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초록

영어

This study analyzes the influence of displacement behavior (uplift and subsidence) of underground structures, induced by adjacent excavation and variations in ground conditions, on the natural frequencies of sleeper floating track systems (STEDEF) installed within those structures. Modal testing was conducted on an operating line to measure the Frequency Response Function (FRF) of a sound track section, and a track geometry measurement system was used to measure vertical track irregularities in sections where structural displacement had occurred. Based on these results, a three-dimensional finite element analysis (FEA) model was constructed using solid elements from the rail to the concrete track slab. The model was validated by comparing the calculated natural frequencies with field measurements, after which the displacement behavior of the underground structure was applied as a boundary condition. The natural frequency analysis showed that, for the first mode, the natural frequency under general conditions was 9.68Hz and slightly increased to 9.88Hz under uplift conditions, whereas it decreased significantly to 4.10Hz under subsidence conditions. This reduction indicates a loss of track support stiffness and an increase in the effective span length between rail supports due to the occurrence of hanging sleepers. Therefore, natural frequency evaluation based on modal testing can be effectively utilized as a diagnostic technique for identifying track subsidence and hanging sleeper occurrence caused by deformation of underground structures.

한국어

본 연구에서는 인접 굴착 및 지반 조건 변화로 인해 발생하는 지하구조물의 변위거동(융기 및 침하)이 구조물 내부에 부설된 침목플로팅궤도(STEDEF)의 고유진동수에 미치는 영향을 분석하였다. 운행선 현장에서 모달시험을 수행하여 정상 구간의 주파수 응답 함수(FRF)를 측정하고, 궤도선형검측 시스템으로 변위 발생 구간의 고저틀림을 측정하였다. 이를 바탕으로 레일부터 콘크리트 도상까지를 3차원 솔리드 요소로 모델링한 유한요소해석(FEA) 모델을 구축하고, 현장 고유진동수와의 비교를 통해 모델을 검증한 후 지하구조물 변위거동을 경계조건으로 적용하였다. 고유진동수 분석결과, 1차 모드 기준 정상 조건에서는 9.68Hz, 융기 조건에서는 9.88Hz로 소폭 증가한 반면, 침하 조건에서는 4.10Hz로 크게 감소하여 뜬 침목 발생에 따른 궤도지지강성 저하와 레일지지점 장지간화의 영향을 확인하였다. 따라서 모달시험 기반 고유진동수 평가는 지하구조물 변형에 따른 궤도 침하 및 뜬 침목 발생 여부를 진단하는 효과적인 기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

키워드

저자

• 김태준 [ Tae-Jun Kim ]
• 안대희 [ Dae-Hui Ahn ]
• 최정열 [ Jung-Youl Choi ]

참고문헌

발행기관

간행물

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• 간행물명

  The Journal of the Convergence on Culture Technology (JCCT) [문화기술의 융합]

• 간기

  격월간

• pISSN

  2384-0358

• eISSN

  2384-0366

• 수록기간

  2015~2026

• 등재여부

  KCI 등재

• 십진분류

  KDC 600 DDC 700