04 설계하중 및 검토대상 철도교량 및 궤도 제원
LUSAS for Rail Bridges
Rail Track Analysis 자동화 기능을 사용하여 고속철도 교량상 자갈도상 궤도에 대한 궤도/교량 종방향 해석을 수행합니다.
궤도 및 교량의 제원
궤도 제원
고속철도 자갈도상 복선궤도를 가정하였습니다. 그리고 궤도와 도상 및 평면선형은 다음과 같이 가정하였습니다. LUSAS RTA(Rail Track Analysis)는 궤도를 기준으로 모델을 구성하고 해석을 수행하기 때문에 Rail의 단면 상수는 2개 Rail에 대한 값을 입력해야 합니다.
| 궤도 항목 | 주요 특성 | 단위 | 특성값 | 비 고 |
| 레일(2개 레일) | UIC60 | |||
| 단면적 A | m2 | 0.0153389 | 2개 Rail 에 대한 단면 상수 | |
| 단면2차모멘트 Iyy | m4 | 6.07e-5 | ||
| 단면2차모멘트 Izz | m4 | 1.02e-5 | ||
| 도 상(궤도기준) | 자갈도상 | |||
| 종저항력(UnLoaded) | kN/mm | 12.0~20.0 | 응력검토:20.0변위검토:12.0 | |
| 종저항력(Loaded) | kN/mm | 60.0 | ||
| 한계변위 | mm | 2.0 | ||
| 평면선형 | 직선구간 | |||
교량 제원
고속철도 선로용 PC박스 거더교를 가정하였습니다.
상부구조의 제원 및 궤도와의 기하학적 관계는 다음과 같이 가정하였습니다.
| 상부형식 | 경 간길 이 | 등 가탄성계수 | 단면적 | 단면2차모멘트 | 중립축 위치(상부부터) | 주 형높 이 | |
| (m) | (E:N/m2) | (A: m2) | (Iyy: m4) | (Izz: m4) | (d:m) | (H: m) | |
| PC-Box | 40 | 2.8×1010 | 12.0 | 20 | 165 | 1.11 | 3.5 |
하부구조 강성은 다음과 같이 가정하였습니다.
K=1.5× 109 N/m
배개변수(parameter) 분석
궤도/교량 종방향 상호작용해석에 대한 매개변수 민감도 분석을 수행하여 상호작용해석에 대한 이해를 높이고자 하였으며, 검토하중은 온도하중으로 제한하였습니다.
매개변수(parameter)의 설정
- 궤도 종저항력: k=20kN/m
k1=0.5k, k2=1k, k3=1.5k, k4=2.0k
- 교량경간 구성:
C01: 1@40×10=400m FM배치 (F:고정단, M:가동단)
C02: 1@40×8+1@80=400m FM배치
매개변수(parameter) 분석결과
- 궤도종저항력
기준 종저항력을 k=20kN/m으로 하고, 다음과 같이 변화를 주어서 민감도 분석을 수행하였습니다.
k1=0.5k, k2=1k, k3=1.5k, k4=2.0k
민감도 분석결과 레일 종저항력이 증가 할수록 레일부가응력은 증가하는 특성을 확인할 수 있습니다.
- 교량의 정적배치
교량의 정적배치를 다음과 같이 2가지의 경우로 설정하고 해석을 수행하였습니다.
C01: 1@40m×10=400m 교좌장치:FM방식
C02:1@40m×8+1@80=400m 교좌장치:FM방식
해석결과 레일 최대압축부가응력은 두 가지 모델 모두 400m(A2지점)에서 발생하였으며 그 크기는 다음과 같이 나타났습니다.
C01= 26.62MPa
C02= 40.97MPa
교좌장치의 배치 선택
위의 두 가지 교좌장치 배치에 따른 레일의 부가응력을 비교한 결과, 최대 압축응력이 적게 발생한 C01의 배치를 사용하여 해석을 수행하였습니다.
본 매뉴얼에서 사용한 교량의 경간 구성 및 교좌장치 배치는 다음과 같습니다.
1@40×10=400m, FM 교좌장치 배치
Tip
하부구조 강성 산정은 UIC774-3R 또는 궤도-교량 종방향 상호작용 해석, 철도설계지침 및 편람(궤도편)을 참고하시기 바랍니다.
