측방유동지반상 말뚝기초교대의 측방이동 평가

홍원표(Hong Won Pyo),이광우(Lee Kwang Wu),조삼덕(Cho Sam Deok),이재호(Lee Jae Ho) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 C Vol.27 No.5

국내현장에서 수집된 43개 교대의 측방이동 실측자료에 대한 분석을 통해 말뚝기초교대의 측방이동을 간편하게 평가할 수 있는 방안을 제안한다. 실측된 교대측방변위를 고려하여 연약지반의 비배수전단강도와 교대배면에 작용하는 상재압의 관계를 분석한 결과, 교대 배변의 뒤채움으로 인한 상재압이 연약지반 비배수전단강도의 3배보다 작은 경우에는 실측된 교대변위가 국내 교대의 측방이동 허용치인 15㎜ 이내인 것으로 나타나, 교대 유지관리에 문제가 발생하지 않았다. 그러나 상재압이 연약지반 비배수전단강도의 3배~8.3배인 경우는, 교대변위가 15㎜~50㎜ 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 이 경우 교대의 측방이동을 고려한 설계를 수행함으로써, 교대 측방변위를 허용치인 15㎜ 이하로 감소시켜야 한다. 특히 상재압이 비배수전단강도의 8.3배 이상이면, 50㎜ 이상의 심각한 교대변위가 발생할 수 있기 때문에, 적절한 교대 측방이동 대책공법이 강구되어야 하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 상재압과 비배수전단강도의 상관관계를 나타내는 사면지반의 안정수를 이용하면 측방유동지반상 말뚝기초교대의 측방이동 가능성을 간편하게 평가할 수 있음을 의미한다. 반면에 측방유동지수와 측방이동판정지수는 교대 실측변위 및 사면안전율과 상관성이 높지 않았다. 이는 경험지수만으로 교대의 측방이동 여부를 판정하는 것은 합리적이지 않음을 의미한다. 따라서 교대를 포함한 사면의 안정수가 3보다 크면, 교대기초말뚝의 사면안정 기여효과와 교대의 허용측방변위를 반영한 사면안정해석을 통해 교대 측방이동 여부를 면밀히 검토해야 한다. Field monitoring data for forty three piled bridge-abutments were investigated to suggest an evaluation method on lateral movement of the abutments. As the results of the investigation, if the surcharge pressure by backfills behind the piled-bridge abutment is less than 3 times the undrained shear strength of the soft grounds, the lateral displacement of the abutments was within 15 ㎜. Therefore, the abutment can be maintained without any problems because the abutment will move laterally within an allowable movement range. However, if the surcharge pressure is between 3 times and 8.3 times the undrained shear strength of the soft grounds, the abutments moved laterally between 15 ㎜ and 50 ㎜. In this case, the lateral displacement of the abutment should be considered on the design because the displacement may be considerable. Moreover, if the surcharge pressure behind the abutments is greater than 8.3 times the undrained shear strength of the soft grounds, the lateral displacement of the abutments could be more than 50 ㎜. In this case, a reasonable countermeasure should be applied to prevent excessive lateral displacement of the abutment, or the design of the abutment should be changed because the lateral movement is severe enough to severely damage the abutment. In tum, the stability number, which is the ratio of the surcharge pressure to the undrained shear strength can be used as the simplified empirical index to evaluate the possibility of lateral movement of abutments. However, both the lateral flow index and the lateral movement judgement index do not always show good relationship with not only the lateral displacement of the abutments but also the safety factor of slopes. Therefore, It is not always suitable to predict the lateral movement of abutments by using only conventional empirical indexes. These empirical indexes should be used together with the safety factor of slope with consideration of the allowable limit of the lateral displacement of the abutment.

교대의 측방변위와 대책공법에 대한 사례연구

이병석(Lee, Byung-Suk),이재열(Lee, Jae-Yeol) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.3

연약지반 상에 설치하는 교대의 말뚝기초는 편재하중으로 인하여 교대의 측방변위가 발생하는 경우 사례가 자주 있다. 본 연구에서는 측방변위가 발생된 국내 OO교량의 측방유동에 대하여 측방유동지수(F)에 의한 판정법, 측 방유동판정수(I), 수정 I지수(MI)법에 의한 판정법과 유한요소법으로 판정하였다. 또한 계측관리를 통하여 측방유동의 진행성과 일련의 지반조사, 토질시험을 통하여 측방유동의 원인을 분석한 결과 설계시 예측하였던 압밀에 의한 전단 강도의 증가가 적어 전단강도의 부족으로 인하여 측방유동이 발생한 것으로 판단되었다. 보강방안으로는 압성토와 앵커보강을 병용하는 방안을 선정하였고 그 효용성을 유한요소법을 이용한 수치해석으로 확인하였다. In the case of using pile foundation to support bridge abutments on soft ground, the soft ground often causes serious troubles such as lateral movement of bridge abutments by lateral surcharges. In this paper, we investigated and measured the amount of strain of a bridge abutment in the south-western part of Korea. To check the stability and possibility of lateral movement of the bridge abutment, we used the four analysis methods and compared those results; lateral movement index, index for decision of lateral movement and infinite element analysis method. We performed soil and ground tests to fine the causes of the strain and lateral movement. After reviwing several types of repair methods, we suggested the anker reinforcement method along with surcharge process method as a proper repair and rehabilitation of the bridge abutment. Our investigation by through the infinite element analysis method confirmed the effectiveness of the anker reinforcement method allong with the surcharge process method.

원심모형시험과 수치해석을 이용한 교대 측방유동에 관한 연구

유완규(Yoo, Wan-Kyu),김기일(Kim, Ki-Il),김병일(Kim Byoung-Il) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.5

연약지반 위에 설치된 교대나 옹벽과 같이 성토재하중을 받는 구조물은 연약지반의 과도한 변형 때문에 지 반이 수평방향으로 이동하는 측방유동 현상이 발생할 수 있고 이로 인해 많은 피해가 발생할 수 있다. 이 연구에서 는 원심모형시험을 이용하여 현장에서 교대 배면부 성토시 발생할 수 있는 교대 측방유동여부를 판단하였고, 교대 측방유동에 대한 대책공법으로 압성토 공법을 적용하여 공법적용 후 지반과 교대 구조물에 대한 안정성 여부를 FEM(Finite Element Method)프로그램인 MIDAS/GTS를 이용하여 검토하였다. 원심모형시험 결과 현장에서 예측되는 교대의 수평변위는 허용치(15mm)를 초과하여 발생하였으며, 대책공법으로 압성토 공법 적용할 때 교대는 측방유동 에 대해 안정하다는 사실을 수치해석을 통해 알 수 있었다. In regard to fill loading structures such as bridge abutments and retaining walls on soft ground, the soft ground undergoes excessive deformation, which causes the lateral movement of the ground, resulting in increased risk of much damage. In this study, a centrifuge model test was conducted to check the possibility of lateral movement of a bridge abutment during back filling in a field, and a numerical analysis considering the lateral movement of the bridge abutment under the influence of the counterweight fill method applied during construction was carried out by using MIDAS/GTS as the FEM(Finite Element Method) program .The results of this study showed that the lateral movement of the abutment can exceed the allowable lateral movement value(15mm), and that the counterweight fill method was effective for the stability of the lateral movement.

측방유동 발생 시 성토사면에 시공된 교대의 영향에 대한 연구

이한규(Hangyu Lee),홍종욱(Jongouk Hong),천병식(Byungsik Chun) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.12

국내에서 지반의 측방유동으로 인한 피해가 가장 빈번하고 극명하게 나타나는 사례는 주로 연약지반에 교대 및 옹벽을 시공하고 배면에 성토를 진행하는 경우로서 측방유동으로 인한 교대의 안정성에 대한 연구는 연약지반에서의 연구가 대부분이다. 그러나 측방유동은 연약지반뿐만 아니라 성토사면에서도 발생하며, 이로 인해 인접구조물에 영향을 미치게 된다. 특히 국내에서 시공되는 교량 중에는 연약지반 위에 시공되는 경우보다 산지에 시공되는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 현장단면에 대한 유한요소해석을 통해 성토사면의 측방유동으로 인한 지반거동을 분석하였고, 그에 따른 적절한 보강 공법의 결과 분석을 통해 성토사면에 설치된 교대설계에 관한 기초자료를 제시하고자 하였다. 그 결과, 압성토와 사면에 억지말뚝으로 보강하였을 경우에는 측방유동은 4~30% 감소하는 것으로 나타났고, 교대 교좌부의 변위는 2~13% 감소하는 것으로 나타났다. 한편, EPS로 보강하였을 경우에 측방유동은 약 97% 감소하였고, 교대 교좌부의 최대수평변위는 약 95% 정도 감소하였다. 향후, 국내 여러 현장을 대상으로 추가적인 실험을 지속적으로 수행하여 보다 국내 여건에 부합하는 설계 기법의 도출이 요구되며, 수치해석 및 실측치를 비교·분석함으로써 지금보다 신뢰성 있는 연구가 뒤따라야 할 것이다. The damage caused by lateral movement occurs frequently on site where abutment or retaining wall was built on soft ground along with embankment behind and the study on stability of abutment against lateral movement has been mostly focused on soft ground. However lateral movement occurs not only on soft ground but also on embankment slope which causes the impact on structure. The bridges built in Korea are mostly on mountainous area than soft ground. This study is intended to analyze the ground behavior resulting from lateral movement using finite element analysis method to the section as well as propose the basic data for abutment design on embankment slope through the analysis of the outcome of reinforcement method. As a result, when it comes to the reinforcement with soil surcharge and stabilized pile in slope, lateral movement was reduced by 4~30% and displacement on bearing shoe on abutment was reduced by 2~13%. On the contrary, when reinforced with EPS, lateral float was reduced by 97% and maximum horizontal displacement of bearing shoe on abutment was reduced by 95%. Thus, it’s necessary to identify the design technique which is applicable to domestic condition through additional tests and more reliable study using numerical analysis and comparing the measured values shall follow.

연약지반 위에 시공되는 교대의 측방유동에 대한 안정성 평가

유남재,김동건,전상현 江原大學校 産業技術硏究所 2010 産業技術硏究 Vol.30 No.B

In this paper stability about lateral soil movement of bridge abutment constructed on the soft ground, reinforced with the sand compaction pile (SCP) and the preconsolidaton methods, was evaluated by using the centrifuge testing facility which stress conditions in field could be reconstructed in the laboratory. The layouts of model such as ground condition, sand compaction piles and abutment was determined on the basis of similitude law with the reduced scale of 1/200. Construction sequences of installing SCP, preparing reclaimed ground, preconsolidating ground and building the piled bridge abutment were reconstructed during centrifuge modelling and measurements of movement were followed in each sequence. From analyzing the results of measuring movements of the model abutment and the ground, measured lateral movement of model abutment was found to be within the allowable value so that stability of abutment against lateral sliding was secured.

연약지반상 교대 측방이동에 대한 안정성 검토 사례

한중근(Jung-Geun Han),홍기권(Ki-Kwon Hong),정동호(Dong-Ho Jung),김동찬(Dong-Chan Kim),이승현(Seoung-Hyon Lee),홍성철(Seong-Cheol Hong) 한국지반신소재학회 2012 한국지반신소재학회 학술발표회 Vol.2012 No.11

This paper describes results in stability evaluation for lateral movements of bridge abutment on soft ground. The potential for lateral movements of field cases are was great even though the strength increment ratio according to pre-loading and a pile construction are considered on soft ground. Therefore, the stability for lateral movements of bridge abutment can be satisfied when the ground improvement methods with a pile are applied based on consideration of soil condition. That is, the lateral movement of piles with composite ground should be analyzed.

연약지반상 교대측방이동에 대한 판정

홍원표,송영석,조용량 한국지반공학회 2001 한국지반공학회논문집 Vol.17 No.4

국내 30개의 교대측방이동 사례현장에 대하여 교대기초말뚝의 사면안정효과와 교대의 실측측방변위를 고려한 사면안정해석을 실시하였다. 해석결과 사면안전율은 말뚝의 효과를 무시한 경우 1.5이상, 말뚤의 효과를 고려한 경우 1.8이상 되어야 안전함을 알 수 있다. 그리고, 교대의 실측측방변위와 사면안전율과의 상관관계로부터 교대의 허용측방변위 설계기준은 5cm보다 1.5cm로 함이 더 합리적임을 알 수 있다. 사면안정해석결과와 교대의 실측측방변위를 토대로 기존에 제안된 교대측방이동 판정기준의 국내 적용여부를 검토한다. 이를 위하여 교대의 사면안정해석결과 및 실측측방변위와 교대측방이동 관련지수와의 상관관계를 조사한다. 그 결과 실측된 교대의 측방변위와 이를 고려한 사면안전율은 교대의 측방유동지수, 측방이동판정지수 및 지반의 안정계수와 무관한 경우도 많이 존재하는 것으로 나타났다. 이는 결국 이들 경험적인 지수만으로 교대측방이동을 판정하는 것은 불충분함을 의미한다. 따라서, 교대측방이동을 판정할 경우에는 반드시 교대의 측방변위를 고려한 사면안정해석이 실시되어야 한다.

토목섬유 보강 성토지지말뚝의 설계사례 연구

홍원표(Won Pyo Hong),이재호(Jae Ho Lee),조삼덕(Sam-Deok Cho),이광우(Kwang Wu Lee) 한국토목섬유학회 2006 한국토목섬유학회 학술발표회 Vol.2006 No.4

Geosynthetic-reinforced and pile-supported (GRPS) systems have been used for several application fields in foreign countries. A series of researches have been performed to evaluate the effects of GRPS system in the internal field which is supposed damage due to lateral soil movement in soft ground. This paper describes a design case of GRPS system which is used as countermeasure against lateral movement of piled bridge abutment on soft ground. Useful design method for GRPS system is proposed through a design case

측방유동 연약지반상 교대의 안정성

홍원표,송영석,신도순,손규만 한국지반공학회 2001 한국지반공학회논문집 Vol.17 No.4

본 연구의 목적은 교대가 설치된 지반의 사면안전율과 교대측방변위의 관계를 분석하여 교대의 측방이동 판정기준을 마련하고자 함에 있다. 이를 위하여 국내의 연약지반에 설치된 30개 교대의 측방이동사례를 조사하고, SLOPILE (Ver 2.0)프로그램을 이용하여 교대의 측방변위와 교대기초말뚝의 사면안정효과를 고려한 사면안정해석을 실시한다. 해석결과 교대기초말뚝의 실측측방변위를 고려할 경우 1.8이상 되어야 한다. 또한, 교대기초말뚝의 허용측방변위량에 따른 사면안정 해석결과, 교대의 허용측방변위가 작게 규정될수록 사면안정성에 기여하는 말뚝의 효과는 감소하고 있음을 알 수 있다.

3차원해석에 의한 교대말뚝기초의 측방유동 발생메카니즘 분석

서동희,서정주,장범수,정상섬 한국지반공학회 2001 한국지반공학회논문집 Vol.17 No.2

본 논문에서는 연약지반에 시공된 교대말뚝기초에 인접하여 성토하중이 재하될 때 발생하는 측방유동의 발생메커니즘을 규명하기 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 본 수치해석에서는 점성토 지반과 점성토-사질토 지반 그리고 사질토-점성토 지반에 선단지지된 강관말뚝에 대하여 성토하중 크기(q=20, 75, 100kPa)와 말뚝두부조건(변위구송, 회전구속) 그리고 말뚝중심간격(s=2.5d, 5.0d, 7.0d, 단독말뚝)에 따라 측방유동압의 분포형태와 크기를 분석하였다. 그 결과 측방유동압의 분포형태는 교대말뚝기초의 수평변위와 유사한 형태로 나타났으며 측방유동압의 크기는 배면 성토하중의 크기에 대한 비로써 결정할 수 있었다. 그리고 점성토 지반과 점성토-사질토 지반의 경우, 측방유동압의 분포형태와 크기는 말뚝두부조건에 가장 큰 영향을 받는 반면 사질토-점성토 지반의 경우에는 말뚝두부조건보다는 토층조건에 가장 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 본 연구결과를 토대로 연약지반에 시공된 교대말뚝기초의 측방유동에 대한 설계 및 해석시 지침자료로서 측방유동압의 분포형태와 크기를 추천.제안한다.