مطالعه تاثیر قطرنسبی وعمق طوقه مشبک بر آبشستگی اطراف پایه های پل آرودینامیکی

یکی از دلایل مهم شکست پل ها در ایالات متحده و جهان، مربوط به آبشستگی می باشد. خصوصیات جریان، شکل پایه و زاویه استقرار آن نسبت به جریان و خصوصیات رسوبات، همگی از عواملی می باشند که در پیچیدگی مسئله آبشستگی پایه های پل دخالت می نماید. باید توجه داشت که عمق نهایی آبشستگی ایجاد شده در مجاورت پایه پل برابر با مجموع عمق های فرسایش ناشی از آبشستگی موضعی، عمومی و تنگ شدگی عرض جریان می باشد. تعیین عمق فرسایش در محدوده پایه ها مستلزم آگاهی از نحوه جابه جایی مواد رسوبی بستر رودخانه ها است. پایه ها جریان عادی رودخانه را مختل می کند و تلاطم و اغتشاش حاصل از آن موجب فرسایش مواد رسوبی موجود در اطراف پایه می شود. از آنجایی که گسترش چاله آبشستگی پایداری سازه پل را به مخاطره می اندازد، پیش بینی میزان گودافتادگی و اتخاذ تدابیر لازم برای مهار آن از جمله اقدامات مهندسی متداول در عرصه مهندسی رودخانه تلقی می شود. بنا به این مهم در این تحقیق به بررسی تاثیر استفاده از طوقه های مشبک آیرودینامیک بر روی پایه های پل آیرودینامیک پرداخته شد. نتایج نشان داد با افزایش طول طوقه ها میزان آبشستگی کاهش بیشتری داشته است. با نصب طوقه در عمق نسبی (Z/D) 0.1 طوقه های مشبک به طول (L/D) 6، 8 و 10 به ترتیب 16.6 ، 22.3 و 24.7 درصد کاهش آبشستگی نسبت به پایه بدون طوقه را شاهد هستیم. با نصب طوقه در عمق نسبی (Z/D) 0.5 طوقه های مشبک به طول (L/D) 6، 8 و 10 به ترتیب 35.2 ، 37.4 و 38.4 درصد کاهش آبشستگی نسبت به پایه بدون طوقه را شاهد هستیم. همچنین با نصب طوقه در عمق نسبی (Z/D) 1 طوقه های مشبک به طول (L/D) 6، 8 و 10 به ترتیب 27.7 ، 31.6 و 31.4 درصد کاهش آبشستگی نسبت به پایه بدون طوقه را شاهد هستیم. با افزایش سرعت نسبی (V/Vc) از 0.54 به 0.95 به طور متوسط باعث افزایش آبشستگی به میزان 113.8 درصد شده است. با نصب طوقه در عمق نسبی (Z/D) 0.1، 0.5 و 1 به ترتیب 16.6 ، 35.2 و 27.7 درصد کاهش آبشستگی نسبت به پایه بدون طوقه را شاهد هستیم. همچنین با افزایش عمق کارگذاری طوقه های آیرودینامیک مشبک (Z /D) از 0.1 به 0.5 شاهد کاهش آبشستگی به میزان 22.3 درصد و همچنین با افزایش عمق کارگذاری طوقه های آیرودینامیک مشبک (Z /D) از 0.5 به 1 شاهد افزایش آبشستگی به میزان 11.6 درصد هستیم. به این ترتیب می توان فهمید بهترین عمق کارگذاری طوقه به اندازه نصف قطر پایه پل می باشد. همچنین شبیه سازی با مدل ریاضی Flow-3D نزدیک به مدل فیزیکی می باشد و به طور متوسط تنها 5.4 درصد خطا دارد که قابل قبول می باشد.

کلیدواژه ها:

پایه پل ، آیرودینامیک ، طوقه مشبک ، مدل فیزیکی ، آبشستگی