محمد بلوچي

بررسي اثر تغيير شكل طوق بر ميزان و روند آب‌شكستگي پايه‌هاي پل

چکيده

همواره پل‌هاي زيادي در اثر آب‌شستگي موضعي پايه‌هاي آن‌ها در اثر جريان آب در رودخانه‌ها تخريب مي‌شوند. طبق تعريف، شسته شدن مصالح بستر رودخانه در اثر جريان آب را آب‌شستگي نامند. تا كنون راه‌هاي زيادي جهت كاهش اين عمق به كار گرفته شده است. اين روش‌ها در دو دسته‌ي عمده‌ي افزايش مقاومت مواد موجود در بستر و كاهش اثر عوامل فرسايش قرار مي‌گيرد. يكي از موارد حالت دوم استفاده از طوق است. در اين پايان‌نامه ضمن مشاهده اثر شكل طوق‌هاي قبلي مطالعه شده توسط ساير محققين بر آب‌شستگي، اثر چهار شكل طوق ديگر بر ميزان و روند آب‌شستگي بررسي شده است.

مدل به صورت فيزيكي و در آزمايشگاه هيدروليك و مكانيك سيالات دانشكده مهندسي عمران دانشگاه صنعتي اصفهان ساخته شد. كانال به شكل مستطيلي با عرض 405 ميلي‌متر، ارتفاع 700 ميلي‌متر و طول 11 متر استفاده شد. پايه‌ي استفاده شده استوانه‌اي به قطر 40 ميلي‌متر و از جنس پلاستيك تفلون بود. ماسه‌هاي استفاده شده با دانه‌بندي تقريباً يكنواخت در محدوده‌ي 600 تا 800 ميكرون با وزن مخصوص نسبي 65/2 بودند. طوق‌هاي استفاده شده شامل طوق با قطر دوبرابر قطر پايه، طوق با قطر سه‌برابر قطر پايه، طوق شماره‌ي يك (دايره با زائده‌هاي جانبي)، طوق شماره‌ي دو (دايره‌ي غير هم‌مركز با پايه)، طوق شماره‌ي سه (تركيب نيم‌دايره با مربع) و طوق شماره‌ي چهار (بيضي شكل) بودند. معيار مورد استفاده جهت عمق تعادل معيار كومار و همكاران (1999) بود.

آزمايش‌ها نشان داد نسبت سرعت برشي به سرعت برشي بحراني لازم براي شروع آب‌شستگي در حالت‌ بدون طوق 5/0، براي طوق با قطر دوبرابرقطر پايه 53/0، براي طوق با قطر سه برابر قطر پايه، طوق شماره‌ي دو، طوق شماره‌ي سه و طوق شماره‌ي چهار 58/0 و در طوق شماره‌ي يك 61/0 است. نمودار توسعه‌ي زماني عمق آب‌شستگي در جلو و پشت پايه به سه قسمت اصلي زمان تأخير (كه گودال هنوز به پايه نرسيده است)، زمان مياني (كه با شدت زياد در حال گسترش است) و زمان نهايي (كه رشد گودال كم شده و شيب نمودار خيلي كم است) تقسيم مي‌شود. طوق شماره‌ي سه از نظر كاهش عمق آب‌شستگي با 46 درصد كاهش بهترين راندمان و طوق با قطر دو برابر قطر پايه با 16 درصد كاهش بدترين راندمان را داشتند. طوق شماره‌ي دو از نظر افزايش زمان نسبي تعادل با 261 درصد و طوق با قطر دو برابر قطر پايه با 8/9 درصد افزايش نسبت به حالت بدون طوق به ترتيب بهترين و بدترين حالت طوق بودند. اگرچه طوق‌هاي پيشنهادي جهت جلوگيري از آب‌شستگي به طور كامل مناسب نيستند، ولي براي ايجاد تأخير در رسيدن به حالت تعادل بسيار مناسب هستند و در كاربردهاي عملي مي‌توانند به عنوان ابزاري مناسب براي كاهش خسارات آب‌شستگي اطراف پايه‌ي پل‌ها به كار روند.