복합파셜거더 고속철도교량 적용을 위한 동적안정성 검토

Abstract

본 연구의 목적은 복합파셜거더의 철도교량 적용을 위한 동특성 분석 및 동적안정성 검토 연구이다. 복합파셜거더는 지점부에 강박스 거더 단면을 적용하고 중앙부에 I-형 강거더 단면을 적용한 거더이다. 복합파셜거더는 도로교량에 적용되고 있으나, 철도교량에는 아직 적용된 바 없으며, 철도교량에 적용하기 위한 동특성 및 동적안전성에 대한 기초연구가 아직 부족하다. 경간장 60 m의단순지지 형식의 복합파셜거더 철도교량의 유한요소모델을 구성하였고, 설계속도 350 km/h의 KTX 표준열차하중을 적용한 정적해석과 다자유도 3차원 수치 열차 모델을 적용하는 동적해석을 수행하였다. 구조해석으로부터 산정된 교량의 연직처짐, 교량의 연직가속도및 궤도의 면틀림 값들을 국내 설계기준 KDS(Korea Design Standard)에서 제시한 승차감 및 주행안전성에 관한 제한값들과 비교하여동적안전성을 검토하였다. 동적안전성 검토 결과, 복합파셜거더는 경간 60 m의 철도교량에 적용이 가능하며, 충분한 동적안전성을 가지고 있다는 것을 확인하였다.

The purpose of this study is to analyze the dynamic characteristics and the dynamic stability for the application of the complex partial girder for railway bridges. The complex partial girder is a girder in which a box girder is applied to the support part and an I-shaped steel girder is applied to the central part of a span. The complex partial girder has been applied to road bridges, but it has not yet been applied to railway bridges, and basic studies on dynamic characteristics and dynamic stability for application to railway bridges are insufficient. A finite element model of a simply supported complex partial girder railway bridge with a span length of 60 m was established, and a static analysis applying a KTX design train load and a dynamic analysis applying a numerical 3-dimensional train model with multi-degree of freedom were performed. The dynamic stability was analyzed by comparing the vertical deflection of the bridge, the vertical acceleration of the deck slab, and the distortion of the track calculated from the structural analysis with the limit values for ride comfort and running safety presented in the Korean Design Standard (KDS). As a result, it was concluded that the complex partial girder can be applied to railway bridges with a span of 60 m and has sufficient dynamic stability.