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- Title
Geometry of developing and equilibrium scour holes at bridge piers in gravel.
- Authors
Diab, Reda; Link, Oscar; Zanke, Ulrich
- Abstract
Experimental results on scour at circular and square cylinders in uniform gravel under the clear-water scour condition are presented. Nonintrusive, high-resolution topographic measurements of developing and equilibrium scour holes were performed during running experiments with an experimental installation using a laser distance sensor (LDS) and precision step motors. Measurements were taken by the LDS in different azimuthal half-planes with θ = 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°, 105°, 135°, 150°, 165°, and 180° to study the spatio-temporal variation of geometric properties of scour holes. Experiments were conducted over 40 h until equilibrium, with bed shear stress equal to 95% of the critical bed shear stress for the initiation of sediment motion at the undisturbed plane gravel bed having a d50 of 3.25 mm. Results show that scour in gravel progresses more slowly around the square cylinder, where steeper slopes than at the circular cylinder are observed. During experiments the scour slopes do not exceed the observed repose angle of the sediment particles. Maximum scour depth in different azimuthal half-planes and scoured volume are well correlated with the maximum scour depth at azimuthal half-plane with θ = 0°. Cet article présente les résultats expérimentaux sur l’affouillement autour de cylindres circulaires et carrés dans un lit de gravier uniforme sous des conditions d’affouillement en eau claire. Des mesures topographiques non intrusives et à haute résolution des trous d’affouillement, en développement et à l’équilibre, ont été prises lors d’essais utilisant un capteur de distance au laser (LDS) et des moteurs pas-à-pas de précision. Les mesures ont été prises par le LDS sur différents demi-plans azimutaux dont θ = 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°, 105°, 135°, 150°, 165° et 180° afin d’étudier la variation spatiotemporelle des propriétés géométriques des trous d’affouillement. Des essais ont été réalisés pendant 40 heures jusqu’à l’équilibre, avec une contrainte de cisaillement du lit de 95 % de la contrainte de cisaillement du lit critique pour l’initiation du mouvement des sédiments dans le lit de gravier non perturbé ayant un d50 de 3,25 mm. Les résultats montrent que l’affouillement dans le gravier progresse plus lentement autour des cylindres carrés, où des pentes plus raides qu’autour des cylindres circulaires ont été observées. Durant les essais, les pentes d’affouillement n’excédaient pas l’angle de repos observé des particules de sédiment. La profondeur maximale d’affouillement dans différents demi-plans azimutaux et le volume affouillé concordent bien avec la profondeur maximale d’affouillement à un demi-plan azimutal de θ = 0.
- Subjects
BRIDGE foundations &; piers; GRAVEL; INDUSTRIAL lasers; SCOUR (Hydraulic engineering); GEOMETRY in architecture
- Publication
Canadian Journal of Civil Engineering, 2010, Vol 37, Issue 4, p544
- ISSN
0315-1468
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/L09-176