열차운행에 따른 철도 직하부 비개착 박스구조물의 거동분석

• 영문명: Behavior Analysis of Non-Open Cut Box Structure Directly Beneath Railway according to Train Operation
• 발행기관: 사단법인 한국안전문화학회
• 저자명: 김진하(Jin Ha Kim) 최정열(Jung Youl Choi)
• 간행물 정보: 『안전문화연구』제48호, 227~243쪽, 전체 17쪽
• 주제분류: 사회과학 > 사회과학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.11.30

국문 초록

최근 국내 주요 철도 도시화 구간에서는 노후 박스형 지하보차도의 구조적 열화가 급속히 진행되고 있으나, 상부에 철도 노선이 다중으로 통과하는 비개착 구조물의 경우, 교통 차단 없이 정밀 보수·보강이 어려워 유지관리 공백이 발생하고 있는 실정이다. 본 연구대상인 비개착 구조물은 교체·철거 시 막대한 사회적 비용과 열차운행 중단에 따른 운영손실 및 안전사고 위험이 수반되므로, 구조물 존치 상태에서의 안정성 검증이 매우 중요한 기술적 과제로 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 비개착 구조물의 유지관리 한계와 안전성 확보 문제를 해결하기 위해, 실 열차하중을 이용한 정·동적 거동을 해석적으로 분석하였다. 지반–박스구조물–궤도를 고려한 3차원 수치해석 결과, 열차 이동하중에 따른 대상구조물의 동적 거동은 모두 허용 기준 이내에 있는 것으로 나타났으며, 열차 운행에 따른 최대 진동속도 또한 규제기준(1.0cm/sec)을 만족하였다. 궤도틀림 평가결과, 모든 항목에서 준공기준을 충족하여 주행안전성과 승차감에 문제가 없는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구는 지반-구조물-궤도 간 상호작용을 동적 하중을 이용하여 해석적으로 규명하였으며, 이를 통해 철도하부 비개착 박스구조물의 안전성 평가에 적용 가능한 해석모델의 표준화 가능성을 제시하였다. 대상 구조물은 열차 운행에 따른 충분한 정·동적 안전성을 확보한 것으로 판단되었다.

영문 초록

In recent urban railway sections, the structural deterioration of aged box-type underpasses has accelerated, especially for non-excavation structures where multiple railway lines pass above, making maintenance difficult without traffic interruption. This study analytically evaluated the static and dynamic behavior of such a structure under actual train loads to verify its stability and propose reinforcement criteria. A 3D numerical analysis considering the ground–structure–track interaction showed that all responses were within allowable limits, and vibration velocity met the regulatory criterion (1.0cm/sec). Track irregularity also satisfied construction standards, ensuring running safety and ride comfort. Therefore, this study analytically clarified the dynamic interaction mechanism among the ground, structure, and track under train-induced loads and presented the potential for standardizing an analytical model applicable to the safety evaluation of underground non-excavation box structures beneath railways. The results indicate that the target structure has secured sufficient static and dynamic safety during train operation.

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 현장조사

Ⅲ. 수치해석

Ⅳ. 분석 및 고찰

Ⅴ. 결 론

참고문헌

키워드

비개착 박스구조물 정 동적 거동해석 궤도틀림 열차주행 안정성 Non-Open Cut Box structure Static and dynamic behavior analysis Track irregularity Train running safety