مهندسی منابع آب (Apr 2022)
شبیه سازی عددی اثرات ژئوتکنیکی بر آبشستگی موضعی در اطراف گروه پایه کج با استفاده از نرم افزار Flow-3D
Abstract
مقدمه: با قرارگیری پایه پل در مقابل جریان، گردابههایی در مقابل آن شکل گرفته که در نتیجه فعالیت آنها مواد بستر پیرامون پایه فرسایش یافته و چاله آبشستگی شکل میگیرد و در صورت کافی نبودن عمق پی و شمعهای پایه پل، شکست پل را به دنبال خواهد داشت. با پیشرفت فتاوری طراحی و ساخت سازهها، شاهد ساخت پلها با اشکال مدرنی بوده که از جمله آنها میتوان به پلهای با گروه پایههای کج اشاره کرد. روش: با توجه به اهمیت شناخت مکانیزمهای موثر بر آبشستگی این نوع از پایههای پل، در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر شکل هندسی شمعهای قرار گرفته در زیر پایههای کج و رقوم کارگذاری سرشمع در بستر رسوبی بر روی مشخصات آبشستگی اطراف گروه پایه کج به صورت عددی و با نرمافزار FLOW-3D پرداخته شد. یافتهها: در گام اول از طریق مقایسه و صحت سنجی نتایج عددی نمودار توسعه زمانی حداکثر عمق آبشستگی در زمانهای مختلف و در اطراف گروه پایه کج با نتایج آزمایشگاهی اسمعیلیورکی و همکاران (1392) بیشترین درصد خطای نسبی و مقدار RMSE به ترتیب به مقدار 25/9 درصد و 091/0 محاسبه گردید و مشاهده گردید که تطابق نسبتا خوبی بین مقادیر حل عددی و آزمایشگاهی برقرار بود. در گام بعدی با بررسی الگوی جریان اطراف گروه پایهها مشخص گردید با تغییر تراز کارگذاری سرشمع در بستر رسوبی گردابه های تشکیل شده در بین پایه اول و دوم گروه پایه متفاوت بوده و هر چه تراز کارگذاری نزدیک به بستر و یا بالاتر از آن قرار گیرید گردابهها تشکیل شده با قدرت بیشتری بر روی بستر اطراف گروه پایه کج تاثیر میگذارد. با بررسی تنش برشی کل ایجاد شده در بستر جریان در ترازهای مختلف سرشمع مشاهده گردید که بیشترین تنش برشی در حالت کارگذاری سرشمع در تراز بستر رخ میدهد و با قرار گیری تراز کارگذاری سرشمع به تراز پایینتر از بستر، بیشینه تنش برشی کاهش مییابد. علت این امر میتواند ناشی از افزایش فاصله بین گروه پایهها باشد بطوریکه وجود پایه دوم باعث کاهش الگوی جریان تشکیل شده در گروه پایه شده و عملکرد گروه پایه بصورت دو پایه مستقل در تشکیل الگوی جریان رفتار میکنند. نتیجهگیری: بررسی پروفیل طولی آبشستگی اطراف گروه پایه کج مشاهده گردید که شمع دوکیشکل نسبت به سایر شکل شمعها اثر بهتری در کاهش آبشستگی از خود نشان میدهد. بطوریکه حداکثر عمق آبشستگی ایجاد شده در اطراف گروه پایه کج با حضور شکل دوکی شمع، مستطیلی و مستطیلی گرد گوشه حداکثر عمق آبشستگی 61/19، 11/14 و 45/6 درصد نسبت به شکل استوانهای شمع کاهش پیدا میکند. نکته قابل ذکر این که هر چه دماغه شمع آئرودینامیکی و تیز باشد کنترل گردابهای نعل اسبی بهتر عمل میکند و این امر باعث کاهش عمق آبشستگی در اطراف گروه پایه کج میگردد.
Keywords
