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Die Dunkeltalbrücke ist ein 291 m langes zweigleisiges Eisenbahnüberführungsbauwerk der Neubaustrecke Ebensfeld–Erfurt, das zwischen der Grubentalbrücke und dem Tunnel Rehberg, in unmittelbarer Nähe des höchsten Punkts der Strecke, angeordnet ist. Die Brücke steht in Südthüringen westlich von Goldisthal und überspannt mit einem Bogen von 141 m Stützweite das tief eingeschnittene Dunkeltal mit seinen symmetrischen, etwa 30° steilen Talflanken. Im Talgrund verlaufen der Lauterborn und ein Forstwirtschaftsweg. Die Streckentrasse liegt in maximal 65 m Höhe über dem Talgrund und ist bei einer Entwurfsgeschwindigkeit von 300 km/h im Bauwerksbereich gerade. Die Brücke hat eine Feste Fahrbahn mit 4,5 m Gleisabstand und auf der östlichen Seite eine Lärmschutzwand.
Das Bauwerk liegt zwischen den Streckenkilometern 134,779 und 135,070 der Neubaustrecke.
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