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济南洛口黄河铁路大桥大修
全建设，张自荣
摘 要： 济南洛口黄河铁路大桥是一座有90年历史的老桥。介绍了其原桥式、新桥式、以及大修施工的主要施工方案。
关键词： 铁路桥；钢桥；桁架桥；桥梁维修
中图分类号： U448.13；U445.7 文献标识码： A
文章编号： 1003-4722(1999)02-0040-04
Major Repair for Ji′nan Luokou Yellow
River Railway Bridge
QU AN Jian-she,ZHANG Zi-rong
(1.The 3rd Bridge Construction division,Major Bridge Engineering Bureau,Ministry of Railways,Huadu 510080,China;2.Reconnaiance and Design Institute,Major Bridge Engineering Bureau,Ministry of Railways,Wuhan 430050,China)
Abstract: The Luokou Yellow River Bridge located at Ji′nan is an old steel bridge with 90 years history.Its original and new bridge type are presented.The rehabilitation design and construction plan of this bridge are also introduced in this paper.Key words: railway bridge；steel bridge；tru bridge；bridge repair 1 原桥简介
济南洛口黄河铁路大桥位于黄河下游济南市洛口镇，最早由德国人于1912年建造而成，上部钢梁12孔，采用华伦式铆接钢桁梁，跨度布置为8×91.5 m简支钢桁梁+128.1 m(锚孔)+164.7 m(挂孔)+128.1 m(锚孔)+91.5 m简支钢桁梁，全长1 256.4 m。从邯郸岸0号台～8号墩为6.67‰上坡，8号墩～11号墩为平坡，11号墩至济南2号台为-6.67‰下坡。简支梁桁高11 m，桁宽9.4 m。桥梁上部按单线设计，在桥中央铺设单线轨道，设计载重为E-35级。其中主河道3孔(128.1+164.7+128.1)m于1938年被日寇炸毁，又由日寇按原尺寸修复。设计载重L-20级，挂孔所有杆件均由日本运来。当时为抢进度，边通车边铆接，不仅未设上拱度，还造成了死挠度，其最大处为240 mm。为了保持桥面平整，在纵梁上加焊工形钢垫，并用特大桥枕垫平，以维持通车。至今仍保持原状。
下部结构按E-35级荷载双线设计，既有墩台用1∶2∶4混凝土浇成，桥墩外围部分用大块砌筑而成，内用块石、石灰及部分水泥浇注而成，强度很低(约合C15)，无筋。墩台顶部尺寸与我国现行双线墩台尺寸相近。南北两台及1～7号墩基础均为采用板桩围堰开挖基坑至设计标高后再打钢筋混凝土桩；第8～11号墩位于主河槽，基础均采用气压沉箱，8、9、11号墩在沉箱底再打钢筋混凝土桩。基桩截面为五角形，其对角线长0.5 m。两台及1～7号墩桩长15 m，8、9、11号墩桩长17 m，每根桩承载力1 500 kN，允许承载力为750 kN。本桥共用钢筋混凝土桩1 270根。
大桥建成后，曾4次遭受战争破坏。80年代初由于桥址上游河道整治及局部险工的整修，使河槽主流北移，由原10～11号孔移到现在的9～10号两孔。由于该桥运营时间较长，至1989年发现纵梁的疲劳累积损伤度达到了1.16。同时，由于北岸滩地的逐年淤积，桥下净空渐小，已威胁黄河行洪，故而停止运营。1994年应国家防总要求将北岸第1～4孔钢梁拆除。现由于邯郸～济南引入济南枢纽工程的需要，经多次测试和反复科学论证，同时考虑了防汛及运营的要求，决定对该桥进行修复。修复的工程规模
按批准的修复设计方案，本桥的设计荷载为中-活载，线路等级为单线1级。修复后桥跨总体布置为64 m(简支梁)+7×91.5 m(简支梁)+128.1 m(锚孔)+164.7 m(挂孔)+128.1 m(锚孔)+91.5 m(简支梁)，全长1 228.9 m。2.1 下部结构
在北岸新增加一耳墙式桥台，基础采用1.2 m钻孔灌注桩，共10根，桩长30 m，台后填土高为9 m。
根据防汛要求，1～7号墩需加高，加高部分为钢筋混凝土结构，最大为5 m(1号墩)，最小为1.4 m(7号墩)。在原墩身钻 0.1 m孔，钻至墩底，压注水泥浆，每墩钻孔10个。2.2 上部结构
1～4孔为新制钢梁，采用64 m+3×91.5 m简支栓焊钢桁梁，材质为16Mnq。桁高11.0 m，与旧梁一致，桁宽5.75 m，桁式为有竖杆三角形桁架。主桁杆件除91.5 m跨的端斜杆为箱形外，其余为H形截面，杆件宽度460 mm，最大板厚32 mm，上下平联为交叉式，平联斜杆截面分别为H形和T形。桥面系纵、横梁采用等高工字形截面，高度为1 120 mm，纵梁高度为900 mm。
新制钢梁节间长度64 m跨为8 m，91.5 m跨为5.75 m+10×8 m+5.75 m。其两端节间采用特殊节间的目的是：本桥一旦拆除后，将该节间按节间8 m长改制，此梁仍可作为96 m单线简支钢桁梁在其它桥梁上予以采用，不致造成浪费。
既有8大孔钢梁，4～8号墩抬高共4孔，既有纵梁全部更换为16Mnq栓焊梁，新纵梁与旧横梁之间改为高强度螺栓联结。共更换纵梁192片。主要施工方案
3.1 架梁工艺
新制梁共计4孔，采用膺架法架设，提升机械为跨越钢梁的200 kN龙门吊机2台。膺架用万能杆件拼装而成，上分配梁用2×I45分配梁及千斤顶。
河滩为中密度中细砂，强度较高。膺架下的基础做法为：原地面整平，用5～40 mm碎石铺0.5 m厚至设计标高。碎石道床长8 m，宽3.8 m，道床上满铺旧桥枕，并整平(相对高差小于1 cm)，枕木上满铺1～2 cm厚粗砂，刮平。每片万能杆件主桁下设2片下分配梁。下分配梁用拆除下来的旧纵梁改造而成，分配梁长8 m，高1.21 m，宽0.604 m。设计基底最大压应力为0.08 MPa。钢梁每片主桁大节点处设一此类基础。
钢梁架设顺序，当下一大节点架设完，成为1个闭合三角形，且高强度螺栓施拧完毕，测量预拱度使其满足设计值，再拆除上1个支点，将分配梁、膺架、下分配纵梁及枕木等运至下1个待架支点，使整孔钢梁两点受力见图1。整个基础被设计成可移动式基础，节约了大临设施，缩短了工期，施工方便、可靠。
图1 架梁支点
上分配梁上设2个支承垛和1个起顶垛，前者用于支承钢梁重量，其顶面标高为设计梁底标高加上设计上拱度值；后者用于调整上拱度，以防止因基础下沉而影响设计预拱度。3.2 4～8号墩抬梁
此4孔91.5 m简支梁原在6.67‰的坡道上，需抬平为0‰坡，最大抬高值：4号墩为3.15 m，最小抬高值：7号墩为1.40 m。每孔钢梁及部分线路等重量为593 t。
在每片主桁两端离开支座的第1个大节点下布置起顶的支架和基础。基础为混凝土刚性基础，支架用万能杆件拼成，支架上为工字钢组成的分配梁，以及钢垫块和500 t千斤顶组成起顶设备，每一支架上布置一台500 t千斤顶将同一端的两主桁下各1台千斤顶串联，用1台电动油泵驱动，以进油管回油来达到2台千斤顶起落同步的要求。考虑温度的影响，一端设置为固定端(原固定支座端)，另一端千斤顶和保险垛下是用聚四氟乙烯板做成的活动支座。原有固定支座和活动支座在其上摆下摆或底板上钻13 mm孔，用铁条上下联结起来，起顶时，支座被整体带着一起上升，落顶后，连杆被解除，支座正常工作。起顶时先顶低的一端，顶平后两端交错起顶，不允许4台顶同步起落。每个行程(不大于180 mm)完成后，在支座下抄垫钢垫块，钢垫块组成一个800 mm×800 mm的支承垛。然后上提升千斤顶，在千斤顶下抄垫钢垫块。
第1孔梁因抬高度较高，需分2次进行，第1次抬高超过2 m后，钢梁落在原桥墩上，拆除起顶设备，将支架接高2 m，重新布置起顶设备，第2次起顶，此时保险垛设到支架上，因支座下太高，不再抄垫，见图2。
图2 顶梁支点
钢梁全部起顶到高于设计位置30～50 mm，在千斤顶两侧打保险垛。然后，全部荷载落在支架上，折除支座及支座下的支承垛，桥墩接高。支座拆除后，就提供了墩身接高所需要的施工净空。钢梁起顶前，对钢梁的既有位置进行测量，一是固定支座端里程值，二是钢梁结构中心线对设计中心线的偏移值。目的是解决2个问题：① 既有位置与设计位置的比较；② 观察起顶过程中钢梁位置的变化。原有钢梁两端横梁经检算不能起顶，所以整孔钢梁的纵、横移只能在支架上进行。既有钢梁的每孔长度不完全相等，原设计上拱度无法从既有资料上查阅。为确定活动支座端的理论位置，采用以下方法：确定t0值，即支座上、下摆在同一铅垂线时的温度。
t0=(Δ1/a1+t高+t低)/2 其中：t高、t低的取值与新钢梁相同，分别为+45℃和-25℃；Δ1为活载产生的纵向移动量；a为钢材线膨胀系数，取0.000 011 8；ρ为钢梁温度跨度，取91.5 m；
Δ1=Δ伸-Δ缩 Δ伸、Δ缩为活载在活动支座处的伸长量和缩短量。对简支梁而言，Δ缩=0；Δ1/2a1值对简支梁而言取14，所以t0=24℃。
实测钢梁长度L加上一个温度改正值，即确定了活动支座端的里程。温度改正值由下式计算：
A=a(t1-t0)L
其中：t1为测时温度；a、L同上。3.3 纵梁的拆除与安装
本桥需拆换的纵梁共8大跨计192片，如此大规模更换纵梁在铁路桥梁史上是少有的。纵横梁联结处改为M22高强度螺栓，对横梁需现场热喷铝处理。
在设计和施工上考虑了以下几点：①纵梁拆除方法以及对主桁的影响分析；②要解决拆除后的节间距离的变化和安装顺序及高强度螺栓的施拧顺序问题；③起重设备形式。
更换纵梁是在无行车的条件下进行施工的，有关共同作用力只有恒载部分。另外，由于平联及横梁并不更换，桥面系与主桁的共同作用力只有纵梁部分可卸载，同时，主桁杆件设计时，并没有因下平联及桥面系的共同作用而考虑卸载，一次性拆除旧纵梁并不会增加主桁的负担。即使按共同作用力重分布，经检算横梁及主桁应力也满足设计规范要求，所以，旧纵梁可一次性拆除。由于第5至8孔旧简支梁桥墩还需加高，钢梁需起顶，因此，这部分的旧梁的纵梁应在梁就位后一次性拆除，这样就可以减少施工的难度。并可保证施工的进度和质量。旧纵梁一次性拆除后，由于恒载作用；节间长度有所增大，为了减少施工误差及安装顺序，设计者建议更换旧纵梁从制动联结系往两边同时安装。
起重设备经过了6个方案的比较后择优选用了双悬臂式架桥机。架桥机全长28 m，高5.6 m，宽3 m。下部高0.8 m，由2个走行台车、2根各长28 m的走道梁组成，每根走道梁由2个［30槽钢组焊，上设50钢轨，两走行台车间距为6 m，上部高4.8 m，为1个三角形走行桁车，下设4个走行钢轮，可在走道上做纵向移动。上设1个50 kN电动葫芦，电动葫芦可做横向移动，另外，两悬臂端设有起顶设备，在2台车之间设1个工作平台，上摆放有压风机、喷砂、喷铝设备等。整个架桥机由1个50 kN 卷扬机驱动前进或后退，架桥机的走道是原有的铁路线路，施工方式为退后拆梁，前进架梁。架桥机架梁时，两悬臂用起顶设备顶起，走行时解除，架桥机两悬臂端自重挠度为120 mm(见图3)。
图3 安装纵梁吊机
旧纵梁拆除后，发现实测节间距有±2～4 mm的变化，伸缩纵梁处达11 mm。由于设备条件的限制，不能跳开安装，只能由一边逐件安装，两横梁距离缩小时采用2台5 t导链一端拉在横梁上，一端则拉在主桁上，拉开的距离一般3～5 mm，纵梁单片安装完后，补装上、下平联及横联(见图4)。此时高强度螺栓只能初拧，不能终拧。待全跨架完后，先拧有制动平面联结系部分，然后拧节间距大的部分，最后拧节间距小的部分，全跨终拧完毕后，实测节间距离基本都回到原来状态，伸缩纵梁自动回到设计位置。
图4 纵梁安装平面
考虑架下一孔时，已架纵梁联结部分必须能承受架桥机传递下来的荷载，故待架孔近端应先装入一个外侧角钢。纵横梁联结处，其横梁上的摩擦面是由现场喷砂、喷铝，试验摩擦系数均必须大于0.45(设计值)的要求。结 语
我国目前有一万余孔钢桥已逐步步入“老龄化”阶段，这些老桥弃之可惜，是很大的浪费，但继续使用必须进行技术改造。老洛口桥的技术性大修施工，对其它钢桥的改造起到借鉴作用。
作者简介： 全建设(1962-)，男，工程师，1984年毕业于武汉铁路桥梁学校桥梁工程专业；1991年毕业于华南工学院建筑工程系土木工程专业，工学学士。
作者单位：全建设，铁道部大桥局三桥处，广东 花都 510080；
张自荣，铁道部大桥局勘设院，湖北 武汉 430050 参考文献:
［1］ 邹焕祖，刘自明，李兴华等.洛口老桥钢梁剩余寿命评估［J］.桥梁建设，1994(4)：73～76.［2］ 平复强，罗 离.铁路工程施工技术手册《桥涵》(中册)［Z］.北京：中国铁道出版社，1994.收稿日期： 1998-11-25
