• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.629-638
• /
• 1999

본 연구에서는 고속철도에서 차량·교량 구조물의 상호작용을 가능한 정밀하게 취급할 수 있는 3차원 해석모형을 개발하였다. 경부고속철도 교량형식인 PSC 박스거더 교량을 40m 단순 와 25-40-25m 3경간 연속 에 대해 뼈대요소를 사용하여 3차원으로 모형 하였으며, 궤도의 불규칙성은 정상확률과정으로 가정하고, 지수 스펙트럼 밀도함수를 사용하여 궤도의 형상을 생성시켰다. 열차는 경부고속철도 차량 하중효과가 가장 큰 동력차 만을 대상으로 17 자유도 모형과 38 자유도 모형으로 분리하여 개발하였다. 다양한 조건에 대한 분석결과를 검토하면 여러 가지 상황에서 38 자유도 모형의 필수 성이 보여지고 있다. 특히 교량의 솟음 및 장기 처짐에 의한 궤도형상변화가 있는 경우에는 반드시 38 자유도 모형이 적용되어야 하는 것으로 분석되었다. 또한 제동하중이 작용할 때 쏠림 효과에 의한 영향이 큰 것으로 평가되어, 제동에 의한 교량의 동적 거동은 종변 위에 대한 자유 도를 고려할 수 있는 주행차량모형으로 해석되어야 함이 규명되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.1348-1352
• /
• 2007

국내에서는 만곡 하천 횡단 구조물에 의한 흐름 분석이 대부분이며, 만곡부 상 하류에 걸쳐 사교(skew bridge)의 형태로 존재하는 교량에 의한 흐름 분석이 부족한 실정이다. 따라서 불규칙 삼각망을 이용하여 유한 체적법에 기반을 둔 2차원 모형으로 FLUMEN 모형을 선정하여 만곡부 상 하류에 사교형태로 위치한 교량에 의한 흐름 특성 변화를 분석하였다. 만곡부 상 하류부에 걸쳐 교량 건설 전후의 5개 횡단면과 하천중심선을 기준으로 3개의 종단면 흐름 특성을 분석하고, 1차원 수리모형 결과와 비교하였다. 만곡 상류부에 위치한 교량 상류 수심 분포는 대략 2.7%의 상승을 나타내고 유속은 우안에서 교량 건설 전보다 증가하며, 좌안 근처에서는 감소하여 분포하였다. 또한 만곡 출구부에 위치한 교량 하류부에서는 수심의 횡단분포는 교량 건설 전후 거의 일치하지만, 유속은 교량 건설 전보다 만곡 내측 주변에서 증가하고, 최대 유속 또한 약 6.5% 증가하여 만곡 내측에서의 단위 폭당 유량 증가가 명확하게 나타났다. 만곡부에서는 교량 건설 후 유속은 $4.39{\sim}7.02%$ 감소하며, 수심은 교량 건설 전에 비해 $3.27{\sim}4.76%$ 증가하여 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.240-240
• /
• 2023

홍수시 교각이나 교량 상판에 집적되는 유송잡물은 하천통수단면을 급격히 축소시켜 수위 상승을 일으키고 교량에 가해지는 유수압을 가중시켜 교량 파괴를 발생시킨다. 이러한 흐름의 변화는 교각 기초부의 세굴 깊이와 면적을 증가시키고 교각 및 교량 상판에 대한 유수압을 증가시켜 교량 자체의 안전성을 위협할 뿐 아니라 수위 상승으로 인한 범람 및 인근 구조물 파손 위험도 초래한다. 이에 대한 대책 마련을 위해서는 교량에 유송잡물이 집적된 경우 변화하는 흐름 특성을 파악하고 그에 대한 이해가 먼저 이루어져야 한다. 기존 연구는 교량에 유송잡물이 집적된 경우 발생하는 교각 기초부의 세굴 양상의 변화에만 초점을 두거나, 교량 인근의 국부적 범위에 대한 흐름 특성 변화에만 집중하여 조사한 경우가 대부분이다. 그러나 하천 내 횡단 구조물 특성 변화로 인한 흐름의 변화는 해당 구조물이 위치한 지점뿐 아니라 상하류의 상당한 범위에 걸쳐 지속적으로 해당 구조물 및 주변 시설에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 실험용 개수로에 교량 모형을 설치하여 수리모형실험을 수행하였고 유송잡물로 인한 교량 폐색이 발생한 경우와 그렇지 않은 경우의 두 가지 조건을 고려하였다. 관찰 구간은 유송잡물이 집적된 교량의 상하류에 발생하는 흐름 변화를 상류는 교량 상판 길이의 약 3.33배 떨어진 위치까지 관찰하였으며 하류로는 교량 상판 길이의 10배 떨어진 위치까지 아우르는 구간에 대하여 관찰하였다. 두 가지 경우의 교량 모형에 동일한 흐름 조건을 적용하여 3차원 초음파 유속계를 이용하여 순간유속을 측정하였고, 시간평균유속, 레이놀즈 응력 및 난류 운동 에너지를 계산하여 평균 흐름 및 난류 특성의 변화를 비교 분석 하였다. 수리모형실험을 통해 유송잡물 집적으로 인한 교각 전면부와 후면부에서 하강류의 크기가 약 2배 정도 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.1609-1613
• /
• 2008

국내에서 하천 정비 사업을 수행할 경우에 HEC-RAS와 같은 1차원 수치모형을 이용하여 개략적으로 홍수위 및 단면평균 유속 분석을 통한 치수안전성을 검토하고 있다. 그러나 1차원 모형은 교량이나 보 등의 하천 횡단구조물에 의한 수위 상승 구간을 정확히 산정하기 어려우며 지류가 유입하는 합류지점이나 하도형상이 급변하는 지점에서의 국부적인 흐름의 변화양상을 계산하기에는 많은 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 감천과 직지사천이 합류하는 구간을 대상으로, 1차원 수치모형인 HEC-RAS와 2차원 모형인 FLUMEN을 이용하여 수위 및 유속분포 등 수리특성을 비교 분석하여 그 특성을 파악하였다. 모형의 적용 결과, 두 모형 모두 김천교 수위국의 실측치에 대해 절대오차율평균이 5% 이내이며 상관계수 및 결정계수가 1에 가까운 값을 보여 비교적 정확한 모의 결과를 보여주었다. 또한 두 모형 모두 교량 직상류부의 수위상승과 직하류부의 수위하강의 양상은 비교적 동일하게 나타났다. 그러나 수리구조물에 대한 영향을 1차원 모형이 잘 반영하지 못하기 때문에 합류부 상류구간의 교량 단면에서 수위 및 유속분포의 차이는 비교적 크게 나타났으며, 특히 합류부 직상류부의 교량단면에서의 수위분포는 $15{\sim}20%$ 정도의 차이가 나타났다.

• 전산구조공학
• /
• 제11권3호
• /
• pp.253-262
• /
• 1998

본 연구에서는 경부고속철도의 주요 교량형식인 PSC 박스교량을 3차원 뼈대요소를 사용하여 모형화하였으며, 궤도불규칙성의 형상은 지수 스펙트럴 밀도함수를 사용하여 생성시켰다. 경부고속철도차량(K-TGV)중 동력차는 17자유도의 3차원 주행열차로 모형화하였고, 이러한 교량, 궤도불규칙성 및 차량 모형을 이용하여 교량과 차량의 상호작용을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 동적해석을 위한 교량과 차량의 운동방정식은 Lagrange 방정식을 사용하여 유도하였으며, 운동방정식의 수치해석에는 Newmark-β법을 사용하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 동력차의 주행에 의한 교량의 시간이력곡선을 구하였으며, 궤도불규칙성의 영향을 분석하였다. 또한 도상의 유무에 따른 교량동적거동의 특성과 함께 열하중의 편심의 영향도 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제14권1호
• /
• pp.77-85
• /
• 2001

본 연구에서는 차량하중에 의한 상시진동기록을 이용한 교량의 손상추정기법을 연구하였다. 즉, 차량진행 중 측정된 신호로부터 구조물의 모드특성을 구하고, 이를 이용하여 손상위치 및 손상정도를 추정하는 알고리즘을 제안하였다. 제안기법의 검증을 위하여 차량하중을 재하할 수 있는 모형교량을 제작하여 손상실험을 수행하였다. 차량진행 중 교량의 수직가속도를 계측하였으며, 측정된 가속도시계열로부터 random decrement(RD) 기법을 사용하여 자유진동신호를 구한 후, 이로부터 구조물의 모드특성을 추정하였다. 추정된 모드특성을 기초로 신경망기법을 적용하여 손상위치 및 손상정도를 추정하였으며, 추정된 결과는 실제 손상과 비교적 잘 일치하였다.

• 전산구조공학
• /
• 제5권1호
• /
• pp.4-10
• /
• 1992

이 글에서는 교량하중모델의 개발에 대하여 기술하였다. 사하중, 적재하중 및 충격하중에 대한 확률론적 모형이 제시되었다. 적재하중의 경우 트럭 Data Base를 기초로 하여 일차선 교량 또는 단경간(지간 약 40m까지)에서는 한대의 트럭이, 2차선 교량의 경우는 완전상관된 두대의 평행트럭에 의해 결정되어진다. 대부분의 경우 현재의 AASHTO의 보분배계수는 안전측이 된다.(특히 보간격이 긴 경우) 충격하중계수는 노면 요척 및 교량과 트럭의 동적특성을 고려한 모의해석을 통하여 구해지는데 두대의 차량을 고려한 경우가 한대의 트럭을 고려할 경우보다 더 낮은 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.693-702
• /
• 2002

본 연구에서는 고속철도 열차와 교량구조물의 상호작용에 의한 동적응답을 보다 정밀하게 분석하기 위해 3차원의 주행차량모형을 적용한 20량편성정밀 열차모형과 경부고속철도의 주교량 형식인 2경간 연속 PSC 박스거더교(2@40m)를 대강으로 3차원의 뼈대요소를 사용한 교량모형을 이용하여 철도교의 동적거동 해석 프로그램을 개발하였으며, 열차의 주행시험 결과와의 비교를 통해 개발된 프로그램의 타당성을 검증하였다. 또한 보다 효율적인 열차모형을 제시하기 위해 다양한 편성모형 및 하중모형의 조합에 따른 분석결과에 의하면 가장 무거운 KTX의 동력차를 대상으로 주행차량모형을 적용하고 나머지 차량들은 주행하중모형을 적용한 혼합모형이 효율적인 것으로 판단되었으며, 경부고속철도와 같이 복선구조의 교량인 경우에는 열차의 교행에 의해 증폭될 수 있는 교량의 동적응답 특성에 대한 체계적인 검토가 필요한 것으로 나타났다

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제10권3호통권36호
• /
• pp.369-381
• /
• 1998

본 연구에서는 대형교량의 전산화 모니터링 및 분석평가(Monitoring and Assessment: M&A)를 위한 시스템모형과 소프트웨어의 개발에 대한 새로운 접근방법과 개념을 제안하였다. 제안된 시스템모형은 대형교량의 M&A를 위한 최적의 방법을 반영한 모형이다. 이를 위하여 교량의 확률적 분석평가를 위한 신뢰성 모형이 개발되었고, 일련의 현장재하시험으로부터 계측된 실응답에 기초한 교량의 안전성과 신뢰성의 평가를 위해 신뢰성에 기초한 내하력 평가방법을 확립하였다. 또한 제안된 모델에 기초하여 대형교량의 전산화 M&A를 위한 시범소프트웨어(prototype software)를 개발하여 실제 사장교에 적용하였다. 본 연구에서 개발된 시스템모형 및 시범소프트웨어는 향후 사장교나 현수교와 같은 장대교량의 전산화 유지관리 시스템의 개발에 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.221-221
• /
• 2018

국내에 대부분 교량은 빗물이 원활하게 배수되도록 사전에 강우에 대비하여 배수시설을 설계하도록 되어있다. 다수의 교량에서는 점배수와 선배수의 방식을 사용하여 설계 되고 있으나 외부로 노출되어야하는 구조적 문제로 인해 설계시에는 검토되지 않으나 도시미관을 저해하는 요소가 된다. 본 연구에서는 도시미관개선을 위해 교량의 배수시설을 내제한 프리캐스트 교량 방호벽의 개발과 내부에 내제된 배수관의 배수성능을 3차원 모형인 Fluent 모형을 통해 수치해석을 수행하였으며, 교량 측구에서의 흐름 및 횡배수관의 유입에 관해 3차원 흐름을 확인하였다.