濟(jì)濱鐵路濟(jì)陽(yáng)黃河公鐵兩用特大橋施工方案

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西西安 710043）

1 工程概況

濟(jì)陽(yáng)黃河公鐵兩用特大橋是濟(jì)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(diǎn)，受機(jī)場(chǎng)凈空限高影響，結(jié)構(gòu)形式選擇有限。新建濟(jì)陽(yáng)到濱州鐵路設(shè)計(jì)速度為350 km/h，綜合橋位處河道情況及行洪（凌）、通航要求，結(jié)合防洪影響評(píng)價(jià)單位初步意見(jiàn)及周邊地形地物控制，擬建濟(jì)陽(yáng)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(zhǎng)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(jié)、塔墩分離，橋塔采用1字形鋼橋塔，箱型截面，內(nèi)寬1 400 mm，內(nèi)高6 000 mm，主桁范圍內(nèi)變至4 000 mm，板厚50 mm。

濟(jì)陽(yáng)黃河公鐵梁兩用特大橋立面如圖1所示。

圖1 濟(jì)陽(yáng)黃河公鐵梁兩用特大橋立面圖

2 主梁設(shè)計(jì)

鋼桁梁采用兩主桁結(jié)構(gòu)，主桁架中心距34.9 m，N形桁架，桁高15 m，全橋共98個(gè)節(jié)間，節(jié)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(shè)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(chē)區(qū)域采用復(fù)合不銹鋼板，正交異性鋼橋面板體系，兩側(cè)設(shè)置縱向斜桿聯(lián)結(jié)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(guò)不同橋梁結(jié)構(gòu)形式、不同水文地質(zhì)條件、不同設(shè)備裝配能力等方面進(jìn)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(jié)合濟(jì)濱高鐵濟(jì)陽(yáng)黃河特大橋的工程特點(diǎn)，黃河航道不具備鋼梁下河的運(yùn)輸能力，節(jié)間、整孔架設(shè)的施工方法不具備運(yùn)輸條件，主河槽內(nèi)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(duì)以上兩個(gè)方案進(jìn)行詳細(xì)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(duì)比如表1所示。

表1 鋼桁梁施工總體方案對(duì)比

懸臂施工方案的安裝系統(tǒng)包括拼裝平臺(tái)、吊裝系統(tǒng)和調(diào)整系統(tǒng)；

頂推施工方案安裝系統(tǒng)包括拼裝系統(tǒng)、導(dǎo)梁系統(tǒng)、滑道系統(tǒng)、頂推系統(tǒng)和落梁系統(tǒng)。

4.1 施工周期

懸臂施工方案施工周期48個(gè)月，主梁及橋塔拼裝16個(gè)月；頂推施工方案施工周期46個(gè)月，主梁頂推合龍14個(gè)月；相比較頂推施工方案節(jié)省2個(gè)月。

懸臂施工方案可增加投入設(shè)備，多開(kāi)工作面同時(shí)開(kāi)工；頂推方案受頂推設(shè)備及拼裝平臺(tái)影響僅可開(kāi)2個(gè)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(yùn)輸及鋼梁架設(shè)的要求，應(yīng)搭設(shè)兩幅棧橋；頂推施工方案鋼梁拼裝在兩岸拼裝平臺(tái)上完成，僅需設(shè)置一幅棧橋，但為減小最大懸臂需設(shè)置3個(gè)臨時(shí)支墩。相比頂推施工方案臨時(shí)設(shè)施占用河道面積較小，對(duì)黃河的行洪影響小。

4.3 大臨設(shè)施

懸臂施工需設(shè)置2幅便橋，4個(gè)主墩需設(shè)置墩旁托架，兩側(cè)無(wú)索區(qū)需設(shè)置支架范圍長(zhǎng)度192 m。頂推施工需設(shè)置一幅棧橋，4個(gè)主墩需設(shè)置墩旁托架，兩側(cè)設(shè)置拼裝平臺(tái)及支架，范圍長(zhǎng)度444 m，河道內(nèi)需設(shè)置3個(gè)臨時(shí)支墩，對(duì)應(yīng)需搭設(shè)鉆孔平臺(tái)。相比頂推施工減少一幅棧橋，但增加了臨時(shí)支墩和拼裝平臺(tái)的數(shù)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(jī)8臺(tái)，塔吊4臺(tái)，200 t履帶吊機(jī)2臺(tái)；頂推施工需200 t龍門(mén)吊機(jī)2臺(tái)，塔吊4臺(tái)，千斤頂合計(jì)52臺(tái)，液壓控制系統(tǒng)40套，同步控制系統(tǒng)4套。

懸臂施工設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備，相比頂推施工的設(shè)備需求和安裝更復(fù)雜。

4.5 施工技術(shù)特點(diǎn)

懸臂施工是鋼桁梁斜拉橋的常規(guī)施工方法，施工可同時(shí)多個(gè)工作面展開(kāi)，施工組織簡(jiǎn)單，施工過(guò)程桿件受力小，無(wú)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(guò)程中鋼梁處于不穩(wěn)定體系，墩旁托架須具有較強(qiáng)的抗傾覆性。

頂推施工方法鋼桁梁桿件在平臺(tái)上組裝成節(jié)間，縮短了桿件的運(yùn)距，減少高空作業(yè)；正交異性板可實(shí)現(xiàn)工廠化焊接；鋼桁梁安裝可實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)；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(zhì)量。頂推施工過(guò)程中，為減小最大懸臂長(zhǎng)度，須設(shè)置輔助墩、拼裝平臺(tái)及雙側(cè)導(dǎo)梁，大臨工程用鋼量較大；頂推跨度、頂推噸位和頂推長(zhǎng)度大，墩頂滑道定位難，頂推、糾偏難度大。

4.6 結(jié)構(gòu)受力

通過(guò)調(diào)整索力，桿件均滿足受力要求；頂推施工過(guò)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(duì)兩種架梁方案頂推過(guò)程進(jìn)行模擬。

懸臂施工各階段桿件應(yīng)力如2表所示，頂推施工各階段桿件應(yīng)力如表3所示。

表2 懸臂施工各階段桿件應(yīng)力 單位：MPa

表3 頂推施工各階段桿件應(yīng)力 單位：MPa

經(jīng)計(jì)算分析，懸臂施工各階段桿件受力均滿足規(guī)范要求，無(wú)須對(duì)桿件進(jìn)行加強(qiáng)[2]。

經(jīng)計(jì)算分析，頂推施工各階段中，結(jié)構(gòu)成橋狀態(tài)受力滿足要求，但主桁的主要受力桿件最大壓應(yīng)力為366.4 MPa，桿件受力不滿足規(guī)范要求，需要對(duì)桿件進(jìn)行加強(qiáng)處理。

4.7 經(jīng)濟(jì)性比選

懸臂施工比頂推施工節(jié)省約2 100萬(wàn)元，懸臂施工的經(jīng)濟(jì)性更好。

5 結(jié)語(yǔ)

擬建濟(jì)陽(yáng)黃河公鐵兩用橋梁主跨采用懸臂施工的方法對(duì)進(jìn)行施工，可減少架設(shè)對(duì)主梁影響，架設(shè)需要工程設(shè)備簡(jiǎn)單，可同時(shí)開(kāi)展多個(gè)工作面，通過(guò)調(diào)索滿足受力及變形要求。施工過(guò)程中桿件受力小，無(wú)須因施工增加桿件尺寸，同時(shí)可根據(jù)需要，加快施工進(jìn)度。本次的鋼桁梁架設(shè)施工方案研究，對(duì)類(lèi)似條件的鐵路橋梁施工具備指導(dǎo)意義。