جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "riprap" در نشریات گروه "عمران"
تکرار جستجوی کلیدواژه «riprap» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
The overtopping phenomenon is the most common cause of embankment dams’ failure, and it includes a complicate process. In present research, a physical model of an earth dam covered by riprap was constructed, and its hydraulic outcomes were compared with a benchmark model by providing a three-scenario framework. The main results indicated that the breach process of physical models follows three stages including: initiation, development, and termination. Furthermore, the use of riprap has no significant effects on the peak flow discharge caused by the breach procedure. In the first scenario, without a filter layer, the breach process had the highest resemblance to the benchmark model. For the second scenario, by employing a composite system, the occurrence of 129% increase in the breach time and the longest duration of the end stage were recorded. For the third scenario, by employing a composite system at the downstream slope, 86% increase in breach time and no change in the terminal stage duration was observed. Besides, the mass of eroded material was calculated according to the achieved sedimentation pattern. In the second scenario, the maximum thickness of sediment was measured; it proved the transport influence of riprap at the downstream of laboratory channel. A relatively symmetrical sedimentation pattern was then observed. Moreover, more than 50% of riprap material was transported to the downstream. This paper comprises the simultaneous measurements of breach geometry, flow hydrograph, and ultimate sedimentation patterns may help researchers in this field of study, indeed.Keywords: Breach geometry, Dam Failure, Flow hydrograph, Physical Model, Riprap, Sedimentation pattern
-
در تحقیق حاضر از روش تاگوچی، که یکی از روش های طراحی آزمایش ها است، جهت کاهش تعداد آزمایش های تجربی و همچنین تنظیم پارامتر های ورودی در طراحی شبکه عصبی مصنوعی استفاده می شود. برای این منظور از نتایج مطالعه آزمایشگاهی قبلی که مربوط به پدیده پایداری سنگچین در اطراف پایه پل است به عنوان مطالعه موردی استفاده شد. همچنین قابلیت پیش بینی تاگوچی در مقایسه با نتایج حاصل از شبکه عصبی مصنوعی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از روش تاگوچی می توان تعداد آزمایش ها را به ترتیب به میزان 89 و 87 درصد نسبت به مطالعه محققین قبلی و روش فاکتوریل کامل کاهش داد. همچنین تحلیل حساسیت پارامترهای موثر نشان داد که دبی جریان به عنوان موثرترین پارامتر بر پایداری سنگچین در اطراف پایه پل است. در نهایت جهت تعیین شرایط هیدرولیکی پایداری سنگچین، اقدام به تنظیم پارامترهای شبکه عصبی مصنوعی با استفاده از روش تاگوچی شد که نتایج حاصل نشان دهنده دقت بالای این روش در برآورد نتایج آزمایشات با ضریب هم بستگی 97/0 بود. نتایج تحلیل حساسیت پارامترهای ورودی شبکه عصبی نیز نشان داد که تابع انتقال بیشترین تاثیر را بر روی نتایج شبکه عصبی مصنوعی دارد.
کلید واژگان: روش تاگوچی, شبکه عصبی مصنوعی, پایه پل, سنگ چین, آب شستگیIntroductionHydraulic phenomena are generally studied in the laboratory, so it seems necessary to use a method that reduces the number of experiments and saves time and time with good accuracy, and Taguchi method is one of these methods. In this regard (Dalir et al., 2021), Taguchi method and response level in the laboratory model of the pond were used to evaluate the efficiency of trapping and sedimentation and introduced the effective parameters. (Ranjbar-Zahedi et al., 2021) To reduce local scouring around bridge piers and to minimize the number of experiments, they used the 27 proposed Taguchi experiments to determine the optimal size and location of the structure (Atarodi et al., 2020) for Design of decomposition geometric parameters using Taguchi and Taguchi-GRA methods. In this study, in addition to the Taguchi property in reducing the number of studies in the study of the stable size of the riprap around the bridge piers (in the experimental part the number of experiments and in the neural network the number of responses), the optimization and prediction of Taguchi (a property that is less studied Taken.) Be used. Then, for validation, the results of Taguchi prediction were compared with the results of artificial neural network.
MethodologyTaguchi method was studied as one of the experimental design methods based on reducing the number of experiments and proposing different but limited compounds for studies. Also, the analysis of the results has been examined using the mean mean graph and the signal to noise ratio (S/N) and the best combination of parameters has been introduced. Also, using the ANOVA table, the effect of the levels of each parameter and finally the effective parameters have been determined. In order to evaluate the results, the results of Taguchi method with the results of ANN artificial neural network were evaluated using the predictive property. It should be noted that Taguchi method has been used to adjust the adjustable parameters of the neural network for the phenomenon of stone crushing failure. In designing the stable size of the riprap around the bridge piers to protect against scour, 145 research laboratory data (Karimaei Tabarestani and Zarrati., 2013) have been used and according to these data, four parameters including flow rate in six levels, rock size, ratio The length to the width of the bridge pier and the angle of the pitch relative to the flow direction were examined at three levels. Also, the adjustable components of the neural network, including the four components of the number of neurons in the first and second hidden layers, the training function and the transmission function in each layer were examined at three levels. Finally, the results of the neural network were compared with the results of the Taguchi prediction.
Results and DiscussionIn designing a stable size of riprap around bridge piers to protect against scouring, the Taguchi method with a reduction of 87 and 89%, respectively, compared to the results (Karimaei Tabarestani and Zarrati., 2013) and the complete factorial method, reduces the number of tests and saves time and money. have been. In the analysis of the results using Taguchi, it was found that the maximum flow depth for crimping stability will occur when the flow rate is 0.06 m3 / s, d50 is 0.00205 m, L is 35 m and θ = 20 is 20 Degree and in this regard the most effective parameter Q was introduced. Also, the best ANN artificial neural network based on the optimal combination introduced by Taguchi based on S/N diagram analysis, with three layers and correlation coefficient (R) equal to 0.971, will occur when the first and second hidden layers each contain 7 The neuron is a training function of trainlm and the transmission function of each layer is tansig. Also, according to ANOVA analysis, the most effective factor with a high rate of 95.07% participation is the transfer function. Finally, the Taguchi-assisted neural network with a detection coefficient of 0.94 performed better than the Taguchi method with a detection coefficient of 0.79 in predicting the results of designing a stable size of riprap around bridge piers to protect against scouring.
ConclusionThe results of the present study show that by using the Taguchi orthogonal array table and analyzing its results in the experimental section, the optimal combination of parameters can be determined with only a small number of experiments and the optimal solution can be predicted. Also, Taguchi method is a more suitable alternative to trial and error method for adjusting neural network parameters, and the results obtained from designing neural network parameters with Taguchi method are of good accuracy.
Keywords: Taguchi method, Artificial Neural Network, bridge piers, Riprap, Scour -
یکی از عمده ترین دلایل تخریب پل های رودخانه ای، آبشستگی زیر پی سطحی کوله در اثر سیلاب است. در برخی موارد جهت مقابله با این پدیده، بستر با مصالح سنگچین مقاوم سازی می گردد. استفاده از این روش دارای مزایا و معایب متعددی است. یکی از معایب استفاده از سنگچین همتراز با بستر طبیعی این است که زبری ناهمگون سنگچین در مقابل زبری مواد طبیعی بستر، سبب ایجاد اختلال در جریان شده و جریان های قوی ثانویه ایجاد می کند. جریانات مذکور می تواند منجر به افزایش تنش برشی و عمق آبشستگی در بستر محافظت نشده گردد. جهت مطالعه موضوع، مدل مفهومی تعیین نسبت تنش برشی در بستر محافظت نشده در دو حالت با و بدون سنگچین بررسی شده است. در استخراج مدل مفهومی، از آزمون های شبیه سازی عددی در بستر انعطاف پذیراستفاده شده است. در ادامه ضمن ارایه صحت سنجی عملکرد مدل عددی Flow3D، از مدل مذکور جهت شبیه سازی جریان در دو حالت با و بدون سنگچین در بستر صلب استفاده شده است. در شرایط بستر صلب هزینه های محاسباتی و سخت افزاری به طور قابل توجهی نسبت به شرایط بستر انعطاف پذیرکاهش می یابد. نسبت تنش برشی در بستر محافظت نشده محاسبه گردیده و معادله چند جمله ای درجه دو برازش شده برای نسبت های مختلف زبری ارایه گردیده است. ضریب تعیین در هر مورد نشان از تطابق مناسب نسبت تنش در دو حالت بستر انعطاف پذیرو صلب دارد.
کلید واژگان: شبیه سازی عددی, تکیه گاه پل, پل های تک دهانه, تنش برشی, ریپ رپScour at the shallow abutment foundation during floods is a common cause of bridge failure. In some cases, the bed is reinforced with riprap. There are several advantages and disadvantages of using this method. One of the disadvantages of using flush riprap aprons with the bed is that heterogeneous roughness (riprap versus native bed materials) alters the flow and manifesting as strong secondary currents. This flow can increase the shear stress and the scour depth in the unprotected bed. To study the subject, a conceptual model for determining the shear stress ratio in the unprotected bed in both with and without riprap has been investigated. In developing the conceptual model, numerical simulation tests in a flexible bed have been used. Then, the validation of Flow3D numerical model is presented and the mentioned model is used to simulate the flow in two cases with and without riprap in the rigid bed. In a rigid bed compare to flexible bed, computational and hardware costs are significantly reduced. The shear stress ratio in the unprotected bed is calculated and the quadratic polynomial equation is fitted for different roughness ratios. The coefficient of determination in each case indicates the appropriate correlation of the stress ratio in the two modes of flexible and rigid bed.
Keywords: Numerical Simulation, Abutment, Single Span Bridges, Shear Stress, Riprap -
کنترل آبشستگی پایین دست سرریزهای پرش اسکی یکی از مهمترین مسایلی است که مهندسین هیدرولیک با آن روبرو هستند. در این تحقیق با هدف بررسی کارایی مصالح جدید برای کنترل آبشستگی پایین دست سرریز پرش اسکی، به کمک مطالعات آزمایشگاهی به بررسی کاهش حجم گودال آبشستگی در حضور توام المان شش پایهی بتنی با نام تجاری A-Jack به همراه سنگچین در پایین دست سرریز پرش اسکی در شرایط مختلف هیدرولیکی جریان پرداخته شد. آزمایشهای انجام شده شامل یک اندازه المان بتنی و دو سایز سنگچین با پنج دبی و سه عمق پایاب متفاوت بوده که در نتیجه با توجه به تغییر عمق پایاب، سرریز در سه وضعیت آزاد، نیمه مستغرق و مستغرق قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که با افزایش عمق پایاب میزان آبشستگی دچار کاهش قابل ملاحظهای شده و با حضور همزمان المان بتنی و سنگ چین میزان حداکثر حجم آبشستگی در بین شرایط مختلف هیدرولیکی تا 100 درصد نسبت به آزمایشهای شاهد کاهش یافت. همچنین مقایسه اقتصادی بین استفاده از هر یک از دو سازه پوششی سنگ چین و المان شش پایه بتنی در مساحت 100 متر مربعی انجام گرفت که نتایج نشان میدهد استفاده از شبکه متراکم المانهای شش پایه بتنی میتواند هزینههای محافظت بستر را تا حدود 10 درصد کاهش دهد.
کلید واژگان: آبشستگی, المان شش پایه بتنی, سنگچین, سرریز پرش اسکی, مقایسه اقتصادیScouring control in the downstream of the ski jump spillway is one of the most important issues faced by hydraulic engineers. In this study, an experimental investigation was done to evaluate the reduction of the maximum scour volume due to the combination of six-legged concrete elements (A-Jacks) in different hydraulic conditions. These elements were placed in the downstream of the ski jump spillway. The experiments included a single size of concrete element and two sizes of riprap with five discharges and three different tail-water depths. The change in depth of tail-water resulted in the spillway having free, semi-submerged and submerged states. The results showed that as the scour depth increased, the scour rate is reduced significantly. The simultaneous presence of concrete elements and riprap amid different hydraulic conditions caused a 100% decrease to the maximum scour volume when compared to the control tests. The use of A-Jacks when equated to riprap covered structures in a 100 m2 area indicated a 10% reduction in bed protection costs ( By use of Price list ).
Keywords: Scour, Six-legged element, Riprap, Ski Jump Spillway, Economic comparison -
همه ساله پلهای زیادی در زمان وقوع سیلاب های رودخانهای و بر اثر آبشستگی موضعی پایه ها و کوله ها تخریب می شوند. تاکنون روش های متعددی برای کاهش و کنترل عمق آبشستگی پیشنهاد و به کار گرفته شده است که از آن جمله میتوان به استفاده از سنگ چین، طوق، ساخت ریزشمع ها در جلوی پایه، ایجاد شکاف در پایه، استفاده از کابل، صفحات مستغرق و اصلاح شکل پایه اشاره کرد. در این تحقیق با استفاده از مدل عددی سه بعدی FLOW-3D مقدار آبشستگی موضعی در اثر برخورد جریان سیلاب با یک ستون گرد در شرایط آب زلال و بستر ماسه ای یکنواخت و برای روش های مختلف کنترل و کاهش آن محاسبه شده است. جریان حاوی رسوب به صورت جریان دو فازی آب - ماسه در نظر گرفته شده و برای تخمین پارامترهای آشفتگی جریان مدل RNG مورد استفاده قرار گرفته است. ارزیابی و صحت سنجی مدل عددی نیز با مقایسه نتایج محاسباتی با داده های آزمایشگاهی انجام شده است. در ادامه مقادیر آبشستگی موضعی در جلو و پشت پایه در یازده حالت مختلف پیشنهادی کنترل آبشستگی با پایه تنها مقایسه شده است. حالت استفاده از سنگچین با آبشستگی معادل 13 درصد پایه تنها، کمترین آبشستگی و حالت استفاده از تک شمع بقطر نصف پایه در بالادست با آبشستگی معادل 26 درصد پایه تنها، بیشترین آبشستگی را داشته است.کلید واژگان: آبشستگی موضعی, پایه پل, کنترل و کاهش آبشستگی, شمعهای حفاظتی, سنگچین, طوقه دایرهای, مدل سازی عددیEvery year many bridges during river floods are destroyed due to local piers and abutments scouring. Several methods have already been proposed and applied to reduce and control the depth of scour. For instance using riprap, collar, piles in front of piers, slot at piers, cables, submerged plates and modified pier shape. In the current study, the local scouring around a cylindrical pier has been investigated under normal and using different methods for scour reduction conditions by FLOW-3D numerical model and RNG model is used to estimate the flow turbulence parameters. Evaluating and validating the numerical model are carried out using the results of the physical model. In the following, amount of local scouring behind and in front of the pier in different 11 proposed scour reducing conditions is compared with solo pier. Applying riprap condition with 13% scouring of solo pier has the lowest scouring and using solo pile with half pier diameter in upstream with 26% scouring of solo pier has the highest scouring.Keywords: Local Scour, Bridge Pier, Scour Reduction, Controlling, Sacrificial Piles, Riprap, Circular Collar, Numerical Modeling
-
River confluence is a common feature of most irrigation and drainage channels and river systems, where tributary conflicts the main channel. In these section, rapid changes in velocity and discharge, sediment distribution and flow turbulent result in a deep confluence scour, a bar point in the separation zone at downstream of junction corner and finally vortex flow. Thus, the main goal of this study is to conduct a series of experimental tests to investigate the required size of rocks to control the scour hole. The results show that for a constant ratio discharge, Qr, the size of riprap in the incipient motion increases with decreasing in tailwarer depth. In other words, for any rock size the tailwater depth required for incipient motion increases with increasing the ratio of discharge, Qr. For each constant ratio discharge, or, the size of riprap in the incipient motion increases with increasing in tailwater velocity, Vt. Finally, some equations are presented for predicting the size of rocks and the proposed equations has been compared with existing ones.Keywords: River Confluence, Riprap, Scour hole, Junctions
-
یکی از راه های کاهش قدرت جریان مخرب در پایین دست سرریز ها و شوت ها، ایجاد پرش هیدرولیکی است. جنس بستر حوضچه های آرامش تاثیر قابل ملاحظه در مشخصات پرش هیدرولیکی دارد. هرچه زبری بستر حوضچه های آرامش بیشتر باشد، طول پرش و عمق ثانویه آن کمتر می شود، و این امر باعث کوچک تر شدن ابعاد حوضچه آرامش و در نتیجه کاهش هزینه می شود. یکی از راهکارها در این زمینه استفاده از سنگ چین در بستر حوضچه است که نوعی زبری ممتد را به وجود می آورد. در این تحقیق بررسی تجربی مشخصات پرش هیدرولیکی درحوضچه آرامش با بستر سنگ چین با 2 نوع دانه بندی مختلف انجام شد. آزمایش ها در فلومی با مقطع مستطیلی با عرض و عمق 4/0 و طول 12 متر انجام گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد بستر سنگ چین باعث می شود که عمق پرش به میزان 35 درصد، طول پرش به میزان 50 درصد و طول غلتاب به مقدار 49 درصد نسبت به بستر صاف کاهش یابد. همچنین نتایج نشان داد، با تغییر متوسط اندازه سنگدانه های بستر سنگ چین از 45/4 به 75/5 میلی متر، طول پرش 5/13 درصد کاهش یافت، ولی اندازه سنگ چین تفاوت معنی داری روی عمق ثانویه پرش نداشت.
کلید واژگان: بستر سنگ چین, پرش هیدرولیکی, عمق مزدوج, طول پرشHydraulic jump dissipates destructive energy downstream of spillways and chutes. Stilling basin materials have considerable impacts on hydraulic jump properties. As the roughness of stilling basins increases, the length and conjugate depth of jump reduces, and this will affect the dimensions of stilling basin and as a result the cost of structure. One of the methods used for this purpose is to use riprap on the bed of basin that will in turn create a continuous roughness. In the present study, the hydraulic jump characteristics were experimentally investigated over two sizes of ripraps used to furnish the stilling basin bed in a rectangular flume that has the dimensions of 0.4 m wide, 0.4 m deep and 12 m long. The results showed that the length, depth and rolling length of hydraulic jump of riprapped basins were reduced by 35, 50 and 49 percent respectively when compared to those with smooth bed. In addition, the results showed that the variations in bed riprap sizes from 4.45 to 5.75 millimeters reduced the length of jump by 13.5 percent compared to smooth basin. However, there is no significant impact of riprap size on conjugate depth.Keywords: Conjugate depth, Jump length, riprap, shut
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.