Heuristic Decision Method를 이용하여 구조물-궤도 종방향 상호작용 및 구조물-차량 상호작용을 고려한 고속철도 교량의 신뢰성 최적설계 기법 개발

• 영문명: Development of Reliability-Based Optimum Design of High-Speed Railway Bridges Considering Structure-Rail Longitudinal Interaction and Structure-Vehicle Interaction Using Heuristic Decision Method
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 임영록 Ihm, Yeong-Rok
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』10권3호, 31~38쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2010.06.30

국문 초록

본 연구에서는 교량 구조물-궤도 종방향 상호작용, 교량 구조물-차량 상호작용을 고려한 신뢰성 최적설계 방법을 제안하고, 알고리즘의 개발을 통하여 본 연구에서 제안한 방법의 효율성을 검증하였다. 구조해석 프로그램은 ABAQUS를 사용하였으며, 최적화 방법은 Automated Design Synthesis(ADS)에서 신뢰성면에서 우수한 ALM-BFGS방법을 사용하였다. 일반적으로 ALM-BFGS방법은 최적해 방향을 탐색하는데 있어 1방향 탐색을 하지 않으며 Push-Off Factor 값이 보통 0.1~0.2에서 대부분 수렴하나 본 연구에서는 `Heuristic Decision Method` 의하여 결정된 Push-Off Factor 값이 90일 때 1방향 탐색인 Golden Section Method의 적용이 필요하였으며, 알고리즘이 잘 수렴함을 확인하였다. 구조물-궤도 종방향 상호작용, 구조물-차량의 상호작용에 의한 응답을 제약조건으로 설정하여 단면 설계시 반영될 수 있도록 하였다. 본 연구는 구조물-궤도 종방향 상호작용 및 구조물-차량 상호작용을 고려한 설계기법에 대한 효율성 및 경제성을 증명하기 위하여 5${\times}$(1@50m) 2주형 강합성 거더교에 대한 최적설계를 수행하였으며, 본 연구에서 제안하는 상호작용을 고려하는 설계기법이 기존의 상호작용을 고려하지 않은 설계방법보다 경제적이며 효율적임을 확인하였다.

영문 초록

In this study, it is suggested that it has to reliability-based design methodology with respect to bridge structure-rail longitudinal interaction and bridge structure-vehicle interaction. For the structural analysis, commercial package, ABAQUS, are used for a three-dimensional finite element analysis. The optimization process utilizes a well-known optimizer, ADS(Automated Design Synthesis). Optimization technique is utilized the ALM-BFGS method for global area search and Golden Section Method for 1-D search. In general, ALM-BFGS method don`t need the 1-D search, and that algorithm converge a 0.1~0.2 of Push-Off factor. But in this study, value of Push-Off factor is used 90, therefore 1-D search should be needed for effective convergency. That algorithm contains the `heuristic decision method`. As a result of optimum design of 2-main steel girder birdge with 5${\times}$(1@50m), design methodology suggested in this study was demonstrated more economic and efficient than existing design and LCC optimization not considering bridge-rail longitudinal interaction and bridge-vehicle interaction.

키워드

신뢰성 최적설계 장대레일 구조물-궤도 종방향 상호작용 구조물-차량 상호작용 Reliability-Based Optimum Design CWR Bridge-Rail Interaction Bridge-Vehicle Interaction ALM-BFGS Heuristic Decision Method