نسبت تنش برشی در بستر محافظت نشده در شرایط با و بدون سنگچین در دهانه پل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

علم و صنعت پژوهشکده حمل و نقل

چکیده

یکی از عمده‌ترین دلایل تخریب پل‌های رودخانه‌ای، آبشستگی زیر پیِ سطحی پایه و کوله در اثر سیلاب است. در برخی موارد جهت مقابله با این پدیده، بستر با مصالح سنگچین مقاوم‌سازی می‌گردد. استفاده از این روش دارای مزایا و معایب متعددی است. یکی از معایب استفاده از سنگچین همتراز با بستر طبیعی این است که زبری‌ ناهمگون سنگچین در مقابل زبری مواد طبیعی بستر، سبب ایجاد اختلال در جریان شده و جریان‌های قوی ثانویه ایجاد می‌کند. جریانات مذکور می-تواند منجر به افزایش تنش برشی و عمق آبشستگی در بستر محافظت نشده گردد. در این مقاله مدل مفهومی تعیین نسبت تنش برشی در بستر محافظت نشده در دو حالت با و بدون سنگچین ارائه شده است. در استخراج مدل مفهومی، از آزمون-های شبیه‌سازی عددی در بستر انعطاف‌پذیر شده است. در ادامه ضمن ارائه صحت‌سنجی عملکرد مدل عددی Flow3D، از مدل مذکور جهت شبیه‌سازی جریان در دو حالت با و بدون سنگچین در بستر صلب استفاده شده است. در شرایط بستر صلب هزینه‌های محاسباتی و سخت‌افزاری به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. نسبت تنش برشی در بستر محافظت نشده محاسبه گردیده و معادله چند جمله‌ای درجه دو برازش شده برای نسبت‌های مختلف زبری ارائه گردیده است. ضریب تعیین در هر مورد نشان از تطابق مناسب نسبت تنش در دو حالت بستر انعطاف‌پذیر و صلب دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Shear stress ratio in unprotected bed in conditions with and without rip rap in bridge opening

چکیده [English]

one of the major causes of river bridge destruction is flooding below the base surface and flooding. In some cases, the bed is reinforced with rock material to counteract this phenomenon. This method has many advantages and disadvantages. One of the disadvantages of using bedrock that is equivalent to the natural bedding is that the heterogeneous bedding roughness against the bedding material causes disturbance to the flow and creates strong secondary streams. These currents can lead to an increase in shear stress and scour depth in the unprotected bed. In this paper, a conceptual model for the determination of shear stress ratio in unprotected bed with and without rocking is presented. In deriving the conceptual model, numerical simulation tests are performed on a flexible bed. In addition to presenting the performance validation of the Flow3D numerical model, the model was used to simulate flow in two conditions with and without rocket bed. In rigid bed conditions, computational and hardware costs are significantly reduced. The shear stress ratio in the unprotected bed was calculated and the fitted quadratic polynomial equation for different roughness ratios was presented. The coefficient of determination in each case indicates a good fit of the stress ratio in both flexible and rigid bed modes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • numerical simulation
  • Bridge abutment
  • Single span Bridges
  • Shear Stress
  • rip rap