پروژه شبیه سازی عددی هیدرولیکی- هندسی آبشستگی در پایه پل های بتنی(مطالعه موردی)
رشته : کارشناسی ارشد عمران – حمل و نقل
فرمت : PDF
چکیده :
آبشستگی موضعی دراطراف پایه پل ها همواره به عنوان یک مشکل بویژه در زمان وقوع سیلاب ها در رودخانه ها مطرح بوده است . این پدیده باعث ایجاد یک حفره در مجاورت پایه پل شده و در صورت عدم طراحی مناسب با توسعه ی عمق این حفره و رسیدن آن به تراز پی پایه پل سازه پل در آستانه انهدام قرار می گیرد. انهدام سازه پل در هنگام وقوع جریان های سیلابی علاوه بر هزینه های مستقیم ، هزینه های غیر مستقیم اقتصادی و اجتماعی زیادی به دنبال دارد. سالیان متمادی قرار دادن پی پایه پل در عمقی بیش از عمق آبشستگی متعادل متناظر با سیل طرح به عنوان یک راه حل مطرح بوده است . این راه حل به رغم اینکه محافظه کارانه می باشد در بسیاری از موارد مانند پل های کم ارزش و یا سازه های موقّت روشی غیر اقتصادی خواهد بود زیرا عمق آبشستگی متعادل در زمان نسبتاً طولانی حاصل می شود حال آنکه زمان تداوم جریان در بیشتر مواقع کمتر از آن است که عمق آبشستگی متعادل حاصل گردد. آبشستگی موضعی در هنگام وقوع سیلاب ها پدیده ای وابسته به زمان می باشد و از آنجا که جریان سیلابی به صورت هیدروگراف جریان نشان داده می شود می توان اظهار نمود که آنچه در واقعیّت اّتفاق می افتد آبشستگی موضعی تحت جریان های غیر دائمی است .
مطالعات بسیار محدودی راجع به آبشستگی تحت جریان های غیر دائمی وجود دارد. مدل های عددی هیدرولیکی در سالیان اخیر توسعه زیادی یافته اند و در این بین آنهایی که جریان را در سه بعد مدل می کنند به دلیل تطابق هر چه بیشتر با ماهیّت فیزیکی پدیده از جایگاه ممتازی برخوردار هستند. با توجّه به اینکه نرم افزار SSIIM توانایی مدل کردن سه بعدی میدان جریان و رسوب در حالت وابسته به زمان را داراست در این تحقیق از این مدل عددی توانمند استفاده گردید. نتایج شبیه سازی عددی توسعه عمق حفره آبشستگی موضعی تحت جریان های غیر دائمی به کمک داده های آزمایشگاهی نشان داد که این نرم افزار قابلیت انجام محاسبات جریان های غیر دائمی را داراست . همچنین به کمک این مدل عددی سه بعدی تأثیر تغییر برخی از پارامترهای هندسی بر مقدار عمق آبشستگی متعادل به صورت کیفی و کمّی نشان داده شد. یکی از این تغییرات در هندسه پایه که با تضعیف گردابه های موّثر در پدیده آبشستگی می تواند به کاهش عمق آبشستگی متعادل بینجامد ایجاد شکاف در پایه پل است . نتایج مدل آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی حاکی از آن است که با گسترش طول شکاف نسبت به سطح آب عمق آبشستگی متعادل کاهش می یابد. علاوه بر موارد فوق قابلیت نرم افزار SSIIM در محاسبات سه بعدی جریان آب و رسوب و مدل کردن آبشستگی اطراف پایه های پل در شرایط واقعی نیز نشان داده شده است .
فهرست :
چکیده ١
مقدمه ٢ فصل اوّل : مقدّمه و کلیات
١-١- کلیّات ۴
١-٢- تعریف آبشستگی ۵
١-٣- انواع آبشستگی ۶
١-٣-١- آبشستگی عمومی (کّلی ٧
١-٣-٢- آبشستگی موضعی (محّلی ٨
١-۴- مکانیزم آبشستگی ٩
١-۵- بررسی کلی مراحل مختلف پدیده آبشستگی در پایه پل ١٠
١-۶- ضرورت تحقیق ١٢
١-٧- معرّفی فصل های پایان نامه ١۴
فصل دوم : سابقه تحقیق
٢-١- مقدّمه ١۵
٢-٢- پل کابلی بر روی رودخانه مجاور کانال LANCA ص۱۶
٢-٢-١- نتایج مدل عددی ١٨
٢-٣- مطالعات آبشستگی در پل های ایالت آلاسکای آمریکا ٢١
٢-٣-١- پل جدید رودخانه Knik در آزاد راه Old Glenn نزدیک Palmer ص۲۵
٢-٣-١-١- هندسه پل ٢٧
٢-٣-١-٢- پارامترهای به کار رفته در مدل ٢٧
٢-٣-١-٣- شرایط حاصل شده توسط مدل ٢٨
٢-٣-١-۴- محاسبات آبشستگی در اثر تنگ شدگی ٢٩
٢-٣-١-۵- محاسبات آبشستگی موضعی در پایه ها ٣٣
٢-٣-١-۶- مقایسه نتایج محاسبات آبشستگی به کمک مدل یک بعدی و آبشستگی مشاهده شده
در شرایط واقعی ٣۴
٢-٣-٢- پل رودخانه Tanana در Big Delta ص۳۶
٢-٣-٢-١- توصیف سایت مطالعاتی آبشستگی ٣٨
٢-٣-٢-٢- توصیف نقشه برداری سایت و اطّلاعات صحرایی بدست آمده در زمان مطالعات ۴٠
٢-٣-٢-٣- محاسبات مربوط به پروفیل سطح آب ۴٢
٢-٣-٢-۴- محاسبات مربوط به آبشستگی ۴۵
٢-٣-٣- پل رودخانه Tanana در آزادراه Parks در منطقه Nenana ص۵۲
٢-٣-٣-١- توصیف سایت مطالعاتی آبشستگی ۵٢
٢-٣-٣-٢- توصیف نقشه برداری سایت و اظّلاعات صحرایی بدست آمده به عنوان ورودی مدل ۵۶
٢-٣-٣-٣- ساختن و کالیبراسیون مدل یک بعدی ۵٨
٢-٣-٣-۴- ساختن و کالیبراسیون مدل دو بعدی ۶٠
٢-٣-٣-۵- محاسبات مربوط به آبشستگی ۶٣
٢-٣-٣-۶- مقایسه کّلی مدل یک بعدی HEC-RAS و مدل دو بعدی RMA2 ص۶۵
فصل سوّم : معرّفی نرم افزار SSIIM
٣-١- مقدّمه ٧١
٣-٢- محدودیت های برنامه ٧٢
٣-٣- مدل عددی SSIIM در یک نگاه کّلی ٧٣
٣-۴- آشنایی با انواع فایل ها در نرم افزار SSIIM ص۷۵
٣-۴-١- فایل boogie ص۷۵
٣-۴-٢- فایل koordina و koomin ص۷۶
٣-۴-٣- فایل control ص۷۷
٣-۴-۴- فایل geodata ص۷۸
٣-۴-۵- فایل bedrough ص۷۸
٣-۴-۶- فایل inflow ص۷۹
٣-۴-٧- فایل result ص۸۰
٣-۴-٨- فایل interpol و interres ص۸۱
٣-۴-٩- فایل conres ص۸۲
٣-۴-١٠- فایل timei و timeo ص۸۳
٣-۵- روند مورد استفاده در دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) 85
٣-۶- محاسبه جریان آب در SSIIM و معادلات حاکم بر میدان جریان ٨٧
٣-۶-١- تقریب Boussinesq از لزجت گردابه ای ٨٨
٣-۶-٢- مدل آشفتگی k-ε ص۸۸
٣-۶-٢-١- مزایا و معایب مدل آشفتگی k-ε ص۹۰
٣-۶-٣- تأثیر تغییرات چگالی ٩٠
٣-٧- قانون دیوارها ٩٠
٣-٨- تأثیر غلظت رسوب بر جریان آب ٩١
٣-٩- محاسبات جریان رسوب در SSIIM و معادلات حاکم بر میدان جریان ٩٢
٣-١٠- انفصال معادلات حاکم بر میدان جریان آب و رسوب ٩۵
٣-١٠-١- انفصال معادله انتقال -پخش ٩۶
٣-١٠-١-١- الگوی قاعده توانی (POW) 96
٣-١٠-١-٢- الگوی جهتمند مرتبه دوّم (SOU) 97
٣-١١- مجموعه های اطّلاعاتی موجود در فایل control ص۹۸
٣-١١-١- مجموعه اطّلاعاتی F ص۹۸
٣-١١-٢- مجموعه اطّلاعاتی G ص۱۰۳
٣-١١-٣- مجموعه اطّلاعاتی S ص۱۰۷
٣-١١-۴- مجموعه اطّلاعاتی I ص۱۰۸
٣-١١-۵- مجموعه اطّلاعاتی N ص۱۰۸
٣-١١-۶- مجموعه اطّلاعاتی B ص۱۰۸
٣-١١-٧- مجموعه اطّلاعاتی W ص۱۰۹
٣-١١-٨- مجموعه اطّلاعاتی K ص۱۱۰
فصل چهارم : نتایج و بحث
۴-١- مقدّمه ١١٢
۴-٢- مطالعات آزمایشگاهی ١١٣
۴-٢-١- شبیه سازی سه بعدی میدان جریان و رسوب در اطراف پایه استوانه ای
تحت جریان غیر دائمی با استفاده از مدل عددی SSIIM ص۱۱۳
۴-٢-٢- نتایج شبیه سازی عددی آبشستگی در پایه پل های به کمک هیدروگراف جریان ١١٧
۴-٢-٢-١- بحث در مورد نمودارهای بدست آمده از نتایج مدل عددی و مدل آزمایشگاهی ١٢٠
۴-٢-٣- نمایش خروجی های بدست آمده از مدل عددی سه بعدی SSIIM تحت شرایط جریان غیر
دائمی شکل (۴-١-ج ) به عنوان نمونه و بررسی آنها ١٢٣
۴-٢-٣-١- بررسی کیفی تنش برشی در اطراف پایه استوانه ای در زمان های مختلف با استفاده از نتایج
مدل عددی سه بعدی SSIIM ص۱۲۸
۴-٢-٣-٢- بررسی کیفی سرعت های افقی و قائم در اطراف پایه استوانه ای با استفاده از نتایج
مدل عددی سه بعدی SSIIM ص۱۲۹
۴-٢-۴- بررسی تأثیر پارامتر هندسی قطر پایه بر عمق آبشستگی متعادل ١٣٣
۴-٢-۴-١- شرایط آزمایشگاهی و کالیبراسیون مدل عددی ١٣۴
۴-٢-۴-٢- شبیه سازی میدان جریان و رسوب در اطراف پایه استوانه ای به کمک مدل عددی سه
بعدی SSIIM ص۱۳۵
۴-٢-۴-٣- نتایج مدل عددی ١٣۶
۴-٢-۵- بررسی تأثیر شکاف در کاهش عمق آبشستگی در پایه های استوانه ای ١٣٩
۴-٢-۵-١- شبیه سازی عددی آبشستگی در پایه استوانه ای با در نظر گرفتن اثر شکاف ١۴٠
۴-٣- مطالعه موردی ١۴٢
۴-٣-١- توصیف پل ۵٢۴ رودخانه Tanana در Big Delta و سایت مطالعاتی آبشستگی ١۴٣
۴-٣-٢- توصیف نقشه برداری سایت و اطّلاعات صحرایی بدست آمده در زمان مطالعات ١۴٨
۴-٣-٣- روش مدل سازی سایت مورد مطالعه ١۵٣
۴-٣-٣-١- کالیبراسیون مدل عددی سه بعدی SSIIM ص۱۵۴
۴-٣-٣-٢- شبیه سازی میدان جریان و رسوب به کمک مدل عددی سه بعدی SSIIM ص۱۵۶
۴-٣-٣-٣- نتایج مدل عددی سه بعدی SSIIM ص۱۵۷
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات
۵-١- نتایج حاصل از شبیه سازی های عددی صورت گرفته ١۶١
۵-٢- پیشنهادات جهت ادامه تحقیق ١۶٣
منابع و ماخذ ١۶۵
چکیده لاتین
این پروژه به عنوان کمک آموزشی و در راستای تکمیل مطالعات شما ، در وبسایت قرار گرفته است .
لطفا از این پروژه به عنوان پایان نامه و یا پروژه تخصصی استفاده ننمایید .
- فاقد لینک دانلود و فروش. این پروژه فقط جهت معرفی در سایت قرار گرفته است. [purchase_link id=”7108″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”green”]
