보고서 정보
주관연구기관 |
부천대학교 |
연구책임자 |
최준혁
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-05 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700010219 |
과제고유번호 |
1711022730 |
사업명 |
신진연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-10-12
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키워드 |
철도.궤도.사용성.상호작용.부상력.압축력.교량.단부.설계.railway.track.serviceability.interaction.uplift.compression.bridge.end.design.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700010219 |
초록
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연구의 목적 및 내용
콘크리트 궤도가 부설된 철도교량에서는 노반의 강성 차이, 교량의 기하학적 조건과 작용하중으로 유발되는 변위에 의해 궤도구조에 과다한 하중과 변형이 발생되고 사용성이 저하되는 문제가 발생한다. 이러한 문제에 대한 국내의 연구는 외국의 설계기준을 준용한 기초연구에 그치고 있으며, 실무에서도 설계과정의 복잡성과 어려움으로 설계 적용이 매우 제한적으로 이루어지고 있다. 따라서, 본 연구는 콘크리트 궤도 교량의 사용성 설계에 있어 예비 설계단계에서 활용하기 위한 여러 가지 해석 과정을 통합하는 설계 프로그램의 기반
연구의 목적 및 내용
콘크리트 궤도가 부설된 철도교량에서는 노반의 강성 차이, 교량의 기하학적 조건과 작용하중으로 유발되는 변위에 의해 궤도구조에 과다한 하중과 변형이 발생되고 사용성이 저하되는 문제가 발생한다. 이러한 문제에 대한 국내의 연구는 외국의 설계기준을 준용한 기초연구에 그치고 있으며, 실무에서도 설계과정의 복잡성과 어려움으로 설계 적용이 매우 제한적으로 이루어지고 있다. 따라서, 본 연구는 콘크리트 궤도 교량의 사용성 설계에 있어 예비 설계단계에서 활용하기 위한 여러 가지 해석 과정을 통합하는 설계 프로그램의 기반을 개발하기 위한 목적으로 수행되었다. 이를 위해서 본 연구에서는 콘크리트 궤도 교량의 사용성 설계시 고려되어야 하는 인자들과 매개변수 분석에 의한 관련 기준들과의 비교 분석, 교량∼궤도간의 상호작용을 고려한 레일지지점에서의 작용력 해석, 사용성 설계를 위한 궤도 작용력 해석 모듈과 확장성을 고려한 프로그램 체계의 개발로서 크게 3단계로 구성하였다.
연구결과
본 연구의 성과로 1단계에서는 콘크리트 궤도 교량의 사용성 설계에 직접적인 영향을 주는 차량의 축하중, 교량 단부에서의 수직단차, 단부회전에 대한 매개변수 분석을 하였다. 해석과정에서 고려되는 변수는 레일지지점의 간격, 체결장치의 강성, 교량의 받침 조건 등이며, 레일지지점에서의 압축력과 부상력을 계산할 수 있는 해석 모델을 개발하였다. 또한 해석결과는 사용성 설계시 참고로 하는 외국의 기준과 비교하여 해석결과의 정확성을 입증하였으며 여러 가지 궤도 또는 교량 설계 조건에 대해 사용성을 높이기 위한 방안을 제시하였다.
2단계에서는 1단계에서의 해석결과를 기반으로 여러 가지 변수들의 영향을 고려할 수 있는 이론적 해석과 강성도 매트릭스를 이용한 해석 모델을 개발하였다. 이 해석 모델에 의해 교량 지점조건과 상부구조의 강성, 궤도와 교량간의 수평 강성, 궤도 및 교량의 기하학적 변수 등을 고려할 수 있으며, 복잡한 3차원 FEM해석에 의하지 않고도 사용성 설계를 위한 해석값을 얻을 수 있다.
3단계에서는 콘크리트 궤도 교량의 상호작용 해석 및 설계단계에서의 확장성을 고려하여 프로그램의 구성을 체계화하고 해석모듈, 결과확인, 보고서, 매트릭스 등 해석 모듈을 쉽게 활용할 수 있도록 하므로서 향후 본 연구의 프로그램을 기반으로 지속적인 개발, 업데이트 할 수 있도록 시스템을 구성하였다.
연구결과의 활용계획
콘크리트 궤도 교량의 사용성 설계는 국내외에서도 아직 연구가 진행중인 분야로서 여러 가지 변수들에 의한 영향과 해석 방법, 설계 방법에 대한 많은 연구가 요구되고 있다. 본 연구는 이러한 연구과정의 일환으로 추진된 것으로 관련 변수들의 영향 및 매개변수 연구, 해석 기법의 개발과 설계 개선방향 등을 제시하였으므로 사용성 설계 기법 개발을 위한 자료로 활용될 수 있다. 또한, 콘크리트 궤도 교량의 사용성을 높이기 위한 방안으로 구조시스템 또는 구조상세를 개선하기 위한 방안을 마련할 수 있다. 본 연구의 성과로 개발된 프로그램은 향후 확장성을 고려한 체계로 개발되었으므로 실무 단계에서 활용될 수 있도록 사용성을 개선하여 공개적으로 활용하여 지속적으로 보완할 계획이다.
(출처 : 한글요약문 4p)
Abstract
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Purpose&contents
In the railway bridge with the concrete slab track, due to the deformation caused by the difference of loadbed stiffness, geometrical conditions and loads, excessive loads and deformations in the track are occurred and the serviceability is decrease. The domestic studies on these
Purpose&contents
In the railway bridge with the concrete slab track, due to the deformation caused by the difference of loadbed stiffness, geometrical conditions and loads, excessive loads and deformations in the track are occurred and the serviceability is decrease. The domestic studies on these problems are just fundamental studies based on the foreign design codes. Design applications are very limited with complexity and difficulty of design process in practice.
The object of this study is the development of design program to incorporate various design process in the preliminary design procedure of serviceability design. This study consists with three stages, which are the analysis of factors and parameters must be considered in serviceability design, the analysis of acting forces in rail supports including the bridge and track interaction, and the development of program considered to the track analysis modules and expansion.
Result
This study was carried out consist of three stages. In the first stage, parameters for the axial force, the vertical difference and the end rotation influence to the direct effects on the serviceability were analyzed. The parameters in process are the spacing of rail supports, the stiffness of clamping device and etc. The analysis model are developed to calculate the compressive and the uplifting forces in rail supports. The analysis results were verified the accuracy compared to the foreign deign code referred in the serviceability design. Also, the
alternates for increasing the serviceability in the track and bridge design conditions are presented. In the second stage, it is the development of analysis model using the theoretical analysis and the stiffness matrix to consider the effects of various parameters. By the analysis model, it can be considered to the stiffness of bridge structures and supports conditions, the horizontal stiffness between the track and the concrete slab and the geometric parameters of the track and the bridge. In addition, the analytical results can be obtained for the serviceability without the complex 3D FEM analysis. In the third stage, the structure of the program is recognized in considering the extension of the system in the analysis and design process for the analysis of interaction between track and bridge. And the system was configured to continuously develop and upgrade to be easily utilized by analysis modules of analysis, results, reports, matrix and etc.
Expected Contribution
The serviceability design of the bridge with the concrete slab track is still in progress at home and abroad, Many researches are needed to consider the effects due to various parameters, analysis methods and design methods. This study can be utilized to develop the design method for serviceability. The methods are applied for improving to the structural system and structural details for increasing the serviceability of railway bridges. As the program was developed to the system with considering the extension as the results of this study, it is planned to use and complement to the public with improving the usage of the program in practice.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 29 5. 연구결과의 활용계획 ... 31 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 31 7. 참고문헌 ... 31 8. 연구성과 ... 32 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 33 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 33 11. 기타사항 ... 33끝페이지 ... 33
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