随着我国公路箱涵下穿既有线铁路这类交叉项目的不断增加,多数会通过对上部既有线进行加固,从而实现下部土体开挖和箱体顶进施工,同时保证既有线的正常运营。但施工中间不可避免会对周围土体构成扰动,导致上部加固结构产生较大变形,对上部线路运营构成安全威胁。目前对于箱涵体下穿既有线的研究中,对轨道和上部加固体系的研究较少。尤其是在箱涵体跨度大且上部覆土较薄的情况下施工顶进时,上下行线列车能否安全驶过施工区值得更进一步研究。为此,本文以陇海铁路下穿公路箱涵体施工为依托,对铁路、箱涵体和上部加固体系的受力变形特征展开全面的分析,同时对相应变形控制措施进行优化研究。本文主要完成的工作如下:(1)通过对箱涵体顶进过程中轨道沉降的实测结果与模拟结果进行比较,发现轨道沉降的实测结果与模拟结果最大偏差不超过10%,呈现的规律基本吻合,表明本文的数值模拟结果具有较好的有效性和准确性。(2)基于对箱涵顶进施工过程的有限元模拟,研究了既有线无列车荷载、上行线通车、下行线通车、双线通车四种工况下轨道、箱涵体和上部加固体系随顶进施工过程中的受力变形特征。各工况下结构变形特征规律相似,其中轨道沉降均呈现“U”形特征;箱体底板两侧与边墙相接处以受压为主,箱体顶板以受拉为主;上部加固体系竖向位移在中轴线处最大。对比四种通车情况,双线通车下各结构变形最为严重,其中轨道最大沉降值为7.50mm,研究结论对类似工程具有一定的参考价值。(3)通过对不同列车时速与不同顶进步长的组合情况进行模拟,对比分析了双线通车下箱体顶进过程中上部加固体系和既有轨道的沉降变形特点。在相同步长下,上部既有线列车运行时速每增加15km/h,轨面最大沉降平均增大8.36%;在相同车速下,顶进步长每增加0.5m,轨面最大沉降平均增大14.25%。结论表明开挖步长相比上部列车运行时速对既有线轨道和上部加固体系的影响更大。(4)通过对不同顶进步长和不同车速下轨道预警值和报警值出现范围的综合分析,将箱涵下穿陇海铁路顶进施工的控制措施选取等级分为建议选取、慎重考虑选取、不建议选取三个等级。在本工程中顶进步长最大不应超过1m,同时最大列车时速应限制在45km/h以内。