교량의 계획 및 설계

Ⅰ. 개 요

1. 교량은 도로에 있어서 중요한 역활을 담당하며 특히, 우리나라는 험준한 지형에 하천이 산재되어 있어 도로건설에 따른 교량건설은 필수적이며 교량의 계획시는 도로의 선형을 우선적으로 고려하고, 구조물로서의 외부적 조건 즉, 길이, 지간, 형하공간 등이 적합하고

2. 주변경관의 조화 등을 고려하여 시공성 및 유지관리가 용이하도록 계획, 설계되어야 한다.

 

Ⅱ. 교량형식의 선정절차

Ⅲ. 교량 계획을 위한 조사

1. 예비조사

 

 

1) 자료조사

2) 현지답사

2. 본조사 : 예비조사에 의해 계획된 교량의 상세 설계를 위해 실시

1) 교량의 위치 선정시 고려 사항

① 하상 및 양안의 지질이 양호한 곳

② 하상 및 유수가 안정된 곳

③ 가급적 직교가 되도록하고, 과도한 사교나 곡선교가 요구되는 지점을 회피한다.

④ 주위경관과 조화가 가능한 곳

 

2) 하부구조 조사

① 지형조사 : 가교지점의 지형 및 상황파악

② 지반조사 : 지질조사, 토질조사, 지하수조사

③ 하천조사 : 이수상황조사, 하상조사

④ 시공조건조사 : 기상조사, 주변환경조사, 작업환경조사

3) 상부구조조사

① 지형조사 : 가교 위치, 교량길이, 경간분할 결정

② 교차도로조사 : 교량 연장, 경간장, 시공방법 판단

 

 

③ 하천조사 : HWL, LWL

④ 기상조건 : 온도변화, 풍하중, 지진하중의 결정

⑤ 교량의 첨가물 조사 : 상수관, 하수관, 전력, 통신관

⑥ 부식조사 : 기존 구조물 부식상태

⑦ 기타조사 : 재료, 시공, 신공법, 관련기준 등

 

Ⅳ. 설계하중 및 교량하부공간 결정

1. 하중의 종류

 

 

주하중(P)	부하중(S)	주하중에 상당하는 특수하중(PP)	부하중에 상당하는 특수하중(PA)
고정하중(D)	풍하중(W)	설하중(SW)	제동하중(BK)
활하중(L)	온도변화영향(T)	지반변동의 영향(GP)	가시설하중(ER)
충격(I), 토압(H), 수압(F)	지진영향(E)	지점이동의 영향(SD)	충돌하중(CO)
프리스트레스(PS)		파압(WP)
콘크리트 크리프 영향(CR)		원심하중(CF)
콘크리트 건조수축 영향(SH)
부력 또는 양압력

2. 활하중 : 자동차 하중 즉, 표준트럭하중(DB하중), 차로하중(DL하중), 보도등의 등분포 하중 및 궤도의 차량하중이다.

1) DB하중의 크기

교량등급	하중 W(tonf)	총중량 1.8W(tonf)	전륜하중 0.1W(kgf)	후륜하중 0.4W(kgf)
1등교	DB-24	43.2	2,400	9,600
2등교	DB-18	32.4	1,800	7,200
3등교	DB-13.5	24.3	1,350	5,400

 

 

2) DB 및 DL하중

3. 설계기준자동차 하중

구 분	자동차 전용도로	기타도로
표준트럭하중	DB-24, DB-18	DB-24, DB-18, DB-13.5
차로하중	DL-24, DL-18	DL-24, DL-18, DL-13.5

 

 

4. 교량 하부공간

1) 하부 공간 결정시 고려 요소

① 교통의 종류와 하부 공간 이용 규모

② 하천의 제방높이

③ 계획 홍수량 및 Back Water

2) 하부공간 확보

① 하천횡단교량 : 계획제방고 이상, 계획 홍수량에 따른 적정 지간장 및 여유고 확보

② 도로, 철도횡단교량 : 도로철도의 폭원구성 및 시설한계 고려

③ 계획 홍수량 여유고

계획 홍수량(㎥/sec)	여 유 고(m)
200 이하	0.6 이상
200 ～ 500	0.8 - 1.0
500 ～ 1,500	1.0 - 1.2
1,500 ～ 3,500	1.2 - 1.5
3,500 ～ 10,000	1.5 - 2.0

 

 

Ⅴ. 경간 분할

1. 미관상의 경간 분할

1) 연속교의 경우 중앙경간을 측경간 보다 크게

- 3경간시(3 : 5 : 3), 4경간시(3 : 4 : 4 : 3)

2) 교량 길이가 길고, 지형이 평탄한 경우 : 등경간

3) 접속교와의 연결은 연속적인 변화가 되도록

4) 중앙경간을 측경간 보다 크게하면 안정감이 있다.

- 황금분할의 경우(1 : 1.618)

2. 치수상의 경간 분할

1) 유속 및 하상이 급변하는 곳에 교각설치 회피

2) 저수로 지역은 경간을 크게 분할

3) 교각 설치로 인한 수위 상승 및 배수 검토

4) 하천 협소부 교각 본수 축소

5) 유로가 일정치 않은 경우 장경간

6) 동일하천에 교량 평행시 동일 경간 분할 및 하나씩 건너뛰는 형식

7) 유목, 유빙이 많은 하천 -> 교각 본수 감소

3. 경제상 경간 분할

1) 단위 길이당 공사비는 상부구조 공사비가 하부구조와 같거나 약간 클 때 최적

2) 기초지반 불량시 장경간, 양호시 단경간이 유리

 

 

Ⅵ. 교량 형식 결정

1. 상부구조 형식결정

1) 교량 형태

① 종단 경사는 인접도로와 연속되게 쳐저보이지 않도록

② 노면과 상부구조는 조화되게 계획, 설계

③ 경간장(L)과 상부구조 높이(H)의 비율 검토

④ 통과높이(H)와 상부구조 높이(h)의 비율 검토

⑤ 교각은 경간장(L)과의 비율을 고려 검토

2) 주행성을 위해서는 연속교가 유리

3) 산간지방에서는 단순한 구조형식으로 상로교가 좋으며

4) 유적지는 석조arch 등이 좋다.

5) 지반이 양호한 지역은 arch나 rahmen교

6) 유지관리면에서 강교보다 Concrete교가 유리

2. 하부구조 형식 결정

1) 하부구조 형식은 상부구조 형식의 특징, 상부공의 가설공법 등 상부구조 계획과 서로 연관시켜 구조적 안전성, 경제성, 교량 입지조건에 따른 시공의 안전성 및 간편성, 교량미관의 유지관리 측면등을 고려하여 하부구조구체

 

 

(교대, 교각) 형식 및 기초 형식을 선정하여야 함

2) 기초 형식 결정시 중점 고려사항

① 하천변 지반 여건을 고려하여 선정

② 수상구간으로서 시공성이 용이하도록 선정

③ 구조적인 안전성을 확보할 수 있도록 함

④ 연속교로서 지진시, 온도변화에 의한 수평력 저항을 고려하여 선정

⑤ 세굴등의 영향을 고려하여 공법을 선택

⑥ 유수방향을 고려하여 유수저항계수가 작은 단면으로 선택

 

Ⅷ. 결 론

1. 도로의 노선 선정시 교량의 계획 및 설계를 고려하여 유리한 선형을 결정하고,

2. 교량의 계획시에 지반조사 및 가교조사등을 철저하게 실시하여 교량 상하부 구조형식을 결정하는 것이 가장 경제적이다.

3. 교량의 설계시 구조적 안전성, 경제성, 시공성 및 제반여건을 고려하여 교량의 지간, 교각의 위치와 방향, 하부공간의 확보등을 검토하여야 한다.