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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 장승엽
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수12
이 논문의 연구 히스토리 (6)
2021
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현대 열차의 고속화가 진행됨에 따라 레일에 발생하는 소음과 진동이 증가하고 레일 이음매에서 충격이 더 커져 궤도의 안정성 문제와 추가적인 유지보수비용 발생이 생기게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 레일의 장대화가 보편화 되었다. 레일이 장대화가 된다면 소음, 진동을 함께 줄여줄 수 있을 뿐만 아니라 이음매의 감소로 충격이 줄어들어 안정성까지 확보할 수 있게 된다. 하지만 장대레일이 교량과 같은 구조물 위에 설치가 된다면 교량의 신축 거동으로 인한 레일의 부가적인 축응력이 발생해 레일의 장출 및 파단을 유발하게 된다.
특히, 무도상 교량의 경우 도상이 없는 구조로 침목과 거더가 침목고정장치에 의해 직접적으로 체결되는데 침목고정장치의 적정 종방향 및 횡방향 저항력을 갖추어 주어야 충분한 종저항력과 궤도의 좌굴을 방지할 수 있어 이를 꼭 고려해야 한다. 또한, 노후된 무도상 교량의 설계 당시의 도면이나 자료가 유실되어 하부구조에 대한 안정성을 평가하기 쉽지 않은 문제가 있으며 이러한 문제는 궤도-교량 상호작용 해석 시 교량 하부구조에 대한 과소 또는 과대평가를 하게된다.
본 논문에서는 일반 판형교에 비해 비교적 경간이 긴 무도상 하로 판형교를 대상으로 궤도-교량 상호작용 해석을 실시해 도상 종저항력이 무도상교량의 침목-거더에서 발행할 수 있는 문제를 확인하고, 불확실한 교량 하부구조 강성이 레일, 교량하부구조에 미치는 영향을 파악하여 이에 대한 안정성을 확보할 수 있는 대안을 제시하였다. 분석을 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 2D 모델링을 실시하였고 궤도-교량상호작용(Track-Bridge Interaction,TBI)에 의한 레일축응력과 교각에 발생하는 작용력을 분석하였다. 침목에 발생하는 문제를 해결하기 위해 침목고정장치보다 낮은 종저항력을 갖는 저종저항력 레일체결장치를 사용하였고, 정확한 산정을 하지 않은 하부구조 종방향 강성에 대해서 면진받침(Seismic isolation support,SIS)을 사용하여 교각에 발생하는 작용력을 제어해 안정성을 확보하는 방안을 제시하였다.
특히, 무도상 교량의 경우 도상이 없는 구조로 침목과 거더가 침목고정장치에 의해 직접적으로 체결되는데 침목고정장치의 적정 종방향 및 횡방향 저항력을 갖추어 주어야 충분한 종저항력과 궤도의 좌굴을 방지할 수 있어 이를 꼭 고려해야 한다. 또한, 노후된 무도상 교량의 설계 당시의 도면이나 자료가 유실되어 하부구조에 대한 안정성을 평가하기 쉽지 않은 문제가 있으며 이러한 문제는 궤도-교량 상호작용 해석 시 교량 하부구조에 대한 과소 또는 과대평가를 하게된다.
본 논문에서는 일반 판형교에 비해 비교적 경간이 긴 무도상 하로 판형교를 대상으로 궤도-교량 상호작용 해석을 실시해 도상 종저항력이 무도상교량의 침목-거더에서 발행할 수 있는 문제를 확인하고, 불확실한 교량 하부구조 강성이 레일, 교량하부구조에 미치는 영향을 파악하여 이에 대한 안정성을 확보할 수 있는 대안을 제시하였다. 분석을 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 2D 모델링을 실시하였고 궤도-교량상호작용(Track-Bridge Interaction,TBI)에 의한 레일축응력과 교각에 발생하는 작용력을 분석하였다. 침목에 발생하는 문제를 해결하기 위해 침목고정장치보다 낮은 종저항력을 갖는 저종저항력 레일체결장치를 사용하였고, 정확한 산정을 하지 않은 하부구조 종방향 강성에 대해서 면진받침(Seismic isolation support,SIS)을 사용하여 교각에 발생하는 작용력을 제어해 안정성을 확보하는 방안을 제시하였다.
목차
I. 서 론 11. 연구배경 및 목적 12. 연구방법 3II. 궤도-교량 종방향 상호작용 개요 41. 궤도-교량 종방향 상호작용 해석 42. 영향 인자 62.1. 궤도 73. 작용 113.1. 온도하중 113.2. 수직하중 123.3. 시·제동하중 13III. 해석 모델 161. 대상 교량 162. ABAQUS 모델링 172.1. 모델 제원 및 구성 172.2. 교대, 교각 하부구조 등가스프링 강성 202.3. 침목고정장치 232.4. 면진받침(Seismic Isolation Support, SIS) 253. 해석 Part 및 각 해석 Part별 하중위치 선정방법 283.1. Part별 해석 Case 설정 293.1.1. Part 1. 해석 Case 293.1.2. Part 2. 해석 Case 323.1.3. Part 3. 해석 Case 33IV. 결과 분석 351. Part 1. 궤도 종저항력에 따른 레일-침목의 슬립(Slip) 351.1. 교량구간 침목의 슬립(Slip) 351.2. 교량과 인접한 접속부에서 슬립 412. Part 2. 교량 받침 지점조건의 영향 443. Part 3. 교각 종방향 강성에 따른 교각 작용력 분석 493.1. 지점 강성에 따른 교각 작용력 및 레일 축응력 493.1.1. 교각 작용력 493.1.2. 레일부가축응력 52V. 결 론 57참고문헌 59부 록 61Abstract 65
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