه تحقیقات بسیاری درباره کاربرد هر یک از اقدامات حفاظتی نظیر طوق، شکاف، شمع های حفاظتی و ... انجام شده ولی مطالعات کمی برای بررسی اثرات ترکیب آن ها صورت گرفته است. در این پژوهش با هدف بررسی اثرات کاربرد ترکیب طوق و شکاف در گروه پایه ها، در گام اول آزمایشاتی بر روی پایه هایی به قطر 6 سانتی متر در فلومی به عرض 90 سانتی متر بر روی ذرات رسوبی با 75/0= D 50 انجام شد و توسعه زمانی هر یک مورد مقایسه قرار گرفت. این آزمایشات، ابتدا در زمینه کاربرد جداگانه هر یک از این اقدامات برای طوق هایی به قطر 5/1، 2، 5/2 و 3 برابر قطر پایه در سه موقعیت بالا، زیر و روی بستر و در شکل های دایروی و مربعی انجام گرفت. همچنین عملکرد دو نوع شکاف با طول های تا روی بستر و تا نیمی از عمق جریان با عرض ثابت 25/0 قطر پایه بررسی شد. سپس آزمایشاتی بر روی 6 تیمار بدست آمده از ترکیب طوق و شکاف در تک پایه ها انجام شده و در نهایت کاربرد دو ترکیب از آن ها در گروه پایه های با فواصل 2، 5/2 و 3 برابر قطر پایه ها مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه نیز به کمک دستگاه ADV مولفه های سرعت، آشفتگی و تنش های رینولدز در تک پایه و گروه پایه با مدل ترکیبی طوق و شکاف، بدست آمده و ساختار جریان در اطراف این پایه ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد افزایش اندازه طوق و طول شکاف سبب بهبود عملکرد این دو عامل حفاظتی در کاهش آبشستگی می شود. همچنین قرارگیری طوق در زیر بستر و استفاده از طوق های مربعی، زمان تاخیر شروع فرآیند آبشستگی را افزایش داده و عملکرد بهتری را نشان می دهد. کاربرد مدل ترکیبی طوق و شکاف در تک پایه با تضعیف جریان پایین رونده و خنثی سازی جریان برخاستگی موجب کاهش عمق آبشستگی شده و راندمان 25 تا 100 درصدی را به همراه دارد. تاثیر این مدل در گروه پایه ها با افزایش فاصله پایه ها تقویت شده و راندمان 34 تا 63 درصد برای پایه جلو و 58 تا 100 درصد برای پایه عقبی را ایجاد می کند. کلمات کلیدی: آبشستگی موضعی، پایه پل، گروه پایه، ساختار جریان، مدل ترکیبی طوق و شکاف

ارتقاء امنیت وب با وف بومی