표제지
목차[원본불량]
요약 16
제1장 서론 18
1.1. 연구배경 18
1.2. 연구 목적 19
1.3. 연구 내용 20
제2장 이론적 배경 21
2.1. 무도상 판형교의 거동 특성 21
2.2. 침목-거더 체결장치 22
2.3. 침목-거더 체결장치(TSF) 24
2.3.1. 개발목적 24
2.3.2. TSF 체결장치 특성 25
2.4. 철도교량의 정·동적 설계기준 25
2.4.1. 표준열차하중 일반사항 26
2.4.2. 표준열차하중 26
2.4.3. 시동하중과 제동하중 27
2.4.4. 철도교량의 주행안전성 및 승차감 검토를 위한 절차 및 방법 28
2.4.5. 주행안정성 및 승차감 검토 기준 31
제3장 실내 시험 38
3.1. 시험 개요 38
3.2. 시험체 구성 38
3.3. 시험 방법 42
3.4. 시험 결과 44
제4장 수치 해석 47
4.1. 개요 47
4.2. 무도상 판형교 유한요소해석 모델(Model I) 47
4.2.1. 해석 모델 47
4.2.2. 하중 조건 50
4.2.3. 정적해석 결과 및 모드 해석 결과 52
4.3. 무도상 판형교 유한요소해석 모델(Model II) 56
4.4. 무도상 판형교 유한요소해석 모델 58
4.4.1. 교량 제원 58
4.4.2. 유한요소해석 모델링 59
4.5. 열차하중 모델 66
4.5.1. KRL-2012 표준열차하중 66
4.5.2. 열차주행하중 모델 68
4.6. 고유치 해석 결과 71
4.7. 무도상 판형교의 정적해석 77
4.7.1. KRL-2012 표준열차하중 77
4.7.2. 시제동하중 해석 결과 79
4.7.3. 횡방향 해석 결과 83
4.8. 무도상 판형교의 동적해석 85
4.8.1. KTX 열차하중 85
4.8.2. 새마을호 94
4.8.3. 화물열차 102
4.8.4. 동적 성능평가 결과 요약 110
4.9. TSF 설치 간격에 따른 정적 해석 113
4.9.1. 수직 방향 해석 결과 113
4.9.2. 시동 하중 결과 114
4.9.3. 제동 하중 결과 116
4.9.4. 횡방향 하중 결과 118
4.10. TSF 설치 간격에 따른 동적 해석 120
4.10.1. 모드해석 결과 120
4.10.2. 차량이동하중해석 결과 124
제5장 분석 및 고찰 131
5.1. 분석 131
5.1.1. 침목-거더 체결장치의 거동 특성 분석 131
5.1.2. 침목체결장치의 무도상 판형교 강성기여 분석 131
5.1.3. 무도상 판형교 정적 해석 결과 분석 133
5.1.4. 무도상 판형교 모드 해석 결과 분석 134
5.1.5. 무도상 판형교 동적 해석 결과 분석 134
5.1.6. TSF 설치 간격에 따른 정·동적 해석 결과 분석 135
5.2. 고찰 137
제6장 결론 139
참고문헌 141
ABSTRACT 144
표 1. 표준열차 하중 26
표 2. 국내 운행열차의 유효타격간격 29
표 3. 구조형식별 감쇠비 31
표 4. 수직 처짐 검토를 위한 하중조합 33
표 5. 상판의 최대 처짐 검토를 위한 하중 재하 궤도수 34
표 6. 최대수직처짐 제한(승차감='매우양호') 35
표 7. 면틀림 기준 36
표 8. 국내 운행열차에 대한 교량의 공진발생 회피 하한치 37
표 9. TSF 가력시험 Case 42
표 10. TSF 가력시험 결과 45
표 11. 해석 모델의 제원 48
표 12. 수치해석 Case 57
표 13. 고유치 해석결과(Case II-1-1~Case II-1-4) 72
표 14. 고유치 해석결과(Case II-2-1~Case II-2-4) 72
표 15. 고유치 해석결과(Case II-3-1-A~Case II-3-4-A) 73
표 16. 고유치 해석결과(Case II-3-1-B~Case II-3-2-B) 73
표 17. 고유치 해석결과(Case II-3-1-C~Case II-3-2-C) 74
표 18. Case II-1-2 해석 모델의 수직가속도 87
표 19. Case II-2-2 해석 모델의 수직가속도 87
표 20. Case II-3-2-A 해석 모델의 수직가속도 87
표 21. Case II-1-2 해석 모델의 교량 상판의 횡방향가속도 89
표 22. Case II-2-2 해석 모델의 교량 상판의 횡방향가속도 89
표 23. Case II-3-2-A 해석 모델의 교량 상판의 횡방향가속도 89
표 24. Case II-1-2 해석 모델의 교량의 최대처짐 91
표 25. Case II-2-2 해석 모델의 교량의 최대처짐 91
표 26. Case II-3-2-A 해석 모델의 교량의 최대처짐 91
표 27. Case II-1-2 해석 모델의 교량 상판의 면틀림 93
표 28. Case II-2-2 해석 모델의 교량 상판의 면틀림 93
표 29. Case II-3-2-A 해석 모델의 교량 상판의 면틀림 93
표 30. Case II-1-3 해석 모델의 교량 상판 수직가속도 95
표 31. Case II-2-3 해석 모델의 교량 상판 수직가속도 95
표 32. Case II-3-3-A 해석 모델의 교량 상판 수직가속도 95
표 33. Case II-1-3 해석 모델의 교량 상판 횡방향가속도 97
표 34. Case II-2-3 해석 모델의 교량 상판 횡방향가속도 97
표 35. Case II-3-3-A 해석 모델의 교량 상판 횡방향가속도 97
표 36. Case II-1-3 해석 모델의 교량의 최대처짐 99
표 37. Case II-2-3 해석 모델의 교량의 최대처짐 99
표 38. Case II-3-3-A 해석 모델의 교량의 최대처짐 99
표 39. Case II-1-3 해석 모델의 교량 상판의 면틀림 101
표 40. Case II-2-3 해석 모델의 교량 상판의 면틀림 101
표 41. Case II-3-3-A 해석 모델의 교량 상판의 면틀림 101
표 42. Case II-1-4 해석 모델의 교량상판의 수직가속도 103
표 43. Case II-2-4 해석 모델의 교량상판의 수직가속도 103
표 44. Case II-3-4-A 해석 모델의 교량상판의 수직가속도 103
표 45. Case II-1-4 해석 모델의 교량상판의 횡방향가속도 105
표 46. Case II-2-4 해석 모델의 교량상판의 횡방향가속도 105
표 47. Case II-3-4-A 해석 모델의 교량상판의 횡방향가속도 105
표 48. Case II-1-4 해석 모델의 교량의 최대처짐 107
표 49. Case II-2-4 해석 모델의 교량의 최대처짐 107
표 50. Case II-3-4-A 해석 모델의 교량의 최대처짐 107
표 51. Case II-1-4 해석 모델의 교량 상판의 면틀림 109
표 52. Case II-2-4 해석 모델의 교량 상판의 면틀림 109
표 53. Case II-3-4-A 해석 모델의 교량 상판의 면틀림 109
표 54. 판형교의 동적성능평가 결과 요약 (Huk bolt) 110
표 55. 판형교의 동적성능평가 결과 요약 (T-bolt) 110
표 56. 판형교의 동적성능평가 결과 요약 (TSF) 111
표 57. Case II-3-2-A 모델의 고유치 해석결과 및 임계속도 120
표 58. Case II-3-2-B 모델의 고유치 해석결과 및 임계속도 121
표 59. Case II-3-2-C 모델의 고유치 해석결과 및 임계속도 121
표 60. 교량상판의 수직가속도(Case II-3-2-A) 125
표 61. 교량상판의 수직가속도(Case II-3-2-B) 125
표 62. 교량상판의 수직가속도(Case II-3-2-C) 125
표 63. 교량상판의 횡방향가속도(Case II-3-2-A) 126
표 64. 교량상판의 횡방향가속도(Case II-3-2-B) 126
표 65. 교량상판의 횡방향가속도(Case II-3-2-C) 127
표 66. 교량상판의 최대처짐(Case II-3-2-A) 128
표 67. 교량상판의 최대처짐(Case II-3-2-B) 128
표 68. 교량상판의 최대처짐(Case II-3-2-C) 128
표 69. 교량 상판의 면틀림(Case II-3-2-A) 129
표 70. 교량 상판의 면틀림(Case II-3-2-B) 130
표 71. 교량 상판의 면틀림(Case II-3-2-C) 130
표 72. 동적성능평가 결과 요약 130
표 73. 침목체결장치 변화에 따른 무도상 판형교의 강성 비교 133
그림 1. 무도상 판형교 21
그림 2. 침목-거더 체결장치(Huk bolt) 22
그림 3. 침목-거더 체결장치(T-bolt) 22
그림 4. 기존 침목고정장치 개선을 위한 개발 사례1 23
그림 5. 기존 침목고정장치 개선을 위한 개발 사례2 23
그림 6. 기존 침목고정장치 개선을 위한 개발 사례3 24
그림 7. 개발된 침목-거더 체결장치(TSF) 25
그림 8. KRL-2012 표준열차 하중도 27
그림 9. 하중의 재하위치와 하중 모델링 30
그림 10. 도상의 하중 분포효과를 고려한 모델링 30
그림 11. 가속도의 검토 범위 및 위치 33
그림 12. 면틀림의 정의 36
그림 13. 동적 성능평가 필요여부에 대한 흐름도 38
그림 14. TSF 구성 39
그림 15. TSF 가력시험 모식도 40
그림 16. 침목-TSF 시스템의 가력시험 모식도 41
그림 17. 침목-TSF 시스템의 수직 재하 시험모식도 42
그림 18. TSF 가력시험 43
그림 19. TSF 침목-거더 체결시스템의 가력시험 43
그림 20. TSF 침목-거더 체결시스템의 수직재하 시험 44
그림 21. TSF 단품 하중-변위 곡선 45
그림 22. TSF 침목-거더 체결 시스템의 하중-변위 곡선 46
그림 23. TSF 설치 간격에 따른 개념도 48
그림 24. 침목체결장치가 설치된 교량 모델(Model I) 49
그림 25. 무도상 판형교 Model I의 침목-거더 체결장치 모델 50
그림 26. 무도상 판형교 Model I의 하중 조건 51
그림 27. Case I-1의 변형 형상 52
그림 28. Case I-2의 변형 형상 53
그림 29. Case I-1의 모드해석 결과 54
그림 30. Case I-2의 모드해석 결과 55
그림 31. TSF 설치 간격에 따른 개념도 58
그림 32. 무도상 판형교 유한요소해석 및 경계조건 59
그림 33. 레일-침목 fastening system의 입력값 60
그림 34. Huk bolt 침목체결장치의 입력값 61
그림 35. T-bolt 침목체결장치의 입력값 62
그림 36. TSF의 입력값 63
그림 37. 침목체결장치의 강성[원문불량;p.47] 64
그림 38. 무도상 판형교 단면 형상 및 이상화 모델 65
그림 39. KRL-2012 표준열차 하중도 66
그림 40. 각 유한요소해석모델에 적용된 KRL-2012 표준열차하중 67
그림 41. 시간이력함수 산정 예시 68
그림 42. 운행열차 하중선도 69
그림 43. KTX 열차(V=200km/h)의 시간이력함수 70
그림 44. 새마을호(V=200km/h)의 시간이력함수 70
그림 45. 화물 열차(V=180km/h)의 시간이력함수 70
그림 46. Case II-1-1~Case II-1-4 모델 모드형상 74
그림 47. Case II-2-1~Case II-2-4 모델 모드형상 75
그림 48. Case II-3-1-A~Case II-3-4-A 모델 모드형상 75
그림 49. Case II-3-1-B~Case II-3-2-B 모델의 모드형상 76
그림 50. Case II-3-1-C~Case II-3-2-C 모델의 모드형상 76
그림 51. Case II-1-1 모델 거더 최대 변위 (Max. 11.56 mm) 77
그림 52. Case II-2-1 모델 거더 최대 변위 (Max. 11.40 mm) 78
그림 53. Case II-3-1-A 모델 거더 최대 변위 (Max. 10.95 mm) 78
그림 54. Case II-1-1 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.094 mm) 79
그림 55. Case II-2-1 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.132 mm) 79
그림 56. Case II-3-1-A 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.058 mm) 80
그림 57. Case II-1-1 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.057 mm) 80
그림 58. Case II-2-1 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.080 mm) 81
그림 59. Case II-3-1-A 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.035 mm) 81
그림 60. 시제동하중에 의한 종방향 침목 변위 비교 82
그림 61. Case II-1-1 모델 거더 최대 변위 (Max. 4.39 mm) 83
그림 62. Case II-2-1 모델 거더 최대 변위 (Max. 4.47 mm) 83
그림 63. Case II-3-1-A 모델 거더 최대 변위 (Max. 4.19 mm) 84
그림 64. 횡방향 거더 변위 비교 84
그림 65. Case II-1-2 해석 모델의 교량상판 수직가속도 85
그림 66. Case II-2-2 해석 모델의 교량상판 수직가속도 86
그림 67. Case II-3-2-A 해석 모델의 교량상판 수직가속도 86
그림 68. Case II-1-2 해석 모델의 교량 상판 횡방향가속도 88
그림 69. Case II-2-2 해석 모델의 교량 상판 횡방향가속도 88
그림 70. Case II-3-2-A 해석 모델의 교량 상판 횡방향가속도 88
그림 71. Case II-1-2 해석 모델의 교량의 수직방향 처짐 90
그림 72. Case II-2-2 해석 모델의 교량의 수직방향 처짐 90
그림 73. Case II-3-2-A 해석 모델의 교량의 수직방향 처짐 90
그림 74. KTX 차량에 의한 교량 상판의 면틀림 92
그림 75. Case II-1-3 해석 모델의 교량상판의 수직가속도 94
그림 76. Case II-2-3 해석 모델의 교량상판의 수직가속도 94
그림 77. Case II-3-3-A 해석 모델의 교량상판의 수직가속도 95
그림 78. Case II-1-3 해석 모델의 교량상판의 횡방향가속도 96
그림 79. Case II-2-3 해석 모델의 교량상판의 횡방향가속도 96
그림 80. Case II-3-3-A 해석 모델의 교량상판의 횡방향가속도 97
그림 81. Case II-1-3 해석 모델의 교량의 수직방향 처짐 98
그림 82. Case II-2-3 해석 모델의 교량의 수직방향 처짐 98
그림 83. Case II-3-3-A 해석 모델의 교량의 수직방향 처짐 99
그림 84. 새마을호 차량에 의한 교량 상판의 면틀림 100
그림 85. Case II-1-4 해석 모델의 교량상판의 수직가속도 102
그림 86. Case II-2-4 해석 모델의 교량상판의 수직가속도 102
그림 87. Case II-3-4-A 해석 모델의 교량상판의 수직가속도 103
그림 88. Case II-1-4 해석 모델의 교량상판의 횡방향가속도 104
그림 89. Case II-2-4 해석 모델의 교량상판의 횡방향가속도 104
그림 90. Case II-3-4-A 해석 모델의 교량상판의 횡방향가속도 105
그림 91. Case II-1-4 해석 모델의 교량의 수직방향 처짐 106
그림 92. Case II-2-4 해석 모델의 교량의 수직방향 처짐 106
그림 93. Case II-3-4-A 해석 모델의 교량의 수직방향 처짐 107
그림 94. 화물열차에 의한 교량 상판의 면틀림 108
그림 95. KTX 주행시 진동수 및 FFT 진폭 112
그림 96. Case II-3-1-A 거더 최대 변위 (Max. 10.95mm) 113
그림 97. Case II-3-1-B 거더 최대 변위 (Max. 11.04mm) 114
그림 98. Case II-3-1-C 거더 최대 변위 (Max. 11.10mm) 114
그림 99. Case II-3-1-A 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.058mm) 115
그림 100. Case II-3-1-B 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.061mm) 115
그림 101. Case II-3-1-C 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.069mm) 115
그림 102. Case II-3-1-A 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.035mm) 116
그림 103. Case II-3-1-B 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.037mm) 116
그림 104. Case II-3-1-C 모델 거더 최대 변위 (Max. 0.042mm) 117
그림 105. 종방향 침목 변위 비교 117
그림 106. Case II-3-1-A 모델 거더 최대 변위 (Max. 4.19mm) 118
그림 107. Case II-3-1-B 모델 거더 최대 변위 (Max. 4.22mm) 118
그림 108. Case II-3-1-C 모델 거더 최대 변위 (Max. 4.23mm) 119
그림 109. 횡방향 거더 변위 비교 119
그림 110. Case II-3-2-A 모델의 모드형상 122
그림 111. Case II-3-2-B 모델의 모드형상 122
그림 112. Case II-3-2-C 모델의 모드형상 123
그림 113. TSF 설치 개수에 따른 교량상판의 수직가속도 124
그림 114. 교량상판의 횡방향가속도 126
그림 115. 교량상판의 수직 방향 처짐 127
그림 116. 상판의 면틀림 129
그림 117. Model 1에서의 강성 기여도 비교 132
그림 118. 종방향 침목 변위 비교 136
그림 119. 횡방향 거더 변위 비교 137