• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1179-1189
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• 2015

장대레일을 적용한 교량상 콘크리트 궤도는 온도하중 및 시제동 하중에 의하여 종방향 상호작용력이 크게 발생하며, 이를 해소하기 위하여 활동체결장치 또는 저체결력 체결장치와 같은 특수체결장치를 적용하거나 레일신축이음장치를 설치하여야 한다. 슬라이딩 슬래브 궤도는 교량과 궤도 슬래브 사이에 슬라이드층을 두어 상호작용을 저감시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 슬라이딩 궤도와 일반 콘크리트 궤도를 적용한 교량에 대하여 상호작용 해석 결과를 제공한다. 해석 결과 슬라이딩 궤도를 적용함으로써 장대레일에 발생하는 부가 축력을 현저히 저감시킬 수 있는 것으로 밝혀졌으며, 그 차이는 장경간 및 연속교에서 더욱 큰 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.169-177
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• 2016

슬라이딩 궤도는 콘크리트 궤도와 교량 바닥판 사이에 저마찰 슬라이드층을 두어 레일신축이음장치와 같은 특수 장치를 적용하지 않고도 궤도-교량 상호작용 효과를 효과적으로 저감시킬 수 있는 새로운 궤도 시스템으로 개발되고 있다. 이 논문에서는 장경간 교량에 슬라이딩 궤도와 레일신축이음장치를 각각 적용한 경우에 대하여 궤도-교량 상호작용해석을 수행하고 그 결과를 비교 검토하였다. 대상교량은 상호작용 효과를 극대화하기 위하여 9경간 연속 PSC교와 2경간 연속 강합성교를 포함하며, 총 연장 1,205m, 최대 고정지점간 거리 825m인 장경간 교량을 선정하였다. 해석결과 슬라이딩 궤도는 레일신축이음장치를 적용한 경우보다 레일 부가 축력이 더 작은 것은 물론, 지점부에 재하되는 수평 반력 또한 작게 나타나 궤도-교량 상호작용 저감 효과가 뛰어난 것으로 확인되었다. 반면 슬라이딩 궤도는 온도하중에 의해 높은 슬래브 축력이 발생되므로, 궤도 설계 시 슬래브 축력에 대한 단면 설계에 주의를 기울일 필요가 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.241-247
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• 2017

장대레일이 부설된 철도 교량은 궤도-교량 상호작용으로 인하여 경간장 연장에 제약이 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 궤도와 교량 사이에 저마찰 슬라이드층을 두어 교량과 궤도의 종방향 거동을 분리시켜 상호작용을 원천적으로 저감시키는 슬라이딩 궤도가 개발되고 있다. 본 연구에서는 슬라이드층을 포함하는 궤도 시스템을 실규모로 제작하여 종방향으로 반복하중을 재하하는 시험을 통하여 슬라이딩 궤도의 저마찰 거동을 종합적으로 평가하고자 하였다. 하중 재하 속도를 0.2, 1.0, 5.0, 10mm/min.으로 변화를 주었으며, 5,000, 10,000kg의 부가질량이 재하된 경우에 대한 마찰거동를 비교 검토하였다. 실험 결과 제안된 슬라이드층의 마찰계수는 0.22~0.33인 것으로 확인되었다. 더불어, 30년에 해당하는 10,000회의 반복하중을 재하하여 마찰계수 변화를 관찰한 결과, 마찰계수 증가는 7%에 머물러 반복하중에 대한 장기적인 내구성을 확보한 것으로 확인되었다. 슬라이드층의 마찰계수의 변화에 따른 영향을 상호작용 해석을 통하여 추가로 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.55-61
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• 2017

최근 콘크리트 궤도 슬래브 하면과 교량 바닥판 사이에 저마찰 슬라이드층을 형성하는 궤도 시스템인 슬라이딩 궤도와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 슬라이딩 궤도에서 열차 주행에 따른 횡방향 하중을 저항하기 위해 설치되는 횡방향 지지 콘크리트 블록의 전단 내하력에 대한 연구를 수행하였다. 횡방향 지지 콘크리트 블록의 전단 내하력 산정을 위해 타설경계면에서의 콘크리트 마찰 및 철근의 다월 거동을 고려한 산정 기법을 개발하다. 제안된 산정 기법은 기존의 실험에서 측정된 전단 내하력을 13~23% 정도 보수적으로 예측하는 것으로 나타났다. 이는 균열면 골재 맞물림 효과를 무시한 것에 따른 것으로, 현장에서의 타설경계면 상태가 불확실한 것을 고려할 때 횡방향 지지 콘크리트 블록에 대한 안전측 설계를 위해 제안된 산정 기법이 합리적인 것으로 판단된다. 제안된 전단 내하력 산정 기법을 토대로 횡방향 지지 콘크리트 블록에 대한 설계 방안을 마련하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권6호
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• pp.713-723
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• 2017

As a new type of ballastless track, longitudinal continuous slab track (CST) has been widely used in China. It can partly isolate the interaction between the ballastless track and the bridge and thus the rail expansion device would be unnecessary. Compared with the traditional track, CST is composed of multi layers of continuous structures and various connecting components. In order to investigate the performance of CST on a long-span bridge, the spatial finite element model considering each layer of the CST structure, connecting components, bridge, and subgrade is established and verified according to the theory of beam-rail interaction. The nonlinear resistance of materials between multilayer track structures is measured by experiments, while the temperature gradients of the bridge and CST are based on the long-term measured data. This study compares the force distribution rules of ballasted track and CST as respectively applied to a long span bridge. The effects of different damage conditions on CST structures are also discussed. The results show that the additional rail stress is small and the CST structure has a high safety factor under the measured temperature load. The rail expansion device can be cancelled when CST is adopted on the long span bridge. Beam end rotation caused by temperature gradient and vertical load will have a significant effect on the rail stress of CST. The additional flexure stress should be considered with the additional expansion stress simultaneously when the rail stress of CST requires to be checked. Both the maximum sliding friction coefficient of sliding layer and cracking condition of concrete plate should be considered to decide the arrangement of connecting components and the ultimate expansion span of the bridge when adopting CST.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권2호
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• pp.163-174
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• 2021

Track-bridge interaction has become an essential part in the design of bridges and rails in terms of modern railways. As a unique ballastless slab track, the longitudinal continuous slab track (LCST) or referred to as the China railway track system Type-II (CRTS II) slab track, demonstrates a complex force mechanism. Therefore, a comprehensive track-bridge interaction study between multi-span simply supported beam bridges and the LCST is presented in this work. In specific, we have developed an integrated finite element model to investigate the overall interaction effects of the LCST-bridge system subjected to the actions of temperature changes, traffic loads, and braking forces. In that place, the deformation patterns of the track and bridge, and the distributions of longitudinal forces and the interfacial shear stress are studied. Our results show that the additional rail stress has been reduced under various loads and the rail's deformation has become much smoother after the transition of the two continuous structural layers of the LCST. However, the influence of the temperature difference of bridges is significant and cannot be ignored as this action can bend the bridge like the traffic load. The uniform temperature change causes the tensile stress of the concrete track structure and further induce cracks in them. Additionally, the influences of the friction coefficient of the sliding layer and the interfacial bond characteristics on the LCST's performance are discussed. The systematic study presented in this work may have some potential impacts on the understanding of the overall mechanical behavior of the LCST-bridge system.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.15-22
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• 2013

도상구조의 자갈(연성)에서 콘크리트(강성)로의 변화는 이를 지지하는 철도 노반구조에서도 보다 엄격한 변형 규제에 적합한 신형식 철도보강노반 구조를 요구하고 있다. 본 논문에서는 공용 후 잔류침하를 최소화할 수 있으면서도 대용량 반복하중이 작용하는 철도노반 영구구조물로서의 기능을 유지할 수 있는 강성벽 일체형 철도보강노반의 설계 특성을 평가하기 위한 민감도 분석을 실시하였다. 개발한 설계프로그램을 이용하여 단보강재와 장보강재의 간격, 보강재 강성 등 설계 입력변수 변화에 따른 원호활동, 전도 및 활동파괴에 대한 안전율 및 발생 부재력을 평가하였다. 이를 통하여 철도보강노반에서는 높이의 40%(0.4H)의 짧은 보강재를 연직간격 0.4m로 적용할 수 있으며 보강노반 적용을 위한 원지반 조건 등을 평가할 수 있었다. 또한, 철도보강노반을 구성하는 벽체와 보강재 연결구조의 중요성, 벽체 경계조건에서의 변위 허용구조 적용을 통한 하중 재하 시 발생 최대휨모멘트를 저감시키는 설계상의 특징을 파악할 수 있었다.