濟濱鐵路濟陽黃河公鐵兩用特大橋施工方案

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西西安 710043）

1 工程概況

濟陽黃河公鐵兩用特大橋是濟濱鐵路全線唯一的公鐵兩用橋[1]，具有荷載重、跨度大、體量大，橋塔多、孔跨變化多、受控因素多等特點，受機場凈空限高影響，結構形式選擇有限。新建濟陽到濱州鐵路設計速度為350 km/h，綜合橋位處河道情況及行洪（凌）、通航要求，結合防洪影響評價單位初步意見及周邊地形地物控制，擬建濟陽黃河公鐵兩用橋采用（60+120+300+240+228+144+84）m矮塔鋼桁梁斜拉橋，主跨300 m，橋梁長度1 178 m。擬建橋位處兩岸大堤距690 m，主河槽靠近西岸大堤，主河槽寬約290 m，南岸灘地寬約390 m。采用塔梁固結、塔墩分離，橋塔采用1字形鋼橋塔，箱型截面，內寬1 400 mm，內高6 000 mm，主桁范圍內變至4 000 mm，板厚50 mm。

濟陽黃河公鐵梁兩用特大橋立面如圖1所示。

圖1 濟陽黃河公鐵梁兩用特大橋立面圖

2 主梁設計

鋼桁梁采用兩主桁結構，主桁架中心距34.9 m，N形桁架，桁高15 m，全橋共98個節間，節間距12 m。上層橋面為正交異性鋼橋面板與STC組合橋面，大里程邊跨60 m設45 cm厚混凝土壓重，采用混凝土橋面。下層鐵路橋面中間行車區域采用復合不銹鋼板，正交異性鋼橋面板體系，兩側設置縱向斜桿聯結系，以減小橫梁面外彎矩，與主桁共同受力。

3 施工方案初步選擇

確定橋梁施工方案，通過不同橋梁結構形式、不同水文地質條件、不同設備裝配能力等方面進行綜合比選，采取不同的施工方法，也可采用多種施工方法的組合。

結合濟濱高鐵濟陽黃河特大橋的工程特點，黃河航道不具備鋼梁下河的運輸能力，節間、整孔架設的施工方法不具備運輸條件，主河槽內具有水防洪的要求，因此，膺架法不適用。

綜合考慮該橋主跨跨越主河槽可采用懸臂法、頂推法，針對以上兩個方案進行詳細比選。

4 施工方案比選

鋼桁梁懸臂施工與頂推施工總體方案對比如表1所示。

表1 鋼桁梁施工總體方案對比

懸臂施工方案的安裝系統包括拼裝平臺、吊裝系統和調整系統；

頂推施工方案安裝系統包括拼裝系統、導梁系統、滑道系統、頂推系統和落梁系統。

4.1 施工周期

懸臂施工方案施工周期48個月，主梁及橋塔拼裝16個月；頂推施工方案施工周期46個月，主梁頂推合龍14個月；相比較頂推施工方案節省2個月。

懸臂施工方案可增加投入設備，多開工作面同時開工；頂推方案受頂推設備及拼裝平臺影響僅可開2個工作面，不利于縮短工期。

4.2 防洪影響

懸臂施工方案為滿足施工材料運輸及鋼梁架設的要求，應搭設兩幅棧橋；頂推施工方案鋼梁拼裝在兩岸拼裝平臺上完成，僅需設置一幅棧橋，但為減小最大懸臂需設置3個臨時支墩。相比頂推施工方案臨時設施占用河道面積較小，對黃河的行洪影響小。

4.3 大臨設施

懸臂施工需設置2幅便橋，4個主墩需設置墩旁托架，兩側無索區需設置支架范圍長度192 m。頂推施工需設置一幅棧橋，4個主墩需設置墩旁托架，兩側設置拼裝平臺及支架，范圍長度444 m，河道內需設置3個臨時支墩，對應需搭設鉆孔平臺。相比頂推施工減少一幅棧橋，但增加了臨時支墩和拼裝平臺的數量，整體上頂推方案大臨用量更大。

4.4 主要工程

懸臂施工需100 t橋面吊機8臺，塔吊4臺，200 t履帶吊機2臺；頂推施工需200 t龍門吊機2臺，塔吊4臺，千斤頂合計52臺，液壓控制系統40套，同步控制系統4套。

懸臂施工設備均為常規設備，相比頂推施工的設備需求和安裝更復雜。

4.5 施工技術特點

懸臂施工是鋼桁梁斜拉橋的常規施工方法，施工可同時多個工作面展開，施工組織簡單，施工過程桿件受力小，無須因施工增加桿件尺寸；鋼桁梁散拼施工，定位、安裝較難，橋面系焊接難度大，中跨合龍難度大，懸臂施工過程中鋼梁處于不穩定體系，墩旁托架須具有較強的抗傾覆性。

頂推施工方法鋼桁梁桿件在平臺上組裝成節間，縮短了桿件的運距，減少高空作業；正交異性板可實現工廠化焊接；鋼桁梁安裝可實現流水化作業；鋼桁梁組裝不受冬季、雨季等惡劣氣候的影響，保證了鋼桁梁的施工質量。頂推施工過程中，為減小最大懸臂長度，須設置輔助墩、拼裝平臺及雙側導梁，大臨工程用鋼量較大；頂推跨度、頂推噸位和頂推長度大，墩頂滑道定位難，頂推、糾偏難度大。

4.6 結構受力

通過調整索力，桿件均滿足受力要求；頂推施工過程中鋼桁桿件受力變化較大，部分桿件不滿足施工受力要求，增加了主桁用鋼量約352 t；相比懸臂施工更合理。

利用madis建模對兩種架梁方案頂推過程進行模擬。

懸臂施工各階段桿件應力如2表所示，頂推施工各階段桿件應力如表3所示。

表2 懸臂施工各階段桿件應力 單位：MPa

表3 頂推施工各階段桿件應力 單位：MPa

經計算分析，懸臂施工各階段桿件受力均滿足規范要求，無須對桿件進行加強[2]。

經計算分析，頂推施工各階段中，結構成橋狀態受力滿足要求，但主桁的主要受力桿件最大壓應力為366.4 MPa，桿件受力不滿足規范要求，需要對桿件進行加強處理。

4.7 經濟性比選

懸臂施工比頂推施工節省約2 100萬元，懸臂施工的經濟性更好。

5 結語

擬建濟陽黃河公鐵兩用橋梁主跨采用懸臂施工的方法對進行施工，可減少架設對主梁影響，架設需要工程設備簡單，可同時開展多個工作面，通過調索滿足受力及變形要求。施工過程中桿件受力小，無須因施工增加桿件尺寸，同時可根據需要，加快施工進度。本次的鋼桁梁架設施工方案研究，對類似條件的鐵路橋梁施工具備指導意義。