Three Dimensional Model for Dynamic Moving Load Analysis of a PSC-I Girder Railway Bridge
PSC-I 거더 철도교량의 3차원 동적 이동하중 해석 모델

Jeong-Rae Cho, Dong-Seok Kim, Young Jin Kim, Jong-Won Kwark, Seung Yup Jang
2013 Journal of the Korean society for railway  
최근 200km/h~300km/h 수준의 고속화 철도에 대한 수요 가 증가하면서 경제적인 PSC-I 거더교 형식의 철도교 건설 이 활발히 추진되고 있다. PSC-I 거더교는 고속철도 교량에 서 주로 사용된 PSC 박스 거더교에 비해 경제성이 우수하 지만 동적 응답 특성이 좋지 못한 것으로 인식되어 왔다. 그 이유는 PSC-I 거더교가 상대적으로 비틀림 강성이 낮고, 동 일한 주 휨모드의 고유진동수를 가진다 하더라도 중량이 작 기 때문에 응답값이 클 수 있기 때문이다. 따라서 PSC-I 거 더교를 고속화 철도에 적용하기 위해서는 엄밀한 동적 안정 성 해석과 이를 이용한 거동평가가 필요하다. PSC-I 거더 교량의 엄밀한 동적 안정성 해석을 위해서는 교량 횡방향에 따른 응답변화를 합리적으로 고려할 수 있는 3차원 모델이 필요하다. 일반적으로 PSC-I 거더 교량의 3차 원 동해석 모델은 거더는 보요소로, 바닥판은 쉘요소로 모 델링하는 방식이 적용되고 있으며, 모달해석법을 이용한 이
more » ... 있으며, 모달해석법을 이용한 이 동하중해석이 이루어지고 있다. 궤도는 별도의 모델링 없이 질량만을 교량 바닥판에 추가하는 방식으로 고려되고 있다. 한편 거더를 보로 모델링하기 때문에 필요한 교량 양단에서 거더 중심과 받침까지의 거리 고려는 해석자에 따라 임의로 선택되고 있다. 본 연구에서는 PSC-I 거더 교량을 대상으로, 3차원 교량 모델로 이동하중해석에 의한 엄밀한 동적 안정 성 해석을 수행할 때의 모델링 방법과 해석 방법에 대한 영 향 평가를 수행하였다. 콘크리트 및 자갈궤도 등을 채용할 때의 합리적인 모델링 방법론과 물성치를 제시하였다. 그리 고 궤도 모델링 유무, 궤도 종류, 거더 중심에서 받침까지 의 거리 고려 여부, 직접적분법과 모달해석법 등 이동하중 해석법, 필터링 등이 응답에 미치는 영향을 분석하였다. 2. 3차원 동해석 모델 2.1 해석 개요 해석 대상 교량은 Fig. 1에서와 같이 5주형의 PSC-I 복선 철도교[1]로서 경간장 30m, 35m에 대해 해석을 수행하였다. 이때 경간장에 따른 형고는 각각 2.2m와 2.6m이다. 궤도 종 류는 자갈궤도와 콘크리트궤도를 고려하였다. PSC-I 거더 교량의 엄밀한 동적 안정성 해석을 위해서는 교량 횡방향에 따른 응답변화를 합리적으로 고려할 수 있는 3차원 모델이 필요하다. 이 연구에서는 경간장, 궤도 종류, 거더 중심과 받침까지의 연단거리 고려 유무, 궤도 모델링 방법 등에 따른 차이를 분석하고자 Table 1과 같이 모델링 Abstract In this paper we evaluated dynamic stability, considering the effects of modeling and analysis methods on moving load analysis, for which a sophisticated 3 dimensional model of a PSC-I type girder bridge was used. For this purpose, we suggested a reasonable modeling method and the physical properties of the concrete and ballasted track system involved. We also analyzed the response characteristics according to: 1) the type of track system; 2) whether or not the track was modeled; 3) whether or not the distance between the girder center and the bearing were considered; 4) the analysis method (i.e., direct integral and modal analysis); 5) whether or not the frequency was filtered.
doi:10.7782/jksr.2013.16.4.286 fatcat:wfhc3mwcq5aubiih7buy4gaziy