بررسی تاثیر زاویه نصب صفحات مغروق بر آبشستگی اطراف تکیه‌گاه پل

Abstract

سابقه و هدف: از مهم‌ترین عوامل تخریب پل‌ها قبل از پایان عمرشان، آبشستگی بستر رودخانه در محدوده پل است. وقوع آبشستگی در تکیه‌گاه پل‌ها، مهم‌ترین علت تخریب پل‌ها در همه کشورها گزارش شده است. در میان روش‌ها برای کاهش آبشستگی اطراف تکیه‌گاه پل، روش‌های غیرمستقیم باعث تغییر الگوی جریان و کاهش قدرت گرداب‌هایی که عامل اصلی آبشستگی هستند، می‌شوند. در پژوهش حاضر برای اولین بار، عملکرد صفحات مغروق در فاصله ثابت 2 برابر طول موثر تکیه‌گاه و 4 زاویه مختلف تحت چهار شرایط جریان مختلف (عدد فرود .15/0، 17/0، 2/0 و 22/0) مورد بررسی قرار گرفته است. تخریب صفحات مغروق بر اثر آبشستگی، به دلیل نصب آن‌ها در بالای بستر و در میان عمق جریان غیرممکن است. در نتیجه هدف اصلی از انجام این پژوهش تعیین مناسب‌ترین زاویه قرارگیری صفحات مغروق در بالادست تکیه‌گاه پل می‌باشد که کمترین آبشستگی را ایجاد کند.مواد و روش‌ها: آزمایش ها در یک فلوم با طول 8 متر و عرض 1 متر انجام شد. یک تکیه‌گاه مستطیلی در بستری که توسط شن و ماسه ریز پر گشته، نصب شده بود. هر آزمایش با روشن کردن پمپ شروع شد که دبی جریان مورد نیاز را از مخزن زیر آزمایشگاه انتقال می‌دهد. آب پس از عبور از توری که به وسیله الیاف به منظور استهلاک نوسانات جریان پر شده است درون فلوم جریان پیدا کرد و در پایان فلوم، پس از عبور از دریچه کشویی، جریان وارد حوضچه جمع‌آوری شد. در انتهای حوضچه، یک سرریز 53 درجه مثلثی برای اندازه گیری دبی جریان قرار داده شد که پس از آن جریان وارد مخزن زیرزمینی می شود. در آغاز هر آزمایش، پس از تسطیح بستر با باز کردن دریچه ای که در ابتدای فلوم قرار دارد، جریان به تدریج وارد فلوم می‌شد به طوریکه بستر رسوبی را تخریب نکند. پس از افزایش سطح آب در فلوم، نرخ جریان به آرامی افزایش می یابد تا به نرخ جریان مورد نظر برسد. یافته‌ها: در این پژوهش توپوگرافی بستر برای تمام آزمایشات با استفاده از متر لیزری اندازه گیری شد و سپس با استفاده از نرم افزار Surfer طراحی شد. نتایج نشان داد که در تمام آزمایشات، عمق حداکثر آبشستگی در دماغه بالادست تکیه‌گاه مشاهده شد و با افزایش شرایط جریان، به علت افزایش تنش برشی بستر و قدرت گرداب ها در اطراف سازه، عمق حداکثر آبشستگی و حجم گودال افزایش یافته است. همچنین در این پژوهش مشخص شد که زاویه نصب صفحات مغروق تاثیر زیادی بر عملکرد صفحات در کاهش عمق، سطح و حجم گودال آبشستگی دارد. به طور کلی نتایج نشان می دهد که استفاده از صفحات مغروق، آبشستگی را به طور قابل توجهی نسبت به حالت بدون صفحات کاهش داد.نتیجه‌گیری: موثرترین زاویه نصب صفحات، برابر با 65 درجه است که به طور متوسط عمق حداکثر آبشستگی، طول و سطح چاله آبشستگی را به ترتیب 66، 71 و 69 درصد کاهش داد.

Keywords

• صفحات مغروق
• آبشستگی
• تکیه‌گاه پل
• رودخانه
• پایداری پل