新建道路工程下穿高速铁路桥梁的研究分析

来源：华佗小知识

工程与工业技术DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2110-5042-3150

2021NO.27SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION科技资讯新建道路工程下穿高速铁路桥梁的研究分析

黎毓阳

(中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600)

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：道路下穿中图分类号：U23

高速铁路桥梁

车辆撞击文献标识码：A

水平位移

文章编号：1672-3791(2021)09(c)-0045-03

ResearchandAnalysisofNewRoadEngineeringUnder

High-speedRailwayBridge

LIYuyang

(ChinaRailwayFifthSurveyandDesignInstituteGroupCo.,Ltd.,Beijing,102600China)

Abstract:Atpresent,whenmoreandmorenewroadsintersectwithhigh-speedrailways,theschemeofbuildingnewroadsunderhigh-speedrailwayBridgesispreferred.Intheprocessofroadoperation,whetherthedesignschemecanensuretheoperationsafetyofhigh-speedrailwayisakeyproblem.Thiswillnotonlyaffectthesafetyofroadoperation,butalsodirectlyaffectthesafetyandefficiencyofrailwayoperation.Onthepremiseofpracticalcases,thispaperanalyzestheimpactofvehicleimpactonrailwaypiersthroughdifferentpositionsofRailwayPiers,itcanbeusedasareferenceforsimilarengineeringrouteselection,roadlongitudinalslopedesignandunderpasshigh-speedrailwaybridgeengineeringdesign.

KeyWords:Roadunderhigh-speed;Railwaybridge;Vehicleimpact;Horizontaldisplacement

随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路线应尽量选择从高速铁时，宜优先选用桥梁结构[2]，路桥墩较高且桥梁跨度较大处下穿。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为确保高速铁路运营安全，道路外侧除了采用采用最

[3]

车辆冲出防撞护栏后与铁路桥高等级防撞护栏外[5]，

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，道路交叉等级为IIa类。新建道路下穿运营高铁桥梁时

布，还会导致工程施工难度加大[4]。道路运营过程中，路设计标准为双幅道路，设计速度60km/h。道路与铁

作者简介：黎毓阳（1993—），男，本科，助理工程师，研究方向为桥梁工程。

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分析项目项目原设计值撞击作用增加值原设计值与撞击作用组合

容许承载力

单位kNkNkNkNMPaMPaMPaMPaMPaMPammmm

横桥向撞击543884.25522.259414.430.194.6211.80.192.251.613

顺桥向撞击5438184.45622.459414.430.344.7711.80.342.252.283

地基承载力影响

Pmax工况下应力值

墩台及基础压应力

撞击作用值组合值容许值

墩台及基础拉应力墩顶水平位移

撞击作用值容许值撞击作用值容许值

图1道路与铁路交叉横断面

图2桥墩受车辆顺桥向及横桥向撞击模型（kN）

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

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

撞击过程产生的影坛造双线特大桥、南广铁路坛造双线特大桥第38孔、点距离38号桥墩的墩顶距离最小，第39孔，涉及铁路桥第37号、第38号、第39号桥墩。响最大，该次取38号桥墩计算分析。38号桥墩墩高

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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。

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，顺桥向基本接近桥墩墩高3/4墩顶位移达到3mm限值[5]，位置。

2铁路桥墩计算分析

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）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1000kN，在车辆行驶垂直方向应取500kN，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1.2m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，3结语可视防撞设施的防撞能力，对汽车撞击力设计值予以该文研究了城市道路下穿高速铁路桥梁对铁路桥折减，但折减后的汽车撞击力设计值不应低于上述规梁的影响。通过实际工程案例，重点分析了道路运营根据车辆冲出护栏后撞击铁路桥墩模拟定的1/6。[7]”

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MidasCivil软件建立数值计算模型。按车辆行驶方向取200kN，垂直车辆行驶方向取100kN。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MidasCivil软件建立数值计算模型，建立节点326个，单元315个，模型具体见图2。

该次根据计算模型模拟车辆撞击桥墩后，分析桥计墩的竖向沉降、墩台的水平变形、结构安全性等[8]，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的是桥墩墩顶水平位移的限值，下一小节将对撞击点位于墩身不同位置产生

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

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[7]中交公路规划设计院有限公司.公路桥涵设计通用规范:JTGD60-2015[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.

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