표제지
목차
I. 서론 15
1.1. 연구 배경 및 목적 15
1.2. 연구 내용 및 구성 18
1.2.1. 연구 내용 18
1.2.2. 연구 구성 19
II. 선행연구 고찰 21
2.1. 이론적 고찰 21
2.1.1. 1회 긴장 합성형 PSC 거더 21
2.1.2. 다단긴장 합성형 PSC 거더 22
2.1.3. PSC I 거더 휨효율 24
2.1.4. 확장된 상부 플랜지 PSC I형 거더 26
2.2. 선행연구 사례 28
2.2.1. PSC I 거더 표준단면 변경 동향 28
2.2.2. 25.0m 단면 최적화 29
2.2.3. 상부 플랜지 확장 31
2.2.4. 솟음 최적화 32
III. 표준단면 선정 및 설계방법 34
3.1. 표준단면 선정방법 34
3.1.1. 철도교 적용 거더 단면분석 34
3.1.2. 기존 거더 설계방법 분석 39
3.1.3. 단면 표준화 확정 방향 45
3.2. 표준단면 PSC I 거더 설계방법(정적해석) 56
3.2.1. 설계개요 56
3.2.2. 설계개념 57
3.2.3. 설계절차 59
3.2.4. 설계제원 60
3.2.5. 단면가정 63
3.2.6. 설계하중 64
3.2.7. 하중산정 및 재하 65
3.2.8. 하중계수와 하중조합 66
3.2.9. 구조해석 및 단면력 산정 68
3.2.10. 노출등급 및 콘크리트 피복두께 69
3.2.11. 단면검토 71
3.3. 동적안정성 검토방법 73
3.3.1. 목적 73
3.3.2. 동적안정성 검토 연구 범위 75
3.3.3. 국내외 동적성능 검증기준 75
3.3.4. 주행 열차하중 동적해석 검토절차 및 방법 87
IV. 해석결과 96
4.1. 표준단면 선정결과 96
4.1.1. 표준단면 선정개요 96
4.1.2. 25.0m 표준단면 해석결과 97
4.1.3. 30.0m 표준단면 해석결과 103
4.1.4. 35.0m 표준단면 해석결과 113
4.1.5. 경제성 분석 결과 123
4.2. 표준단면과 신기술 신공법 단면과의 비교 결과 129
4.2.1. 표준단면 30.0m 거더 비교 129
4.2.2. 표준단면 35.0m 거더 비교 132
4.3. 표준단면의 다단긴장 검토 결과 134
(1) 30.0m 거더 비교 136
(2) 35.0m 거더 비교 138
(3) 솟음 검토 소결 140
4.4. 표준단면의 한계상태설계법 검증결과 141
4.4.1. 표준단면 해석결과 141
4.4.2. 현 설계법과 한계상태설계법 해석결과 비교 149
4.5. 동적안정성 분석결과 152
4.5.1. 동정안정성 검토 개요 152
4.5.2. 고유진동수 및 임계속도 분석결과 152
4.5.3. 이동하중 해석결과 155
4.5.4. 분석 결과 163
4.6. 내진에 미치는 영향 165
V. 결론 168
참고문헌 171
ABSTRACT 174
요약 177
부록 179
부록 1. 현 설계법과 한계상태설계법 항목 비교 180
부록 2. 25.0m 경제성 분석 185
부록 3. 연구결과 PSC I 거더 25.0m 표준단면 일반도면 196
부록 4. 연구결과 PSC I 거더 30.0m 표준단면 일반도면 197
부록 5. 연구결과 PSC I 거더 35.0m 표준단면 일반도면 199
〈표 2-1〉 기존 PSC I 거더 25.0m 철도적용 사례 28
〈표 2-2〉 철도교 PSC I 거더 25.0m 적용 표준단면 29
〈표 3-1〉 일반철도교에서 적용되고 있는 PSC I형 계열 거더 34
〈표 3-2〉 25.0m 표준거더의 단면 및 제원 36
〈표 3-3〉 30.0m 신기술 신공법 거더의 단면 및 제원 37
〈표 3-4〉 35.0m 신기술 신공법 거더의 단면 및 제원 38
〈표 3-5〉 지간별(25.0, 30.0, 35.0m) 충격계수 비교 40
〈표 3-6〉 충격계수를 고려한 지간별 모멘트 비교 40
〈표 3-7〉 PSC I 거더 구조계산 결과(서해선) 41
〈표 3-8〉 설계반영 강연선 종류 및 강연선 개수별 제원 46
〈표 3-9〉 현 철도설계기준에 의한 복부 두께 46
〈표 3-10〉 강연선 고려 거더 복부 공칭피복(tc,min) 검토[이미지참조] 47
〈표 3-11〉 한계상태설계법에 의한 복부 두께 48
〈표 3-12〉 현 철도 거더 상부 플랜지 제원 48
〈표 3-13〉 PSC I 거더에 배근된 철근 역할 50
〈표 3-14〉 상부 플랜지 철근 공칭피복(tc,min) 검토[이미지참조] 50
〈표 3-15〉 환경 노출에 따른 플랜지 두께 51
〈표 3-16〉 받침 플레이트 규격 54
〈표 3-17〉 하부 플랜지폭 가정 54
〈표 3-18〉 기존 거더 하부 플랜지 치수 55
〈표 3-19〉 환경 노출에 따른 하부 플랜지 두께 적용 치수 56
〈표 3-20〉 현 설계법 하중계수와 하중조합 67
〈표 3-21〉 한계상태설계법 하중계수와 하중조합 67
〈표 3-22〉 노출 환경에 따른 최소설계등급 적용 70
〈표 3-23〉 재료계수 72
〈표 3-24〉 현 설계법 콘크리트 허용응력 72
〈표 3-25〉 한계상태설계법 콘크리트 허용응력 72
〈표 3-26〉 동적성능 검증 항목 77
〈표 3-27〉 연직처짐 검토를 위한 하중조합 82
〈표 3-28〉 상판의 최대 처짐 검토를 위한 하중 재하 궤도수 82
〈표 3-29〉 최대 연직처짐 제한(승차감='매우양호') 83
〈표 3-30〉 면틀림 기준 84
〈표 3-31〉 국내 운행열차의 유효타격간격 88
〈표 3-32〉 구조형식별 감쇠비 89
〈표 3-33〉 구조형식별 고유진동수, 임계속도 94
〈표 4-1〉 현행 표준단면 25.0m 단면변경 검토 결과 98
〈표 4-2〉 25.0m 검토 단면 1,2,3 공사비 비교 99
〈표 4-3〉 PSC 25.0m 비교 거더 단면 치수 99
〈표 4-4〉 PSC 25.0m 비교 거더 단면 제원 100
〈표 4-5〉 PSC 25.0m 비교 단면 구조계산 결과 100
〈표 4-6〉 PSC 25.0m 비교단면 상부 공사비 100
〈표 4-7〉 PSC 25.0m 비교단면 공사비 비교 101
〈표 4-8〉 30.0m IPC 단면 적용 단면 제원 및 해석결과 103
〈표 4-9〉 30.0m 거더 설계기준 강도 50MPa, 60MPa 제원비교 104
〈표 4-10〉 40MPa 30.0m H=2.2m 단면 제원 및 해석결과 106
〈표 4-11〉 40MPa 30.0m H=2.3m 단면 제원 및 해석결과 107
〈표 4-12〉 40MPa H=2.4m, H=2.5m 단면 제원 및 해석결과 108
〈표 4-13〉 50MPa 30.0m H=2.2m 단면 제원 및 발생응력 109
〈표 4-14〉 50MPa H=2.1~H=2.3m 단면 제원 및 해석결과 110
〈표 4-15〉 IPC 35.0m 단면적용 설계 제원 및 해석결과 113
〈표 4-16〉 35.0m 거더 설계기준 강도 50MPa, 60MPa 제원비교 114
〈표 4-17〉 35.0m 거더 콘크리트강도 40MPa 하부폭 결정 제원 115
〈표 4-18〉 높이 2.6m 긴장력 도입 시 거더 하부에 발생하는 응력 116
〈표 4-19〉 35.0m 거더 높이 변경 거더 하부에 발생하는 응력 117
〈표 4-20〉 현재 운행 중인 거더 하부 플랜지 치수 118
〈표 4-21〉 하부 플랜지 치수변경 제원 119
〈표 4-22〉 하부 플랜지 치수변경에 따른 해석결과 119
〈표 4-23〉 35.0m 거더 강도 50MPa 단면 제원 및 해석결과 120
〈표 4-24〉 35.0m 처짐 최소화 거더 높이 증가 검토 121
〈표 4-25〉 초기 잭킹힘 변경에 따른 처짐 값 121
〈표 4-26〉 연구단면 25.0m 공사비 비교 124
〈표 4-27〉 연구단면 30.0m 공사비 125
〈표 4-28〉 30.0m 신기술/신공법 거더 공사비 125
〈표 4-29〉 연구단면 35.0m 공사비 127
〈표 4-30〉 35.0m 신기술 신공법 거더 공사비 127
〈표 4-31〉 기존 30.0m 단면과 연구단면 제원비교 129
〈표 4-32〉 기존 30.0m 단면과 연구단면 해석결과 130
〈표 4-33〉 기존 35.0m 단면과 연구단면 제원 비교 132
〈표 4-34〉 기존 35.0m 단면과 연구단면 해석결과 132
〈표 4-35〉 PSC I형 거더 솟음량 검측 결과 134
〈표 4-36〉 연구단면 30.0m 1단 긴장, 2단 긴장 비교 136
〈표 4-37〉 연구단면 35.0m 1단 긴장, 2단 긴장 비교 138
〈표 4-38〉 기존 다단긴장 거더 해석결과 140
〈표 4-39〉 고유진동수 상한치, 하한치 비교 153
〈표 4-40〉 대상 교량의 고유 진동수 및 임계속도 154
〈표 4-41〉 동적해석 대상 표준거더 제원 156
〈표 4-42〉 연구결과 표준단면 동적안정성 검토 결과 164
〈표 4-43〉 30.0m 연구단면과 신기술 신공법 거더 단면적 165
〈표 4-44〉 35.0m 연구단면과 신기술 신공법 거더 단면적 166
〈표 4-45〉 30.0m 연구단면과 반력집계(복선 재하 시) 166
〈그림 1-1〉 연구 흐름도 18
〈그림 2-1〉 1회 긴장 합성형 거더 응력-하중 관계 21
〈그림 2-2〉 다단긴장 합성형 거더 응력-하중 관계 23
〈그림 2-3〉 단면형상의 종류 24
〈그림 2-4〉 5주형 최적 제안 단면 30
〈그림 2-5〉 4주형 최적 제안 단면 30
〈그림 3-1〉 표준단면 거더 25.0m 복선 단면 36
〈그림 3-2〉 교량위에 부설되는 콘크리트 궤도구조 43
〈그림 3-3〉 상부 슬래브 배수구 설치 단면 49
〈그림 3-4〉 철도교에 적용된 상부 플랜지 철근 50
〈그림 3-5〉 상부 플랜지 배근 개략도 51
〈그림 3-6〉 하부 플랜지 강선 1열 배열 배치 최소간격 52
〈그림 3-7〉 현 하부 플랜지 덕트 배치간격 52
〈그림 3-8〉 받침 설치 현황 53
〈그림 3-9〉 하부플랜지 피복두께 개념도 55
〈그림 3-10〉 설계법 개념 58
〈그림 3-11〉 주요 설계절차 59
〈그림 3-12〉 상부 표준단면(복선) 60
〈그림 3-13〉 한계상태설계법 적용 연구단면 63
〈그림 3-14〉 KRL-2012 열차하중도(여객, 화물 혼용선) 64
〈그림 3-15〉 가속도의 검토 범위 및 위치 81
〈그림 3-16〉 면틀림 정의 84
〈그림 3-17〉 하중재하 위치와 하중 모델링 89
〈그림 3-18〉 도상의 하중 분포효과를 고려한 모델링 89
〈그림 3-19〉 부재별 PSC 교량 유한요소 모델 92
〈그림 3-20〉 해석대상 철도교량의 단면(폭원 10.9m) 93
〈그림 3-21〉 동적해석 경간별 단면 93
〈그림 3-22〉 KTX 열차 20량 편성 축중배치도 95
〈그림 3-23〉 화물(디젤+화차)열차 20량 편성 축중배치도[그림없음] 95
〈그림 4-1〉 25.0m 최적 거더 표준단면 102
〈그림 4-2〉 30.0m 최적 거더 표준단면 112
〈그림 4-3〉 35.0m 최적 거더 표준단면 123
〈그림 4-4〉 30.m 연구단면과 신기술 신공법 거더 공사비 비교 126
〈그림 4-5〉 35.0m 연구단면과 신기술 신공법 거더 공사비 비교 128
〈그림 4-6〉 연구단면과 기존 거더 30.0m 솟음 비교 131
〈그림 4-7〉 연구단면과 기존 거더 35.0m 솟음 비교 133
〈그림 4-8〉 연구단면 30.0m 1단 긴장 2단 긴장 처짐 비교 137
〈그림 4-9〉 연구단면 35.0m 1단 긴장 2단 긴장 처짐 비교 139
〈그림 4-10〉 연구결과 표준단면 PSC 거더 교량의 속도별 연직가속도[원문불량;p.143] 157
〈그림 4-11〉 연구결과 표준단면 PSC 거더 교량의 속도별 연직처짐[원문불량;p.146] 160
〈그림 4-12〉 연구결과 표준단면 PSC 거더 교량의 속도별 상판 면틀림[원문불량;p.148] 162