مدلسازی تاثیر شکاف و ارزیابی اثر هندسه پایه پل در آبشستگی پایه پل

پل ها یکی از سازه های تاثيرگذار در هيدروليك و مورفولوژی رودخانه ها می باشند. وجود پایه ها و تکيه گاه ها در عرضرودخانه باعث کاهش مقطع عبوری جریان، برخورد جریان به پایه و انحراف خطوط جریان اطراف پایه به کف بستر وتشکيل گرداب های نعل اسبی، چرخشی و برخاسته می شود که یکی از عوامل موثر در پدیده آبشستگی موضعی پایه پلها می باشد. سالانه بسياری از پل ها در اثر پدیده آبشستگی و لغزش پایه ها در مواقع سيلابی که شریان های ارتباطی بهمناطق سيل زده هستند تخریب می شوند و دسترسی و امداد رسانی به مناطق سيل زده با مشکلات مواجه می شود کهبيانگر اهميت بررسی این پدیده می باشد. در این مقاله به بررسی تاثير شکاف در پایه پل هایی با سطوح مختلف هندسیدر کنترل آبشستگی پایه پل و شبيه سازی آن در نرم افزار flow3D پرداخته شده است. بر اساس نتایج تغييرات عمقآبشستگی پيرامون پایه های پل در مدل های مختلف مشاهده شده است که ماکزیمم عمق آبشستگی برای مدل پایه پلبا مقطع مستطيلی و دارای شکاف روی داده است. مقدار نهایی عمق آبشستگی در این حالت برابر با 25 سانتی متر بودهاست. همچنين کمترین مقدار عمق آبشستگی به ميزان 17 سانتی متر و برای مقطع دایره ای بدون شکاف مشاهده شدهاست. توصيه می شود که در ساخت پایه پل در رودخانه های دارای بستر متحرک از پل با پایه های دایروی و بدون ایجادشکاف استفاده شود. همچنين، مشاهده شده است که ماکزیمم سرعت جریان برای مدل پایه پل با مقطع دایره و دارایشکاف روی داده است. مقدار نهایی سرعت جریان در این حالت برابر با 1.1 متر بر ثانيه بوده است. همچنين کمترینمقدار سرعت جریان به میزان 0.61 متر بر ثانيه و برای مقطع مستطيل قائم بدون شکاف مشاهده شده است. لذا ایجاد شکاف در پایه پل های دایروی، مثلثی و مستطيلی قائم منجر به تغيير الگوی جریان شده و سرعت جریان در مجاورتپایه پل را بالا می برد که مورد نظر نمی باشد. بعلاوه، مشاهده شده است که افزودن شکاف به مقطع پایه پل در مقاطعدایروی، مثلثی و مستطيلی قائم دارای تاثير معکوس بوده و منجر به افزایش عمق آبشستگی شده است. ميزان رشد برایاین مقاطع به ترتيب برابر با 23%، 5% و 25 % بوده است. با این حال افزودن شکاف در پایه پل با مقطع مربع شکل و نيزمستطيل افقی منجر به بهبود عملکرد و کاهش در عمق نهایی آبشستگی شده است. کاهش در مقدار نهایی عمقآبشستگی در این دو حالت برابر با 9% بوده است. پيشنهاد می شود که از ایجاد شکاف در پایه پل، جهت کاهشآبشستگی پيرامون پایه پل، در پایه پل با مقطع مربع و مسطيلی افقی استفاده شود. بهره گيری از شکاف در پایه پل بامقطع دایره ای، مثلثی و مستطيلی قائم منجر به افزایش آبشستگی شده و عملکرد مثبتی ندارد.

Keywords:

پل , آبشستگی , شکاف , سرعت جریان , flow3D