수치해석과 경험식을 결합한 콘크리트궤도의 소성침하 예측기법 연구

초록

경부고속철도 2단계, 호남고속철도 등의 향후 철도 건설에는 콘크리트궤도의 본격적인 적용이 예상된다. 콘크리트궤도의 경우 기존의 자갈도상 궤도에 비해 침하로 인한 사용성 저하가 크기 때문에, 침하에 대한 보다 엄격한 대처가 요구된다. 특히 반복되는 열차하중에 의해 발생하는 소성변형의 축적에 의한 장기 침하를 예측하는 것은 철도 궤도의 합리적인 설계와 유지관리를 위해 필수적이다. 일반적으로 탄성침하는 수치해석을 통해 비교적 정확한 예측이 가능하지만, 반복하중에 의해 축적되는 소성침하의 경우는 현재까지 개발된 수치해석 기법을 통해서는 정량적이고 실질적인 예측치을 얻기 어려운 상황이다. 따라서 지금까지 철도 궤도 하부의 장기 소성 침하는 주로 반복 압축시험 또는 현장계측 결과를 토대로 제안된 경험식을 적용하여 예측되어 왔다. 이러한 경험식을 적용할 때 가장 주안점을 두어야 하는 부분은 소성변형을 일으키는 원인이 되는 열차하중에 의한 궤도 하부지반의 응력 상태를 정확하게 평가하는 것이다. 본 논문에서는 3차원 유한차분법을 이용하여 열차하중에 의해 발생하는 지중응력 상태를 파악하고, 산정된 응력 분포를 소성변형 예측 을 위한 경험식에 적용함으로써 콘크리트궤도에서 발생하는 장기 소성침하를 예측하는 기법을 제안하였다. 또한, 제안된 예측기법의 결과로써 지반조건의 변화에 따른 소성침하의 변화 경향을 제시하였다."