상로아치교량의 온도하중에 따른 수직변위가 열차주행 안전성 및 승차감에 미치는 영향 = Effect of the vertical displacement in the arch bridge on the running safety and ride comfort according to the temperature load

국문 초록 (Abstract)

철도교량설계 시 교량의 수직 처짐에 대한 정밀 해석을 통하여 안전한 설계를 시행하는 것은 교량설계의 필수조건이다. 현재 교량의 수직 처짐에 관련한 국내외 기준에서는 교량설계 시 열차하중에 의한 수직변위 기준만을 검토하도록 명시되어있다. 하지만 상로 아치교량과 같은 특수교량은 궤도의 거동 및 동적 안정성에 대한 거동은 뛰어나지만 온도하중에 의해 수직방향 고저변형이 발생하는 구조이다. 열차하중 이외의 이러한 온도하중에 의하여 발생되는 교량의 수직변화는 열차의 주행안전성 및 승차감에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 상로아치교량과 같은 특수교량 설계 시 온도하중을 고려한 교량의 수직변위 검토가 반드시 이루어져야 한다.
본 논문에서는 온도하중에 따른 상로아치교량의 수직변위가 열차의 주행안전성 및 승차감에 미치는 영향을 분석하기 위하여 온도하중에 의한 교량의 변위제한 기준과 검토 프로세스를 정립하였으며, 정립한 절차에 맞추어 온도하중에 따른 상로아치교량의 수직변위를 고려한 열차의 주행안전성 및 승차감 검토를 해보았다. 그 결과 상로아치교량에서 온도하중에 의해 발생되는 수직변화량은 열차의 주행안전성 및 승차감에 있어 무시할 수 없음을 알 수 있었으며, 상로아치교량설계 시 온도하중에 의해 발생된 교량 수직변위에 따른 열차의 주행안전성 및 승차감 검토의 필요성을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Precision analysis of vertical deflection of the bridge in designing the railroad bridge is a must for safe design, According to current domestic and foreign criteria on vertical deflection of the bridge, vertical displacement caused by train load only needs to be evaluated. However when it comes to particular bridge such as deck arch bridge, it functions to behave properly to track movement and dynamic stability but vertical deformation is occurred by thermal load. Vertical variation of the bridge resulting from thermal load might cause the impact on running safety and ride comfort. Thus, it’s necessary to evaluate the vertical displacement of the bridge considering thermal load when designing the special bridge such as deck arch bridge,
In this study, the standard to constrain the displacement by thermal load and evaluation process were established in a bid to analyze the effect of vertical displacement of deck arch bridge by thermal load on running safety and ride comfort of the train and according to established procedure, running stability and riding quality of the train considering vertical displacement of deck arch bridge by thermal load were evaluated. Consequently, the effect of vertical displacement by thermal load on running safety and ride comfort of the train was not insignificant and the need for evaluating the running safety and ride comfort of the train by vertical displacement caused by thermal load was found to be more than important.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 연구 목적 1
• 1.2 연구현황 2
• 1.3 연구목적 및 범위 3
• 제 2 장 교량의 온도거동특성 4
• 2.1 거더교 온도거동특성 4
• 2.1.1 거더교 모델링 4
• 2.1.2 온도하중에 따른 변위분석 6
• 2.2 라멘교 온도거동특성 7
• 2.2.1 라멘교 모델링 7
• 2.2.2 온도하중에 따른 변위분석 8
• 2.3 아치교 온도거동특성 10
• 2.3.1 아치교 모델링 10
• 2.3.2 온도하중에 따른 변위분석 12
• 제 3 장 교량 변위제한 기준 및 검토프로세스 정립 13
• 3.1 온도하중에 의한 교량 변위제한 기준 정립 13
• 3.1.1 차량의 주행안전기준 14
• 3.1.2 승차감 기준 18
• 3.2 검토 프로세스 정립 19
• 제 4 장 아치교량 선정 및 온도하중에 따른 수직변위 분석 22
• 4.1 아치교의 특성 22
• 4.1.1 아치교의 개요 22
• 4.1.2 아치교의 분류 23
• 4.2 상로아치교량 선정 및 모델링 24
• 4.2.1 해석모델의 기본가정 24
• 4.2.2 상로 아치교 모델링 26
• 4.3 온도하중에 따른 수직변위 분석 27
• 4.3.1 하중Case정립 27
• 4.3.2 온도하중에 의한 상로아치교 수직변위 분석 29
• 제 5 장 열차의 주행 안전성 및 승차감 분석 31
• 5.1 차량/궤도 해석 모델 31
• 5.1.1 차량모델 31
• 5.1.2 궤도모델 33
• 5.2 차량/궤도 상호작용해석 결과 34
• 5.2.1 하중Case1에 따른 라이즈 비별 윤중 변동율 및 차체가속도 34
• 5.2.2 하중Case2에 따른 라이즈 비별 윤중 변동율 및 차체가속도 40
• 5.2.3 하중Case3에 따른 라이즈 비별 윤중 변동율 및 차체가속도 45
• 5.3 해석 결과분석 50
• 제 6 장 온도하중에 따른 수직변위 발생의 대처방안 52
• 6.1 교량시공법에 따른 대처 방안 52
• 6.2 궤도시공시기에 따른 대처방안 53
• 6.3 중립온도에서 궤도부설이 이루어지지 않았을 경우 대처방안 53
• 제 7 장 결 론 54
• 참고문헌 56
• 감사의 글 57