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문제 정의
- 본 논문에서는 모르터주입형 포장궤도(CMP paved track)의 구조적 안정성 평가 및 최적설계를 위하여 유한요소해석을 실시하였다. 해석은 포장궤도의 기본설계안[3]을 바탕으로 수행하였으며, 주요 내용은 기본 안에 대한 구조검토 최적 충진층의 두께와 폭, 체결장치 간격 및 충진 재료의 강성 에 따른 응력 및 변위특성에 관한 평가를 수행하였다.
- 본 연구에서도 일본의 TC형 포장궤도의 개념설계안을 토대로 구조최적화를 수행하였다. 구조해석에서는 국내 적용 시 기본적인 검토사항인 하중, 궤간, 설계속도, 노반조건을 고려하여 포장궤도구조에 대한 안전성을 확인할 필요가 있다[2, 3].
- 포장궤도의 설계에 있어서의 주요 핵심은 충진재의 재료 및 궤도구성품 등을 고려하여 비용과 시공성의 조건에서 본 최적구조를 개발하는 것이다. 제안된 포장궤도 방식은 무엇보다 기계화시공이 가능하고 자갈교환방식 중 가장 시공비가 저렴한 장점이 있다.
가설 설정
- 1) 국내 자갈궤도에 시공가능한 포장궤도구조일 것.
- 2) 열차차단시간내 일정공사가 가능하고 시공속도가 20m/h이상일 것.
- 3) 기계화시공이 가능하고 시공공정이 간단할 것.
- 5) 궤도재료의 국내제작 또는 제조가 가능할 것.
- 6) 궤도의 저탄성화 추세에 맞게 궤도지지강성이 낮을 것.
- 궤도(레일, 체결구, 침목)를 포함하여 상부로부터 모르터가 주입되는 충진층 기존도상과 세립분이 혼합되어 있는 하부도상 층, 도상이 관입된 노반인 관입층 그리고 원지반인 노반층으로 구성하였다. 노반과 충진층 및 침목은 연속체로 가정 하고, 층간에서 미끄러지지 않으며 각 층은 균일한 등방의 탄성체로 하였다. 레일은 50kg/m의 빔요소를 사용하였으며 각 층의 요소는 변위 형태를 완만하게 표현하기 위하여 8 node incompatible mode 요소가 사용되었다.
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