31527

تاثير نسبت ابعاد و سبد متخلخل بر ميدان جريان و آبشستگي موضعي اطراف پايه‌هاي پل غير استوانه¬اي

كارشناسي ارشد

مهندسي آب و سازه‌هاي هيدروليكي

1400

1403/6/27

حسين افضلي مهر

ندارم

عمران

در اثر برخورد جريان آب با پايه پل و به وجود آمدن انواع گرداب¬ها در اطراف پايه حفره¬اي ايجاد مي¬شود كه به آن حفره آبشستگي مي¬گويند. اين پديده¬ي طبيعي اغلب در رودخانه¬هاي با بستر رسوب غير چسبنده رخ مي¬دهد و يك چالش اساسي براي زيرساخت پل ها است. از اين رو، براي جلوگيري از تشكيل اين حفره يا كاهش عمق آن، روش¬هاي متعددي از جمله تغيير در هندسه¬ي پايه و استفاده از ابزار كنترل آبشستگي در دو نوع پوششي كردن بستر و تغيير الگوي جريان استفاده مي¬شود. اين مطالعه تأثير پايه‌هاي پل غير استوانه‌اي (بيضي شكل و شش ضلعي) با نسبت ابعادي (نسبت طول به عرض مقطع) 5/4 و 5 و همچنين اثرات استفاده از يك سبد متخلخل استوانه¬اي به عنوان يك وسيله¬ي كنترل آبشستگي تغييردهنده شرايط جريان در كاهش آبشستگي موضعي و جلوگيري از جدايي جريان در شرايط آب زلال را ارائه مي‌كند. آزمايش¬هاي اين تحقيق در فلومي با مقطع مستطيلي به ابعاد 42/0 در 5/0 به طول 8/9 متر، موجود در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه علم و صنعت تهران انجام شد. اين آزمايش‌ها نشان دادند كه پايه‌هاي با نسبت ابعاد 5 در مقايسه با پايه‌هايي با نسبت ابعاد كوچك‌تر (5/4)، منجر به كاهش بيش از 49 درصد حجم حفره‌ي آبشستگي مي¬شوند. با اين حال، مشخصه هندسي پايه¬ها به تنهايي قادر به جلوگيري از جدايي جريان نيست و نياز به وجود وسيله¬اي است كه در كاهش اين پديده به پايه¬ها كمك كند. نتايج اين پايان نامه نشان داد كه استفاده از سـبـد متخلخل مي تواند تا حد زيـادي از وقوع پديده¬ي جدايي جريان جلوگيري كرده و يا وقوع آن را به تاخير بياندازد كه پي آمد آن، بيش از 50 درصد براي پايه‌هاي بيضي و بيش از 90 درصد براي پايه‌هاي شش ضلعي به كاهش حجم آبشستگي موضعي كمك مي نمايد. بر اين اساس، پايه‌هاي مورد بررسي در اين تحقيق با شكل بيضي و شش ضلعي همراه با استفاده از سبد متخلخل، پايداري پل را به طور قابل توجهي افزايش مي دهند.

1403/08/26

Impact of dimension ratio and Porous Basket on flow field and local scouring around non-cylindrical bridge piers

9/17/2025 12:00:00 AM

As a result of the collision of the approaching current with the bridge pier and the formation of various eddies around it, a hole is created, which is called scour hole. This natural phenomenon often occurs in rivers with sandy beds and is a major challenge for bridge infrastructure. Therefore, to prevent the formation of this cavity or to reduce its depth, several methods are used, including changing the pier's geometry and using scouring countermeasure in two types of bed armoring and flow-altering. This study examines the effect of non-cylindrical bridge piers (Elliptical and hexagonal) with dimension ratios of 4.5 and 5; Also presents the effects of using a cylindrical porous basket (PB) as a scouring countermeasure to change flow conditions in reducing local scour and preventing flow separation in clear water conditions. The experiments of this research were carried out in a flume with a rectangular section of 0.42 x 0.5 and a length of 9.8 meters, available in the hydraulic laboratory of Tehran University of Science and Technology. These tests showed that piers with dimension ratio of 5 compared to piers with smaller dimension ratio (4.5), lead to a reduction of more than 49% in scour volume. However, the geometric characteristic of the piers is not able to prevent the flow separation on its own and they need a device to help the piers in reducing this phenomenon. Based on this, the use of the PB was able to prevent or delay the flow separation to a large extent, which greatly helped to reduce local scour. By using the PB, a significant reduction in the scour hole was achieved, resulting in a reduction of more than 80% of the scour volume for all piers except the elliptical pier with dimension ratio of 4.5 (P1). For pier P1, the usage of PB resulted in a reduction of approximately 50% in the scour volume. Based on this, the examined piers in this research with elliptical and hexagonal shapes along with the use of PB significantly increased the stability of the bridge piers.

آبشستگي موضعي , پايه‌هاي غير استوانه‌اي , سبد متخلخل , جدايي جريان , الگوي جريان

loca scour , non-cylindrical piers , porous basket , flow separation , flow pattern

reza ahmadi niasani

hossein afzalimehr