河道改造工程下穿既有高铁桥梁安全性影响分析李铭伟--中国期刊网

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河道改造工程下穿既有高铁桥梁安全性影响分析李铭伟

发表时间：2020/9/15 来源：《基层建设》2020年第15期作者：李铭伟

[导读] 摘要：随着国家高速铁路建设和城市规划市政工程的发展，既有河道不能满足城市新的防洪标准，需要对河道进行治理改造。

        中国铁路设计集团有限公司天津 300308
        摘要：随着国家高速铁路建设和城市规划市政工程的发展，既有河道不能满足城市新的防洪标准，需要对河道进行治理改造。为研究下穿高铁的河道整治工程对高铁运营安全的影响，本文以实际工程为例，采用Midas GTSNX软件对高铁桥下河道的改造施工过程进行精细化数值分析模拟，并提出相应的设计方案和施工措施。计算结果显示，河道的升级改造对既有高铁桥梁的影响程度在可控范围内，为同类型工程的设计与施工提供参考和借鉴。
        关键词：高速铁路桥梁；河道改造；沉降；横向变形；纵向变形；安全性
        0 引言
        截至2019年底，我国高速铁路运营里程已经达到3.5×104km，居世界第一位[1]，高速铁路技术发展迅猛[2]。高速铁路时速均在250km/h以上，无砟轨道结构对桥梁结构产生的竖向、横向及纵向变形要求极为严格[3]。近年来随着高铁布局成网以及城市的规划发展，与高铁交叉穿越的市政工程数量大幅增加。本文以和平沟排洪标准提升改造下穿郑阜高铁临阜特大桥为研究背景，采用Midas GTSNX软件建立精细化数值分析模型，研究分析了和平沟施工过程中对铁路桥梁的附加影响。
        1 工程概况
        郑阜铁路临阜特大桥，其主要技术标准为时速350公里，桥上铺设无砟轨道。和平沟排洪标准提升改造工程下穿郑阜铁路，设计里程为DK263+604.01~DK263+702.11（765~768#墩），交叉右角为89°。和平沟与铁路平面位置关系见图1。

        图1 和平沟与铁路平面位置关系示意图
        2 有限元模型
        采用有限元分析软件Midas GTSNX建立整体三维有限元模型进行计算分析，模型长度为200m，宽度100m，高度57.3m，土体采用修正摩尔-库伦模型来模拟土的本构关系，土体、承台、桥墩均采用3D实体单元，桥梁桩基采用1D植入式梁单元，挡墙采用2D板单元，桥梁的上部结构均以荷载形式加载在桥墩上来模拟，土体水平四周边界采用水平约束，底边界采用竖向约束。三维空间有限元土体模型模型单元数共计43598个，节点数共计49816个。
        3 安全性评价标准
        根据《铁路桥涵设计规范》[3]、《铁路桥涵地基和基础设计规范》[4]、《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》[5]的规定，本项目主要控制指标及限值见表1。

        由表3可以看出，由于河道铺砌引起的工后最大总沉降为-12.378mm，最大总差异沉降为4.185mm，最大累计横向水平变形为5.462mm，最大累计纵向水平变形为-9.257mm。因此本施工阶段引起的各项变形值均满足规范中的限值要求。
        5 结论
        本文以和平沟排洪标准提升改造下穿郑阜铁路临阜特大桥为例，建立了整体三维精细化数值分析模型，对河道开挖、河道铺砌两个施工阶段对桥梁结构产生的沉降、横向变形、纵向变形的影响进行分析与计算，得到以下结论：
        （1）施工过程中引起的临阜特大桥总沉降量最大值为-12.378mm，满足规范规定的工后沉降量20mm的限值要求。
        （2）施工过程中引起的临阜特大桥总差异沉降量最大值为4.669mm，满足规范规定的工后差异沉降量5mm的限值要求。
        （3）施工过程中引起的临阜特大桥累计附加最大横向水平变形量为5.462mm，满足规范规定的工后最大横向水平变形极限值要求。
        （4）施工过程中引起的临阜特大桥累计附加最大纵向水平变形量为-9.257mm，满足规范规定的工后最大纵向水平变形极限值要求。
        参考文献：
        [1]闫龙彪,程泽农,韩冰,张楠.我国高速铁路桥梁的研究现状与发展趋势[J].铁道建筑,2018,58(12):1-5.
        [2]何华武.我国客运专线应大力发展无碴轨道[J].中国铁路,2005(01):11-15+10.
        [3]刘诗文.明渠整治工程下穿高铁桥梁安全性影响分析[J].铁道勘测与设计,2018(04):75-79.
        [4]中国铁路设计集团有限公司.铁路桥涵设计规范:TB10002-2017[S].北京：中国铁道出版社,2017.
        [5]中国铁路设计集团有限公司.铁路桥涵地基和基础设计规范:TB10093-2017[S].北京：中国铁道出版社,2017.
        [6]同济大学、中国铁路经济规划研究院.公路与市政工程下穿高速铁路技术规程[S].北京：中国铁道出版社,2018.