姚宏志

（四平市盛博公路工程咨詢有限公司，吉林四平136000）

1 引言

目前，我國(guó)公路建設(shè)與鐵路建設(shè)的項(xiàng)目逐年增加，致使我國(guó)交通路網(wǎng)越加繁雜，并且在二者的設(shè)計(jì)中，交叉情況也逐漸地增多。為了確保行車安全以及財(cái)產(chǎn)安全，在公路以及鐵路項(xiàng)目施工前，需要對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)施工，盡可能減少二者之間的交叉數(shù)量，提高施工以及日后運(yùn)營(yíng)的安全性。本文研究的課題，對(duì)我國(guó)的高速公路橋梁以及鐵路隧道建設(shè)具有重要意義，對(duì)公路以及鐵路的交叉安全具有現(xiàn)實(shí)性意義。

2 工程概況

一般高速公路的建設(shè)，是采取六車道的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。通過對(duì)重慶市A高速公路進(jìn)行分析研究，該高速公路行車的速度控制在120km/h以內(nèi)，路基的寬度為34.5m，而在高速公路隧道中則是兩車道，而且隧道的進(jìn)口為直行，其中段落的曲面半徑為5500mm，隧道的坡度垂直角為11.5°，在交叉的路段中，所覆蓋的土層厚度為10m，在隧道的上方與公路相交，段路的長(zhǎng)度為40m，高速公路隧道的結(jié)構(gòu)為雙向v級(jí)，在施工中以黃土對(duì)隧道兩側(cè)進(jìn)行二襯澆筑。

為有效地確保高速公路以及鐵路的行車安全，本文在高速橋梁中選用1孔50m的裝配式預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，高速橋梁的橋面橋柱間的角度為60°，橋臺(tái)的類型為肋板臺(tái)，根據(jù)不同的地理環(huán)境樁長(zhǎng)不統(tǒng)一，平均為50m，樁的半徑為1.3m，橋梁全長(zhǎng)為50m，合理控制橋梁底部與地面之間的高度。

在交叉口處，交叉點(diǎn)與地面之間的高度為1300m，該地勢(shì)的周圍環(huán)境為地面環(huán)繞著山，山間具有一定的深度洼池，是屬于較為具有侵蝕性的地域，而隧道的地勢(shì)處于山間洼池處，通過對(duì)該地區(qū)進(jìn)行勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)勘測(cè)的深度已經(jīng)達(dá)到了極限，但未見到巖石，該地區(qū)地面類型大都為農(nóng)業(yè)用地，而橋梁的地理位置則處于山間的洼池處，對(duì)工程的施工造成了一定的難度。

3 高速公路橋梁上跨既有鐵路隧道安全性計(jì)算分析研究

3.1 確定計(jì)算模型

一般在對(duì)公路以及橋梁的運(yùn)算過程中，基本選用MIDAS軟件對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)以及隧道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。在通過采取該選件進(jìn)行計(jì)算后，需要對(duì)該施工工況進(jìn)行地勢(shì)結(jié)構(gòu)分析，并在施工范圍內(nèi)選用各路段中的巖土作為實(shí)現(xiàn)，根據(jù)得出的數(shù)據(jù)做出模型，實(shí)現(xiàn)該工程路段的三維立體模型，并選用Mohr-Coulomb的準(zhǔn)則；在隧道工程中的前期階段，對(duì)于支護(hù)工程采用三維實(shí)體單元彈性模型，并對(duì)隧道的二襯澆筑工程進(jìn)行施工彈性建立，對(duì)隧道板進(jìn)行單元模擬。在水平以及豎直方向中，采用位移約束邊界。

3.2 計(jì)算荷載施工階段

在高速公路橋梁工程施工過程中，施工單位以及建設(shè)單位需要考慮到隧道兩側(cè)的側(cè)樁基以及承臺(tái)工程，在施工時(shí)容易受到施工開挖影響以及橋梁在施工結(jié)束后的橋梁自重的影響。工程完畢后，在運(yùn)營(yíng)階段，橋梁的運(yùn)行車輛所產(chǎn)生的荷載重量在一定程度上，其重量是作用于橋梁上的，并且通過橋柱減弱一定的重量，將其余的重量傳遞到橋梁樁基中，容易引發(fā)橋柱周圍的地勢(shì)變形。由于該部分的土地層與澆筑后共同成為了受力的整體，在土層結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)變形前，通過計(jì)算橋梁的荷載力，并對(duì)隧道的側(cè)襯進(jìn)行計(jì)量。確保在運(yùn)營(yíng)的階段內(nèi)，汽車荷載符合公路-Ⅰ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 計(jì)算結(jié)果分析研究

根據(jù)對(duì)數(shù)值的模擬結(jié)果進(jìn)行分析可知，在該工程項(xiàng)目的構(gòu)建中，隧道與橋梁的構(gòu)造中，結(jié)構(gòu)的構(gòu)建形式呈相交斷面時(shí)對(duì)其后續(xù)的應(yīng)用最具劣勢(shì)，此時(shí)，該結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致斷面形變，并且在隧道拱頂處容易發(fā)生坍塌等變形現(xiàn)象。整個(gè)工程建筑中，會(huì)在仰拱與邊底的結(jié)合部位出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最大彎矩與最大軸力。在工況1中，工作人員對(duì)施工前的高速公路進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，其結(jié)果顯示，隧道頂部覆蓋土層的面積為10m2。將此時(shí)的建筑環(huán)境設(shè)置為初始狀態(tài)，則工程位移為零。在工況2中，在高速公路橋梁施工模擬中，施工的具體方案是以隧道的兩側(cè)為基礎(chǔ)，在相同的方向中，順次開挖橋梁基樁，之后在其上方施工做樁基承臺(tái)，最后對(duì)橋梁的上方進(jìn)行施工。在工況3中，高速公路橋梁模擬施工結(jié)束后，對(duì)運(yùn)營(yíng)再進(jìn)行模擬，其主要的模擬方式是必須按照《公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的施工，在橋梁上方布置行車道的荷載以及車輛集中荷載。通過對(duì)三個(gè)工程工況模擬施工后，計(jì)算結(jié)構(gòu)如表1以及表2所示。

表1 交叉路段各階段的結(jié)構(gòu)荷載力技術(shù)結(jié)果

表2 交叉路段各階段的結(jié)構(gòu)變形計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表1數(shù)據(jù)得出結(jié)論，橋梁的施工在結(jié)束后，隧道的一襯以及二襯的結(jié)構(gòu)在底板的拱腳處，彎矩增加了2.5kN·m，并且隧道的拱腳處軸力減少了29.6kN。在運(yùn)營(yíng)的過程中，橋梁結(jié)構(gòu)在一定的基礎(chǔ)上，隧道會(huì)隨之在一襯以及二襯施工中，底板以及拱腳彎矩將會(huì)增大到0.5kN·m，而拱腳軸力減少了2.5kN。通過計(jì)算結(jié)果得知，隧道結(jié)構(gòu)在此過程中，受到盒子壓力程度并不大，也就說明橋梁在此施工的過程中，對(duì)隧道施工的影響作用力并不大，也確保了二者同時(shí)施工的安全性。

對(duì)于表2數(shù)據(jù)結(jié)果而言，在橋梁施工的過程中，隧道的結(jié)構(gòu)受到了一定的影響，隧道的結(jié)構(gòu)在一定程度上出現(xiàn)了嚴(yán)重的下沉，并且橋梁的樁基位置也發(fā)生了一定偏移，兩側(cè)的沉降垂直方向逐漸減少，最大的垂直方向位置移動(dòng)距離為-5.56mm，雖然位移量較小，不過在一定的程度上，依舊會(huì)影響橋梁的質(zhì)量。當(dāng)橋梁在運(yùn)營(yíng)過程中，在車輛荷載作用下，隧道的機(jī)構(gòu)以及橋梁在建成后，在一定程度上產(chǎn)生出新的下沉。

4 結(jié)論

綜上所述，在通過相對(duì)的計(jì)算結(jié)果分析中，由于高速公路橋梁在施工的過程中，對(duì)隧道的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生影響力，雖然不大，但依舊存在著一定的問題，無論是整體的結(jié)構(gòu)還是一定的數(shù)值都將會(huì)保持在相應(yīng)的范圍內(nèi)。本文在研究的過程中主要通過對(duì)重慶市A高速公路的分析，完成我國(guó)現(xiàn)階段高速公路橋梁上跨既有鐵路隧道的安全性分析，并根據(jù)具體的研究完善了后續(xù)的結(jié)果確立工作。望此次研究?jī)?nèi)容與結(jié)果能夠得到相關(guān)人員的關(guān)注，并在實(shí)際工作中加以借鑒。