التحري التجريبي لتأثير دعامات الجسور ضمن منحنيات الأنهار على تغيير القاع

الباحث

عبد الرزاق خضر عبد الواحد

المشرف

جعفر صادق معتوق

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة المدنية / الهندسة المدنية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Bridge piers;River bends;Bed changes;Local scour

تعتبر الجسور الدعامة الأساسية لاستكمال نظام النقل ويها يستكمل هذا النظام. لقد أصبح انشاء الجسور لربط أجزاء المدن بعضها ببعض بالغ الأهمية كنتيجة للتطور في المدن والتوسع العمراني. ان من الجدير ،Sal عند ملاحظة الأنهر وجد انها لا تجري بخطوط مستقيمة وانما في الغالب تكون متعرجة ومنحنية. لذا أصبح من الضروري دراسة الجوانب الهيدروليكية والمورفولوجية التي تتكون عند بناء الجسور في المناطق التي يكون للأنهار فيها شكل منحني. ان خصائص جريان المياه داخل المناطق المنحنية تكون معقدة كونها تتأثر بقوى الطرد المركزي واختلاف ارتفاع المياه بين الحافة الداخلية والخارجية مما يسبب جريان ثانوي على شكل مسار حلزوني. وهكذا فان خصائص النهر المورفولوجية والهيدروليكية ومعدل الجريان تتغير بوجود الجسور في تلك المناطق المنحنية من النهر. ان هذه الدراسة تعزز التحريات التجريبية للنحر حول الدعامات الثنائية من النوع المستطيلة وذات النهايات المستديرة والتي تحمل الجسر فوقها وخاصة عند تواجدها عبر الأنهر ذات المقاطع شديدة الانحناء وتأثير كل من النحر وتراكم الرسوبيات على الضفة الخارجية والداخلية والجوانب المورفولوجية لقاع النهر. الخصائص هذه تم فحصها عمليا عند تنصيب الدعامات بحالة موازية ويزاوية انحراف عن اتجاه الجريان. تم تطبيق تأثير الشدة والتصريف كمعيار لمقارنة النتائج. لقد تم تغطية قاع القناة بطبقة من الرمال بصورة افقية ومستوية ويعمق 12 سم. وهكذا فأن الدعامات تم تنصيبها في منتصف القطعة المستقيمة لمدخل القناة وفي داخل الجزء المنحنى من القناة التي كانت على شكل حرف (U) للمقاطع ذات الزوايا ”0 و”30 و”60 و"90 و1205 و1505 و”170 و”180. ان كافة التجارب التي أجريت تخضع لشروط الجريان من النوع الصافي وزمن تشغيل كل تجربة 6 ساعات. طبقا للنتائج فأن تواجد الدعامة بالقرب من الضفة الخارجية سبب نحر حول الدعامة ويقيمة قصوى 1.8 وبقيمة دنيا 0.623 اضعاف عرض الدعامة. القياسات هذه تم تسجيلها عند تنصيب الجسور في المقطعين ”90 و”30 على التوالي. اما بالنسبة للدعامة القريبة من الضفة الداخلية فأن أكبر عمق نحر كان 1.786 ضعف عرض الدعامة عند تواجد الجسر ضمن المقطع 60° من المنحنى. بينما كان اقل عمق للنحر بقيمة 0.65 و0.516 ضعف عرض الدعامة عند وجود الجسر ضمن المقطعين 150° 5 180° درجة على التوالي. تم ملاحظة ان الشدة لها تأثير أكبر على النحر من التصريف. على اية حال متى الشدة كانت ثابتة فأن نقصان التصريف يسبب زيادة بعمق النحر. ان تأثير تواجد الجسر على النحر للضفة الخارجية والداخلية ولأغلب الحالات كانت بداية النحر في المنحنى بين الزاويتين 307 - ”45 عند الضفة الداخلية من القناة بينما تتراكم الرسوبيات على الضفة الداخلية وتبدأ بين الزاويتين 707 - 90° ان الطول المعرض للنحر ضمن الضفة الخارجية يزداد بقدار (77.5-3) % إذا ما قورن بحالة عدم وجود جسر ولكافة المقاطع التي نصب بها الجسر. ان تواجد الدعامات ضمن القطاع 60° يسبب نحر في مقدمة الدعامة القريبة من الضفة الداخلية و يزداد بزيادة زاوية الانحراف باتجاه الضفة الخارجية وصولا الى زاوية انحراف 307 Cus سجل اعلى قيمة 2.67 ضعف عرض الدعامة. تم دراسة التنفيذ العكسي للحالة عندما تكون زاوية الانحراف باتجاه الضفة الداخلية. بينما عمق النحر في مقدمة الدعامة القريبة من الضفة الخارجية يقل كلما زاد انحراف الدعامة باتجاه الحافة الخارجية وتم تحقيق الإجراء العكسي مع الانحراف نحو الضفة الداخلية. اما فيما يتعلق تراكم الرسوبيات فأن اقصى ارتفاع لها لا يزيد بمره واحدة عن عرض الدعامة. بينما حدث اقصى معدل نقل رسوبيات عند تواجد الدعامات ضمن القطاع 90° ولحالتي زاوية انحراف الدعامة 30° باتجاه الضفة الداخلية والخارجية.

Bridges are the foundation of existence and are an integral feature of the transportation system; with them, this system is complete. The construction of bridges to join the various sections of cities has become vital due to the development occurring in the creation of towns and urban expansion. It is worth noting that the natural rivers are not straight; most of their paths are characterized by bends, meandering, and braiding. It became essential to study the hydraulic and morphologic aspects that arise when constructing bridges in areas where rivers are susceptible to bending. The complicated stream flow characteristics at bend locations are influenced by centrifugal force and superelevation, which results in a secondary current as a spiral shape. Thus, the river's morphology, hydraulics, and flow rate alter when bridges are built within the bend portions of the river. This thesis aims at investigating experimentally the local scour formed around two oblong piers for the bridge when crossing a river at a specific sector within a sharp bend reach, the impact on both the outer and inner banks erosion and deposition, the morphological aspects of the bed. These characteristics have been tested with both aligned and skewed flow directions for pier installation. The effect of intensity and discharge were implemented as a criteria for results comparison. The flume bed was covered with a horizontal level of homogenous sand to a depth of 12 cm. Whereas the piers were installed at the mid-section of the upstream flume reach and within the U-shaped bend at sector angles: 0o, 30o, 60o, 90o, 120o, 150o, 170o, and 180o. All experiments were conducted under clear water conditions with a total operational time of 6 hours. According to the results, the higher and lower local scours were found around pier close to the outer bank with 1.8 and 0.6 times the pier width at angles of 90o and 30o, respectively. As for the case of the pier near the inner bank, the largest local scour was 1.79 times the pier width when the bridge was installed at the angle 60o of the bend. At the same time, the minor one was 0.7 and 0.5 times the pier width when the bridge was located at the angle of 150o and 180o, respectively. It should be noted that the flow intensity had more effect on the local scour than the flow rate. The most considerable intensity and discharge cause increased erosion and sediment accumulation; however, when the intensity is fixed, the decreased discharge causes more significant erosion. For the impact of the bridge on the outer and inner banks erosion, in most cases, the erosion begins 30o-45o angle adjacent to the internal edge, while deposition is adjacent to the inner edge and begins between 70o-90o. The length of the exposure to erosion at the outer bank had increased by 3.0%-77.5% compared with the case of no bridge for all sections with bridge installation. When the piers are installed across sector 60o, the local scour at the nose of the pier near the internal edge increases with increasing the skewness angle towards the outer edge at a 30o skewness angle, reaching a maximum value of 2.7 times the pier's width. The reverse action was recorded with a skew to the internal bank. While scouring in front of the nose pier close to the outer edge decreases as skewness towards the outer edge increases, and reverse action is achieved with a skew towards the internal edge. Concerning sediment accumulation, the maximum sediment height did not exceed the pier’s width. While the maximum sediment transfer occurred when the piers were placed across the sector of angle 90o, with two cases of 30o skewness towards the inner and outer banks.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب