新建道路工程下穿高速铁路桥梁的研究分析

黎毓阳

摘  要：目前，越来越多新建道路在与高铁交叉时，优先选用新建道路下穿高速铁路桥梁方案。道路运营过程中，设计方案能否确保高速铁路运营安全是关键性问题。这不仅影响道路运营的安全，还会直接影响铁路运营的安全及效率。该文以实际案例为前提，通过车辆撞击铁路桥墩的不同位置，分析撞击结果对铁路桥墩产生的影响，可供同类工程选线、道路纵坡设计及下穿高速铁路桥梁工程设计时参考借鉴。

关键词：道路下穿 高速铁路桥梁 车辆撞击 水平位移

中图分类号：U23文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）09（c）-0000-00

Research and Analysis of New Road Engineering Under High-Speed Railway Bridge

LI Yuyang

（Guangxi Branch of China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi Zhuang Autonomous Region，530000 China）

Abstract： At present， when more and more new roads intersect with high-speed railways， the scheme of new roads crossing high-speed railway bridges is preferred. In the process of road operation， whether the design scheme can ensure the operation safety of high-speed railway is a key problem. This will not only affect the safety of road operation， but also directly affect the safety and efficiency of railway operation. Based on the actual case， this paper analyzes the impact of vehicle impact on Railway Piers through different positions of Railway Piers，it can be used as a reference for similar engineering route selection， road longitudinal slope design and underpass high-speed railway bridge engineering design.

Key Words： Road under high-speed; Railway bridge;vehicle impact;Horizontal displacement

隨着道路与铁路的不断发展，运营线路与道路之间的相互关系也越来越密切，从而导致与道路立体交叉的情况越来越多，因此下穿构筑物的建设及使用已成为影响高速铁路运营安全的主要因素之一[1]。确保既有铁路的运营安全是道路设计以及施工过程关键所在。综合考虑当高铁桥下净空满足设置桥梁下穿条件时，宜优先选用桥梁结构[2]，路线应尽量选择从高速铁路桥墩较高且桥梁跨度较大处下穿[3]。下穿运营高速铁路施工不仅会改变既有铁路基础的应力和变形分布，还会导致工程施工难度加大[4]。道路运营过程中，为确保高速铁路运营安全，道路外侧除了采用采用最高等级防撞护栏外[5]，车辆冲出防撞护栏后与铁路桥墩的撞击点位置，也是影响铁路运营安全的重要因素。撞击点越低，对既有铁路的影响越小。该文结合南宁市合兴路下穿柳南客专坛造双线特大桥、南广铁路坛造双线特大桥设计方案为例，研究分析道路下穿既有高铁桥梁。

1 南宁市合兴路工程概况

1.1道路概况

南宁市合兴路为南宁市东环片区城市主干路，道路设计标准为双幅道路，设计速度60km/h。道路与铁路交叉等级为IIa类。新建道路下穿运营高铁桥梁时应该尽量选择从桥墩较高、桥梁大跨径处下穿，这样不仅可以保证市政道路和高铁能够彼此不受影响，还可以为市政道路的建设提供较大的施工作业空间，从而保证施工的顺利进行[6]。南宁市合兴路下穿柳南客专坛造双线特大桥、南广铁路坛造双线特大桥第38、39孔，涉及铁路桥第37、38、39号桥墩。道路与铁路交叉处设计高程为91.207m，交叉点距离38号桥墩顶部为14.2m。

1.2铁路概况

道路与铁路桥梁交叉桥段为32m简支箱梁，撞击点距离38号桥墩的墩顶距离最小，撞击过程产生的影响最大，该次取38号桥墩计算分析。38号桥墩墩高35m，承台高2.5m，长11.9m，宽9.1m，采用11根直径1.25m的钻孔摩擦桩基础，桩长24.5m。

2 铁路桥墩计算分析

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）第4.4.3条：“桥梁结构必要时可考虑汽车的撞击作用，汽车撞击力设计值在车辆行驶方向应1 000 kN，在车辆行驶垂直方向应取500 kN，两个方向的撞击力不同时考虑。撞击力应作用于行车道以上1.2 m处，直接分布于撞击设计的构件上。对设有防撞设施的结构构件，可视防撞设施的防撞能力，对汽车撞击力设计值予以折减，但折减后的汽车撞击力设计值不应低于上述规定的1/6。[7]”根据车辆冲出护栏后撞击铁路桥墩模拟计算，分析撞击点对铁路桥墩产生的影响。

2.1合兴路方案撞击点分析计算

该次计算采用midas civil软件建立数值计算模型。按车辆行驶方向取200 kN，垂直车辆行驶方向取100 kN。由于HA级防撞护栏高度为1.3m，偏于安全考虑，车辆撞击作用于路面上方1.3m处，撞击力作用位置标高91.207+1.3=92.507m，即桥墩承台上方22m处。

采用midas civil软件建立数值计算模型，建立节点326个，单元315个，模型如图2所示。

该次根据计算模型模拟车辆撞击桥墩后，分析桥墩的竖向沉降、墩台的水平变形、结构安全性等[8]，计算结果具体见表1。

由计算结果知，路侧设置HA护栏后能有效防止道路车辆翻越护栏撞击桥墩，即使翻越后车辆剩余的撞击能力对铁路桥墩及桩基的承载力及变形影响均在规范允许的范围内。

根据表1计算结果可知，通过对铁路桥墩地基承台力、墩台及桩基拉（压）应力以及墩顶水平位移的分析可知，对铁路桥墩影响最大是桥墩墩顶水平位移的限值，该文下节将对撞击点位于墩身不同位置产生的墩顶位移分析。

2.2 不同位置撞击点分析计算

该节对撞击点位于墩身不同位置进行分析计算，统计不同位置撞击点引起的铁路桥墩的墩顶位移，计算结果具体见图3。

由图3可知，当撞击点位于桥墩第28m时，顺桥向墩顶位移達到3mm限值[5]，基本接近桥墩墩高3/4位置。

3 结语

该文研究了城市道路下穿高速铁路桥梁对铁路桥梁的影响。通过实际工程案例，重点分析了道路运营期汽车撞击路侧护栏后翻出撞击铁路桥墩引起的铁路桥墩的沉降及水平位移，可供同类工程选线、道路纵坡设计及下穿高速铁路桥梁工程设计时参考借鉴。

参考文献

[1]陈广树.下穿高速铁路桥梁的U型槽大体积基坑开挖方案优化研究[J].北方交通，2021（3）：36-39.

[2]湛敏，陶涛，刘金国.新建公路下穿高速铁路建设方案对比研究[J].铁道标准设计，2020，64（S1）：132-136.

[3]戚晨辉，陈劼，代杰.市政道路下穿高速铁路技术简述及应用[J].运输经理世界，2020（10）：25-26.

[4]谢浩.沪通铁路路基下穿京沪高速铁路桥梁施工影响分析[J].铁道建筑，2020，60（11）：102-106.

[5]公路与市政工程下穿高速铁路技术规程：TB10182-2017[S].北京：中国铁道出版社，2018.

[6]张玉成. 新建道路下穿运营高速铁路桥梁的设计方案[J]. 大科技，2018（29）：207.

[7]公路桥涵设计通用规范：JTG D60-2015[S].北京：民交通出版社，2018.

[8]冯永兵.市政道路工程下穿高速铁路桥梁影响分析研究[J].百科论坛电子杂志，2021（3）：1431.