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。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.08.015.F001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。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.08.015.T001表1钢桁梁施工总体方案对比项目总体施工顺序主梁安装方法钢梁合龙钢梁杆件运输悬臂施工方案以桥塔为中心对称悬臂安装钢桁梁并对称张拉斜拉索，边跨及辅助跨在临时支架上拼装完成，先合龙边跨再合龙主跨。采用悬臂架设的施工方法，无索区边跨采用支架拼装。合龙前观测合龙口，钢梁通过顶落梁方式进行合龙。采用平板车通过便桥及施工便道运输顶推施工方案利用拼装平台、钢导梁及临时桥墩，钢桁梁先完成主梁合龙，再安装上部钢塔及拉索。采用顶推法施工，边跨主梁在拼装平台上施工；拼装平台范围内采用200 t龙门吊散拼主梁，往跨中分次顶推，直至合龙。钢桁梁合龙处利用临时墩，通过顶落梁及纵移方式进行合龙。采用平板车通过便桥及施工便道运输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。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.08.015.T002表2悬臂施工各阶段杆件应力杆件状态最大悬臂状态边跨及228、240 m主跨合拢300 m主跨最大悬臂300 m主跨合拢合龙后调整索力最大拉应力142.2142.2192.4186.1156.8最大压应力141.6127.4204.4205.3165.5MPa10.3969/j.issn.2096-1936.2021.08.015.T003表3顶推施工各阶段杆件应力杆件状态导梁最大悬臂状态前导梁顶推至墩顶位置顶推过程中下弦杆大拉应力142.2142.2192.4最大压应力141.6127.4204.4MPa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。