프리스트레스트 강합성 거더의 모달테스트 및 이동 열차하중 해석에 의한 동적거동 = Dynamic Behavior of the Prestressed Composite Girder by Modal Tests and Moving Train Analysis

국문 초록 (Abstract)

구조적 경제적 효율성을 갖춘 다양한 형태의 철도교량이 중소경간 적용을 위해 개발되고 있다. PSC 거더의 긴장방법 차이에 따른 단면효율화, 허용응력이 서로 다른 강재와 콘크리트를 효율적으로 합성시킨 형태의 교량 들이 개발되고 있으며, 본 연구에서 다루는 프리스트레스트 강합성 거더도 그 중 한 예이다. 프리스트레스트 강합성 거더 교량은 구조적 개념에 따라 형고 및 자중을 줄이고 경간을 장대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이와 같은 장대화된 보다 유연한 교량은 상대적으로 동적거동이 불리 할 수 있으며, 특히 철도교량의 경우 일정간격으로 반복되는 열차하중에 대한 공진 검토가 필수적이며, 동적응답의 검토 시 정확한 동특성 입력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 정확한 고유진동수 및 감쇠비 추출을 위하여 실물 모형을 제작하여 모달테스트를 수행하였다. 모달테스트를 위한 가진방법으로 기존의 충격햄머와 디지털 콘트롤에 의한 가진기를 사용하였으며, 구조물 손상 후 동특성 변화 고찰을 위한 모달테스트도 수행하였다. 모달테스트 결과에 의한 동특성 값을 주행열차하중 해석에 적용하여 다양한 매개변수연구를 통한 철도교량 동적거동을 분석하였다. 동적처짐, 충격계수, 상판의 연직가속도, 단부꺾임각 등에 대하여 열차별, 속도별 동적해석을 수행하여 국내외 철도교량 동적성능 평가기준과 비교하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Various PSC and steel-concrete composite railway bridges are being developed for short-medium spans with structural and economic efficiency. According to the design concept, the prestressed composite girder bridge has the advantages of being lightweight and having low girder depth, with the capacity for long spans. However, the dynamic behavior under a passing train is one of the critical issues concerning these railway bridges designed with more flexibility. Therefore, it is very important to evaluate the modal parameters before performing dynamic analyses. In this paper, real-scale prestressed composite girders were fabricated as a test model and modal testing was carried out to evaluate modal parameters including natural frequency and modal damping ratio. During the modal testing, a digitally controlled vibration exciter as well as an impact hammer was applied to obtain frequency-response functions, and the modal parameters were also evaluated after the fracture of test models. With application of reliable properties from modal tests, the estimation of dynamic performances of prestressed composite girder railway bridges can be obtained from various parametric studies on dynamic behavior under the passage of a moving train.

참고문헌 (Reference)

1 "철도설계기준(철도교편)" 한국철도시설공단

2 "다단계 긴장 PSC 거더 철도 교량의 동특성 실험 및 주행열차하중 해석에 의한 동적성 능 평가" 26 (26): 707-717, 2006

3 "공진소멸 현상을 이용한 기존선 철도교량의 지간 최적화를 위한 연구" 8 (8): 128-136,

4 "고속전철 구조물 안전성 기술 개발(2단계1 차년도 연차보고서)" 한국건설기술연구원

5 "鐵道構造物等設計標準同解說 (變位制限)" 2006

6 "Vibration of Simple Beams due to Trains Moving at High Speds" 19 (19): 936-944, 1997

7 "Use of Modal Testing to Identify Damage on Steel Members" 4 (4): 75-82,

8 "Technial Design Standard - Loading & Particular Criteria for CTRL Railway Bridges" CTRL

9 "Rail Bridges For Speeds v>200km/h"

10 "Permisible Deflection of Steel and Composite Bridges For Velocities v>160km/h" 1995

11 "Natural Frequency of Railway Girder Bridges under Vehicle Loads" 8 (8): 19-203, 2003

12 "Diamond : A Graphical User Interface Tolbox for Comparative M odal Analysis and Damage Identification" 399-412,

13 "3차원 관절형 고속열차 모델을 이용한 교량/열차 상호작용해석" 19 (19): 505-516,