بررسی عملکرد و راندمان کابل در کنترل آبشستگی موضعی پایه‌های پل مستطیلی گردگوشه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد استهبان، استهبان، ایران.

3 دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

در این مطالعه، عملکرد و راندمان کابل در کنترل آبشستگی موضعی در اطراف پایه پل مستطیلی گردگوشه با زاویه برخورد متفاوت جریان بررسی شده است. همچنین از ۳ نوع پایه، مستطیلی گردگوشه بدون کابل، مستطیلی گردگوشه با کابل ۱۰% قطر پایه و زاویه پیچش کابل ۱5 درجه (نوع دوم) و مستطیلی گردگوشه با کابل ۱۵% قطر پایه و زاویه پیچش کابل ۱2 درجه (نوع سوم) تحت زوایای جریان صفر، ۵، ۱۰ و ۱۵ درجه آزمایش شده است. هدف از این تحقیق، پیچیدن کابل به دور پایه و تغییر در زاویه برخورد جریان جهت کاستن شدت حرکت جریان رو به پایین آب می ­باشد که پس از برخورد به پایه، گردابه­ های نعل‌اسبی کاهش یابد و سپس میزان تأثیر آن بر کاهش عمق آبشستگی نهایی اندازه ­گیری شود. در این آزمایش­ ها تأثیر زوایای جریان بر روی پایه نیز بررسی شد و پایه‌ی تحت زاویه صفر درجه در جهت جریان با پایه ­های نوع دوم و سوم موازی جهت جریان مقایسه شد. افزایش زاویه برخورد جریان به پایه باعث عریض­ تر شدن پایه و در نهایت افزایش قدرت گرداب نعل‌اسبی شد. پایه­ های تحت زاویه 15درجه با جهت جریان بیشترین عمق آبشستگی را داشته و تأثیر کابل در کاهش عمق آبشستگی برای این زاویه برای پایه ­های نوع دوم و سوم برابر 10 و 22 درصد نسبت به پایه نوع اول می­ باشد. همچنین در حالت تغییر زاویه برخورد جریان پایه نوع دوم تحت زاویه 5، 10 و 15 درجه بیشترین مقدار را به ترتیب  3، 21 و 37 درصد افزایش عمق نسبت به زاویه صفر درجه دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Cable Performance and Efficiency in Controlling Local Scour of Rectangular Bridge Piers

نویسندگان [English]

  • salim abbasi 1
  • Masoud Abam 2
  • Manuchehr Heidarpour 3
1 M.Sc. Graduated of Civil -Hydraulic Structures., Faculty of Eng., University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 M.Sc., Graduated of Hydraulic Structure., Faculty of Eng., Islamic Azad University of Estahban branch, Fars, Iran
3 Professor, Dept. of Water Engineering., Agricultural College., Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

In this study, the performance and efficiency of cable in control of local scour around the pier of the rectangular bridge have been investigated by changing the flow collision angle. In this study, three types of piers, namely, (1) round corner rectangular without cables; (2) round corner rectangular with cable with 10 % of pier diameter with a 15-degree twist angle of cable (second type pier); and (3) round corner rectangular with cable with 15 % of pier diameter with a 12-degree twist angle of cable (third type pier), were used with four different flow collision angles, including 0, 5, 10, and 15 degrees. The purpose of this study is to wrap the cable around the pier and changing the flow collision angle from the downstream flow water and then its effect for the reduction of the depth of the final scour measure. In this experimental study, the effect of flow angles on the pier was investigated, so that the first type pier under zero degrees angle was compared with the second and third types parallel to the flow direction. The maximum scour depth in experiments was achieved at the 15-degree angle with the flow direction, and the effect of the cable in reducing the scour depth in this angle for type-2 and type-3 piers was 10% and 22%, respectively. Also, for type-2 piers, in experiments under 5, 10, and 15-degree angles with the flow direction, the scour depth was increased by 3%, 21%, and 37%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bridge pier
  • Collision angle
  • Local scour
  • Twist of cable
  • Vortex horseshoe

مراجع

  1. M. Chiew, Scour protection at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 1992. 118(9): p. 1260-1269.
  2. M. Chiew, Mechanics of riprap failure at bridge piers. Journal of Hydraulic Engineering, 1995. 121(9): p. 635-643.
  3. Kumar, K.G.R. Raju, and N. Vittal, Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars. Journal of hydraulic engineering, 1999. 125(12): p. 1302-1305.
  4. R. Zarrati, M. Nazariha, and M. Mashahir, Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier groups using collars and riprap. Journal of Hydraulic Engineering, 2006. 132(2): p. 154-162.
  5. Heidarpour, Z. Khodarahmi, and S. Mousavi. Control and reduction of local scour at bridge pier groups using slot. In Proceedings, XXX IAHR Congress, Thessaloniki, Greece, August. 2003.
  6. Badali Mashahir, and Zarrati, A.R. Collar Performance in Reducing the Rate of Scouring of Rectangular Bridge Piers 6th International Civil. Eng. Conf., Isfahan University of Technology, 2003. 1: p. 401-408.
  7. Khodakarami, Heidarpur, M. and Afzalimehr, H. Effect of Flow Direction on the Gap Performance in the Control and Reduction of Local Scouring in the Cylindrical Group Under Clear Water Conditions. 6th International River. Eng. Conf, Chamran Univ. of Ahwaz. 2003. p. 797-804.
  8. R. Zarrati, H. Gholami, and M. Mashahir, Application of collar to control scouring around rectangular bridge piers. Journal of hydraulic research, 2004. 42(1): p. 97-103.
  9. R. Zarrati, M. Nazariha, and M. Mashahir, Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier groups using collars and riprap. Journal of Hydraulic Engineering, 2006. 132(2): p. 154-162.
  10. Dey, B.M. Sumer, and J. Fredsøe, Control of scour at vertical circular piles under waves and current. Journal of Hydraulic Engineering, 2006. 132(3): p. 270-279.
  11. Arvanaghi, D. Farsadizadeh, A.H. Dalir, and A.F. Fard, Determination of Rectangular Collar Dimensions for Reducing Scour Around Bridge Pier. Journal of Water and Soil Science, 2009. 19(1): p. 51-64.
  12. Ataie-Ashtiani, Z. Baratian-Ghorghi, and A. Beheshti, Experimental investigation of clear-water local scour of compound piers. Journal of Hydraulic Engineering, 2010. 136(6): p. 343-351.
  13. Y. Lu, Z.Z. Shi, J.H. Hong, J.J. Lee, and R.V. Raikar, Temporal Variation of Scour Depth at Nonuniform Cylindrical Piers. Journal of Hydraulic Engineering, 2011. 137(1): p. 45-56.
  14. Izadinia, and M. Heidarpour, Investigation and Comparison of Efficiency of Cable and Groove in Protection against Scouring. Irrigation Sciences and Engineering, 2014. 37(1): p. 23-32.
  15. Shojaee, D. Farsadizadeh, D.A. Hoseinzadeh, F. Salmasi, and M. Ghorbani, Application of Submerged Vanes at Cylindrical Bridge Pier as a Scour Countermeasure, Journal of Water and Soil Science, 2012. 22(1): p. 91-109.
  16. Fael, R. Lança, and A. Cardoso, Effect of Pier Shape and Pier Alignment on the Equilibrium Scour Depth at Single Piers. International Journal of Sediment Research, 2016. 31(3): p. 244-250.
  17. Keshavarzi, C.K. Shrestha, B. Melville, H. Khabbaz, M. Ranjbar-Zahedani, and J. Ball, Estimation of Maximum Scour Depths at Upstream of Front and Rear Piers for Two in-Line Circular Columns. Environmental Fluid Mechanics, 2018. 18(2): p. 537-550.
  18. Ebrahimi, P. Kripakaran, D.M. Prodanović, R. Kahraman, M. Riella, G. Tabor, S. Arthur, and S. Djordjević, Experimental Study on Scour at a Sharp-Nose Bridge Pier with Debris Blockage. Journal of Hydraulic Engineering, 2018. 144(12): p. 04018071.
  19. Taheri, and M. Ghomeshi, Experimental Study of the Effect of Netted Collar Position on Scour Depth around of Oblong-Shappe Bridge Pier. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 2019. 51(2): p. 257-266.
  20. J. Raudkivi, Loose Boundary Hydraulics. 1998: CRC Press.
  21. Chabert, and P. Engeldinger, Study of Scour around Bridge Piers. Rep. Prepared for the Laboratoire National d’Hydraulique, 1956.
  22. Dey., Fluvial Hydrodynamics. 2014: Springer.
  23. J. Raudkivi, and R. Ettema, Clear-Water Scour at Cylindrical Piers. Journal of Hydraulic Engineering, 1983. 109(3): p. 338-350.
  24. Melville, and A. Sutherland, Design Method for Local Scour at Bridge Piers. Journal of Hydraulic Engineering, 1988. 114(10): p. 1210-1226.
  25. Ettema, Scour at Bridge Piers. 1980.
  26. W. Shen, V.R. Schneider, and S. Karaki, Local Scour around Bridge Piers. Journal of the Hydraulics Division, Journal of the Hydraulics Division, 1969. 95(6): p. 1919-1940. 
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 53، شماره 5
مرداد 1400
صفحه 1959-1980

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار