公路下穿某铁路桥梁的基础位移问题探究

窦 文 智

(中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600)



公路下穿某铁路桥梁的基础位移问题探究

窦 文 智

(中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600)

结合东北某新建公路下穿某铁路桥梁的基本情况，建立了公路结构计算模型，对公路建设的三种工况进行了数值模拟，分析了桥墩承台的位移特征，有利于提升公路建设的安全性，降低公路建设对铁路桥梁的影响。

公路，桥梁，承台，荷载

0 引言

东北地区铁路桥梁建设，必须对地区地质情况予以慎重考虑，能够结合实际情况，做好相应的防护对策，以保证施工的安全性和可靠性。东北地区砂性土较多，对钻孔防护桩的应用较为广泛，这一做法，目的在于保证公路下穿越铁路桥梁，能够做好相应的安全防护工作，保证铁路桥梁建设具有更高的稳定性。另外，公路下穿铁路桥梁建设，可能导致台基、路基下沉，产生基础位移问题，威胁列车安全。针对于这一情况，需要做好位移控制，能够结合具体施工情况，制定切实、可行的施工计划，以满足铁路桥梁建设的实际需要。

1 公路下穿某铁路桥梁基本情况

城市化进程日益加快的背景下，城市道路交通建设问题引起了人们的广泛关注。在车辆日益增多的形势下，道路桥梁建设的荷载问题，直接关系到了道路运输企业的发展和进步[1]。本人结合自身的实际工作经验，分析了公路下穿铁路桥梁建设中可能出现的位移问题。案例基本情况如下：

东北某新建公路设计的荷载为BZZ-100标准，公路下穿A大桥，在具体施工过程中，KO+113.523～KO+051.084段位置，距离大桥中心11 m左右。A大桥总长度为118 m，其上部分结构为24 m预应力的钢筋混凝土结构，以T梁建筑形式为主，桥墩为圆形桥墩。在桥墩建设过程中，为了保证A大桥的安全性和可靠性，桥墩基础采取了扩大化的建设方式，尺寸在10.3 m×8.4 m×2.3 m，其埋深大约为9.80 m～11.02 m。在进行公路建设过程中，考虑到公路与铁路桥梁的距离较近，填土高度较大，这就需要研究公路建设对铁路桥梁产生位移的影响，避免对铁路桥梁正常运营产生危害，满足实际发展需要[2]。

2 公路建设基本结构模型参数分析

在公路下穿铁路桥梁建设过程中，基础位移问题的把握，需要结合地区地质情况，把握地质特征，就可能引起的位移问题予以切实把握，避免缺乏地形、地质考虑，影响到公路建设的安全性和稳定性[3]。此外，公路下穿铁路桥梁建设时，公路负荷会对铁路桥梁运行带来一定影响，这一问题在实际建设过程中，也必须予以充分的重视。

2.1 公路建设地质勘察

新建公路的荷载标准为BZZ-100标准，拟建地区为东北平原地区，地形较为平坦，但是多以砂土为主，导致公路建设可能出现一定的位移，影响到道路建设的稳定性[4]。针对于这一情况，需要对土体相关参数信息予以把握，做好方案计划，以保证施工效果。

表1 新建公路地区土体参数统计表

结合新建公路土体参数信息(见表1)，为了满足建模分析需要，将公路荷载标准进行转化。在公路修建时，道路的填土高度可以在3.4 m左右，施工荷载在24 kPa。同时，结合土体参数信息，借助摩尔—库仑模型，对桥墩的弹性模型进行对应设计[5]。关于设计的公路建设结构，具体信息我们可以从图1中看出。

2.2 公路建设分析与三维模拟

基于新建公路下穿铁路桥梁情况，需要考虑到公路承受的汽车荷载，并且这一荷载对铁路桥梁带来了怎样的影响。针对于这一问题，通过模拟汽车荷载对铁路桥墩、基础承台的影响情况，能够更好的把握建设过程中存在的实际问题。在具体分析过程中，需要对公路建设的实际情况进行考虑，结合工况信息，对其可能产生的位移情况予以把握。

工况一：假设桥墩基础的荷载参数为2 000 kN，自重为5 000 kN。施工建设时，主要考虑的问题则是桥墩自重和公路传来的荷载。这一施工下，对公路自身可能出现的位移情况没有考虑其中；

工况二：假设桥墩基础的荷载参数为2 000 kN，自重为5 000 kN，填土为75 kPa，施工荷载参数为25 kPa。这一过程中，考虑到了填土以及施工机械带来的荷载；

工况三：假设桥墩基础的荷载参数为2 000 kN，自重为5 000 kN，填土为75 kPa，车辆为10 kPa。在结合这些数据分析过程中，考虑到了汽车荷载作用下，桥墩基础可能出现的沉降位移问题。同时，工况三也结合了公路建成之后，汽车荷载对道路交通的影响[6]。

从工况一情况来看，不存在公路下穿铁路桥梁过程中，桥墩最大位移在7.2 mm，这一沉降情况产生后，会在一定时间内逐渐消失，对公路运行的稳定性不会产生较大的影响。

从工况二情况来看，在进行施工过程中，可能受到机械设备影响，导致最大沉降度达到157 mm左右，并且在填土过程中，会对桥墩基础位移产生影响，但是其数值会小于157 mm。

从工况三情况来看，主要荷载来自于汽车荷载，这一过程中，导致的位移范围在122 mm左右。这一唯一数值与工况二的数值相比，相对较低。

2.3 桥墩承台的位移分析

公路下穿铁路桥梁基础位移问题的分析，要注重对桥墩承台位移情况予以把握。桥墩承台的位移影响，主要来自于X轴、Y轴、Z轴三个方面。在这一过程中，导致位移较大的位置，主要是桥墩混凝土基础土体产生较大的塑性变形，导致土体被破坏，使桥墩基础发生位移。这样一来，桥墩基础产生沉降后，铁路桥梁的安全性将会受到较大的影响，给铁路桥梁运行带来一定的安全隐患。

东北地区公路下穿铁路桥梁产生的位移问题分析，要对桥墩承台各个方面的位移数值进行把握，尤其考虑到土体破坏程度。这样一来，在进行公路建设施工时，能够有针对性的降低沉降问题带来的破坏性。关于其产生的位移情况，我们可以从图2中看出：

从图2所示信息来看，工况二产生的位移效果要大于工况三的位移，这可能导致实际施工存在较大的不利，影响到施工质量和施工安全问题。

3 结语

本文在对公路下穿铁路桥梁基础位移问题分析过程中，结合了东北地区公路建设的地质情况，借助于ABAQUS软件，通过数据模拟，就公路修建引起的铁路桥梁位移问题进行了分析。通过本文的研究，得出以下结论：

1)交通运输状况的日益恶化，公路建设问题引起了人们广泛关注。但日益错综复杂的交通运输网络构建过程中，必须对公路建设和铁路桥梁之间的关系予以把握，考虑到公路下穿铁路桥梁可能引起的铁路桥梁基础位移问题。通过对基础位移问题的把握，有利于提升公路建设的安全性，并对铁路桥梁予以较好的保护，避免由于过大荷载导致较大的沉降问题。

2)公路下穿铁路桥梁建设过程中，需要对填土高度予以把握，并对机械施工情况予以考虑，合理的进行工序安排，降低公路建设对铁路桥梁建设的不利影响。

3)基础位移问题的考虑，需要对东北地区的地质情况进行深入的分析，保证施工方案制定，能够对施工具体情况予以把握，合理、有效的利用资源，保证公路建设的质量和效率得到较大幅度的提升。此外，还需要考虑到公路通车后，可能产生的车辆荷载。车辆荷载对铁路桥梁荷载有着较大的影响，通过把握这一影响因素合理的加强桥墩承台稳定性，是降低公路建设不利影响的关键。

[1] 谢钦方.新建公路下穿某铁路桥梁基础位移分析[J].铁道建筑技术,2013(S1):11-13,25.

[2] 李光伟.盾构隧道施工对既有桥梁基础的影响分析[J].世界桥梁,2013(4):66-70.

[3] 高世强.高速铁路桥梁桥下新建公路工程的安全性分析[J].铁道标准设计,2015(4):63-67.

[4] 王 菲,禚 一.基坑开挖对既有铁路桥基础变位的影响分析[J].铁道工程学报,2012(8):28-33.

[5] 周津斌.某集装箱铁路工程下穿津秦高速铁路桥梁安全影响分析[J].铁道标准设计,2014(3):85-89，93.

[6] 段翔远,徐井芒,陈 嵘.静风荷载对高墩大跨桥梁位移影响分析[J].铁道建筑,2011(9):1-4.

Study on foundation displacement problems of highway under-passing the railway bridge beam

Dou Wenzhi

(ChinaRailway3rdBureauGroup5thEngineeringCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

Combining with basic conditions of the new northeast highway under-passing the railway bridge, the paper establishes the highway structure calculation model, carries out numerical simulation of three kinds of highway construction conditions, and analyzes the displacement features of the bridge pier cushion cap, which will be good for improving highway construction safety and reducing the impact of highway construction upon the railway bridge.

highway, bridge, cushion cap, load

1009-6825(2017)09-0120-02

2017-01-20

窦文智(1967- )，男，工程师

U443.1

A