بخشی از مقاله
چکیده
بررسی مطالعات صحرائی نشان میدهد، آبشستگی موضعی اطراف پایههای پل علت اصلی تخریب آنها میباشد. با توجه به اینکه عمده تحقیقات در زمینه تخمین حداکثر عمق آبشستگی در تک پایهها صورت گرفته است، لذا لزوم بررسی روابط محدود موجود برای گروه پایهها ضروری به نظر میرسد. از آنجائیکه فاصله بین پایهها عامل اصلی در تخمین حداکثر عمق آبشستگی در گروه پایهها میباشد، در مطالعه حاضر ابتدا به بررسی تأثیر پارامتر مذکور در گروه پایهها دوتایی عمود بر مسیر جریان پرداخته شد، سپس نتایج آزمایشات با روابط نظریها و بابائیان-کوپایی و ولنتاین مورد مقایسه قرار گرفت. بررسی نتایج حاکی از دقت بالای رابطه نظریها در تخمین حداکثر عمق آبشستگی میباشد.
واژههای کلیدی: پایه پل، عمق آبشستگی، گروه پایه
مقدمه
پلها مهمترین سازههای ارتباطی هستند که از دیرباز مورد استفاده قرار میگرفتهاند. علت تخریب اکثر پلها در جهان آبشستگی بیش از حد پایهها و یا تکیهگاههای آن میباشد. بر طبق گزارش سازمان راه آمریکا 383 پل در سال 1973 تخریب شده است. در سیلاب بهار سال 1987، 17 پل در نیویورک بعلت آبشستگی آسیب دید یا تخریب شد. در ایران نیز در سال 1365 تعداد زیادی از پلهای ساخته شده در اثر وقوع سیلاب در استان فارس از بین رفت. لذا تخمین حداکثر عمق آبشستگی اطراف پایههای پل به منظور طراحی ایمن و اقتصادی پی حائز اهمیت میباشد. زیرا تخمین کم عمق آبشستگی منجر به تخریب پل و تخمین زیاد آن افزایش هزینههای ساخت را در بر خواهد داشت.
تعداد کمی از محققین به بررسی پدیده آبشستگی در گروه پایهها پرداختهاند. هانا آبشستگی موضعی را در گروه شمع استوانهای شکل تحت شرایط جریان دائمی یکنواخت در حالت آب زلال بررسی کرد. وی مشاهده کرد که در گروه پایه های عمود بر مسیر جریان با افزایش فاصله بین پایهها از تأثیر گردابهای نعل اسبی بهم فشرده، کاسته شده و در حالتی که فاصله بین پایه 2/5 برابر قطر پایهها باشد، تأثیر عامل تقویتکننده حداکثر خواهد بود.
نظریها به بررسی ماکزیمم عمق آبشستگی در گروهپایههای 2، 4 و 6 تایی پرداخت. وی اثر زوایای مختلف قرارگیری پایهها نسبت به یکدیگر و فواصل آنها را مورد ارزیابی قرار داد و در گروهپایههای دوتایی مجاورهم و با نسبتهای S - S/D=1, 3, 5 , 7 فاصله مرکز به مرکز پایهها از یکدیگر و D قطر پایه - به این نتیجه رسید که برای نسبتهای S/D>4 عمق آبشستگی مستقل از نسبت S/D خواهد بود. وی همچنین رابطه 1 را برای تخمین حداکثر عمق آبشستگی در گروه پایههای عمود بر مسیر جریان ارائه داد: که در آن DSF عمق آبشستگی پایه جلویی و DS عمق آبشستگی تک پایه گرد میباشد.
به بررسی عملکرد شکاف در گروه پایهها پرداختند. آنها در آزمایشات خود بیشترین تأثیر پدیده تقویت کننده را در حالتی که فاصله پایهها دو برابر قطر پایه بود مشاهده کردند. آزمایشات آنها نشان داد که با افزایش فاصله پایهها، تأثیر پدیدههای مؤثر بر آبشستگی گروه پایهها کاهش یافته و عمق آبشستگی در گروه پایهها به عمق آبشستگی در تک پایه نزدیک میشود. عطایی و بهشتی به بررسی آبشستگی در گروه پایهها پرداختند و در گروه پایههای دوتایی مجاور هم با نسبتهای G - G/D=0.5, 1, 2, 4, 6 فاصله بین دو پایه - به این نتیجه رسیدند که با افزایش فاصله دو پایه عمق آبشستگی کاهش می یابد و در حالت G/D=0.25 ماکزیمم عمق آبشستگی 50 درصد بیشتر از تک پایه است.
تأثیر فاصله بین گروهپایههای دوتایی عمود بر مسیر جریان و موازی با آن را برای نسبتهای S/D=2,3,4 مورد آزمایش قرار دادند. نتایج آنان در گروهپایههای عمود بر مسیر جریان، عمق آبشستگی بیشتری را در مقایسه با کار هانا نشان داد و علت آن در نظر گرفتن زمان تعادل بیشتر بود. نتایج کار آنان در مقایسه با کارهای قبلی نشان داد که تأثیر زمان تعادل و تنش برشی بستر در فواصل کم بین پایهها بیشتر است.
مطالعات آزمایشگاهی
آزمایشات در کانالی بطول 12 متر، عرض و ارتفاع 0/6 متر صورت پذیرفت. کف کانال به کمک سکوهای فلزی بالا آورده شد و فاصله بین آنها با استفاده از رسوبات یکنواخت با تا ارتفاع 25 سانتیمتری پر گردید. شکل 1 منحنی دانه-بندی رسوبات بکار برده شده را نشان میدهد. پس از صاف نمودن بستر دبی مورد نظر به آرامی وارد کانال میشد تا از بهم خوردن بستر جلوگیری گردد. به منظور تنظیم دبی و عمق جریان، از یک دریچه کشویی که در انتهای کانال قرار داشت، استفاده شد.
