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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정찬묵
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 우송대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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현재 고속철도 교량의 공용내하력 평가는 정밀안전진단 세부지침에 의해 재하시험 열차를 이용하여 정·동적 재하시험을 실시하고 있다. 그러나, 철도교량의 특성상 재하시험은 야간에 일정시간(2∼3시간) 선로를 차단시킨 상태에서 시험이 이루어지므로 재하시험 일정 및 차단작업 승인 등 협의절차와 소요시간이 약 1개월 이상이 소요되며 재하시험 열차 사용에 따른 과다한 비용이 발생되는 문제점이 발생하게 된다. 고속철도교량의 재하시험 시 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 경부고속선 2단계(동대구-부산)구간에 위치하고 있는 27개 교량 35개 상부구조형식 대상교량에 대해 상시운행열차에 의한 재하시험의 적용여부 및 타당성 분석을 위해 시험열차, 최초점검열차 170km/h 및 상시운행열차에 의한 현장재하시험을 실시하였고 교량형식별, 지간별 및 경간별 분석결과를 요약하여 정리하면 다음과 같다.
현장재하시험의 신뢰성 확보를 위해 경부고속선의 대표적인 교량형식인 PSC BOX교, STEEL BOX교, RPF GIRDER교, PSC GIRDER교, PLATE GIRDER, RAHMEN교 및 콘크리트 궤도, 자갈궤도에 대해 공용내하력 평가에 중요인자로 사용되는 정적응답비, 충격계수 및 수정 응답보정계수를 산정한 결과 정적재하시험 대신 170km/h 최초점검열차와 최대 동정응답값을 적용한 수정응답보정계수를 철도교량 내하력 평가에 적용이 가능한 것을 도출하였다.
정적 및 의사정적재하시험의 문제점을 해결하기 위해 170km/h 상시운행열차의 처짐값을 정적처짐값과 비교한 결과 대상교량 35개의 상대적 오차는 평균 2.23%로 이는 Low-pass filtering과정 없이 산정된 값으로 정적응답비의 실측처짐에 정적처짐 대신 170km/h의 처짐값을 적용해도 타당할 것으로 사료된다. 특히, 상부구조형식이 PSC BOX교와 STEEL BOX교는 상대적으로 오차가 작아 안정적인 값을 나타냈다. 응답보정계수의 정적응답비가 공용내하력에 미치는 영향을 평가하기 위해 해석처짐에 대한 정적처짐과 170km/h 최초점검열차에 의한 처짐의 응답비는 +0.072∼-0.094로 정적응답비의 실측처짐에 170km/h 최초점검열차의 처짐을 적용해도 공용내하력에는 영향이 없는 것으로 판단된다. 따라서, 야간 차단시간에 시행하는 재하시험을 생략할수 있고 의사정적재하시험의 Low-pass filtering과정에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
수정응답보정계수는 철도교량의 특성을 반영하여 최초점검열차 170km/h 및 상시운행열차에 의해서 측정된 최대 동적응답값을 적용하여 공용내하력을 평가하는 것이며 수정응답보정계수 산정 결과 표준응답보정계수와의 상대오차 ±5%이내로 공용 내하력 평가에 적용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구를 통해 고속철도교량의 현장재하시험 시 발생되는 문제점들을 해결하기 위하여 정적재하시험 대신 매일 170km/h로 1일 1회 운행하는 최초점검열차(안전점검열차)에 의한 계측 결과값을 적용해도 정적응답비의 상대적 오차가 작아 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 판단되며, 또한, 상시운행열차에 의한 동적응답값에 의한 수정응답보정계수를 공용내하력 평가에 적용이 가능하여 예산절감 및 효율적인 유지관리로 현장재하시험방법 개선에 기여할 것으로 판단된다.
현장재하시험의 신뢰성 확보를 위해 경부고속선의 대표적인 교량형식인 PSC BOX교, STEEL BOX교, RPF GIRDER교, PSC GIRDER교, PLATE GIRDER, RAHMEN교 및 콘크리트 궤도, 자갈궤도에 대해 공용내하력 평가에 중요인자로 사용되는 정적응답비, 충격계수 및 수정 응답보정계수를 산정한 결과 정적재하시험 대신 170km/h 최초점검열차와 최대 동정응답값을 적용한 수정응답보정계수를 철도교량 내하력 평가에 적용이 가능한 것을 도출하였다.
정적 및 의사정적재하시험의 문제점을 해결하기 위해 170km/h 상시운행열차의 처짐값을 정적처짐값과 비교한 결과 대상교량 35개의 상대적 오차는 평균 2.23%로 이는 Low-pass filtering과정 없이 산정된 값으로 정적응답비의 실측처짐에 정적처짐 대신 170km/h의 처짐값을 적용해도 타당할 것으로 사료된다. 특히, 상부구조형식이 PSC BOX교와 STEEL BOX교는 상대적으로 오차가 작아 안정적인 값을 나타냈다. 응답보정계수의 정적응답비가 공용내하력에 미치는 영향을 평가하기 위해 해석처짐에 대한 정적처짐과 170km/h 최초점검열차에 의한 처짐의 응답비는 +0.072∼-0.094로 정적응답비의 실측처짐에 170km/h 최초점검열차의 처짐을 적용해도 공용내하력에는 영향이 없는 것으로 판단된다. 따라서, 야간 차단시간에 시행하는 재하시험을 생략할수 있고 의사정적재하시험의 Low-pass filtering과정에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
수정응답보정계수는 철도교량의 특성을 반영하여 최초점검열차 170km/h 및 상시운행열차에 의해서 측정된 최대 동적응답값을 적용하여 공용내하력을 평가하는 것이며 수정응답보정계수 산정 결과 표준응답보정계수와의 상대오차 ±5%이내로 공용 내하력 평가에 적용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구를 통해 고속철도교량의 현장재하시험 시 발생되는 문제점들을 해결하기 위하여 정적재하시험 대신 매일 170km/h로 1일 1회 운행하는 최초점검열차(안전점검열차)에 의한 계측 결과값을 적용해도 정적응답비의 상대적 오차가 작아 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 판단되며, 또한, 상시운행열차에 의한 동적응답값에 의한 수정응답보정계수를 공용내하력 평가에 적용이 가능하여 예산절감 및 효율적인 유지관리로 현장재하시험방법 개선에 기여할 것으로 판단된다.
목차
제 1 장 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목적 31.3 연구 내용 3제 2 장 이론적 배경 52.1 개요 52.2 재하시험의 목적 62.3 재하시험의 종류 72.4 시험경간 선정 122.5 계측기 및 센서 132.6 재하하중 선택 142.7 재하시험 방법 14제 3 장 철도교량의 공용내하력 163.1 내하력평가 방법 163.2 허용응력설계법에 의한 내하력평가 163.3 강도설계법에 의한 내하력평가 183.4 충격계수 산정 193.5 응답보정계수 산정 20제 4 장 현장 정·동적 재하시험 224.1 개요 224.2 재하시험 현황 224.3 PSC BOX교 재하시험 결과 314.4 STEEL BOX교 재하시험 결과 704.5 RPF GIRDER 재하시험 결과 794.6 PSC GIRDER 재하시험 결과 854.7 PLATE GIRDER 재하시험 결과 904.8 RAHMEN 재하시험 결과 964.9 구조해석 결과 100제 5 장 분석 및 고찰 1045.1 실측처짐 1045.2 정적응답비 산정 1055.3 충격계수 산정 1145.4 응답보정계수 산정 1175.4 도상종류별 산정 131제 6 장 결론 133
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