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공진소멸 현상을 이용한 기존선 철도교량의 지간 최적화를 위한 연구
A Study on the Optimal Span Length Selection of Conventional Railway Bridges considering Resonance Suppression 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.8 no.2 = no.27, 2005년, pp.137 - 144  

김성일 (한국철도기술연구원) ,  정원석 (한국철도기술연구원) ,  최은수 (한국철도기술연구원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The possibility of resonance exists always in railway bridges unlike highway bridges because railway bridges are loaded repeatedly by specific trains which has equidistant wheel loads. Resonance phenomenon of the bridge can be broken out when exciting frequencies by tram determined from the speed an...

주제어

#공진   #공진소멸   #유효타격간격   #지간   #이동하중해석  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 새마을호 및 무궁화열차에 대해 35m, 60m, 화물열차에 대하여는 20m, 35m 등의 지간이 공진을 억제할 수 있는 적합한 지간으로 예상된다. 따라서, 공통 지간으로 보이는 35m 교량에 대한 수치해석을 수행해 이를 입증하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 기존선에서 운행되고 있는 대표적인 열차 형식들에 대한 가장 지배적인 타격간격을 찾아 이를 이용하여 공진소멸을 유도할 수 있는 지간을 결정하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 기존철도에 운행되고 있는 대표적인 열차 형식인 새마을호, 무궁화호, 화물열차에 대하여 주행 열차하중에 대한 동적해석을 수행하여 공진을 발생시키는 가장 지배적인 타격간격을 찾아내고 이를 바탕으로 공진소멸을 유도하는 특정 지간을 찾아 동적안정성에 대한 검토를 수행하고, 이 결과를 토대로 대상 운행열차 하중에 대하여 공진발생이 억제되어 동적거동이 우수한 철도교량 설계 유도를 위한 연구를 수행하고자 한다.
  • 본 연구에서는 일반철도 구간에서 운행되는 새마을호, 화물열차 등의 가장 지배적인 유효타격간격 및 공진소멸이 나타나는 최적지간을 찾기 위해 임의의 대상 교량을 선정하고 수치모델을 구성하였다.
  • 새마을호 등은 실제로 150km/h 이하로 주행하고 있으며, 1 급선 설계기준을 적용하여도 최대 200km/h 이하로 주행하게 되나, 정확한 유효타격간격 파악 및 공진 시 거동, 공진소멸 현상 규명 등을 위하여 본 연구에서는 200km/h 까지는 20km/h 간격으로 해석을 수행하고, Table 2의 임계속도 및 부임계속도에 대한 시뮬레이션을 모두 수행하여 정확한 유효타격간격을 파악하고자 하였다.
  • 개발된 주행열차하중에 대한 교량의 동적해석 프로그램에 대한 검증은 '고속전철 교량/터널구조 및 유지시스템 개발[6]' 등을 통해 이론 및 실험적으로 이루어졌다. 열차의 각 방향 운동을 고려해 차량-교량 상호작용해석을 수행할 경우 열차의 질량 및 현가장치의 특성 등에 의해 전체시스템에 변화가 발생할 수 있어 공진발생 임계속도 등의 변화가 있을 수 있으나, 본 연구에서는 이를 단순화하여 유효타격간격 및 공진소멸 지간을 찾는데 주력하기 위하여 이동집중하중에 대한 해석만을 수행하였다.
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참고문헌 (6)

  1. Rail Bridges For Speeds > 200km/h, ERRI D 214/RP9, European Rail Research Institute, 1999 

  2. Wakui, H. Matsumoto, N. and Watanabe, T., 'Design Impact Factor for Concrete Railway Bridges', Quarterly Report of RTRI, Vol.30, No.2, May 1989, pp.89-96 

  3. Y.B. Yang, J.D. Yau & L.C. Hsu, 'Vibration of Simple Beams due to Trains Moving at High Speeds', Engineering Structures, 19(11), 1997, pp.936-944 

    상세보기 crossref

  4. 김성일, 곽종원, 장승필, '교량의 지간장과 고속전철하중 유효타격간격 사이의 관계에 따른 공진현상', 한국지진공학회 논문집, 제 3권 2호, pp.67-75, 1999.6 

  5. 김성일, '고속철도 교량의 교량-열차 상호작용해석', 박사학위논문, 서울대학교, 2000 

  6. 고속전철 교량/터널구조 및 유지관리 시스템 개발(교량부문) 1단계 보고서, 한국건설기술연구원, 1999.10 

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