국내의 현행 철도교량 현장재하시험은 철도의 특성이 미반영된 도로교 기반으로 시행되고 있어, 철도교에 맞는 내하력 산출이론 및 현장계측 방법으로 개선이 필요하다, 또한 「안전점검 및 정밀안전진단 세부지침」에 제시되어 있는 현장재하시험 방법대로 시험열차에 의한 구조물의 실제 정적 및 동적응답을 측정하여야 하나, 시험일정 계획수립, 측정조건으로 인한 제약, 그리고 이로 인한 작업 안전성의 확보 등, 여러 가지 변수로 인하여 정확한 현장측정 및 내하력평가가 어려운 실정이다.

본 연구는, 철도교의 현장재하시험 문제점 중, 정적재하시험의 수행에 필요한 현장여건 상의 어려움을 개선하고, 현행 도로교 기반의 철도교 현장재하시험 및 내하력평가 방법을 철도교 기반의 현장측정방법 및 내하력평가 이론으로 개선하기 위하여, 상용열차를 이용한 새로운 현장측정 방법과, 대상교량의 구조해석 및 현장측정 결과로부터 수정된 측정응답보정계수와 공용내하력 산정식을 도출하여, 도로교와 차별화된 철도교의 현장재하시험 및 공용내하력평가 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

철도교량 기반의 수정된 응답보정계수와 공용내하력평가 방법을 도출하기 위하여, 대상교량의 정, 동적 구조해석과 현장측정결과로부터, 현장재하시험열차에 의한 기존의 응답보정계수 및 공용내하력 산출방법과 (Case 1), 상용열차를 이용한 수정된 응답보정계수와 공용내하력 산출방법 (Case 2), 그리고 측정응답파의 Filtering을 통한 응답보정계수 및 공용내하력 산출방법 (Case 3) 등, 산출방법에 따라 3 Case로 구분하여 응답보정계수 및 공용내하력 산출식의 매개변수(Parameters) 분석을 수행하고,
고속철도 및 일반철도의 선로/열차종류와 PSC Box 및 Steel Box의 철도교량구조형식에 따른 3 Case의 측정응답보정계수 및 공용내하력 산출결과를 비교, 분석하였으며, 각 Case에 대한 분석결과는 다음과 같다.

(Case 1-2) 유한요소해석 및 현장재하시험 결과로부터 선로/열차종류와 교량형식별 공용내하력 산정결과를 Case 별로 비교, ?분석하였으며, 본 연구에서 제안된 수정 응답보정계수(Case 2)의 경우, 기존 응답보정계수(Case 1) 대비 일반철도의 Steel Box Girder 구조의 철도교량에서 최대 약 4.7% 크게 발생하였으며, 이러한 산정결과로부터 상용열차에 의한 수정 응답보정계수(Case 2)의 적용이 신뢰성 있는 내하력평가결과를 확보할 수 있음이 확인되었다.

(Case 1-3) 상용열차에 의한 철도교량의 실측충격계수() 는 최대 정적응답()과 최대 동적응답()의 비로 계산되며, (Case 3)의 경우 최대 정적응답() 산정과정에서 시험열차의 정적재하시험 결과가 아닌, 동적재하시험 결과에서 충격효과를 제거한 곡선(Filtered response)으로부터 최대 정적응답()을 유추하는 방법을 사용한 것으로, 기존 응답보정계수(Case 1) 대비 일반철도의 Steel Box Girder 구조의 철도교량에서 최대 약 14.0% 크게 발생하여 신뢰성이 부족한 것으로 나타났다.

(Case 1-2-3) 고속철도와 일반철도의 Steel Box와 PSC Box 철도교량의 공용내하력 산출결과를 비교한 결과,
S/T box의 경우, (Case 1) 대비 (Case 2)는 3.9~4.7%, (Case 3)은 12.6~14.0% 차이를 보였으며, PSC box 경우, (Case 1) 대비 (Case 2)는 3.3~4.4%, (Case 3)은 7.6~9.8% 차이를 보여, 본 연구에서 제안하는 (Case 2)의 응답보정계수 및 공용내하력 산출결과가 신뢰성이 높음을 확인할 수 있었다.

본 연구를 통하여 제시한 상용열차를 이용한 현장측정방법과 응답보정계수 및 공용내하력 산정식에 대한 타당성을 분석한 결과,
현행 지침에 따라 시행되고 있는 기존의 응답보정계수 및 공용내하력 산출결과(Case 1) 대비, 수정된 응답보정계수와 공용내하력 산출결과(Case 2)로부터 응답보정계수 및 공용내하력은 3.3~4.7%의 편차가 나타났으며, Filtering을 통한 응답보정계수 및 공용내하력 산출방법 (Case 3) 으로부터 응답보정계수 및 공용내하력은 7.6~14.0%의 편차가 나타났다.

따라서, 본 연구에서 제시한 상용열차를 이용한 수정된 응답보정계수와 공용내하력 산출방법(Case 2)이 신뢰성 있는 데이터를 확보할 수 있음이 확인되었으며, 이는 향후 철도교의 공용내하력 평가시 충분히 적용 가능하다는 결론을 도출할 수 있었다.

The current domestic field loading test in railway bridge is being conducted on the basis of road bridge which does not reflect the characteristics of the railway. Therefore, it is necessary to improve the calculation theory, the method for field measurement suitable for the railway bridge.
Also, static and dynamic response of structure should be measured based on 「infrastructure inspection and In-depth inspection detailed instruction」. However, accurate field measurement is difficult because of various variables such as measurement schedule planning, constraints due to measurement condition, securing work safety, and some other related factors.
The purpose of this study are improving the difficulties of static field load test, and the field measurement method of on-site loading tests of railway bridges, so that it could reflect the railway bridge characteristic.
For the above purpose, differentiated railway bridge field load test and method for load carrying capacity were proposed based on new field load test using service train, finite element analysis of specific railway bridge, and results from field load test.
To derive the revised response correction factor and load carrying capacity evaluation method, based on finite element analysis result and field measurement result for specific railway bridge, existing response correction factor and load carrying capacity (Case 1) using test train, revised response correction factor and load carrying capacity (Case 2) using service train, and revised response correction factor and load carrying capacity (Case 3) derived from low pass filtered data are calculated and depending on conventional line/high-speed train, and PSC Box girder bridge/Steel Box bridge results are compared.
(Case 1-2) Revised response correction factor and load carrying capacity results are calculated based on finite element analysis and filed measurement results and compared depending on cases. In case of modified response correction factor (Case 2) which proposed in this study, it is calculated 4.7% risen compared to existing response correction factor. Therefore, it is confirmed that the revised correction factor using service train can be applied for evaluating the load carrying capacity in railway bridge.
The impact factor of railway bridge according to service train is calculated in the ratio of maximum static response (Asta) and dynamic response (Adyn). And in case of Case 3, maximum static response (Asta) is derived by not the static response of railway bridge by test train but the filtered response of dynamic response of railway bridge.
As a result of load carrying capacity of conventional line and high-speed train in PSC Box girder and Steel Box bridge, in case of Steel Box bridge, compared to result of Case 1, Case 2 showed 0~4.7% and 12.6~14.0% in Case 3.
In case of PSC Box girder bridge, compared to result of Case 1, Case 2 showed 0~4.4% and 7.6~9.8% in Case 3. Therefore, it is confirmed that the Case 2 showed reliable result of revised response correction factor and load carrying capacity.
The results of analyzing the validity of the field measurement method and the calculation equation for load carrying capacity of railway bridge using service train are as follows.
Compared to the result (Case 1) of existing response correction factor and load carrying capacity, modified result (Case 2) showed 0~4.7% calculated difference and 7.6~14.0% difference in Case 3 which derived from filtered data.
Therefore, it is confirmed that revised calculation method for response correction factor and load carrying capacity for railway bridge (Case 2) could derive the reliable data and it certainly applicable for future evaluation of load carrying capacity of railway bridge.