장대레일축력

개념 정의

장대레일축력은 이음매 없이 용접한 연속 레일에 생기는 축력이다.

레일은 더워지면 늘어나려 하고 추워지면 줄어들려 한다.

양 끝이 묶여 변형이 막히면 레일 안에 힘이 생기는데, 이것이 장대레일축력이다.

온도 응력의 원리

온도가 변하면 레일은 늘어나거나 줄어들려 한다.

이 변형이 구속되면 레일 안에 축응력이 생긴다.

구속된 레일의 온도 응력은 σ = EαΔT로 쓴다.

강재의 탄성계수와 열팽창계수로 응력 규모를 어림할 수 있다.

교량 위 롱레일종하중

레일과 교량 상부구조는 열팽창 특성이 달라 신축량이 다르다.

두 신축량의 차이만큼 체결장치에 마찰력이 생긴다.

이 마찰력의 반력이 롱레일종하중이며, 교량보와 교대에 전달된다.

이 하중은 교량 설계하중의 검토 항목이다.

상로·하로 트러스 비교

상로형과 하로형은 바닥틀 위치가 달라 레일 위치와 축력 경로가 다르다.

상로형은 레일이 상현재 가까이 있어 축력이 상부 구조로 직접 흐른다.

하로형은 전달 경로가 길어 종방향 변형이 크게 나타날 수 있다.

그러므로 축력 크기를 단정하지 말고 형식별 전달 경로를 먼저 비교한다.

온도 고정점과 신축길이

온도 고정점은 온도가 변해도 종방향 변위가 생기지 않는 점이다.

고정점에서 멀어질수록 교량 종방향 변위와 레일 축력이 커진다.

교대 받침 중심에서 고정점까지의 거리가 온도 신축길이의 기준이 된다.

정리와 대책

방금 문제의 정답은 커진다. 고정점에서 멀수록 축력이 커진다.

장대레일축력은 원인, 결과, 대책을 짝지어 답해야 점수가 된다.

흔한 실수는 시동·제동하중과 교량 바닥판의 휨을 빠뜨리는 것이다.

설계 단계에서 종하중과 궤도 상호작용을 함께 검토한다.