• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.45-54
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• 2015

도심지에 건설되는 철도역사, 선로구조물 등 철도시설물의 경우 소음 및 진동 저감 설계의 중요성이 더욱 커지고 있다. 특히 선하역사는 구조물 위에 선로가 놓이게 되므로 철도 진동과 이로 인한 2차 소음을 효과적으로 차단할 수 있는 진동 제어 대책이 더욱 필요한 상황이다. 수직형 방진장치는 열차 운행으로 인한 진동이 직접적으로 전달되는 선하역사 등 철도시설물의 진동 저감에 효과적으로 적용될 수 있으나, 수평형 장치에 비하여 개발이 미진한 상황이다. 이 논문에서는 열차에 의한 진동을 효과적으로 저감하기 위해 개발 중인 마찰쐐기형 방진장치를 소개하고, 동적성능 검증을 위한 시험 결과를 제시하였다. 개발된 방진장치의 성능 검증을 위하여 시제품을 적용한 콘크리트구조물에 대한 강제 가진시험을 수행하였으며, 시험결과를 통해 방진장치의 방진성능 및 동특성을 검증하고 방진장치 개선사항을 검토하였다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제5권4호
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• pp.463-488
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• 2018

In the last decades, research efforts have been spent to investigate the effect of prestressing on the dynamic behaviour of prestressed concrete (PSC) beams. Whereas no agreement has been reached among the achievements obtained by different Researchers and among the theoretical and the experimental results for simply supported beams, very few researches have addressed this problem in continuous PSC beams. This topic is, indeed, worthy of consideration bearing in mind that many relevant bridges and viaducts in the road and railway networks have been designed and constructed with this structural scheme. In this paper the attention is, thus, focused on the dynamic features of continuous PSC bridges taking into account the effect of prestressing. This latter, in fact, contributes to the modification of the distribution of the bending stress along the beam, also by means of the secondary moments, and influences the flexural stiffness of the beam itself. The dynamic properties of a continuous, two spans bridge connected by a nonlinear spring have been extracted by solving an eigenvalue problem in different linearized configurations corresponding to different values of the prestress force. The stiffness of the nonlinear spring has been calculated considering the mechanical behaviour of the PSC beam in the uncracked and in the cracked stage. The application of the proposed methodology to several case studies indicates that the shift from the uncracked to the cracked stage due to an excessive prestress loss is clearly detectable looking at the variation of the dynamic properties of the beam. In service conditions, this shift happens for low values of the prestress losses (up to 20%) for structure with a high value of the ratio between the permanent load and the total load, as happens for instance in long span, continuous box bridges. In such conditions, the detection of the dynamic properties can provide meaningful information regarding the structural state of the PSC beam.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.46-55
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• 2008

Maglev is a system that a train runs levitated above a rail. Therefore it is very important to maintain a constant levitation gap for achieving serviceability and ride comfort. This study is a cooperation research subject of the 3-1 subject, performance improvement of maglev track structures, of the Center for Urban Maglev Program in Korea, started in 2006. The aim of this study is development of rapid constructions of bridge superstructure for maglev. At present, precast deck is widely used because of its superiority to cast-in-place concrete on quality and the term of works. The research group suggested basic systems of maglev guideway with PSC-U type and trapezoidal open steel box type girder, and precast deck, cooperating with Korea Railroad Research Institute, the managing institute of the 3-1 subject. In this study, longitudinally full-scale guideway girder system was fabricated and static/dynamic test of the girder was performed for the purpose of the performance evaluation.

• Corrosion Science and Technology
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• 제11권3호
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• pp.77-81
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• 2012

Cathodic protection(CP) is widely used as a means of protecting corrosion for not only marine structures like ship hulls and offshore drilling facilities, but also underground structures like buried pipelines and oil storage tanks. The principle of CP is that the anodic dissolution of metal can be protected by supplying electrons to the cathode metal. When unprotected structures are nearby to CP systems, interference problems between unprotected and protected structures may be happened. The stray current interference can accelerate the corrosion of nearby structures. So far many efforts have been made to reduce the interference in the electric railway systems adjacent to the underground metal structures like buried pipelines and gas/oil tanks. During recent few decades the protection technologies against stray current induced corrosion have been significantly improved and a number of techniques have been developed. However, there is very limited information an marine environments. Some complex harbor structures are protected by two cathodic protection systems, i.e. sacrificial anode cathodic protection(SACP) and impressed current cathodic protection(ICCP). In this case, when the protection current from sacrificial anodes returns to the cathode through electrolyte, it passes through nearby other low resistance metal structures. In many cases the stray current of ICCP systems influences the function of SACP. In this study, the risk of stray current from the SACP system to adjacent reinforced concrete structures has been verified through laboratory experiments. Concrete and steel pile structures modeled a part of bridge have been investigated in terms of CP potential and current between the two. The variation of stray current according to the magnitude of ICCP/SACP has been studied to mitigate it and to suggest the proper protection criteria.

• Steel and Composite Structures
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• 제37권2호
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• pp.117-136
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• 2020

Curved steel-concrete composite box girder has been widely adopted in urban overpasses and ramp bridges. In order to investigate its mechanical behavior under complicated and combined bending, shear and torsion load, two large-curvature composite box girders with interior angles of 25° and 45° were tested under static hogging moment. Based on the strain and deflection measurement on critical cross-sections during the static loading test, the failure mode, cracking behavior, load-displacement relationship, and strain distribution in the steel plate and rebar were investigated in detail. The test result showed the large-curvature composite box girders exhibited notable shear lag in the concrete slab and steel girder. Also, the constraint torsion and distortion effect caused the stress measured at the inner side of the composite beam to be notably higher than that of the outer side. The strain distribution in the steel web was approximately linear; therefore, the assumption that the plane section remains plane was approximately validated based on strain measurement at steel web. Furthermore, the full-process non-linear elaborate finite element (FE) models of the two specimens were developed based on commercial FE software MSC.MARC. The modeling scheme and constitutive model were illustrated in detail. Based on the comparison between the FE model and test results, the FE model effectively simulated the failure mode, the load-displacement curve, and the strain development of longitudinal rebar and steel girder with sufficient accuracy. The comparison between the FE model and the test result validated the accuracy of the developed FE model.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.515-525
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• 2016

도시형 자기부상열차 프리텐션 거더교의 최적설계를 위해서 설계변수 분석을 수행하였다. 자기부상철도용 거더 설계 시에는 중앙부 처짐을 고려해야 하므로 이와 연관있는 콘크리트 압축강도, 거더 형고, 거더 연장및 강연선비부착 길이를 설계변수로 선정하였다. 또한, 프리텐션 거더에서 지점부의 상연응력을 제어하기 위해서 강연선 개소수 및 배치방식을 설계변수로 선정하고, 강연선비부착률을 검토하였다. 설계변수 해석결과로부터 거더 처짐량에는 거더 형고와 거더 연장이 콘크리트 압축강도와 강연선 비부착 길이보다 더 큰 영향을 미치는 것을 확인하였고, 민감도 분석을 통해 설계 가중값을 제시하였다. 지점부 상연응력 제어를 위해서 비부착 강연선배치기준을 만족하는 경우에는 상연 긴장선 또는 철근배근이 필요한 것으로 확인되었다. 따라서 향후 경제성 및 시공성 향상을 위해 자기부상철도 가이드웨이의 하중특성을 고려한 비부착강연선 기준 향상에 대한 검토가 필요하다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.993-999
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• 2008

인구밀집지역인 도심부나 주거지역 인근에서 이루어지는 철도교량 신축에 있어서 급속시공은 매우 의미가 있다. 이러한 신속한 시공과 더불어 교량 거더의 형고의 유동적 조절도 중요하다. 기존 I형 거더는 단면에서 수직방향으로 중립축으로부터 떨어진 모멘트 팔 길이와 긴장력을 이용한 평형을 근간으로 하는 까닭에 형고 조절에 있어 다소 어려움이 있었다. 이에 기존 단일 박스거더의 축소형인 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 보는 긴장력 조절과 콘크리트 압축강도에 따라 경간길이 및 형고 변화가 상대적으로 I형보에 비해 용이하다. 확폭플랜지를 갖는 U형 프리캐스트 거더의 철도교 적용성을 확인하기 위해 지간 30m, 형고 1.7m, 폭 3.63m의 실물크기 거더를 제작하였고 하중재하/변위재하를 이용하여 총 6,200kN의 하중을 유사정적으로 가력하였다. 실험은 4점재하시험으로 하중-변위곡선, 하중-변형율을 이용하여 휨성능을 기본적으로 확인하였고 1차 하중제거와 재재하를 통해 긴장재의 역할을 확인 하였다. 유사정적거동을 본질적으로 확인하기 위해 쉘요소를 이용한 3차원 재료비선형해석을 통하여 실험결과와 평행하게 비교하였다. 콘크리트의 비선형성은 손상-소성모델(Lee & Fenves,1998)을 이용하여 콘크리트 인장/압축 소성연화거동, 인장강화거동을 묘사하였다. 실제 균열패턴과 해석 손상패턴을 비교검토 하였고 하중-변위, 단면에 따른 하중-변형율 관계를 실제 실험결과와 비교검토 하였다. 비선형 해석에 사용된 재료물성치와 해석모델의 보유 탄성에너지 조율은 실제 거더에 가진실험을 통해 획득한 고유주파수를 통하여 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.793-804
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• 2006

구조적 경제적 효율성을 갖춘 다양한 형태의 철도교량이 중소경간 적용을 위해 개발되고 있다. PSC 거더의 긴장방법 차이에 따른 단면효율화, 허용응력이 서로 다른 강재와 콘크리트를 효율적으로 합성시킨 형태의 교량 들이 개발되고 있으며, 본 연구에서 다루는 프리스트레스트 강합성 거더도 그 중 한 예이다. 프리스트레스트 강합성 거더 교량은 구조적 개념에 따라 형고 및 자중을 줄이고 경간을 장대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나, 이와 같은 장대화된 보다 유연한 교량은 상대적으로 동적거동이 불리 할 수 있으며, 특히 철도교량의 경우 일정간격으로 반복되는 열차하중에 대한 공진 검토가 필수적이며, 동적응답의 검토 시 정확한 동특성 입력은 매우 중요하다. 본 연구에서는 정확한 고유진동수 및 감쇠비 추출을 위하여 실물 모형을 제작하여 모달테스트를 수행하였다. 모달테스트를 위한 가진방법으로 기존의 충격햄머와 디지털 콘트롤에 의한 가진기를 사용하였으며, 구조물 손상 후 동특성 변화 고찰을 위한 모달테스트도 수행하였다. 모달테스트 결과에 의한 동특성 값을 주행열차하중 해석에 적용하여 다양한 매개변수연구를 통한 철도교량 동적거동을 분석하였다. 동적처짐, 충격계수, 상판의 연직가속도, 단부꺾임각 등에 대하여 열차별, 속도별 동적해석을 수행하여 국내외 철도교량 동적성능 평가기준과 비교하였다.

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

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.604-613
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• 2018

전 세계적으로 철도의 노후화 및 고속화 등으로 인한 열차탈선사고가 증가하고 있으며, 그로인한 인적 물적 피해가 증가하고 있는 실정이다. 특히 철도교량의 경우에는 가드레일 또는 방호벽 등을 설치하고 있으나, 이는 탈선열차차량(train body level)이 방호벽과 충돌함으로써 열차의 탈선운동을 억제하여 정지시키는데 목적이 있다. 이와 같은 차량에 의한 탈선방호는 인명피해 위험성 및 2차 피해발생 가능성이 높다. 그러므로 본 연구에서는 주행레일 사이에 일탈방호시설물(DCP, Derailment Containment Provision)을 설치하여, 차륜 또는 차축(wheel/bogie level)에서 탈선열차를 방호할 수 있는 시설물을 개발하였다. 또한, 기존 철도교량의 일탈방호성능을 확보할 수 있도록 DCP의 급속시공이 가능하도록 설계하였으며, 방호벽에 작용하는 충돌하중과 급곡선부에서의 관성력을 감소시킴으로써 일탈된 열차가 교량 밖으로의 전도 낙하방지 및 반대편 선로의 침입하는 것을 최소화 하고자 하였다. 본 논문에서는 LS-Dyna을 이용하여, 설계한 DCP의 열차 충돌위치 및 콘크리트 궤도 접합조건에 따른 거동에 대하여 해석적으로 변수연구를 수행하였다. 특히 접합조건은 접합재료의 물성치에 따라 끊어짐을 모사하는 Tiebreak contact과 완전 부착되었다고 가정하는 Perfect bond contact으로 나눠 해석적으로 검토하였다. DCP의 변위, 앵커 및 콘크리트의 응력, 변형률을 확인한 결과 Tiebreak contact이 실제 충돌하중에 대한 거동을 보다 유사하게 모사하는 것으로 판단하였다. 또한, 충돌위치에 따른 변위는 접합구간에서 가장 큰 변형이 발생하였으며, DCP 블록의 중앙에 충돌이 가해질 경우, 충돌하중이 가해지는 DCP 배면에서 휨 파괴가 발생하였다. 본 연구에서 수행한 충돌해석은 실제 충돌실험의 어려움에 의해 사전적으로 해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 DCP 앵커 설계변경은 필요할 것으로 판단된다.