• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제59권2호
• /
• pp.277-290
• /
• 2016

This paper investigates the ground vibration induced by high-speed trains moving on multi-span continuous bridges. The dynamic impact factor of multi-span continuous bridges under trainloads was first determined in the parametric study, which shows that the dynamic impact factor will be large when the first bridge vertical natural frequency is equal to the trainload dominant frequencies, nV/D, where n is a positive integer, V is the train speed, and D is the train carriage interval. In addition, more continuous spans will produce smaller dynamic impact factors at this resonance condition. Based on the results of three-dimensional finite element analyses using the soil-structure interaction for realistic high-speed railway bridges, we suggest that the bridge span be set at 1.4 to 1.5 times the carriage interval for simply supported bridges. If not, the use of four or more-than-four-span continuous bridges is suggested to reduce the train-induced vibration. This study also indicates that the vibration in the train is major generated from the rail irregularities and that from the bridge deformation is not dominant.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제36권4호
• /
• pp.481-492
• /
• 2020

To study the rail mapped deformation caused by the pier settlement of simply - supported bridges with China Railway Track System III (CRTS III) slab ballastless track (SBT) system under the mode of non-longitudinal connection ballastless track slab, this study derived an analytical solution to the mapped relationships between pier settlement and rail deformation based on the interlayer interaction mechanism of rail-pier and principle of stationary potential energy. The analytical calculation results were compared with the numerical results obtained by ANSYS finite element calculation, thus verifying the accuracy of analytical method. A parameter analysis was conducted on the key factors in rail mapped deformation such as pier settlement, fastener stiffness, and self-compacting concrete (SCC) stiffness of filling layer. The results indicate that rail deformation is approximately proportional to pier settlement. The smaller the fastener stiffness, the smoother the rail deformation curve and the longer the rail deformation area is. With the increase in the stiffness of SCC filling layer, the maximum positive deformation of rail gradually decreases, and the maximum negative deformation gradually increases. The deformation of rail caused by the pier settlement of common-span bridge structures will generate low-frequency excitation on high-speed trains.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.812-817
• /
• 2004

Recently drastic improvement of railway technology has been accompanied by the construction of very high-speed tracks. It should be noticed that Continuously Welded Rail(CWR) has played significant role in technical development of railway and that installation of CWR is now being scheduled on existing lines as well as newly-built lines. In general, interaction between CWR and bridge deck takes place on bridge section and additional axial force and displacement is to be developed owing to temperature and braking/acceleration forces. This interaction is known to be mainly governed by span organizations and arrangements of foot bearings. In common practice, movable bearing is stationed and designed on the assumption that it is not able to transfer the horizontal force of upper decks. However, it is well known that horizontal resistance is developed in movable bearings due to friction and that friction coefficient of movable bearing is ranged from 0.03 to 0.20 depending on the material of bearings and magnitude of reactions. Therefore, it is easily reasoned out that friction of movable bearing can influence the mutual behavior of CWR and bridge decks. Suggested in this study is to investigate the validity and efficiency of friction effect of movable bearings in controlling the axial force and displacement of CWR on continuous railway bridges.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.256-263
• /
• 2002

This paper deal with optimal design of reinforced track as a track reinforcing method for transition area of track support stiffness in transition area between bridge and earthwork. When vehicle passes through transition area, dynamic properties between vehicle and track are studied by the analysis of vehicle-train interaction for the each case when reinforced tracks are used or not. furthermore, optimum decision of type and length of track are made based on the performance adapting variable parameters : support stiffness of track for bridge and earthwork, heading direction of vehicle and type and length of track.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.1078-1083
• /
• 2008

In this paper, assessed are the stability of vehicle and track according to vertical support stiffness difference on the transition between conventional and zero-longitudinal resistance (ZLR) rail fastener on bridge. For this, the spring constants of rail fastener have been determined according to different load ranges - KTX load (with or without impact factor) and test load of EN standards - from results of laboratory test on rail pad, the stability analysis of vehicle and track has been performed according to numbers or installation length of ZLR fasteners using vertical vehicle-track coupled model to consider train-track interaction. The analysis results reveal that only the wheel load variation slightly exceed the limit value when 2 ZLR fasteners are used with spring constant determined within the EN test load range, but, in all other cases, all evaluation items are satisfied. Thus, it can be said that the stability of vehicle and track will not be degraded by ZLR fastener.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권1A호
• /
• pp.31-43
• /
• 2009

본 논문에서는 다양한 차종의 영향을 반영할 수 있고, 차량과 교량의 연성 운동방정식을 구성하여 시간 단계별 직접해를 산정할 수 있는 수치해석기법을 제시하였다. 운동방정식의 해는 직접적분법인 Newmark ${\beta}$을 이용하여 해석 단계별로 구성된 유효강성행렬과 유효하중벡터를 바탕으로 정적평형방정식의 해를 구하는 원리와 동일하게 산정하였다. 또한 해석의 효율성을 증진시키기 위하여 유효강성행렬은 Skyline 법에 의해 재구성하였으며, Cholesky의 행렬 분해기법을 동시에 적용하여 직접적인 역행렬 계산에서 야기되는 오차의 발생을 최소화 하였다. 또한 기존선 철도차량인 새마을 PMC 열차와 디젤 견인 무궁화 열차에 대한 3차원 정밀수치해석 모델을 개발하였고, 각 차량은 차체와 전 후방 대차에 각각 6자유도씩 고려하여 총 18자유도로 수치모델을 작성하였다. 교량은 3차원 공간뼈대 요소를 이용하여 모델링하였고, 차륜과 레일 접촉면의 불규칙성은 미국의 FRA에서 규정하고 있는 연직방향 및 횡방향틀림에 대한 PSD 함수를 이용하여 궤도틀림을 수치적으로 구현하였다. 제시된 수치해석 기법은 12 m, 18 m형 판형교의 실측결과를 이용하여 타당성을 검증하였으며, 실측 및 수치해석결과는 교량의 1차 휨 고유진동수의 2.0배를 기준으로 Low pass filtering 하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제91권1호
• /
• pp.25-38
• /
• 2024

After the mainshock, whether the train can be allowed to pass the bridges plays an important role in ensuring the transport of supplies and rescue works for example, in the "12 May" earthquake in China, after evaluation, the bridge was still used for transportation in rescue at a very slow speed, engineers usually evaluate whether the train can pass the bridge safely based on the experience, lacks sufficient calculation basis and does not fully consider the risk caused by aftershocks. To address this issue, this paper comprehensively considers the randomness of track irregularity, the randomness of aftershock intensity and other multiple random sources in train-bridge interaction system (TBIS). The sensitivity of train to various random parameters after earthquake is analyzed from the perspective of probability, the most sensitive random variable in this paper is PGA of aftershocks, both for bridge and trailer car, With the increase of epicentral distance, the sensitivity of PGA will decrease, and correspondingly, for trailer car, the sensitivity of other random variables will increase, research in this paper provides a basis for the subsequent random analysis of post-earthquake driving safety.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.241-247
• /
• 2017

장대레일이 부설된 철도 교량은 궤도-교량 상호작용으로 인하여 경간장 연장에 제약이 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 궤도와 교량 사이에 저마찰 슬라이드층을 두어 교량과 궤도의 종방향 거동을 분리시켜 상호작용을 원천적으로 저감시키는 슬라이딩 궤도가 개발되고 있다. 본 연구에서는 슬라이드층을 포함하는 궤도 시스템을 실규모로 제작하여 종방향으로 반복하중을 재하하는 시험을 통하여 슬라이딩 궤도의 저마찰 거동을 종합적으로 평가하고자 하였다. 하중 재하 속도를 0.2, 1.0, 5.0, 10mm/min.으로 변화를 주었으며, 5,000, 10,000kg의 부가질량이 재하된 경우에 대한 마찰거동를 비교 검토하였다. 실험 결과 제안된 슬라이드층의 마찰계수는 0.22~0.33인 것으로 확인되었다. 더불어, 30년에 해당하는 10,000회의 반복하중을 재하하여 마찰계수 변화를 관찰한 결과, 마찰계수 증가는 7%에 머물러 반복하중에 대한 장기적인 내구성을 확보한 것으로 확인되었다. 슬라이드층의 마찰계수의 변화에 따른 영향을 상호작용 해석을 통하여 추가로 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.532-542
• /
• 2018

자기부상열차는 비접촉자기부상과 안내 및 추진 시스템을 이용하므로 안전한 고속주행이 가능할 뿐만 아니라 진동이 적으므로 주행안정성에도 탁월하다. 최근 우리나라도 자기부상열차개발을 국가성장산업으로 지정하면서 자기부상열차의 시범제작과 시범운행을 시도하였으며 이에 대한 연구와 투자가 진행되고 있다. 본 연구는 고속주행으로 발생하는 각 모듈의 동적 응답의 상호관계를 분석하는 것이 연구목적이므로 주행속도, 노면조도, 현가장치의 물성치, 교량거더의 강성비 등 동적효과에 영향을 주는 주요변수들의 변화에 따라 동적응답들의 상호관계를 연구범위로 선택하였다. 따라서 콘크리트 박스거더교를 교량모델로 선택하였고 국내 생산중인 부상열차와 레일형식을 각각 이동열차하중과 가이드웨이 해석모델로 선택하였다. 해석결과 처짐 제한을 2000분의 L로 제시한 단면을 가진 자기부상열차용 교량의 고유진동수는 일반교량에 비해 높다는 것을 알 수 있다. 일반교량구조에서와 같이 자기부상열차용 철도교도 이동속도에 따른 거더의 동적응답은 속도에 비례하여 크게 증가함을 알 수 있다. 설계기준은 이동속도와 관계없이 10%의 충격계수로 동적효과를 나타내므로 설계기준의 값과 적용범위는 검증이 요구된다. 거더의 동적응답은 시속 240km/h에서 극대 값을 가지며 이후 속도증가에 따라 비례하여 증가함을 알 수 있다. 본 연구의 해석결과들은 자기부상열차용 철도교 설계에 적용할 수 있으며 설계기준을 확인하거나 검증할 때 기본 자료를 제공해 줄 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제31권9호
• /
• pp.29-38
• /
• 2015

이 연구에서는 열차가 교량 접속부를 통과하면서 발생되는 동적상호작용 문제를 유한요소해석프로그램을 이용하여 검토하였다. 해석대상구간에서의 궤도틀림조건은 부등침하량을 삼각함수를 이용하여 이상화하고, 철도공사 선로 보수기준을 만족하는 최대 궤도틀림 한계치를 해석조건으로 설정하였다. 해석대상이 되는 접속부 구조물의 체결장치 아래 부분은 모두 3차원 입체요소로 모형화하였으며, 해석비용을 줄이기 위하여 1/2 궤도부분만을 모형화하였다. 경계조건은 평면변형률상태에 준하는 것으로 차량-궤도 동적상호작용해석을 수행하였다. 국내 콘크리트궤도용 표준 접속부에서의 궤도틀림에 따른 열차 주행시 동적상호작용해석을 수행하여 윤중감소율과 차체수직진동가속도를 살펴보았으며, 접속부의 시멘트 안정처리골재, 일반골재, 일반토사구간에서의 발생된 최대 Mises응력으로 동적거동을 평가하였다.