• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.13 no.2
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• pp.165-178
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• 2000

The simplified model for 3-dimensional analysis of vehicle-bridge interactions is presented in this study. By using the analysis model which includes the eccentricity of axle loads and the effect of the torsional forces acting on the bridge, the more accurate analysis results of the behavior of the bridge can be obtained. The equations of kinetic energy, potential energy and damping energy are expressed by degrees of freedom of the vehicle and the bridge. And then by applying Lagrange's equations of motion, the equations of motion of the vehicle and the bridge are obtained. By deriving the equations of forces acting on the bridge considering the vehicle-bridge vertical interactions and also by identifying the position of vehicle as time goes by, mass matrix, stiffness matrix, damping matrix and load vector of vehicle-bridge system are constructed in accordance with the position of vehicles. Then using Newmark's β-method(average acceleration), the equations of motion for the total vehicle bridge system are solved.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2008.11a
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• pp.113-116
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• 2008

본 연구에서는 차량-교량간 상호작용효과가 교량의 동적거동에 미치는 영향을 분석하기 위한 차량 주행 하중에 대한 실험적 및 이론적 연구를 수행하였다. 이를 위하여 차량 교량간 상호작용이 포함된 이동질량형 윤하중 실험기를 단순교형식 교량에 적용하여 반복주행실험을 수행하였다. 이동질량 반복 주행실험 결과를 분석하여 차량-교량간의 상호작용을 포함한 가속도 형태의 실동주행차량가속도를 규명하였다. 규명된 차량의 실동주행차량가속도를 범용 해석프로그램에 적용하여 차량-교량 상호작용을 재현할 수 있었다. 또한 차량주행시 교량의 사용성평가에 대한 기본자료를 판단할 수 있었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.710-713
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• 2011

본 논문에서는 교량의 주부재에 교량용 고성능강을 적용하여 설계해 본 후, 이러한 적용이 교량의 진동사용성에 어떠한 영향을 미치는지 그 영향을 분석해 보고자 한다. 최근들어 교량상의 구조적인 결함이 없더라도 진동에 의해 교량을 통행하는 운전자나 보행자에게 불안감을 주는 경우가 빈번히 발생하기 때문에 진동사용성이란 문제는 보다 부각되고 있다. 특히 고성능강이 개발되고 이를 교량에 적용하게 되면 허용응력의 증가로 이어져 거더의 형고감소를 가능하게 한다. 그러나 이러한 형고의 감소는 교량의 휨강성을 저하시켜 사용성의 악화를 초래할 것이란 예측이 있었다. 따라서 본 연구는 차량-교량의 상호작용에 의해 발생하는 진동영향의 분석을 위해 유한요소해석 프로그램인 Abaqus 6.10을 이용해 수치해석을 수행하였고 이때의 진동영향을 평가했다. 차량-교량 상호작용의 해석을 위해 ASSHTO 기준의 HS 20-44 차량을 해석 대상교량 위로 주행하도록 하였다. 해석대상교량은 인장강도가 각각 600MPa와 800MPa인 교량용 고성능강재(HSB, High-Performance Steel for Bridge)를 적용하여 주거더를 설계한 강플레이트 거더교를 대상으로 삼았다. 차량이 교량을 통과하면서 발생하는 교량의 경간 중앙부에서 발생하는 수직진동의 시간이력을 분석하여 진동평가의 기준으로 삼았다. 해석결과 HSB600과 HSB800으로 각각 설계된 교량은 가속도이력에서는 큰 차이가 없었으나 변위이력에서는 HSB800적용 교량이 진동사용성 측면에서 매우 불리한 거동을 보였다. 따라서 고성능강 적용에 따른 교량의 진동사용성을 평가하기 위해서는 변위를 기준으로한 평가가 이루어져야하며, 변위의 진동을 제어하기 위한 방안이 모색되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.31-34
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• 2010

본 논문에서는 교량의 자유진동 모드의 중첩원리를 이용하여 KTX-교량의 동적상호작용 해석법을 제시한다. 이를 위하여 모드중첩법에 기초한 3차원 교량-차량의 에너지 식으로부터 에너지원리를 적용하여 교량과 차량의 상호작용을 고려할 수 있는 운동방정식을 유도한다. 이때 운동방정식의 해는 Newmark-${\beta}$ 방법을 사용한다. 그리고 궤도의 불규칙성은 FRA의 6등급 분류규정을 고려하여 각 등급별로 고속철도의 열차속도에 따르는 응답을 분석한다. 실제 고속철도에 사용되는 PSC 박스형 교량을 상용프로그램(MIDAS)를 이용하여 모델링하고 그로부터 각 모드별 형상을 얻어내어 본 논문에서 개발한 열차-교량 상호작용 프로그램에 입력하여 상호작용 해석을 수행한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.16 no.2
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• pp.141-151
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• 2003

Railway bridges are subject to dynamic loads generated by the interaction between moving vehicles and the bridge structures. These dynamic loads result in response fluctuations in bridge members. To investigate the real dynamic behavior of the bridge, therefore, a number of analytical and experimental Investigations should be carried out. In this paper, a train/track/bridge interaction analysis program for evaluating the dynamic characteristics of bridges due to KTX operation in terms of structural safety, operational safety and passenger comfort is developed. To build a practical model of train/track/bridge, Hertzian spring for wheel/rail contact modeling and Winkler element for ballast are applied. This program also used torsional degree of freedom and constraint equation based on geometrical relationship in order to take into consideration three-dimensional eccentricity effect due to the operation on double track through quasi-three dimensional analysis. To verify the developed Program, comparison has been made between the measured results and those of simulation of the typical PSC box bridge(2@40m=80m) of the KHSR bridges.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.11 no.1
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• pp.250-256
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• 2010

In this paper, an analytical and experimental study is performed in order to determine the effects of interaction between vehicle and bridge superstructure. For this purpose an improved wheel tracking machine and an adequate single span bridge are designed. Results presented in the paper show that wheel tracking machine including moving mass effects can demonstrate more accurate dynamic interaction between vehicle and structure.

• Journal of the Society of Disaster Information
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• v.7 no.3
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• pp.190-197
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• 2011

In this paper, an analytical and experimental study is performed in order to determine the effects of interaction between a vehicle and a structure. For this purpose, a wheel tracking machine and an adequate single span bridge are designed. Results presented in the paper show that the real vehicle tracking accelerations including the interaction between the vehicle and the structure produce additional effects on the dynamic behavior of the structure including reversal and contrary behavior. Also, the interaction between the vehicle and the bridge is reproduced by applying the identified real vehicle tracking accelerations to a general finite element analysis program.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.4D
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• pp.523-533
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• 2009

The purpose of the present study is to examine the dynamic interaction characteristics between moving maglev vehicle and guideway bridge system. For this purpose, the dynamic governing equation of 2-dof maglev vehicle using optimal feedback control scheme of LQG was derived with or without consideration of the dynamic interaction between vehicle and guideway bridge system. From the parametric study, it was found that the dynamic interaction effect between bridge and vehicle was large in case of neglecting the railway roughness effect. But if the railway roughness effect was considered, it was observed two analysis results with or without consideration of the dynamic interaction did not show big difference. As a conclusion, it is required to take into account the dynamic interaction effect of bridge and maglev vehicle and the railway roughness for precise evaluation of runnability of maglev vehicle and impact factor of guideway.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.20 no.1
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• pp.151-163
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• 2008

A formulation of three-dimensional model of articulated train-b ridge dynamic interaction has been made for the Korean eXpress Train (KTX). Semi-periodic profiles of rail irregularities consisting of elevation, alignment, cross and gauge irregularities have also been proposed using FRA maximum tolerable rail deviations. The effects of rail joints and sleeper step were also included. The resulting system matrices of train and bridge are very spare, and thus, are stored in one-dimensional arrays, yielding a time-efficient solution. A numerical algorithm for computing bridge-train response including an iterative scheme is also formulated. A program simulating train-bridge interaction and solving this problem using the new algorithm is implemented as new modules for the f inite element analysis software named XFINAS. Computed results using the new program are then checked by that of the validated 2-D bridge-train interaction model. This new 3D analysis provides more detailed train responses such as swaying, bouncing, rolling, pitching and yawing accelerations, which are useful inevaluating passenger riding comfort. Train operation safety and derailment could also be directly investigated by relative wheel displacements computed from this program.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.12 no.4
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• pp.629-638
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• 1999

본 연구에서는 고속철도에서 차량·교량 구조물의 상호작용을 가능한 정밀하게 취급할 수 있는 3차원 해석모형을 개발하였다. 경부고속철도 교량형식인 PSC 박스거더 교량을 40m 단순 와 25-40-25m 3경간 연속 에 대해 뼈대요소를 사용하여 3차원으로 모형 하였으며, 궤도의 불규칙성은 정상확률과정으로 가정하고, 지수 스펙트럼 밀도함수를 사용하여 궤도의 형상을 생성시켰다. 열차는 경부고속철도 차량 하중효과가 가장 큰 동력차 만을 대상으로 17 자유도 모형과 38 자유도 모형으로 분리하여 개발하였다. 다양한 조건에 대한 분석결과를 검토하면 여러 가지 상황에서 38 자유도 모형의 필수 성이 보여지고 있다. 특히 교량의 솟음 및 장기 처짐에 의한 궤도형상변화가 있는 경우에는 반드시 38 자유도 모형이 적용되어야 하는 것으로 분석되었다. 또한 제동하중이 작용할 때 쏠림 효과에 의한 영향이 큰 것으로 평가되어, 제동에 의한 교량의 동적 거동은 종변 위에 대한 자유 도를 고려할 수 있는 주행차량모형으로 해석되어야 함이 규명되었다.