مطالعه عددی تاثیر فاصله و نحوه قرارگیری پایه‌های مجاور بر الگوی جریان و فرسایش بستر ماسه‌ای پیرامون پایه‌های پل

یکی از عوامل کاهش هزینه ساخت پل ها، استفاده از پایه‌های مجاور می‌باشد. در پایه‌های مجاور تاثیر جریان‌های متلاطم پیرامون پایه‌ها بر یکدیگر، فاصله پایه ها و میزان آبشستگی حائز اهمیت می باشند. در این پژوهش با تحقیق در مورد نحوه قرارگیری پایه‌های مجاور با دو مقطع هندسی و با فواصل متفاوت و بررسی تاثیر آن بر مقدار آبشستگی موضعی پایه‌ها و الگوی فرسایش بستر، سعی در ارائه ترکیب مناسب و کارآمد از پایه‌های مجاور در راستای کاهش میزان آبشستگی شده است. مدل‌سازی عددی توسط نرم‌افزار flow3d انجام شده است. مدل های طراحی‌شده در دو مقطع هندسی دایره ای و مرکب و در دو حالت چیدمان پایه های مجاور عمود بر جهت جریان و موازی جهت جریان در شش فاصله متغیر برای هر حالت می‌باشد که در کل تعداد 26 مدل شبیه‌سازی ‌شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. با بررسی تغییرات در فاصله بین پایه‌ها در دو حالت مشخص شد که با کاهش فاصله، به دلیل ایجاد مانع وسیع تر در برابر جریان و ایجاد جت آب در میان پایه‌ها، آبشستگی به طور چشمگیری افزایش می‌یابد. با افزایش فاصله، این عمق کاهش ‌یافته و در فاصله s=4d و بیشتر پایه های مجاور، تاثیری بر میزان و الگوی آبشستگی نداشته و مناسب‌ترین فاصله s=2.75dبه دست آمد. در حالت پایه های موازی جریان، مشخص شد که فاصله تاثیری بر میزان آبشستگی پایه بالادست نداشته و فقط بخش میانی با افزایش فاصله دچار تغییرات کمی می‌شود که با کاهش فاصله این تاثیر کم و با افزایش فاصله مشهود می‌باشد. در پایه مرکب، تمام موارد ذکرشده صادق بوده ولی میزان آبشستگی ها با کاهش همراه است.

Numerical Study of the Impact of Distance and Placement of the Adjacent Piers on the Flow Pattern and Local Scour around Bridge Piers in Sandy Bed

Utilizing adjacent piers is one of the cost reduction factors in bridge construction. The impact of turbulent flow around piers on each other, piers distance and the amount of scouring in the adjacent piers are of great importance. In this research, it is tried to present a convenient and efficient combination of adjacent piers in order to reduce the amount of scour by analyzing the placement of these piers in two different shapes and various distances from each other and its impact on the amount of local scouring and the bed erosion pattern. Numerical simulation is done by FLOW3D software. Designed models for two cylindrical and combined shapes of piers in two specific placements, side by side and tandem, and in 6 different distance between the two piers for each state, totally 26 simulation models were simulated and investigated. It is found that the scouring depth increases significantly by decreasing distance between piers which creates a wider obstacle against the flow and water jet between the piers. The flow depth is decreased by increasing this distance and the adjacent piers have no impact on the amount and pattern of scouring in S=4D and higher distances away from each other and the most suitable distance was obtained at S=2.75D. In the tandem cases, it was found that the piers distance does not have any impact on the amount of scouring at the upstream and just the middle part experiences quantitative changes in the bed level; this impact is low by decreasing the distance and obvious by increasing the distance. All the mentioned items are correct in the combined pier, but the amount of scouring shows reduction.