بررسی آزمایشگاهی آب شستگی عرشه ی پل در شرایط جریان تحت فشار

چکیده تخریب پل ها به خاطر آب شستگی باعث شده تا تحقیقات زیادی در راستای پیش بینی مقدار عمق بیشینه ی آب شستگی و روند رخ داد این پدیده صورت گیرد. آب شستگی به دلیل سه بعدی بودن جریان، هم زمانی با انتقال رسوب و تغییر مداوم مرزهای جریان پدیده ای پیچیده است که تحلیل مسأله را به روش های تحلیلی و عددی مشکل می سازد. به همین دلیل، بررسی این مسأله اغلب از طریق تحقیقات آزمایشگاهی صورت می گیرد. بیشتر مطالعات آب شستگی در شرایط جریان آزاد بوده و مطالعات اندکی در مورد بررسی و شناسایی الگوی آب شستگی در جریان تحت فشار صورت گرفته است. آب شستگی تحت فشار مهمترین عامل تخریب پل هایی است که در اثر سیل و یا آب گرفتگی معابر به صورت کاملاً مستغرق و یا نیمه مستغرق عمل می کنند. در این پایان نامه، به بررسی توسعه ی زمانی و الگوی آب شستگی در جریان تحت فشار با عرشه ی نیمه مستغرق، در دو حالت وجود و عدم وجود کف صلب در زیر عرشه پرداخته شده است. مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده ی مهندسی عمران دانشگاه صنعتی اصفهان ساخته شد. آزمایش ها در کانالی به شکل مستطیلی با عرض 0.4 متر، ارتفاع 0/7 متر و طول 9/5 متر انجام گرفت. در این تحقیق از عرشه ی پل و کف صلب مستطیلی به عرض 0/26 متر استفاده شد. ماسه ی استفاده شده، با دانه بندی یکنواخت و قطر متوسط 0/75 میلی متر با وزن مخصوص نسبی 2/65 است. آزمایش ها در یک ارتفاع ثابت آب، سه درجه ی مختلف استغراق نسبی عرشه، در دو حالت وجود و عدم وجود کف صلب و با دوره ی زمانی 24، 48، 72 و 120 ساعت انجام شد. تمامی آزمایش ها در شرایط آب زلال صورت گرفته است. نتایج مطالعه ی حاضر نشان می دهد که الگوی آب شستگی در پایین دست عرشه بر خلاف عمق بیشینه ی آب شستگی که پس از گذشت مدت زمانی به تعادل می رسد، اصلاً ثابت نبوده و همواره تابعی از زمان است. شروع آب شستگی در حالتی که زیر عرشه کف صلب وجود ندارد، از لبه ی بالادست عرشه آغاز می شود و مقطع عرضی که در آن عمق بیشینه ی آب شستگی قرار دارد، با مرور زمان از بالادست به سمت پایین دست حرکت می کند. این در حالی است که آهنگ تغییرات موقعیت عمق بیشینه ی آب شستگی، در حالت وجود کف صلب 5 برابر بیشتر از حالتی است که کف صلب در زیر عرشه قرار ندارد. هنگامی که کف صلب در زیر عرشه قرار می گیرد و ارتفاع زیر عرشه کمتر از 70 درصد عمق جریان بالادست می شود، جریان رو به پایین در بالادست عرشه شروع به شستن بالادست کف صلب می کند. با قرار گرفتن کف صلب در زیر عرشه با وجود اینکه چاله ی آب شستگی به پایین دست عرشه منتقل می شود، ولی عمق بیشینه ی آب شستگی با وجود کف صلب بیشتر از حالتی است که کف صلب وجود ندارد. در هر دو حالت وجود و عدم وجود کف صلب، افزایش عمق استغراق عرشه یا کاهش ارتفاع زیر عرشه، باعث افزایش عمق آب شستگی می شود. همچنین، افزایش عمق استغراق عرشه یا کاهش ارتفاع زیر عرشه، باعث می شود که زمان رسیدن آب شستگی به تعادل کاهش یابد. کلمات کلیدی: آب شستگی تحت فشار، استغراق عرشه، کف صلب، عرشه ی پل، آب زلال