고속철도 교량의 속도별 공진 시 감쇠비에 따른 동적응답 대한 연구

Abstract

국 문 요 약

본 연구의 목적은 고속철도 교량의 공진 시 발생되는 변위응답을 이용한 대수 감쇠비를 실험적으로 측정 및 분석함으로써 고속철도 교량의 동적응답에 대한 기초 자료를 확보하기 위함이다. 본 연구에서는 경부고속철도 동대구∼부산 구간에 위치한 PSC BOX교량의 재하시험을 통하여 계측된 공진 시 변위응답에 따른 대수 감쇠비를 교량형식별, 속도별로 분석하였고 교량별 감쇠비에 따른 동적확대계수를 분석 및 동적거동에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 감쇠비의 평가 방법은 가속도응답 혹은 변위응답을 이용하여 평가되고 있으나 변위 응답의 경우 교량이 공진하지 않으면 재하열차의 통과 후 자유진동구간에서 여진이 발생되지 않기 때문에 측정이 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 재하시험을 시험을 실시한 교량의 재하속도 변화에 따른 처짐 응답 중 공진이 발생된 신호에 대하여 대수 감쇠비를 분석 및 동적확대계수와 비교 검토하였다. 감쇠비의 측정 결과, 경간구성이 2경간 연속인 광석고가의 상시 주행속도 323.3km/h에서 유로코드에서 제시하는 감쇠비 제한 1.0%이하의 0.932의 값이 도출되었으며 0.932 ∼ 7.505%의 다양한 값으로 분석되었다. 경간구성 및 동일교량의 경우 속도별 감쇠비의 변화는 큰 차이를 보이지 않으나 임계속도에 도달한 임기제2고가의 경우 감쇠비의 편차가 있는 것으로 분석되었다. 이에 따라서 고속철도에서 동특성에 대한 이론적인 결과는 실험치에 의하여 보정 될 수 있을 것이다. 또한 고유진동수의 경우 가진되는 조화하중과 관계없이 교량별 차이는 있으나 동일교량에서 동일한 값을 가지며 이에 따른 임계속도는 279.8 ∼ 326.3km/h로 전반적으로 임계속도 및 부 임계속도에서 변위의 증폭현상이 발생되었다. 아울러 현재 기 공진이 발생되고 있는 교량에 대해서는 증폭에 의한 효과를 인공적으로 감쇠 시킬 수 있는 장치의 설치 및 감속에 의한 공진 속도 대역의 회피, 향후 설계 및 시공 될 교량의 강성변화를 통한 설계반영이 필요할 것으로 판단된다.