Abstract
The primary objective of this research is to evaluate the behavior of a bridge substructure subjected to scouring during flood. A finite element (FE) study was carried out on a substructure modeled using the standard section specified for highway bridges. The three-dimensional FE model consists of non-linear springs with tri-axial load capacities at the base in order to consider the loss of bearing capacity of the substructure by local scour phenomenon. Various time varying loading conditions and scouring patterns were considered in the analysis. The results indicate a change in the structural behavior of substructure depending on the eroded area and pattern. The outcome of this research will be useful to suggest basic design guidelines for ground sills of the bridge substructure.
본 연구는 홍수 시 교량하부에서 발생되는 세굴에 의한 문제점을 조사하기 위한 연구로서 실제 현장에서 실험에 의하여 규명이 쉽지 않은 세굴과 관련된 교량하부구조 거동에 대한 해석적 연구이다. 본 연구에서 제시된 해석모델의 경우 도로교 시방규정에서 제시한 표준하부구조 단면을 기준으로 세굴에 따른 3축 지반지지력 표현 및 손실이 가능하도록 유한요소 모델링을 수행하였고 상용유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 해석을 수행하였다. 고려된 하중조건으로는 시간에 따른 유량변화를 단계적으로 고려하였으며 다양한 형태의 세굴조건과 지반지지력 변화에 대하여 교량하부구조 거동을 조사하였다. 최종적으로 교량하부구조의 거동은 세굴발생 면적 및 형태에 따라서 다양한 결과들을 보여주었으며, 이들 결과들은 향후 교량하부구조 세굴보호공 설계기준 마련을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.