شبیه سازی عددی اثرات ژئوتکنیکی بر آبشستگی موضعی در اطراف گروه پایه کج با استفاده از نرم افزار Flow-۳D

مقدمه: با قرارگیری پایه پل در مقابل جریان، گردابه­هایی در مقابل آن شکل گرفته که در نتیجه فعالیت آن­ها مواد بستر پیرامون پایه فرسایش یافته و چاله آبشستگی شکل می­گیرد و در صورت کافی نبودن عمق پی و شمع­های پایه پل، شکست پل را به دنبال خواهد داشت. با پیشرفت فتاوری طراحی و ساخت سازه­ها، شاهد ساخت پل­ها با اشکال مدرنی بوده که از جمله آن­ها می­توان به پل­های با گروه پایه­های کج اشاره کرد. روش­: با توجه به اهمیت شناخت مکانیزم­های موثر بر آبشستگی این نوع از پایه­های پل، در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر شکل هندسی شمع­های قرار گرفته در زیر پایه­های کج و رقوم کارگذاری سرشمع در بستر رسوبی بر روی مشخصات آبشستگی اطراف گروه پایه کج به صورت عددی و با نرم­افزار FLOW-۳D پرداخته شد. یافته­ها: در گام اول از طریق مقایسه و صحت سنجی نتایج عددی نمودار توسعه زمانی حداکثر عمق آبشستگی در زمان­های مختلف و در اطراف گروه پایه کج با نتایج آزمایشگاهی اسمعیلی­ورکی و همکاران (۱۳۹۲) بیشترین درصد خطای نسبی و مقدار RMSE به ترتیب به مقدار ۲۵/۹ درصد و ۰۹۱/۰ محاسبه گردید و مشاهده گردید که تطابق نسبتا خوبی بین مقادیر حل عددی و آزمایشگاهی برقرار بود. در گام بعدی با بررسی الگوی جریان اطراف گروه پایه­ها مشخص گردید با تغییر تراز کارگذاری سرشمع در بستر رسوبی گردابه های تشکیل شده در بین پایه اول و دوم گروه پایه متفاوت بوده و هر چه تراز کارگذاری نزدیک به بستر و یا بالاتر از آن قرار گیرید گردابه­ها تشکیل شده با قدرت بیشتری بر روی بستر اطراف گروه پایه کج تاثیر می­گذارد. با بررسی تنش برشی کل ایجاد شده در بستر جریان در تراز­های مختلف سرشمع مشاهده گردید که بیشترین تنش برشی در حالت کارگذاری سرشمع در تراز بستر رخ می­دهد و با قرار گیری تراز کارگذاری سر­شمع به تراز پایین­تر از بستر، بیشینه تنش برشی کاهش می­یابد. علت این امر می­تواند ناشی از افزایش فاصله بین گروه­ پایه­ها باشد بطوریکه وجود پایه دوم باعث کاهش الگوی جریان تشکیل شده در گروه پایه شده و عملکرد گروه پایه بصورت دو پایه مستقل در تشکیل الگوی جریان رفتار می­کنند.  نتیجه­گیری: بررسی پروفیل طولی آبشستگی اطراف گروه پایه کج مشاهده گردید که شمع دوکی­شکل نسبت به سایر شکل شمع­ها اثر بهتری در کاهش آبشستگی از خود نشان می­دهد. بطوریکه حداکثر عمق آبشستگی ایجاد شده در اطراف گروه پایه کج با حضور شکل دوکی شمع، مستطیلی و مستطیلی گرد گوشه حداکثر عمق آبشستگی ۶۱/۱۹، ۱۱/۱۴ و ۴۵/۶ درصد نسبت به شکل استوانه­ای شمع کاهش پیدا می­کند. نکته قابل ذکر این که هر چه دماغه شمع آئرودینامیکی و تیز باشد کنترل گرداب­های نعل اسبی بهتر عمل می­کند و این امر باعث کاهش عمق آبشستگی در اطراف گروه پایه کج می­گردد.

Keywords:

آبشستگی , رقوم کارگذاری سرشمع , شکل هندسی شمع , گروه پایه کج , Flow-۳D