교량-열차 상호작용을 고려한 강합성 상자형교 및 I형 거더교의 사용성 및 지진시 주행안전성에 대한 연구

Abstract

도로교량과 달리 철도교량은 설계에 적용되는 하중의 크기 및 특성에 많은 차이가 있으며, 특히 지속적으로 반복되는 고속 중량의 열차하중에 대한 검토가 필연적이다. 즉, 동적 이동하중의 반복 작용으로 인한 진동특성 및 처짐과 가속도 등 동적응답과 공진 가능성 및 공진 발생 시 응답에 검토가 반드시 필요하다.

본 연구에서는 강교의 형식 중 소수주형교와 강합성 상자형교를 선정하여 상용유한요소해석 프로그램인 MIDAS와 XFINAS를 이용해 동적해석을 수행하여 해석결과에 따라 국내와 설계조건 및 열차제원이 비교적 유사한 일본의 설계기준에 따라 승차감에 대한 사용성을 조사 적용하는 방법을 제시하고, 지진시 열차의 주행안전성을 검토하였다.

그리고 주행열차하중에 의한 공진에 대한 검토를 수행한 결과 교량의 고유진동수와 열차의 유효타격간격을 알면 공진을 유발하는 임계속도를 예측할 수 있으며, 교량의 지간을 변화시켜 공진소멸을 유도할 수 있는 교량설계가 가능함을 알 수 있었으며, 불리한 동적거동의 발생은 교량의 형식에 관계없이 공진의 영향이 크기 때문에 교량의 동특성 및 실제 운행속도를 감안한 설계가 매우 합리적일 것을 판단하였다.