• 한국철도학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.252-260
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• 2015

아스팔트 노반상 자갈궤도(이하, AC자갈궤도)는 아스팔트 콘크리트 노반(이하, AC노반)에 의한 열차하중의 분산으로 노반 두께 감소 효과, 빗물의 침투방지 효과로 인한 노반부의 강도저하와 연약화 방지 효과, 노반 분니 방지 및 동상방지에 의한 유지보수비 절감 효과를 얻을 수 있다. 이와 같은 장점들에 의해 AC자갈궤도는 유럽 및 일본 등에서 널리 사용되고 있으며 국내에서도 도입을 위한 연구가 진행 중이다. 본 논문에서는 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS을 이용하여 현재 철도설계기준에 제시되어 있는 고속철도용 자갈궤도의 성능에 부합하는 AC자갈궤도 단면을 선정하고 선정된 2개의 단면을 대상으로 실물 대형 정 동적 열차하중 재하 시험을 수행하였다. 실대형 실험 결과, AC자갈궤도가 강화노반 상면에 작용하는 토압이 상대적으로 작게 측정되었으며 탄성 및 소성변위도 상대적으로 유사 또는 작은 것을 알 수 있었다. 따라서 AC자갈궤도가 자갈궤도에 비해 열차하중 분산효과에 의한 강화노반 두께 감소효과가 있고 소성변위도 작으므로 궤도의 장기 유지관리 측면에서도 유리한 궤도구조임을 확인하였다.

• International Journal of Railway
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• 제6권2호
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• pp.59-63
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• 2013

The purpose of this paper was to evaluate the effectiveness of geogrid for conventional ballasted track and asphalt concrete underlayment track using PLAXIS finite element program. Geogrid element was modeled at various locations that include subballast/subgrade, subballast/ballast interfaces, middle of the ballast, and one-third depth of the ballast. The results revealed that the effectiveness of geogrid reinforcement appeared to be larger for ballasted track structure compared to asphalt concrete underlayment track. Particularly, in case of installing geogrid at one-third depth of ballast layer in a conventional ballasted track, the most effectiveness of geogrid reinforcement was achieved. The influence of geogrid axial stiffness on track substructure response was not clear to conclude. Further validations using a discrete element method along with experimental investigation are considered as a future study. The effect of asphalt concrete layer modulus was evaluated. The results exhibited that higher layer modulus seems to be effective in controlling displacement and strain of track substructure. However it also yields slightly higher stresses within track substructure. It infers that further validations are required to come up with optimum asphalt concrete mixture design to meet economical and functional criteria.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.241-251
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• 2015

유도상 아스팔트 콘크리트 궤도(이하, 유도상 AC궤도)는 아스팔트 콘크리트 노반(이하, AC노반)의 존재에 의해 유도상 궤도에 비해 열차하중 분산효과에 의한 강화노반 두께 감소가 가능하며 누적 소성 변위도 작을 뿐만 아니라 유지관리 측면에서도 유리한 궤도 구조이기 때문에 국외에서 적용 사례가 증가하고 있다. 그러므로 유도상 AC궤도의 국내 도입을 검토하기 위해 선행 연구를 통해 수행한 AC노반 유무에 따른 거동 특성을 분석하여 현재 설계기준에 명시된 유도상 궤도의 단면과 유사한 성능을 보이는 유도상 AC궤도의 단면을 분석한 바 있으며, 실대형 정 동적 열차하중 재하 실험 결과와의 비교를 통해 해석 결과의 신뢰성을 검증하였다. 본 연구에서는 선행 연구를 바탕으로 AC노반의 두께를 일정하게 하고 강화노반 두께를 변화시켰을 때에 획득된 AC노반 하면에서의 변형률을 이용하여 설계 수명을 산정하였고 각각의 단면에 대한 확률론적 LCC분석을 통해 기대 설계 수명을 만족하면서 기존 유도상 궤도와 비교하여 동등 또는 동등이상의 성능을 갖는 유도상 AC궤도의 설계 단면을 제시하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.123-132
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• 2014

본 연구에서는 아스팔트 궤도구조개발을 목적으로, 노반용으로 배합설계된 19mm 밀입도 아스팔트 혼합물 시편을 제작한 다음 영구변형시험을 통해 영구변형 발생특성을 분석하였다. 영구변형시험결과와 AASHTO 2002 및 한국형 포장설계법(KPRP)에서 제시한 영구변형 예측식과 비교, 분석하였다. 현재까지 노반용 혼합물을 위한 영구변형 예측식이 개발된 바 없으므로 AASHTO 제안식을 이용하여 직결 및 유도상 아스팔트 궤도의 부설 시 발생 가능한 영구변형량을 추정하였다. 이를 위해 유한요소해석을 실시, 궤도 깊이 별 발생응력을 산출한 후 공용중 발생 가능한 영구변형량을 계산할 수 있었다. 예측된 소성침하량은 극미하여, 공용중 침하에 대한 내구성 확보가 가능한 것으로 판단되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.331-340
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• 2016

본 연구에서는 광폭 침목형 아스팔트콘크리트 궤도의 최적 도상 두께와 설계수명 결정을 위한 설계그래프를 개발하기 위하여, 주요 성능 파라미터로서 윤중 및 설계속도, 교통량 (MGT), 각층 재료 강성, 아스팔트콘크리트 도상 두께 등을 설정하였다. KTX 설계속도를 반영, 동적 할증계수를 고려한 준정적 윤중을 계산하고 이를 아스팔트콘크리트 궤도 상부에 재하시 아스팔트콘크리트 도상 하면에 발생하는 인장 변형률 및 흙노반 상면에서의 수직변형률을 ABAQUS프로그램을 활용하여 3차원 구조해석을 통해 산정하였다. 임의 성능 파라미터의 조합을 달리 구성하면서 임의 아스팔트콘크리트 궤도구조 단면에 대한 구조해석을 실시하였다. 계산된 아스팔트콘크리트 도상 하면 인장 변형률과 흙 노반상 수직 변형률을 손상이론에 적용하여 임의 궤도 단면구성과 성능 파라미터 조합 시에 기대할 수 있는 광폭 침목형 아스팔트콘크리트 궤도의 설계수명을 예측할 수 있는 설계그래프를 개발하였다. 이 설계그래프를 바탕으로 실무에서 간단히 설계 목적으로 활용할 수 있는 광폭 침목형 아스팔트콘크리트 궤도구조의 설계수명 50년에 대응하는 설계표를 개발하였다.