تاثیر پیشروی نامتقارن خاکریزهای دسترسی پل های بیه‌دار بر جریان

در هنگام ساخت پل بر روی مقطع رودخانه، برای کاهش طول سازه‌ی عرشه پل بدلایل اقتصادی و اجرایی، معمولا قسمتی از سیلاب‌دشت رودخانه در دو طرف با خاکریز‌های دسترسی مسدود می‌گردد. این امر موجب تنگ‌شدگی در مسیر رودخانه و تغییر در شرایط هیدورلیکی جریان می‌گردد. با زیاد شدن گرادیان سرعت در مقطع تنگ‌شده، تنش برشی وارد بر بستر رودخانه نیز افزایش می‌یابد. افزایش تنش برشی می‌تواند باعث فرسایش در بستر رودخانه و در محل پایه‌ها و کوله‌ها شود و پل را در معرض آسیب‌های هیدرولیکی قرار دهد. از طرف دیگر، گاهی اوقات راستای محور پل، عمود بر راستای جریان نیست و اصطلاحا پل،‌ زاویه بیه دارد. در این پل‌ها، خاکریزهای دسترسی را با توجه به محل قرارگیری آنها در مسیر جریان آب و نحوه عملکردشان، می‌توان خاکریز هدایت‌کننده و شکافنده جریان نامید. در این مقاله به بررسی تاثیر پیشروی متقارن و نامتقارن خاکریزهای دسترسی پل بیه‌دار در سیلاب‌دشت بر هیدرولیک جریان پرداخته شده است. برای بهتر شدن شرایط هیدرولیکی عبور جریان از محل خاکریز شکافنده، پیشروی نامتقارن خاکریزهای دسترسی پیشنهاد و بررسی شده است. بدین منظور مدل‌سازی سه‌بعدی جریان در دستور کار قرار گرفت. در ابتدا، مدل عددی بر اساس مطالعات تجربی قبلی صحت سنجی شد. سپس، اثرات پیشروی متقارن خاکریز‌های دسترسی در زوایای مختلف بیه پل، ارزیابی شد و در ادامه پیشروی نامتقارن خاکریز‌های دسترسی جهت کاهش تنش برشی در مقطع رودخانه پیشنهاد و بررسی شدند. نتایج نشان می‌دهد که پیشروی 70 درصدی خاکریز هدایت‌کننده جریان در زاویه بیه بحرانی، با توجه به ثابت بودن مقطع عبوری جریان، باعث کاهش حداکثر سرعت و تنش برشی به ترتیب به مقدار 14 و 35 درصد در مقطع رودخانه‌ی مورد مطالعه می‌شود.

the effect of asymmetric approach embankments of skewed bridges on flow

at the bridge section, usually to reduce the length of the bridge deck for economic and constructional issues, a part of the river floodplain is blocked by the road embankment. this causes a reduction in the flow cross-section and changes the hydraulic conditions. as the velocity gradient increases in the narrowed section, the shear stress on the riverbed also increases. increased shear stress can cause erosion in the riverbed and around the embankment and the abutments, exposing the bridge to hydraulic damage. on the other hand, sometimes the direction of the bridge axis is not perpendicular to the flow, which is called a skewed bridge. depending on their location in the flow path and performance, the embankments in these bridges may be called flow-guiding or flow-splitting embankments. in this paper, the effect of symmetric and asymmetric encroachment of the embankments of the skewed bridge in the floodplain on hydraulic flow conditions is investigated. to improve the hydraulic conditions of the flow around the flow-splitting embankments, the asymmetric encroachment of the approach embankments has been proposed and investigated. for this purpose, three-dimensional numerical modeling of flow was performed. first, the numerical model was evaluated based on the results of existing laboratory studies. then, the effects of symmetrical encroachment of approach embankments at different skew angles were evaluated, and after that, the asymmetric encroachment of approach embankments to reduce shear stress at the bridge section was proposed and investigated. the results show that the 70% encroachment of the flowguiding embankment at the critical skew angle, regarding the constant flow cross-section, reduces the maximum velocity and bed shear stress by 14% and 35% in the studied bridge section, respectively.