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新建公路下穿高速铁路桥梁安全分析

摘要：新建路基下穿高速铁路对桥梁安全产生影响，主要影响表现为横桥向、

顺桥向和竖向位移过大，导致桥梁结构损坏，从而影响桥梁运营安全。本文以某

公路路基下穿高速铁路桥梁为，采用有限元数值模拟研究公路下穿高速铁路对

桥梁的安全影响，并以此提出施工建议。对此类公路路基下穿高速铁路桥梁安全

分析具有重要的参考价值。

关键词：公路路基；高速铁路；桥梁；下穿；位移

随着高速铁路和高速公路的快速发展，在既有高速铁路用地范围内来修建公

路工程项目越来越多，新建公路对既有高速铁路正常运营的影响受到运营单位和

研究者的广泛关注。本文以某高速公路下穿高速铁路为研究对象，采用有限元数

值分析进行了安全性分析，并提出了风险控制建议。

1工程实

某拟建高速公路设计时速100km/h，按照双向四车道一级公路进行设计建设，

荷载标准采用公路-Ⅰ级。既有高速铁路为双线高速铁路，设计时速250km/h。

新建公路以分离式路基形式下穿高速铁路桥梁，交叉处铁路桥梁跨径为32m

简支箱梁，公路从桥梁第3、4、5孔处下穿通过。

2有限元模型建立

2.1模型整体介绍

采用MidasGTS软件建立有限元模型，本模型选择土体尺寸为：沿顺桥向尺

寸为123m，横桥向尺寸为51m，深度方向尺寸为76m。建立节点68911个，单

元170087个。模型如图1所示。

图1有限元模型

图2顺桥向位移（单位：mm）

2.2参数的选取

土层选择各项同性的莫尔-库伦弹塑性模型，混凝土材料采用各项同性的弹性

模型，桩模拟采用界面和桩中的桩模型。参数具体取值如表1所示。

表1材料参数表

2.3施工阶段

荷载有自重和汽车荷载，汽车荷载采用公路-Ⅰ级的车辆荷载施加。桥梁上部荷载通过集

中力和弯矩施加于墩顶。

定义了三个施工阶段：阶段一：不修建公路的原始状态，即没有路基；阶段二：路基修

建，但不考虑汽车荷载；阶段三：考虑汽车荷载，即运营阶段。

3结果分析与讨论

通过计算分析，顺桥向的位移如图2所示。

提取墩顶位移，结果如表2所示。

表2桥梁墩顶位移（单位：mm）

3.4结果分析

根据《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》（TB10182-2017）中的要求如下表3所

示。

表3墩台顶位移限值（单位：mm）

从上面的计算结果可以看出，桥墩顶顺桥向、横向和竖向位移均满足要求。所以公路下

穿既有高速铁路，对铁路运营影响较小，满足规范要求。

4施工建议

结合新建公路工程下穿高速铁路桥梁的安全性分析结论，提出如下施工建议：

（1）公路施工期间，避免大型机械在高速铁路桥墩附近扰动。高速铁路桥墩附近禁止堆

土、弃土、存放材料及大型设备。

（2）公路施工期间，施工单位应制定周密的施工方案，采取的施工方式、使用的施工机

械不得影响铁路正常运营，不得影响桥墩安全，铁路养护部门应加强巡守，避免安全事故的

发生。

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