تاثیر هندسه تکیه گاه و کاربرد صفحات مستغرق بر آب شستگی تکیه گاه پل در شرایط آب زلال

وقوع آبشستگی در اطراف تکیه‌گاه پل به عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل تهدیدکننده پایداری این سازه محسوب می‌شود و به منظور کاهش اثرات مخرب این پدیده، روش‌های متعددی ارائه گردیده است. در پژوهش حاضر تاثیر دو پارامتر شکل هندسی تکیه‌گاه پل، و همچنین حضور صفحات مستغرق با آرایش‌های منتخب، بر میزان آبشستگی پیرامون تکیه‌گاه پل مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، مدل فیزیکی چهار شکل مختلف شامل تکیه‌گاه مستطیلی 90 درجه، مستطیلی دیواره باله‌ای خط جریانی 60 درجه، مستطیلی دیواره باله‌ای خط جریانی 45 درجه و مستطیلی با باله‌های دایروی طراحی و ساخته شد. همچنین صفحات مستغرق در چهار آرایش متفاوت دوردیفه موازی، دوردیفه زیگزاگی، دوردیفه زیگزاگی مورب و کاجی، در دو نسبت استغراق 2 و 3 و تحت زاویه 20 درجه نسبت به جریان بر روی هر یک از چهار تکیه‌گاه، در دبی ثابت آزمایش شدند. مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد بیشترین و کمترین عمق آبشستگی به ترتیب در اطراف تکیه‌گاه مستطیلی 90 درجه و تکیه‌گاه مستطیلی با دیواره‌های دایروی به وقوع پیوست. در آزمایش‌های صفحات مستغرق، آرایش کاجی در نسبت استغراق 3، با کاهش 41 درصدی آب‌شستگی اطراف تکیه‌گاه مستطیلی 90 درجه، 20 درصدی اطراف تکیه‌گاه مستطیلی دیواره باله‌ای خط جریانی 45 درجه و 18 درصدی در اطراف تکیه‌گاه مستطیلی با دیواره‌های دایروی نسبت به آزمایش شاهد متناظر با هر یک از تکیه‌گاه‌ها، بهترین عملکرد را در کاهش آب‌شستگی از خود نشان داد.

The effect of abutment geometry and application of submerged vanes on bridge abutment scour

Occurrence of scouring around the abutment is considered as one of the most important factors threatening the stability of structure and in order to reduce the destructive effects of this phenomenon, several methods have been proposed. In present study, the effect of two parameters of the geometric shape of the bridge abutment, as well as the presence of submerged vanes with selected arrangements, on the amount of scour around the bridge abutment was investigated. For this purpose, a physical model of four different shapes including 90 degree rectangular, rectangular abutment with finwall with 60 degree flow line, rectangular abutment with fin wall with 45 degree flow line and rectangular abutment with circular fins was designed and built. Submerged vanes were also tested in four different arrangements of parallel rows, zigzag rows, oblique zigzag and pine, in two Submergence ratios of 2 and 3 and at an angle of 20 ° to the flow on each of the four abutments, at constant discharge. Observations showed that the maximum and minimum scouring depths occurred around the 90 degree rectangular and the rectangular abutment with circular walls, respectively. In submerged vanes experiments, the pine arrangement in a Submergence ratio of 3, with a 41% reduction in scouring around the 90 ° rectangular abutment, 20% around the rectangular abutment with fin wall with 45 degree flow line and 18% around the rectangular abutment with circular fins showed the best performance in reducing scour compared to the control test corresponding to each of the abutments.