표제지
목차
국문요약 11
1장 서론 13
1.1. 연구배경 및 목적 13
1.2. 연구 동향 17
1.3. 연구 내용 및 방법 19
2장 이론적 고찰 21
2.1. 교량받침의 역할과 종류 및 발전과정 21
2.2. 스페리컬 교량받침 24
2.3. PAEP 스페리컬 교량받침 27
2.3.1. PAEP 스페리컬 교량받침의 소개 및 기능 27
2.3.2. PAEP 스페리컬 교량받침의 형상 27
2.3.3. PAEP 스페리컬 교량받침의 구성 28
2.3.4. PAEP 스페리컬 교량받침의 특징 29
3장 PAEP 마찰재 재료의 내구성능 특성시험 30
3.1. PAEP 마찰재 재료의 내구성능 특성시험 개요 30
3.2. 마찰재 내구성능평가 시험 방법 31
3.3. 마찰재 마모성능평가 시험 34
3.3.1. 마찰재 마모성능평가 시험시편의 규격 34
3.3.2. 마찰재 마모성능평가 시험기준 35
3.3.3. PTFE 마찰재 마모 시험결과 36
3.3.4. PAEP 마찰재 마모 시험결과 37
3.3.5. PTFE 마찰재와 PAEP 마찰재 마모 시험결과 비교 39
3.4. 마찰재 마찰계수 평가시험 40
3.4.1. 마찰재 마찰계수 평가시험 기준 40
3.4.2. 마찰재 마찰계수 산정 40
3.4.3. PTFE 마찰재와 PAEP 마찰재의 마찰계수 시험결과 41
3.5. 마찰재의 장기 처짐량 비교시험 44
3.5.1. 마찰재 장기 처짐량 비교시험 방법 44
3.5.2. 마찰재 장기 처짐량 비교시험 결과 45
3.5.3. PTFE 마찰재와 PAEP 마찰재 장기 처짐량 시험결과 비교 47
3.6. 마찰재 압축강도 시험 48
3.6.1. 마찰재 압축강도시험 개요 48
3.6.2. 압축강도시험 시편규격 49
3.6.3. 압축강도 시험절차 50
3.6.4. 압축강도 시험결과 51
3.7. PAEP 마찰재 내구성능 시험 결과 요약 53
4장 PAEP 중판을 사용한 스페리컬 교량받침 성능평가 54
4.1. PAEP 스페리컬 교량받침 완제품 성능평가 54
4.1.1. 스페리컬 교량받침 완제품 성능평가 규정 54
4.1.2. 교량받침 완제품 시험방법 55
4.1.3. PAEP 스페리컬 교량받침 완제품 제원 57
4.1.4. PAEP 스페리컬 교량받침 완제품 시험결과 57
4.1.5. 수직하중 재하시험 결과 59
4.1.6. 수직/수평하중 재하시험 결과 61
4.1.7. 회전시험 결과 63
4.2. PAEP 스페리컬 교량받침 완제품 장기마찰평가 64
4.2.1. PAEP 스페리컬 교량받침 완제품 장기마찰시험 평가기준 64
4.2.2. PAEP 스페리컬 교량받침 완제품 장기마찰평가 결과 65
4.3. 실내 시험 결과 67
5장 완제품 수직, 수평하중 유한요소해석 69
5.1. 유한요소해석 개요 69
5.1.1. 해석프로그램 70
5.1.2. 접촉해석 70
5.1.3. 해석모델 71
5.1.4. 유한요소해석 평가방법 73
5.2. PAEP 마찰재 교량받침 해석 73
5.3. PAEP 마찰재 교량받침 설계제원 74
5.4. PAEP 마찰재 교량받침 해석결과 76
5.4.1. 고정단 수직하중 재하 해석결과 76
5.4.2. 고정단 수평하중 재하 해석결과 78
5.5. 수치해석 및 실내시험 결과 80
6장 결론 82
참고문헌 84
Abstract 86
표 2.1. 교량받침 중판의 기능 및 소재별 분류 23
표 3.1. 마찰재 철도 설계기준 32
표 3.2. 해외 마찰계수 성능평가 기준 33
표 3.3. 시편의 기계적 성질 35
표 3.4. 마모시험 조건 36
표 3.5. 시편 마찰재 두께 변화 37
표 3.6. 시편 마찰재 무게 변화 37
표 3.7. 시편 마찰재 두께 변화 38
표 3.8. 시편 마찰재 무게 변화 38
표 3.9. 마찰재 시편의 마모시험 결과 비교 39
표 3.10. 장기처짐량 시험 조건 44
표 3.11. 마찰재 장기 처짐시험 결과 47
표 3.12. PTFE 평균 및 연단 압력 (KS F 4424-1996 5. 3항) 49
표 3.13. 마찰재 압축강도 시험결과 52
표 4.1. 교량받침의 완제품 성능 평가 기준 54
표 4.2. PAEP 스페리컬 교량받침 제원표 57
표 4.3. PAEP 스페리컬 교량받침 시험결과 59
표 4.4. 수직하중 재하 후 주요 부품별 발생변위 및 변형률 60
표 4.5. 수직/수평하중 재하 후 주요 부품별 발생 수평변위 및 변형률 62
표 4.6. 완제품 장기 마찰시험 조건 65
표 4.7. 5,000kN PAEP 스페리컬 교량받침 제원표 65
표 4.8. 완제품 장기마찰시험 결과 66
표 5.1. 모델링 특성 값 69
표 5.2. 대상완제품 규격 및 재하하중 70
표 5.3. 수직하중 재하 후 주요 부품별 최대 발생응력 (고정단) 77
표 5.4. 수직하중 재하 후 주요 부품별 최대 발생변위 (고정단) 78
표 5.5. 수평하중 재하 후 주요 부품별 최대 발생응력 (고정단) 79
표 5.6. 수평하중 재하 후 주요 부품별 최대 발생변위 (고정단) 80
그림 1.1. 교량받침의 주요기능 14
그림 1.2. 교량받침 파손 사례 15
그림 1.3. PAEP 스페리컬 교량받침 16
그림 2.1. 스페리컬 교량받침의 형상 24
그림 2.2. PTFE 마찰재 25
그림 2.3. 마찰재 마모 및 파손 발생 25
그림 2.4. 고력황동 스페리컬 베어링형상 26
그림 2.5. 고력황동 베어링 녹발생 26
그림 2.6. 녹발생에 따른 일체화 현상 26
그림 2.7. PAEP 스페리컬 교량받침의 형상 27
그림 2.8. PAEP 스페리컬 교량받침 구성요소 29
그림 3.1. 해외기준 교량받침 마찰재 장기거동 성능시험 방법 33
그림 3.2. 고정판(Fixed plate) 34
그림 3.3. 시험시편의 형상 35
그림 3.4. PTFE 마모시험 중 사진 36
그림 3.5. PTFE 마모시험 종료 사진 36
그림 3.6. PTFE 마모시험 종료 후 미끄럼판 사진 36
그림 3.7. PTFE 마모시험 종료 후 시료 사진 36
그림 3.8. PAEP 마찰시험 중 사진 38
그림 3.9. PAEP 마찰시험 종료 사진 38
그림 3.10. PAEP 마찰시험 종료 후 미끄럼판 사진 38
그림 3.11. PAEP 마찰시험 종료 후 시료 사진 38
그림 3.12. 시간 - 수평하중 그래프 41
그림 3.13. PTFE 초기 마찰계수 42
그림 3.14. PTFE 전체 마찰계수 42
그림 3.15. PAEP 초기 마찰계수 42
그림 3.16. PAEP 전체 마찰계수 42
그림 3.17. PAEP, PTFE, 고력황동 전체 마찰계수 비교 43
그림 3.18. 장기처짐 시험기 44
그림 3.19. PTFE 시험 전 시료 45
그림 3.20. PTFE 시험 종료 후 시료 45
그림 3.21. PTFE 압축재하 시험결과 45
그림 3.22. PTFE 최대하중 도달 후 처짐량 45
그림 3.23. PAEP 시험 전 시료 46
그림 3.24. PAEP 시험 종료 후 시료 46
그림 3.25. PAEP 압축재하 시험결과 46
그림 3.26. PAEP 최대하중 도달 후 처짐량 46
그림 3.27. 압축시험용 압축장비 49
그림 3.28. 압축시험 장비 사진 49
그림 3.29. 압축시험 시편 PTFE 50
그림 3.30. 압축시험 시편 PAEP 50
그림 3.31. 압축시험 PTFE 51
그림 3.32. 압축시험 PAEP 51
그림 3.33. 압축하중-변형률 이력곡선 PTFE 51
그림 3.34. 압축하중-변형률 이력곡선 PAEP 51
그림 3.35. 압축하중-변형률 이력곡선 PTFE vs PAEP 52
그림 3.36. 시험 전 후 마찰재 형상 사진 52
그림 4.1. 수직재하시험 후 상판과 미끄럼판 사진 58
그림 4.2. 수직 재하시험 후 하판과 PAEP 중판 사진 58
그림 4.3. 1,500kN 수직하중 재하시험 그래프 59
그림 4.4. 5,000kN 수직하중 재하시험 그래프 60
그림 4.5. 10,000kN 수직하중 재하시험 그래프 60
그림 4.6. 1,500kN 수직/수평하중 재하시험 그래프 61
그림 4.7. 5,000kN 수직/수평하중 재하시험 그래프 62
그림 4.8. 10,000kN 수직/수평하중 재하시험 그래프 62
그림 4.9. 1,500kN 회전시험 그래프 63
그림 4.10. 5,000kN 회전시험 그래프 64
그림 4.11. 10,000kN 회전시험 그래프 64
그림 4.12. 5,000kN 완제품 장기마찰시험 시험 전·후 제품 사진 67
그림 5.1. 3D CAD 모델링 72
그림 5.2. 부품별 요소 작성 72
그림 5.3. 사용된 메쉬 요소 72
그림 5.4. 하중 경계조건 73
그림 5.5. 고정단 해석 모델 형상 74
그림 5.6. 해석에 사용된 고정단 교량받침 설계제원 75
그림 5.7. 고정단 수직하중 재하시 완제품 응력분포 76
그림 5.8. 고정단 수직하중 재하 후 주요 부품 응력분포 77
그림 5.9. 고정단 수평하중 재하 후 주요 부품 응력분포 79