Investigation of scour of bridge piers group in different angles using mathematical model and regression analysis

محورهای موضوعی : Marine structures

رضا فرزاد ¹ ()
ابراهیم نوحانی ² ()
علی افروس ³ ()
حسن کیامنش ⁴ ()

تاریخ دریافت : 1400/08/09 تاریخ پذیرش : 1401/05/04 تاریخ انتشار : 1401/06/10

کلید واژه: Regression, رگرسیون, Scouring, FLOW3D, Flow-3D, bridge base, آب‌شستگی, پایه‌پل,

چکیده مقاله :

With the advancement of technology for design and construction of structures, it has witnessed the construction of bridges with modern forms, including bridges at different angles. Bridges are one of the most important river structures. One of the major causes of bridge collapse is scouring around the bridges. The scouring of various forms of sustainability of hydraulic structures is threatened and erosion. All year round many bridges around the world are damaged due to the role of hydraulic elements. In this research, numerical simulation of scouring in groups 3 and 4 of the bridge at 0, 10, and 15 degrees, and using the flow rate and constant diameter of the foundations using the Flow3D software are considered and the regression analysis is evaluated. . The simulation results indicate that with increasing the slope of the foundations, from 0 to 15 degrees, the scouring rate is reduced, and scouring is high above the base of the base. Also, maximum scouring has been reported around the bases. This research confirms that the slope of the cylindrical bridges of the bridge relative to the straight line directly affects the scouring around the bridges.

چکیده انگلیسی:

با پیشرفت فناوری طراحی و ساخت سازه‌ها، شاهد ساخت پل‌ها با اشکالی مدرن بوده که از جمله آن‌ها می‌توان به پل‌های در زوایای مختلف اشاره کرد. پل‌ها یکی از مهم‎ترین سازه‌های رودخانه‌ای هستند. یکی از عوامل عمده تخریب پل‌ها، آب­شستگی اطراف پایه‌های پل می‌باشد. آب­شستگی به فرم‌های مختلف، پایداری سازه‌های هیدرولیکی را مورد تهدید و فرسایش قرار می‌دهد. همه ساله پل‌های زیادی در سراسر جهان به دلیل در نظرنگرفتن نقش عوامل هیدرولیکی تخریب می‌شوند. در این تحقیق به شبیه‌سازی عددی آب­شستگی در  گروه‌های 3 و 4 پایه پل در زوایای صفر ، 10 ، و 15 درجه و استفاده از دبی و قطر ثابت پایه‌ها با استفاده از نرم‎افزار Flow3D پرداخته می‌شود و تحلیل رگرسیون مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان دادند که با افزایش شیب پایه‌ها از درجه صفر به سمت زاویه 15 درجه میزان آب­شستگی کاهش می‌یابد. همچنین آب­شستگی در اطراف بالادست پایه‌ها بیش‎تر اتفاق می‌افتد. حداکثر آب­شستگی در اطراف پایه‌های ابتدایی گزارش شده است. این تحقیق تایید می‌کند که شیب پایه‌های استوانه‌ای پل نسبت به خط قائم، به‌طور مستقیم بر آبشستگی حول پایه‌های پل تاثیر می‌گذارد.

منابع و مأخذ:

اسماعیلی‎‎ورکی، م.، موسی‎پور، س. و حاتم‎جعفری، م. (1393). بررسی آزمایشگاهی عوامل آب­شستگی پایه پل تحت فاکتورهای هیدورلیکی و ژئومتری. نشریه تحقیقات آب، دوره 141، شماره 13، ص 15-7.

پرچمی، ل.، اصغری‎پری، ا. و شفاعی‎بجستان، م. (1396). تاثیر زاویه برخورد جریان و ارتفاع قرارگیری صفحه مستغرق- محدب بر کاهش آبشستگی پایه پل. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، دوره 4، شماره 10، ص 453-444.

حسن‎زاده، ی.، حکیم‎زاده، ح. و عیاری، ش. (1390). بررسی شکل پایه‎های پل روی الگوی جریان اطراف آن‎ها با استفاده از نرم‎افزار Fluent. نشریه تحقیقات منابع آب، دوره 7، شماره 4، ص 105-95.

حسینی، ه.، هاتف، و. و طالب‎بیدختی، ن. (1393). شبیه‎سازی سه بعدی حفره آبشستگی اطراف تکیه گاه پل با دیواره قائم با نرم‎افزار Flow-3D. نشریه مهندسی عمران شریف، دوره 2، شماره 30، ص 123-117.

رحیمی، ا.، قادری، ک.، رحیم پور، م. و احمدی، م.م. (1395). بررسی آزمایشگاهی تاثیر تجمع اجسام شناور بر آبشستگی موضعی پایه پل. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، دوره 6، شماره 10، ص 796-786.

روشنگر، ک.، قاسم‎پور، ر. و ثاقبیان، م. (1397). بررسی مقایسه‎ای پارامترهای هیدرولیکی تاثیرگذار بر آبشستگی پایه‎های پل در بسترهای چسبیده و دانه‎ای با استفاده از روش رگرسیون فرآیند گاوسی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، دوره 6، شماره 12، ص 1485-1475.

ساهی، س.، نوحانی، ا. و افروس، ا. (1395). محاسبه پارامترهای هیدرولیکی جریان و عمق روی سرریز اوجی با استفاده از نرم‎افزار Flow-3d . شباک، دوره 2، شماره 3، ص 9-1.

عرب، ح.، اسماعیلی، ک.، بهشتی، ع.ا. و اکبرزاده، م.ر. (1395). اثر آستانه بر کاهش آبشستگی اطراف پایه پل در شرایط جریان سیلابی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، دوره 1، شماره 11، ص 79-69.

فرزاد، ر. (1395). شبیه‎سازی آبشستگی در گروه پایه‎های پل در زوایای مختلف و دانه‎بندی متفاوت رسوب با نرم‎افزار Flow-3D، پایانامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، دی ماه 1395، دزفول، ایران.

مظلوم‎خراسانی، م.، خداشناس، س. و  اسماعیلی، ک. (1396). بررسی اثر هم‎زمان صفحات مستغرق و شکاف بر میزان آبشستگی پایه پل. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، شماره 5، جلد 12، ص 1106-1097.

Hosseini, Kh., Karami, H., Hosseinjanzade, H. and Ardeshir, A. (2016). Prediction of time-varying maximum scour depth around short abutment using soft computing methodologies- A comparative study. KSCE Journal of Civil Engineering, 20 (5), pp: 2070-2081.

Melville, B.W. and Sutherland A. J. (1988). Design Method for Local Scour at Bridge Piers. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 114 (10), pp: 1210-1226.

Ozalp, M. (2013). Experimental investigation of local scour around bridge pier groups. M.Sc Department of civil engineering .Ankara university.

Yanmaz, A.M. and Kocabıyık, B. (2002). Risk Assessment of Scour Vulnerable Bridges: A Case Study. 2002 Conference on Water Resources Planning and Management, pp: 1-10.