Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad-Reza Chamani,Abdolreza Kabiri
محمدرضا چمنی (استاد راهنما) عبدالرضا کبیری سامانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Hasannia
علی حسن نیا

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Experimental Modeling of Bridge Local Scour under Pressure Flow Conditions
Many researchers studied local scour phenomenon to predict the maximum scour depth and pattern. It is difficult to analyze this phenomenon by using analytical and numerical methods because of the three dimensional flow features, the sediment traort and the changing of flow boundaries. This phenomenon is often studied experimentally. Most scour studies have been focused on free surface flow condition, while few have been conducted at pressure flow condition. Pressure flow scour occurs when the flow piles up upstream the bridge deck (partially submerged) or passes over the bridge deck (fully submerged). In both cases, the flow under the bridge deck is under pressure. In this thesis, the time series and scour pattern in partially submerged flow bridge deck with and without apron are studied. The apron case refers to situation where the channel bed under the deck is rigid. The testing program is performed in the Hydraulic Laboratory in the Civil Engineering Faculty of Isfahan University of Technology (IUT). The experimental flume is 9.5 m long, 0.4 m wide, and 0.7 m height. Model bridge deck and apron are rectangular 0.26 m wide. Uniform sand of median diameter d 50 = 0.72 mm and relative density of 2.65 is used. The flow depths in all tests are kept constant and clear-water condition prevails. The tests are fulfilled for three bridge opening, with and without the apron. The time series are obtained at four time periods of 24, 48, 72 and 120 hours. In all cases, the equilibrium scour depth reaches after 45-55 hours. In cases without apron, local scour starts upstream of the deck. Maximum scour depth cross-section shifts, with time, to the downstream. The maximum scour depth section is located near the downstream edge of the deck. In the apron cases, the maximum scour depth occurs at downstream section of the apron. When the bridge opening reduces to 70% of upstream flow height, the downward flow at the upstream plunges toward the upstream section of the apron and the generated vortexes create a second scour hole upstream of the apron. Maximum scour depths in apron cases are 10-40% more than scour depths without apron. In all cases, increasing the submerged height or reducing the bridge opening height increases the scour depth and reduces the equilibrium scour time. Empirical equations are derived to predict the maximum scour depth. Key words : pressure scour, deck submergence, apron, bridge deck, clear water
تخریب پل ها به خاطر آب شستگی باعث شده تا تحقیقات زیادی در راستای پیش بینی مقدار عمق بیشینه ی آب شستگی و روند رخ داد این پدیده صورت گیرد. آب شستگی به دلیل سه بعدی بودن جریان، هم زمانی با انتقال رسوب و تغییر مداوم مرزهای جریان پدیده ای پیچیده است که تحلیل مسأله را به روش های تحلیلی و عددی مشکل می سازد. به همین دلیل، بررسی این مسأله اغلب از طریق تحقیقات آزمایشگاهی صورت می گیرد. بیشتر مطالعات آب شستگی در شرایط جریان آزاد بوده و مطالعات اندکی در مورد بررسی و شناسایی الگوی آب شستگی در جریان تحت فشار صورت گرفته است. آب شستگی تحت فشار مهمترین عامل تخریب پل هایی است که در اثر سیل و یا آب گرفتگی معابر به صورت کاملاً مستغرق و یا نیمه مستغرق عمل می کنند. در این پایان نامه، به بررسی توسعه ی زمانی و الگوی آب شستگی در جریان تحت فشار با عرشه ی نیمه مستغرق، در دو حالت وجود و عدم وجود کف صلب در زیر عرشه پرداخته شده است. مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده ی مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان ساخته شد. آزمایش ها در کانالی به شکل مستطیلی با عرض 4/0 متر، ارتفاع 7/0 متر و طول 5/9 متر انجام گرفت. در این تحقیق از عرشه ی پل و کف صلب مستطیلی به عرض 26/0 متر استفاده شد. ماسه hy;ی استفاده شده، با دانه بندی یکنواخت و قطر متوسط 72/0 میلی متر با وزن مخصوص نسبی 65/2 است. آزمایش ها در یک ارتفاع ثابت آب، سه درجه ی مختلف استغراق نسبی عرشه، در دو حالت وجود و عدم وجود کف صلب و با دوره hy;ی زمانی 24، 48، 72 و 120 ساعت انجام شد. تمامی آزمایش ها در شرایط آب زلال صورت گرفته است. نتایج مطالعه ی حاضر نشان می دهد که الگوی آب شستگی در پایین دست عرشه بر خلاف عمق بیشینه ی آب شستگی که پس از گذشت مدت زمانی به تعادل می رسد، اصلاً ثابت نبوده و همواره تابعی از زمان است. شروع آب شستگی در حالتی که زیر عرشه کف صلب وجود ندارد، از لبه ی بالادست عرشه آغاز می‌شود و مقطع عرضی که در آن عمق بیشینه ی آب شستگی قرار دارد، با مرور زمان از بالادست به سمت پایین دست حرکت می کند. این در حالی است که آهنگ تغییرات موقعیت عمق بیشینه ی آب شستگی، در حالت وجود کف صلب 5 برابر بیشتر از حالتی است که کف صلب در زیر عرشه قرار ندارد. هنگامی که کف صلب در زیر عرشه قرار می گیرد و ارتفاع زیر عرشه کمتر از 70 درصد عمق جریان بالادست می شود، جریان رو به پایین در بالادست عرشه شروع به شستن بالادست کف صلب می کند. با قرار گرفتن کف صلب در زیر عرشه با وجود اینکه چاله ی آب شستگی به پایین دست عرشه منتقل می شود، ولی عمق بیشینه ی آب شستگی با وجود کف صلب بیشتر از حالتی است که کف صلب وجود ندارد. در هر دو حالت وجود و عدم وجود کف صلب، افزایش عمق استغراق عرشه یا کاهش ارتفاع زیر عرشه، باعث افزایش عمق آب شستگی می شود. همچنین، افزایش عمق استغراق عرشه یا کاهش ارتفاع زیر عرشه، باعث می شود که زمان رسیدن آب شستگی به تعادل کاهش یابد. کلمات کلیدی: آب شستگی تحت فشار، استغراق عرشه، کف صلب، عرشه ی پل، آب زلال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی