초록

본 연구의 최종목적은 홍수시 교량붕괴 최소화를 위한 교량세굴 대책기술 개발에 있다. 교량기초의 세굴 메카니즘 및 지반의 침식특성 연구를 통해 국내 지반특성을 고려한 교량세굴 해석 및 설계 시스템을 개발하고, 효율적인 교량세굴 모니터링 시스템 개발 및 조사기법을 선진화하며, 경제적인 교량기초 안정성 확보기술을 개발하여 홍수시 교량의 안전성을 확보할 수 있는 종합적인 대책을 제공하고자 한다.

Abstract ▼

The final objective of this study is to develop a new bridge scour countermeasure for minimizing bridge failures during flood Research efforts are, therefore, made to (1) introduce a bridge scour analysis and design system which allows to consider bridge scour characteristics in Korea based on the s

The final objective of this study is to develop a new bridge scour countermeasure for minimizing bridge failures during flood Research efforts are, therefore, made to (1) introduce a bridge scour analysis and design system which allows to consider bridge scour characteristics in Korea based on the study of the scour mechanism of bridge foundations and of soil erosion properties : (2) develop the efficient bridge scour monitoring system and the advanced technology for bridge scour inspection, and (3) suggest the comprehensive countermeasures which can augment the safety of bridges during floods through the development of the economical technology to stabilize bridge foundations.

목차 Contents

• I. 연구계획...83
• 제 1 장 연구의 필요성...84
• 제 2 장 연구목표 및 내용...89
• 1. 연구목표 및 수행체계...89
• 2. 기술개발 내용...91
• 3. 연차별 연구내용...94
• 4. 연구성과 활용방안 및 기대효과...97
• 4.1 연구성과 활용방안...97
• 4.2 기대효과...97
• 제 3 장 국내외 기술동향...99
• 1. 국외 기술동향...99
• 2. 국내 기술동향...101
• II. 세부 연구 성과...103
• 제 4 장 교량세굴 메카니즘...104
• 1. 개요...104
• 2. 장기 하상 변동...105
• 2.1 수로의 횡방향 이동...106
• 2.1.1 만곡부 세굴...106
• 2.1.2 합류부 세굴...107
• 2.2 단면축소세굴...107
• 2.3 국부세굴...110
• 2.3.1 교각 국부세굴...111
• 2.4 기타 세굴의 종류...119
• 2.4.1 세립토 세굴...119
• 2.4.2 풍화암 세굴...120
• 2.4.3 해상 세굴...121
• 제 5 장 교량세굴의 설계...125
• 1. 설계 일반...125
• 1.1 설계 개념...125
• 1.2 일반적인 설계과정...125
• 1.3 세부 설계과정...126
• 1.4 설계시 고려 사항...128
• 2. 단면축소세굴...131
• 2.1 이동상 단면축소세굴...131
• 2.2 정지상 단면축소세굴...133
• 2.3 세립토의 단면축소세굴...134
• 2.4 기타사항...138
• 3. 국부세굴...139
• 3.1 교각 국부세굴...139
• 3.1.1 CSU 공식 (HEC-18)...139
• 3.1.2 영국(CIRIA)...152
• 3.1.3 Froehlich 공식...155
• 3.1.4 Laursen 공식...156
• 3.1.5 Neill 공식...156
• 3.2 세립토 세굴...156
• 3.2.1 균일 흐름 조건에 대한 SRICOS 방법...156
• 3.2.2 불규칙 흐름 조건에 대한 SRICOS 방법...158
• 3.2.3 다층지반 조건에 대한 SRICOS 방법...159
• 3.2.4 세굴률 실험...160
• 3.2.5 세립토 교각 국부세굴 설계...162
• 3.3 풍화암 세굴...163
• 3.4 해상 세굴...170
• 3.4.1 비수축 수로 세굴 평가...171
• 3.4.2 수축 수로 세굴 평가...172
• 3.5 교대 세굴...174
• 3.6 교량세굴 해석 예...175
• 4. 교량세굴 해석 프로그램 개발...181
• 4.1 해석 알고리즘...181
• 4.2 프로그램의 개발...187
• 4.2.1 이론적 배경...187
• 4.2.2 SRICOS 프로그램...189
• 4.2.3 KICT-SCOUR 프로그램...196
• 제 6 장 세립토 침식특성 정량화 기술 개발...201
• 1. 개요...201
• 2. 세굴률 시험기 개발...202
• 2.1 세굴률 시험기의 원리...202
• 2.2 세굴률 시험기의 구성...203
• 2.3 세굴률 실험개요 및 방법...207
• 3. 세립토 침식특성 분석...209
• 3.1 점성토의 침식특성...209
• 3.1.1 실험재료...209
• 3.1.2 실험 방법...210
• 3.1.3 결과 및 고찰...211
• 3.2 혼합지반의 침식특성...220
• 3.2.1 실험 재료 및 방법...220
• 3.2.2 세굴률 실험결과...223
• 3.2.3 침식특성 분석...239
• 4. 세굴률 시험법 매뉴얼...250
• 4.1 세굴률 실험 과정...250
• 4.2 세굴률 실험 체크 리스트...255
• 제 7 장 사례연구...258
• 1. 개요...258
• 2. 강화 초지대교...260
• 2.1 현장개요...260
• 2.2 현장세굴 모니터링...261
• 2.3 세굴률 실험...264
• 2.3.1 현장시료 채취...264
• 2.3.2 세굴률 실험...265
• 2.4 교각의 세굴해석...267
• 2.4.1 해석모델...268
• 2.4.2 해석결과...268
• 3. 일산대교 현장...269
• 3.1 실험재료...271
• 3.2 침식특성...272
• 3.3 교각의 세굴해석...274
• 4. 인천대교 현장...276
• 4.1 실험재료...277
• 4.2 침식특성...279
• 4.3 교각의 세굴해석...281
• 5. 군산 장항지구...283
• 5.1 실험재료...283
• 5.2 침식특성...285
• 6. 인천 송도지구...287
• 6.1 실험 재료...288
• 6.2 침식특성...289
• 7. 광양항...291
• 7.1 실험재료...291
• 7.2 침식특성...292
• 7.3 교각의 세굴해석...294
• 8. 소결론...295
• 제 8 장 교량세굴 조사 시스템...298
• 1. 개요...298
• 2. 기초 세굴조사 방법...299
• 2.1 휴대용 세굴 측정장치...299
• 2.2 부유대를 이용한 세굴측정 장치...300
• 2.3 고정 막대를 이용한 세굴조사...301
• 2.4 로봇팔을 이용한 세굴조사 구동장치...303
• 2.5 원격조정 시스템...304
• 3. 세굴조사 구동장치 개발...306
• 3.1 개발요건...306
• 3.2 장치의 구성...308
• 3.2.1 자동 구동장치부...309
• 3.2.2 장치 지지부...312
• 3.2.3 측정장치부...313
• 3.3 장치의 운영...315
• 3.4 현장 적용성 평가...316
• 3.4.1 현장 개요...316
• 3.4.2 현장 적용성 평가 항목...317
• 3.4.3 현장 적용성 평가 결과...318
• 3.4.4 결론...320
• 4. 다용도 교량조사 수중카메라 시스템 개발...321
• 4.1 구성 및 특징...321
• 4.2 수중카메라 시스템의 적용...323
• 5. 효율적인 교량세굴 조사방법...325
• 5.1 중소형 교량...326
• 5.2 중대형 교량...326
• 5.3 종합...327
• 제 9 장 홍수시 교량기초 안정성 분석기법 개발...329
• 1. 개요...329
• 2. 흥수시 유수로 인해 교각에 작용하는 하중...329
• 2.1 유수압...330
• 2.1.1 Apelt and Issacs 방법...330
• 2.1.2 AASHTO 방법...334
• 2.1.3 도로교 설계기준...335
• 2.1.4 유수 월류시 상부구조에 작용하는 유수압...336
• 2.1.5 유수압 산정 방법 비교...337
• 2.2 유송잡물에 의한 하중...337
• 2.2.1 충격하중으로 산정하는 방법...338
• 2.2.2 유수압으로 산정하는 경우...339
• 3. 말뚝기초 안정성 분석기법...340
• 3.1 해석기법...341
• 3.1.1 말뚝캡의 모델링...342
• 3.1.2 교각의 모델링...342
• 3.1.3 말뚝의 모델링...343
• 3.1.4 전체 해석 알고리즘...344
• 3.2 탄성 변위법...344
• 3.3 탄성 변위법과의 비교.분석...346
• 3.3.1 해석대상 말뚝기초...346
• 3.3.2 말뚝두부강성의 비교...348
• 3.3.3 말뚝캡의 변위 비교...348
• 3.3.4 말뚝두부 반력의 비교...349
• 3.3.5 개개 말뚝의 부재력 검토...352
• 3.3.6 말뚝캡의 탄성계수 및 두께에 의한 영향 검토...354
• 3.4 유수압 및 유송잡물에 의한 하중 영향 분석...357
• 3.4.1 유수압 및 유송잡물에 의한 하중 계산...357
• 3.4.2 유수압 및 유송잡물에 의한 하중을 고려한 해석0
• 4.1 독립기초...360
• 4.1.1 연직지지력 (Bearing capacity)...360
• 4.1.2 활동(Sliding)...362
• 4.1.3 전도(Overturning)...364
• 4.1.4 교각 상단에서의 연직 및 수평변위량...364
• 4.2 케이슨기초...365
• 4.2.1 연직 및 수평 변위량...365
• 4.2.2 연직지지력...369
• 4.2.3 수평지지력...370
• 5. 안정성 분석 해석프로그램 개발...372
• 5.1 독립기초의 해석 변수...372
• 5.1.1 형상 및 치수...372
• 5.1.2 교각 및 지반의 물성치...374
• 5.1.3 하중 및 세굴조건...380
• 5.2 케이슨기초의 해석 변수...382
• 5.2.1 형상 및 치수...382
• 5.2.2 교각 및 지반의 물성치...384
• 5.2.3 하중 및 세굴조건...390
• 6. 교량기초의 안정성 분석...391
• 6.1 독립기초의 안정성 분석...391
• 6.1.1 기초폭$(B_F)$의 영향...393
• 6.1 2 교각폭$(H_P)$의 영향...393
• 6.2 케이슨기초의 안정성 분석...394
• 6.2.1 케이슨기초의 근입깊이의 영향...394
• 6.2.2 풍화암 근입심도 및 지반 변형계수$(E_o)$의 영향...398
• 7. 소결론...405
• 제 10 장 세굴보호공 개발...407
• 1. 개요...407
• 2. 기존의 세굴 보호공법...407
• 2.1 하상물질의 저항력 증가에 의한 방지공법...407
• 2.1.1 사석을 이용한 세굴 보호공...407
• 2.1.2 돌망태 보호공...408
• 2.1.3 케이블로 연결된 콘크리트 블록매트를 이용한 방법...409
• 2.1.4 피복보강재를 이용한 보호대책...410
• 2.1.5 토목섬유를 이용한 세굴보호공...411
• 2.2 세굴유발인자의 능력감소에 의한 방지공법...411
• 2.2.1 작은 말뚝을 세우는 방법...411
• 2.2.2 교각에 평판을 부착하는 방법...412
• 2.2.3 푸팅(footing)의 상류에 바닥판을 설치하는 방법...412
• 2.2.4 돌출수제 (vane)...412
• 2.2.5 도류제 (Guide Banks)...413
• 2.3 기존 세굴 보호공법의 비교...414
• 3. 지오백 (geobag) 세굴보호공법 개발...415
• 3.1 지오백 (geobag)...416
• 3.1.1 토목섬유의 특성 및 선정기준...416
• 3.1.2 지오백용 부직포 재료시험 항목...418
• 3.1.3 지오백용 부직포 재료시험 결과...420
• 3.2 재생골재...431
• 3.2.1 재생골재의 종류 및 특성...431
• 3.2.2 재생골재의 환경성 평가...432
• 4. 현장 시험 시공...445
• 4.1 현장 개요...445
• 4.2 지오백 크기 및 골재량 결정...448
• 4.3 시공방법...451
• 4.3.1 전체 공정...451
• 4.3.2 지오백 재봉...452
• 4.3.3 골재의 채움 및 지포백 포설...453
• 4.4 모니터링...455
• 제 11 장 마이크로 파일을 이용한 교량기초 보강공법 개발...458
• 1. 개요...458
• 2. 마이크로파일의 정의 및 분류...459
• 2.1 정의...459
• 2.1.1 말뚝의 거동에 따른 분류...459
• 2.1.2 그라우팅 방식에 따른 분류...460
• 2.2 마이크로파일의 적용 분야...461
• 3. 수치해석을 통한 마이크로파일의 최적 보강조건 결정...462
• 3.1 해석대상 교량기초 및 기준 해석모델(reference case) 선정...463
• 3.1.1 해석대상 교량기초의 선정...463
• 3.1.2 기준 해석모델 선정...464
• 3.2 지반 및 기초의 모델링...466
• 3.2.1 지반...466
• 3.2.2 기초...466
• 3.3 입력 물성치...467
• 3.4 수치해석 Case의 선정...468
• 3.4.1 연직보강 Case...468
• 3.4.2 경사보강 Case...469
• 3.5 수치해석 결과 분석...472
• 3.5.1 연직 보강 결과 분석...472
• 3.5.2 경사보강 결과 분석...476
• 3.6 소결론...489
• 4. 기초의 신.구 콘크리트의 최적 적합방안 연구...491
• 4.1 기초일체화 연구 동향...492
• 4.1.1 국내의 기초 보강 관련 일반규정...492
• 4.1.2 교각기초 확대와 관련된 ACI 규정...493
• 4.2 인발실험...493
• 4.2.1 실험 방법...493
• 4.2.2 실험 결과 및 분석...496
• 4.3 직접 전단 및 모형실험...507
• 4.3.1 직접전단 실험...507
• 4.3.2 모형 실험...509
• 4.4 소결론...515
• 제 12 장 유송잡물을 고려한 희생말뚝의 세굴심 저감효과...517
• 1. 개요...517
• 2. 국내외 연구동향...518
• 2.1 희생 말뚝에 관한 연구 동향...518
• 2.2 유송잡물을 고려한 세굴에 관한 연구동향...519
• 3. 유송잡물의 발생 및 영향...520
• 3.1 유송잡물의 발생...520
• 3.2 유송잡물의 집적 및 영향...521
• 3.2.1 유송잡물의 집적...521
• 3.2.2 유송잡물이 교량에 미치는 영향...521
• 4. 수리모형 실험...522
• 4.1 모형 이론...522
• 4.1.1 수리학적 상사...522
• 4.1.2 이동상 모형...524
• 4.1.3 모형 규모 결정...525
• 4.2 수리모형 실험장치...526
• 4.3 단일교각 세굴모형실험...528
• 4.3.1 실험 조건 및 방법...528
• 4.3.2 단일교각 세굴모형실험 결과...529
• 4.4 희생말뚝 세굴모형실험...530
• 4.4.1 실험 조건 및 방법...530
• 4.4.2 희생말뚝 세굴모형실험 결과...531
• 4.4.3 유송잡물 모형실험...534
• 4.5 유송잡물을 고려한 세굴 실험...536
• 4.5.1 실험 조건 및 방법...536
• 4.5.2 유송잡물을 고려한 세굴모형실험 결과...538
• 5. 소결론...542
• 제 13 장 상용통신망과 IT를 이용한 교량세굴 유지관리...543
• 1. 교량세굴 유지관리 시스템 (BSMS)...544
• 1.1 개요...544
• 1.2 조사우선순위 결정...545
• 1.3 교량세굴 위험도 등급 시스템...547
• 1.4 프로그램의 개발...550
• 1.4.1 자료 입출력 및 관리...551
• 1.4.2 위험도 해석 및 평가...552
• 1.4.3 자료의 검색 및 통계...554
• 1.5 프로그램의 개선...554
• 1.5.1 조사 우선순위 결정 기법 개선...555
• 1.5.2 데이터베이스 시스템 개선...555
• 1.5.3 교량세굴 위험도 평가 시스템 개선...557
• 1.5.4 실시간 교량세굴 현장조사 시스템과의 상호 연동 및 사용자 편의성 개선...560
• 2. PDA를 이용한 실시간 교량세굴 현장조사 시스템 개발...565
• 2.1 프로그램 개발...565
• 2.1.1 데이터베이스 시스템...566
• 2.1.2 데이터베이스 시스템 서버 연결...568
• 2.1.3 현장조사 자료 입력...570
• 2.1.4 현장 적용성 평가...572
• 3. 사례연구...574
• 3.1 교량 선정...574
• 3.2 현장 조사...580
• 3.2.1 교량 조사...581
• 3.3 세굴해석...671
• 3.3.1 매개변수...671
• 3.3.2 세굴심 산정...674
• 4. 교량세굴 위험도 평가...680
• 4.1 대상 교량 기초 현황...680
• 4.2 세굴 전후 지지력 산정...700
• 4.3 교량세굴 위험도 평가...704
• 5. 소결론...715
• 참고문헌...719