표제지 1
목차 4
요약문 12
ABSTRACT 13
제1장 서론 14
1.1. 연구배경 및 필요성 14
1.2. 연구내용 15
1.2.1. 전체 연구내용 15
1.2.2. 자체부문 연구내용 16
1.2.3. 용역부문 연구내용 16
1.3. 연구범위 및 수행방법 16
제2장 공용 중 교량의 교량기초 세굴평가 17
2.1. 기후변화로 세굴 위험도 증가 18
2.2. 세굴심 예측 방법 19
2.2.1. 장기하상변동 19
2.2.2. 단면축소세굴 20
2.2.3. 국부세굴 20
2.3. 교량기초 세굴 안정성 평가 사례 조사 27
2.3.1. 세굴안정성 평가 기준 사례 27
2.3.2. 세굴 발생 교량기초 지진 안정성 해석 연구 사례 30
2.4. 고속도로 교량기초의 세굴안정성 평가안 개발 절차 31
2.4.1. 수중부 고속도로 교량기초 분석 31
2.4.2. 고속도로 수중부 교량기초 세굴심 예측 32
2.4.3. 세굴 발생 교량기초 지지력 평가 43
2.4.4. 지지력 관점의 한계세굴심 산정 45
2.4.5. 내진안정성 확보 한계세굴심 검토 45
2.5. 수중부 고속도로 교량기초의 세굴안정성 평가안 52
제3장 교각의 고유진동수를 이용한 세굴 점검 방안 53
3.1. 이론적 배경 53
3.2. 고속도로 교량 기초 대상 고유진동수 측정 시험 58
3.2.1. 충격진동시험 개요 58
3.2.2. 건전도 지표 59
3.2.3. 충격진동시험 현장 및 장비 60
3.3. 충격진동시험 결과 분석 64
3.3.1. 주파수 성분에 따른 고주파와 저주파 분석 64
3.3.2. 타격 위치의 영향 66
3.3.3. 굴착에 따른 고유진동수 변화 68
3.4. 고유진동수를 이용한 교량기초 세굴 평가 적용성 평가 결과 70
제4장 고성토부 교대말뚝의 안정성 평가 71
4.1. 고성토부 교대말뚝 안정성 평가 개요 71
4.2. 고성토부 교대말뚝 안정성 관련 문헌 및 자료조사 72
4.3. 교대변위와 말뚝 이동량 점검 방안 77
4.3.1. 수치해석 조건 77
4.3.2. 모델 생성 및 Mohr-Coulomb모델 해석 결과 분석 78
4.3.3. Hardening Soil Model을 이용한 수치모델링 86
4.3.4. 교대밀림과 말뚝 이동량 점검 방안 도출 92
4.4. 고성토부 교대 말뚝의 수치해석 변수연구 94
4.4.1. 변수연구 해석 조건 94
4.4.2. 변수연구 해석 결과 96
4.5. 고성토 교대 말뚝기초의 좌굴 안정성 평가모델 개발 99
4.5.1. 말뚝 캔틸레버 조건 평가모델 99
4.5.2. 성토체의 수평밀림 조건 평가모델 103
4.6. 고성토 교대 말뚝의 좌굴 안정성 검증을 위한 시범 해석 109
4.7. 고성토 교대 말뚝의 좌굴 안정성 평가절차서 개발 113
4.7.1. 고성토 교대말뚝 좌굴 안정성 평가절차 113
4.7.2. 말뚝 한계변위 산정 117
제5장 결론 및 제언 119
참고문헌 121
부록(Appendix) : 하천기본계획보고서에서 수집한 수리정보 및 하상재료 특성[원문불량;p.208,219,221,228,236,238,241] 125
도서정보(INFORMATION) 285
보고서 집필 내역 287
판권기 288
뒷표지 289
표 2.1. 교각 형상에 따른 보정계수, K₁ 22
표 2.2. 하상 상태에 대한 보정계수, K₃ 22
표 2.3. 안전계수 Sf[이미지참조] 24
표 2.4. 교각 단면의 종류에 따른 계수, Φₛₕₐₚₑ[이미지참조] 25
표 2.5. 세굴에 취약한 교량의 등급판정 27
표 2.6. 세굴에 취약한 교량의 등급판정의 예 28
표 2.7. 교량세굴 위험도 등급 29
표 2.8. 세굴안정성 평가를 위한 대상 교량 목록(1차) 33
표 2.9. 세굴안정성 평가를 위한 대상 교량 목록(2차) 36
표 2.10. 2차 선별된 교량에 대한 수리정보 및 하상재료 특성 39
표 2.11. 2차 선별된 교량에 대한 예상 세굴심 및 세굴 위험도 평가결과 41
표 2.12. 연직 지지력 극한지지력 검토 44
표 2.13. 강관말뚝 수평방향 지지력 및 위험도 분석결과 44
표 2.14. 직접기초 한계세굴심 산정결과 45
표 2.15. 지진시 교축직각방향 말뚝두부 작용하중 48
표 2.16. 중부내륙 낙동대교 교량기초 한계세굴깊이 평가(세굴깊이 9.95m) 49
표 2.17. 지진시 교축직각방향 말뚝두부 작용하중 50
표 2.18. 양산천교 교량기초 세굴 전후 안정성 평가 결과(세굴깊이 13.52m) 51
표 3.1. 건전도 평가 기준 59
표 3.2. 만경강교(폐교) 제원 60
표 3.3. 만경강교 충격진동시험 장비 62
표 4.1. 교대 파괴 원인 및 결과 74
표 4.2. 원설계 적용 물성치(○○건설) 79
표 4.3. 지반의 탄성계수 및 포아송비(○○건설) 79
표 4.4. 성토재 및 콘크리트의 전단강도(물성값 재산정) 79
표 4.5. 지반의 탄성계수 및 포아송비(물성값 재산정) 80
표 4.6. 말뚝 제원 80
표 4.7. 강관 말뚝의 인장강도 및 항복강도(KS F 4602) 82
표 4.8. 수치 모델링 결과(Mohr-Coulomb model 적용) 82
표 4.9. Stiffness values for soils 88
표 4.10. 수치모델링 입력물성치 88
표 4.11. HS-model 적용에 의한 교대변위 해석결과 89
표 4.12. 말뚝의 안정성 평가 91
표 4.13. 말뚝의 변위 93
표 4.14. 말뚝 캔틸레버 조건 평가모델과 수치해석의 모멘트 결과 비교(Pile 1) 103
표 4.15. 사질토 상대밀도에 따른 스프링 강성 105
표 4.16. 말뚝 횡변위 및 모멘트 값의 비교(성토체 높이=15m) 107
표 4.17. 말뚝 횡변위 및 모멘트 값의 비교(성토체 높이=25m) 108
표 4.18. 말뚝 횡변위 및 모멘트 값의 비교(성토체 높이=35m) 108
표 4.19. 원지반과 성토체 물성값 109
표 4.20. △△교 교대 말뚝의 안정성 해석 결과 112
표 4.21. 보강공법의 종류 116
표 4.22. 성토체 높이 및 강관말뚝 직경에 따른 한계변위 산정결과 118
그림 1.1. 세굴 및 고성토부 말뚝의 안정성 평가법 개발 14
그림 2.1. 교량 세굴로 인한 교량 붕괴 사례 19
그림 2.2. 단면축소에 의한 세굴 발생 모식도 20
그림 2.3. 원형기초에 있어서의 국부세굴 21
그림 2.4. 시간에 따른 국부세굴심 21
그림 2.5. 말뚝 기초에 대한 Φₛₕₐₚₑ와 유효교각폭(Hₑ)[이미지참조] 25
그림 2.6. 수중부 고속도로 교량기초 분석 32
그림 2.7. GROUP을 이용한 무리말뚝 해석 46
그림 2.8. 중부내륙 낙동대교 평가대상 교각 단면과 지층정보 47
그림 2.9. 중부내륙 낙동대교 교량기초 해석 단면(세굴심도 6.44m) 48
그림 2.10. 양산천교 평가대상 교각 단면과 SPT N값 및 지층분포 50
그림 2.11. 양산천교 교량기초 해석 단면(세굴심도 13.52m) 51
그림 3.1. 설계로 느슨한 모래 강성 프로파일의 모드 모양 53
그림 3.2. 변형 모드에 따른 변위 54
그림 3.3. 주파수 비율에 따른 응답 진폭 54
그림 3.4. 충격진동시험에 의한 고유주파수 획득과 건전도 진단 지표의 관계 55
그림 3.5. 고유진동수를 이용한 교량의 안전관리 체계도[원문불량;p.43] 56
그림 3.6. 교각 상시미동 평가 시스템 개략도 57
그림 3.7. 전형적인 충격진동시험 시스템 58
그림 3.8. 충격진동시험을 수행한 P10 교각 및 우물통 기초 61
그림 3.9. 가속도계 및 타격 위치 62
그림 3.10. 충격진동시험 현장 사진 63
그림 3.11. 시계열 가속도 측정 결과(상단타격, 굴착 전) 64
그림 3.12. FFT변환을 이용한 진폭 결과(상단타격, 굴착 전) 65
그림 3.13. 고주파 영역과 저주파 영역에서의 진폭 측정 결과 66
그림 3.14. 타격 위치에 따른 주파수 영역에서의 진폭 측정 결과 67
그림 3.15. 굴착깊이에 따른 주파수 영역에서의 진폭 측정 결과 69
그림 4.1. 노체상단 프리로딩 시행에 따른 시공순서 73
그림 4.2. 교대 밀림에 따른 문제에 따른 해결방안 75
그림 4.3. 성토높이와 교대높이에 따른 성토체 수평변위 발생량 76
그림 4.4. 교대밀림과 말뚝 이동량 점검 방안 도출 76
그림 4.5. ○○교 A1교대 종단면도 77
그림 4.6. 수치해석 모델링 순서 81
그림 4.7. 교대 수평변위 해석 결과(원설계 물성값 적용) 83
그림 4.8. 말뚝 부재력 해석결과(원설계 물성값 적용) 83
그림 4.9. 교대 수평변위 해석 결과(역해석 물성값 적용) 84
그림 4.10. 말뚝 부재력 해석결과(역해석 물성값 적용) 84
그림 4.11. 교대 수평변위 해석 결과(제산정 물성값 적용) 85
그림 4.12. 말뚝 부재력 해석결과(재산정 물성값 적용) 85
그림 4.13. HS model의 비선형 응력-변형률 곡선(배수 삼축압축시험) 87
그림 4.14. 경계조건 확장 모델 89
그림 4.15. 해석 단계별 수평변위 해석결과 90
그림 4.16. 말뚝 부재력 해석결과(배면측 말뚝) 90
그림 4.17. 변위 측정위치 92
그림 4.18. 성토체 높이 변화(성토높이 8m, 15m, 25m, 35m) 94
그림 4.19. 원지반 경사조건(원지반 경사 수평, 10도, 20도, 30도) 94
그림 4.20. 복합말뚝 모델링 조건(강관말뚝, 복합말뚝) 95
그림 4.21. 수치해석 단면 95
그림 4.22. 지반구성 모델에 따른 교대 수평변위(HS 모델과 M-C 모델) 96
그림 4.23. 지반구성 모델에 따른 말뚝 응력(HS 모델과 M-C 모델) 97
그림 4.24. 원지반 경사에 따른 교대 수평변위 및 말뚝 응력 97
그림 4.25. 강관말뚝과 복합말뚝 조건의 교대 수평변위 및 말뚝 응력 98
그림 4.26. 캔틸레버 양끝단 회전고정 조건의 수평변위와 모멘트 관계 99
그림 4.27. 수치해석의 변위 등고선도(성토체 높이 25m, 원지반 경사 20도) 101
그림 4.28. 말뚝의 수평변위 분포도(성토체 높이 25m, 원지반 경사 20도) 101
그림 4.29. 말뚝 휨모멘트 및 축응력 분포도(성토체 높이 25m, 원지반 경사 20도) 102
그림 4.30. 말뚝 모멘트 계산에 적용된 말뚝길이 L의 결정 102
그림 4.31. 말뚝 인접 지반 횡변위 분포도(원지반 경사 0, 성토고 15, 25 35m) 104
그림 4.32. 하중재하에 따른 말뚝주변지반의 응력분포 변화 104
그림 4.33. 성토지반의 수평변위에 따른 말뚝의 횡방향 하중재하 106
그림 4.34. 해석조건 107
그림 4.35. △△교 교대기초 종단면도 109
그림 4.36. △△교 수평변위 해석 결과 110
그림 4.37. △△교 교대 말뚝의 안정성 해석 결과 111
그림 4.38. 고성토 교대말뚝의 좌굴 안정성 평가절차 113
그림 4.39. 성토지반의 수평변위에 따른 말뚝의 횡방향 하중재하 114
그림 4.40. 말뚝의 깊이별 수평변위 분포(성토체 높이 20m, D=508mm) 117
그림 4.41. 말뚝의 깊이별 모멘트 분포(성토체 높이 20m, D=508mm) 118
그림 4.42. 성토체 높이와 말뚝 직경에 따른 한계변위의 산정 118