강합성 상자형교 및 I형 거더교의 철도 차량에 의한 동특성에 관한 연구

Abstract

철도교량에서 철도하중은 하중강도가 비교적 크고, 지속적으로 반복되며 이동속도가 빠르기 때문에 고속 중량의 열차하중에 대한 검토가 필요하다. 즉 동적 이동하중의 반복작용으로 인한 진동특성 및 변위와 가속도등 동적응답의 수행을 통하여 국내외 시방기준과 적정성을 검토를 하여야 할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 강합성 상자형교와 I형 거더교를 대상으로 철도차륜 하중에 의한 정적 거동 분석과 이동하중으로 재하한 동적해석을 수행하였으며, 해석결과를 토대로 철도 교량 설계시 적용 가능한 충격계수의 동적응답 증분을 비교․ 검증하였다. 또한, 승차감에 대한 사용성을 분석하였으며, 지진시 열차의 주행안전성을 검토하였다. 변위에 대한 동해석과 정해석의 비교 결과 이동하중에 따른 충격계수 고려시 정해석에 비하여 72~75%수준이고 단면력에 대한 동해석과 정해석의 비율 77~101%수준으로 나타났으며, 속도별로 보면 V=110km/h의 경우에서 제일 크게 검토 되었다 철도이동하중에 따른 사용성 조사 결과를 보면 주행속도 V=120Km/h 적용시 중앙부에서 소수주형교는 35.14 gal 이고 Steel Box GR교에서의 24.90 gal이 최대값으로 조사되어 허용치 196gal 보다 적어 승차감은 매우 양호한 것으로 검토되었다. 지진시 열차의 주행안전성 조사시 안전영역에 위치하므로 탈선 및 전복에 대하여 안전한 것으로 검토되었다. 열차의 주행안전한계도에서 위험영역에 PLOT될시 교량 계획변경이 필요하며 특히 강교의 경우 구조물의 강성을 크게 단면을 변경 하거나 지간장을 축소하여야 하고, 지간장 변경이 불가할 경우에는 R.C 구조로 상부구조형식을 변경 또는 면진교좌장치등을 사용하여 진동모드를 변경하여야 한다.