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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例，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 工程实例
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Midas GTS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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论文作者:陈银灯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/27
标签：公路论文; 高速铁路论文; 桥梁论文; 位移论文; 荷载论文; 路基论文; 模型论文; 《基层建设》2019年第24期论文;