تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,298 |
تعداد مقالات | 15,883 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,116,572 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 14,887,920 |
مقایسه تاثیر سه رقوم قرارگیری سنگ¬چین بر پایداری آن در محل تکیه¬گاه پل واقع در قوس 90 درجه بر اساس آستانه حرکت ذرات سنگ¬چین | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
دانش آب و خاک | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقاله 14، دوره 23، شماره 2، مرداد 1392، صفحه 195-204 اصل مقاله (267.3 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نویسندگان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مهوش منصوری هفشجانی* ؛ محمود شفاعی بجستان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
چکیده | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
آبشستگی نوعی از فرسایش است که در اثر جریان آب در سواحل دریاها و رودخانهها و در اطراف سازههای احداث شده در آنها به وقوع میپیوندد. این پدیده در قوس رودخانه به علت وجود جریان ثانویه، نسبت به کانال مستقیم تشدید میگردد، لذا توجه به موضوع فرسایش، کنترل و کاهش آن در این بخش از رودخانه، دارای اهمیت ویژهای میباشد. استفاده از سنگچین(ریپ رپ) یکی از متداولترین روشها جهت حفاظت سواحل و بستر رودخانه میباشد. در این تحقیق، رقوم قرارگیری سنگچین در محل تکیهگاه پلهای واقع در قوس 90 درجه رودخانه مورد بررسی قرار گرفته است. این تحقیق به منظور مشاهده و تحلیل رفتار سنگچین با چگالیها و اندازههای مختلف و در سه سطح همتراز و بالاتر و پایین تر از رسوبات بستر و به ازای قطرهای75/4 ،52/9، 7/12و 05/19 میلیمتر و چگالی های مختلف سنگچین (51/1، 05/2 و 65/2) انجام پذیرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که سنگچین هم تراز با بستر بیشترین میزان پایداری و سنگچین بالاتر از بستر کمترین میزان پایداری را دارند. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
کلیدواژهها | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
آب¬شستگی؛ تکیه¬گاه پل؛ جریان ثانویه؛ رقوم قرارگیری؛ سنگ¬چین | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
اصل مقاله | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقایسه تاثیر سه رقوم قرارگیری سنگچین بر پایداری آن در محل تکیهگاهپل واقع در قوس 90 درجه بر اساس آستانه حرکت ذرات سنگچین
مهوش منصوری هفشجانی*1و محمود شفاعی بجستان2
تاریخ دریافت: 04/04/90 تاریخ پذیرش: 30/08/91 1- دانشجوی سابق کارشناسی ارشد سازههای آبی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری 2-استاد دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز *مسئول مکاتبه: Email: mansoori.m.8@gmail.com
چکیده
آبشستگی نوعی از فرسایش است که در اثر جریان آب در سواحل دریاها و رودخانهها و در اطراف سازههای احداث شده در آنها به وقوع میپیوندد. این پدیده در قوس رودخانه به علت وجود جریان ثانویه، نسبت به کانال مستقیم تشدید میگردد، لذا توجه به موضوع فرسایش، کنترل و کاهش آن در این بخش از رودخانه، دارای اهمیت ویژهای میباشد. استفاده از سنگچین(ریپ رپ) یکی از متداولترین روشها جهت حفاظت سواحل و بستر رودخانه میباشد. در این تحقیق، رقوم قرارگیری سنگچین در محل تکیهگاه پلهای واقع در قوس 90 درجه رودخانه مورد بررسی قرار گرفته است. این تحقیق به منظور مشاهده و تحلیل رفتار سنگچین با چگالیها و اندازههای مختلف و در سه سطح همتراز و بالاتر و پایین تر از رسوبات بستر و به ازای قطرهای75/4 ،52/9، 7/12و 05/19 میلیمتر و چگالی های مختلف سنگچین (51/1، 05/2 و 65/2) انجام پذیرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که سنگچین هم تراز با بستر بیشترین میزان پایداری و سنگچین بالاتر از بستر کمترین میزان پایداری را دارند.
واژه های کلیدی: آبشستگی، تکیهگاه پل، جریان ثانویه، رقوم قرارگیری ، سنگچین.
Comparison of the Effect of Three Riprap Placement Levels on Its Stability at Bridge Abutment in a 90o Bend Based on Incipient Motion of Riprap Particles M Mansoori 1* and M Shafaei Bejestan 2
Received: 25 June 2011 Accepted: 20 November 2012 1-Former M.Sc. Student of Water Structures, Sari Agriculture and Natural Resources University, Sari, Iran. 2- Prof., College of Water Science Engineering, Shahid Chamran University, Ahwaz, Iran. *Corresponding Author Email: mansoori.m.8@gmail.com
Abstract Scouring is a type of local erosion that usually occurs downstream of most of hydraulic structures and around any obstacles in rivers. This phenomenon can be intensified at the river bend due to occurrence of secondary flow in comparison with straight channels, so attention to the erosion and its control and mitigation at this part of river is very important. Using riprap is one of the usual methods to protect river banks and bed against erosion. In this research, the riprap placement level at a bridge abutment site located at a 90 degree river bend was investigated. This research was carried out to observe and analyze the riprap behavior with various specific gravities and sizes and three different riprap placement levels namely, the same, upper and lower than river bed sediments level. Three different types of riprap with specific gravities of 1.51, 2.05 and 2.65 and four different sizes of 4.75 , 9.52 , 12.7 and 19.05 millimeters were also utilized. The results show that the riprap placed at the bed level has the most stability, and the riprap placed above the bed has the lowest stability.
Keywords: Bridge abutment, Placement level, Riprap, Scouring, Secondary flow.
مقدمه
پل، از جمله مهمترین سازههای هیدرولیکی است که از دیر باز مورد استفاده بشر قرار گرفته است و نقش استراتژیک آن در مسائل گوناگون بر کسی پوشیده نیست. همه ساله پلهای زیادی در سراسر جهان تخریب میشوند. تخریب این پلها نه به دلیل سازهای بلکه به دلیل در نظر نگرفتن نقش عوامل هیدرولیکی در طراحی پلها است. در مطالعات انجام شده در مورد تخریب پلها، سیلی که منتج به آبشستگی میشود اصلیترین عامل شکست پلها شناخته شده است (قربانی و حیدر پور 1384). جریان یافتن آب در مجاورت تکیهگاه و کفکنی و عمیقتر شدن بستر رودخانه در مواقع سیلابی، یکی از عوامل اساسی تخریب و آبشستگی پلها میباشد. تماس مستقیم جریان آب با دیوارههای جانبی پل منجر به افزایش شیب طولی در اثر شستهشدن کف بستر و عمیق شدن آن میگردد. لذا بستر آبرفتی رودخانهها در دماغه تکیهگاه پلها وقتی در مقابل جریان قرار میگیرند، اختلاف بار آبی در بالادست و پاییندست دیواره جانبی، یکی از عوامل تولید جریان آشفته چرخشی و گردابی در پیرامون آن خواهد بود که اثرات به صورت فرسایش حفرهای و عمیق به خصوص در انتهای دماغه دیواره جانبی بالادست آن ظاهر خواهد شد (سپهوند و شفاعی بجستان 1374 ). به عبارتی دیگر پس از احداث پل به دلیل قرارگرفتن پایههای پل و تکیهگاهها در مسیر جریان رودخانه یک سری تغییرات در جریان پیش میآید. تکیهگاه پل به دلیل قرار گرفتن در مسیر جریان آب به صورت یک سد عمل کرده و باعث تغییر مسیر جریان در محل برخورد با تکیهگاه و توسعه جریانهای گردابی میشوند. این گردابها به نوبه خود مواد اطراف تکیهگاه را از جای خود کنده و سپس این مواد توسط جریان رودخانه به سمت پاییندست حمل میشوند که این عمل در نهایت باعث توسعه حفره آبشستگی در محل استقرار تکیهگاه خواهد شد (غزل و همکاران 1388). نوع جریان در محل تکیهگاه زمانی که به صورت عمود بر مسیر جریان و در بستر سست رودخانه احداث میشود در حالت طبیعی پیچیده است که این پیچیدگی با توسعه حفره آبشستگی در طی زمان افزایش پیدا میکند (غزل و همکاران 1388). شکل1 نشاندهنده الگوی جریان در اطراف تکیهگاه پلها میباشد.
شکل1- الگوی جریان در اطراف تکیهگاه پل(غزل و همکاران 1388)
بر اساس مطالعات سازمان بزرگراههای ایالات متحده[1]، در سال 1973 از تعداد 383 مورد خرابی در پلها، 25% مربوط به خرابی پایهها و 72% مربوط به خرابی تکیهگاهها بوده است (صانعی 1385). در کشور ما به دلیل عدم رعایت ملاحظات فنی در طراحی و اجرای پلها، هر ساله دهها پل تخریب شده که اکثر آنها در اثر آبشستگی میباشد. در آذرماه سال1387 نیز به علت بارندگیهای صورت گرفته، پل دوراهی دیر که زمان چندانی از احداث آن نمیگذشت، تخریب شده و تردد را مختل کرد (دبردانی و همکاران 1388). آنگر و هگر (2006) با مطالعه سه رقوم قرارگیری سنگچین (هم تراز، بالاتر و پایین تر از بستر) در اطراف پایههای استوانهای پل در مسیر مستقیم، پایدارترین رقوم قرارگیری سنگچین را رقوم هم تراز با بستر معرفی کردند. از تحقیقات انجام شده در ایران به منظور حفاظت پل در مقابل آبشستگی با استفاده از سنگچین، میتوان به تحقیق قربانی و حیدر پور(1384) اشاره کرد که با استفاده از چهار اندازه سنگچین در اطراف پایه استوانهای در مسیر مستقیم و در سه سطح قرارگیری مختلف بالاتر،هم تراز و پایینتر از بستر و دو اندازه شکاف پایه که تا بستر امتداد داشتند، دریافتند که سنگچین پایینتر از بستر بیشترین میزان پایداری و سنگچین بالاتر از بستر کمترین میزان پایداری را دارند و سنگچین هم تراز با بستر از لحاظ میزان پایداری در میان این دو حالت قرار دارد. کیخائی و همکاران (1388) نیز تحقیقاتی در رابطه با بررسی الگوی سنگچین در محل احداث گروه پایههای پلها انجام دادند ، نتایج تحقیقات آنها نشان داد که مساحت محدوده پوشش سنگچین در گروه پایهها برای هر پایه نسبت به تک پایه کاهش یافته است که یکی از امتیارات کاربرد سنگچین برای حفاظت گروه پایههاست. نتایج تحقیق زراتی و همکاران (2006) در محل گروه پایههای پل با استفاده از ترکیب سنگچین و طوق، نشان داد که در دوپایههای در یک خط موازی با جهت جریان، استفاده از ترکیب سنگچین و طوق پیوسته باعث کاهش آبشستگی در جلو و پشت پایهها به ترتیب به میزان50 و 60 درصد شده است. در این تحقیق، رقوم قرارگیری سنگچین در محل تکیهگاه پلهای واقع در قوس 90 درجه رودخانه مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این تحقیق، مشاهده و تحلیل رفتار سنگچین با اندازههای مختلف و در سه سطح همتراز و بالاتر و پایینتر از رسوبات بستر رودخانه میباشد.
آنالیز ابعادی با صرف نظر کردن از پارامترهای ثابت در این تحقیق از جمله: شعاع انحنای متوسط قوس( 8/0 متر)، انحنای نسبی قوس ((R/B=2، عرض فلوم(4/0 متر)، موقعیت تکیهگاه در طول قوس(قرارگیری در زاویه 75 درجه از ابتدای قوس) و نوع تکیهگاه، عوامل مؤثر در پایداری سنگچین را میتوان با تابع زیر بیان کرد:
که در این رابطه v وy به ترتیب سرعت و عمق جریان در شرایط آستانه حرکت سنگچین، g شتاب ثقل، ρ و μ به ترتیب جرم واحد حجم و لزجت سیال، D50 و sρ به ترتیب اندازه متوسط و جرم واحد حجم ذرات سنگچین و ξ معرف وضعیت قرارگیری سنگچین میباشد. با بکار بردن نظریه باکینگهام برای شرایط آستانه حرکت و انتخاب سه متغیر سرعت، اندازه ذره و جرم واحد حجم آب به عنوان سه متغیر تکراری، پارامترهای بدون بعد عدد فرود، نسبت اندازه ذره به عمق آب، نسبت جرم واحد حجم ذره به جرم واحد حجم آب و عدد رینولدز به دست میآید که با ترکیب سه پارامتر بدون بعد اولی و حذف عدد رینولدز به دلیل آشفته بودن جریان در تمام آزمایشها، میتوان رابطه بدون بعد زیر را در آستانه حرکت سنگچین نوشت:
در رابطه 2 پارامتر بی بعد ، بیانگر عدد پایداری (SN) میباشد که در آنالیز پایداری ذرات، از اهمیت ویژهای برخوردار است. رابطه اخیر نشان میدهد که آستانه حرکت میتواند تابع نحوه قرارگیری سنگچین باشد. برای بررسی این موضوع، آزمایشهای مختلفی انجام شد که در ادامه ارائه شده است.
مواد و روشها فلوم فلوم مورد استفاده در آزمایشگاه مدل دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز، فلومی مستطیلی دارای قوس 90 درجه با عرض 40 سانتیمتر، ارتفاع 70 سانتیمتر و شیب کف صفر، شعاع انحنای متوسط 8/0 متر بوده و انحنای نسبی ( (R/B=2 قوس را در رده قوسهای تند قرار میدهد. این فلوم شامل مخزن ورودی( مخزن آرام کننده) میباشد. طول مسیر مستقیم ورودی (از انتهای مخزن آرام کننده تا ابتدای قوس) برابر 4 متر میباشد. طول دیواره خارجی و داخلی قوس به ترتیب 160 و 94 سانتیمتر میباشد و مسیر مستقیم خروجی (از انتهای قوس تا انتهای فلوم) برابر 2 متر میباشد، در انتهای فلوم از یک دریچه کشویی برای کنترل و تنظیم سطح آب و از یک مخزن جهت جمعآوری رسوبات فرسایشیافته استفاده شده است. همچنین در فاصله 205 سانتیمتری از ابتدای مخزن از یک سرزیر مثلثی لبه تیز با زاویه 90 درجه برای اندازه گیری دبی به کار برده شده است. رسوبات به توصیه رادکیوی و اتما (1983)، برای جلوگیری از تشکیل ریپل، قطر متوسط ذرات باید از 7/0 میلیمتر بزرگتر باشد. همچنین بیشتر تحقیقات در مبحث آستانه حرکت با مصالح یکنواخت صورت گرفته است که از جمله آنها دیاگرام شیلدز میباشد که با استفاده از دادههای آزمایشگاهی روی مصالح یکنواخت صورت گرفته است که برای حذف تأثیر غیریکنواختی رسوبات بر آبشستگی، انحراف معیار هندسی ذرات باید کمتر از 3/1 باشد (شفاعی بجستان 1991). به منظور برآورده شدن شرایط فوق، رسوبات انتخاب شده برای آزمایشها دارای اندازه متوسط 63/1 میلیمتر و انحراف معیار هندسی میباشند. ضخامت مصالح بستر نیز 36 سانتیمتر انتخاب گردید. تکیهگاه و سنگچین (ریپ رپ) آزمایشهایی که بر روی همین فلوم و با مشخصات رسوبات و تکیه گاه پل یکسان با این تحقیق، به منظورنحوه توزیع آبشستگی صورت گرفته است (گرگیچ 1389) نشان داده که بیشترین میزان آبشستگی در طول قوس، در زاویه 75 درجه حاصل شده است، بنابراین تکیهگاه در موقعیت 75 درجه قوس خارجی قرار داده شد و مقدار درصد انسداد 10 درصد برای تکیهگاه انتخاب گردید. نوع تکیهگاه به کار رفته در تمام آزمایشات، تکیهگاه با دیواره بالدار 45 درجه، دارای ارتفاع 68 سانتیمتر و از جنس پلکسیگلاس میباشد. شکل2 نشان دهنده شکل تکیهگاه پل به کاربررفته در آزمایشات است.
شکل2- نمایی از تکیهگاه پل به کاررفته در آزمایشات
همچنین سنگچینهای به کاررفته در این تحقیق، 3 نوع ماده با چگالی مختلف بوده که همه آنها تیزگوشه و با دانهبندی یکنواخت میباشند. یکی از پوششهای مورد استفاده برای انجام آزمایشات، سنگ (چگالی نسبی 65/2) بوده که در عمل نیز به طور وسیعی برای کنترل آبشستگی از آن استفاده میگردد و دو پوشش مورد استفاده دیگر بر اساس در دسترس بودن آنها، آجر و مصالح ساختمانی انتخاب گردید. مشخصات این سنگچینها در جدول 1 ارائه گردیده است.
جدول1- مشخصات سنگچین های به کاررفته در اطراف تکیهگاه
برای تعیین وسعت سنگچین در زاویه 75 درجه قوس خارجی ( که برای تمام آزمایشها ثابت در نظر گرفته شده است)، آزمایش بدون قرارگیری سنگچین در اطراف تکیهگاه به منظور بررسی حداکثر ابعاد گودال آبشستگی اطراف تکیهگاه انجام شد. برای این منظور در طی آزمایشی 12 ساعته عمق آبشستگی دماغه تکیهگاه به وسیله عمقسنج در فواصل زمانی معین و فرسایش ساحل خارجی به وسیله خطکش اندازهگیری گردید. پس از انجام این آزمایش 12 ساعته، مشخص گردید که حدود 85 درصد آبشستگی در دو ساعت اول آزمایش به وقوع میپیوندد. بنابراین زمان آزمایش تعیین وسعت سنگچین اطراف تکیهگاه، 2 ساعت در نظر گرفته شد و به ازای دبی 28 لیتر بر ثانیه و عمق جریان 16 سانتیمتر انجام شد. پس از انجام این آزمایش، محدوده سنگچین برای انجام آزمایش آستانه حرکت سنگچین مشخص گردید و شکل محدوده سنگچین بر اساس مطالعات ملویل و همکاران (2007) به شکل مستطیلی و همچنین ضخامت لایه سنگچین با توجه به معیار ارائه شده توسط ملویل و همکاران (2007)، دو برابر قطر متوسط سنگچین در نظر گرفته شد. نحوه انجام آزمایشات قبل از هر گونه آزمایشی ابتدا باید رسوبات درون فلوم آزمایشگاهی تسطیح گردد. سپس سنگچین موردنظر به ضخامت در اطراف تکیهگاه قرار داده شده و جهت جلوگیری از فرسایش و به وجود آمدن آبشستگیهای ناخواسته مربوط به جریان اولیه، در شروع آزمایش دریچه انتهایی کانال را بسته و با دبی بسیار کم کانال پر میشود. پس از تنظیم دبی مورد نظر (28 لیتر بر ثانیه)، عمق جریان توسط دریچه پاییندست در پریودهای زمانی 15 دقیقهای کاهش داده شده و پس از هر بار کاهش عمق، سطح مصالح سنگچین مشاهده میگردد و در لحظه مشاهده شروع حرکت اولین ذرات سنگچین (مرحله آستانه حرکت)، عمق جریان در مسیر مستقیم پاییندست قوس به عنوان عمق آستانه حرکت اندازهگیری میشود. این عمل برای سه حالت قرارگیری رقوم سنگچین (همتراز و بالاتر و پایینتر از رسوبات بستر) انجام میشود.
نتایج و بحث برای مشاهده تأثیر قرارگیری رقوم سنگچین بر پایداری آن در سه حالت همتراز، بالاتر و پایین تر از رسوبات بستر، مقادیر اندازهگیری شده عمق آب در پاییندست قوس به ازای چگالیهای مختلف سنگچین و به ازای دبی آزمایشی (28 لیتر بر ثانیه) در جداول 2 ،3 و 4 ارائه شده است. مشاهدات نشان داد که بیشترین عمق پایاب جهت آستانه حرکت ذرات سنگچین در هر سه حالت هم تراز، بالاتر و پایینتر از رسوبات بستر مربوط به سنگچین با چگالی 51/1 و قطر 7/12 میلیمتر میباشد. همچنین کمترین عمق پایاب جهت آستانه حرکت ذرات سنگچین در هر سه حالت هم تراز، بالاتر و پایینتر از رسوبات بستر نیز مربوط به سنگچین با چگالی 65/2 و قطر 05/19 میلیمتر است. بنابراین با مقایسه اعماق پایاب لازم جهت آستانه حرکت ذرات سنگچین با قطرها و چگالیهای مختلف میتوان نتیجه گرفت که سنگچین هم تراز با بستر بیشترین میزان پایداری و سنگچین بالاتر از بستر کمترین میزان پایداری را دارند و سنگچین پایینتر از بستر از لحاظ میزان پایداری در میان این دو حالت قرار دارد که نشان میدهد نتایج تحقیق حاضر با نتایج مطالعات آنگر و هگر(2006) که به منظور بررسی پایداری سه رقوم قرارگیری سنگچین (هم تراز، بالاتر و پایینتر از بستر) در اطراف پایههای استوانهای پل انجام شد مطابقت بیشتری دارد. همچنین در حالتی که سنگچین هم تراز با بستر میباشد دامنه تغییرات پارامتر بی بعد عدد پایداری ( )، 26/1-98/0 و در دو حالت پایینتر و بالاتر از تراز بستر، مقدار دامنه تغییرات این پارامتر بی بعد به ترتیب 17/1-87/0 و 06/1-81/0 میباشد.
جدول 2- نتایج حاصل از آزمایشات در آستانه حرکت برای سطح سنگچین همتراز با رسوبات بستر
جدول3- نتایج حاصل از آزمایشات در آستانه حرکت برای سطح سنگچین بالاتر از رسوبات بستر
جدول4- نتایج حاصل از آزمایشات در آستانه حرکت برای سطح سنگچین پایینتر از رسوبات بستر
همچنین برای مقایسه پایدارترین رقوم قرارگیری سنگچین (همتراز با رسوبات بستر) با دو حالت دیگر رقوم قرارگیری سنگچین (بالاتر و پایینتر از رسوبات بستر) شکلهای 3 و 4 رسم گردیدهاند . همان طور که از شکل 3 و 4 مشخص است در حالتی که رقوم سنگچین همتراز با رسوبات بستر باشد آستانه حرکت ذرات سنگچین نسبت به حالتی که رقوم آنها بالاتر و پایینتر از رسوبات بستر باشد در عمق پایاب پایینتری رخ میدهد. همان طور که از این شکلها مشخص است، مقایسه اعماق پایاب در هر سه حالت رقوم قرارگیری سنگچین با چگالیهای مختلف نشان میدهد که هرچه چگالی ذرات سنگچین بیشتر باشد، آستانه حرکت ذرات سنگچین در عمق پایاب پایینتری رخ میدهد و با کاهش عمق پایاب، اندازه قطر سنگچین که در آستانه حرکت قرار گرفته است افزایش مییابد. همچنین تغییرات پارامتر بی بعد عدد پایداری در مقابل برای سه حالت رقوم قرارگیری سنگچین (هم تراز، بالاتر و پایینتر از بستر)، در شکل 5 رسم شده است. همان طور که از نتایج شکل 5 و جداول 2 تا 4 مشخص است، بیشترین عدد پایداری مربوط به سنگچین هم تراز با بستر و با چگالی65/2 و قطر 75/4 میلیمتر و کمترین عدد پایداری مربوط به سنگچین بالاتر از رسوبات بستر و با چگالی65/2 و قطر 05/19 میلیمتر میباشد.
شکل3- مقایسه رقوم قرار گیری سنگچین در دو حالت هم تراز و بالاتر از رسوبات بستر
شکل4- مقایسه رقوم قرار گیری سنگچین در دو حالت هم تراز و پایینتر از رسوبات بستر
همان طور که از شکل 5 ملاحظه میشودبه ازای هر نسبت، مقادیر عدد پایداری برای سنگچینهایی که هم تراز با بستر قرار داشتهاند، بیشتر از دو حالت قرارگیری دیگر سنگچین میباشد، این بدان معنی است که برای یک اندازه معین سنگ، در صورتی که سنگها همتراز با بستر رودخانه قرار گیرند پایدارتر هستند.
نتیجهگیری کلی از مقایسه نتایج تحقیق حاضر مربوط به سه حالت رقوم قرارگیری سنگچین (هم تراز با رسوبات بستر و بالاتر وپایینتر از رسوبات بستر) میتوان نتیجهگیری نمود که سنگچین هم تراز با بستر بیشترین میزان پایداری و سنگچین بالاتر از بستر کمترین میزان پایداری را دارند و سنگچین پایینتر از بستر از لحاظ میزان پایداری در میان این دو حالت قرار دارد. بنابراین به منظور محافظت تکیهگاه پلهای واقع در قوس تند رودخانه، استفاده از سنگچین در ترازی برابر با تراز رسوبات بستر رودخانه توصیه میگردد. همچنین مقایسه اعماق پایاب در هر سه حالت رقوم قرارگیری سنگچین با چگالیهای مختلف نشان میدهد که هرچه چگالی ذرات سنگچین بیشتر باشد، آستانه حرکت ذرات سنگچین در عمق پایاب پایینتری رخ میدهد و با کاهش عمق پایاب، اندازه قطر سنگچین که در آستانه حرکت قرار گرفته است افزایش مییابد.
تشکر و قدردانی هزینههای این تحقیق از محل پژوهانه نویسنده دوم تامین شده است که بدینوسیله از معاونت پژوهشی دانشگاه شهید چمران و نیز آقای مهندس وحید گرگیج که در انجام آزمایشها کمک نمودند قدردانی میشود.
منابع مورد استفاده دبردانی ا، قربانی ب، صانعی م و صمدی ح، 1388. اثر زاویه قرارگیری صفحات دوگانه در کاهش آبشستگی پایه پل در موقعیت 45 درجه. هشتمین کنفرانس هیدرولیک. دانشگاه تهران. تهران. سپهوند ک و شفاعی بجستان م، 1374. بررسی میزان عمق آبشستگی اطراف دیواره جانبی پلها. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه شهید چمران اهواز. صانعی م، 1385. بررسی آزمایشگاهی اثر درصد انسداد در آبشستگی موضعی آبشکنها. هفتمین سمینار بینالمللی مهندسی رودخانه. دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز. غزل ا، منتصری م و وجدانی ن، 1388. ارزیابی روابط عمق آبشستگی موضعی در محل تکیهگاههای پل. هشتمین سمینار بینالمللی مهندسی رودخانه. دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز. قربانی ب و حیدرپور م، 1384. کنترل و کاهش آبشستگی موضعی با استفاده همزمان از شکاف و سنگچین. گزارش طرح تحقیقاتی بین دانشگاهی. دانشگاه شهرکرد(شهرکرد) و صنعتی اصفهان(اصفهان).112ص. کیخائی م، حیدرپور م و موسوی س ف، 1388. بررسی الگوی پوشش سنگچین در محل احداث گروه پایههای استوانهای در پلها. مجله علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی). شماره 13. صفحه های 29 تا 49. گرگیچ و، 1389. بررسی عمق آبشستگی در اطراف تکیه گاه کناری پل در قوس 90 درجه. پایان نامه کارشناسی ارشد . دانشگاه شهید چمران اهواز. Melville BW, Van Ballegooy S, Coleman SE and Barkdoll B, 2007. Riprap size selection at wing-wall abutments. J Hydraul Eng 133(11):1265-1269. Raudkivi AJ and Ettema R, 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. J Hydraul Eng 109(3):338-350. Shafai-Bajestan M, 1991. Critical stability number in rock lined channels. J Iran Agric Res 9(2):121-138. Unger J and Hager WH, 2006. Riprap failure at circular bridge piers. J Hydraul Eng 132(4):354-362. Zarrati AR, Nazariha M and Mashahir MB, 2006. Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier groups using collars and riprap. J Hydraul Eng 132(2):154-162.
1 USFHA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مراجع | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
دبردانی ا، قربانی ب، صانعی م و صمدی ح، 1388. اثر زاویه قرارگیری صفحات دوگانه در کاهش آبشستگی پایه پل در موقعیت 45 درجه. هشتمین کنفرانس هیدرولیک. دانشگاه تهران. تهران. سپهوند ک و شفاعی بجستان م، 1374. بررسی میزان عمق آبشستگی اطراف دیواره جانبی پلها. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه شهید چمران اهواز. صانعی م، 1385. بررسی آزمایشگاهی اثر درصد انسداد در آبشستگی موضعی آبشکنها. هفتمین سمینار بینالمللی مهندسی رودخانه. دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز. غزل ا، منتصری م و وجدانی ن، 1388. ارزیابی روابط عمق آبشستگی موضعی در محل تکیهگاههای پل. هشتمین سمینار بینالمللی مهندسی رودخانه. دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز. قربانی ب و حیدرپور م، 1384. کنترل و کاهش آبشستگی موضعی با استفاده همزمان از شکاف و سنگچین. گزارش طرح تحقیقاتی بین دانشگاهی. دانشگاه شهرکرد(شهرکرد) و صنعتی اصفهان(اصفهان).112ص. کیخائی م، حیدرپور م و موسوی س ف، 1388. بررسی الگوی پوشش سنگچین در محل احداث گروه پایههای استوانهای در پلها. مجله علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی). شماره 13. صفحه های 29 تا 49. گرگیچ و، 1389. بررسی عمق آبشستگی در اطراف تکیه گاه کناری پل در قوس 90 درجه. پایان نامه کارشناسی ارشد . دانشگاه شهید چمران اهواز. Melville BW, Van Ballegooy S, Coleman SE and Barkdoll B, 2007. Riprap size selection at wing-wall abutments. J Hydraul Eng 133(11):1265-1269.
Raudkivi AJ and Ettema R, 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. J Hydraul Eng 109(3):338-350.
Shafai-Bajestan M, 1991. Critical stability number in rock lined channels. J Iran Agric Res 9(2):121-138.
Unger J and Hager WH, 2006. Riprap failure at circular bridge piers. J Hydraul Eng 132(4):354-362.
Zarrati AR, Nazariha M and Mashahir MB, 2006. Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier groups using collars and riprap. J Hydraul Eng 132(2):154-162. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 4,683 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,888 |