桥梁建设2021年第51卷第1期（总第269期）
Bridge Construction, Vol. 51# No. 1 #2021 (Totally No. 269)109文章编号！003 —4722(2021)01 —0109 —06
孙宗磊12，张上3
(1.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031$ 2.中国铁路经济规划研究院，北京100038;
3.中国铁路设计集团有限公司，天津300308)
摘要：潍莱铁路跨青荣特大桥采用（120 +82)m连续钢桁梁+框架墩结构。该桥钢桁梁采 用变高度曲弦、带竖杆的三角桁，桁高13#25 m，桥面采用正交异性板结构，密布横梁体系，不设小 纵梁。钢桁梁采用全焊接免涂装耐候钢，主桁采用Q370qEN H钢、联结系采用Q345qDN H钢，钢 材耐大气腐蚀性指数7*6.0。钢桁杆件间连接采用全焊接构造，采用单面焊双面成型的现场焊接 工艺，焊缝背面设陶瓷衬垫；考虑焊接空间，在杆件横隔板处开设过人洞。钢桁梁采用大悬臂横移 方案施工，中支点框架墩兼做 横移时的滑道梁，82m边跨为悬臂状横移跨越青荣城际，此方案既节 省了投资，又减少了对既有线的影响。
关键词：铁路桥；钢桁梁；耐候钢；全焊接；免涂装；大悬臂横移施工；结构设计
中图分类号：U448. 13;U442. 5文献标志码：A
Design of All-Welded Coating-Free Weathering Steel Truss Girder Bridge of Weifang-Laixi Railway Crossing
Qingdao-Rongcheng Intercity Railway
SLWZo«g4ei12，Z a4iVGS/i(mg3
(1. School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031，China；2. China Railway
Economic and Planning Research Institute，Beijing 100038，China；3. China Railway
DesignCorporation，Tianjin 300308，China)
Abstract：The part of Weifang-Laixi Railway crossing the Qingdao-Rongcheng Intercity Railway is designed as a continuous steel truss girder bridge with two spans of 120 and 82 m，supported by portal-framed piers.The superstructure consists of triangular trusses with curved chords of varying depth and vertical rods，measuring13-25 m high.The deck is composed of orthotropic steel plates supported on densely-spaced cross beams，and no stringers are used.The steel trusses are formed of all-welded coating-free weathering steel，Q370qENH steel for main trusses and Q345qDNH steel for lateral bracings，which have got the atmospheric corrosion resistance index I equal to or m ore than6.0.All the members of the steel trusses were welded together in situ，using the single-sided welding and double-sided forming technique，and ceramic weld backings were employed.To ensure the space for welding，manholes are opened on the diaphragms.The steel truss girders were first assembled to be large cantilevers，and then transversely moved，and the c entral portal-framed pier was spared to support sliding rails.The
收稿日期！2020 — 02 —12
基金项目：中国铁路设计集团有限公司科技开发课题（721772)
Project of China Railway Design Corporation Design Technology Development (721772)
防屏蔽作者筒介：孙宗嘉，正高级工程师，E-mail:**********************。研究方向：桥梁总体设计及桥梁结构设计。
通信作者：张上，高级工程师，E-mail:********************。研究方向：桥梁结构设计。
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steel trusses in the 82 m-long side span were first assembled to form a cantilever and then transversely moved to cross the Qingdao-Rongcheng Intercity Railway. The solution can not only cut down construction costs，but also bring less disruption to the existing railway.
Key words：railway bridge %steel truss girder %weathering steel %all-welded %coating-free % large cantilever transverse moving construction %structural design
1概述
1.1工程概况
潍莱铁路起于潍坊北站，止于莱西北站，正线线
路长120. 375 km，是胶东半岛东部地区至内地的便
捷通道，也是山东快速铁路网中的重要组成部分。
在莱西北站后疏解段落，潍莱右线小角度（8. 5°)跨
越青荣城际双线路基时[1]，采用（120 + 82) m连续
钢桁梁十框架墩结构，仅在中支点设置1个框架墩，
2个边墩均在青荣城际路基外。潍莱铁路跨青荣特
33链大桥立面布置见图1。
图1潍莱铁路跨青荣特大桥立面布置
F ig.1E levation V iew of B rid ge on W eifang-Laixi R ailw ay
C rossin g Q ingdao-R ongcheng Intercity R ailw ay
1.2主要技术标准
(1)设计速度：160 km/h。
(2)设计活载：Z K活载。
!)轨道类型：有砟轨道。
!)线路情况：单线，位于缓和曲线及半径2 000 m的曲线上；位于一 17%。的纵坡上。手机背光源
!)设计使用年限：主体结构在正常养护维修条件下设计使用年限为100年。
5g怎么做2钢桁梁结构设计
桥位处线路为曲线，钢桁梁采用直线外包设计[2]，桁间距10 m。桥面设置有砟轨道、挡砟墙，人 行道及防拋网。考虑曲线加宽，道砟槽宽= 5 m；人 行道采用曲线外包设计，宽1.179〜2. 221m。主梁 横断面布置见图2。
该桥钢桁梁为两跨结构，中支点处负弯矩大，为 了控制弦杆尺寸及钢板厚度，同时考虑到景观效果，钢桁梁采用变高度曲弦钢桁构造。为选择合理的桁式结构，设计中提出了带竖杆的三角桁（方案1)、再 分式桁架[3](方案2)、上加劲桁架（方案3)3种桁式 方案（图3)，并对3种桁式方案进行对比分析，见表1。由表1可知：方案3用钢量较大，不推荐采用；方 案1和方案2在刚度、用钢量上差别不大，考虑到方 案1造型简洁，景观性好，因此采用方案1。
表13种方案综合对比
Tab.1C om preh en sive C om parison of3 O ption s
方
案
边支点
桁高/m
中支点
桁高/m
竖向
刚度
自振
频率/Hz
用钢量八
手印台景观
效果113251/3 8961. 521985好213251/4 0001. 521965较好313331/4 7151. 562187
好
潍莱铁路跨青荣特大桥全焊接免涂装耐候钢钢桁梁设计 孙宗磊，张上111
主桁采用有竖杆三角桁，桁高13#25m，节间 长9#13m，主桁中心距10 m。上、下弦杆均采用箱形截面，高度分别为〇.8?和1m，内宽均为0.8。斜腹杆采用箱形或H形截面，箱形截面腹板外 高0. 72 m，顶、底板内高0.8m;H形截面翼板宽06m，腹板内高0.8m。中直腹杆采用箱形截面，截面腹板外高0. 72 m，顶、底板内高0.8m。其余 直腹杆采用H形截面，翼板宽0.6m、0. 7 m两种，腹板内高0.8m。
桥面采用正交异性板结构[45]，密布横梁体系，不设小纵梁。为了减轻二期恒载重量，不设混凝土 道砟槽，桥面铺设道砟范围内采用不镑钢一耐候钢复合钢板。为了保证不镑钢与道砟的摩擦力，在不 镑钢表面设置了 5cm厚的环氧树脂砂浆。
主桁节点采用整体节点形式,7]，上、下弦杆在 节点外焊接，腹杆采用对接形式与整体节点焊接，其 腹板接头板焊于节点板上。上、下弦杆及腹杆均采 用全焊接形式。
3耐候钢结构设计
3. 1耐候钢材料性能
玄武岩纤维布
潍莱铁路跨青荣特大桥位于莱西市，距离海岸 线约50 km，属于暖温带季风型半湿润性气候，为田 园及工业大气环境,9]，该桥下方无水源。为了减少 后期运营维护的工作量，以及避免螺栓延迟断裂影响下方青荣城际运营安全，该桥钢桁梁采用了全焊接免涂装耐候钢材料,011]。钢桁梁的主桁采用Q370qENH钢，联结系采用Q345qDNH钢，桥面系 钢桥面板采用不镑钢复合钢板321 +Q370qEN H钢 板，钢板以TMCP+回火状态交货。该桥所采用的 Q370qENH钢及Q345qDNH钢的化学成分及力学 性能均按《桥梁用结构钢KGB/T714 —2015)控制，并要求耐大气腐蚀性指数7*6. 0,2]。Q370qENH 钢材的化学成分及力学性能分别见表2和表3，表2 中实际值均取质保书或复验证书中较不利数值。由表2和表3可知：耐候钢板的化学成分及力学性能均满足要求。Q370qE N H钢的耐大气腐蚀性指数实际值为6.21 #6. 65 ，满足要求。
表3 Q370qENH钢材的力学性能
Tab.3 M echanical Properties of Q370qE N H S te e l
板厚/屈服抗拉断后冲击吸收
mm强度/MPa强度/MPa伸长率/\能量/J
设计值#50*370*510*20*120 841254522.5229
值
2041953624275
2444554124272
3242654625.5286
注：冲击吸收能量为一 40 °C时的数值，实测值为3次试验的平均值。
3. 2耐候钢表面处理设计
考虑到梁缝位置伸缩缝易漏水，参考国外经验，在梁端1. 5倍梁高范围内进行防腐涂装设计,3]。防腐涂装范围：梁端顺桥向1.8 m范围内的下弦杆 腹板、底板，端横梁腹板及底板，桥面板底板及U 肋。涂装与不涂装以下弦截水条为界，涂装采用第 七套涂装体系。
耐候钢在生成稳定镑层过程中，遇雨雪天气会 有镑水流出，对梁面及环境造成污染并影响结构美观，也可能会对下方的既有高铁产生影响，因此，应 重视镑层稳定控制。为加速镑层稳定，设计中提出 了如下要求：钢构件运输到现场后，对钢结构无涂装 部分进行周期性洒水（至少3个月，每天3次），维持 钢结构表面干湿交替的状态，保证钢结构表面形成均勻的镑层。洒水时应采用低压洒水或水雾洒水，严禁采用高压水。根据现场实际情况，后期洒水 数可 为 天1 。
耐候钢表面的伤痕和附着物会影响镑层的一致 性和稳定性，因此，制造和安装时应注意防止来自混 凝土、砂浆、沥青、油脂、颜料对钢结构表面的污染，应及时除去飞溅的焊渣，并要求耐候钢构件上焊接的连接件及其焊接材料均具有耐候性。
3. 3排水设计
耐候钢桥梁排水设计的关键是确保钢结构表面 不积水,4]，该项目同时应考虑保证下方青荣城际的 安全运营，排水设计主要包括以下内容：
!)采用全焊接构造，全桥没有螺栓、拼接板等 易存水结构，箱形杆件内部气密，保证了杆件内部的 防腐性能。
表2 Q370qENH钢材的化学成分
Tab.2 C hem ical C om position of Q370qE N H S te e l
化学成分含量/\
C Si M/ P S Cr Ni Cu Als Pcm
设计值#0.110. 15#0. 5 1 1#1 5#0.02#0.010. 4#0. 70. 3#0. 40. 25#0. 50. 015#0. 05 #0.2实际值"65#"67".26#".3" 1.25#1.30 "61"#"614"6"1#"6"3043#048 0 31#04 0 27#0 36"632#"637 015#0.19
112桥梁建设BridgeConstruction2021，51(1)
(2)铺设道砟范围内采用不镑钢一耐候钢复合 钢板，既减轻二期恒载重量，也解决了铺设道砟位置 钢桥面板的防腐问题。
!)仅在中支点框架墩及大里程侧边墩上设置 排水孔，钢桁梁位于青荣城际限界上方时不设排水管，利用该桥一1>m。的纵坡将水引至桥墩处。即在 青荣城际限界以内，排水孔均置于墩顶范围内，防止 排水管掉落影响青荣城际运营。
!)下弦节点位置、腹杆接头板与下弦杆均留有间隙或过水孔，以保证桥面不积水。腹杆接头板 构造见图4。
f) C.
腹杆接头板
/\
^节点板
J V I
下弦杆横梁
图4腹杆接头板构造
F ig.4 D eta ils of W eb Joint P la te
(5) 架梁设，腹板下设置集水槽（图5)。集水槽与钢横梁腹板焊接，槽体 设置坡度，最低点采用集水装置引入排水管，以防止 镑水污染下方青荣城际。
!)在下坡端支点附近，下弦杆底部设置40 mmX 24 m m的耐候钢截水条（图6)，防止镑水沿下 弦杆滴流污染支座。
3.4检查养护方案设计
耐候钢的镑层稳定对其耐腐蚀性能十分重要，需定期检查耐候钢材的性能是否满足结构使用寿命 要求，并对其进行养护。该桥的耐候钢养护检查分为一般性养护检查和腐蚀速率检查。一般性养护检 查
通常2年1次，采用目测方式评价镑层是否稳定，重点观测镑层表面颜及均勻性、致密性；检查桥面 过水孔是否顺畅，桥底及伸缩缝是否漏水、是否有脏 物聚集等。若一般性养护检查发现镑层局部膨胀及 脱落，应查明原因并采取措施。腐蚀速率检查可每6年1次，主要测试钢板的残余厚度。耐候钢形成 稳定的保护层之后，腐蚀速率每年不应超过10 ,m。如果根据测试推算100年的厚度损失大于2 mm[15]，应采取措施以减小钢结构腐蚀。
图5框架墩集水槽示意
F ig.5 S ch em atic of W ater C ollection T an k
in P ortal-Fram ed P ier 4全焊接构造设计
该桥钢桁梁采用全焊接构造，结合现场作业条 件及焊接工艺评定，施工中对接焊缝采用了单面焊双面成型的现场焊接工艺，焊缝背面设陶瓷衬垫。该桥钢桁梁焊接施工主要遵循以下原则：①焊接材料应与母材的性能和成分匹配，其耐大气腐蚀性指数1*6.0，保证焊接接头可以裸露使用；参考《铁道 车辆用耐大气腐蚀钢及不镑钢焊接材料》（T B/T 2374)的规定进行焊条及焊丝的焊接工艺评定。
②工厂内的对接焊缝、棱角焊缝、角焊缝等焊缝受力 与常规钢桁梁相同，因此其构造及尺寸也相同。③
工地现场的主桁弦杆及腹杆的对接焊缝设计采用
潍莱铁路跨青荣特大桥全焊接免涂装耐候钢钢桁梁设计 孙宗磊，张上
113
等强双面熔透焊，顶、底板与腹板错焊200 mm ，焊缝 等级为I 级。④
U 肋嵌补段的焊接组装精度按欧
洲规范要求[1617]，以保证U 肋焊接的疲劳性能。
由于钢桁梁所有杆件现场均采用焊接连接，无 论是采用双面熔透焊还是焊缝背面设置陶瓷衬垫工 艺，均需要施工人员到杆件内部操作，设计时需要考 虑设置人员通道及焊接操作空间。因此，该桥在杆 件横隔板处开设过人洞。普通杆件安装时，施工人 员从杆件端头进入杆件内部，穿过横隔板过人洞到 达焊缝施工位置。梁端位置的下弦底板设置临时进 人 ， 工 。
6结语
潍莱铁路跨青荣特大桥采用（120 + 82) m 钢桁
梁十框架墩结构，钢桁梁采用变高度曲弦、带竖杆的 三角桁，景观性好。钢桁梁采用全焊接免涂装耐
候 钢设计，减少了后期养护维修工作量，避免了高强度 螺栓延迟断裂对下方既有铁路的影响。该桥钢桁梁 采用大悬臂横移方案施工，施工时无需在既有线上 设置临时结构，可实现在1个天窗点内跨越既有线，
对既有线影响小。潍莱铁路2020年11月26日开 通运营。潍莱铁路跨青荣特大桥全焊接免涂装耐候 钢钢桁梁设计可为类似工程提供借鉴。
5
钢桁梁施工方案
钢桁梁设计中采用大悬臂平转方案施工[18]。 先在青荣城际外拼装支架，在120 m 跨边支点 (31号墩）位置设置转体球铰；在中支点框架墩 (32号墩)顶设置滑道，框架墩兼作滑道梁。钢桁梁 拼装完成后落架，此时82 m 跨边支点不设支撑，即 82 m 跨为悬臂结构，见图7。钢桁梁以31号墩支点 为圆心，以32号墩滑道为轨迹，平面转体8.5°跨越 青荣城际，直至82 m 跨边支点支撑到33号墩上，落 梁就位。
现场实施时由于工期原因，为避免影响邻近既 有线运营，将平转施工改为横移施工。钢桁梁先平 行于青荣城际拼装，然后在31号墩及32号墩位置 设置滑道，钢桁梁横移就位，横移时33号墩支点处 于悬臂状态跨越青荣城际。经计算，悬臂横移时抗
倾覆系数为2. 2，无需压重。32号墩最大反力为 9 028 kN ，悬臂端最大下挠124 mm 。横移时悬臂端 的下滑力小于摩擦力，可不设置顺桥向锁定装置，但 为确保转体时结构安全，在框架墩位置设纵向支挡。 2019年12月28日晚，钢桁梁横移12 m 到达邻近青 荣城际位置，用时仅2 C 。2019年12月29日晚，钢桁 梁横移28 m 跨越青荣城际就位，用时仅2.5 C 。
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图7钢桁梁拼装位置示意
F ig . 7 S ch em a tcc of S te e l T ru sse s A ssem bly
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