بررسی اثر تغییر شکل طوق بر میزان و روند آب شستگی پایه های پل

همواره پل های زیادی در اثر آب شستگی موضعی پایه های آن ها در اثر جریان آب در رودخانه ها تخریب می شوند. طبق تعریف، شسته شدن مصالح بستر رودخانه در اثر جریان آب را آب شستگی نامند. تا کنون راه های زیادی جهت کاهش این عمق به کار گرفته شده است. این روش ها در دو دسته ی عمده ی افزایش مقاومت مواد موجود در بستر و کاهش اثر عوامل فرسایش قرار می گیرد. یکی از موارد حالت دوم استفاده از طوق است. در این پایان نامه ضمن مشاهده اثر شکل طوق های قبلی مطالعه شده توسط سایر محققین بر آب شستگی، اثر چهار شکل طوق دیگر بر میزان و روند آب شستگی بررسی شده است. مدل به صورت فیزیکی و در آزمایشگاه هیدرولیک و مکانیک سیالات دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان ساخته شد. کانال به شکل مستطیلی با عرض 405 میلی متر، ارتفاع 700 میلی متر و طول 11 متر استفاده شد. پایه ی استفاده شده استوانه ای به قطر 40 میلی متر و از جنس پلاستیک تفلون بود. ماسه های استفاده شده با دانه بندی تقریباً یکنواخت در محدوده ی 600 تا 800 میکرون با وزن مخصوص نسبی 65/2 بودند. طوق های استفاده شده شامل طوق با قطر دوبرابر قطر پایه، طوق با قطر سه برابر قطر پایه، طوق شماره ی یک (دایره با زایده های جانبی)، طوق شماره ی دو (دایره ی غیر هم مرکز با پایه)، طوق شماره ی سه (ترکیب نیم دایره با مربع) و طوق شماره ی چهار (بیضی شکل) بودند. معیار مورد استفاده جهت عمق تعادل معیار کومار و همکاران (1999) بود. آزمایش ها نشان داد نسبت سرعت برشی به سرعت برشی بحرانی لازم برای شروع آب شستگی در حالت بدون طوق 5/0، برای طوق با قطر دوبرابرقطر پایه 53/0، برای طوق با قطر سه برابر قطر پایه، طوق شماره ی دو، طوق شماره ی سه و طوق شماره ی چهار 58/0 و در طوق شماره ی یک 61/0 است. نمودار توسعه ی زمانی عمق آب شستگی در جلو و پشت پایه به سه قسمت اصلی زمان تأخیر (که گودال هنوز به پایه نرسیده است)، زمان میانی (که با شدت زیاد در حال گسترش است) و زمان نهایی (که رشد گودال کم شده و شیب نمودار خیلی کم است) تقسیم می شود. طوق شماره ی سه از نظر کاهش عمق آب شستگی با 46 درصد کاهش بهترین راندمان و طوق با قطر دو برابر قطر پایه با 16 درصد کاهش بدترین راندمان را داشتند. طوق شماره ی دو از نظر افزایش زمان نسبی تعادل با 261 درصد و طوق با قطر دو برابر قطر پایه با 8/9 درصد افزایش نسبت به حالت بدون طوق به ترتیب بهترین و بدترین حالت طوق بودند. اگرچه طوق های پیشنهادی جهت جلوگیری از آب شستگی به طور کامل مناسب نیستند، ولی برای ایجاد تأخیر در رسیدن به حالت تعادل بسیار مناسب هستند و در کاربردهای عملی می توانند به عنوان ابزاری مناسب برای کاهش خسارات آب شستگی اطراف پایه ی پل ها به کار روند.