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하천교량 설계 기준
1. 일반사항
1.1 목적
횡방향 또는 종방향으로 하천에 설치되는 교량 설계 시 필요한 제반 요소를 제공한다.
1.2 적용범위
- 하천을 횡단하여 설치되는 교량에 대한 수리적 평가, 세굴 평가 및 세굴 방지 등에 관한 설계 기준 제시
1.3 참고 기준
- 관련 기준을 고려하여야 함
- KDS 51 14 40 내륙주운 계획
- KDS 51 60 05 하천제방
- KDS 51 40 20 하천주운시설
- KDS 21 45 00 가설교량 및 노면 복공 설계기준
- KDS 24 10 11 교량설계 일반사항
1.4 용어 정의
- 하상상승: 하천 상류로부터 장기간 토사 이동으로 인한 하상 높아짐
- 하상저하: 상류로부터 토사 공급 부족으로 인한 하상 낮아짐
- 수축세굴: 하천 흐름 단면적 감소로 인한 유속 증가로 발생하는 세굴
- 국부세굴: 교각, 교대, 수제, 제방 등 흐름 장애물 주위에서 발생하는 국부적인 하상 물질 이동
- 횡방향 유로이동: 자연적으로 발생되는 주 수로의 횡방향 이동
- 정적세굴: 하상 내 흐름의 소류력이 한계 소류력 이하로 발생하는 세굴
- 동적세굴: 하상 내 흐름의 소류력이 한계 소류력 이상으로 발생하는 세굴
- 압력세굴: 교량이나 구조물이 물에 잠기는 경우 발생하는 세굴
- 세굴 보호공: 교량 교대 또는 교각주변 국부세굴 방지를 위해 하상 또는 하안을 보호하는 대책
- 경간장: 교각 중심에서 인근 교각 중심까지의 길이 (유수 흐름 방향에 직각으로 투영한 길이)
- 측경간: 교대의 교량 받침부 중심과 교각의 중심간 길이 (유수 흐름 방향에 직각으로 투영한 길이)
1.5 기호의 정의
(내용 없음)
1.6 시설물의 구성
1.6.1 종류
- 하천을 횡단하는 교량 (인도교, 수로교, 도로교, 철도교 등)
1.6.2 구조
- 교각, 교량 상부 슬래브, 세굴 방지공 등
2. 조사 및 계획
2.1 조사
(내용 없음)
2.2 계획
2.2.1 세굴 평가 적용 범위
- 제방 및 하상 안전에 영향을 미칠 수 있는 하천 내 시설물에 적용
2.2.2 세굴 평가
- 조석의 유무에 따라 실시
- 조석의 영향을 받지 않는 하천 내 장·단기간의 세굴 평가
- 조석의 영향을 받는 지역 내 교량 등 하천 시설물 설치에 따른 세굴 평가
- 조석의 영향이 없는 경우 홍수 사상 선정 기준
- 100년 빈도 홍수량이 200 ㎥/s 미만: 50년 빈도 이상의 홍수 사상
- 100년 빈도 홍수량이 200 ㎥/s 이상 2,000 ㎥/s 미만: 100년 이상 빈도의 홍수 사상
- 100년 빈도 홍수량 또는 기왕 최대 홍수량이 2,000 ㎥/s 이상: 500년 빈도의 홍수량
- 세굴 평가 방법
- 각종 세굴 공식 적용, 수리 실험, 실시간 현장 계측 등
3. 재료
(내용 없음)
4. 설계
4.1 하천교량 평가
4.1.1 설치 위치의 적정성 평가
- 하천에 교량 등 하천 점용 시설물을 설치하는 경우 설치 위치의 적정성 평가
- 제체 내에는 교량의 교각 등을 설치하지 않아야 함 (부득이한 경우 제외)
- 교각의 유하 방향 투영 면적이 전체 하폭에 걸치게 되는 교량 계획 금지
- 교량은 하천 종방향으로 설치하지 않아야 함 (설치 불가피한 경우 수리 모형 실험 및 수치 모형 해석을 통한 평가 후 설치)
4.1.2 하천교량 여유고
- 교대나 교각에 교좌 장치가 있는 교량: 계획 홍수위로부터 가장 낮은 교각 또는 교대의 교좌 장치 하단부까지의 높이
- 교좌 장치가 없는 라멘형 교량: 계획 홍수위로부터 교량 상부 슬래브 헌치 상단까지의 높이
- 아치형 교량: 통수 단면적을 등가 환산하여 여유고를 만족시키는 높이
- 상류에서 이송 잡물이 떠내려올 가능성이 있는 하천: 교량의 계획고를 제방고보다 충분히 높게 결정
- 교량 유지 관리 통로, 점검 시설 등에 대한 여유고 확보
- 주운 수로에 설치된 교량: KDS 51 40 20(하천 주운시설)의 규정 적용
4.1.3 하천교량 경간장
- 교량 길이는 하천 폭 이상
- 경간장: 산간 협착부, 지형 상황 등을 고려하여 치수상 지장이 없다고 인정되는 경우 제외하고는 다음 식으로 얻어지는 값 이상
- 식(4.1-1): 경간장(m) = 계획홍수량(㎥/s)
- 단, 그 값이 50 m를 넘는 경우에는 50 m로 할 수 있으나, 인접 교량의 교각과 연계하여 수리적 특성, 공사비 등 종합 분석 필요
- 최소 경간장이 50 m일 때 부정적인 수리 영향 예상 시 70 m로 함
- 다음의 각 항목에 해당하는 교량의 경간장은 하천 관리상 지장이 없다고 인정될 때는 위 규정에 관계없이 다음 각 호에서 제시하는 값 이상으로 할 수 있음
- 계획 홍수량이 500 ㎥/s 미만이고 하천 폭이 30 m 미만인 하천: 12.5 m 이상
- 계획 홍수량이 500 ㎥/s 미만이고 하천 폭이 30 m 이상인 하천: 15 m 이상
- 계획 홍수량이 500 ㎥/s ~ 2000 ㎥/s 인 하천: 20 m 이상
- 주운을 고려해야 할 경우: 주운에 필요한 최소 경간장 이상
- 하천의 상황 및 지형학적 특성상 경간장 확보가 어려운 경우, 치수에 지장이 없다면 교각 설치에 따른 하천 폭 감소율(설치된 교각 폭의 합계/설계 홍수위에 있어서의 수면의 폭)이 5%를 초과하지 않는 범위 내에서 경간장 조정 가능
- 산정된 경간장이 25 m를 넘는 경우 유심부 이외의 부분은 25 m 이상으로 할 수 있음 (단, 이 경우 교량의 경간장 평균값은 규정된 경간장보다 길어야 함)
- 아치형, 경사 지주형 라멘교 등의 경간장: 해당 교량의 교대 및 교각에 의해 잠식된 하도의 점유 단면적(a’)은 계획 홍수량을 통과시키는 하도 단면적(A) 대비 잠식된 점유 비율(a’/A×100)은 5% 이내로 함
4.2 세굴 평가
4.2.1 교각의 심도 결정
- 암반 기초에 설치하는 경우 제외하고는 신설 교량의 교각은 세굴에 대한 위험성이 없도록 설치
- 고수부지 교각 기초의 심도: 세굴량 산정과 횡방향 유로 이동을 검토하여 결정
4.2.2 세굴 보호공
- 세굴로 인한 구조물 손상과 파괴 방지를 위해 설치
- 중요도가 큰 교량: 검증된 공식, 수리 실험, 실시간 현장 계측을 통한 설치 유무 및 적정 크기 판단
- 세굴 보호공 공극 사이로 하상 입자가 이탈하지 않도록 조치
- 해당 하천 특성을 고려하여 허용 유속 및 허용 소류력에 안전하고 하상 변동에 적응할 수 있도록 굴요성 있는 재질로 설치
4.2.3 기존 교량의 세굴 취약성 평가
- 하상 변화에 영향을 주는 구조물 설치 시 영향권 내에 있는 기존 교량의 세굴 취약성 평가
- 검토 사항:
- 세굴 위험성 평가
- 세굴 대책 수립 여부 평가
- 세굴 대책 수립의 위급성 평가
- 세굴 위험 하천 시설물의 관측 및 점검
- 세굴 위험 하천 시설물의 임시 대책 제안
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