온도하중을 고려한 장대레일 궤도의 3차원 좌굴 거동

Three Dimensional Buckling Analysis of Continuous Welded Rail Track Under Thermal Load

수 십년 동안 철도는 비교적 짧은 길이의 레일을 신축이음을 두고 연결한 궤도로 건설되었다. 신축 이음은 궤도에 손상과 유지비 증가 등의 많은 단점들을 유발시켰다. 그래서 철도 기술자들은 신축이음부를 제거하는데 관심을 가지게 되었다. 장대레일 궤도는 기존의 레일에 비해 많은 잇점들을 가지게 되었지만, 온도에 의한 갑작스런 횡방향 좌굴이라는 새로운 문제를 야기 시켰다. 본 연구에서는 우선 침목의 영향을 정확히 고려한 장대 레일 궤도의 3차원 해석 모텔과 해석 프로그램을 유한 요소법을 사용하여 개발하여 선형 정적 해석 및 좌굴 해석을 수행할 수 있도록 하였다. 개발된 해석 모델의 특징은 레일요소로 7자유도의 보요소를 사용한 것과 궤도 구성요소의 도심축의 차이를 정확히 고려한 옵셋기법의 사용, 그리고 레일 단면내의 온도 구배를 고려한 것이다. 다음으로, CWRB에 의한 선형 정적해석 및 좌굴해석을 통해, 장대레일 궤도의 거동 및 안정성에대한 다양한 궤도 구성요소들(레일, 도상, 체결재, 침목 등..)의 영향을 고찰하였다.

For many decades, the railway was constructed using tracks with jointed rails of relatively short lengths. The joints cause many drawbacks in the track and lead to signeficant maintenance cost. so, railroad engineers became interested in eliminating joints. Continuous welded rail(CWR) track has many advantages over the conventional jointed-rail track. but, in the case of the elimination of rail joints, it may cause the track to be suddenly buckled laterally by thermal loads. In this paper, firstly, 3-D CWR track model and CWRB program exactly considering the influence of tie are developed far linear static and buckling analysis using finite element method. Characteristics of CWR track model are using 7-dofs beam element as rail, Offset technic exactly considering centroid axies difference of track components(rail, rail-pad-fastener, tie), and Thermal gradient considering thermal difference of top flange and bottom flange in rail section.. second,, Through the static and linear buckling analysis by CWRB, Influences of various track components (rail, ballast, fastener, tie and so on..) on CWR track behavior and stability was characterized.