济滨铁路济阳黄河公铁两用特大桥施工方案

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043）

1 工程概况

济阳黄河公铁两用特大桥是济滨铁路全线唯一的公铁两用桥[1]，具有荷载重、跨度大、体量大，桥塔多、孔跨变化多、受控因素多等特点，受机场净空限高影响，结构形式选择有限。新建济阳到滨州铁路设计速度为350 km/h，综合桥位处河道情况及行洪（凌）、通航要求，结合防洪影响评价单位初步意见及周边地形地物控制，拟建济阳黄河公铁两用桥采用（60+120+300+240+228+144+84）m矮塔钢桁梁斜拉桥，主跨300 m，桥梁长度1 178 m。拟建桥位处两岸大堤距690 m，主河槽靠近西岸大堤，主河槽宽约290 m，南岸滩地宽约390 m。采用塔梁固结、塔墩分离，桥塔采用1字形钢桥塔，箱型截面，内宽1 400 mm，内高6 000 mm，主桁范围内变至4 000 mm，板厚50 mm。

济阳黄河公铁梁两用特大桥立面如图1所示。

图1 济阳黄河公铁梁两用特大桥立面图

2 主梁设计

钢桁梁采用两主桁结构，主桁架中心距34.9 m，N形桁架，桁高15 m，全桥共98个节间，节间距12 m。上层桥面为正交异性钢桥面板与STC组合桥面，大里程边跨60 m设45 cm厚混凝土压重，采用混凝土桥面。下层铁路桥面中间行车区域采用复合不锈钢板，正交异性钢桥面板体系，两侧设置纵向斜杆联结系，以减小横梁面外弯矩，与主桁共同受力。

3 施工方案初步选择

确定桥梁施工方案，通过不同桥梁结构形式、不同水文地质条件、不同设备装配能力等方面进行综合比选，采取不同的施工方法，也可采用多种施工方法的组合。

结合济滨高铁济阳黄河特大桥的工程特点，黄河航道不具备钢梁下河的运输能力，节间、整孔架设的施工方法不具备运输条件，主河槽内具有水防洪的要求，因此，膺架法不适用。

综合考虑该桥主跨跨越主河槽可采用悬臂法、顶推法，针对以上两个方案进行详细比选。

4 施工方案比选

钢桁梁悬臂施工与顶推施工总体方案对比如表1所示。

表1 钢桁梁施工总体方案对比

悬臂施工方案的安装系统包括拼装平台、吊装系统和调整系统；

顶推施工方案安装系统包括拼装系统、导梁系统、滑道系统、顶推系统和落梁系统。

4.1 施工周期

悬臂施工方案施工周期48个月，主梁及桥塔拼装16个月；顶推施工方案施工周期46个月，主梁顶推合龙14个月；相比较顶推施工方案节省2个月。

悬臂施工方案可增加投入设备，多开工作面同时开工；顶推方案受顶推设备及拼装平台影响仅可开2个工作面，不利于缩短工期。

4.2 防洪影响

悬臂施工方案为满足施工材料运输及钢梁架设的要求，应搭设两幅栈桥；顶推施工方案钢梁拼装在两岸拼装平台上完成，仅需设置一幅栈桥，但为减小最大悬臂需设置3个临时支墩。相比顶推施工方案临时设施占用河道面积较小，对黄河的行洪影响小。

4.3 大临设施

悬臂施工需设置2幅便桥，4个主墩需设置墩旁托架，两侧无索区需设置支架范围长度192 m。顶推施工需设置一幅栈桥，4个主墩需设置墩旁托架，两侧设置拼装平台及支架，范围长度444 m，河道内需设置3个临时支墩，对应需搭设钻孔平台。相比顶推施工减少一幅栈桥，但增加了临时支墩和拼装平台的数量，整体上顶推方案大临用量更大。

4.4 主要工程

悬臂施工需100 t桥面吊机8台，塔吊4台，200 t履带吊机2台；顶推施工需200 t龙门吊机2台，塔吊4台，千斤顶合计52台，液压控制系统40套，同步控制系统4套。

悬臂施工设备均为常规设备，相比顶推施工的设备需求和安装更复杂。

4.5 施工技术特点

悬臂施工是钢桁梁斜拉桥的常规施工方法，施工可同时多个工作面展开，施工组织简单，施工过程杆件受力小，无须因施工增加杆件尺寸；钢桁梁散拼施工，定位、安装较难，桥面系焊接难度大，中跨合龙难度大，悬臂施工过程中钢梁处于不稳定体系，墩旁托架须具有较强的抗倾覆性。

顶推施工方法钢桁梁杆件在平台上组装成节间，缩短了杆件的运距，减少高空作业；正交异性板可实现工厂化焊接；钢桁梁安装可实现流水化作业；钢桁梁组装不受冬季、雨季等恶劣气候的影响，保证了钢桁梁的施工质量。顶推施工过程中，为减小最大悬臂长度，须设置辅助墩、拼装平台及双侧导梁，大临工程用钢量较大；顶推跨度、顶推吨位和顶推长度大，墩顶滑道定位难，顶推、纠偏难度大。

4.6 结构受力

通过调整索力，杆件均满足受力要求；顶推施工过程中钢桁杆件受力变化较大，部分杆件不满足施工受力要求，增加了主桁用钢量约352 t；相比悬臂施工更合理。

利用madis建模对两种架梁方案顶推过程进行模拟。

悬臂施工各阶段杆件应力如2表所示，顶推施工各阶段杆件应力如表3所示。

表2 悬臂施工各阶段杆件应力 单位：MPa

表3 顶推施工各阶段杆件应力 单位：MPa

经计算分析，悬臂施工各阶段杆件受力均满足规范要求，无须对杆件进行加强[2]。

经计算分析，顶推施工各阶段中，结构成桥状态受力满足要求，但主桁的主要受力杆件最大压应力为366.4 MPa，杆件受力不满足规范要求，需要对杆件进行加强处理。

4.7 经济性比选

悬臂施工比顶推施工节省约2 100万元，悬臂施工的经济性更好。

5 结语

拟建济阳黄河公铁两用桥梁主跨采用悬臂施工的方法对进行施工，可减少架设对主梁影响，架设需要工程设备简单，可同时开展多个工作面，通过调索满足受力及变形要求。施工过程中杆件受力小，无须因施工增加杆件尺寸，同时可根据需要，加快施工进度。本次的钢桁梁架设施工方案研究，对类似条件的铁路桥梁施工具备指导意义。