As materials on the river bed have been changing through erosion, transportation and accumulation, so does the waterway's section. So many bridges have nowadays been constructed to the same direction as water flows. However further researches are still needed on the scours of succession row piers and multiple row piers. Analyzing them through hydraulic stimulation experiments, this study deals with the scour character with the change of diameters in row piers which have been built in the identical direction of water flow and also the part-scour character change in multiple row piers.
Scour at bridge pier is a complicated three-dimensional problem involving interaction of fluld force on movable aid nonuniformily distributed sand grains. Although several analytical solution approaches, experimental research and field investigations for scout at piers have been conducted, no comprehensive and universally acceptable solution is so far available. Even though many methods and equations for predicting scour at piers are available in the literature, hydraulic and/or bridge design engineers are often at a loss over which method or equation is applicable for the specific bridge sites. To provide better understanding about scour phenomena and better predicting of scour at piers, intensive research is conducted through comprehensive review of published literature. Based on the research the state-of-the-art of pier scour prediction for design application is provided as a design guide for practicing engineers in this field. Recommendations for applying aggradation and degradation, contraction scour, and local scour prediction methods or equations are suggested. It is hoped that this paper may provide good information for the prediction of scour at piers.
The conventional design of bridge piers against scour uses scour equations which involve number of uncertain flow, sediments and structural parameters. The inherent high uncertainties in these parameters suggest that the reliability of piers must be assessed to ensure desirable safety of bridges against scour. In the present study, a procedure for the reliability assessment of bridge piers, installed in main and flood channels, against scour has been presented. To study the influence of various random variables on piers' reliability sensitivity analysis has been carried out. To incorporate the reliability in the evaluation of safety factor, a simplified relationship between safety factor and reliability index has been proposed. Effects of clear water (flood channel) and live bed scour (main channel) are highlighted on pier reliability. In addition to these, an attempt has also been made to explain the failure of Black mount bridge of New Zealand based on its pier's reliability analysis. Some parametric studies have also been included to obtain the results of practical interest.
In the present work, a 3D numerical model is proposed to study local scouring around single vertical piers with different cross-section shapes under steady-current flow. The model solves the flow field and sediment transport processes using a coupled approach. The flow field is obtained by solving the Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) equations in combination with the k-ω SST turbulence closure model and the sediment transport is considered using both bedload and suspended load models. The proposed model is validated against the empirical measurements of local scour around single vertical piers with circular, square, and diamond cross-section shapes obtained from the literature. The measurement of scour depth in equilibrium condition for the simulations reveal the differences of 4.6%, 6.7% and 13.1% from the experimental measurements for the circular, square, and diamond pier cases, respectively. The model displayed a remarkable performance in the prediction of scour around circular and square piers where horseshoe vortices (HSVs) have a leading impact on scour progression. On the other hand, the maximum deviation was found in the case of the diamond pier where HSVs are weak and have minimum impact on the formation of local scour. Overall, the results confirm that the prediction capability of the present model is almost independent of the strength of the formed HSVs and pier cross-section shapes.
Bridge piers are sometimes damaged by local scour. Although the problem of local scour around pier has been studied extensively, it has been difficult to estimate local scour depth quantitatively. This study is concerned with local scour around semicylindrical piers arranged in various types under the condition of clear water scour. Through dimensional analysis, it was found that scour depths were relative to Re, Fr, and Ns. In the case of semicylindrical piers, the variation of dimensionless scour depth with dimensionless time (effect of Ns, pier diameter and length, incidence angle) and the variation of scour depth with vortex intensity and resistance are investigated experimentally to obtain a formula. And formula for estimating the maximum depth of scour is obtained.
This study based on the laboratory works, analyzes factors affecting local scour in order to understand various characteristics of the local scour surrounding bridge piers. Attached with scour protection device as a method for decreasing local scour, it carries out the laboratory experiments and calculates the scour depth. From the experiments attached with the scour protection devices, it seems possible to reduce the scour depth as the protecting plate, column and sacrificial piles are built in the same height with flume bed at pier or footing upstream interrupted falling-flow. And then it could reduce scour depth. The paper presents the following research results: First, the decreasing degree of scour depth is in order of protecting column, protecting plate, sacrificial piles and non-protecting facilities. However, it shows no meaningful difference between protecting column and protecting plate. Second, when $L_p/b$=0.5~1, the decreasing effect of scour depth reached the maximum of 40 percents.
Local phenomena around bridge piers and abutments are generally considered to be similar, nevertheless the presence of the incoming boundary layer on the side wall in the abutment case generates extra pressure gradients and consequently a more complex vortex pattern. In the literature, experimental data for bridge abutments are relatively scarce; in particular almost no data are available for the time evolution of the scour. In this work we present the results of several long duration (3 days longrightarrow5weeks) clear water scour laboratory tests around bridge abutments; the time evolution of the erosion process is analysed with respect to local and global characteristic values (maxima, volume, hole shape). In particular we analyse the effect of the constriction ratio b/B between the transversal obstacle dimension and the flume width: in many practical situations abutments (or piers) obstruct a significant portion of the channel, so that the average acceleration due to constriction is expected to increase the scour effects of the local acceleration around the obstacle. Measured values for maximum scour are poorly predicted by literature formulas. Scour depths are positively correlated with the constriction ratio, but increases are smaller than expected from literature indications. Experimental results show that models for bridge piers cannot be directly applied to abutments; in particular, time scales for the latter are significantly larger than for piers.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.10
no.1
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pp.216-222
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2006
This study is a simulative Paper on scour around piers. As materials on the river bed have been changing through erosion, transportation and accumulation, so does the waterway's section. Analyzing them through the BOSS SMS. this study deals with the local-scour characters with the change of shapes in row piers which have been built in the identical direction of water flow.
A new method called S-SRICOS is proposed to predict the local scour depth around bridge piers. The S-SRICOS method is a simplified version of the SRICOS method which was developed to predict the scour depth versus time curve around bridge piers. The SRICOS method which considers the time effect based on the soil properties and the hydraulic parameters can handle a multi-flood hydrograph and multi-layer soil systems with the SRICOS program. An attempt was made to simplify the method to the point where only hand calculations would be required. The concept of the equivalent time was developed leer this purpose. The S-SROICOS method requires only 4 parameters such as pier width, design bridge life, design velocity corresponding to the design bridge life, and initial scour rate of the soil. The S-SRICOS method was verified against 55 cases of the scour depth results using the SRICOS method.
In this study, scale down model bridge piers were fabricated and non-destructive experiments conducted with an impact load to determine scours in the ground adjacent to the bridge piers using the natural frequency of the bridge piers. Three scale-model bridge piers with different heights were fabricated, and they penetrated the ground at a depth of 0.35 m. The scours around the bridge piers were simulated as a side scour and foundation scour. The experiments were conducted in 13 steps, in which scouring around the model bridge piers was performed in 0.05 m excavation units. To derive the natural frequency, the impact load was measured with three accelerometers attached to the model bridge piers. The impact load was applied with an impact hammer, and the top of the model bridge pier was struck perpendicularly to the bridge axis. The natural frequency according to the scour progress was calculated with a fast Fourier transform. The results demonstrated that the natural frequency of each bridge pier tended to decrease with scour progress. The natural frequency also decreased with increasing pier height. With scour progress, a side scour occurred at 70% or higher of the initial natural frequency, and a foundation scour occurred at less than 70%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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