
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,502 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,645,391 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,242,516 |
بررسی آزمایشگاهی کارایی مواد نانوساختار بر کاهش عمق آبشستگی موضعی پایه پل در جریان غیرماندگار | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 10، دوره 26، شماره 6، بهمن و اسفند 1398، صفحه 197-213 اصل مقاله (933.46 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2019.14092.2926 | ||
نویسندگان | ||
احسان قاسمی* 1؛ عبدالرضا ظهیری2؛ امیراحمد دهقانی2؛ مهدی مفتاح هلقی3 | ||
1sabzevar | ||
2عضو هیت علمی دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی گرگان | ||
3دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: یکی از مسائل عمده و مهم در مباحث مهندسی رودخانه، طراحی و احداث پلها میباشد که علاوه بر مسائل پایداری، تخمین عمق بیشینه آبشستگی در مجاورت پایهها نیز دارای اهمیت بسیاری است. وقوع آبشستگی موضعی یکی از دلایل عمده عدم پایداری پلها و در نهایت شکست آنها میباشد. در حالی که اکثر تحقیقات انجام شده در زمینه آبشستگی پایهپلها در شرایط جریان ماندگار انجام شده است، اما در رودخانهها و بهویژه در شرایط وقوع سیل، جریان غیرماندگار بوده و ممکن است تغییرات زمانی دبی جریان نسبتاً سریع باشد. نتایج مطالعات نشان داده شده است که در نظر گرفتن جریان غیرماندگار، موجب پیشبینی واقعیتر واقتصادیتر عمق بیشینه آبشستگی در اطراف پایههای پل میگردد. تاکنون راهکارهای زیادی به منظور حفاظت از پایه پلها ارائه شده است. در این پژوهش از یک راهحل غیرسازهای و دوستدار محیط زیست برای کاهش عمق آبشستگی پایه پلها در شرایط جریان غیرماندگار استفاده شده است. مواد و روشها: تاکنون از مواد نانوساختار عمدتاً برای اصلاح رفتار مقاومتی بتن و نیز جادههای روستایی خاکی استفاده شده است. برای دستیابی به اهداف پژوهش، رسوب بستر اطراف پایه پل با نوعی ماده نانو ساختار به نام نانورس مخلوط شد. آزمایشهای آبشستگی در شرایط جریان ماندگار و غیرماندگار برای یک پایه پل استوانهای به قطر 35 میلیمتر و در یک کانال با طول 5/9 متر، عرض و ارتفاع 40 سانتیمتر و شیب کف 001/0 انجام شد. این آزمایشها در دو حالت رسوب بستر با و بدون مواد نانورس انجام شد. برای شبیهسازی جریان غیرماندگار از هیدروگرافهای پلکانی مثلثی با زمان اوج 5/7 دقیقه و دبیهای اوج 8، 12 ، 16 و 20 لیتر بر ثانیه استفاده گردید. یافتهها: توسعه زمانی پدیده آبشستگی در محل پایه پل در هر دو حالت با و بدون حضور مواد نانورس مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه شد. در همه دبیهای اوج، روند آبشستگی در بازههای زمانی اولیه در حالت استفاده از نانورس مشابه حالت عدم وجود این مواد اما با شیب بیشتری مشاهده شد. این روند در بازههای زمانی بعدی با شیب کمتری ادامه یافت و در نهایت به یک مقدار ثابت رسید. نتیجهگیری: نتایج آزمایشهای جریان غیرماندگار نشان داد که در حالت حضور مواد نانورس در رسوب بستر با افزایش دبی جریان، عمق بیشینه آبشستگی در مجاورت پایهپل کاهش مییابد. بیشترین درصد کاهش عمق آبشستگی با اختلاف زیاد در دبی جریان بیشینه (20 لیتر بر ثانیه) و حدود 86/62 مشاهده شد. در این دبی جریان، عمق بیشینه آبشستگی از 4/47 میلیمتر به حدود 18 میلیمتر کاهش یافت. کمینه کاهش عمق آبشستگی با حدود 15/56 درصد در کوچکترین دبی جریان (8 لیتر بر ثانیه) بهدست آمد. | ||
کلیدواژهها | ||
آبشستگی موضعی؛ پایه پل؛ مواد نانورس؛ جریان غیرماندگار؛ هیدروگراف | ||
مراجع | ||
1.Banyhashem, A. 2005. Scorching under the influence of non-uniform flow. Master's Degree, Sharif University of Technology, Faculty of Civil Engineering. 114p. (In Persian) 2.Behnia, S., and Shawahi, A. 2010. Introduction to nanoclay and their application in civil engineering. National Conference on New Civil Engineering Findings. Najafabad. 7p. https://www.civilica.com/Paper-NCEC01- NCEC01_ 088.html. (In Persian)
3.Borghei, S.M., Kabiri-Samani, A.R., and Banihashem, S.A. 2012. Influence of unsteady flow hydrograph shape on local scouring around bridge pier. Water Management, 165: 9. 473-480.
4.Breusers, N.H.C., Nicoolet, G., and Shen, H.W. 1977. Local scour around cylindrical piers. J. Hydraul. Res. IAHR. 15: 3. 211-252.
5.Breusers, N.H.C., and Raudkivi, A.J. 1991. Scouring. 2nd Hydraulic Structures Design Manual, IAHR, A.A. Balkema, Roterdam, The Netherlands. 143p.
6.Chang, W.Y., Lai, J.S., and Yen, C.L. 2004. Evolution of scour depth at circular bridge piers. J. Hydraul. Eng. ASCE. 130: 9. 905-913. 7.Chong K.P., and Garboczi, E.J.2002. Smart and Designer Structural Material Systems. Progress in Structural Engineering and Materials. 4: 417-430.
8.Chiew, Y.M., and Mellville, B.W. 1987. Local scour around bridge piers. J. Hydraul. Res. IAHR. 25: 1. 15-26.
9.Chiew, Y.M. 1992. Scour protection at bridge piers. J. Hydraul. Eng. ASCE.118: 11. 1260-1269.
10.Chiew, Y.M., and Lim, F.H. 2000. Failure behavior of riprap layer at bridge piers under live-bed conditions, J. Hydr. Engin. 126: 1. 43-55.
11.Ebrahimi, S., and Mohammad Vali Samani, A. 2011. Effect of non-uniform flow on the scour depth around the base plates in the presence of the elongated layer. The 10th Hydraulic Conference of Iran. Hydraulic Company of Iran, Gilan University. 9p. https://www.civilica.com/ Paper-IHC10-IHC10_175.html. (In Persian)
12.Heidarpour, M. 2002. Control and reduction of local scour at bridge piers by using slot, Proc. International Conf. on Fluvial Hydraulics, 3-6 Sept., Louvain-la-Neuve, Belgium. 2: 1069-1072. (In Persian)
13.Khosravani Moghaddam, A., and Ghorbani, A. 2011. Effect of nanoclay on engineering properties of sticky soils. Sixth National Congress on Civil Engineering. Semnan. 5p. https://www.civilica.com/ Paper- NCCE06- NCCE06_0680.html. (In Persian) 14.Kumar, V. 1996. Reduction of scour around bridge piers using protection devices. Ph.D. Disertation, University of Roorkee, India.
15.Kumar, V., Ranga Raju, K.G., and Vittal, N. 1999. Reduction of localscour around bridge piers using slots and collars. J. Hydraul. Eng. ASCE. 125: 12. 1302-1305. 16.Lai, J.S., Chang, W.Y., and Yen, C.L. 2009. Maximum local scour depth at bridge piers under unsteady flow. J. Hydraul. Eng. ASCE. Pp: 810-821.
17.Lambe, T.W., and Whithman, R.V. 1969. Soil mechanics. SI version, John Wiley, New York, 32p.
18.Lauchlan, G.S., and Melville, B.W. 2001. Riprap protection at bridge piers. J. Hydraul. Eng. ASCE. 127: 5. 412-418.
19.Melville, B.W., and Hadfield, A.C. 1999. Use of sacrificial piles as pier scour countermeasures. J. Hydraul. Eng. ASCE. 125: 11. 1221-1224.
20.Melville, B.W., and Chiew, Y.M. 1999. Time scale for local scour at bridge piers. J. Hydraul. Eng. 125: 1. 59-65.
21.Mia, M.F., and Nago, H. 2003. Design method of time-dependent local scour at circular bridge pier. J. Hydraul. Eng. ASCE. 129: 6. 420-427.
22.Mortazavi, V. 2012. Experimental Investigation of the Effect of Input Hydrograph Characteristics and Characteristics on Base Scouring in Non-Constant Flux Conditions. Master's Degree, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Faculty of Water and Soil Engineering. 88p. (In Persian)
23.Raudkivi, A.J., and Ettema, R. 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. J. Hydraul. Eng. ASCE. 109: 3. 338-350.
24.Richardson, E.V., and Davis, S.R. 1995. Evaluating scour at bridges. Hydraul. Eng. Circular No.18, FHWA-IP-90-017.
25.Shafai Bajestan, M. 2005. Shafaee Bajestan, M. Theorical and practical principals of sediment hydraulic. Shahid Chamran University of Ahvaz, 586p.(In Persian)
26.Tregnaghi, M., Marion, A., Colemans, S., and Tail, S. 2010. Effect of flood Recession on Scouring at Bed Sills. J. Hydraul. Eng. ASCE. 136: 4. 204-213.
27.Worman, A. 1989. Riprap protection without filter layers. J. Hydraul. Eng. ASCE. 115: 12. 1615-1630.
28.Zarrati, A.R., Gholami, H., and Mashahir, M.B. 2004. Application of collar to control scouring around rectangular bridge piers. J. Hydraul. Res. IAHR. 42: 1.97-103.
29.Zarrati, A.R., Nazariha, M., and Mashahir, M.B. 2006. Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier groups using collars and riprap. ASCE. J. Hyd. Eng. 132: 2. 154-161. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 434 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 370 |