: بررسی اثر ابعاد و موقعیت قرارگیری طوقه بر آبشستگی موضعی ایجاد شده در محل تکیه گاه پل

فرسایش بستر و حمل مواد جداشده از آن به وسیله ی جریان آبشستگی نامیده می شود. آبشستگی موضعی که نوع خاصی از آبشستگی است یکی از دلایل عدم پایداری پل ها و در نهایت شکست آن ها محسوب می شود. به همین دلیل ارائه روش هایی برای کنترل و کاهش این پدیده، حائز اهمیت می باشد. یکی از روش های کاهش آبشستگی پیرامون پایه و تکیه گاه پل ها، نصب یک صفحه ی صلب تخت کم ضخامت (طوقه) بر روی پایه یا تکیه گاه است. تاکنون مطالعه ی جامعی بر روی استفاده از این روش جهت محافظت تکیه گاه در مقابل آبشستگی صورت نگرفته است و به همین جهت به عنوان محور اصلی این تحقیق مورد توجه قرار گرفت. آزمایشات این تحقیق در فلومی به طول 8 متر و عرض 1 متر و ارتفاع 6/0 متر و شیب ثابت 0003/0 در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران انجام شد. یک نمونه رسوب غیرچسبنده به قطر متوسط 76/0 میلی متر و انحراف معیار هندسی 22/1 در آزمایشات مورد استفاده قرار گرفت. از ورق گالوانیزه برای ساخت تکیه گاه مستطیلی با برابر 6/0، 75/0، 1، 24/1 و 56/1 و از صفحات پلکسی گلاس به ضخامت 3 میلی متر جهت ساخت طوقه استفاده گردید. تعداد 111 آزمایش در تحقیق حاضر در سه محور آزمایشات رسوب، پروفیل سطح آب و تعیین مولفه های سه بعدی سرعت انجام گردید. در هر بخش یک سری آزمایشاتی تحت عنوان شاهد انجام گردید. آزمایشات بخش رسوب در 4 دبی 28، 32، 36 و 40 لیتر بر ثانیه انجام شد. در این شرایط عدد فرود جریان به ترتیب 15/0، 18/0، 20/0 و 22/0 بود. تعداد 34 طوقه در دو گروه طوقه ی متقارن و نامتقارن (تقارن نسبت به محور طولی تکیه گاه) با ابعاد مختلف در چهار عدد فرود ذکر شده مورد آزمایش قرار گرفتند و نمودارهای بدون بعدی در خصوص تاثیر ابعاد هر دو گروه طوقه بر کاهش آبشستگی موضعی پیرامون تکیه گاه پل استخراج گردید. هم چنین عمل کرد (درصد کاهش عمق آبشستگی در گوشه ی بالادست تکیه گاه نسبت به حالت بدون طوقه) این دو گروه نیز مورد مقایسه قرار گرفت. موقعیت های مختلف نصب طوقه نیز در تعدادی از طوقه های متقارن در عدد فرود 22/0 مورد بررسی قرار گرفت و نمودار بدون بعدی جهت تعیین عمل کرد طوقه در ارتفاعات مختلف استخراج گردید. در این بخش یکی از طوقه ها که بهترین عمل کرد را از خود نشان داد و به عنوان طوقه ی بهینه نام گذاری شد، در شرایط مختلف جریان در زمان طولانی مورد ارزیابی قرار گرفت. طوقه ی بهینه بر روی تکیه گاه هایی با ابعاد مختلف نیز ارزیابی گردید، دو آزمایش نیز در خصوص بررسی تاثیر طوقه در پروفیل سطح آب و دو آزمایش هم به منظور تعیین مولفه های سه بعدی سرعت و تعیین الگوی جریان در اعماق مختلف انجام گردید. یکی از دو آزمایش بخش پروفیل سطح آب، مربوط به طوقه ی بهینه و آزمایش دیگر مربوط به آزمایش شاهد (حالت بدون طوقه) بود. نتایج نشان داد، با افزایش ابعاد طوقه در هر دو گروه طوقه های متقارن و نامتقارن، عمل کرد آن بهبود می یابد. عمل کرد طوقه های نامتقارنی که در آن ها پارامتر پیش آمدگی طوقه در عرض در بالادست نسبت به پارامتر پیش آمدگی طوقه در عرض در پایین دست بزرگ تر باشد، از عمل کرد بهتری نسبت به طوقه های متقارن معادل (هم مساحت) خود برخوردارند، و در عکس این وضعیت، نسبت به طوقه های متقارن معادل خود عمل کرد ضعیف تری دارند. طوقه های زیر بستر نسبت به طوقه های بستر و بالای بستر از عمل کرد بهتری از خود نشان دادند. نتایج حاکی از آن بود که طوقه نقش موثری در کندکردن توسعه ی آبشستگی و به تعویق انداختن زمان تعادل دارد. هم چنین نتایج نشان داد که نصب طوقه پیرامون تکیه گاه تغییری در پروفیل سطح آب ایجاد نمی کند. در بخش تعیین مولفه های سه بعدی سرعت نیز نتایج موید این بود که طوقه مانند یک سپری در برابر جریان روبه پایین عمل کرده و ضمن مقاوت در برابر آن، در صورتی که در سطح بستر یا زیر آن نصب شده باشد، به مقدار زیادی گردابه های نعل اسبی پیرامون تکیه گاه را کنترل و مانع از برخورد آن ها به سطح بستر می شود.