محمدجواد اعرابي

چكيده

آب­شستگي پديده­اي است که در اثر اندرکنش آب­وخاک، بستر رودخانه يا سواحل دچار تغييرات ­شوند. اين پديده به عنوان تهديدي بالقوه براي سازه­هاي در مقابل جريان شناخته مي­شود. همواره پل­هاي زيادي در اثر آب­شستگي موضعي پايه­هاي آن در اثر جريان آب در رودخانه­ها تخريب مي­شوند. لذا، تعيين حداکثر عمق آب­شستگي در پايه­هاي پل از اهميت به‌سزايي برخوردار است. باتوجه به پيچيدگي فرآيند آب‌شستگي به دليل پخش سه­بعدي جريان حول پايه­هاي پل همزمان با انتقال رسوبات و تغيير مدوام مرزهاي جريان که تحليل مسأله را به روش‌هاي تحليلي و عددي مشکل مي­سازد، بررسي اين مسأله اغلب از طريق تحقيقات آزمايشگاهي انجام مي­پذيرد. تاکنون راه­هاي زيادي جهت کاهش عمق آب­شستگي به‌کار گرفته شده­است. استفاده از پي علاوه بر اينکه در طراحي سازه­اي و ژئوتکنيکي موثر است، مي­تواند به عنوان راه‌کاري جهت کاهش عمق آب­شستگي انتخاب گردد.

در اين پايان­نامه، اثر پي­پيوسته بر ميزان و الگوي آب­شستگي موضعي در بالادست و پايين­دست پايه بررسي شده است. مدل فيزيکي در آزمايشگاه هيدروليک دانشکده­ي مهندسي عمران دانشگاه صنعتي اصفهان ساخته شد. آزمايش­ها در کانال به شکل مستطيل با عرض 4/0 متر، ارتفاع 7/0 متر و طول 9 متر انجام گرفت. در اين تحقيق، از پايه­ي استوانه­اي به قطر 40 ميلي­متر و از جنس پلاستيک تفلون استفاده شد. ماسه­هاي استفاده شده با دانه­بندي تقريبا يکنواخت در محدوده­ي 600 تا 850 ميکرون با وزن مخصوص 65/2 بودند. از پايه‎ي منفرد و پي پيوسته هم‌عرض پايه تا 4 برابر عرض پايه، جهت مدل­سازي استفاده شده است. در تمامي حالات در شروع آزمايش­ها، پي­پيوسته همتراز بستر قرار گرفتند. معيار مورد استفاده جهت عمق تعادل، معيار ملويل و چيوو (1999) بود.

در پي­هاي منفرد هم مي­توان مانع از برخورد گرداب نعل­اسبي به بستر متحرک شد، اما وجود پي­پيوسته باعث مي­شود که گرداب­هاي برخاستگي نتوانند پي را دور بزنند. آزمايش­ها نشان داد که با حضور پي­ پيوسته­ي هم‌عرض پايه­ي پل، آب­شستگي در جلوي پي به ميزان 52 درصد کاهش خواهد يافت. با استفاده از پي ­پيوسته با عرض دو برابر پايه­ي پل و بيشتر، آب­شستگي در جلوي پي مشاهده نشد. از عمق آب‌شستگي در پايين­دست پايه هم با حضور پي ­پيوسته کاسته شد. در حالتي‌که عرض پي­پيوسته چهار برابر پايه است، عمق آب­شستگي در پايين­دست پايه به ميزان 31 درصد نسبت به پايه بدون پي کاهش يافت. زمان تعادل نيز با حضور پي­ پيوسته افزايش مي­يابد. زمان تعادل در حالتي‌که عرض پي با عرض پايه يکسان است، 71 درصد نسبت به پايه بدون پي افزايش مي­يابد. با حضور پي­ پيوسته، در شرايط تعادل در پايين‎دست پايه­ي پل، دو چاله­ي متقارن نسبت به محور طولي کانال شکل خواهد گرفت که با افزايش عرض پي اين دو چاله به محور تقارن کانال نزديک مي­شوند. مقادير آب­شستگي با مطالعات پيشيندر زمينه­ي پي­هاي منفرد مقايسه شده­است.