슬래브 패널형 아스팔트콘크리트 궤도의 노반압력 및 궤도특성 분석 :Analysis of roadbed pressure and track characteristics of asphalt concrete track with slab panels

백인혁

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자료유형: 학위논문

저자정보: 백인혁 (충북대학교, 忠北大學校)

지도교수: 申應秀

발행연도: 2020

저작권: 충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (6)

2020

슬래브 패널형 아스팔트콘크리트 궤도의 노반압력 및 궤도특성 분석

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2019

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2014

터널 신축이음부와 프리캐스트 콘크리트 슬래브궤도 패널 경합에 따른 시공 방법

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2013

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[미발표] 중앙선 아신~판대간 궤도부설공사 설계변경에 따른 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도 시공

백인혁 , 박원효 , 이후삼 외 1명 한국철도학회 학술발표대회논문집 2013.05 학술대회자료

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궤도 성능은 궤도강성에 크게 영향을 받기 때문에 각 궤도 유형에 맞는 최적의 궤도강성을 찾는 것이 매우 중요하다. 이 논문의 목적은 계절적 온도 변화를 고려하여 패널형 아스팔트 콘크리트(AC) 궤도의 강성과 하부 구조 사이의 관계를 조사하는 것이다.
본 논문은 세 부분으로 구성되어있다. 첫째, AC궤도용 슬래브 패널은 열차 하중과 피로 하중을 고려하여 유한요소 접근 방식을 통해 설계되었으며 실내 성능 테스트를 통해 검증되었다. 둘째, 실대형 실내 시험은 AC노반 두께가 레일 변형, 노반 압력, 궤도강성 및 궤도계수 등의 궤도거동에 미치는 영향을 조사하기 위해 정적 및 준정적으로 수행하였다. 또한, 현장 시험은 동적 궤도응답과 궤도와 열차 주행의 안정성을 추정하기 위해 수행되었다. 셋째, AC궤도의 비선형 분석을 수행하여 이동 열차 하중 및 동적 열하중 하의 하부 구조 특성을 파악한다. 분석 모델은 AC궤도의 유효 길이와 적절한 노반 두께를 기반으로 도출되었다.
그 결과에서 나온 결론은 다음과 같다. 첫째, AC궤도의 정적 및 동적 거동은 비선형 및 비탄성 특성을 나타내며, AC노반 두께가 변화함에 따라 궤도강성이 변화한다. 또한, 철도 노반 설계시 궤도강성과 노반압력을 고려해야한다. 둘째, 노반압력에 대한 실대형 실내시험 결과는 현장측정과 잘 일치하는 것으로 확인되었다. 또한, 온도가 증가함에 따라 노반압력이 선형으로 증가하고 노반압력과 AC궤도의 동탄성계수 사이의 상관관계를 확인하였다. 셋째, 노반압력이 53kPa에서 64kPa 인 경우 궤도강성은 75kN/mm에서 85kN / mm 사이로 유지되어야한다. 넷째, 단일 이동 열차 하중 하에서의 준정적 분석에 기초하여 AC궤도를 모델링하는데 효과적인 길이가 제안하였다. 또한, 노반압력은 강화 노반의 토압계 강성에 영향을 받는 것으로 확인되었다.

Since the track performance is significantly affected by the track stiffness, it is very important to find an optimum track stiffness for each type of track. The purpose of this thesis is to investigate the relationships between the track stiffness and the substructure of panel-type asphalt concrete(AC) tracks with a consideration of seasonal temperature variation.
This study consists of three parts. First, a slab panel for the AC track is designed through the finite element approach by considering the train load and thermal fatigue loads and is validated by indoor performance tests. Second, full scale indoor tests are performed in statically and quasi-statically to investigate the effects of the AC roadbed thickness on the track behavior such as rail deformation, roadbed pressure, track stiffness and modulus. Also, field tests are conducted to estimate dynamic track responses and the stability of the track and the train drive. Third, nonlinear analysis of the AC track is performed to identify the substructure characteristics under the moving train loadings and dynamic thermal loadings. An analysis model is derived based on the effective length of the AC track and an appropriate roadbed thickness.
The conclusions from the results are as follows. First, the static and dynamic behavior of the AC track exhibits nonlinear and viscoelastic characteristics and the track stiffness changes as the AC roadbed thickness varies. Also, the track stiffness as well as the roadbed pressure needs to be considered in the design of railway roadbed design. Second, the full-scale indoor test results of the roadbed pressure are found to be in good agreement with field measurements. Also, the roadbed pressure increases linearly as the temperature becomes higher and the relationship exists between the roadbed pressure and the dynamic elastic modulus of the AC track. Third, the track stiffness should be maintained between 75 kN/mm and 85 kN/mm in case that the roadbed pressure is from 53 kPa to 64 kPa. Fourth, an effective length in modeling the AC track is proposed based on the quasi-static analysis under a single moving train load. Furthermore, it is confirmed that the roadbed pressure is affected by the stiffness of the earth pressure gauge on the top of reinforced roadbed.

I. 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구범위 4
1.3 선행연구 분석 6
1.3.1 AC궤도 구조 6
1.3.2 동탄성계수 9
1.3.3 노반압력 15
1.3.4 궤도특성 20
II. AC궤도용 슬래브 패널 설계 30
2.1 개요 30
2.2 슬래브 패널 형상 설계 31
2.3 슬래브 패널 설계 32
2.3.1 설계응력 산정 32
2.3.2 슬래브 패널 단면설계 36
2.4 실내 조립 성능평가 실험 46
2.4.1 정적 휨강도 실험 46
2.4.2 동적 휨강도 실험 50
2.5 요약 51
III. AC궤도 특성에 관한 실험분석 53
3.1 AC궤도 실대형 실험 53
3.1.1 정적·준정적 재하 실험 53
3.1.2 경사하중 재하 실험 64
3.2 AC궤도 현장실험 71
3.2.1 개요 71
3.2.2 실험 구성 및 방법 73
3.2.3 노반 동적응답 특성 77
3.2.4 궤도 동적응답 특성 83
3.3 요약 91
IV. AC궤도의 하부구조 특성에 관한 비선형해석 93
4.1 AC궤도 해석 모델링 93
4.1.1 궤도 유효길이 94
4.1.2 AC도상 두께 105
4.2 AC궤도 해석 110
4.2.1 노반압력 111
4.2.2 궤도강성 115
4.3 요약 116
V. 결 론 118
참고문헌 120

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