公路下穿某鐵路橋梁的基礎(chǔ)位移問題探究

竇 文 智

(中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 晉中 030600)

?

公路下穿某鐵路橋梁的基礎(chǔ)位移問題探究

竇 文 智

(中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 晉中 030600)

結(jié)合東北某新建公路下穿某鐵路橋梁的基本情況，建立了公路結(jié)構(gòu)計算模型，對公路建設(shè)的三種工況進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了橋墩承臺的位移特征，有利于提升公路建設(shè)的安全性，降低公路建設(shè)對鐵路橋梁的影響。

公路，橋梁，承臺，荷載

0 引言

東北地區(qū)鐵路橋梁建設(shè)，必須對地區(qū)地質(zhì)情況予以慎重考慮，能夠結(jié)合實際情況，做好相應(yīng)的防護(hù)對策，以保證施工的安全性和可靠性。東北地區(qū)砂性土較多，對鉆孔防護(hù)樁的應(yīng)用較為廣泛，這一做法，目的在于保證公路下穿越鐵路橋梁，能夠做好相應(yīng)的安全防護(hù)工作，保證鐵路橋梁建設(shè)具有更高的穩(wěn)定性。另外，公路下穿鐵路橋梁建設(shè)，可能導(dǎo)致臺基、路基下沉，產(chǎn)生基礎(chǔ)位移問題，威脅列車安全。針對于這一情況，需要做好位移控制，能夠結(jié)合具體施工情況，制定切實、可行的施工計劃，以滿足鐵路橋梁建設(shè)的實際需要。

1 公路下穿某鐵路橋梁基本情況

城市化進(jìn)程日益加快的背景下，城市道路交通建設(shè)問題引起了人們的廣泛關(guān)注。在車輛日益增多的形勢下，道路橋梁建設(shè)的荷載問題，直接關(guān)系到了道路運輸企業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步[1]。本人結(jié)合自身的實際工作經(jīng)驗，分析了公路下穿鐵路橋梁建設(shè)中可能出現(xiàn)的位移問題。案例基本情況如下：

東北某新建公路設(shè)計的荷載為BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)，公路下穿A大橋，在具體施工過程中，KO+113.523～KO+051.084段位置，距離大橋中心11 m左右。A大橋總長度為118 m，其上部分結(jié)構(gòu)為24 m預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以T梁建筑形式為主，橋墩為圓形橋墩。在橋墩建設(shè)過程中，為了保證A大橋的安全性和可靠性，橋墩基礎(chǔ)采取了擴大化的建設(shè)方式，尺寸在10.3 m×8.4 m×2.3 m，其埋深大約為9.80 m～11.02 m。在進(jìn)行公路建設(shè)過程中，考慮到公路與鐵路橋梁的距離較近，填土高度較大，這就需要研究公路建設(shè)對鐵路橋梁產(chǎn)生位移的影響，避免對鐵路橋梁正常運營產(chǎn)生危害，滿足實際發(fā)展需要[2]。

2 公路建設(shè)基本結(jié)構(gòu)模型參數(shù)分析

在公路下穿鐵路橋梁建設(shè)過程中，基礎(chǔ)位移問題的把握，需要結(jié)合地區(qū)地質(zhì)情況，把握地質(zhì)特征，就可能引起的位移問題予以切實把握，避免缺乏地形、地質(zhì)考慮，影響到公路建設(shè)的安全性和穩(wěn)定性[3]。此外，公路下穿鐵路橋梁建設(shè)時，公路負(fù)荷會對鐵路橋梁運行帶來一定影響，這一問題在實際建設(shè)過程中，也必須予以充分的重視。

2.1 公路建設(shè)地質(zhì)勘察

新建公路的荷載標(biāo)準(zhǔn)為BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)，擬建地區(qū)為東北平原地區(qū)，地形較為平坦，但是多以砂土為主，導(dǎo)致公路建設(shè)可能出現(xiàn)一定的位移，影響到道路建設(shè)的穩(wěn)定性[4]。針對于這一情況，需要對土體相關(guān)參數(shù)信息予以把握，做好方案計劃，以保證施工效果。

表1 新建公路地區(qū)土體參數(shù)統(tǒng)計表

結(jié)合新建公路土體參數(shù)信息(見表1)，為了滿足建模分析需要，將公路荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。在公路修建時，道路的填土高度可以在3.4 m左右，施工荷載在24 kPa。同時，結(jié)合土體參數(shù)信息，借助摩爾—庫侖模型，對橋墩的彈性模型進(jìn)行對應(yīng)設(shè)計[5]。關(guān)于設(shè)計的公路建設(shè)結(jié)構(gòu)，具體信息我們可以從圖1中看出。

2.2 公路建設(shè)分析與三維模擬

基于新建公路下穿鐵路橋梁情況，需要考慮到公路承受的汽車荷載，并且這一荷載對鐵路橋梁帶來了怎樣的影響。針對于這一問題，通過模擬汽車荷載對鐵路橋墩、基礎(chǔ)承臺的影響情況，能夠更好的把握建設(shè)過程中存在的實際問題。在具體分析過程中，需要對公路建設(shè)的實際情況進(jìn)行考慮，結(jié)合工況信息，對其可能產(chǎn)生的位移情況予以把握。

工況一：假設(shè)橋墩基礎(chǔ)的荷載參數(shù)為2 000 kN，自重為5 000 kN。施工建設(shè)時，主要考慮的問題則是橋墩自重和公路傳來的荷載。這一施工下，對公路自身可能出現(xiàn)的位移情況沒有考慮其中；

工況二：假設(shè)橋墩基礎(chǔ)的荷載參數(shù)為2 000 kN，自重為5 000 kN，填土為75 kPa，施工荷載參數(shù)為25 kPa。這一過程中，考慮到了填土以及施工機械帶來的荷載；

工況三：假設(shè)橋墩基礎(chǔ)的荷載參數(shù)為2 000 kN，自重為5 000 kN，填土為75 kPa，車輛為10 kPa。在結(jié)合這些數(shù)據(jù)分析過程中，考慮到了汽車荷載作用下，橋墩基礎(chǔ)可能出現(xiàn)的沉降位移問題。同時，工況三也結(jié)合了公路建成之后，汽車荷載對道路交通的影響[6]。

從工況一情況來看，不存在公路下穿鐵路橋梁過程中，橋墩最大位移在7.2 mm，這一沉降情況產(chǎn)生后，會在一定時間內(nèi)逐漸消失，對公路運行的穩(wěn)定性不會產(chǎn)生較大的影響。

從工況二情況來看，在進(jìn)行施工過程中，可能受到機械設(shè)備影響，導(dǎo)致最大沉降度達(dá)到157 mm左右，并且在填土過程中，會對橋墩基礎(chǔ)位移產(chǎn)生影響，但是其數(shù)值會小于157 mm。

從工況三情況來看，主要荷載來自于汽車荷載，這一過程中，導(dǎo)致的位移范圍在122 mm左右。這一唯一數(shù)值與工況二的數(shù)值相比，相對較低。

2.3 橋墩承臺的位移分析

公路下穿鐵路橋梁基礎(chǔ)位移問題的分析，要注重對橋墩承臺位移情況予以把握。橋墩承臺的位移影響，主要來自于X軸、Y軸、Z軸三個方面。在這一過程中，導(dǎo)致位移較大的位置，主要是橋墩混凝土基礎(chǔ)土體產(chǎn)生較大的塑性變形，導(dǎo)致土體被破壞，使橋墩基礎(chǔ)發(fā)生位移。這樣一來，橋墩基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降后，鐵路橋梁的安全性將會受到較大的影響，給鐵路橋梁運行帶來一定的安全隱患。

東北地區(qū)公路下穿鐵路橋梁產(chǎn)生的位移問題分析，要對橋墩承臺各個方面的位移數(shù)值進(jìn)行把握，尤其考慮到土體破壞程度。這樣一來，在進(jìn)行公路建設(shè)施工時，能夠有針對性的降低沉降問題帶來的破壞性。關(guān)于其產(chǎn)生的位移情況，我們可以從圖2中看出：

從圖2所示信息來看，工況二產(chǎn)生的位移效果要大于工況三的位移，這可能導(dǎo)致實際施工存在較大的不利，影響到施工質(zhì)量和施工安全問題。

3 結(jié)語

本文在對公路下穿鐵路橋梁基礎(chǔ)位移問題分析過程中，結(jié)合了東北地區(qū)公路建設(shè)的地質(zhì)情況，借助于ABAQUS軟件，通過數(shù)據(jù)模擬，就公路修建引起的鐵路橋梁位移問題進(jìn)行了分析。通過本文的研究，得出以下結(jié)論：

1)交通運輸狀況的日益惡化，公路建設(shè)問題引起了人們廣泛關(guān)注。但日益錯綜復(fù)雜的交通運輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中，必須對公路建設(shè)和鐵路橋梁之間的關(guān)系予以把握，考慮到公路下穿鐵路橋梁可能引起的鐵路橋梁基礎(chǔ)位移問題。通過對基礎(chǔ)位移問題的把握，有利于提升公路建設(shè)的安全性，并對鐵路橋梁予以較好的保護(hù)，避免由于過大荷載導(dǎo)致較大的沉降問題。

2)公路下穿鐵路橋梁建設(shè)過程中，需要對填土高度予以把握，并對機械施工情況予以考慮，合理的進(jìn)行工序安排，降低公路建設(shè)對鐵路橋梁建設(shè)的不利影響。

3)基礎(chǔ)位移問題的考慮，需要對東北地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行深入的分析，保證施工方案制定，能夠?qū)κ┕ぞ唧w情況予以把握，合理、有效的利用資源，保證公路建設(shè)的質(zhì)量和效率得到較大幅度的提升。此外，還需要考慮到公路通車后，可能產(chǎn)生的車輛荷載。車輛荷載對鐵路橋梁荷載有著較大的影響，通過把握這一影響因素合理的加強橋墩承臺穩(wěn)定性，是降低公路建設(shè)不利影響的關(guān)鍵。

[1] 謝欽方.新建公路下穿某鐵路橋梁基礎(chǔ)位移分析[J].鐵道建筑技術(shù),2013(S1):11-13,25.

[2] 李光偉.盾構(gòu)隧道施工對既有橋梁基礎(chǔ)的影響分析[J].世界橋梁,2013(4):66-70.

[3] 高世強.高速鐵路橋梁橋下新建公路工程的安全性分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2015(4):63-67.

[4] 王 菲,禚 一.基坑開挖對既有鐵路橋基礎(chǔ)變位的影響分析[J].鐵道工程學(xué)報,2012(8):28-33.

[5] 周津斌.某集裝箱鐵路工程下穿津秦高速鐵路橋梁安全影響分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2014(3):85-89，93.

[6] 段翔遠(yuǎn),徐井芒,陳 嶸.靜風(fēng)荷載對高墩大跨橋梁位移影響分析[J].鐵道建筑,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

竇文智(1967- )，男，工程師

U443.1

A