열차 하중에 의한 철도노반의 거동 분석

초록

1. 서 론 토공노반의 역학적 설계를 위해 철도노반의 재료에 따른 회복탄성계수는 중요한 입력 물성이 된다. 다층탄성모델을 이용한 철도노반의 설계시 응력 의존적인 회복탄성계수는 열차의 반복 윤하중에 의한 철도 궤도하부 구조의 거동을 가장 잘 반영할 수 있는 입력 변수이기 때문이다. 그러나 반복하중을 가 하는 기존의 회복탄성계수 시험법은 열차의 반복하중에 의한 철도노반의 거동을 이상적으로 모사할 수 있지만 실질적으로 적용에 어려움이 많다. 박철수 등(2008)은 적용의 한계를 극복하기 위해 현장 및 실내 시험으로부터 획득한 동적물성치를 이용하여 토사노반 및 쇄석노반 재료의 회복탄성계수를 결정하 였다. 열차 운행 중에 노반이 경험하는 응력 조건을 고려하여 결정된 회복탄성계수는 축차응력 및 체 적응력의 함수로 표현되며 응력에 대한 거듭제곱 형태의 회복탄성계수 예측모델을 적용하여 결정된 모 델상수를 제안한 바 있다.본 연구에서는 제안된 회복탄성계수 예측모델을 검증하기 위해3차원 다층 - 588 - 탄성해석에 회복탄성계수 예측모델을 입력변수로 적용하여 수치해석을 수행하였고, 수치해석의 결과인 수직 탄성변위를 현장 계측치와 비교하였다.수치해석에 필요한 레일과 침목 물성,그리고 열차의 운행 속도를 고려한 동적 윤하중은 계측 현장의 조건과 동일하게 적용하였다. 대상 계측현장은 평택에 위치 한 강화노반현장부설 구간이며 속도계를 이용하여 계측위치에서 열차 통과시 윤하중에 의한 노반 내부 의 입자 진동속도 시간이력과 속도 스펙트럼을 계측하였고, 계측된 결과를 적분하여 노반의 수직 탄성 변위로 환산하였다.