تاثیر شکل هندسی نیم بیضی تکیه گاه پل بر ساختار جریان اطراف آن

پلها سازه هایی هستند که گاهی به دلیل قرار گرفتن در مسیر سیلابی رودخانه تخریب میشوند. آبشستگی موضعی اطراف پایه ها و تکیهگاه های پل در طول جریان سیلابی یکی از عوامل تهدید کننده پایداری آنها به شمار میرود. جریان آب باعث حفر گودال در اطراف پایه و تکیه گاه و شسته شدن بستر رودخانه میشود و در نتیجه خالی شدن زیر پی و تخریب پل را به دنبال خواهد داشت. راه های مقابله با پدیده آبشستگی موضعی متعدد بوده، بنابراین برای انتخاب بهترین و مقرون به صرفه ترین روش نیاز به شناخت مکانیزم آبشستگی حول پایه و تکیه گاه پل میباشد. با توجه به اینکه تاکنون تحقیقات زیادی حول پایه های پل انجام گرفته و مطالعات بسیار کمی روی جریان اطراف تکیه گاه ها صورت گرفته است بنابراین در این تحقیق الگوی جریان اطراف تکیه گاه با شکل نیم بیضی بررسی شده است. اگرچه پایه های پل و تکیهگاه ها به عنوان نمونه های مشابه در پدیده ی آبشستگی در نظر گرفته میشوند اما در تکیه گاه ها گسترش لایه مرزی دیوارهی پیشآمده، پیچیدگی بیشتری را در مشاهده میدان جریان به وجود آورده است. این آزمایش در شرایط آب زلال و روی رسوباتی با قطر متوسط 0/75 میلیمتر مورد مطالعه قرار گرفت. اندازه گیری سرعتهای سه بعدی در مقاطع مختلف توسط دستگاه سرعت سنج (ADV) صورت گرفت. نتایج نشان دهنده ی حضور توامان گردابهای نعل اسبی و جریانهای رو به پایین در بالادست جریان میباشد و در پایین دست حضور گردابهای برخاستگی سبب به وجود آمدن نامنظمی های فراوان در ساختار جریان گردیده است. در بررسی میدان جریان اطراف تکیه گاه نیم بیضی، مشخص شد نیمرخ های سرعت u به صورت نیمرخ های دارای چولگی درآمدهاند. این چولگیها در نزدیکی کف مشاهده میشوند و توزیع سرعت در بالای سطح مرجع اغلب مشابه توزیع سرعت در جریان آشفته در بسترهای صاف است. چنین بررسی ها از توزیع سرعت در نزدیکی تکیه گاه نشان میدهد که علت چولگی های قابل ملاحظه در نیمرخهای سرعت وجود گرادیانهای فشار در نتیجه ورتکس های قوی است که جریان گردابی و مارپیچ را در اطراف تکیه گاه به وجود آورده است.

کلیدواژه ها:

آبشستگی ، تکیه گاه نیم بیضی ، نیمرخ سرعت ، پروفیل سرعت ، الگوی جریان ، گرادیان فشار