Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad-Reza Chamani
محمدرضا چمنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Balouchi
محمد بلوچی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1383

TITLE

The effect of collar shape on the depth and development of bridge pier scour
Most bridges are damaged for the reason of scouring usually. A lot of methods have been used to reduce scour depth. These methods are The experimental model was carried out in Fluid Mechanics Laboratory in the Civil engineering department in Isfahan University of Technology. Rectangle flume with length of 11 meters and 405 millimeters wide and 700 millimeters height has been used for experiments. Teflon tube with diameter of 40 millimeters was used as the pier. The bed material was consists of uniform sand with diameter of 600 to 800 micron and specific gravity of 2.65. Collars that used for experiments was collar with diameter of tow times of the pier diameter, collar with diameter of three times of the pier diameter, collar number 1 (circle with inside outgrowth), collar number 2 (eccentric circle with pier), collar number 3 (combination of semicircle and square) and collar number 4 (oval shape). The criterion that used for equilibrium depth was criterion of Kummar et all (1999). Experiments showed that scouring begin in relative shear velocity of 0.5 for case of without collar, 0.53 for the case of collar with diameter of tow times of the pier diameter, 0.61 for the case of collar number 1 and for other shapes of collar this amount is 0.58. The time development curve can be divided to three main parts that are lag time (that scour hole haven’t reached to pier steal), the middle time (that scouring expand rapidly) and the final part (that scouring expand slowly). From a reducing scour depth viewpoint the best collar was collar number 3 with 45 percent decreasing and the worst one was collar with diameter of tow times of the pier diameter with 16 percent decreasing of scour depth. From a increasing equilibrium time viewpoint collar number 2 with 261 percent and collar with diameter of tow times of the pier diameter with 9.8 percent increasing time related to the case of without collar were the best and worst shapes of collar. The collar shapes that are proposed in this research don’t prevent scouring completely but for delaying of scour process are very effective and can be used in operational application as a suitable instrument for reducing damage of bridge pier scouring.
همواره پل‌های زیادی در اثر آب‌شستگی موضعی پایه‌های آن‌ها در اثر جریان آب در رودخانه‌ها تخریب می‌شوند. طبق تعریف، شسته شدن مصالح بستر رودخانه در اثر جریان آب را آب‌شستگی نامند. تا کنون راه‌های زیادی جهت کاهش این عمق به کار گرفته شده است. این روش‌ها در دو دسته‌ی عمده‌ی افزایش مقاومت مواد موجود در بستر و کاهش اثر عوامل فرسایش قرار می‌گیرد. یکی از موارد حالت دوم استفاده از طوق است. در این پایان‌نامه ضمن مشاهده اثر شکل طوق‌های قبلی مطالعه شده توسط سایر محققین بر آب‌شستگی، اثر چهار شکل طوق دیگر بر میزان و روند آب‌شستگی بررسی شده است. مدل به صورت فیزیکی و در آزمایشگاه هیدرولیک و مکانیک سیالات دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان ساخته شد. کانال به شکل مستطیلی با عرض 405 میلی‌متر، ارتفاع 700 میلی‌متر و طول 11 متر استفاده شد. پایه‌ی استفاده شده استوانه‌ای به قطر 40 میلی‌متر و از جنس پلاستیک تفلون بود. ماسه‌های استفاده شده با دانه‌بندی تقریباً یکنواخت در محدوده‌ی 600 تا 800 میکرون با وزن مخصوص نسبی 65/2 بودند. طوق‌های استفاده شده شامل طوق با قطر دوبرابر قطر پایه، طوق با قطر سه‌برابر قطر پایه، طوق شماره‌ی یک (دایره با زائده‌های جانبی)، طوق شماره‌ی دو (دایره‌ی غیر هم‌مرکز با پایه)، طوق شماره‌ی سه (ترکیب نیم‌دایره با مربع) و طوق شماره‌ی چهار (بیضی شکل) بودند. معیار مورد استفاده جهت عمق تعادل معیار کومار و همکاران (1999) بود. آزمایش‌ها نشان داد نسبت سرعت برشی به سرعت برشی بحرانی لازم برای شروع آب‌شستگی در حالت‌ بدون طوق 5/0، برای طوق با قطر دوبرابرقطر پایه 53/0، برای طوق با قطر سه برابر قطر پایه، طوق شماره‌ی دو، طوق شماره‌ی سه و طوق شماره‌ی چهار 58/0 و در طوق شماره‌ی یک 61/0 است. نمودار توسعه‌ی زمانی عمق آب‌شستگی در جلو و پشت پایه به سه قسمت اصلی زمان تأخیر (که گودال هنوز به پایه نرسیده است)، زمان میانی (که با شدت زیاد در حال گسترش است) و زمان نهایی (که رشد گودال کم شده و شیب نمودار خیلی کم است) تقسیم می‌شود. طوق شماره‌ی سه از نظر کاهش عمق آب‌شستگی با 46 درصد کاهش بهترین راندمان و طوق با قطر دو برابر قطر پایه با 16 درصد کاهش بدترین راندمان را داشتند. طوق شماره‌ی دو از نظر افزایش زمان نسبی تعادل با 261 درصد و طوق با قطر دو برابر قطر پایه با 8/9 درصد افزایش نسبت به حالت بدون طوق به ترتیب بهترین و بدترین حالت طوق بودند. اگرچه طوق‌های پیشنهادی جهت جلوگیری از آب‌شستگی به طور کامل مناسب نیستند، ولی برای ایجاد تأخیر در رسیدن به حالت تعادل بسیار مناسب هستند و در کاربردهای عملی می‌توانند به عنوان ابزاری مناسب برای کاهش خسارات آب‌شستگی اطراف پایه‌ی پل‌ها به کار روند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی