مطالعۀ آزمایشگاهی تأثیر شکل و ابعاد تکیه‌گاه‌های پل بر الگوی جریان در کانال مرکب با سیلاب‌دشت‌های شیب‌دار

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: مطالعۀ آزمایشگاهی تأثیر شکل و ابعاد تکیه‌گاه‌های پل بر الگوی جریان در کانال مرکب با سیلاب‌دشت‌های شیب‌دار

ارائه دهنده: Provider: رقیه جلیلی نوری - رشته عمران

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر مجید فضلی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر بهرام رضایی و دکتر مرتضی شکری

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 1401/11/03 ساعت 15 تا 17

مکان ارائه: Place of presentation: سالن سمینار 2

چکیده: Abstract: پل‌ها از جمله مهمترین و پرکارترین سازه‌های رودخانه‌ای هستند و به عنوان کلید راه‌های ارتباطی به شمار می‌روند، لذا طراحی اصولی و دقیق این سازه از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از علل اصلی خرابی بسیاری از پل‌ها قبل از پایان عمرشان، عدم توجه به معیارهای هیدرولیکی در طراحی، اجرا و نگهداری از آن‌هاست. وجود پایه و تکیه‌گاه‌های جانبی پل در عرض رودخانه باعث کاهش عرض عبوری جریان و انحراف خطوط جریان می‌شوند. الگوی جریان در رودخانه‌ها و در اطراف پایه و تکیه‌گاه پل بسیار پیچیده است. به طور کلی محاسبه و احداث پایه‌ها و تکیه‌گاه‌های پل از مهمترین و حساس‌ترین مراحل یک پروژۀ پل‌سازی می‌باشند. از مهمترین مواردی که در این رابطه می‌توان به آن اشاره نمود، اطلاعات مربوط به توزیع سرعت و الگوی جریان اطراف پایه و تکیه‌گاه‌ها است. با توجه به این که تاکنون کمتر تحقیقی دربارۀ تاثیر تکیه‌گاه بر روی الگوی جریان اطراف آن به ویژه در کانال‌های مرکب و علی الخصوص کانال مرکب با سیلاب‌دشت شیب‌دار و مقایسۀ آن با ابعاد دیگر تکیه‌گاه‌ها صورت گرفته است، به نظر می‌رسد این تحقیق می‌تواند در این زمینه مثمر ثمر باشد. در تحقیق حاضر، الگوی جریان اطراف تکیه‌گاه‌های پل در کانال مرکب با سیلاب‌دشت‌های شیب‌دار به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش‌ها در عمق نسبی 5/0 و دبی 200 متر مکعب در ساعت یا 56/55 لیتر در ثانیه انجام شده است. اندازه‌گیری‌ها در حضور چهار تکیه‌گاه با عرض‌های 5، 10، 15 و 20 سانتی‌متر و طول یکسان 13 سانتی‌متر، از فاصلۀ 5/0 متری بالادست هر تکیه‌گاه تا حدود 9/0 متری پایین‌دست آن و در فواصل طولی، عرضی و عمقی مختلف انجام شده است. با استفاده از نتایج برداشت‌شده، الگوی جریان و سرعت در جهت جریان در پلان افقی، نمودارهای عرضی و نمودارهای طولی، توزیع عرضی سرعت متوسط در عمق، طول و عرض گردابه‌ها، ورتیسیتی حول محور طولی و محور ارتفاعی، پایین‌افتادگی سطح آب در ترازهای طولی مختلف و تغییرات عمقی مؤلفه‌های سرعت طولی، عرضی و ارتفاعی بررسی شده‌اند. با توجه به نتایج، خطوط جریان در نزدیکی تکیه‌گاه به یکدیگر نزدیکتر شده و به سمت وسط کانال منحرف می‌شوند و با افزایش عرض تکیه‌گاه تجمع خطوط جریان نیز بیشتر می‌شود. همچنین به دلیل قرار گرفتن تکیه‌گاه‌ها در مسیر جریان، در سیلاب‌دشت بالادست و پایین‌دست تکیه‌گاه‌ها، گردابۀ جریان تشکیل شده که به طور کلی می‌توان گفت با افزایش عرض تکیه‌گاه، طول و عرض گردابۀ بالادست و پایین‌دست افزایش می‌یابد. در حضور تکیه‌گاه شماره 4 در دیوارۀ کانال اصلی نیز گردابه تشکیل می‌شود. مقدار ورتیسیتی حول محور طولی و ارتفاعی در بالادست و روبه‌روی تکیه‌گاه و در نزدیکی دیواره بیشترین مقدار را داشته و تا نزدیکی نقطۀ اتصال سیلاب‌دشت و کانال اصلی کاهش یافته و سپس افزایش می‌یابد. در پایین‌دست بیشترین مقدار ورتیسیتی پس از عبور از عرضی به اندازۀ عرض تکیه‌گاه رخ داده و سپس کاهش می‌یابد. میزان پایین افتادگی سطح آب با افزایش عرض تکیه‌گاه افزایش یافته و با پیشروی از دیوارۀ کانال به سمت وسط کانال اصلی این مقدار به تدریج کاهش می‌یابد. در صورت افزایش عرض تکیه‌گاه به بیش از 50 درصد عرض سیلاب‌دشت، ورود جریان به سیلاب‌دشت در پایین‌دست تکیه‌گاه وجود نداشته و تمام جریان از کانال اصلی عبور می‌کند. تغییرات عمقی مؤلفه‌های سرعت با افزایش عرض تکیه‌گاه افزایش یافته، بیشترین مقدار مؤلفه‌های طولی،عرضی و عمقی سرعت در روبه‌روی تکیه‌گاه و بیشترین تغییر جهت در مؤلفه‌ها در مقاطع پایین‌دست تکیه‌گاه‌ها مشاهده می‌شود.