PSC(Prestressed Concrete) box girder bridges have been widely applied in Korea. A number of these bridges have been built by the segmental construction method in the longitudinal direction and(or) vertically along the cross-sectional depth with MSS(Moving Scaffolding System). An actual 2-span continuous PSC box girder bridge of Kyeongbu high speed railway was selected and instrumented with 96 vibrating wire embedded type strain gauges and 2 thermocouples. The long-term behavior of the bridge was monitored through two major points located at mid-span of the first span and at the internal support. Data collection started just after the casting of the first segment (U section). Concrete strain and temperature data were gathered regularly by a data logger (CR10) during 600 days under and after construction. According to this measurement, the parabolic longitudinal strain distribution in the top slab at mid-span is shown. And also, the same distribution at the interior support is shown. The compressive strains at the cantilever region are larger than at the web position and the internal part in the top slab. Strain difference largely happened during the early construction period.
In the design of high speed railway bridges is important a impact factor as a tool of assessing the dynamic capacitys of bridges. However, the impact factor(or dynamic amplification factor, DAF) of high speed railway bridges may essentially be changeable because the dynamic response is affected by the long train length(380 m), number of axles and high speed velocity(300 km/h)(Korea Train eXpress: KTX). Therefore, on this study will be examined the dynamic capacity and stability of the typical PSC Box Girder of high speed railway bridge. At first, the static/dynamic analysis is performed considering the axle load line of KTX based upon existing references. Additionally, the KTX moving load is transformed into the dynamic time series load for conducting various parameter studies like axle length, analytical time increment, velocity of KTX. The time history analysis is repeatedly performed to get maximum dynamic responce by varying axle load length, analytical time increment, velocity of KTX. The study shows that dynamic analysis has resonable results with optimal axle load length(0.6 m) and time increment(0.01 sec.) and maximum DAF and dynamic resonance happens at 270 km/h velocity of KTX.
Mo-Am arch bridge is only the long-span bridge (with 125m span) in the Kyong-Bu high-speed line in service, while other bridges are PSC box girder bridges and steel composite bridges with span lengths of $25\sim50m$. However, in foreign high-speed lines, special cable-supported bridges like cable-stayed bridges and extradosed bridges are being adopted in earnest with technical specifications. The cable supported bridge is recognized as one of the indices of technology in civil engineering field, and thus it is being adpoted with a sense of rivalry in countries with advanced technology in railway engineering. In this paper, to apply the top-level cable-supported bridge technology to the domestic high-speed line up to 400km/h by establishing the technical specifications on cable-supported bridges including span length, the requirements for securing the dynamic stability and running safety of high speed train are analyzed through case studies for domestic and foreign cases.
철도교량의 경제성 확보를 전제로 PSC I형 거더의 장경간화 추세는 근간에 가장 활발히 진행되고 있는 연구이며, 이에 따른 교량의 강성확보를 위한 거더의 효율적인 기하형상 선정은 우선시 되어야할 과제이다. 본 연구에서는 회전반경과 휨효율을 기반으로 확장된 상부플랜지의 거더 단면을 선정하였으며, 본 거더가 적용된 경간장 25m, 30m, 35m, 40m PSC I형 거더교를 대상으로 수치해석을 수행하여 국내 및 국외의 동적성능 기준과의 부합여부를 검증하였다. 또한 경간장 40m PSC I형 거더의 동적성능을 상대적으로 비교하기 위해서 현재 호남고속철도에서 적용된 40m PSC Box 거더교를 대상으로 동적 해석을 수행하였고 KTX열차와 화물열차 주행 시의 동적안정성을 수치해석적으로 검토하여 국내 및 국외의 동적 안정성 기준과 부합여부를 검토하였다. 추가로 표준열차하중과 충격계수를 고려하여 정적해석을 수행하고 한계치와의 부합여부를 분석하였다. 그 결과, 검토대상 PSC I형 거더 철도교는 모든 항목에서 국내 철도교량 관련 정적, 동적안정성 기준치를 만족하는 것으로 분석되었다.
The dynamic behavior of a bridge under moving loads has been investigated over many years. Especially, with the introduction of High Speed Railway, numerous theoretical studies on the interaction problem between bridges and trains are carried out. In the present study, advanced bridge/train interaction analyses are performed and compared with field tests of a simply-supported 40m long PSC box girder bridge of Kyung-Bu High Speed Railway. Vertical displacements and vertical accelerations of a bridge with increasing speeds are analyzed. In addition, wheel load reduction rates and accelerations of a car-body of the train are investigated for a study of appropriateness of traffic safety criteria of bridge design specification.
In 2004, Korea has become the world's fifth-express train states, Honam high-speed railroad which goes down another line with existing Kyoungbu high-speed railroad is divided 19 construction sectors, its total length is 230.9 km and it will be constructed by 2017. This site is located in Jeollabukdo Jeong-eup district along 9.38 km. There are three representative bridges. ;One is the PSC box girder bridge, another is the Extradosed bridge, and the other is the three continuous spans half-through hybrid arch bridge. This paper shows a planning and design of these bridges.
When Korean High Speed Train (KTX) runs over a high-speed railway bridge, the high-speed railway bridge gives quite large acceleration response. Local vibration at the large cross section, the impact from equally spaced sleepers, the vibration due to elastomeric bearings, and the vibration from the train itself are the causes of this acceleration response. Maximum peaks of the accelerations measured at the bridges are sometimes going over the limit value. Although it is smaller than 0.35G, the limit from the Korean Bridge Design Manual(BRDM), this acceleration response should be reduced for the safety of running trains with high speed. In this paper, to reduce the acceleration response by controlling excessive local vibration at the large cross section, vibration reduction method is studied. The result shows that the effect of elastomeric bearings on the vibration of the bridge is very large and that the vibration reduction device is effective against wing mode local vibration PSC box girder bridge for the high-speed railway, which usually has very large cross section, although it has little effect on global vibration modes such as flexural and twisting modes. The test of the vibration reduction device on the bridge in service has been performed in this study.
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.
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
본 논문에서는 철도교량상판에 적용하는 방수재료 선정을 위한 이음부 및 균열부에 대한 거동 저항 성능평가를 수행하였다. PSC거더 철도 교량상판에서 발생하는 일반적인 변위 범위 조건을 도출하여, 도출한 결과에 따라서 방수재료의 균열 거동 저항 성능평가 방법을 개발하였다. 재안하고자 하는 평가를 위한 균열거동폭 (mm)을 설정하기 위해 레일도상이 설치되어있는 PSC 거더 교량을 대상으로 유한요소 모델링 해석을 수행하였으며, 최소 균열 거동 범위 (약 1.5mm)를 도출하였다. 평가 방법으로서는 교량 상판에 통상적으로 사용되는 시멘트계 도막 시스템, 폴리우레탄 코팅, 접착식 아스팔트 시트 및 합성 고무 겔 복합 아스팔트 시트 시스템 총 4가지 종류의 방수재료를 선정하여, 각 방수재료 종류별 5가지의 시편을 제조하여 성능 평가를 수행하였다. 각 시험편별로 4가지의 균열 거동폭조건 (1.5, 3.0, 4.5, 6.0mm)에 대해 평가를 수행하였으며, 본 연구를 통하여 철도교량에 일반적인 균열 거동 폭을 고려한 평가 기준에 따라 각 방수재료별 누수저항성 평가에 따른 철도교량상판 사용 적합성을 판단하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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