경부 고속선에 사용된 균열이 발생한 프리스트레스트 콘크리트 침목의 휨강도

배영훈; 배준현; 김만철; 장승엽

doi:10.7782/JKSR.2018.21.9.900

주제분류

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저널정보

한국철도학회
한국철도학회 논문집 학술저널
한국철도학회 논문집 제21권 제9호(통권 제112호)
2018.10 900 - 915 (16page)
DOI : 10.7782/JKSR.2018.21.9.900

저자정보

배영훈 (Korea Railroad Research Institute)
배준현 (Korea Railroad Research Institute)
김만철 (Korea Railroad Research Institute)
장승엽 (Graduate School of Transportation, Korea National University of Transportation)

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경부고속철도 자갈궤도에 부설된 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 침목 중 다수의 침목에서 종균열 및 망상균열과 같은 다양한 형태의 균열이 발생하여 매년 상당수의 침목이 교환되고 있는 것으로 보고되고 있다. 이 연구에서는 PSC침목에 발생 가능한 균열의 유형을 파악하고, 침목에 발생한 균열의 유형에 따른 침목의 잔존 휨강도를 평가하고자 고속선에서 사용된 총 13정의 PSC침목을 샘플링하여 각 침목별 균열 위치, 균열 개수, 균열폭 및 표면 상태를 관찰하고 각 침목의 균열 유형별로 나누어 레일 좌면부(9정) 및 침목 중앙부(3정)에 대한 정적 휨강도 시험과 200만회의 반복하중을 재하하는 레일 좌면부 피로 시험(1정)을 실시하였다. 연구 결과에 따르면 레일 좌면부와 침목 중앙부 상면과 측면을 따라 발달한 종균열과 큰 폭의 망상 균열이 침목 단부의 상면과 측면에 발생한 침목은 균열 없이 양호한 침목에 비해 현저한 휨강도 감소를 나타냈다. 이는 콘크리트 내부까지 발달한 균열에 의해 콘크리트 강도가 현저히 감소되었기 때문이라고 판단된다. 다만 휨강도의 감소 정도는 균열의 발달 정도에 따라 크게 달라질 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 침목의 균열 상태에 대한 주기적인 관찰과 이력 관리가 필요하며, 침목의 파괴 이전에도 균열 형태와 균열폭 등 균열 발달 상태에 따라 침목의 교체 여부를 판단할 수 있는 정량적 평가 기준을 마련할 필요가 있다고 판단된다.

It is reported that various types of cracks such as longitudinal cracks and pattern cracks have developed in a large number of prestressed concrete (PSC) sleepers installed in ballasted track in the Gyeongbu high speed line (HSL), and a considerable portion of these sleepers are being replaced every year. In this study, to investigate the types of cracks found in PSC sleepers and to evaluate the residual flexural strength of PSC sleepers according to the type of cracks, 13 PSC sleepers used in the HSL were sampled and examined to identify the location and number of cracks, the crack width and the surface condition of each sleeper. After that, static flexural strength tests on rail-seat sections (9 sleepers) and center sections (3 sleepers) and fatigue test applying 2,000,000 repeated loads on rail-seat section (1 sleeper) were carried out. The results of this study reveal that sleepers with large pattern cracks on the side and top surfaces of the sleeper, together with longitudinal cracks developed along the rail-seat section and center section, lead to large reduction of flexural strength in affected sleepers compared with sound sleepers without cracks. This is attributed to the strength reduction of concrete due to internal crack development. However, to judge whether or not sleepers should be replaced, even before failure of sleepers, it is necessary to establish a quantitative evaluation criterion according to crack development status such as crack type and crack width.

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