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고속도로 통행차량 통계 분석을 통한 단독차량의 활하중 효과 추정
Estimation of Live Load Effect of Single Truck Through Probabilistic Analysis of Truck Traffic on Expressway 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.18 no.1 = no.75, 2016년, pp.1 - 11  

윤태용 (코비코리아) ,  안상섭 (한국도로공사 도로교통연구원) ,  권순민 (한국도로공사 도로교통연구원) ,  백인열 (가천대학교 공과대학 토목환경공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

PURPOSES : This study estimated the load effect of a single heavy truck to develop a live load model for the design and assessment of bridges located on an expressway with a limited truck entry weight. METHODS : The statistical estimation methods for the live load effect acting on a bridge by a heav...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 논문에서는 진입 중량이 제한되는 고속도로를 통행하는 중차량을 대상으로 하여, 교량 설계 및 평가에 적용하는 활하중 산정에 매우 중요한 과정이 되는 단독 차량의 최대 중량 및 최대 모멘트 효과 추정에 관한 연구결과를 제시하였다. 실제 설계기준의 활하중 모델 산정에 적용하였던 확률지 기반 추정 방법들과 극치이론을 적용한 방법을 이용하여 통계분석하고 결과를 검토 하였다.
  • 활하중은 단독차량의 중량과 더불어 이 과정에서 얻게 되는 단독차량의 확률분포를 이용하여, 동일차선 및 인접차선의 중차량 연행으로 인한 단면력 해석 등을 추가로 고려하여 결정하게 된다. 이 논문에서는 첫 번째 단계인 단독차량의 중량분포 산정을 중심으로 고속도로의 실측자료에 기반 하여 분석하는 연구결과를 중심으로 한다.
  • 이 연구에서는 도로교량 설계기준의 활하중 산정 과정에서 단독차량에 의하여 교량에 작용하는 활하중 효과를 통계적으로 추정하는 방법을 검토하고, 실제 고속도로 통행 차량에 대한 계측 데이터에 이를 적용한 결과를 분석한다. 이를 통하여 고속도로 상의 교량 설계를 위한 활하중 모델 결정을 위한 기본 자료를 제공하고자 한다.
  • 이 연구에서는 도로교량 설계기준의 활하중 산정 과정에서 단독차량에 의하여 교량에 작용하는 활하중 효과를 통계적으로 추정하는 방법을 검토하고, 실제 고속도로 통행 차량에 대한 계측 데이터에 이를 적용한 결과를 분석한다. 이를 통하여 고속도로 상의 교량 설계를 위한 활하중 모델 결정을 위한 기본 자료를 제공하고자 한다. 활하중 모델 결정에 있어서 단독차량의 중량 추정은 매우 중요한 기본 요소를 차지한다.

가설 설정

  • 이 방법에서는 계측데이터를 차종별로 구분한 뒤, 상위 10%의 중차량의 데이터를 선별하여 확률지에 도시한다. 또한, 계측데이터의 상위 10%의 데이터를 이용하여 추정하기 때문에 활하중의 상위 그룹의 분포는 제 1형 극치분포(Extreme Type I, Gumbel Distribution)를 따른다고 가정하며, 확률지에 적용된 함수 또한 제 1형 극치분포를 이용한다.
  • 통계분석을 수행할 대상 X 의 평균이 μX, 표준편차가 σX이며 이의 분포를 안다고 가정하고 이 분포를 따르는 n 개의 데이터를 추출하였다고 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
WIM 자료를 어떻게 적용하였는가? 국내에서도 Hwang(2008)의 연구에서 실측 통행 자료를 기반으로 확률, 통계 기법을 도입하여 도로교설계 기준(MLTM, 2012)의 활하중 모델 산정에 적용하였다. WIM(Weigh-In-Motion) 자료로부터 통행 차량들을 차종별로 구분하고 트럭의 중량 분포를 확률지에 작성한 후 설계수명에 대한 최대중량을 추정하였다. 추정한 최대중량을 구조물에 적용하여 차종별로 구한 값을 비교하여 최대 단면력 효과를 구하게 된다.
활하중은 어떻게 정의되어야 하는가? 교량 설계에 적용하는 활하중은 실제 통행 현황을 고려하여 소정의 안전율을 확보할 수 있도록 정의되어야 한다. 이 논문에서 대상으로 하는 고속도로는 진입 톨게이트에서 총중량 40톤이 넘지 않도록 중량저울을 통과해야 하는 특수성을 가지고 있다.
차종을 구분하고 중량을 기반으로 추정한 결과는 어떤 장점이 있는가? 이 연구에서는 계측데이터 분포를 세밀하게 분석하여 확률지 상위 부분의 중차량 분포를 중심으로 추정한 수정방법을 통하여 예측최대중량을 감소시킬 수 있었다. 활하중 모델을 구하는 과정에서 차종별로 구분한 정보가 필요한 경우에는 WBEM과 EBEM의 적용이 유리하다. MBEM은 차종들의 효과가 합산되므로 특정 차종의 효과에 지배되지 않는 장점이 있다.
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참고문헌 (11)

  1. AASHTO, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 1998. American Association of State Highway and Transportation Officials, 5th ed., Washington, D.C. 

  2. Ang, A. H-S. and Tang, W. H., 1975. Probability Concepts in Engineering Planning and Design, Volume I - Basic Principles, Wiley & Sons, pp. 222-229. 

  3. Ang, A. H-S. and Tang, W. H, 1984. Probability Concepts in Engineering Planning and Design, Volume II - Decision, Risk, and Reliability, Wiley & Sons, pp. 186-216. 

  4. Hwang, E.-S., 2008. Development of Live Load Model for Reliability-based Bridge Design code, Korea Bridge Design & Engineering Research Center, Technical Report Series 034, Seoul, Korea, pp. 15-26. 

  5. KECRI, 2013. Improvement of Enforcement System for Restricted Access Vehicles in Expressway using the Automatic Measuring Equipment, Korea Expressway Corporation Research Institute, Hwaseong, Korea, pp. 68-75. 

  6. Kwon, S.-M., Jung, Y.-Y., and Lee, K.-B., 2012. Overloading Control Effectiveness of Overweight Enforcement System using High-Speed Weigh-In-Motion, International Journal of Highway Engineering, Vol. 14 No. 5, pp. 179-188. 

  7. Minitab, 2006. Minitab User's Manual - Statistics, Minitab Inc., pp.31. 

  8. MLTM, 2006. Vehicle Classification Guide for Traffic Survey by Twelve classes, Korea Ministry of Land, Transportation and Maritime Affairs and Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology, Seoul, Korea. 

  9. MLTM, 2012. Bridge Design Code (Limit State Design Method), Korea Ministry of Land, Transportation and Maritime Affairs, Seoul, Korea. 

  10. Nowak, A.S., 1999. Calibration of LRFD Bridge Design Code, NCHRP Report 368, Transportation Research Board, Washington D.C, pp. B1-B15. 

  11. Nowak, A.S., Rakoczy, P., 2013. WIM-Based Live Load for Bridges, KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 17 No. 5, pp. 568-574. 

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