تأثیر شکل‌های مختلف آبشکن‌‌ منفرد بر آبشستگی تکیه‌گاه پل در کانال مرکب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه آب و خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران.

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد سازه‌های‌آبی، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران.

چکیده

وقوع آبشستگی از مهم‌ترین عوامل تهدیدکننده پایداری تکیه‌گاه‌های پل احداث‌شده بر روی رودخانه‌ها است. اکثر تکیه‌گاه پل‌ها در دشت‌سیلابی قرارگرفته‌اند. در پژوهش حاضر به بررسی اثر چهار شکل مختلف از آبشکن منفرد شامل آبشکن‌های ساده، T شکل، L شکل با زبانه پایین‌دست و L شکل با زبانه بالادست بر حداکثر عمق آبشستگی تکیه‌گاه پل واقع در دشت سیلابی پرداخته شده است. پژوهش حاضر بر روی فلوم مستطیلی شکل به عرض ۱ متر، طول ۱۲ متر و ارتفاع ۶۰ سانتیمتر صورت گرفت. کانال مرکب به صورت متقارن و مستطیلی با عرض کانال اصلی 20 سانتی‌متر و عرض سیلاب‌دشت‌ها 40 سانتی‌متر ساخته شد. آبشکن‌ها با سه طول ۴، ۸ و ۱۲ سانتی‌متر، در فاصله‌های ۴، ۸، ۱۲، ۱۶، ۲۰، ۲۴، ۲۸ و ۳2 سانتی‌متر از تکیه‌گاه 16 سانتی‌متری به‌صورت منفرد نصب شدند. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد آبشکن‌های ساده، T شکل، L شکل با زبانه پایین‌دست و L شکل با زبانه بالادست حداکثر عمق آبشستگی در تکیه‌گاه را به ترتیب 80، 93، 96 و 78 درصد کاهش داده‌اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Different Spur Dike Shapes on Bridge Abutment Scour in Compound Channel

نویسندگان [English]

  • Samad Emamghoizadeh 1
  • Amin Nazeri 2
  • Khalil Azhdary 1
1 Associate Professor, Department of Water and Soil, Agriculture College, Shahrood University of Technology, Shahrood, IRAN.Tel: +98 274 5222691 Fax: +98 274 5224620.
2 Former student of Water Structure, Depratment of Water and Soil, Shahrood University of Technology
چکیده [English]

Scouring is one of the most important factors threatening the stability of bridge abutments on rivers. Most of bridge abutments are located in floodplains. In the present study, the effects of four different single spur dike shapes including the simple spur dike, T-shaped spur dike, L-shaped spur dike with a clapper toward downstream, and L-shaped dike with a clapper toward upstream on the maximum scour depth at the abutment of a bridge, are studied. The present study was conducted on a rectangular flume with a width of 1m, a length of 12m, and a height of 60cm. The compound channel was constructed in a symmetrical and rectangular shape with the width of the main channel 20 cm and the width of the floodplains 40 cm. Spur dikes with three lengths including the 4, 8, and 12-cm lengths were installed as single spur dikes at 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28 and 32-cm distances from the abutment. The results indicated that the simple spur dike, the T-shaped spur dike, the L-shaped spur dike with a clapper toward downstream and the L-shaped spur dike with a clapper toward upstream reduced the maximum scour depth at the abutment by 80%, 93%, 96% and 78% respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • local scour
  • abutment
  • Spur Dike
  • Flood plain
  • Experimental Model
اژدری، خ.، امامقلی‌زاده، ص. و رضایی، ح. 1396. مطالعه آزمایشگاهی اثر آبشکن T شکل نامتقارن در مقطع مرکب بر کاهش آبشستگی تکیه‌گاه پل. نشریه پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک. 24 (1): 295-301.‍
امامقلی‌زاده، ص. و نوحانی، ا. 1396. کاربرد پره‌های مستغرق در کاهش آبشستگی تکیه‌گاه پل با دماغه گرد. تحقیقات مهندسی آبیاری و زهکشی. 18 (68): 113-128.
خادمی، خ.، شفاعی‌بجستان، م. و خزیمه‌نژاد، خ. 1394. بررسی آزمایشگاهی تأثیر نصب تیغه متصل به تکیه‌گاه پل بر آبشستگی موضعی و الگوی جریان. نشریه پژوهش‌های آب‌وخاک. 22 (6): 187-201.
خزیمه‌نژاد، ح.، قمشی، م.، شفاعی‌بجستان، م. و رمضانی، ی. 1395. بررسی آزمایشگاهی الگوی جریان و آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه پل با مقطع مستطیلی. نشریه پژوهش‌های آب‌وخاک. 22 (1): 110-91.
سعادت‌نیا، م.، خداشناس، س.ر.، صانعی، م. و اسماعیلی، ک. 1397. بررسی آزمایشگاهی تأثیر آبشکن محافظ بر میزان آبشستگی دماغه تکیه‌گاه پل در مقطع مرکب. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 12 (4): 763-774.
شهسواری، ح. و حیدرپور، م. 1397. بررسی تأثیر زبری‌های موضعی در کنترل و کاهش آبشستگی موضعی تکیه‌گاه پل. مجله علوم و مهندسی آبیاری. 41 (3): 429-44.
صانعی، م.، ساغروانی، س.ف و بصیرت، شمسا. 1391. کاهش میزان آبشستگی تکیه‌گاه پل با استفاده از آبشکن محافظ. نشریه علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. 6 (18): 11-16.
محمدپور، س. و شفاعی‌بجستان، م. 1396. بررسی گستره کارگزاری المان های شش پایه به منظور کاهش آبشستگیاطراف تکیه گاه پل. مجله علوم مهندسی آبیاری. 40 (1): 25-35.
ناظری، ا. 1391. بررسی اثر آبشکن‌ سرسپری متقارن بر کاهش آبشستگی تکیه‌گاه پل واقع در دشت سیلابی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود.
Cardoso, A.H., Simarro, G., Le Doucen, O. and Schleiss, A. 2010. Sizing of riprap for spill-through abutments, in: Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Water Management, Thomas Telford Ltd, pp. 499-507.
Dehghani, A., Azamathulla, H.M., Najafi, S.H. and Ayoubzadeh, S. 2013. Local scouring around L-head groynes. Journal of hydrology. 504: 125-131.
Dey, S. and Barbhuiya, A.K. 2005. Time variation of scour at abutments. Journal of Hydraulic Engineering. 131.1: 11-23.
EL-Ghorab, E.A. 2013. Reduction of scour around bridge piers using a modified method for vortex reduction. Alexandria Engineering Journal. 52.3: 467-478.
Hong, S.H. and Abid, I. 2019. Scour around an erodible abutment with riprap apron over time. Journal of Hydraulic Engineering. 145. 6.
Khosravinia, P., Malekpour, A., Hosseinzadehdalir, A. and Farsadizadeh, D. 2018 Effect of trapezoidal collars as a scour countermeasure around wing-wall abutments. Water Science and Engineering. 11.1: 53-60.
Korkut, R., Martinez, E.J., Morales, R., Ettema, R. and Barkdoll, B. 2007. Geobag performance as scour countermeasure for bridge abutments. Journal of Hydraulic Engineering. 133.4: 431-439.
Melville, B.W. 1995. Bridge abutment scour in compound channels. Journal of Hydraulic Engineering. 121. 12: 863-868.
Raudkivi, A. 1998. Loose boundary hydraulics. AA Balkema, Rotterdam. 496 PP.
Sehat, M., Kamanbedast, A.A., Bordbar, A., Masjedi, A. and Heidarnejad, M. 2020. The study of convergent and divergent slots on scour reduction around abutment. Ain Shams Engineering Journal. Available Online.
Zolghadr, M. and Shafai Bejestan, M. 2020. Six Legged Concrete (SLC) elements as scour countermeasures at wing wall bridge abutments. International Journal of River Basin Management. Available Online