Kim, Sung-Il;Lee, Joo-Beom;Kim, Hyun-Min;Lee, Hee-Up
Proceedings of the KSR Conference
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2011.10a
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pp.1555-1561
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2011
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.
Societal interest on a faster transportation demands an increase of the train speed exceeding current operation speed of 350 km/h. To trace the pattern of variations in displacements and subsoil stresses in the concrete slab track system, finite element simulations were conducted. For a simple track-vehicle modeling, a mass-point system representing the moving train load was developed. Dynamic responses with various train speeds from 100 to 700 km/h were investigated. As train speeds increase the displacement at rail and subsoil increases nonlinearly, whereas significant dynamic amplification at the critical velocity has not been found. At low train speed, the velocity of elastic wave carrying elastic energy is faster than the train speed. At high train speed exceeding 400 km/h, however, the train speed is approximately identical to the elastic wave velocity. Nonlinearity in the stress history in subsoil is amplified with increasing train speeds, which may cause significant plastic strains in path-dependent subsoil materials.
The dynamic performance of railway bridges under high-speed trains draws the attention of bridge engineers. The vibration issue for long-span bridges under high-speed trains is still not well understood due to lack of validations through structural health monitoring (SHM) data. This paper investigates the correlation between bridge acceleration and train speed based on structural dynamics theory and SHM system from three foci. Firstly, the calculated formula of acceleration response under a series of moving load is deduced for the situation that train length is near the length of the bridge span, the correlation between train speed and acceleration amplitude is analyzed. Secondly, the correlation scatterplots of the speed-acceleration is presented and discussed based on the transverse and vertical acceleration response data of Dashengguan Yangtze River Bridge SHM system. Thirdly, the warning indexes of the bridge performance for correlation scatterplots of speed-acceleration are established. The main conclusions are: (1) The resonance between trains and the bridge is unlikely to happen for long-span bridge, but a multimodal correlation curve between train speed and acceleration amplitude exists after the resonance speed; (2) Based on SHM data, multimodal correlation scatterplots of speed-acceleration exist and they have similar trends with the calculated formula; (3) An envelope line of polylines can be used as early warning indicators of the changes of bridge performance due to the changes of slope of envelope line and peak speed of amplitude. This work also gives several suggestions which lay a foundation for the better design, maintenance and long-term monitoring of a long-span high-speed bridge.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11b
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pp.334-339
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2002
In this report, numerical investigations have demonstrated, that the displacement underneath a moving loading reach a maximum value, if the speed of the load is equal to propagation velocity of the maximum wave. The load speed for which the maximum displacement occurs is called critical speed. The critical speed divides the velocities in a subcritical and a super-critical region. By means of calculations the dynamic behaviour of the slab track-soil is investigated. For concrete slab track dynamic wheel load are given in dependence of relevant excitation mechanismen and speed of the train. These loads can be used for the dimensioning of the track as well as for prognosis of the vibrations at the track and the surrounding soil.
In this report, numerical investigations have demonstrated, that the displacement underneath a moving loading reach a maximum value, if the speed of the load is equal to propagation velocity of the maximum wave. The load speed for which the maximum displacement occurs is called critical speed. The critical speed divides the velocities in a subcritical and a super-critical region. By means of calculations the dynamic behaviour of the slab track-soil is investigated. For concrete slab track dynamic wheel load are given in dependence of relevant excitation mechanismen and speed of the train. These loads can be used for the dimensioning of the track as well as far the prognosis of the vibrations at the track and the surrounding soil.
In this report, numerical investigations have demonstrated, that the displacement underneath a moving loa야ng reach a maximum value, if the speed of the load is equal to propagation velocity of the maximum wave. The load speed for which the maximum displacement occurs is called critical speed. The critical speed divides the velocities in a subcritical and a super-critical region. By means of calculations the dynamic behaviour of the slab track-soil is investigated. For concrete slab track dynamic wheel load are given in dependence of relevant excitation mechanism and speed of the train. These loads can be used for the dimensioning of the track as well as for the prognosis of the vibrations at the track and the surrounding soil.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.3A
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pp.211-219
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2010
The design concept of high speed railway bridges is applied to a method for increasing the stiffness of existing bridge structures considering the impact factor by a static load. Generally, the process of structural design would be relied upon an advanced foreign technology. However, the dynamic amplification factor (DAF) and dynamic capacity assessment of high speed railway bridges may be conducted essentially a detailed estimation because the resonance phenomenon is affected by the long length (380 m) and high speed (300 km/h) moving of a high speed railway (Korea Train eXpress: KTX). Therefore, this study will be examined the dynamic capacity of the typical PSC Box Girder high speed railway bridge efficiently, and offered the basic information for the reasonable structural design. For this, the static analysis is conducted considering the load line diagram of KTX based upon existing references. In addition, the KTX moving load is transformed into the time series load considering various analytical variables. The time history analysis is assessed reasonable using the transformed time series load. At that time, analytical variables for calculating the time series load are considered loading node distance, time increment and KTX velocity variation etc. The dynamic capacity of the PSC Box Girder high speed railway bridge is examined based upon the FE analysis result systematically. The structural safety is assessed quantitatively in accordance with the related regulation of the inside and outside of the country.
A Consider the dead man's switch installed in each and every locomotive cab, which support operational safety on railways around the world. The concept is very simple - every 150 to 180 seconds an illuminated push-button demands to be acknowledged so as to know that the Train Driver is alive and active. In the absence of a response over a period of minutes, the vigilance control will automatically apply the train brakes and bring the train to a stand. If we multiply the resetting of the vigilance control 60 times per hour by a 10-hour shift it equals 600 presses of the button during the shift that a Train Driver must pay attention to and acknowledge. This adds a fair bit of pressure on the train driver's job, particularly when he/she is driving through stations, with passengers moving about on platforms in an environment of complex signaling arrangements - all the while looking out for restricting signals. From this perspective, the Vigilance System's demand to be acknowledged every 150/180 seconds is disturbing and can unnecessarily take a driver's attention away from what is happening outside the confines of the cab. A much more dramatic situation can happen when a train driver is driving hour after hour at night when, by Mother's Nature request - people need to sleep. Experience and research shows that the the dead man's switch can be pressed by train driver in a state of deep relaxation and 'micro-sleep'. The vigilance control system which is applied to reduce the drive load considering bio-response multiple unit train is proposed.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.04a
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pp.493-598
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2000
In the rail facilities, the rail track consists of rail, tie, fastening, accessories and bed. The rail track is largely divided into Ballast Bed Track (BBT) and Concrete Bed Track (CBT) according to the type of bed. In this thesis, among Concrete Bed Track, slab track, which is used for the Japanese high speed railway, is a target of this study. Dynamic analysis by using finite element method are performed where moving train load is periodic function. Then through parametric study, some conclusions are obtained as follows. Cement Asphalt Mortar (CAM) affects contrary mechanical behavior to rail and slab greatly. Therefore, change of CAM spring coefficient should be handled with care. For slab thickness, thin slab is more profitable to reduction of vibration of rail than thick one but mechanical capacity of slab is deteriorated. Improved structural type is proposed, then structural analysis is performed for this one. This type is effective to reduction of vibration of railway system.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2011.04a
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pp.477-480
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2011
장경간 케이블 교량은 과도한 변위 발생 등의 이유로 엄격한 안전성 및 사용성이 요구되는 철도교량에서는 제한적으로 적용되고 있다. 즉, 철도교량으로서 요구되는 주행안전성과 승차감을 만족하기 위해서는 면밀한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 교량/열차 상호작용 해석을 수행하여 열차에서의 응답을 통해 교량 상을 주행하는 열차의 주행안전성 및 승차감을 직접적으로 평가하고자 하였다. 즉, 중앙경간 300m의 현수교를 주행하는 KTX 열차에 대하여 열차 내부의 가속도와 윤중감소율을 구해 평가하는 방법을 취하였다. 또한, 이동 열차하중과 지진하중이 동시에 작용할 경우를 고려한 교량/열차/지진 상호작용해석을 수행하여 지진 시의 응답을 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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