• 제목, 요약, 키워드: 고속철도교량

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KTX용 2경간 연속교량의 동적거동 및 공진감소 (Dynamic Behavior and Resonance Reduction of Two-Span Continuous Bridges for Korean Train eXpress)

  • 오주원
    • 대한토목학회논문집
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    • v.28 no.1A
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    • pp.95-104
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    • 2008
  • 본 연구에서는 경부고속철도상의 대표적인 교량인 2경간 연속보 형태의 고속철도 교량에 대하여 동적거동을 해석하고 공진발생의 감소방안들을 제시하였다. 하중은 한국형 고속철도하중인 총길이 380.15 m의 TGV-K 열차(2P+18T)가 일정한 속도로 이동하는 것으로 하였다. 동적거동을 모사하는 지배방정식은 질량과 강성이 분포된 연속계에서 만들어진 편미분방정식을 이용하여 구하였으며 Duhamel 적분을 이용한 모달계수의 처리를 수반하는 모드중첩법을 이용하여 동적해석을 수행하였다. 열차의 주행속도에 관계없이 동적거동을 급격히 감소시킬 수 있는 지간장이 존재하였으며 지금까지 연구된 단순보 형태의 교량에서 분석된 결과와는 달랐다. 열차의 주행속도에 의존하여 동적응답이 급격히 증가되어 공진현상을 일으키는 경우에도 공진을 감소시킬 수 있는 여러 방안들을 제시하였다.

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장경간 현수교의 고속열차 주행 시 운행한계기준 검토 (Running Safety of a Long Span Suspension Bridge under the Passage of a High Speed Train)

  • 김성일;김현민
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • pp.477-480
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    • 2011
  • 장경간 케이블 교량은 과도한 변위 발생 등의 이유로 엄격한 안전성 및 사용성이 요구되는 철도교량에서는 제한적으로 적용되고 있다. 즉, 철도교량으로서 요구되는 주행안전성과 승차감을 만족하기 위해서는 면밀한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 교량/열차 상호작용 해석을 수행하여 열차에서의 응답을 통해 교량 상을 주행하는 열차의 주행안전성 및 승차감을 직접적으로 평가하고자 하였다. 즉, 중앙경간 300m의 현수교를 주행하는 KTX 열차에 대하여 열차 내부의 가속도와 윤중감소율을 구해 평가하는 방법을 취하였다. 또한, 이동 열차하중과 지진하중이 동시에 작용할 경우를 고려한 교량/열차/지진 상호작용해석을 수행하여 지진 시의 응답을 평가하였다.

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TDD기법을 이용한 고속철도 교량의 동특성 추출 (Extracting Modal Parameters of Railway Bridge under the Action of High-speed Train Using TDD Technique)

  • 김병화
    • 한국강구조학회 논문집
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    • v.20 no.6
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    • pp.761-771
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    • 2008
  • 열차운행주파수가 철도교의 고유진동수와 일치하면, 철도교의 공진은 피할 수 없다. 또한, 열차가 교량을 매우 빠르게 통과하면, 계측 가능한 시간응답의 샘플 수는 매우 적다. 본 논문은 그러한 경우에 대하여 철도 교량의 동특성을 매우 효과적으로 추출할 수 있는 TDD기법과 SI기법을 소개한다. 열차통과 직후에 교량의 자유진동 시간응답구간의 상호상관을 이용하여 모드형상은 TDD기법으로 추출하고, 고유진동수 및 감쇠비 등의 시간변수들은 SI기법으로 추출한다. 경부고속철도 시스템에 위치한 2경간 강합성교량의 동특성 추출실험을 통하여 TDD기법과 SI기법의 현장 적용성이 검토되었다. 동특성 추정결과는 기존의 ERADC기법의 결과와 비교 검토되었다. 추정결과는 기존의 방법을 이용하여 획득된 결과와 매우 잘 일치한다.

고속 철도 교량의 구조 건전성 모니터링을 위한 스마트 무선 센서 프레임워크 개발 (Development of Wireless Smart Sensing Framework for Structural Health Monitoring of High-speed Railway Bridges)

  • 김은주;박종웅;심성한
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.17 no.5
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    • pp.1-9
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    • 2016
  • 본 우리나라 철도 영업 구간중 철도교량은 2012년 기준 약 25%를 차지한다. 이러한 교량 구조들은 시공 직후부터 열차의 충격하중, 태풍, 선박 및 차량 충돌 등 다양한 하중을 받게 된다. 특히 고속 철도 교량의 경우, 열차의 속도로부터 전가되는 매우 큰 충격하중을 받게 되며, 이러한 교량에 가해지는 충격 응답을 분석하는 것은 교량의 안전성 평가에 매우 중요하다. 최근 무선 센서를 이용해 교량의 건전성을 평가하는 연구들이 주목받고 있다. 무선 센서는 가격 및 설치의 용이성으로 인해 교량의 응답계측에 유용하게 적용되고 있다. 하지만 고속철도 교량에서 발생하는 충격 하중은 그 지속시간이 10초 내외로 매우 짧게 발생하므로, 기존 무선 센서의 시스템의 자체 실행 후 시간 지연으로 인해, 이러한 충격하중의 계측은 매우 어렵게 된다. 따라서 본 연구에서는 철도 교량의 충격하중에 의한 구조물의 응답을 계측하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 프레임워크를 제안한다. 구체적으로 1) 초저전력 가속도계를 이용한 구조물의 과도응답 감지 및 평가, 2) 무선 센서 네트워크의 트리거링 후 계측이 시작되는 지연 시간의 단축, 그리고 네트워크의 시간 및 데이터 동기화 기법을 개발하였다. 최종적으로 제안된 프레임 워크에서 소수의 진동 감지 센서 노드들이 상시진동을 계측하며, 열차의 진입으로 인한 진동이 감지될 시, 전체 센서 네트워크의 계측을 시작한다. 시간 지연을 최소화하기 위해 모든 센서는 다른 시작시간을 가지며, 이를 제어하기 위해 후처리 기반 시간 동기화를 한다. 제안된 프레임워크는 실내실험 및 수치해석을 통해 그 효용성을 입증하였다.

고속철도 교량 바닥판의 온도신축작용이 궤도처짐에 미치는 영향과 대책에 관한 연구 (The Effect and Countermeasures of the Vertical Track Settlement Caused by Expand and Contract Behavior of the High-Speed Railway Bridge Girder)

  • 강기동
    • 한국강구조학회 논문집
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    • v.17 no.6
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    • pp.673-679
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    • 2005
  • 교량상의 장대레일은 온도변화에 따른 교량 바닥판의 온도신축 작용에 따라 궤도의 축력이 더해질뿐 아니라 교량 바닥판의 길이의 변화로 인하여 구조물 단부(교량신축이음부)에서 궤도자갈이 이완되는 현상이 발생한다. 이러한 영향은 교량 바닥판의 길이가 클수록 더욱 커지며 궤도자갈의 이완을 가중시키고 결국 궤도 고저틀림에 영향을 미쳐 승차감을 악화시킨다. 교량상 자갈이완에 따른 궤도틀림과 교량구조물 자체적 측면을 감안하여 경부고속철도에서는 프랑스 고속철도의 경우와 동일하게 교량경간의 최대 길이를 80m로 제한하여 시공하였다. 본 논문에서는 고속철도구간의 검측결과 나타나고 있는 현상과 그 동안의 유지보수 작업경과를 바탕으로 교량 바닥판의 온도신축작용과 궤도처짐의 상관관계를 분석하였다. 본 연구에서 검토한 결과 종방향 자갈막이와 플레이트 설치는 시공상의 어려움으로 인해 현재상태의 선로조건에서는 적절한 방안인 것으로 볼 수 없다. 반면에 종방향 활동체결구의 설치 또는 도상고결제 살포는 비교적 쉽게 시행할 수 있으나 그 효과가 뚜렷하지 않다. 따라서 그간의 보수작업경과와 작업효과 분석결과 스위치 타이탬핑이나 소형장비에 의한 인력다짐작업이 다른 것들에 비해 가장 효과적이라는 결론을 얻었다.

슬래브궤도가 부설된 고속철도 교량단부 체결장치의 거동 (Behavior of Fastening system of HSR bridge ends deck on Slab Track installed Bridge)

  • 천대성;최정열;안해영;박용걸
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • pp.1637-1646
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    • 2008
  • Deformations of bridge deck ends on abutment can cause extreme deformations on track. Especially, since slab track was fixed onto the bridge deck slab on concrete slab track installed bridges, deformations of bridge deck ends directly affect the slab track behavior, and thus these interactions can bring about the premature failure of rail fastenings or other deteriorations to lower the serviceability. In this study, a foreign standard to evaluate forces on track components caused by the track-bridge interactions and the behavior of bridge deck ends was investigated and for real scale bridges. It was found that rail support spring coefficients, as well as toe loads, support spacing were very important parameters.

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승차감을 고려한 고속철도 교량 진동사용성 평가 (Evaluation of Comfort Limit on High Speed Railway Bridge Vibration Considering Passenger's Comfort)

  • 진원종;곽종원;최은석;강재윤;김성태;윤혜진;김남식
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • pp.829-835
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    • 2011
  • This paper aims for proposed the deflection limit on vibration serviceability of high-speed railway bridges considering passenger's comfort when a train passes a railway bridge. The vertical acceleration signals of passenger cars obtained from test were compared with them from the bridge-train transfer function by riding KTX. The deflections by KTX of seven high speed railway bridges were assumed as sine and haversine wave. The deflection limit on vibration serviceability of high-speed railway bridges considering passenger's comfort when a train passes a railway bridge duration can be expanded using bridge-train transfer function and bridge comfort limit considering serviceability due to bridge vibration. And it was compared to other allowable deflection limits of railway bridge design specifications.

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지반운동을 공간변화를 고려한 고속철도 장대레일의 응력해석 (Rail-Stress of High-Speed Railway Bridges using tong Rails and subjected to Spatial Variation of Ground Motion Excitations)

  • Ki-Jun Kwon;Yong-Gil Kim
    • 한국안전학회지
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    • v.18 no.2
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    • pp.132-138
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    • 2003
  • 고속철도교량에서 장대레일의 사용은 연결부 근처에서 레일과 교량상판사이의 비선형 거동으로 인하여 부가적인 응력을 유발한다. 고속철도 교량의 지진응답해석에서, 구조물응답은 지반운동특성에 매우 영향을 많이 받으므로, 지반운동의 위치에 따른 변화가 구조물의 응답에 영향을 미치게 되고, 그 결과는 레일에 응력을 유발하게 된다. 또한 고속철도에서 사용지진 수준의 지진발생 시에 열차의 긴 제동거리가 필요하므로 열차의 안전한 정지를 확보하는 것이 요구된다. 이러한 관점에서 장대레일에 의해 부가적으로 발생하는 응력, 지반운동의 공간변화에 대한 구조물 응답의 영향, 그리고 안전하게 정지하기 위해 필요한 열차의 제동거리 등의 사항이 레일의 응력해석에 고려될 필요가 있다. 본 논문에서는 지진하중을 받는 고속철도교량의 장대레일 응력해석을 위하여 제동하중, 지반운동의 공간적 변화, 그리고 레일의 재료 비선형을 고려한 시간영역에서의 비선형 동적해석방법을 개발하고 적용하였다. 제시된 방법을 한국고속철도의 특정부지에 적용하여 지반운동의 공간변화에 따른 응답의 타당성을 보였다.

차량의 제동이 교량에 미치는 영향

  • 곽종원
    • 전산구조공학
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    • v.10 no.4
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    • pp.30-33
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    • 1997
  • 차량의 제동에 의한 기존의 연구는 차량의 bounce와 pitch에 의한 차량의 거동특성에 따른 고려만이 이루어져 왔으며 교량의 수직방향 offset에 의한 고려는 이루어지지 않았다. 여기서 교량의 offset이란 교량의 주형과 상판 그리고 교좌부의 중심간에 수직방향 높이의 차이를 말하며, 차량의 제동이 발생할 때 이러한 offset에 의한 추가적인 휨거동이 발생하므로 이러한 offset을 고려하여야 한다. 아울러 고속철도와 같은 중차량의 경우에는 교각의 상대적인 강성에 의한 효과도 고려되어야 할 것이다.

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