초록 ▼

철도건설시 보다 체계적이고 합리적인 표준화된 설계방법으로 국내 제반 조건을 고려한 토공노반 최적두께 표준화 설계 방법 개발과 설계 및 해석을 동시에 수행할 수 있는 자동화 프로그램을 개발
口 최종연구목표
- 토공노반 최적두께 산정을 위한 설계 자동화 프로그램 개발
口 연구목표
○ 국내 철도설계기준의 체계정립 및 기준분석을 통한 개선방향 제시
○ 역학적 토공설계 제반 기준의 표준화
- 역학적-경험적 강화노반 설계 방법 개발
- 토공구조물의 설계-품질관리의 일원화 방안 수립
○ 역학적 토공설계

철도건설시 보다 체계적이고 합리적인 표준화된 설계방법으로 국내 제반 조건을 고려한 토공노반 최적두께 표준화 설계 방법 개발과 설계 및 해석을 동시에 수행할 수 있는 자동화 프로그램을 개발
口 최종연구목표
- 토공노반 최적두께 산정을 위한 설계 자동화 프로그램 개발
口 연구목표
○ 국내 철도설계기준의 체계정립 및 기준분석을 통한 개선방향 제시
○ 역학적 토공설계 제반 기준의 표준화
- 역학적-경험적 강화노반 설계 방법 개발
- 토공구조물의 설계-품질관리의 일원화 방안 수립
○ 역학적 토공설계/해석/관리 통합자동화 프로그램 개발
口 연구내용
○ 역학적 토공설계 제반 기준의 표준화
- 기존 철도 토공설계기준 조사 분석 및 개선사항 도출
- 일반철도를 위한 강화노반 공사시방서(안) 작성
- 역학적 토공설계 및 시공기준(안) 수립
○ 역학적-경험적 강화노반 두께 산정 방법 개발
- 허용설계방법을 이용한 강화노반 두께 산정 방법 개발
- 하부재료의 회복탄성계수 도입
○ 설계/품질관리의 역학적(변형계수) 이용 방법 개발
- 설계-품질관리-다짐관리의 일체화 및 표준화 방안 도입
○ 토공노반 설계/구조해석/관리 통합자동화 프로그램 개발
- 개념설계 및 상세설계
- 설계-구조해석-도면출력-관리용 토공자동화 프로그램 재발
(가) 국내 토공설계 기준 비교 및 개선
- 국내 철도 토공설계 기준서 비교분석(일반철도, 고속철도)
○ 국내 일반철도 강화노반 공사시방서(안) 작성
(나) 실 현장구간에서의 열차하중에 따른 노반의 변형특성
- 평택강화노반 부설구간 강화노반 재료별 궤도틀림 진행추이 검토
· 궤도틀림, 지반강성도 평가를 통한 재료별, 두께별 특성 검토
- 강화노반 재료별, 시일경과에 따른 동적물성 변화 추이 관찰
· 크로스홀 실험을 통한 현장부설된 강화노반재료의 동적물성
- 열차하중에 따른 노반재료별 변형거동
· 실 열차하중에 따른 노반의 변형 및 침하특성 평가
- 열차종별(곡선부) 궤도부담력 현장측정
(다) 역학적 토공설계 개념 개발
- 토공설계의 사양중심의 설계방법에서 성능중심의 설계방법 도입
· 설계시점에서 교통하중, 사용재료의 역학적 거동을 반영하고 그 결과를 설계에 반영할 수 있는 설계방법 제안
- 노반의 회복탄성계수($E_R$)를 결정방법 및 구성모델 개발
- 동적물성을 활용한 회복탄성계수 산정 대체 실험법 개발
(라) 역학적-경험적 강화노반 두께 산정 방법 개발
- 강화노반 최적두께 산정을 위한 설계 개발
· 역학적-경험적 강화노반 두께 산정 알고리즘 개발
· 유한요소 해석을 통한 역학적-경험적 강화노반 두께 산정 자동프로그램 개발
(마) 설계-품질관리-다짐관리 기준의 일관성
- 하부 토공재료의 설계-품질관리-다짐관리의 불일치에 따른 문제해결방안 수립
- 역학적 개념을 도입한 토공 품질관리 방안 제시
- 품질관리의 기준으로 적용하고자 하는 탄성계수는 저변형률 영역의 영계수(Young's modulus)이며 최대 영계수 $E_{max}$로 표현
- 현장 품질관리 LFWD, 굴절파 실험 현장 적용성 평가
(바) 토공노반 최적두께 산정을 위한 통합 자동화 프로그램 개발
- 토공 노반 설계/해석/관리 통합 자동화 프로그램 개발
- 설계-해석-자료 관리를 위한 통합자동화 프로그램 구축

Abstract ▼

The purpose is the development of a design method for standardization of optimum thickness of earth roadbeds in consideration of all domestic conditions and an automation program through which design and analysis can be performed simultaneously.
□ Final goals
- Development of a design automati

The purpose is the development of a design method for standardization of optimum thickness of earth roadbeds in consideration of all domestic conditions and an automation program through which design and analysis can be performed simultaneously.
□ Final goals
- Development of a design automation program to estimate optimum thickness of earth roadbeds
□ Final goals
○ Standardization of overall mechanistic earthwork design criteria
- Optimum thickness estimation criteria for reinforced roadbed
○ Development of integrated automation program for mechanistic earthwork design - analysis - management
□ Contents
○ Standardization of mechanistic earthwork design criteria
- Examination and analysis of the current railway earthwork design criteria and deduction of improvements
- Preparation of reinforced roadbed construction specifications(proposal) for general railroad
- Preparation of mechanistic earthwork design and construction criteria (proposal)
○ Development of an estimation method of mechanistic-empirical reinforced roadbed thickness
- Development of an estimation method of reinforced roadbed thickness usmg an allowable design method
- Introduction of resilient moduli of subgrade materials
○ Development of a mechanistic (deformation coefficient) use method of design / quality management
- Introduction of how to unite and standardize design, quality management, and compaction management
○ Development of earth roadbed design / structural analysis / management integration automation program
- Conceptual and detailed designs
- Development of an earthwork automation program for design, structural analysis, drawing printout, and an administrative earthwork automation program
(A) Comparison and improvement of domestic earthwom design criteria
- Comparative analysis on domestic railway earthwork design criteria (general railroad, high-speed railroad)
- Preparation of construction specifications(proposal) for domestic general railroad reinforced roadbed
(B) Characteristics of roadbed defonnation due to train load in-situ sections
- Review of the progress of track irregularity by reinforced subgrade material in Pyeongtaek reinforced roadbed sites
- Review of characteristics by material and thickness through evaluation oftrack irregularity and ground stiffuess
- Observation of the change in mechanistic properties with thepassage of time by reinforced subgrade material
- Mechanistic properties of reinforced sub grade materials usmg crosshole test
- The deformation behavior by sub grade material caused by train load
- Assessment of roadbed deformation by train load and settlement characteristics
(C) Development of mechanistic earthwom design concept
- Introduction of a performance-centered design method from the specification-centered design method
- Suggests a design method that considers mechanistic behavior of traffic load and materials and applies the results to the design during the design phase
- Development of a roadbed resilient modulus (ER ) decision method and the composition model
- Development of an alternative resilient modulus estimation test method using mechanistic properties
(D) Development of an estimation method for mechanistic-empirical reinforced roadbed thickness
- Development of design method for estimation of optimum reinforced roadbed thickness
- Development of automatic mechanistic-empirical reinforced roadbed thickness estimation program using finite factor analysis
- Composition of plastic settlement estimation model formula In consideration of annual train load (gross tons)
(E) Consistency in design-quality management-compaction management criteria
- Preparation of a plan to solveproblems caused by inconsistency of design, quality management, and compaction management of subgrade materials
- Proposal of an earthwork quality management plan using mechanistic concept
- The elastic modulus that will be applied based on the quality management criteria adopts Young's Modulus and is expressed with the maximum value ($E_{max}$)
- In-situ applicability assessment of in-situ quality management LFWD and refractive wave test
(F) Basic design of an integrated automation program for optimum earth roadbed thickness
- Development of an earth roadbed design automation program
- Development of an integrated automation program for design-analysis-data management

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...19
• 목차 ...30
• 그림목차 ...33
• 표목차 ...41
• 제1장서론 ...46
• 제1절 연구개발의 필요성 ...47
• 1. 연구개발 중요성 ...49
• 제2절 연구개발 목표 및 범위 ...53
• 1. 연구개발의 최종목표와 연구내용 ...53
• 2. 연차별 연구개발 목표 및 연구내용 ...55
• 제2장 국내.외 기술개발 현황 ...56
• 제1절 국내외 건설공사 기준체계 ...57
• 1. 국내 설계관련 기준의 현황 ...57
• 2. 설계 기준 체계 ...59
• 제2절 국내 철도설계기준 현황 ...65
• 1. 국내 설계기준서 및 시방서의 변천 ...65
• 제3절 국내.외 강화노반 두께 산정 설계 방법 ...94
• 1. 국내 강화노반 두께 산정 방법 ...94
• 2. 국외 강화노반 두께 산정 방법 ...104
• 3. 국내.외 강화노반 두께 비교 ...131
• 제4절 토공노반 다짐 품질관리 방법 ...135
• 1. 국내 토공 품질관리 기준 ...135
• 2. 다짐 품질관리 시험 방법 및 종류 ...142
• 3. 기타 토공노반 다짐품질관리 ...159
• 제5절 철도전용 해석 프로그램 현황 ...165
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...167
• 제1절 1, 2차년도 주요 연구성과 ...168
• 1. 1차년도 주요 연구내용 ...168
• 2. 2차년도 주요 연구내용 ...174
• 제2절 국내 철도설계기준 비교분석 및 개선사항 ...181
• 1. 국내 토공 설계기준 비교 및 개선방안 ...181
• 제3절 국내 철도환경에서의 동적물성치 평가 ...200
• 1. 탄성파시험을 이용한 동적물성치 산정기법 ...200
• 2. 철도건설 현장에서의 동적물성 평가 ...212
• 3. 강화노반의 궤도틀림 및 궤도계수 평가 ...234
• 4. 열차하중에 따른 궤도부담력 현장측정 ...246
• 제4절 역학적 토공설계 개발 ...252
• 1. 새로운 토공노반 설계방법의 기본 개념 ...252
• 2. 역학적(Mechanistic)-경험적(Empirical) 강화노반 두께 산정 설계방법 ...253
• 3. 설계 입력 변수의 주요내용 ...267
• 제5절 국내 철도 노반 재료별 소성침하 예측모델 ...290
• 1. 소성침하 예측모델 결정 방법 ...290
• 2. 원형 토조 모형시험 ...291
• 3. 진동삼축압축시험을 통한 소성침하 예측 ...301
• 제6절 토공설계/해석/관리 통합자동화 프로그램 개발 ...309
• 1. 프로그램 개발 배경 및 목적 ...309
• 2. 프로그램의 특징 및 구성 ...313
• 3. 프로그램 설계 ...316
• 4. 개발 프로그램의 신뢰성 평가 및 검토결과 ...318
• 5. 프로그램 운영 ...327
• 제7절 LFWD 시험을 이용한 토공노반 품질관리 ...354
• 1. 개요 ...354
• 2. 다짐정도에 따른 변형계수의 민감도 평가 ...355
• 3. LFWD(탄성계수)실험결과와 평판재하시험의 상관관계 ...365
• 4. LFWD 이용한 토공 다짐 품질관리(안) ...375
• 제8절 P파를 이용한 다짐 품질관리 개발 ...378
• 1. 새로운 토공품질관리 적용성 평가 ...378
• 제9절 역학적-경험적 토공설계 검토 ...417
• 1. 회복탄성계수 모델 검증 및 민감도 분석 ...417
• 2. 강화노반 설계 예시 ...427
• 제10절 역학적-경험적 토공설계기준(안) ...430
• 1. 역학적-경험적 토공설계 ...430
• 2. 역학적-경험적 (Mechanistic-Empirical) 강화노반 설계기준 ...436
• 제4장 연구개발 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...452
• 제1절 연구개발 목표달성도 및 관련분야의 기여도 ...453
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...460
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ...464
• 제7장 참고문헌 ...470
• 부록 ...481