본 연구는 일반철도교 PSC I 거더 표준단면이 경간장 25.0m만 사용하고 경간장 30.0m, 35.0m에 대하여는 신기술 신공법만 적용하고 있으며 25.0m 표준단면을 30.0m, 35.0m로 장경간화 하려는 연구 논문이나 실용화 노력이 부재하고 2023년부터는 한계상태설계법이 전면 도입 적용됨에 따라 일반 철도교 PSC I 거더 표준단면을 경간장 30.0m, 35.0m까지 확대하기 위해 연구를 시작하였으며 기 수행한 선행 연구내용 고찰과 현재 철도교로 적용된 신기술 신공법 교량에 대하여 설계이론을 분석하고 여러 단면에 대한 반복적인 시뮬레이션을 수행하여 경간장 25.0m, 30.0m, 35.0m에 대하여 최적의 표준단면 제시하였다.
국제표준에 부합되는 신뢰도 기반의 한계상태설계법이 2021.4월 국토교통부 고시에 따라 혼란을 방지하기 위해 2년의 유예를 거쳐 2023년 1.1부터 시행됨에 따라 본 연구에서 제시된 표준단면 PSC I 거더(25.0m 30.0m, 35.0m)에 대해 한계상태 설계기준에 따라 각 단면에 대한 시뮬레이션 구조 해석을 수행하여 안전성이 검증되었으며 한계상태설계법 도입에 따른 혼란을 예방할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서 제시된 경간장 25m, 30m, 35m PSC I 거더 표준단면에 대하여 동적안정성 검증을 위하여 국내 및 국외의 동적성능 요구기준에 따라 KTX와 화물열차에 대해 KTX는 280km/h까지 화물열차는 200km/h까지 10km/h씩 속도를 증가시키며 열차의 주행속도별 이동하중에 의한 고유진동수를 포함한 구조물의 동특성 뿐만 아니라 상부거더의 연직가속도, 연직처짐, 면틀림의 동적 계산값에 대한 안정성 검증과 이동하중에 의한 동적 유한요소 해석을 실시하여 KTX열차와 화물열차 주행 시에 모든 항목에서 국내외 철도교량 관련 동적안정성 기준치를 만족하는 것으로 확인되었다.
본 논문에서 연구된 일반철도교 PSC I 거더 25.0m, 30.0m, 35.0m 표준단면이 현 설계기준, 2023년 시행되는 한계상태설계법, 동적안정성 등 관련 기준을 모두 만족한 것으로 분석되어 설계 단계별 선형계획 시 경간별 거더 선정 시 표준이 될 것으로 기대되며 향후 표준거더에 대한 상세검토, 상세설계 등 추가적인 검토를 통해 실용화가 가능할 것으로 판단된다.