KR200406019Y1 - 세굴방지를 위한 하천의 교각구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하천 바닥을 이루는 토사층이 하천의 유력으로 침식되면서 교각의 지지기반을 붕괴시키게 되는 세굴현상을 최소화할 수 있는 교각구조에 관한 것으로, 소정 넓이의 평판으로, 교각 하단의 하천상류 쪽 전방에서 면부분이 정면을 향하도록 위치되어 연결대를 매개로 교각과의 사이에 소정공간이 형성되도록 이격되게 설치되는 와류발생판; 교각의 측면 하단에 돌출되어 교각의 측면을 따라 흐르는 하천수의 진로를 막되, 말단이 하천상류 쪽을 향하도록 경사지게 형성되어서 하천수의 운반토사가 경사면을 따라 교각 하단에 유입되도록 하는 다수의 걸림돌기; 및 상기 걸림돌기 상면에 입설되어 하천의 상층을 통해 이동하는 토사를 거르는 걸름망으로 이루어진 것이다.

Description

세굴방지를 위한 하천의 교각구조{Bridge post structure for preventing scour}

도 1은 본 고안에 따른 교각구조의 모습을 도시한 사시도이고,

도 2는 본 고안에 따른 교각구조를 경유하는 하천의 흐름을 도시한 도면이다.

- 첨부도면의 주요부분에 대한 용어설명 -

10 ; 교각 20 ; 와류발생판

21 ; 연결대 30 ; 걸림돌기

40 ; 걸름망

본 고안은 하천 바닥을 이루는 토사층이 하천의 유력으로 침식되면서 교각의 지지기반을 붕괴시키게 되는 세굴현상을 최소화할 수 있는 교각구조에 관한 것이다.

도심지를 끼고 흐르는 하천이나 강에는 사람이 건널 수 있는 다리(교량)가 건설되는데, 대부분 차량통행이 가능하도록 되어 비교적 큰 하중을 지탱할 수 있는 교각이 요구된다.

그런데, 상기 교각은 하천 내 토사층을 지지층으로 하여 입설되므로, 교각의 견고한 구성도 요구되지만, 기초가 되는 상기 토사층의 안정성이 더욱 요구된다.

한편, 하천은 하천 바닥의 토사층에 침식 및 퇴적작용을 지속해서 가하므로 상기 교각을 지지하고 있는 토사층에도 지속적인 침식과 퇴적작용을 일으키게 된다.

특히, 상기 교각은 하천의 소정 폭을 점유하여 일시적으로 유속을 증가시키므로 유수의 침식작용이 상대적으로 활발히 일어나게 되고, 결국 하천의 다른 위치보다 세굴현상이 심화된다.

상기 세굴현상은 교각을 지지하는 토사층이 지속적으로 침식되면서 틈이 발생되고, 이러한 틈은 교각의 하중을 불균형적으로 지지하여 교각을 붕괴시키는 원인이 될 수 있다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 교각을 지지하는 토사층이 유수에 의해 세굴되면서 교각의 지지력을 상실하게 되는 문제를 해소하고, 교각의 세굴방지를 경제적으로 달성할 수 있도록 하는 세굴방지를 위한 하천의 교각구조 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 고안은,

소정 넓이의 평판으로, 교각 하단의 하천상류 쪽 전방에서 면부분이 정면을 향하도록 위치되어 연결대를 매개로 교각과의 사이에 소정공간이 형성되도록 이격되게 설치되는 와류발생판;

교각의 측면 하단에 돌출되어 교각의 측면을 따라 흐르는 하천수의 진로를 막되, 말단이 하천상류 쪽을 향하도록 경사지게 형성되어서 하천수의 운반토사가 경사면을 따라 교각 하단에 유입되도록 하는 다수의 걸림돌기; 및

상기 걸림돌기 상면에 입설되어 하천의 상층을 통해 이동하는 토사를 거르는 걸름망;

으로 이루어진 세굴방지를 위한 하천의 교각구조이다.

이하 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 교각구조의 모습을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 교각구조를 경유하는 하천의 흐름을 도시한 도면인바, 이를 참조하여 설명한다.

본 고안에 따른 교각구조는 교각(10)을 지지하는 토사층이 유력에 의해 하류로 흘러 내려가지 않도록 하고, 국부세굴을 일으킬 수 있는 세굴로도의 발생가능성을 최소화한다. 상기 세굴로도라 하면 하천의 지속적인 침식이 특정 지점에만 집중되면서 토사층이 기형적으로 깎여나가게 되는 수로를 의미하는 것이며, 상기 세굴로도는 토사층이 교각(10)을 불균형적으로 지지하도록 하여 교량의 붕괴를 야기할 수 있다.

세굴은 상술한 바와 같이 유수가 토사층을 침식시키면서, 교각(10)을 지지하 는 토사층을 밀어내는 것으로, 하천이 흐르는 폭이 상대적으로 좁아지는 교량의 설치지점에서 유속이 빨라짐으로 인해 타지점보다 교각(10) 주변에서 빈번히 발생한다.

따라서, 세굴현상을 최소화하기 위해서는 교각(10)의 주변을 흐르는 하천수의 유속을 줄일 필요가 있고, 교각(10)의 하단 둘레부에 퇴적된 토사가 휩쓸리지 않도록 하는 것이 좋다. 더욱이, 상기 교각(10)에서 세굴이 활발히 일어날 수 있는 지점에 토사를 퇴적시킴으로서, 세굴로도의 발생가능성을 차단하는 것이 바람직하다.

이를 위해 본 고안에 따른 하천의 교각구조는 교각(10)의 하단 외주면에 걸림돌기(30)를 형성시키고, 교각(10)의 상류 쪽 전면에는 유항을 마주하도록 입설된 평판형상의 와류발생판(20)을 소정간격으로 이격되게 배치한다.

한편, 상기 걸림돌기(30)의 상면에는 걸름망(40)을 두어 하천 수면에서의 물흐름은 원활히 되도록 한다.

상술한 구조를 통해 본 고안에 따른 하천의 교각구조는 도 2에 도시한 바와 같이느 하천의 흐름을 발생시킨다.

우선, 상기 교각(10)의 전면으로 흘러오는 하천수는 와류발생판(20)에 의해 유속이 크게 감소하고, 상기 와류발생판(20)과 교각(10)사이의 빈 공간으로 상기 와류발생판(20)의 면부분과 정면 충돌한 하천수가 급속히 유입되면서 상기 빈 공간으로 유입되는 하천수는 강력한 운반력을 갖게 된다.

물론, 상기 하천수는 하천의 상류로부터 조금씩 흘러오던 토사를 상기 빈 공 간으로 유입시켜 교각(10)의 전면에 토사가 퇴적되도록 한다. 한편, 상기 와류발생판(20)은 교각(10)과의 일정거리를 유지하기 위해 연결대(21)를 매개로 상기 교각(10)과 단단히 고정된다.

계속해서, 상기 빈 공간으로부터 흘러나오는 하천수는 교각(10)의 외주면을 따라 하류로 흘러간다. 물론, 상기 교각(10)의 외주면을 흐르는 하천수의 속도는 해당 하천의 평균유속보다 크므로 어느 정도의 침식을 일으킨다. 그러나, 본 고안에 따른 교각구조에서는 상기 교각(10)의 하단 외주면에 다수의 걸림돌기(30)를 돌출시키면서 토사층 상면을 타고 흐르는 토사를 구속하여 상기 걸림돌기(30)의 전면에 퇴적되도록 한다. 따라서, 상기 걸림돌기(30)에 맞부딪친 하천수는 해당 하천수가 지닌 토사를 상기 걸림돌기(30) 전방에 퇴적시켜 세굴의 발생가능성을 줄인다.

한편, 상기 걸림돌기(30)는 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 걸림돌기(30)는 말단이 하천의 상류쪽으로 기울어지게 형성되며, 이를 통해 상기 걸림돌기(30)의 말단에 걸린 토사는 유력과 상기 걸림돌기(30)가 안내하는 방향으로 이동하여 최종적으로 교각(10)의 하단 둘레부로 집중된다.

따라서, 상류쪽으로부터 흘러오는 하천수는 교량의 교각 하단에 위치하는 토사층을 침식하기 보다는 오히려 퇴적시켜 세굴의 발생가능성을 최소화하게 된다.

계속해서, 상기 걸림돌기(30)의 상면에는 걸름망(40)이 구비된다. 상기 걸름망(40)은 일정크기 이상의 이물질은 걸러내면서 하천수는 원활히 관통할 수 있는 격자로 된다. 상술한 바와 같이, 상기 걸림돌기(30)는 토사층의 표면부터 일어나 는 침식작용을 근본적으로 봉쇄함으로서, 세굴발생을 가능한 한 줄이고자 한 것이므로, 걸림돌기(30)는 토사층으로부터 일정높이만을 막을 수 있는 높이로 되면 될 것이다.

그런데, 상술한 바와 같이 경사진 상기 걸림돌기(30)의 형상적인 특성으로 인해, 상류로부터 흘러오는 하천수가 포함하는 토사는 물론 각종 이물질이 상기 걸림돌기(30)와 교각(10) 사이에 집중된다. 즉, 토사를 포함하는 이물질은 해당 지점에 급속히 누적되어 상기 걸림돌기(30)를 넘어 하류쪽으로 흘러갈 수 있는 것이다.

따라서, 상기 걸름망(40)은 누적된 이물질이 넘쳐나면서 하류 쪽으로 흘러가는 것을 막고, 쓰레기와 같이 수거가 필요한 이물질을 작업자가 쉽게 걸러낼 수 있도록 하여 하천정화에 일조할 수도 있다.

이상 상기와 같은 본 고안에 따르면, 교각의 전면에 배치된 와류발생판에 의해 상류로부터 흘러오는 하천수가 교각의 둘레부에 직접적인 물리력을 가하지 못하도록 하여 세굴발생의 가능성을 줄이는 한편, 와류발생판과 교각 사이에 발생하는 고속의 와류로 토사를 유입시킴으로서 유수에 의한 침식작용을 줄이고, 교각의 측면에는 경사지게 형성된 걸림돌기를 통해 교각의 전면 뿐만아니라 측면에서의 세굴발생을 최소화할 수 있도록 한다.

또한, 이러한 구성은 기존에 건설된 교각에 직접 적용할 수도 있고, 시공비용 또한 저렴하므로 경제성 있는 세굴방지를 위한 대안이 될 것이다.

Claims (1)

1. 소정 넓이의 평판으로, 교각 하단의 하천상류 쪽 전방에서 면부분이 정면을 향하도록 위치되어 연결대를 매개로 교각과의 사이에 소정공간이 형성되도록 이격되게 설치되는 와류발생판;

   교각의 측면 하단에 돌출되어 교각의 측면을 따라 흐르는 하천수의 진로를 막되, 말단이 하천상류 쪽을 향하도록 경사지게 형성되어서 하천수의 운반토사가 경사면을 따라 교각 하단에 유입되도록 하는 다수의 걸림돌기; 및

   상기 걸림돌기 상면에 입설되어 하천의 상층을 통해 이동하는 토사를 거르는 걸름망;

   으로 이루어진 것을 특징으로 하는 세굴방지를 위한 하천의 교각구조.

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