بررسی تغییرات زمانی اندازه گرداب نعل اسبی و تنش برشی در جلوی پایه پل

Abstract

گرداب نعل اسبی در جلوی پایه پل نتیجه نهایی ناشی از گرادیان فشار معکوس بر روی بستر بالادست پایه می‌باشد. بررسی مراجع نشان می‌دهد دیدگاه های مختلفی در مورد نحوه و زمان تشکیل شدن گرداب نعل اسبی وجود دارد. بر این اساس در تحقیق حاضر اقدام به بررسی نظرات مختلف در مورد نحوه شکل‌گیری گرداب نعل اسبی در جلوی پایه پل می‌گردد. بررسی مراجع نشان می‌دهد که هر سه شکل وجود گرداب نعل اسبی قبل از شکل‌گیری حفره آبشستگی، در لحظه شکل‌گیری و بعد از آن مورد تایید محققین مختلف است. در ادامه با جمع‌آوری داده‌های آزمایشگاهی مختلف اقدام به محاسبه اندازه گرداب نعل اسبی در شرایط تعادل حفره و همچنین تغییرات زمانی اندازه گرداب نعل اسبی با افزایش عمق آبشستگی می‌گردد. نتایج محاسبات نشان می‌دهد که منحنی تغییرات زمانی اندازه گرداب نعل اسبی مشابه با عمق آبشستگی بوده که در نهایت به یک مقدار ثابت میل می‌کند. همچنین اندازه گرداب نعل اسبی محاسبه شده با روش‌های مختلف در شرایط تعادل حفره از 3/0 تا 3/3 برابر عمق آبشستگی تعادلی بوده و تابعی از پارامترهای مختلف نظیر اندازه دانه‌های بستر و قطر پایه پل می‌باشد. در نهایت روشی برای محاسبه تغییرات زمانی تنش برشی اعمالی به بستر جلوی پایه با توجه به اندازه گرداب نعل اسبی شده است. در این روش با افزایش اندازه گرداب نعل اسبی، تنش برشی در جلوی پایه پل از 4 برابر تنش برشی در بالادست پایه تا مقدار تنش برشی آستانه حرکت دانه‌های بستر کاهش می‌یابد.