我国铁路与城市轨道交通因线网密度日益增大而产生越来越多的交叉工点，地铁盾构隧道下穿既有铁路地基是二者交叉穿越的常用形式，目前对于该类工程的关注点多集中于施工阶段变形及安全控制，而研究运营阶段下穿体系在铁路列车和地铁列车两种不同荷载、不同组合作用下的系统动力响应具有一定的科学意义和工程价值。本文依托上海地铁11号线下穿京沪铁路工程，在铁路和临近地表布置三个测试断面，隧道内布置两个测试断面，现场实测并分析了铁路列车单独运行、地铁列车单独运行及两车交会运行三种情况下的铁路轨枕、路肩、地表及隧道结构的动力响应，并建立对应的有限元模型进行了模拟计算分析；在有限元模型得到实测验证的基础上，进一步研究了铁路轨道不平顺和下穿点土体加固这两个因素对系统动力响应的影响。本文主要研究工作和结果如下：
　　(1)现场实测铁路客车运行引起铁路轨枕横向振动能量主要分布在350-1100Hz，垂向振动能量主要分布在350-900Hz；路肩、地表及隧道壁垂向振动能量主要分布在8-90Hz，货车运行时与客车类似，但货车运行速度较低、轴重较小，引起振动的主频也较低；铁路轨枕、路肩、地表及隧道结构振动的峰值能反映轮轴沿车体、转向架周期分布激发的频率和轮轴通过相邻轨枕激发的频率。地铁列车运行引起隧道结构振动能量集中在70-120Hz和180-240Hz，其中整体式道床和隧道壁存在一定差别，横向与垂向振动也存在差别；铁路轨枕垂向、横向及路肩垂向振动能量集中在70-120Hz，地表垂向振动能量主要分布在20-120Hz，集中于20-50Hz和70-120Hz。在振动传播过程中，高频衰减快，低频衰减慢；地表振动的优势频率与土体弹性模量及到振源的距离有关，弹性模量越大，优势频率越高，到振源的距离越近，优势频率也越高。
　　(2)现场实测铁路列车运行引起的隧道壁振动加速度比地铁列车运行时小1~2个数量级，地铁列车运行引起的铁路轨枕加速度比铁路列车运行时小3个数量级，两者运行引起地表振动加速度幅值相当；铁路列车和地铁列车交会运行时，仅地表振动加速度有较为显著的叠加效应。
　　(3)采用有限元模拟方法计算分析了铁路列车和地铁列车单独运行时的系统动力响应，并与实测对比验证了有限元模拟的有效性；计算表明铁路列车和地铁列车引起的地表竖向振动均存在放大区，此外还分析了列车荷载引起隧道结构主应力增量沿隧道圆周的分布规律。
　　(4)采用有限元模拟进行了下穿系统动力响应影响因素分析。铁路列车运行时，铁路轨道短波不平顺引起的垂向振动影响范围有限，而由长波不平顺引起的低频振动影响范围很远；下穿点加固体模量提高对减小铁路列车运行时下方隧道结构的主应力增量效果显著。