In case of the continuous welded rail(CWR) track is supported by the railway bridge, the additional axial force is occurred in the CWR due to the track-bridge interaction. In the various design codes such as Korean code, European code, UIC code, etc, three important loads(temperature variation in th...
In case of the continuous welded rail(CWR) track is supported by the railway bridge, the additional axial force is occurred in the CWR due to the track-bridge interaction. In the various design codes such as Korean code, European code, UIC code, etc, three important loads(temperature variation in the bridge-deck, braking/acceleration and the bending of the bridge-deck resulted from the passing train) are treated as the independent loading case. In other words, the additional axial force can be obtained by summing up the three different values calculated by the three independent analysis. However, this analysing method may have an error because the behavior of the longitudinal resistance between the rail and the bridge-deck is under the highly nonlinear. Therefore, in order to exactly analyse the track-bridge interaction, nonlinear loading history and the change of the longitudinal resistance owing to the loading history must be considered in the analysis process. In this study, the loading history effect on the track-bridge interaction is investigated considering the resonable combination of three loads and the longitudinal resistance change.
In case of the continuous welded rail(CWR) track is supported by the railway bridge, the additional axial force is occurred in the CWR due to the track-bridge interaction. In the various design codes such as Korean code, European code, UIC code, etc, three important loads(temperature variation in the bridge-deck, braking/acceleration and the bending of the bridge-deck resulted from the passing train) are treated as the independent loading case. In other words, the additional axial force can be obtained by summing up the three different values calculated by the three independent analysis. However, this analysing method may have an error because the behavior of the longitudinal resistance between the rail and the bridge-deck is under the highly nonlinear. Therefore, in order to exactly analyse the track-bridge interaction, nonlinear loading history and the change of the longitudinal resistance owing to the loading history must be considered in the analysis process. In this study, the loading history effect on the track-bridge interaction is investigated considering the resonable combination of three loads and the longitudinal resistance change.
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문제 정의
본 연구에서는 교량상 장대레일 궤도에서 궤도-교량 상호작용을 해석하기 위하여 하중 이력과 하중 이력에 의한 종방향 저항력의 비선형거동을 고려하여 수치해석을 수행하였다. 개별 해석결과의 단순한 합은 레일에 나타나는 축력이 과다하게 산출됨을 알 수 있다.
가설 설정
온도에 의한 영향은 알 수 없는 상태에서 해석하는 것으로 차량하중이 재하되기 전에 내재된 응력 및 변형율을 0으로 가정하는 해석이다. UIC Code에서 허용하는 방법으로 해석이 간단하지만 비선형 거동에 따른 오차를 포함하고 있다.
제안 방법
궤도의 모델링을 위하여 토공구간은 교량 시종점 교대부로부터 300m까지 모델링하였으며, 교량은 40m 지간, MFM방식의 지지조건을 갖는 복선교량을 고려하였다. 해석에 사용된 물성 및 조건은 표 1과 같다.
차량하중이 재하되기 전에 온도하중이 구조에 영향을 미치는 것을 가정하여, 차량하중이 재하시 내재된 응력 및 변형율을 고려하는 해석이다. 본 논문에서는 온도하중으로 인한 영향 중 응력만 고려하였으며 궤도의 종저항력 곡선은 그림 2와 같이 Unloaded Bi-linear Curve에서 Loaded Bi-linear Curve로 고려하였다.
온도하중은 35℃를 교량의 상판에 재하하였고, 제동하중은 등분포 하중으로 20kN/m를 재하하였다. 해석 방법은 절차에 따라 2가지로 나누어 해석하였다.
이론/모형
궤도의 종방향 저항력은 UIC Code 774-3R에서 일반적인 수치로 제시한 값을 사용하였으며, 하중 재하 상태별 궤도 종저항력은 그림 1과 같다.
해석 수행시 하중은 Loading model 71에 명시된 것과 동일하게 적용하였으며, 본 논문에서는 온도하중과 제동하중만 고려하였다. 온도하중은 35℃를 교량의 상판에 재하하였고, 제동하중은 등분포 하중으로 20kN/m를 재하하였다.
후속연구
개별 해석결과의 단순한 합은 레일에 나타나는 축력이 과다하게 산출됨을 알 수 있다. 공학적으로 타당하면서 경제적으로 설계를 하기 위해서는 레일의 축력뿐만 아니라, 레일과 교량의 상대변위, 사용성 검토 등 추가 연구가 필요하다 판단된다.
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