단조 및 반복 동하중 작용 시 테트라포드형 인공자갈이 혼합된 도상층 자갈의 이동 궤적 평가 (Evaluation of particle trajectory of ballasted layer mixed with tetrapod shaped artificial ballasts under monotonic and cyclic dynamic loadings)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 22권 / 7호 / 26 ~ 31페이지
· 저자명 : 김대상

초록

열차하중을 반복적으로 작용 받는 자갈궤도의 도상자갈은 지속적으로 이동을 하게 되는데 동 연구에서는 이를 정량적으로 가시화하고자 하였다. 이를 위하여 테트라포드 형상의 인공자갈을 혼합한 도상 자갈층을 개별 요소 해석법을 이용하여 모델링하고, 단조 및 반복 동 하중 작용 시 도상층에서의 자갈에 대한 이동 궤적을 정량적으로 평가하였다. 단조 하중 하에서 침목, 도상층 상부에 부설된 오목형 테트라포드 인공자갈, 하부 자갈 입자 간의 점착과 활동 상호작용으로 열차 하중에 의한 침목으로부터 도상자갈에 작용하는 최대 수직하중을 약 1/2 수준으로 저감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 반복 동 하중 작용 시 하중 재하 크기 및 주파수 증가에 따라 자갈 이동량이 증가하며, 침목 바닥에서 시작된 원호 활동이 노반 경계면까지 도달하는 것을 가시적으로 확인할 수 있었다. 또한, 테트라포드형 인공자갈 입자의 오목 형상에 기인한 인공자갈과 인공자갈 하부 자갈 입자 사이에서 다수의 점 접촉으로 열차하중분산 경로가 다양화되어 인공자갈층이 부설되어 있지 않은 경우와 비교할 때 자갈의 이동량이 상대적으로 작았다.

영어초록

Ballast particles move continuously under a train loading. In this paper, the movement of ballast particles was visualized quantitatively. The ballast layer mixed with tetrapod-shaped artificial ballast (AB) was modeled using a two-dimensional DEM (Discrete Element Method). The particle trajectories in the ballast layer were evaluated quantitatively under monotonic and cyclic dynamic loads. In the case of a monotonic load, the peak vertical forces applied to the ballast layer could be decreased by approximately 50% by the interaction among sleeper, concave type tetrapod artificial ballast on top of the ballast layer and gravels consisting of a ballast layer. Under cyclic dynamic loads, particle movement increased with increasing amplitude and frequency of input loadings. The circular sliding staring from the bottom of the sleeper reached the subgrade boundary by visualization. In addition, the movement of ballast particles was relatively small in the case of tetrapod artificial ballasts than in the case without them. This originated from the concave-shaped tetrapod artificial ballast with multi-contact points between the artificial ballast and ballast grain to distribute the train loading uniformly in the ballast layer.

참고자료

· 없음