رفتن به محتوای اصلی
x
بررسی عددی درجه غیریكنواختی رسوبات بر آبشستگی موضعی در پایه های پل تكی و سه تایی
تاریخ دفاع
مقطع تحصیلی
كارشناسی ارشد
گروه آموزشی
مهندسی آب
استاد

منوچهر حیدرپور

آبشستگی پدیده‌ای طبیعی به معنای کاهش سطح بستر رودخانه با حذف رسوبات به دلیل فرسایش حاصل از جریان است. در سازه¬های هیدرولیکی به ویژه پل¬ها این پدیده می¬تواند به پایداری و دوام سازه آسیب برساند، چراکه سیال آب می¬تواند خاک کف و اطراف پایه های سازه های هیدرولیکی یا دیوارها و سواحل رودخانه ها و دریاها را بشوید و با خود در جهت جریان حمل کند. در هر سال در سراسرجهان پل¬های زیادی به دلیل آبشستگی تخریب می¬شوند. بدین ترتیب آبشستگی پایه پل یکی از مهمترین چالش¬ها و نگرانی¬ها در ایمنی پل¬ها است. بنابراین،تخمین دقیق حداکثر عمق آبشستگی به منظور حفظ سرمایه مالی و جان انسان ها اهمیت بالایی دارد. پیچیدگی و تنوع پارامترهای اثرگذار در آبشستگی موضعی پایه پل در آزمایشگاه سبب بررسی پرهزینه و زمان‌بر این پدیده به صورت آزمایشگاهی می‌شود. در حالی که بررسی این گونه پارامترها توسط روش‌های عددی این معضل را برطرف می‌کند. در این پژوهش به بررسی عددی آبشستگی موضعی در اطراف تک پایه پل و گروه‌های‌ پایه‌ پل‌ در دو بستر رسوبی یکنواخت و غیریکنواخت پرداخته شده است. شبیه¬سازی مذکور در مدت زمان یک ساعت توسط نرم¬افزار SSIIM انجام گرفت ( 12 آزمون عددی). برای شبیه‌سازی آبشستگی موضعی در اطراف 1پایه پل نیاز به مطالعه آزمایشگاهی برای واسنجی نتایج عددی خواهد بود. بدین منظور از مطالعات منتخب آزمایشگاهی اخروی (1399) برای تطابق نتایج عددی تکامل زمانی عمق آبشستگی با نتایج آزمایشگاهی ایشان استفاده شده است. آزمایش¬های تک پایه برای دو بستر رسوبی یکنواخت و غیریکنواخت براساس نتایج آزمایشگاهی اخروی(1399) در مدت زمان یک ساعت واسنجی شدند. مقایسه نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی نشان¬دهنده¬ی توافق بالای آن¬ها برای هر دو بستر یکنواخت و غیریکنواخت است. در مطالعه عددی حاضر، متغیر مؤثر بر آبشستگی در تک پایه تنها میزان غیریکنواختی ذرات (?g) می¬باشد و در آزمایش¬های گروه¬پایه، دو متغیر ?g و s/dpبر فرآیند آبشستگی مؤثرند. برای هر آزمایش نمودار تکامل زمانی حداکثرعمق آبشستگی، توپوگرافی سطح بستر، نیم¬رخ طولی عمق آبشستگی و موقعیت نقطه حداکثر عمق آبشستگی ترسیم و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج شبیه¬سازی در حالت گروه پایه نشان داد که با افزایش فاصله بین پایه¬ها در بستر رسوبی یکنواخت، حداکثر عمق آبشستگی به طور کلی در گروه¬پایه کاهش یافته است. در حالی که برای بسترهای غیریکنواخت در شرایط یکسان جریان، روند خاصی بین حداکثر عمق آبشستگی و فاصله بین پایه¬ها مشاهده نشد که دلیل این موضوع را می¬توان با توزیع دانه¬بندی ذرات در بسترهای غیریکنواخت و رفتارهای تصادفی ذرات رسوب مرتبط با اندازه و درجه غیریکنواختی مصالح بستر مرتبط دانست. علاوه بر این نتایج شبیه¬سازی نشان داد که شکل گودال آبشستگی و تپه رسوبات در دو بستر رسوبی یکنواخت و غیریکنواخت بسیار متفاوت هستند. تغییر فاصله بین پایه¬ها در بستر رسوبی یکنواخت سبب تغییر آشکار در شکل گودال و تپه رسوبات نشده است. در حالی که در بستر رسوبی غیریکنواخت، در فاصله کم بین پایه¬ها، رسوبات منتقل شده در محور مرکزی محیط محاسباتی تجمع یافته است که با افزایش این فاصله به سمت خارج از محور مرکزی محیط محاسباتی متمایل می¬شوند. همچنین بررسی نتایج نشان داد که موقعیت نقطه حداکثر عمق آبشستگی در بستر یکنواخت و غیر یکنواخت تفاوت دارد به طوری¬که در بستر رسوبات یکنواخت نقطه حداکثر عمق آبشستگی تقریباً در جلوی پایه و با زاویه 33 درجه نسبت به مرکز پایه قرار گرفته است، در حالی که در بستر غیریکنواخت، به دلیل وجود ذرات درشت¬دانه در جلوی پایه، حداکثر عمق آبشستگی به کناره¬های پایه متمایل می¬شود و زاویه آن با مرکز پایه، 61 درجه می¬باشد. کلمات کلیدی: آبشستگی موضعی، پایه پل، رسوبات غیریکنواخت، عمق آبشستگی،گروه پایه،مدلسازی عددی،SSIIM

  

تحت نظارت وف ایرانی