철도교량 단부궤도의 사용성 향상을 위한 전환부궤도시스템의 적용 연구 :An Applying a Transition Track System to ImproveTrack Serviceability in Railway Bridge Deck Ends

임종일

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자료유형: 학위논문

저자정보: 임종일 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 박용걸, 오지택

발행연도: 2014

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

철도교량 단부궤도의 사용성 향상을 위한 전환부궤도시스템의 적용 연구

임종일 학위논문(박사)-- 서울과학기술대학교 철도건설공학과 2014.01 학위논문

2013

철도교량 단부 궤도의 사용성 향상을 위한 횡단궤도시스템 적용에 관한 실험적 연구

임종일 , 송선옥 , 최정열 외 1명 한국철도학회 논문집 2013.06 학술저널

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교량의 단부회전에 기인하여 콘크리트궤도가 부설된 철도교량 단부에 발생되는 교량-궤도 상호작용력은 단부 레일의 곡률을 유발하여, 교량 및 교대부 레일지지점에 압축력 및 상향력을 발생시킨다. 또한 단부궤도의 변형은 고속열차의 주행성능을 저하시키고 단부궤도구성품의 손상을 야기하여 내구수명 단축 및 유지보수의 증가를 초래함으로써 교량상 콘크리트궤도 유지관리의 취약개소로 평가될 수 있다.
현재 국내의 경우 단부궤도의 상호작용력에 대한 대안으로 특수 레일체결장치의 적용을 통한 해결방안이 적용되고 있으나 이러한 레일체결장치만으로는 교량 단부궤도의 상호작용력을 근본적으로 해소시키기엔 무리가 있으며 구조적인 측면에서 단부궤도 상호작용력을 해소 혹은 저감시킬 수 있는 방법이 필요하다. 한편 독일 및 유럽의 일부 국가에서는 교량의 처짐에 기인한 단부 회전 및 기타 교량상부구조의 구조적 변형에 종속적인 단부궤도의 거동수준을 안정화 하고 단부궤도의 사용성 및 궤도구성품의 유지보수를 최소화하기 위해 교량 단부의 궤도에 전환부 구조물을 설치함으로써 교량의 변형과 무관하게 안정적인 단부궤도의 변형수준을 확보할 수 있는 구조적 대안을 마련하고 이를 규정화하기도 하였다.
따라서 본 연구에서는 철도교량 단부궤도의 사용성 향상을 위해 해외 철도에서 개발되어 사용 중에 있는 전환부 구조물의 구조적 특성 및 장점을 반영하고, 단점을 보완한 새로운 형식의 전환부궤도시스템을 개발하고 이를 국내 철도현장에 적용하기 위한 기술적 검토를 수행하였으며 이를 바탕으로 전환부궤도시스템의 현장적용을 제안하고자 한다. 본 연구에서는 국내외 철도설계기준을 준용하여 설계, 제작된 전환부궤도시스템에 대한 구조적 안정성을 해석 및 실험을 통해 검토하였으며, 이를 독일의 전환부궤도시스템 성능요구 조건과 비교 검토함으로써 본 연구에서 제안한 전환부궤도시스템의 구조적 성능의 적정성을 입증하였다.
본 연구에서 제안하는 전환부궤도시스템을 국내 철도교량상 콘크리트궤도에 적용함으로써 단부궤도에 발생되는 궤도-교량 상호작용력을 저감시키고, 단부궤도 구성품의 내구수명을 향상시켜 유지보수 및 유지관리물량을 크게 줄일 수 있을 것으로 예상된다. 또한 단부 레일의 변형을 최소화함으로써 고속열차 주행시 열차주행 안정성 및 사용성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

요 약 ⅰ
표 목 차 ⅱ
그림목차 ⅲ
Ⅰ. 서 론 1
1. 연구배경 및 목적 1
2. 연구내용 및 범위 4
3. 연구수행흐름도 5
Ⅱ. 이론적 배경 7
1. 철도교량 단부궤도의 거동특성 및 문제점 7
1.1 철도교량 단부궤도의 거동특성 7
1.2 철도교량 단부궤도의 문제점 11
2. 국내·외 관련 연구 동향 16
2.1 철도교량 단부궤도의 사용성 관련 국내?외 지침 16
2.2 철도교량 단부궤도 사용성 및 성능개선 관련 연구동향 18
2.3 전환부궤도시스템 적용의 필요성 24
3. 전환부궤도시스템 성능검증을 위한 적용기준 검토 25
3.1 개요 25
3.2 전환부궤도시스템 성능검증 항목 및 관련이론 25
Ⅲ. 전환부궤도시스템 설계 및 해석 36
1. 전환부궤도시스템 모델링 36
1.1 전환부궤도시스템 설계 제원 36
1.2 국내?외 전환부궤도시스템의 특징 비교 53
2. 전환부궤도시스템 수치해석 58
2.1 수치해석 모델링 58
2.2 정적 거동 검토 60
2.3 동적 거동 검토 64
3. 전환부궤도시스템을 고려한 단부궤도-교량 상호작용 해석 69
3.1 상호작용 해석 모델링 69
3.2 수치해석 결과 69
Ⅳ. 실내시험을 통한 전환부궤도시스템의 거동분석 72
1. 단부궤도-교량 상호작용 실험 72
1.1 시험체 설계 72
1.2 하중재하 조건 79
1.3 측정항목 및 방법 81
1.4 실험결과 및 분석 83
2. 전환부궤도시스템 구조성능 실험 86
2.1 시험개요 86
2.2 측정항목 및 방법 89
2.3 정적 거동 검토 92
2.4 동적 거동 검토 94
3. 전환부궤도시스템 인터페이스 실험 101
3.1 전기저항시험 개요 101
3.2 측정항목 및 방법 107
3.3 실험결과 및 분석 109
4. 분석 및 고찰 110
4.1 단부궤도-교량 상호작용 분석 결과 110
4.2 전환부궤도시스템 구조성능 분석 결과 114
Ⅴ. 전환부궤도시스템의 현장적용성 분석 116
1. 전환부궤도시스템 적용효과 검토를 위한 실교량 사례 해석 116
1.1 대상 교량 선정 116
1.2 실교량 사례 해석 모델 및 방법 117
1.3 해석결과 및 분석 119
2. 전환부궤도시스템 현장적용 방안 121
2.1 전환부궤도시스템의 현장적용 범위 및 대상선정 121
2.2 전환부궤도시스템의 제작 및 시공절차 검토 124
Ⅵ. 결 론 130
참고문헌 132
영문초록(Abstract) 135
감사의글 136

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