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문제 정의
- 이러한 단점을 보완하기 위하여 유한요소 해석기술에 기초한 반복법들(Tlusy and Ismail, 1980; Chen and Graba, 1980), Hoff and Natke, 1989)이 소개되었으나, 이러한 반복법은 특성행렬의 미분함수를 단계별로 항상 작성하여야 하므로 그 적용이 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 Rao (1996)에 의해 소개된 단변분 탐색법을 기초로 하여 수치해석 모델 개선단계에서 미분함수를 작성하지 않아도 되는 반복적 수치해석 모델 개선기법을 개발함으로써, 보다 범용성이 높은 수치해석 모델의 개선 방법을 제시하고자 하였다. 또한, 개선된 모델을 고속철도교량의 실계측 응답과 비교하고 개선된 모델을 사용하여 대상교량의 동적안정성 분석을 실시함으로써 개발된 수치해석 모델의 개선 방법의 적용성과 활용성을 검토하였다.
- 고속철도교량의 동적해석은 진동사용성 분석을 위해서 필요할 뿐만 아니라, 주행안정성 확보를 위해서도 필요하여 여러 고속철도 설계 지침들에서 요구되고 있다. 따라서, 개선된 수치해석 모델을 이용한 동적안정성이 분석을 통하여, 제시된 수치해석 기법 및 개선된 모델의 실용성을 검토하고자 한다. 호남고속철도설계지침에 의하면, 동적해석은 설계속도의 1.
- 본 논문에서는 단변분 탐색법에 기초한 수치해석 모델 개선 알고리즘을 개발하고, 경부고속철도상의 공용중인 교량인 임기 2고가를 대상으로 KTX주행 시 가속도응답을 계측하여 분석한 동특성을 바탕으로 수치해석 모델 개선을 실시하였다. 또한, 개선된 모델을 이용한 수치 실험 결과와 실 계측 변위응답을 비교하여 수치해석 모델 개선 기법의 적용성을 확인하고, 수치 실험을 통한 동적안정성 분석을 실시하여 개선된 모델의 활용성을 검토하였으며, 이에 대한 결론은 다음과 같다.
가설 설정
- 이중 모드형상은 각 위치의 응답비를 직접 목표함수로 사용하기에는 무리가 있다. 따라서, 모드형상을 수치해석 결과의 모드형상과 동일한 sine 함수로 가정하고, sine 함수의 주기의 반을 목적함수로 사용하였다. 계측된 신호의 분석을 통하여 얻어진 임기 2고가의 동특성은 Table 3과 같으며, Table 3의 결과값은 수치해석 모델의 개선에 목적함수로 설정하였다.
- 이중 설계도면에 따라 작성된 교량의 단면은 변화시킬 수가 없으므로, 변수를 탄성계수와 교량의 지점간 거리로 한정시켰다. 지점간 거리는 지점의회전강성으로 대체하여 변수로 지정될 수도 있으나 회전강성을 변수로 사용하기 위해서는 지점의 위치를 임의로 가정하여야 하므로, 본 논문에서는 지점을 힌지로 가정하고, 지점간 거리를 변수로 사용하였다. Table 4는 구축된 수치해석 모델의 변수의 변화에 따른 동특성 민감도 분석결과를 나타내고 있다.
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