Physical modeling of local scouring around bridge piers in erodible bed النمذجة الفيزيائية لتأثير المتغيرات المتحكمة بالحت الموقعي حول دعامات الجسور في قاع قابل للتآكل

Abstract

The construction of bridges in alluvial channels will cause a contraction in the waterway at the bridge site The contraction in the waterway will cause a significant scour at that site Many bridges failed around the world because of extreme scour around piers The vertical reduction in the riverbed measured from bed level prior to the commencement of the scour action is called a scour depth Usually a structural engineer checks the safety of the bridge components while an architect designs the bridge shape The hydraulic engineer predicts the scour depth at the bridge site for a design flood before the construction and evaluates the need for scour protection at the bridge site after construction Local scour at pier site has been subjected to many investigations throughout the world and only very limited success has been achieved by the attempts to model scour computationally and physical model remains the principal tool employed for studying the scour at the bridges and the site of other hydraulic structures Numerous prediction formulas and design charts have been established as a result of laboratory and field investigations In this study a physical model was used to simulate the local scour around piers The main variables affecting the local scour around piers in alluvial bed of the real system were simulated and studied in the experimentation of the physical model Dimensional analysis technique is used to get dimensionless groups for the variables governing local scour around bridge pier Data gathered from experiments conducted on the physical model is used to study the effects of flow depth velocity of approach angle of pier inclination pier shape and pier numbers on the local scour depth

إن إنشاء الجسور في القنوات الرسوبية سوف يسبب تقلص في مسار الماء في موقع تلك الجسور، وإن هذا التقلص يؤدي أيضا إلى زيادة ملحوظة في عمق الحت في مواقع الجسور ومما تجدر الإشارة إليه أن كثير من الجسور حول العالم قد انهارت بسبب الحت الموقعي عند دعامات هذه الجسور ويعرف الحت الموقعى بأنه النقص العمودي في منسوب قاع النهر مقارنة مع المنسوب الأصلي قبل الحت إن المهندس الإنشائي يهتم بسلامة أجزاء الجسر بينما يصمم المهندس المعماري شكل الجسر وينصب اهتمام مهندس المياه بحساب الحت الموقعي قبل إنشاء الجسر مستخدما أعظم فيضان متوقع وكذلك لمعالجة مشكلة الحت عند موقع الجسر بعد الإنشاء تمت دراسة الحت الموقعي عند الجسور بواسطة عدد من الباحثين حول العالم، لكن هناك نجاح محدود لنمذجة الحت حسابيا، وإن النموذج الفيزيائي ظل الوسيلة الوحيدة لدراسة الحت الموقعي عند الجسور والمنشآت الهيدروليكية وقد اقترحت معا دلالات ورسوم بيانية ناتجة عن معلومات مختبرية لغرض استخدامها في تخمين عمق الحت عند الجسور