Effects of Roughness on Riprap Stability around Cylindrical Bridge Pier in 180 Degree River Bend

Document Type : Research Paper

Authors

• Alireza Masjedi ¹
• Amir Taeedi ²

¹ Associate Professor, Islamic Azad University, Ahvaz Branch

² MSc, Shahid Chamran University, Ahvaz, IRAN

Abstract

Bridge is the most important structure in road building where the route crosses a river. Local scour around bridge piers built over a curve in a river is an important reason for its failure. Correct placement of ripraps around the base of piers protects the streambed from scouring by the turbulent flow, which could undermine the pier, resulting in the settlement that terminates in the bridge collapse. Roughening the smooth surface of the pier base and using rough-hewn stones for the riprap is a logical method for their protection. Controlled laboratories experiments were conducted in a 180 degree bent Plexiglas flume where two cylindrical piers had been installed in the bend, one with smooth and the other with the roughened surface. Treatments consisted of two bulk densities and four diameters for the riprap with only one flow rate of freshwater. Results indicated that stability of the riprap depended on the Froude number at the failure threshold, and the relative diameter of the riprap. Furthermore, the presence of roughness on the pier base surface enhanced its stability. 

Keywords

• Stability number
• Roughness of bridge pier
• 180 degree bend
• Riprap
• Froude number

20.1001.1.20086377.1396.10.32.1.7

---

References

1)       پارسا بصیر، ح. 1384. حفاظت پایه های پل در مقابل آبشستگی با ترکیب سنگ چین و طوقه، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان.

2)       پروان، ع. و م.  شفاعی بجستان. 1391. اثر زبری بر پایداری سنگ چین در محل پایه های مستطیلی پل ها ، نهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، بهمن ماه، دانشگاه شهید چمران اهواز.

3)       صفرزاده گندشمین، ا. 1383. شبیه سازی الگوی جریان در آبگیری جانبی از قوس 180 درجه. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس.

4)       کیخائی، م.، م. حیدرپور و س. ف. موسوی. 1388. بررسی الگوی پوشش سنگ چین در محل احداث گروه پایه های استوانه ای در پل ها، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 13(49): 13-29.

5)       مسجدی، ع. و ا. مرادی. 1388. بررسی آزمایشگاهی اثر موقعیت تک آبشکن بر عمق آبشستگی اطراف آن در خم 180 درجه، علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی.13(43)50:-51.

6)        نوحانی، ا. 1391. کنترل آبشستگی پایه پل در فلوم 180 درجه با روش های سنگ چین و طوقه، پایان نامه دکتری دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات خوزستان، 189 ص.

7)       هرمزی، م.، ن. طالب بیدختی و م. شفاعی بجستان. 1391. تاثیر ابعاد زبری های مستطیلی شکل بر کاهش عمق آبشستگی موضعی پایه پل، یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، آبان ماه، دانشگاه ارومیه.

8)        Breusers, H.N.C., G. Nicollet and H.W. Shen. 1977. Local scour around cylindrical piers. J. Hydraul. Res. 15:211-252.

9)        Cardoso, A. H. and M.S. Cristina. 2009. Protecting vertical-wall abutment with riprap mattresses. J. Hydraul. Eng. 135:457-465.

10)    Chiew, Y.M, B.W. Melville. 1987. Local scour around bridge piers. J. Hydraul. Res. 25:15-26.

11)    Chiew, Y.M. 1992. Scour protection at bridge piers. J. Hydraul. Eng., ASCE, Vol. 118: 260-1269.

12)    Melville, B. W., S. Van Ballegooy, S. E. Coleman. And B. Barkdoll. 2007. Riprap size selection at wing-wall abutment. ASCE, J. Hydraul. Eng. 133:1265-1269.

13)    Oliveto, G. and W. H. Hager. 2002. Temporal evolution of clear-water pier and abutment scour. J. Hydraul. Eng., ASCE, 128:811-820.

14)    Parola, A. C. 1993. Stability of riprap at bridge piers. J. Hydraul. Eng. ASCE 119:1080-1093.

15)    Quazi, M.E. and A.W. Peterson. 1973. A method for bridge pier riprap design. Pro. First Can. Hydraul. Conf., CSCE, Edmonton, AB, pp: 96-106.

16)    Raudkivi, A. J. and R. Ettema. 1983. Clear-water scour at cylindrical piers. J. Hydraul. Eng., ASCE, 109:338-350.

17)    Raudkivi, A.J. 1998. Loose boundary hydraulics. 4th Edition. Rotterdam; Brookfield, VT: Balkema. 496 p.

18)    Richardson, E. V. and S. R. Davis. 1995. Evaluating scour at bridges. 3^rd edition, Hydraul. Eng. Circ. No. 18, Publ. No FHWA IP-90-017, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, Washington, D.C.

19)    Simarro, G., Ch. Chreties and L. Teixeria. 2011, Riprap sizing for pile group. J. Hydroul. Eng., doi:10.1061/(ASCE)HY.1943.1943-7900.0000458.

 

 

 

20)    Yoon, T. H., S. B. Yoon and K. S. Yoon. 1995. Design of riprap for scour protection around bridge piers. 26th IAHR Congress, UK, 1: 105-110.