Investigation of local scour around unconventional bridge piers
Konvansıyonel olmayan köprü ayakları etrafındaki yerel oyulmanın araştırılması
- Tez No: 406233
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA GÜNAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Köprü ayağı etrafında oluşan ve köprünün zarar görmesine neden olan yerel oyulma, köprülerin yeniden yapım ve onarım maliyetlerini arttıran nedenlerin ilk sıralarında yer almaktadır. Bu nedenle, çalışmalar genellikle dairesel kesitli köprü ayağı etrafında oluşan yerel oyulma alanında olmuştur. Köprü ayağı şeklinin yerel oyulmanın yapısı üzerinde önemli etkisi vardır. Literatürde, özellikle, hareketli taban üzerinde düzgün olmayan köprü ayağı kullanılarak yapılan deneysel çalışmalar yeterli değildir. Bu çalışma, köprü ayağı şeklinin yerel oyulmanın oluşumu üzerindeki etkisini araştırmaktadır. Hareketli taban şartlarında ve üç farklı debi kullanılarak 3 saatlik oyulma deneyleri üç farklı köprü ayak modeli (10-4, 10-6 ve 10-8 cm) kullanılarak deneyler yapılmıştır. Bu deneysel çalışmada köprü ayağı akım yönüne göre iki farklı şekilde konumlandırılmıştır. Bu konumlar akım yönüne göre;“membaya bakan yuvarlak burunlu köprü ayağı (US-FRNP)”ve“mansaba bakan yuvarlak burunlu köprü ayağı (DS-FRNP)”olarak isimlendirilmiştir. Farklı konumlandırılmış US-FRNP ve DS-FRNP ayak modelleri ile yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar yuvarlak burunlu (10-10 cm) ve dairesel kesitli (10 cm çaplı) modellerle karşılaştırılmıştır. Farklı akım şartlarında yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar, mansaba bakan yuvarlak burunlu köprü ayağı modelinin (DS-FRNP) oyulma derinliğini azaltma yönündeki performansının etkili olduğunu ortaya çıkarmıştır. Deneylerden elde edilen sonuçlar kullanılarak bir empirik bağıntı da ayrıca elde edilmiştir. Bu çalışmada, oyulma çukuru içerisindeki akım yapısı üç-boyutlu olarak incelenmiştir. Hız ölçümleri Akustik Dopler Anemometre (ADV) kullanılarak elde edilmiştir. Köprü ayağının memba ve mansabında elde edilen hız ölçümleri kullanılarak oluşturulan vektör grafikleri, köprü ayağının topuk tarafında tabana doğru bir akım olduğunu ve bu akımın sonucunda da at başı döngülerin oluştuğunu göstermiştir. Tabana doğru olan akımın ve sonucunda oluşan at başı döngülerin oyma etkisinin köprü ayağı konumunun değiştirilmesi ile azalmıştır. Reynolds gerilmesi ve Türbülans Kinetik Enerji metodu kullanılarak taban kayma gerilmeleri de hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
Local scour around bridge pier is the leading cause of bridge failure, effecting significantly on the total construction and maintenance costs. Therefore, scouring around uniform pier with cylindrical shape is commonly used in the field. The shape of bridge piers has important effect on the local scour. A literature review showed that there is still a lack of experimental studies on the effects of non-uniform pier, especially under live-bed scour. The present study experimentally investigated the effect of bridge pier shape on scouring process. Three different shapes of bridge piers (10-4, 10-6 and 10-8 cm) were tested using with three discharges (38, 48 and 58 l/s) for duration of 3 hours under live-bed condition. The present experimental studies consist of two different orientations of bridge piers according to flow direction. These orientations are named as“upstream-facing round nosed pier (US-FRNP)”and“downstream-facing round nosed pier (DS-FRNP)”according to flow direction. The experimental results of oriented US-FRNP and DS-FRNP models are compared with round-nosed pier (10-10 cm) and circular pier (10 cm diameter) models. The results of comparison between the performances of bridge piers under different flow conditions reveal that downstream facing round-nosed bridge pier (DS-FRNP) is an effective countermeasure to reduce the depth of scour. An empirical relationship was also developed on the basis of obtained experimental results. In this study, the three-dimensional flow field inside scour hole is also experimentally investigated. The velocity field measurements were obtained using an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). Vector plots of the flow field in the upstream and downstream plane of bridge piers reveal that the existence of downward flow and subsequently vortex formed at the toe of the pier named horseshoe vortex and the wake vortex in the downstream. Scouring effect of downflow and horseshoe vortex was decreased by changing the orientation of bridge pier. The bed-shear stresses are also calculated from Reynolds stresses and Turbulent Kinetic Energy method.
Benzer Tezler
- Investigation of local scour around group bridge pier with different shapes
Farklı şekilde grup köprü ayaklar etrafında oluşan yerel oyulmanın araştırılması
TAHSEEN ALI HASSAN GELMIRAN
Doktora
İngilizce
2018
İnşaat MühendisliğiGaziantep Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GÜNAL
- Üniform olmayan permenan akım şartlarında silindirik köprü ayağındaki yerel oyulmanın incelenmesi
Investigation of local scour around a cylindrical bridge pier under steady non-uniform flow conditions
ŞEBNEM SEVAL BEKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİHAT EROĞLU
- Experimental investigation of local scour around the head section of the rubble mound breakwater in case of breaking waves
Kırılan dalgalar durumunda şevli yüzlü dalgakıran kafa kesitindeki yerel oyulmaların deneysel araştırılması
YUSUF YAŞIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA DOĞAN
- Experimental investigation of local scour around bridge pier groups
Köprü ayak grupları etrafında oluşan yerel oyulmaların deneysel araştırılması
MURAT CAN ÖZALP
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZAFER BOZKUŞ
- Dalga etkisindeki şevli yüzlü dalgakıran etrafında oluşan yerel oyulmaların sayısal araştırılması
Numerical investigation of local scour around rubble mound breakwater under the wave effect
ALİ TEMEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA DOĞAN