NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی
INTERNAL BIBLIOGRAPHIES/INDEXES NOTE
Text of Note
واژه نامه به صورت زیرنویس
Text of Note
کتابنامه ص : ۱۲۸-۱۳۰
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
عمران
Date of degree
۱۳۸۵/۱۱/۲۸
Body granting the degree
تبریز : دانشگاه تبریز
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
آبشستگی پایه های پل یکی از مهمترین عوامل تهدید کننده پایداری پلهای احداث شده بر روی رودخانه ها میباشد.دراثر آبشستگی، حفره ای در اطراف پایه بوجود آمده و موجب می شود که پل در اثر یک سیل بزرگ ویران گردد.تاکنون مطالعات زیادی جهت تخمین عمق و شدت آبشستگی اطراف پایه های پل انجام پذیرفته است که به علت پیچیدگی مساله ، هنوز راه حل واحدی که بتواند طراحان را قادر به تخمین شدت آبشستگی نماید ، ارائه نشده است و تقریبا به تعداد محققان فرمول و تئوری ارائه گردیده است که هر کدام محدوده کاربرد مشخص خود را دارند .محققانی چون لارسن،شن،بروزرز،الیوت و بیکر،رادکیوی واتما،ملویل و جانسون هر کدام تحقیقات باارزشی انجام داده و روی عوامل موثربرآبشستگی مطالعه نموده اند.خصوصیات جریان ، شکل هندسی آبراهه و پایه و خصوصیات رسوب از جمله مهمترین عوامل تاثیر گذار بر شدت آبشستگی هستند که توسط ایشان مورد بررسی قرار گرفته اند.عامل فاصله پایه های پل نیز یکی از عوامل موثر بر آبشستگی بوده که مطالعات اندکی روی آن انجام پذیرفته است.الیوت و بیکر (۱۹۸۵) با مطالعه بر روی عامل یاد شده در عمق ثابت و سرعتهای مختلف اثر این فاکتور را با جریان زلال مورد بررسی قرار دادند .به منظور گسترش مطالعات فوق ، محدوده پل I۵ کالیفرنیابه کمک نرم افزارSTARS - BRI، بر اساس اطلاعات موجود مدل سازی شده است.مدلSTAR- BRIیک مدل نیمه دو بعدی آب و مسیریابی رسوب به همراه رابط گرافیکی است که قابلیت محاسبه فرسایش و یا تجمعات آبرفت را ازطریق جریانات زیر بحرانی،فوق بحرانی و یا ترکیبی از هر دو شکل جریان که شامل جهشهای هیدرولیکی نیز می شود دارا است .این نرم افزار بر اساس تئوری مجاری جریان و تمامی معادلات انرژی،انتقال رسوب و مومنتم و همچنین تئوری قدرت جریان مینیمم احتمال گسترش آبشستگی یا انباشت مصالح را در جهتهای جانبی و یا عمودی مورد بررسی قرار داده و نهایتا پروفیل سطح آب را محاسبه می کند.پس از مدلسازی محدوده مطالعاتی پل I۵ به کمک اطلاعات و داده های موجود،ابتداامکان بررسی همه جانبه پارامترهای هیدرولیکی،هیدرولوژیکی،هندسی و رسوبی آن در حالت اولیه حاصل می گردد.اگر این تغییرات موجود را که تحت بدترین شرایط به هنگام سیل بوقوع می پیوندد به عنوان مبنای مقایسات انتخاب کنیم،می توان با مدلسازی پایه های فرضی در مقاطع مختلف در نظر گرفته شده برای احداث پل با تعداد،ابعاد و نسبتهای x/b متنوع، نتایج متفاوتی را بدست آوریم.لازم به یادآوری است که برای محاسبات آبشستگی اطراف پایه های پل،بنا به توصیه FHWA دو فرمول فرهلیخ و CSU در بین سایر فرمولها مناسبتر می باشد . دراین پایان نامه نیزابتدا در دو مورد ، مقایسه ای بین این دو فرمول و نتایج حاصله انجام گرفته و در ادامه با مطالعه نتایج و داده های خروجی حاصل از تحلیل مدلهای مختلف یاد شده بر اساس معادله فرهلیخ،علاوه بر انتخاب مقطع و حالت بهینه پل به لحاظ شرایط آبشستگی،تغییرات عدد فرودونوع جریان و همچنین شدت آبشستگی موضعی بر اثر نحوه استقرار پایه هاو نیز تغییر عمق جریان مورد مطالعه قرار گرفته و با برازش اطلاعات خروجی بهترین و مناسب ترین نمودار به همراه معادله افزایش عمق آبشستگی بر اساس x/b های مختلف برای حالتهای منتخب پیش بینی شده است.در پایان نیز تاثیر پارامترهای x و b به صورت مجزا به هنگام کاهش x/b ، زمانی که به سمت شرایط بحرانی تر نزدیک می شویم، بررسی شده و حدود تاثیر پذیری نسبت x/b از پارامترهایx و b و نهایتا تغییرات ایجاد شده در تراز بستر قابل نماش خواهدبود.خلاصه نتایج بدست آمده بصورت زیر است :-(مقادیر تراز بستر محاسبه شده در پایان آخرین گام زمانی برای مدلهای مشابه با معادله فرهلیخ پایین تر میباشد .-(به هنگام استفاده از فرمول CSU میزان افزایش آبشستگی در مدلهای با نسبت ۷< x/b قابل صرفنظر می باشد و تغییرات بسیار اندک است که این نتیجه با مطالعات الیوت و بیکر مطابقت دارد.برای فرمول فرهلیخ نیز شرایط فوق به هنگام۵/۸< x/b مهیا می شود.-(حالت تک پایه بعلت داشتن فضای مانور بیشتر برای آب و کاهش احتمال تداخل گردابهای نعل اسبی مناسب تراست و مقطع ۱۳ بعلت وجود تنگ شدگی کانال رودخانه در دهانه ورودی آن آبشستگی های بزرگتری را نشان می دهد و برای احداث پل مناسب نیست.-(مقطع۱۱ ،مقطعی که در دهانه های ورودی مقاطع انتخاب شده برای احداث پل واقع است، به علت قرار گیری در ابتدای شروع تنگ شدگی کانال، بیشترین مقادیر سرعت آب و ماکزیمم تغییرات عمق آب و تراز بستر را دارد.این مقطع در نامناسب ترین شرایط هم شامل حالت بحرانی می شود و لذا برای تمامی مقاطع و حالتها ۱Frخواهد بود .-(عموما شدت آبشستگی موضعی با کاهش نسبت x/b به خصوص به مقادیر پایین تر از ۴ افزایش می یابد.عمق جریان نیز در محدوده ۳.۲> y/b بر آبشستگی موثر است که این نتیجه نیز با مطالعات راد کیوی و اتما (۱۹۸۳)مطابق است.با کاهش فاصله پایه ها محدوده اثر عمق به ۲.۷۵> y/bمی رسد.- (با توجه به تغییرات ایجاد شده در تراز بستر به هنگام کاهش مقادیر x/b برای حالتهای مختلف مدلسازی شده متوجه می شویم که برای محدوده>۴.۲ x/b ، کاهش x و یاافزایش b تاثیر یکسانی بر تغییرات آبشستگی دارند.برای محدوده ۶.۷>x/b>۴.۲ ، کاهش x تاثیر بیشتری دارد و برای نسبتهای ۶.۷
Text of Note
The scour of bridge piers is one of the most important factors that effects stability of constructed bridges over rivers. As a result of scour , a cavity is formed around the piers which causes destruction of the bridge in case of a big flood.To date, so many researches and studies have been done to estimate the depth and intensity of scour around the bridge piers. However, due to the complexity of the problem, no solution has yet been presented to enable the designers to estimate the intensity of scour . Each researcher has presented his own formula and theory which has its own specific applicational area.Researchers such as Laursen, Shen, Breusers, Elliott, Baker, Raudkivi and Ettema have all done valuable studies and have examined the effective factors on scour . The specifications of flow, geometric form of the waterway and pier, and the specification of sediment are among the important factors in this regard, which are studied by the mentioned researchers. The pier spacing is one of the effective factors which is studied the least. Elliott and Baker (1985) studying the effect of the above mentioned factor in fixed depth with various velocities, have surveyed the effect of this factor on clear water.In order to expand the studies in this field, the I5 bridge of California has been modelized using BRI-STARS software. The BRI-STARS model is a semi-two-dimensional model for water and sediment-routing along with an integrated graphical interface that is capable of calculating the erosion or alluvium accumulation through subcritical, supercritical or a combination of both forms of flow which include hydraulic jumps. This software is based on the theory of stream tubes. Using stream tubes enables us to have change in longitudinal and lateral hydraulic conditions along the canal length in coordination with the activity and movement of sediments in different cross sections existing in the study area. With the selection of several stream tubes, the model is made to be two-dimensional, so that the geometric changes of cross sections along with bed elevation can be studied in longitudinal and lateral directions. In the mentioned software, all the energy, momentum and sediment-routing equations are used, which by using the theory of total stream power minimization, the probability of progress of scour or aggradation in lateral or vertical directions is surveyed and finally the water surface profile is computed.After modeling the I5 bridge study area using the existing data, firstly, there was the possibility of a comprehensive study on its hydraulic, hydrologic, geometric and sedimentary parameters in the initial state. If these changes, which are the worst during a flood, are selected as a basis for comparisons, we can gain different results with modeling speculative pier(s) in different sections for bridge construction Continued: in various numbers, dimensions and x/b ratios. It should be mentioned that for the computation of the scour of the areas around the bridge piers, in accordance with FHWA recommendations, the formulas of Froehlich and CSU are more suitable than others.In the present study, at first, a comparisons was made between these two formulas and their related results and then studying the results and output data from different models analysis on the basis of Froehlich equation, in addition to the selection of the optimum section and bridge location with regard to the scour conditions, the changes in Froude number and flow type plus grade of local scour because of the position of the piers and also changes in depth of flow have been studied and with the processing of the output data, the best and suitable diagram along with the equation of increase of the depth of scour according to different x/b for selected cases have been foreseen. Finally, the effect of x and b parameters during the decreases of x/b, when we get closer to critical conditions, has been studied separately and therefore the amount of the influences of x and b parameters on x/b, and eventually changes made in bed elevation can be displayed. We should mention that, in all researches done on the spanning the piers and its effect on scour , x/b ratio have been considered. The computed figures of bed elevation in the end of last interval for similar models with Froehlich equation is lower In other words, Froehlich equation comparing with CSU is more conservative and computes scour more intensely using csu formula the increase of scour in models with ratio, x/b>7 can be ignored and changes are very low, and this result conforms to the studies of Elliott and Baker. For Froehlich formula the above mentioned conditions are provided during x/b>8 and we ignore the effect of the piers spacing on scour.The condition of one pier is more suitable because of its more space for water and also the decrease of the possibility of interference of horseshoe vortexes , and section 13 is not suitable for bridge construction because of river canal contraction at the entrance orifice which shows more scour.Section 11, which is selected at orifices of canal entrance, because of its location in the begining of the canal contraction has the most water speed and max. Changes of water depth and bed elevation this section includes a critical case in the worst conditions, so far all sections and cases it will be Fr? 1.Generally grade of local scour, along with decrease of the x/b ratio specially for figures less than 4, is increased. The depth of flow also is effective on scour in y/b<3.2, which conforms to the research of Raudkivy and Ettema (1983). With the decrease of piers distance, flow depth effect reaches y/b<2.75.With regard to the changes in the bed elevation, when x/b ratio is decreased, in different cases of modeling, we notice that for x/b<4.2 decreasing x or increasing b have the same effect on scour changes. For 4.26.7 ratios, increasing b will have more effect