امتیاز کاربران: 

پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها

word
132
5 MB
31438
1390
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۳,۲۰۰ تومان
دانلود مقاله
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها

    پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد در رشته

    مهندسی راه، ساختمان و محیط زیست- سازه های هیدرولیکی

    در این تحقیق تاثیر ژئوبگ­ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل‏ها با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مورد مطالعه قرار­گرفته است. ژئوبگ­ها کیسه­هایی از جنس ژئوتکستایل هستند که با مصالحی مانند ماسه، بتن و یا مصالح حاصل از لایروبی رودخانه­ها پر می­شوند. با توجه به در دسترس بودن، هزینه کم و عدم نیاز به نیروی کار ماهر، استفاده از این مواد نسبت به مصالح سنتی بسیار مقرون به صرفه است. در این راستا، با استفاده از نرم­افزار FLOW-3D جریان و فرسایش رسوبات اطراف کوله پل‏ها و تاثیر ژئوبگ­ها و ژئومت­ها (ژئوبگ بزرگ) بر کاهش عمق آب‏شستگی مدل­سازی شد. از این نرم­افزار برای حل معادلات سه بعدی نویر-استوکس به روش مشتقات محدود (finite difference) استفاده شده­است. مدل آشفتگی RNG برای مدل­سازی میدان جریان در اطراف کوله، محلی که گردابه­های نعل اسبی تشکیل شده و جریان آشفته غالب است، به کار برده شده­است. تصدیق صحت و دقت نرم­افزار با استفاده از نتایج مدل آزمایشگاهی جریان و فرسایش اطراف کوله بدون لایه محافظ با دیواره قائم مورد بررسی قرار گرفت. در روند مدل­سازی ابتدا جریان اطراف کوله تا رسیدن به حالت پایدار گسترش یافت و سپس اجازه فرسایش به مدل داده شد. نتایج شبیه‏سازی از نظر کمی و کیفی با مدل آزمایشگاهی از مطابقت خوبی برخوردار است. بر اساس شبیه­سازی­های صورت گرفته، لایه­های ژئوبگ و ژئومت از کوله پل در برابر فرسایش به خوبی محافظت کرده ولی باعث انتقال فرسایش به پایین­دست کوله می­شوند. همچنین تاثیر هندسه لایه ژئومت بر کاهش ماکزیمم عمق آب‏شستگی، و نیز کارایی لایه ژئومت در عمق آب، سرعت و اندازه ذرات رسوبی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت.

     

    کلید واژگان: آب شستگی-  کوله پل- دینامیک سیالات محاسباتی

     

    فصل اول

    مقدمه

     

     

    1-1- انواع کوله پل‏ها، مکانیابی و ساخت

     

    اگر­چه مورفولوژی آبراهه­ های رودخانه­ای از یک محل به محل دیگر تفاوت­های اساسی دارند، اما کوله پل‏ها خصوصیات عمومی واحدی دارند که می­توان از آن برای تعریف نوع آن­ها جهت پیش­بینی میدان جریان در هندسه آبراهه­های مختلف استفاده نمود. خصوصیات عمومی کوله پل‏ها را می­توان در قالب نوع کوله، مکان­یابی عمومی خاکریز دسترسی و وضعیت ساخت کوله تعریف نمود. هر­یک از این خصوصیات، به همراه هندسه آبراهه و نوع رسوب بستر، تاثیر زیادی بر میدان جریان اطراف پل و در نتیجه آب‏شستگی خواهند داشت.

     

    1-1-1- انواع کوله پل‏ها

    به طور کلی کوله پل‏ها را می­توان به سه نوع اصلی تقسیم­بندی نمود:

    1) کوله با دیواره شیب­دار[1] (رایج­ترین نوع)

    2) کوله باله­ای[2]

    3) کوله با دیواره قائم

    در کوله­ های با دیواره شیب­دار کناره­ها مانند وجه روبرو شیب­دار هستند (معمولا با زاویه­ای کمتر از زاویه قرار­گیری[3] مصالح استفاده شده در خاکریز)؛ و گوشه­های متصل کننده وجوه و کناره­ها مانند قسمتی از یک مخروط گرد می­شوند (شکل 1-1). در کوله­های باله­ای نیز وجوه کناری خاکریز شیب­دار هستند، اما وجه روبرو عمودی است. زاویه بین وجه روبرو و باله­ معمولا ˚45 می­باشد؛ گر­چه زاویه­های دیگری نیز به کار برده می­شوند. به علت اتصال ناگهانی باله­ به وجه روبرویی، یک گوشه تیز تشکیل شده که باعث می­شود جریان نسبت به کوله­های با دیواره شیب­دار کمتر آب­لغز[4] باشند (شکل 1-1) . در کوله با دیواره قائم، هم وجوه کناری و هم وجه روبرویی به صورت عمودی است. زاویه وجوه کناری و روبرویی، ˚90 است، بنابراین جریان از جریان اطراف کوله باله­ای هم دارای آب­لغزی کمتری می­باشد.

    مکان­یابی کوله پل‏ها

    مکان­یابی کوله پل­های واقع بر رودخانه­ها را می­توان با پارامتر­های طول کوله (L)، عرض دشت سیلابی[5] (Bf)، و نصف عرض آبراهه (B) بیان نمود. به طور معمول مکان­یابی­های زیر رایج­اند (Morales & Ettema، 2011):

    1) کوله در دشت سیلابی آبراهه مرکب به گونه­ای قرار گیرد که  باشد. این مکان­یابی برای کوله­های با دیواره شیب­دار  معمول است.

    2) کوله کل دشت سیلابی تا آبراهه اصلی را در بر­بگیرد به گونه­ای که  باشد. این مکان­یابی برای کوله­های باله­ای در مسیل­های کوچک مناسب است.

    3) کوله در آبراهه مستطیلی قرار گیرد. این مکان­یابی رایج نیست، و ممکن است به عنوان یک کوله کوتاه در یک دشت سیلابی عریض محسوب می­شود.

     

    1-1-3- ابعاد کوله و نحوه ساخت

    پل­های آمریکا معمولا دارای حداقل دو خط 12 فوتی (m 66/3) هستند که برای یک عرض جاده کامل 24 فوت (m 32/7) به اضافه دو شانه راه 8 فوتی (m 44/2) در هر طرف، یک عرض 40 فوتی (m 2/12) را به دست می­دهد. خاکریز کنار نیز با شیب­های 2H:1V تا 3H:1V اجرا می­شود، هر­چند رایج­ترین شیب کناره 2H:1V است.

    کوله­ها معمولا بر روی یک دیوار حائل بتنی، یا ستونی واقع بر روی یک pile cap نگاه داشته شده توسط شمع­ها و یا یک پی گسترده قرار می­گیرند، و به خاکریز دسترسی متصل می­شوند.

     

     

    1-2- میدان جریان

     

    جریان عبوری از آبراهه یک پل که به علت وجود کوله پل‏ها و خاکریز­ها منقبض می­شود، شبیه جریان اطراف یک تنگ­شدگی می­باشد، با خصوصیات جریانی که در شکل (1-2) نشان داده شده­است: عرض جریان باریک شده و جریان در مقطع منقبض شده شتاب می­گیرد و باعث ایجاد ساختار­های با آشفتگی زیاد[6] شده (eddy­ها و گردابه­های مختلفی که اطراف مرز­های تنگ­شدگی می­چرخند) که پراکنده شده و سپس در داخل جریان محو می­شوند. باریک­شدگی جریان و آشفتگی در بسیاری از آبراهه پل‏ها، به علت شکل و زبری کانالی که آبراهه در آن واقع شده پیچیده­تر است.

    به طور معمول آبراهه­­ها از یک کانال اصلی عمیق­تر که در کنار دشت­های سیلابی واقع شده است، عبور می­کنند. شکل (1-3) جریان در نزدیکی یک کوله با دیواره شیب­دار را که در دشت سیلابی یک آبراهه مرکب قرار دارد، نشان می­دهد. جریان از بالا­دست به قسمت باریک­ترین مقطع، شتاب گرفته و دقیقا پایین­دست کوله، جریان با شتاب کاهنده ادامه می­یابد. در میدان جریان بلافاصله در پایین­دست کوله یک جدا­شدگی قبل از اینکه جریان دوباره در طول آبراهه تشکیل شود، اتفاق می­افتد. در طرف بالا­دست کوله ممکن است گردابه­های کوچکی که اندازه آن­ها به طول و جهت قرار­گیری کوله بستگی دارد، تشکیل شوند
     (Morales & Ettema، 2011).

     

    هنگامی­که پی کوله به صورت صلب به دشت سیلابی یا بستر متصل شده باشد، انحنای جریان اطراف تنگ­شدگی می­تواند باعث ایجاد ساختار­های آشفته شود. بنابراین جریان ممکن است با ایجاد یک حرکت مارپیچی محلی (گردابه مانند) که قدرت آب‏شستگی زیادی دارد، باعث فرسایش و ایجاد یک گودال در مسیر خودش شود. همچنین گردابه به وجود آمده یک سری گردابه­های ثانویه پیچیده­تر را ایجاد می­کند.Wong  (1982)، Tey (1984)، Kawn (1988)، Kouchakzadeh (1996) اطلاعات بیشتری درباره سیستم گردابه­ها فراهم آورده­اند.

    پروسه آب‏شستگی

     

    آب‏شستگی به فرسایش ناشی از میدان جریان وارده و شسته شدن رسوبات بستر و دیواره­های آبراهه اطلاق می­شود. در محل پل دو نوع آب‏شستگی ممکن است اتفاق افتد:

    1) آب‏شستگی کلی

    2) آب‏شستگی کوله

    در ادامه این دو نوع آب‏شستگی به طور خلاصه تشریح می­شود.

     

    1-3-1- آب‏شستگی کلی

    آب‏شستگی کلی حتی در غیاب سازه­های هیدرولیکی نیز اتفاق می­افتد، و موضوع اصلی این مطالعه نمی­باشد. آب‏شستگی کلی را می­توان به دو ترم آب‏شستگی کوتاه مدت، به علت وقوع سیلاب، و آب‏شستگی بلند مدت، مربوط به تغییرات ژئومورفیکی مرتبط با عدم تعادل ذخیره رسوب بستر، جریان آب و شیب آبراهه، تقسیم نمود.

     

    1-3-2- آب‏شستگی کوله پل

    شکل کوله و طرز قرار­گیری آن در یک آبراهه باعث ایجاد جریان شبیه جریان عبوری از یک تنگ­شدگی باریک در آبراهه­های باز می­شود. بنابراین خصوصیات اصلی آب‏شستگی را می­توان به صورت زیر تعریف نمود (Morales & Ettema، 2011):

    1) آب‏شستگی کوله بسیار متاثر است از توزیع جریان عبوری از تنگ­شدگی کوتاه و ساختار­های آشفتگی که توسط جریان ورودی به تنگ­شدگی به وجود آمده و پخش می­شوند.

    2) برای بیشتر کوله پل‏ها وجود کوله، جریان را به طور یکنواخت در امتداد آبراهه پل منقبض می­کند. با این حال، در حالت خاکریز کوتاه متصل به آبراهه عریض، آب‏شستگی با دو شرط زیر کاهش می­یابد:

    الف) اگر عرض آبراهه ثابت باشد و طول خاکریز کاهش یابد، عمق آب‏شستگی در محل کوله به صفر می­رسد.

    ب) برای یک شکل کوله کامل با طول ثابت در یک آبراهه با عرض زیاد شونده، عمق آب‏شستگی در محل کوله به یک مقدار محدود مرتبط با آب‏شستگی اطراف یک کوله در یک آبراهه بسیار عریض می­رسد. این عمق آب‏شستگی را می­توان به طور تقریبی با ترم تنگ­شدگی موضعی جریان اطراف خود کوله به تنهایی تخمین زد.

    مدلسازی شرط دوم توسط مدل­های هیدرولیکی دشوار است، زیرا اکثر فلوم­های آزمایشگاهی به اندازه کافی عریض نیستند.

    3) در صورتی که خاکریز دسترسی یک کوله نفوذ ناپذیر نباشد و جریان از آن عبور کند، آب‏شستگی کوله اساسا به صورت توسعه موضعی آب‏شستگی تنگ­شدگی مرتبط با جریان عبوری از یک تنگ­شدگی طویل گسترش می­یابد.

    4) آب‏شستگی کوله معمولا موجب فرسایش هیدرولیکی و در پی آن شکست ژئوتکنیکی دیواره آبراهه اصلی و خاکریز اطراف ستون کوله می­شود.

    Ettema  و همکارانش (2009) پروسه آب‏شستگی اطراف کوله پل‏ها را با مطالعات آزمایشگاهی مورد بررسی قرار دادند.

    آب شستگی اطراف کوله پل‏ها یکی از دلایل معمول شکست پل‏ها بوده و معمولاً منجر به اختلال در ترافیک شده و گاهی نیز تلفات جانی در بردارد. آب شستگی پایه پل موجب فرسایش هیدرولیکی مرزهای آبراهه اطراف آن و زوال ژئوتکینکی خاکی که کوله بر آن قرار گرفته، می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود. بر این اساس، لازم است که سازه پایه پل همان گونه که در برابر شکست ژئوتکینکی مقاوم می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود، در برابر فرسایش هیدرولیکی نیز محافظت شود.

    در شرایط جریان ثابت، آب شستگی در بستر ماسه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای و شنی در طول چند ساعت، در بستر با مصالح چسبنده در طول چند روز، بستر با مصالح شیل در طول چند ماه، بستر سنگ آهکی در طول چند سال و مصالح گرانیت سخت در طی قرن‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها به بیشینه عمق آب‏شستگی خود خواهد رسید. در شرایط جریان معمول اطراف پل‏ها، چندین سیلاب نیاز است تا ماکزیمم عمق آب شستگی اتفاق افتد.

    تعیین اندازه عمق آب شستگی به علت طبیعت چرخه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای پروسه این پدیده، بسیار پیچیده است. اکثر روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و دستورالعمل‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های موجود برای تعیین میزان آب شستگی پایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های پل بر اساس مدل‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آزمایشگاهی با مقیاس کوچک و اطلاعات حاصل از مشاهدات پل­های ساخته شده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد.

    دو رویکرد کلی برای حفاظت پایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های پل در برابر آب شستگی وجود دارد:

    پایداری مکانیکی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کوله پل‏ها به وسیله واحدهای حفاظت، که به عنوان یک لایه اضافی در برابر تنش برشی عمل کرده و از کوله در برابر آب‏شستگی محافظت می­کنند.

    تغییر مسیر جریان بالادست، که در این روش با استفاده از تمهیداتی با تغییر دادن مشخصات جریان عبوری از آبراهه، مانع وقوع فرسایش در اطراف کوله می­شوند.

     

     

    1-4- معرفی تحقیق

     

    با توجه به اهمیت موضوع فرسایش کوله­ها که منجر به خرابی پل که سازه مهم برای رفت و آمد محسوب می­شود، در تحقیق حاضر به بررسی تاثیر تکنولوژی جدیدی که اخیرا برای کنترل آب‏شستگی در سازه­های آبی استفاده می­گردد، پرداخته خواهد شد. در این روش به جای لایه­های محافظ سنتی، مانند سنگ­چین، از لایه­های محافظ ژئوبگ و ژئوبگ بزرگ (ژئومت) در اطراف کوله پل استفاده می­گردد. ژئوبگ­ها کیسه­هایی از جنس ژئوتکستایل هستند که با مصالحی مانند ماسه، بتن و یا مصالح حاصل از لایروبی رودخانه­ها پر می­شوند. در سال های اخیر از ژئوبگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها برای کنترل فرسایش در مهندسی دریا استفاده شده است (Pilarezyk، b-2000؛ Heibaum، 2002). منتها استفاده از ژئوبگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها برای کنترل آب شستگی کوله پل‏ها به ندرت انجام گرفته است. مزیت استفاده از این مصالح ارزان بودن آن­ها نسبت به سایر مصالح، در دسترس بودن و عدم نیاز به نیروی کار با مهارت بالا برای نصب و اجرا می باشد. اخیرا نحوه استفاده از این مصالح برای کنترل آب شستگی کوله پل‏ها مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به اینکه کاربرد ژئوبگ­ها برای کنترل آب شستگی به تازگی مورد توجه قرار گرفته است و نیز نبود ضوابط طراحی کافی، مطالعات بیشتری در این زمینه مورد نیاز است. بدین منظور ابتدا در فصل 2 مروری بر تحقیقات قبلی انجام شده و تئوری پدیده آب‏شستگی در اطراف کوله پل‏ها مورد مطالعه قرار می­گیرد. سپس در فصل 3 ضوابط طراحی ژئوبگ­ها و ژئومت­ها خواهد آمد. پس از آن در فصل 4 به معرفی نرم­افزار FLOW-3D که برای شبیه‏سازی مورد استفاده قرار گرفته­است، و نیز معادلات حاکم بر جریان، رسوب و آشفتگی پرداخته می­شود. در فصل 5 نتایج حاصل از شبیه‏سازی با استفاده از نرم­افزار FLOW-3D و مقایسه با نتایج آزمایشات Korkut و همکارانش (2007)، تاثیر استفاده از لایه ژئوبگ و ژئومت در کنترل آب‏شستگی کوله­ها مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. همچنین تاثیر پارامتر­های مختلف در کارایی لایه ژئومت و ژئوبگ بررسی می­گردد. در آخر و در فصل 6 نتایج و
     پیشنهاد­ها برای مطالعات آینده خواهد آمد.

    Abstract

     

     

    Numerical Study on the Effects of Geobags in Controlling the Scour of Bridge Abutments

     

     

    Computational Fluid Dynamics (CFD) method was applied to study the effects of geobags in controlling bridge abutment scour. To the best of author’s knowledge, this is the first application of this numerical method for modeling of geobags influence on controlling abutment scour. Geobags are geotextile cloth bags filled with dredged materials, sand or concrete. Because of low cost, easy performance and availability, geobags and geomats (large geobags) are good supersedences for other countermeasures like riprap. In this research, the bridge abutments scour and geobags and geomats efficiency on reducing scour depth was modeled by using of FLOW-3D software. The model has been used to solve three dimensional, transient, Navier-Stokes equations. A nonlinear RNG turbulence model was used for modeling of the flow field near the abutment, where horseshoe vortices are formed and the turbulent flow is more dominant. First the flow around the abutment was simulated to reach steady state and then the erosion was allowed. The agreement between numerical results and experimental data was good. According to the simulation results, geomats may protect the abutment itself from scouring well, but the scour may shift to the downstream of the abutment. The geomat layer geometry effects on reducing the maximum scour depth and its efficiency in various flow depth, flow velocity and sediment grain size, also were explored.

     

    Key Words: Scour, Bridge Abutments, Computational Fluid Dynamics

     

  • فهرست و منابع پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها

    فهرست:

    فصل اول: مقدمه

    1-1- انواع کوله پل‏ها، مکانیابی و ساخت... 2

    1-1-1- انواع کوله پل‏ها 2

    1-1-2- مکانیابی کوله پل‏ها 3

    1-1-3- ابعاد کوله و نحوه ساخت... 4

    1-2- میدان جریان.. 4

    1-3- پروسه آب‏شستگی.. 6

    1-3-1- آب‏شستگی کلی.. 6

    1-3-2- آب‏شستگی کوله پل.. 7

    1-4- معرفی تحقیق.. 8

     

    فصل دوم: مروری بر تحقیقات پیشین و تئوری تحقیق

    2-1- مقدمه. 11

    2-2- طبقه بندی آب‏شستگی موضعی کوله پل‏ها 12

    2-3- میدان جریان و تنش برشی بستر در محل کوله پل.. 13

    2-4- پارامترهای تاثیرگذار بر آب‏شستگی کوله پل‏ها 16

    2-4-1- طبقه بندی پارامترها 16

    عنوان                                                                                                                          صفحه

     

    2-4-2- آنالیز ابعادی.. 17

    2-5- تاثیر پارامترهای مختلف بر عمق آب‏شستگی.. 18

    2-5-1- سرعت جریان عبوری.. 18

    2-5-2- عمق جریان عبوری.. 20

    2-5-3- طول کوله، نسبت تنگ شدگی و نسبت دهانه. 21

    2-5-4- اندازه و دانهبندی رسوبات.. 22

    2-5-5- شکل کوله. 25

    2-5-6- جهت قرارگیری کوله نسبت به جریان عبوری.. 26

    2-5-7- هندسه آبراهه. 27

    2-5-8- تغییرات زمانی آب‏شستگی.. 28

    2-6- تخمین عمق آب‏شستگی.. 31

    2-6-1- رویکرد رژیم جریان.. 31

    2-6-2- رویکرد تجربی.. 32

    2-6-3- رویکرد تحلیلی یا شبه تجربی.. 37

    2-7- مطالعات عددی آب‏شستگی اطراف کوله پل‏ها 38

    2-8- روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کنترل آب شستگی.. 40

    2-9- نتیجه‏گیری.. 42

     

    فصل سوم: ضوابط طراحی ژئوبگ‌ها

    3-1- مقدمه. 44

    3-2- ضوابط کلی پایداری.. 44

    3-2-1- پایداری در برابر بار موج.. 44

    3-2-2- پایداری بار جریان.. 48

    عنوان                                                                                                                          صفحه

     

    3-3 -ضوابط پایداری ژئوبگ‌ها 52

    3-3-1- بحث در مورد دانسیته نسبی.. 52

    3-3-2- محافظت شیب... 52

    3-3-3- پایداری المان‌های تاج.. 56

    3-4- ضابطه طراحی بر اساس بار جریان.. 57

    3-5- پایداری ژئوبگ‌ها از منظر مکانیک خاک... 57

     

    فصل چهارم:  معرفی نرم‏افزار FLOW-3D

    4-1- مقدمه. 59

    4-2- مدل هیدرودینامیک... 59

    4-3- مدلسازی رسوب.. 62

    4-4- مدل آشفتگی.. 66

     

    فصل پنجم: نتایج شبیه‏سازی عددی

    5-1- مقدمه. 69

    5-2- کالیبراسیون مدل و آنالیز حساسیت مش‏بندی.. 70

    5-2-1- مشخصات مدل و نحوه شبکه‏بندی.. 70

    5-2-2- نتایج شبیه‏سازی.. 73

    5-2-2-1- نتایج شبیه‏سازی جریان.. 73

    5-2-2-2- نتایج شبیه‏سازی رسوب.. 75

    5-3- بررسی تاثیر ژئومت بر کنترل آب‏شستگی کوله با دیواره قائم.. 81

    5-4- بررسی تاثیر ژئوبگ و ژئومت بر کنترل آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای.. 83

    5-4-1- مشخصات مدل کوله باله‏ای.. 83

     

    عنوان                                                                                                                          صفحه

     

    5-4-2- نتایج شبیه‏سازی جریان و فرسایش اطراف کوله باله‏ای بدون
     وجود لایه محافظ.. 85

    5-4-3- نتایج شبیه‏سازی جریان و فرسایش اطراف کوله باله‏ای
     محافظت شده با ژئوبگ... 87

    5-4-4- شبیه‏سازی جریان و فرسایش اطراف کوله بالهای محافظت شده
     به وسیله ژئومت... 91

    5-5- تاثیر ضخامت و عرض لایه ژئومت بر کنترل آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای.. 93

    5-6- بررسی اثر عمق جریان بر آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای بدون لایه
     محافظ و کارایی کوله حفاظت شده با لایه ژئومت... 98

    5-7- مطالعه تاثیر سرعت جریان بر آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای
     بدون لایه محافظ و کارایی کوله حفاظت شده با لایه ژئومت... 100

    5-8- بررسی تاثیر اندازه ذرات رسوبی و پارامتر شیلدز بر آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای بدون لایه محافظ و کارایی کوله حفاظت شده با لایه ژئومت و لایه ژئوبگ... 102

     

    فصل ششم:  نتایج تحقیق و پیشنهادها

    6-1- نتایج تحقیق.. 105

    6-2- پیشنهادها برای کارهای آینده. 106

     

    فهرست منابع.. 107

     

     

    منبع:

     

     

    Ahilan RV, Sleath JFA, 1987, Sediment transport in oscillatory flow over flat bed. J Hydraul Eng; 113(3):308–22

    Ahmad M, 1953, Experiments on design and behavior of spur-dikes. Proc. Int. Hydraul. Convention: 145–159

    Ahmed F, Rajaratnam N, 2000, Observations on flow around bridge abutment. J. Eng. Mech., Am. Soc. Civ. Eng. 126: 51–59

    Anderson A. G, 1963, Discussion of ‘Sediment transportation mechanics: erosion of sediment’ by Task Force on Preparation of Sedimentation Manual. J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng. 89: 237–248

    Baker R. E, 1986, Local scour at bridge piers in non-uniform sediment. Rep. No. 402, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Ballio F, Orsi E, 2000, Time evaluation of scour around bridge abutments. Water Eng. Res. 2: 243–259

    Bakker WT, 1974, Sand concentration in an oscillatory flow. In: Proceedings of the 14th conference coastal engineering ASCE, Copenhage: 1129–48.

    Barbhuiya A. K, 2003, Clear-water scour at abutments. Ph D thesis, Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology, Kharagpur

    Barbhuiya A. K, Dey S, 2004a, Measurements of turbulent flow field at a vertical semicircular cylinder attached to the sidewall of a rectangular channel. Flow Meas. Instrum. 15: 87–96

    Barbhuiya A. K, Dey S, 2004b, Turbulent flow measurement by the ADV in the vicinity of a rectangular cross-section cylinder placed at a channel sidewall. Flow Meas. Instrum. 15: 221–237

    Barbhuiya A. K, Dey S, 2004c, Local scour at abutments: A review. Sadhana  29: 449–476

    Barkdoll B. D., Ettema R., Melville B. W., 2007, Countermeasures to protect bridge abutments from scour. National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) Rep. No. 587, Transportation Research Board, Washington, D.C

     

    Biglari B, Sturm T. W, 1998, Numerical modeling of flow around bridge abutments in compoundchannel. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 124: 156–164

    Blench T, 1957, Regime behavior of canals and rivers (London: Butterworth Scientific)

    Bradford S. F, 2000, Numerical simulation of surf zone dynamics. J. Waterw. Port. C. - ASCE, 126(1):1–13

    Breusers H.N.C, 1963, Discussion of ’Sediment transportation mechanics: erosion of sediment’ by Task Force on Preparation of Sedimentation Manual. J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng. 89: 277–281

    Breusers H.N.C, 1967, Time scale of two-dimensional local scour. Proc. 12th Cong. IAHR 3: 275–282

    Brethour J. M, 2001, Transient 3-d model for lifting, transporting and depositing solid material. In Proceedings of the 2001 International Symposium on Environmental Hydraulics, Tempe, Arizona

    Cardoso A. H, Bettess R, 1999, Effects of time and channel geometry on scour at bridge abutments. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 125: 388–399

    Carstens M. R, 1966, Similarity laws for localized scour. J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng. 92: 13–36 CBI 1949 Pub. No. 49, Central Board of Irrigation, New Delhi CBI, 1949, Pub

    Chabert J, Engeldinger P, 1956, Etude des affouillements autour des piles de ponts. Serie A, Laboratoire National d’Hydraulique. Chatou, France (in French)

    Chang WY, Lai JS, Yen CL, 1999, Simulation of scour depth evolution at pier nose. In: Proceedings of the 1999 international water resources engineering conference, August, Session BS-05, Water Resources Publications, LLC, Highlands Ranch, CO.

    Chiew Y.M, 1984, Local scour at bridge piers. Ph D thesis, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Chiew Y.-M., Lim S.-Y, 2003, Protection of bridge piers using a sacrificial sill. Proc. Inst. Civ. Eng., Waters. Maritime Energ., 156(1): 53–62

    Chopakatla S. C, 2003, A CFD Model for Wave Transformations and breaking in the Surf Zone. MS thesis, The Ohio State University

    Coleman S. E, Lauchlan C. S, Melville B. W, 2003, Clear-water scour development at bridge abutments. J. Hydraul. Res. 41: 521–531

    Cunha L. V, 1975, Time evolution of local scour. Proc. 16th Conf. Int. Assoc. Hydraulic Research (Delft: IAHR) pp 285–299

    Dargahi B, 1990, Controlling mechanism of local scouring. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 116: 1197–1214

    Dey S, Bose S. K, Sastry G.L.N, 1995, Clear-water scour at circular piers: a model. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 121: 869–876

    Dey S, 1995, Three-dimensional vortex flow field around a circular cylinder in a quasi-equilibrium scour hole. Sadhana 20: 771–785

    Dey S, Barbhuiya A. K, 2004a, Clear-water scour at abutments. Water Management, J. Proc. Inst. Civ. Eng. (London) 151: 77–97

    Dey S, Barbhuiya A. K, 2004b, Clear-water scour at abutments in thinly armored beds. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 130: 622–634

    Dongol D.M. S, 1994, Local scour at bridge abutments. Rep. No. 544, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Ettema R, 1980, Scour at bridge piers. Rep. No. 216, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Ettema R, Nakato T, Muste M, 2009, Scour at Bridge Abutments. Web Report for Project 24-20, National Cooperative Highway Research Program, Washington, DC, United States

    Flow Science, Inc. 2002, FLOW-3D User’s Manual. Flow Science, Inc., 8.0 edition

    Franzetti S, Larcan E, Mignosa P, 1982, Influence of test duration on the evaluation of ultimate scour around circular piers. Proc. Int. Conf. Hydraulics and Modelling of Civil Structures, Coventry, England, pp 381–396

    Froehlich D. C, 1989, Local scour at bridge abutments. Proc. Natl. Conf. Hydraulic Engineering (New Orleans, LA: Am. Soc. Civil Eng.) pp 13–18

    Garde R. J, Subramanya K, Nambudripad K. D, 1961, Study of scour around spur-dikes. J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng. 87: 23–37

    Garde R. J, Subramanya K, Nambudripad K. D, 1963, Closure of ‘Study of scour around spur-dikes’. J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng. 88: 167–175

    Gill M. A, 1972, Erosion of sand beds around spur-dikes. J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng. 98:1587–1602

    Graf W. H, Istiarto I, 2002, Flow pattern in the scour hole around a cylinder. J.Hydraul. Res. 40: 13–20 Hjorth P 1975 Studies on the nature of local scour. Bull. Series A, No. 46, Department of Water Resources Engineering, University of Lund, Sweden

    Hagatun K, Eidsvik KJ, 1986, Oscillatory turbulent boundary layers with suspended sediments. J Geophys Res; 91(C11):13,045–55

    Heibaum, M.H, 2000, Geosynthetic containers— a new field of application with nearly no limits. Proceedings of the seventh international conference on geosynthetics. 7 ICG-NICE, France, vol. 3, pp. 1013–1016

     

    Hjorth P, 1975, Studies on the nature of local scour. Bull. Series A, No. 46, Department of Water Resources Engineering, University of Lund, Sweden

    Huang W, Yang Q, Hong X, 2009, CFD modeling of scale effects on turbulence flow and scour around bridge piers. J. Computers & Fluids 38: 1050-1058

    Kandasamy J.K, 1985, Local scour at skewed abutments. Rep. No. 375, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Kandasamy J. K, 1989, Abutment scour. Rep. No. 458, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Kandasamy J. K, Melville B. W, 1998, Maximum local scour depth at bridge piers and abutments. J. Hydraul. Res. 36: 183–197

    Kayaturk S.Y. 2005, Scour and scour protection at bridge abutments. M.S thesis, The Middle East technical university

    Kohli A, Hager W. H, 2001, Building scour in floodplains. Water Maritime Eng., Proc. Inst. Civ. Eng. (London) 148: 61–80

    Koken M., Gogus M., 2010, Effect of abutment length on the bed shear stress and the horseshoe vortex system. International Conference on Fluvial Hydraulics, Braunschweig, Germany

    Korkut R., J.Martinez E., Morales R., Ettema R., Barkdoll B., 2007, Geobag Performance as Scour Countermeasure for Bridge Abutments. 10.1061 (ASCE) 0733-9429, 133: 431-439

    Kouchakzadeh, S., 1996, The local scouring phenomenon at bridge abutments terminating in the floodplain zone. PhD thesis. Ottawa, Canada, Dept. of Civil Engineering, University of Ottawa

    Kothyari U. C, Garde R. J, Ranga Raju K. G, 1992a, Temporal variation of scour around circular bridge piers. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 118: 1091–1106

    Kothyari U. C, Garde R. J, Ranga Raju K. G, 1992b, Live-bed scour around cylindrical bridge piers. J. Hydraul. Res. 30: 701–715

    Kothyari U. C, Ranga Raju K. G, 2001, Scour around spur-dikes and bridge abutments. J. Hydraul. Res. 39: 367–374

    Kumar V., Ranga Raju K. G., Vittal, N, 1999, Reduction of local scour around bridge piers using slots and collars. J. Hydraul. Eng., 125(12): 1302–1305

    Kwan T. F., 1984 Study of abutment scour. Rep. No. 328, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Kwan T. F., 1988, A study of abutment scour. Rep. No. 451, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Kwan T. F., Melville B. W., 1994, Local scour and flow measurements at bridge abutments. J. Hydraul. Res. 32: 661–67

     

    Lagasse P. F., Clopper P. E., Zevenbergen L. W., Girard L. G., 2007, Countermeasures to protect bridge piers from scour. National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) Rep. No. 593, Transportation Research Board, Washington, D.C

    Lauchlan C. S., Melville, B. W., 2001, Riprap protection at bridge piers. J. Hydraul. Eng., 127(5): 412–418

    Laursen E. M., 1952, Observations on the nature of scour. Proc. 5th Hydraul. Conf.: 179–197

    Laursen E. M., 1958, Scour at bridge crossings. Bull. No. 8, Iowa Highways Research Board, Ames, Iowa

    Laursen E. M., 1960, Scour at bridge crossings. J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng. 86: 39–54

    Laursen E. M., 1963, An analysis of relief bridge scour. J. Hydraul. Div., Am. Soc. Civ. Eng. 89: 93–118

    Laursen E. M., Toch A., 1956, Scour around bridge piers and abutments. Bull. No. 4, Iowa Highways Research Board, Ames, Iowa

    Li H., Barkdoll B. D., Kuhnle R., Alonso C, 2006, Parallel walls as an abutment scour countermeasure. J. Hydraul. Eng., 132(5): 510–520

    Lim S. Y, 1997, Equilibrium clear-water scour around an abutment. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 123: 237–243

    Lim S. Y, Cheng N. S, 1998, Prediction of live-bed scour at bridge abutments. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 124: 635–638

    Liu H.K, Chang F.M, Skinner M.M, 1961, Effect of bridge construction on scour and backwater. CER60 HKL 22, Colorado State University, Civil Engineering Section, Fort Collins, Colorado

    Macky G. H, 1990, Survey of roading expenditure due to scour. CR 90·09, Department of Scientific and Industrial Research, Hydrology Centre, Christchurch, New Zealand

    Melville B. W, 1975, Local scour at bridge sites. Rep. No. 117, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Melville B. W, 1992, Local scour at bridge abutments. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 118: 615–631

    Melville B. W, 1995, Bridge abutment scour in compound channels. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 121: 863–868

    Melville B. W, 1997, Pier and abutment scour: integrated approach. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ.  Eng. 123: 125–136

    Melville B. W, Ettema R, 1993, Bridge abutment scour in compound channels. Proc. Natl. Conf. Hydraulic Engineering, Univ. of Iowa, Iowa City, Iowa, pp 767–772

    Melville B. W, Sutherland A. J, 1988, Design method for local scour at bridge piers. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 114: 1210–1226

    Molinas A, Kheireldin K, Wu B, 1998, Shear stress around vertical wall abutments. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 124: 822–830

    Morales R, Ettema R, 2011, Insights from depth-averaged numerical simulation of flow at bridge abutments in compound channels. Iowa University

    Neill C. R, 1973, Guide to bridge hydraulics (Toronto: University of Toronto Press)

    Nadaoka K, Yagi H, 1990, Single-phase fluid modeling of sheet-flow toward the development of numerical mobile bed. In: Proceedings of the 22th international conference coastal engineering ASCE: 2346–59

    Odgaard A. J., Wang Y., 1987, Scour prevention at bridge piers. Proc., 1987 National Conf. on Hydraulic Engineering, New York, 523–527

    Oliveto G, Hager W. H, 2002, Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 128: 811–820

    Olsen NRB, Melaaen MC, 1993, Three-dimensional calculation of scour around cylinders. J Hydraul Eng. 119(9):1048–54

    Pilarczyc K.W, 2000-a, Geosynthetics and Geosystems in Hydraulic and Coastal Engineering, A.A. Balkema, Rotterdam

    Pilarczyc, K. W, 2000-b, Geomettresses in erosion control—An overview of design criteria.  Filters and drainage in geotechnical and environmental engineering, Balkema, Rotterdam, The Netherlands,  331–338.

    Rajaratnam N, Nwachukwu B. A, 1983, Flow near groin-like structures. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 109: 463–480

    Raudkivi A. J, Ettema R, 1983, Clear-water scour at cylindrical piers. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 109: 338–350

    Ribberink JS, Al-Salem AA, 1995, Sheet flow and suspension of sand in oscillatory boundary layers. Coastal Eng. 25:205–25

    Richardson E. V, Davis S. R, 2001, Evaluating scour at bridges. HEC18 FHWA NHI 001, Federal Highway Administration, US Department of Transportation, Washington, DC.

    Richardson E. V, Harrison L. J, Richardson J. R, Davies S. R, 1993, Evaluating scour at bridges. Publ. FHWA-IP-90-017, Federal Highway Administration, US Department of Transportation, Washing-ton, DC

    Richardson JE, Pancheng VG, 1998, Three dimensional simulation of scour inducing flow at bridge piers. J Hydraul Eng ASCE: 124(5)

    Richardson E. V, Richardson J. R, 1998, Discussion of ‘Pier and abutment scour: integrated approach’ by B W Melville. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 124: 771–772

    Richardson E. V, Simons D. B, Lagasse P. F, 2001, River engineering for highway encroachments – highways in the river environment. HS6 FHWA NHI-01-004, Federal Highway Administration, US Department of Transportation, Washington, DC

    Ramu K.L.V, 1964, Effect of sediment size on scour. Ph D thesis, University of Roorkee, Roorkee, India

    Rouse H, 1965, Engineering hydraulics: sediment transportation (New York: John Wiley and Sons)

    Santos J.S.D, Cardoso A. H, 2001, Time evolution of local scour at obstacles protruding from channel side walls. Int. J. Sediment Res. 16: 460–472

    Sastry C. L. N, 1962, Effect of spur-dike inclination on scour characteristics. MS thesis, University of Roorkee, Roorkee

    Smith H. D, 2004, Modeling the flow and scour around an immovable cylandir, MS thesis, The Ohio State University

    Stansby P. K, Zhou J. G, 1998, Shallow-water flow solver with non-hydrostatic pressure: 2D vertical plane problems. Int. J. Numer. Meth. Fl., 28(3):541–563

    Sturm T. W, Janjua N. S, 1994, Clear-water scour around abutments in floodplains. J. Hydraul. Eng., Am. Soc. Civ. Eng. 120: 956–972

    Tey C. B, 1984, Local scour at bridge abutments. Rep. No. 329, School of Engineering, University of Auckland, Auckland, New Zealand

    Tseng M, Yen CL, Song CCS, 2000, Computation of three-dimensional flow around square and circular piers. Int J Numer Meth Fluids; 34: 207–27

    Wang SSY, Jia Y, 1999, Computational simulations of local scour at bridge crossings - capabilities and limitations. In: Proceedings of the 1999 international water resources engineering conference, August, Session BS-06, Water Resources Publications, LLC, Highlands Ranch, CO.

    Whitehouse R.J.S, 1997, Scour at marine structures: a manual for engineers and scientists. Res. Rep. SR417, HR Wallingford Limited, Wallingford, UK

    Wilcox D. C, 2000, Turbulence Modeling for CFD. DCW Industries, second edition

    Wong W. H, 1982, Scour at bridge abutments. Rep. No. 275, School of Engineering, University of Auckland, New Zealand

    Zaghloul N. A, McCorquodale J. A, 1975, A stable numerical model for local scour. J. Hydraul. Res.13: 425–444

    Zarrati A. R., Nazahira M., Mashahir M. B, 2006, Reduction of local scour in the vicinity of bridge pier groups using collars and riprap. J. Hydraul. Eng., 132(2): 154-162

     



تحقیق در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, مقاله در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, پروپوزال در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, تز دکترا در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, پروژه درباره پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, گزارش سمینار در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها, رساله دکترا در مورد پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل ‏ها

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس