철도 교량의 변위거동이 레일지지점 스프링강성 변화에 미치는 영향

Influence of Displacement Behavior of Railway Bridge on Spring Stiffness of Rail Supports

본 연구는 직결식 콘크리트궤도가 부설된 철도 교량에서 교량 경간 구성에 따른 변위거동이 상부궤도의 레일지지점 스프링강성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 콘크리트궤도 성능평가 장비를 이용하여 단순교와 연속교 상부의 위치별 레일지지점 스프링강성을 측정하고, 교량 처짐을 직렬 스프링계로 치환한 등가 스프링모델과 연계하여 분석을 수행하였다. 두 교량 모두 교량의 처짐(변위거동)이 큰 경간 중앙부보다 활하중에 의한 변위가 상대적으로 미소한 지점부 및 연속지점부 주변에서 레일지지점 스프링강성이 크게 나타났으며, 일부 구간에서는 설계 스프링강성 범위를 넘어서는 것으로 나타났다. 스프링강성 변화율과 교량 종방향 거리의 관계를 분석한 결과, 단순교는 지점부 기준 10~12m, 연속교는 연속지점부 기준 10~16m 구간까지 레일지지점 스프링강성이 유의미하게 증가하는 것으로 분석되었다. 이는 교량 상부 직결식 콘크리트궤도에서 레일체결장치의 스프링강성 변화가 경간 중앙부보다 지점부 주변에 집중될 가능성이 높음을 시사한다. 따라서 향후 궤도 진단 시 레일체결장치 스프링강성을 위한, 경간 중앙부 대신 지점부 또는 연속지점부 주변을 우선 평가구간으로 설정하는 것이 보다 합리적일 것으로 판단된다.

This study investigates how displacement behavior, depending on span configuration, affects the rail seat spring stiffness of direct fixation concrete track on railway bridges. Rail seat spring stiffness was measured at multiple positions on a simply supported bridge and a continuous bridge using a concrete track performance evaluation device. Bridge deflection was represented by an equivalent series spring model, and the measurements were interpreted in combination with this model. For both bridge types, rail seat spring stiffness was higher near abutments and continuous supports than at midspan, where bridge deflection is larger, and in some sections it exceeded the design stiffness range. Analysis of the relationship between stiffness variation and longitudinal position showed that, on the simply supported bridge, rail seat spring stiffness increases significantly within about 10–12m from the support, and on the continuous bridge within about 10–16m from the continuous support. These results suggest that stiffness changes of rail fastenings in direct fixation track are more likely to concentrate near supports than at midspan. Therefore, for future track condition assessment based on rail fastening spring stiffness, regions near simple and continuous supports should be prioritized as primary evaluation zones rather than using only the midspan.