• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권5호
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• pp.1015-1035
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• 2015

A three-dimensional (3D) numerical analysis for the train-bridge interaction (TBI) system is actively developed in this study in order to investigate the vibration characteristics of rigid-frame reinforced concrete (RC) viaducts in both vertical and lateral directions respectively induced by running high-speed trains. An analytical model of the TBI system is established, in which the high-speed train is described by multi-DOFs vibration system and the rigid-frame RC viaduct is modeled with 3D beam elements. The simulated track irregularities are taken as system excitations. The numerical analytical algorithm is established based on the coupled vibration equations of the TBI system and verified through the detailed comparative study between the computation and testing. The vibration responses of the viaducts such as accelerations, displacements, reaction forces of pier bottoms as well as their amplitudes with train speeds are calculated in detail for both vertical and lateral directions, respectively. The frequency characteristics are further clarified through Fourier spectral analysis and 1/3 octave band spectral analysis. This study is intended to provide not only a simulation approach and evaluation tool for the train-induced vibrations upon the rigid-frame RC viaducts, but also instructive information on the vibration mitigation of the high-speed railway.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.918-927
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• 2008

The problems associated with constructing high-speed concrete track embankments over soft compressible soil has lead to the development and/or extensive use of many of the ground improvement techniques used today. Drains, surcharge loading, and geosynthetic reinforcement, have all been used to solve the settlement and embankment stability issues associated with construction on soft soils. Geosynthetic-reinforced embankment supporting piles method consist of vertical columns that are designed to transfer the load of the embankment through the soft compressible soil layer to a firm foundation and one or more layers of geosynthetic reinforcement placed between the top of the columns and the bottom of the embankment. In the paper, the evaluations of a seismic performance of geosynthetic-reinforced embankment piles for a ultra soft ground during earthquake were studied. the equivalent linear analysis was performed by SHAKE for soft ground. A seismic performance analysis of Piles was performed by GROUP PILE and PLAXIS for geosynthetic-reinforced embankment piles. Guidelines is required for pile displacement during earthquake. Conclusions of the studies come up with a idea for soil stiffness, conditions of pile cap, pile length and span.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.9-17
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• 2022

차세대 고속철은 주행 속도가 점점 증가하므로 이를 반영한 고속철 차량 통과교량에 대한 새로운 주행 안정성의 평가가 요구된다. 이를 위하여 현재 공용 중인 경부 고속철 구간의 대표 교량형식인 PSC (Pre-stressed Concrete) 박스거더 교량을 대상으로 관성질량을 고려한 38-자유도 차량과 궤도 불규칙성과 상호 작용력을 반영하여 모형화하였으며, 고속철 차량 주행속도 별로 동적 수치해석을 수행하여 주행 안정성을 평가하였다. 수치해석을 통해 단순교와 2 경간 연속교의 최대 수직 변위와 DAF (Dynamic Amplification Factor; 동적확대계수)를 산출하여 동적 안정성 여부를 판단하였으며, 또한 주행 속도 별 최대 수직 변위를 추정하기 위한 3차 다항 회귀 분석식을 제안하였다. 대표적인 주행 속도와 횡 단면 위치 별 수직 변위 차이를 비교하고, 종 방향 최대 면틀림을 분석하였다. 또한, 고속철 차량의 교량통과 중 교량의 수직변위에 대한 가속도 영향선과 각 항목 간의 연관성을 분석하여 주행 안정성을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.693-702
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• 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

• 한국철도학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.175-182
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• 2013

전동 소음은 철도의 주요한 소음 중 하나이며, 차륜과 레일의 음향 조도에 의해 차륜 및 레일이 진동하면서 발생한다. 이러한 전동 소음의 저감 대책을 수립하기 위해서는 관련 인자들의 영향을 파악할 수 있는 예측모델이 필요하다. 본 논문에서는 차륜과 레일의 진동 특성을 이용해 전동 소음을 예측하기 위한 모델링에 관해 다루었다. 슬라브 도상 궤도에 대하여 1단 이산 탄성 지지 구조를 가진 보로 모델링 하였으며, 차륜 진동은 유한요소법을 이용한 수치해석을 적용하였다. 수직 및 수평방향 차륜-레일 집촉력들의 연성은 선형 Hertzian 접촉이론으로 모델링 하였고, 차륜과 레일의 진동 응답을 계산한 후 방사되는 소음을 예측하였다. 예측 모델의 신뢰성을 검증하기 위하여 시험차량에 대해 전동 소음을 측정하였다. 예측치가 측정치와 잘 일치하였으며, 특히 전동 소음이 주요하게 기여하는 200~4000Hz 주파수 대역에서 유사한 경향으로 나타남을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.604-613
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• 2018

전 세계적으로 철도의 노후화 및 고속화 등으로 인한 열차탈선사고가 증가하고 있으며, 그로인한 인적 물적 피해가 증가하고 있는 실정이다. 특히 철도교량의 경우에는 가드레일 또는 방호벽 등을 설치하고 있으나, 이는 탈선열차차량(train body level)이 방호벽과 충돌함으로써 열차의 탈선운동을 억제하여 정지시키는데 목적이 있다. 이와 같은 차량에 의한 탈선방호는 인명피해 위험성 및 2차 피해발생 가능성이 높다. 그러므로 본 연구에서는 주행레일 사이에 일탈방호시설물(DCP, Derailment Containment Provision)을 설치하여, 차륜 또는 차축(wheel/bogie level)에서 탈선열차를 방호할 수 있는 시설물을 개발하였다. 또한, 기존 철도교량의 일탈방호성능을 확보할 수 있도록 DCP의 급속시공이 가능하도록 설계하였으며, 방호벽에 작용하는 충돌하중과 급곡선부에서의 관성력을 감소시킴으로써 일탈된 열차가 교량 밖으로의 전도 낙하방지 및 반대편 선로의 침입하는 것을 최소화 하고자 하였다. 본 논문에서는 LS-Dyna을 이용하여, 설계한 DCP의 열차 충돌위치 및 콘크리트 궤도 접합조건에 따른 거동에 대하여 해석적으로 변수연구를 수행하였다. 특히 접합조건은 접합재료의 물성치에 따라 끊어짐을 모사하는 Tiebreak contact과 완전 부착되었다고 가정하는 Perfect bond contact으로 나눠 해석적으로 검토하였다. DCP의 변위, 앵커 및 콘크리트의 응력, 변형률을 확인한 결과 Tiebreak contact이 실제 충돌하중에 대한 거동을 보다 유사하게 모사하는 것으로 판단하였다. 또한, 충돌위치에 따른 변위는 접합구간에서 가장 큰 변형이 발생하였으며, DCP 블록의 중앙에 충돌이 가해질 경우, 충돌하중이 가해지는 DCP 배면에서 휨 파괴가 발생하였다. 본 연구에서 수행한 충돌해석은 실제 충돌실험의 어려움에 의해 사전적으로 해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 DCP 앵커 설계변경은 필요할 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.466-472
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• 2013

국내외적으로 도시철도 및 고속철도에서 콘크리트궤도 부설이 증가하고 있는 추세에 있다. 콘크리트궤도에서 필수적으로 사용되고 있는 레일체결장치의 탄성패드는 열차하중에 대한 충격을 완화시켜주는 중요한 역할을 담당하고 있다. 일반적으로 탄성패드의 강성변화를 평가하기 위해서는 단순피로시험[1]이 시행되고 있으나 이는 실제 철도환경조건과는 상이할 수 있다. 본 연구에서는 실제 철도현장에서 통과톤수를 받은 탄성패드에 대한 정적스프링계수를 측정하였다. 또한, 신품 탄성패드에 대해서 단순피로시험과 복합가속열화시험을 수행하였다. 사용한 탄성패드의 강성값은 사용시간과 반복횟수에 따른 시험결과값과 비교되었다. 시험결과의 비교를 통해 사용한 탄성패드의 정적스프링계수 변화경향이 반복하중과 열이 함께 고려된 복합가속열화시험결과와 동일한 경향을 보이는 것을 확인하였다. 또한, 복합가속열화와 관련된 T-NT식을 이용하여 탄성패드의 복합가속열화 모델을 도출하였으며, 약 2.62의 가속계수를 가지는 것을 확인하였다. 최종적으로 본 연구를 통해 폴리우레탄 탄성패드에 대한 복합가속열화 모델식을 제안하였다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2008년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.792-795
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• 2008

경량전철은 기존 지하철의 지선과 중소도시의 간선, 그리고 대도시 및 위성도시를 연결하는 교통수요 처리에 적합하다. 또한 기존 도로변이나 도로위에 지상이나 고가로 건설할 수 있고, 차량 회전반경, 등판능력, 가감속 및 차량운행 간격 등에서 성능이 뛰어나다. 게다가 접근성 향상, 소음 및 대기오염 감소, 무인운전등도 가능하여 건설운영 및 수송효율, 환경보전 측면에서 효율적인 교통수단이다. 따라서 이러한 지하철 위주의 도시철도 건설로 인한 문제점을 해결하기 위하여 당해지역의 교통수요 및 재정여건에 걸맞게 다양한 시스템의 선정 및 운영이 가능한 경량전철을 건설하도록 추진되고 있다. 본 연구에서는 교량응답 최대가속도와 변위, 변형률을 차량속도와 비교하여 분석하였다. 이를 위하여 PSC교량에서 안내레일에 발생할 수 있는 단차를 인위적으로 설정하여 차량주행실험을 수행하였다. PSC 교량은 지간길이 30m로서 두 개의 주형과 콘크리트 슬래브로 구성되었으며, 실험에 사용된 차량은 AGT 고무차륜이며 20km/h ~ 60km/h사이를 속도 20km/h 씩 증가시키면서 차량속도와 안내레일의 단차 유무에 따른 교량의 동적응답인 교량응답신호와 충격계수를 비교 분석하였다. 일반적으로 차량주행에 의한 교량의 동적응답 신호인 가속도, 변위, 변형률은 장기적으로 크게 발생하면 피로 손상과 더불어 사용성과 내구성에 악영향을 미친다. 가속도와 변위, 변형률에 대한 동적응답 제한 범위는 현재 경량전철 설계기준에 도입되어 있지 않으므로 본 연구에서 발생된 결과를 바탕으로 안내레일 유무에 따른 동적응답 차이를 확인하고 경량전철 주행시 교량에 발생하는 동적응답의 제한을 제시하고자 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.5-13
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• 2016

성토지지말뚝 공법의 국내 적용성 평가를 위해 이론적인 설계방법과 수치해석적인 방법을 통해 거동특성을 분석하고 침하 안정성 검토를 수행하였다. 성토고와 연약지반 두께에 따른 말뚝의 효율과 보강재의 인장력 및 침하 안정성을 분석한 결과 이론식의 경우 연약지반 특성에 따른 거동특성을 반영하지 못하고 있으며, 수치해석 결과 대비 다소 보수적인 결과가 나타났다. 수치해석에서는 이론식에서 제시한 성토고 높이 보다 작은 성토고에서는 말뚝 효율의 급격한 감소가 나타났으며, 연약층 대비 성토고가 높은 경우에도 말뚝의 효율의 감소가 나타났다. 기존 이론식을 바탕으로 설계가 이뤄질 경우 성토노반의 침하 안정성은 확보되는 것으로 나타났다. 성토지지말뚝은 국내의 고속철도의 침하관리기준을 확보할 수 있는 토공 침하억제공법으로 그 적용성이 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권8호
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• pp.95-106
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• 2009

본 연구에서는 암석과 흙이 혼합된 성토재료를 대상으로 다짐 시 함수조건 및 입도조건 등에 따라 Wetting이 성토제체의 장기압축침하에 미치는 영향을 중심으로 검토하였다. 그 결과 완전 침수를 모사한 경우 침하량이 상대적으로 매우 크게 나타났으며, 강우침투와 같이 반복적인 함수비의 증가 시에도 반복적인 침하가 관측되었다. 반면 습윤상태에서 다져진 시료나 세립분이 없는 재료의 경우에는 Wetting에 의한 침하량이 상대적으로 적게 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 동결 융해가 반복되는 경우 입자파쇄의 가속화로 압축침하가 지속적으로 발생되고 있는 것을 확인할 수 있었다. 결론적으로 이와 같은 재료에서의 장기적인 성토체 압축침하거동에는 크리프의 영향보다 함수비 증가나 반복적인 동결융해 조건이 더 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.