본 연구에서는 고속철도차량(TGV)이 교량 상을 통과할 경우 교량의 동적 거동을 해석하기 위한 단순화된 3차원 차량-교량 상호작용해석 모델을 제시한다. 축하중 편심 모델링 방법을 도입하여 교량에 작용하는 축하중에 의한 비틀림력과 교량의 비틀림 회전변위의 영향을 고려하여 보다 정확한 교량의 거동에 대한 해석 결과를 얻는다. 앞기관차, 뒷기관차, 객차들에 대해서 운동에너지, 포텐셜에너지, 감쇠에너지를 차량과 교량의 자유도로 각각 나타내고, Lagrange의 운동방정식을 적용하여 차량과 교량의 운동방정식을 유도한다. 또한, 차량-교량 사이에 상호작용을 고려하여 교량에 작용하게 되는 하중에 관한 식을 유도하며, 이러한 하중을 받는 교량의 운동 방정식이 구성된다. 시간경과에 따라 차량의 위치를 결정하면서 그 위치에 따른 차량-교량 시스템의 질량행렬, 강성행렬, 감쇠행렬, 그리고 하중벡터를 구성할 수 있고, Newmark의 방법(평균가속도법)을 이용하여 전체 차량-교량 시스템의 거동을 해석한다.

본 논문에서는 Rayleigh파, 전단파 및 압축파의 영향을 동시에 해석할 수 있는 주파수 종속 무한요소와 이를 이용한 지반-구조물의 동적상호작용의 해석법에 대하여 연구하였다. 방사적으로 전파되는 응력파의 성분에 대한 무한요소와 아울러 매립(Embedded)기초나 적층(Layered)지반을 해석하기 위하여 수평으로 전파되는 파를 해석할 수 있는 무한요소를 개발하였고, 요소행렬 구성하기 위한 적분시 하나의 파성분만 존재하는 경우에 대하여 효율적으로 적용되었던 Newton Cotes 적분과 유사한 방법을 Multi-Waves 문제에 알맞게 확장 적용하였다. 이 방법의 타당성은 반무한, 균질 지만의 위에 놓여있는 원형강판과 지반에 묻혀 있는 원통형 강체기초의 Compliance 함수를 구하여 기존의 문헌에 발표된 값과 비교함으로써 검증하였다. 예제해석은 지진하중을 받는 원자력발전소 격납구조를 대상으로 하여 수행하였으며, 매립깊이의 크기, 지반의 재료감쇠 및 지반의 모형기법에 따른 구조물-지반의 상호작용의 해석결과를 비교 분석하였다.

열차의 제동 및 궤도의 조도가 교량의 동적 거동에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 교량구간에서 열차와 교량의 상호작용과 연행하중효과를 라그랑주 운동방정식을 사용하여 고려하였다. 뉴마크 직접적분법을 사용하여 유도한 운동방정식의 해를 구하였으며, 조도성분에 대한 고려는 레일의 조도성분에 대한 PSD 제안 곡선을 사용하였다. 열차의 급제동에 따른 제동효과에 대한 고려는 ASTM E503-82에서의 감속도의 변화량을 근간으로 미끄럼저항을 모형화하였으며, 제동시의 구름저항은 고려치 않았다. 단순지지된 교량과 열차 1량에 대한 예제를 통해 이 연구에서 제안된 방법에 대한 수치적 검증과 매개변수해석을 수행하였다.