무도상 교량은 레일을 이음매판으로 부설하여 사용하고 있어 과다한 충격이나 궤도 틀림 등의 발생 우려로 인하여 열차의 고속주행이 어려운 실정이다. 열차의 주행안정성을 확보하기 위해서는 상호작용에 영향을 미치는 인자를 분석하여 동적 안전성에 대하여 검토할 필요가 있다. 이 연구에는 열차가 운용중인 판형교량의 현장계측을 통하여 궤도 구조 및 주거더의 충격계수를 도출하고 이를 기존연구와 비교 및 참고하여 열차의 주행속도를 고려한 충격계수의 추정식을 산정하였다. 궤도의 충격계수 산정식은 기존 연구에서 제안한 식과 유사하게 산정되었으며, 무도상교량 거더의 충격계수 산정식과 일본의 철도교 충격계수 식과 비교한 결과, 일본의 철도교 충격계수 식은 본 연구에서 산정한 거더의 충격계수 1배수 식과 2배수 식 사이에 존재하는 것으로 나타났다.

기존 선로구조물의 대부분은 준공된 지 상당한 시일이 경과되어 노후화가 많이 진행된 상태이다. 특히 기존 철도교량 중 판형교는 상당수가 준공으로부터 40~60년 이상 경과된 노후교량이며 도상 없이 거더에 침목이 직결되어 있어서 차량의 주행하중이 교량에 직접 전달되므로 유도상 교량과 비교하여 교량에 가해지는 충격 및 소음이 클 뿐만 아니라 동적인 충격과 진동도 상대적으로 크다. 따라서 기존선 판형교에 대한 적절한 유지관리 및 보수, 보강기술의 개발이 매우 시급하다. 본 연구에서는 기존선 판형교의 성능개선과 소음, 진동 문제 해결을 위해 기개발된 레일매립궤도 시스템의 특징을 소개하고, 레일매립궤도의 진동 및 소음 저감 성능을 평가하기 위해 길이 5m 침목이 설치되어 있는 무도상 판형교와 레일매립궤도를 적용한 판형교를 제작하여 동일한 가진 조건에 따라 발생되는 진동응답을 측정하고 분석하였다. 또한 실험에서 얻은 진동응답 데이터를 음향해석 모델의 입력데이터로 사용하여 방사소음해석을 수행하였다. 실험 및 해석 결과 레일매립궤도를 적용한 판형교가 무도상 판형교 보다 진동에서는 15.0~18.8dB정도 감소하고 소음의 경우 평균 7.7dB(A)정도 감소하는 것으로 확인되었다.

본 연구에서는 해석의 결과 내부 지점부 보강과 외부프리스트레싱의 도입이 일반 플레이트거더교의 단면보다 단면감소의 효과가 있음을 확인하였으며 특히 외부프리스트레싱의 도입으로 얻은 솟음은 교량의 처짐을 감소시켜 사용성 측면에서 긍정적인 효과를 나타냄을 확인하였다. 해석결과를 바탕으로 하여 거더 개수 별 적용가능 단면을 도시 하였으며, 거더 개수가 4개일 경우에 한하여 회귀분석을 시행해 회귀식을 제시함으로써 추후에 이와 같은 단면을 사용할 때 응력예측을 가능할 수 있게 하였다.

모델링을 통한 교량구조물의 동적인 특성은 주로 구조물의 기학학적 형상에서 계산된 강성과 질량에 의해서 결정된다 따라서 본 연구는 합성단면을 갖는 강판형거더교량의 FE 모델링 기법을 제시하고 제시된 모델링 기법은 실계측된 동특성과 비교 분석하여 유용성을 제시했다. 제시된 FE 모델링 기법은 단순화된 1-2차원 모델과 3차원 상세모델로 구분하여 각각의 기법을 제안하고 유용성을 보여 주었다. 구조물의 동적 응답은 상부 슬래브를 지지하는 거더에 가속도계를 부착하여 일반 차량하중 상태에서 발생하는 상시 진동에 의해 측정되었다. 이렇게 측정된 교차파워스펙트럼을 역퓨리에 변환에 의해 교차상관함수로 변환하여 구조물의 특성을 분석하였다. 이들 결과는 FE모델링의 결과와 비교하여 제안된 모델링 기법의 유용성을 제시하였다.