مطالعه ی آزمایشگاهی آب شستگی موضعی در پایه ی پل با پی پیوسته

آبشستگی پدیده ای است که در اثر اندرکنش آب وخاک، بستر رودخانه یا سواحل دچار تغییرات شوند. این پدیده به عنوان تهدیدی بالقوه برای سازه های در مقابل جریان شناخته می شود. همواره پل های زیادی در اثر آبشستگی موضعی پایه های آن در اثر جریان آب در رودخانه ها تخریب می شوند. لذا، تعیین حداکثر عمق آبشستگی در پایه های پل از اهمیت به سزایی برخوردار است. باتوجه به پیچیدگی فرآیند آب شستگی به دلیل پخش سه بعدی جریان حول پایه های پل همزمان با انتقال رسوبات و تغییر مدوام مرزهای جریان که تحلیل مسأله را به روش های تحلیلی و عددی مشکل می سازد، بررسی این مسأله اغلب از طریق تحقیقات آزمایشگاهی انجام می پذیرد. تاکنون راه های زیادی جهت کاهش عمق آبشستگی به کار گرفته شده است. استفاده از پی علاوه بر اینکه در طراحی سازه ای و ژئوتکنیکی موثر است، می تواند به عنوان راه کاری جهت کاهش عمق آبشستگی انتخاب گردد. در این پایان نامه، اثر پی پیوسته بر میزان و الگوی آبشستگی موضعی در بالادست و پایین دست پایه بررسی شده است. مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده ی مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان ساخته شد. آزمایش ها در کانال به شکل مستطیل با عرض 4/0 متر، ارتفاع 7/0 متر و طول 9 متر انجام گرفت. در این تحقیق، از پایه ی استوانه ای به قطر 40 میلی متر و از جنس پلاستیک تفلون استفاده شد. ماسه های استفاده شده با دانه بندی تقریبا یکنواخت در محدوده ی 600 تا 850 میکرون با وزن مخصوص 65/2 بودند. از پایه‎ی منفرد و پی پیوسته هم عرض پایه تا 4 برابر عرض پایه، جهت مدلسازی استفاده شده است. در تمامی حالات در شروع آزمایش ها، پی پیوسته همتراز بستر قرار گرفتند. معیار مورد استفاده جهت عمق تعادل، معیار ملویل و چیوو (1999) بود. در پی های منفرد هم می توان مانع از برخورد گرداب نعل اسبی به بستر متحرک شد، اما وجود پی پیوسته باعث می شود که گرداب های برخاستگی نتوانند پی را دور بزنند. آزمایش ها نشان داد که با حضور پی پیوسته ی هم عرض پایه ی پل، آبشستگی در جلوی پی به میزان 52 درصد کاهش خواهد یافت. با استفاده از پی پیوسته با عرض دو برابر پایه ی پل و بیشتر، آبشستگی در جلوی پی مشاهده نشد. از عمق آب شستگی در پایین دست پایه هم با حضور پی پیوسته کاسته شد. در حالتی که عرض پی پیوسته چهار برابر پایه است، عمق آبشستگی در پایین دست پایه به میزان 31 درصد نسبت به پایه بدون پی کاهش یافت. زمان تعادل نیز با حضور پی پیوسته افزایش می یابد. زمان تعادل در حالتی که عرض پی با عرض پایه یکسان است، 71 درصد نسبت به پایه بدون پی افزایش می یابد. با حضور پی پیوسته، در شرایط تعادل در پایین‎دست پایه ی پل، دو چاله ی متقارن نسبت به محور طولی کانال شکل خواهد گرفت که با افزایش عرض پی این دو چاله به محور تقارن کانال نزدیک می شوند. مقادیر آبشستگی با مطالعات پیشین در زمینه ی پی های منفرد مقایسه شده است.