دانلود پروژه:بررسی آزمایشگاهی تأثیر طوق لوزی شکل در کاهش آبشستگی پایه پل

فهرست مطالب

عنوان                                                                                            صفحه

چکیده. 1

فصل اول: کلیات

1-1 -مقدمه. 2

1-2-پدیده­ی آبشستگی. 3

1-3-مراحل توسعه آبشستگي (نشریه 549 سازمان برنامه و بودجه)  4

1-4-انواع آبشستگی. 5

1-4-1-آبشستگی عمومی (Degradation) 5

1-4-2-پايين افتادگي تراز رودخانه. 6

1-4-3-جابجايي آبراهه. 7

1-4-4-آبشستگي در خم رودخانه‌ها. 8

1-4-5-آبشستگي در محل اتصال آبراهه‌ها. 9

1-4-6-آبشستگي ناشي از تنگ شدگی. 9

1-5- آبشستگی موضعی (local scour) 10

1-5-1-آبشستگي استاتيكي و ديناميكي (نشریه 318  وزارت نیرو)  12

1-5-2-آبشستگي دريايي (نشریه  318 وزارت نیرو). 12

1-5-3-آبشستگي ناشي از قايقراني. 12

1-6-مکانیزم آبشستگی. 13

1-6-1-سيستم گردابي نعل اسبي. 15

1-6-2-سيستم گردابي شياري. 16

1-6-3-سيستم گردابي دنباله دار. 17

1-6-4-سیستم موج کمانی. 17

1-6-5-الگوي جريان و مكانيزم آبشستگي در اطراف پايه‌هاي پل  18

1-6-6-مكانيزم‌هاي موثر در آبشستگي گروه پايه . 20

1-7-تغييرات زماني آبشستگي. 22

1-8-تخمين عمق آبشستگي اطراف گروه پايه‌ها. 24

1-8-1-دو پايه در راستاي جريان (در امتداد هم). 24

الف) دو پايه با زاويه 90 درجه در برابر جريان(دو پايه در عرض جريان)  25

ب)دو پایه با زاویه 45 درجه نسبت به جریان. 25

1-8-2 اثر زاویه‌ی برخورد جریان (نشریه 318 وزارت نیرو)  26

1-9-خاک‌های مستعد آبشستگی. 27

1-10- روش‌های مقابله با آبشستگی  در پایه‌های پل. 29

1-11-روش‌هاي كنترل و كاهش آبشستگي موضعی. 30

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1-مقدمه. 36

2-2-تعریف پارامترهای موثر بر آبشستگی. 38

2-2- 1-سرعت جریان. 38

2-2- 2 عمق جریان. 38

2-2- 3-شکل پایه (نشریه 260 سازمان مدیریت برنامه ریزی کشور)  39

2-2- 4-دانه بندی ذرات. 39

2-3-مطالعه تغییرات زمانی آبشستگی. 40

2-4-مطالعات بر روی راه کارهای جلوگیری از آبشستگی. 41

2-4-1-استفاده از طوق. 41

2-4-2-استفاده از شکاف. 44

2-4-3-استفاده از طوق و شکاف توام. 45

2-5-مطالعات بر روی الگوی آبشستگی. 46

2-6-معادلات و روابط مربوط به حداکثر عمق آبشستگی. 46

فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1-مقدمه. 61

3-2-ساخت فلوم. 61

3-3-وسایل آزمایش. 66

3-3-1-دستگاه نمایشگر بستر (Profile Indicator) 66

3-3-2-عمق سنج یا ژرفا سنج (Point gage) 67

3-4-وسایل مورد نیاز مدل. 67

3-5-روش کار. 68

3-6-آستانه حرکت ذرات بستر. 70

3-6-1-سرعت برشی. 71

3-6-2-مدت زمان آزمایش. 72

3-7-مدل‌های نرم افزاری. 72

3-8-آنالیز ابعادی. 72

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1-مقدمه. 76

4-2-آزمایش شاهد (پایه بدون استفاده از طوق). 76

4-3-آزمایش با طوق دایره‌ای. 79

4-4-آزمایش با طوق مربعی. 82

4-5-آزمایش با طوق لوزی. 85

4-6-مقایسه‌های انجام شده. 89

4-6-1مقایسه در پایه‌ی mm 40. 89

4-6-2-مقایسه در پایه‌ی mm 30. 92

4-6-3- مقایسه در پایه‌ی mm 21. 94

4-7-تاثیر گذارترین طوق. 95

4-8-الگوی آبشستگی اطراف پایه. 98

4-9-ارائه­ی یک رابطه­ی جدید. 132

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهاد ها

5-1-مقدمه. 143

5-2-نتیجه گیری. 143

5-3-ارائه پیشنهادها. 145

فهرست منابع و ماخذ. 146

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

 

عنوان                                                                                              صفحه

جدول شماره 2-1- روابط و فرمول‌های مربوط به تخمین آبشستگی توسط محققین         57

جدول شماره 2-2- فاکتور K2 در رابطه­ی نیل                                                     63

جدول شماره 2-3- رابطه­ی گارد و راجو                                                              65

جدول شماره 2-4-فاکتور شکل پایه y4                                                             66

جدول شماره 2-5- ضریب شکل پایه                                                                  66

جدول شماره 2-6-مقدار kσ با استفاده از انحراف معیار هندسی توزیع ذرات بستر          68

جدول شماره 2-7- ضریب k₂ با توجه به زاویه­ی هجوم آب و نسبت طول به عرض پایه پل69

جدول شماره 2-8- ضریب K₃ با توجه به ضریب بستر                                            69

جدول شماره 3-1- ابعاد و کمیت‌های مورد استفاده در آبشستگی موضعی                     84

جدول شماره 4-1- میزان آبشستگی در اطراف پایه‌ها با در نظر گرفتن دبی‌ها                 90

جدول شماره 4-2- میزان آبشستگی در اطراف پایه‌ها با طوقه دايروي                          93

جدول شماره 4-3- میزان آبشستگی در اطراف پایه‌ها با طوق مربعي                            96

جدول شماره 4-4- اطلاعات مربوط به میزان آبشستگی با وجود طوق لوزی شکل           99

جدول شماره 4-5- مقایسه‌ی میزان درصد کاهش آبشستگی در طوق‌های مختلف         107

جدول شماره 4-6- مقایسه‌ی میزان درصد کاهش حجم آبشستگی در طوق‌های مختلف  108

جدول شماره 4-7- مقایسه­ی روابط بدست آمده توسط محققین مختلف با رابطه­ی جدید148

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل­ها

 

شکل 1-1- جریان اطراف پایه پل                                                                       12

شکل 1-2- مراحل توسعه­ی آبشستگی                                                                 13

شکل1- 3-انواع آبشستگی                                                                               16

شکل1- 4-فرسايش جداره و بستر رودخانه در اطراف پل در يك رودخانه                          17

شکل1-5- فرسایش جداره و بستر رودخانه در اطراف پل                                          18

شکل 1-6-  نمايي از آبشستگي جداره خارجي خم رودخانه و جريان ثانويه                    18

شکل1-7- چگونگي فرآيند حاصل از برخورد دو جريان و آبشستگي حاصل از آن             18

 شکل1-8- فرآیند آبشستگی در پشت و جلوی پایه                                                20

شکل1-9-نمونه هایی از آبشستگی موضعی                                                           21

شکل 1-10-مکانیزم آبشستگی                                                                          24

شکل1-11-انواع جریان­های گردابی                                                                    25

شکل 1-12-الگوی جریان اطراف پایه­ی استوانه­ای                                                  28

شکل 1-13-گرداب­های نعل اسبی و برخاستگی در اطراف پایه­ی استوانه­ای                   31             شکل 1-14- نمودار عمق آبشستگی نسبت به زمان                                                32

شکل 1-15-رابطه­ی سرعت برشی با عمق آبشستگی                                              33

شکل 1-16-نمودار بین تغییر عمق آبشستگی                                                      35

شکل 1-17- نمودار تغییر میزان آبشستگی نسبت به فاصله­ی پایه                              36

شکل 1-18- نمودار بین زاویه­ی برخورد جریان با عمق آبشستگی                              37

شکل 1-19-اثر طوق بر آبشستگی                                                                     40

شکل 1-20-آرایش صفحات مستغرق                                                                 41

شکل 1-21-نصب طوق بر روی پایه­ی استوانه­ای                                                   42

شکل 1-22- اثر طوق بر آبشستگی                                                                   42

شکل 1-23-محل قرارگیری شکاف در پایه­ی استوانه­ای                                            43

شکل 1-24-اشکال شکاف در پایه­ی استوانه­ای                                                      43

شکل 1-25-نمونه­هایی از راه کارهای جلوگیری از آبشستگی                                     44

شکل 2-1-مراحل توسعه­ی آبشستگی                                                                  50

شکل 2-2-نمایی از موقعیت شکاف بر روی پایه                                                     55

شکل 2-3-ضرایب در رابطه­ی نیل                                                                    63

شکل 3-1-فلوم قبل از متصل کردن قطعه­های دو متری                                          73

شکل 3-2-نمایی از فلوم شکل گرفته                                                                 73

شکل 3-3-عملیات آجرچینی حوضچه                                                               74

شکل 3-4-نمایی از عملیات نصب شیشه                                                            75

شکل 3-5-نمایی از گیره­ی نگهدارنده­ی شیشه                                                    76

شکل 3-6- دستگاه پروفایلر به همراه متعلقات آن                                                 77

شکل 3-7- دستگاه عمق سنج                                                                        78

شکل 3-8-نمایی از پایه­های استوانه­ای به همراه طوق­های نصب شده                          79

شکل 3-9-آرام کننده­ی جریان                                                                       79

شکل 3-10-شکل­های مختلف طوق­های آزمایش شده                                             80

شکل 3-11- منحنی شیلدز                                                                             82

شکل 4-1-نمودار توسعه­ی زمانی آبشستگی                                                        88

شکل 4-2-نمای سه بعدی از آبشستگی                                                             89

شکل 4-3-نمودار توسعه­ی زمانی آبشستگی با طوق دایروی                                     91

شکل 4-4-نمای سه بعدی از آبشستگی با طوق دایروی                                          92

شکل 4-5- نمودار توسعه­ی زمانی آبشستگی با طوق مربعی                                     94

شکل 4-6- نمای سه بعدی از آبشستگی با طوق مربعی                                         95

شکل 4-7- نمودار توسعه­ی زمانی آبشستگی با طوق لوزوی                                    97

شکل 4-8- نمای سه بعدی از آبشستگی با طوق لوزوی                                          99

شکل 4-9-نمودار طوق­های مختلف                                                               101

شکل 4-10-نمودار با دبی­های مختلف با طوق­های مختلف                                   102

شکل 4-11-نمودار طوق­های مختلف                                                             103

شکل 4-12-عمق آبشستگی در دبی و طوق مختلف                                           104

شکل 4-13-نمودار های طوق­های مختلف                                                      105

شکل 4-14-عمق آبشستگی با دبی­های مختلف                                                106

شکل 4-15-نمودار مقایسه­ای میزان تغییرات عمق آبشستگی                                109

شکل 4-16-الگوی آبشستگی اطراف پایه پل بدون طوق                                      110

شکل 4-17- الگوی آبشستگی اطراف پایه بدون طوق 9.5 لیتری                          111

شکل 4-18- الگوی آبشستگی اطراف پایه بدون طوق 10 لیتری                             111

شکل 4-19- الگوی آبشستگی اطراف پایه بدون طوق 10.5 لیتری                          112

شکل 4-20- الگوی آبشستگی اطراف پایه بدون طوق 11 لیتری                             112

شکل 4-21-نمایی از آبشستگی در حالت شاهد                                               113

شکل 4-22- مقایسه‌ی میزان آبشستگی در پایه‌های مختلف با عدد فرود 3/0 Fr=               114

شکل 4-23- مقایسه‌ی میزان آبشستگی در پایه‌های مختلف با عدد فرود 32/0 Fr=                 114

شکل 4-24- مقایسه‌ی میزان آبشستگی در پایه‌های مختلف با عدد فرود 33/0 Fr=      114

شکل 4-25- مقایسه‌ی میزان آبشستگی در پایه‌های مختلف با عدد فرود 35/0 Fr=          115

شکل 4-26- مقایسه‌ی میزان آبشستگی در پایه‌های مختلف با عدد فرود37/0Fr=        115

شکل 4-27- الگوی آبشستگی در حالت شاهد با دبی­های مختلف                        117

شکل 4-28-نیمرخ­های طولی و عرضی در حالت شاهد                                     118

شکل 4-29-الگوی آبشستگی در طوق دایروی                                               120

شکل 4-30-نیمرخ­های طولی و عرضی در طوق دایروی                                    121

شکل 4-31-نمایی از آبشستگی در پشت پایه با طوق دایروی                             122

شکل 4-32-الگوی آبشستگی در پایه­های مختلف با طوق دایره­ای                       125

شکل 4-33-نیمرخ­های طولی و عرضی در پایه­های مختلف با طوق دایره­ای           127

شکل 4-34-نمایی از آبشستگی در پایه­های مختلف با طوق مربعی                     128

شکل 4-35- الگوی آبشستگی در طوق مربعی                                                    130

شکل 4-36- نیمرخ­های طولی و عرضی در طوق مربعی                                       130

شکل 4-37- الگوی آبشستگی در پایه­های مختلف با دبی­های مختلف در طوق مربع    133

شکل 4-38-نیمرخ­های طولی و عرضی در طوق مربعی                                        135

شکل 4-39-نمایی از آبشستگی در طوق لوزی شکل                                           136

شکل 4-40- الگوی آبشستگی در پایه­های مختلف در طوق لوزی شکل                     138

شکل 4-41-نیمرخ­های طولی و عرضی  در طوق لوزی شکل                                  139

شکل 4-42-الگوی آبشستگی در دبی­های مختلف در طوق لوزوی                             142

شکل 4-43-نیمرخ­های طولی و عرضی در آکس پایه با طوق لوزوی                          144

شکل 4-44-نمودار RR2                                                                               146

شکل 4-45- نمودار R2 صحت سنجی شده                                                     147

شکل 4-46-نمودار نسبت عمق آبشستگی به عمق جریان به دبی                             149

شکل 4-47-نمودارR2 برای طوق لوزی شکل                                                    150

شکل 4-48- نمودار R2 برای طوق مربع شکل                                                        151

شکل 4-49- نمودار R2 برای طوق دایره­ای شکل                                                      152

شکل 4-50-نمودار R2 در حالت شاهد برای حجم آبشستگی                                       153

شکل 4-51-نمودار صحت سنجی شده­ی  R2 در حالت شاهد برای حجم آبشستگی    154  شکل 4-52-نمودار R2 در حالتی که برای طوق لوزی شکل در حجم آبشستگی            155