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논문 상세정보

타이드 아치교와 KTX열차의 동적상호작용을 고려한 공진현상 분석

Investigation of Resonance Occurrence Conditions by Dynamic Interaction Analysis between Arch bridge and KTX Trains

Abstract

Resonance occurrence conditions are explored by performing dynamic interaction analysis of arch bridge and KTX trains. The target bridge is a 3D tied-arch bridge having span length of 120m. KTX trains consist of two power carriages, two power and passenger carriages and sixteen passenger carriages. When KTX trains run on the target bridge with the uniform speed of 100 to 500km/h, the dynamic responses of the bridge induced by moving trains are obtained from railway arch bridge-train interaction analysis. Two resonance conditions are presented and whether the resonance phenomena occur or not at the suspicious resonance velocities is rigorously investigated through bridge deflections and accelerations and their FFT analysis.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
아치교
아치교의 특징은?
곡선을 띄고 있어 곡선의 아름다움을 표현할 수 있으며 그 지역의 랜드마크로서 역할도 할 수 있다

철도교의 형식은 그동안 보수적이고 획일적인 틀에서 크게 벗어나지 못하고 있었으나 최근 열차의 승차감, 주행안전성 그리고 교량의 동특성 등의 검토를 통하여 정량적인 기준을 만족하는 여러 형태의 교량이 만들어 지고 있다. 한편 아치교는 곡선을 띄고 있어 곡선의 아름다움을 표현할 수 있으며 그 지역의 랜드마크로서 역할도 할 수 있다. 미학적인 측면뿐만 아니라 타이드 아치교의 경우, 아치의 수평반력을 타이(tie)로 받게 한 것으로 지점부에서는 연직반력만 생기게 된다.

대상교량에 열차의 편심주행
대상교량에 열차의 편심주행으로 인한 교량의 3차원효과는 매우 미미하다고 판단되는 이유는 어떠한 평가 결과에 따른것인가?
수직변위 및 가속도에 비하여 수평변위 및 가속도는 매우 작게 나타나고 있음을 확인 할 수 있다. 최대 수평변위는 440 km/h에서 약 4 mm, 최대 수평가속도는 약 0.3 m/sec2이다

10 에 나타내었다. 수직변위 및 가속도에 비하여 수평변위 및 가속도는 매우 작게 나타나고 있음을 확인 할 수 있다. 최대 수평변위는 440 km/h에서 약 4 mm, 최대 수평가속도는 약 0.3 m/sec2이다.그러므로 대상교량에 열차의 편심주행으로 인한 교량의 3차원효과는 매우 미미하다고 판단된다.

공진에 대한 검토
철도교량에서 공진에 대한 검토가 필요한 이유는?
일정한 유효타격거리를 가진 열차가 지나가기 때문에

철도교량은 일정한 유효타격거리를 가진 열차가 지나가기 때문에 공진에 대한 검토가 필요하다. 이를 위하여 일정한 축 간격을 가진 연직하중이 단순보를 지나갈 때 교량의 처짐과 가속도를 수식으로 나타내고 각각 수식이 최대가 되는 공진조건을 제시한다.

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참고문헌 (8)

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  3. Park HS. Dynamic analysis of bridges using advanced High-speed railway vehicle models. Doctoral Thesis. Yonsei university. c1998. 
  4. Li Q, Xu YL, Wu DJ, Chen ZW. Computer-aided Nonlinear Vehiclebridge Interaction Analysis. Journal of Vibration and Control. 2010;16:1791-1816. 
  5. Xu YL, Li Q, Wu DJ, Chen ZW. Stress and acceleration analysis of coupled vehicle and long-span bridge systems using the mode superposition method. Engineering Structures. 2010;32:1356-1368 
  6. Min RK, Sung DY, Park YG. Experimental Evaluation for Damping Ratio Limit of Railway Bridge according to Structure Types. Journal of the Korean Society for Railway. 2012;15:154-161. 
  7. Ju SH, Lin HT. Numerical investigationof a steel arch bridge and interaction with high-speed trains. Engineering Structures. 2003; 25:241-250. 
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