平潭海峡公铁两用大桥
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2023年2月18日发(作者：)桥梁建设2018年第48卷第3期（总第250期）BridgeConstruction,Vol.48,No.3,2018(TotallyNo.250)105
文章编号：1003—4722(2018)03—0105—06
平潭海峡公铁两用大桥北东口水道桥
两孔连做节段拼装技术
徐光兴12，李朝红梁亮支墨墨12
(1.石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄050043;2.河北省交通应急保障工程
技术研究中心，河北石家庄050043)
摘要：平潭海峡公铁两用大桥FPZQ—4标段北东口水道桥铁路箱梁采用节段预制、造桥机
拼装施工。为缩短架梁施工工期，针对铁路箱梁施工，提出了利用两孔连做造桥机进行节段拼装的
施工方案，即在造桥机上设置前、后2个工作跨，使造桥机一次过孔，同时拼装2孔桥梁。两孔连做
造桥机采用下承式结构，由主梁、下托梁、托轮系统、前（后）支腿和提梁龙门吊等部分组成。在节段
拼装施工过程中，通过托轮系统垂直倒换技术，克服了公路墩身预留钢筋对托轮系统倒换的不利影
响；通过架梁、过孔2种不同工作状态下造桥机主梁的简支、连续体系转换技术，使前、后跨箱梁的
线形调整相互独立；采用移动前、后托轮系统支撑位置的变跨技术，实现了40m、64m不等跨桥梁
的架设施工。
关键词：跨海大桥；公路铁路两用桥；造桥机；两孔连做；节段拼装；桥梁施工
中图分类号：U448.121;U445.468文献标志码：A
ConstructionTechniquesofSegmentAssemblingforErection
ofEachTwo-SpanGirdersofBeidongkouWaterwayBridge
ofPingtanStraitsRail-cum-RoadBridgeinOneTime
XUGuang-xing1\'2,LIChao-hong1,LIANGLiang1,ZHIMo-mo1\'2
(ofCivilEngineering,ShijiazhuangTiedaoUniversity,Shijiazhuang050043,China；ngineering
ResearchCenterforTransportationEmergencyResponseandGuarantee,Shijiazhuang050043,China)
Abstract：TherailwayboxgirdersoftheBeidongkouWaterwayBridgeoftheContractFPZQ-
4ofthePingtanStraitsRail-cum-RoadBridgewereconstructed,usingthemethodofthesegment
precastiten
theconstructiontimefortheerectionofthegirders,theconstructionschemeofthesegmentas
sembling,usingtheoverheadlaunchinggantrythatcouldfulfilltheerectionofeachtwo-spangird
ersinonetimewasproposedinthelightoftheconstructioncharacteristicsof
Theconstructionschemewasthatonthelaunchinggantry,2workingspansatthefrontan
nchinggantrywasdesignedtostretchacrossthespansinonetimeandat
thesametime,nching
gantrywasanunderslungstructureandwascomposedofl^hemainbeam,lowersupportbeams,
supportrollersystems,^heconstructionoft^heseg-
收稿日期：2017—09—01
基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0802207);中国铁路总公司科技研究开发计划重大项目（2014G008-A)
NationalKeyResearchandDevelopmentProgramofChina(2016YFC0802207)；ProjectofScienceandTechnologyResearch
andDevelopmentProgramofChinaRailwayCorporation(2014G008-A)
作者筒介：徐光兴，髙级工程师，E-mail:gxxu@。研究方向：桥梁施工技术与装备。
106桥梁建设BridgeConstruction2018,48(3)
mentassembling，theverticalhoistingandtransferringtechniqueoftherollersystemswasused
andtheadverseinfluencesofthereinforcementreservedforthehighwaypiershaftsonthehoisting
etechniqueoftransferring
ggantryfromthesimply-supportedsystemtothecontinuoussys
tem,orviceversa,underthetwoworkingconditionsoferectingthegirdersandstretchingacross
thespans,thealignmentsoftherailwayboxgirdersofthefrontandrearspanscouldbe
independentlyandwiththetechniqueofthetransferringfromonespantoanotherbymovingthe
supportpositionsofthefrontandrearrollersystems,theassemblinganderectionofthe40-mand
60-munequalspansofthegirdersofthebridgecouldbefinallyrealized.
Keywords:sea-crossingbridge；rail-cum-roadbridge；overheadlaunchinggantry；erectionof
two-spangirdersinonetime；segmentassembling；bridgeconstruction
1概述
平潭海峡公铁两用大桥是福平铁路的关键性控
制工程[1]，全长约16.34km，采用公铁合建桥梁方
案，双层布置。大桥下层通行时速200km的双线
I级铁路、上层通行时速100km的6车道高速公
路。其中FPZQ—4标段的北东口水道桥起于大练
岛，止于平潭岛，桥梁全长3712.06m。北东口水
道桥包括1座通航孔桥(跨度为92m+2X168m+
92m的预应力混凝土连续刚构桥）和54孔（42孔
跨度为64m、12孔跨度为40m)非通航孔桥（铁路
桥为简支箱梁桥、公路桥为连续箱梁桥，箱梁均采用
预应力混凝土结构），如图1所示。
该桥铁路桥墩浇筑到墩顶标高后，先架设铁路
箱梁，桥墩两侧预留公路桥墩墩身的搭接钢筋；待桥
墩前、后两跨铁路箱梁架设后，再进行公路桥墩和公
路连续梁的施工。铁路箱梁一般采用架桥机或移动
模架现浇法施工。由于跨度64m的铁路箱梁重达
2700t，目前尚无架设这种体量梁型的架桥机，且移
动模架现浇施工方法工期过长[]。因此，该桥铁路
箱梁采用节段预制、造桥机拼装的方式施工。传统
的造桥机每过孔1次，只能拼装一孔桥梁，架梁速度
较慢[3_4]。而平潭海峡公铁两用大桥桥址处自然条
件恶劣，风高浪急。每年7级以上大风天气234d、8
级以上大风天气123d[5_6]，正常施工时间严重受限。
同时，公铁合建模式需交叉施工，施工工序相互干
扰，工期十分紧张。为缩短架梁施工工期，解决传统
造桥机施工时间长、成桥速度慢、海上高空施工风险
大等问题[7]，提出利用两孔连做造桥机进行节段拼
装的施工方案，并研究两孔连做造桥机设备及节段
拼装施工技术。
2两孔连做造桥机施工方案
由于北东口水道桥福州方向（大练岛方向）非通
航孔桥的箱梁节段拼装工程量大，工期紧，梁场存梁
空间小，为提高架梁施工效率，提出了利用两孔连做
造桥机进行节段拼装的施工方案。即在造桥机上设
置前、后2个工作跨，形成2个工作面，使造桥机一
次过孔，同时拼装2孔桥梁。两孔连做造桥机主要
由主梁、下托梁、托轮系统、前（后）支腿和提梁龙门
吊等部分组成，如图2所示。
(1)造桥机主梁是整机的骨架和主要受力构
件，采用空间桁架结构形式，由2组空间桁架结构组
平潭海峡公铁两用大桥北东口水道桥两孔连做节段拼装技术徐光兴，李朝红，梁亮，支墨墨107
托轮系统
下托梁
(b)横断面
图2两孔连做造桥机结构布置
Fig.2StructureLayoutofOverheadLaunchingGantryforErectionofTwo-SpanGirdersinOneTime
成，组造桥机主梁之间通过前、后支腿的横梁和中
间联系的横梁连接在一起。造桥机主梁沿纵向分为
两跨主桁和后悬臂尾桁，两跨主桁作为前、后两跨桥
梁的拼装空间，尾桁作为提梁龙门吊从运梁车上起
吊箱梁节段的喂梁空间。
(2)下托梁悬挂于造桥机主梁下方，由横梁和
纵梁组成。每根横梁分2节制造，中间通过钢销连
接，在下托梁的纵梁上设支撑丝杠(承载箱梁节段）。
2根横梁连同与之连接的纵梁构成1组下托梁单
元，可在液压缸的作用下进行开合施工。
(3)造桥机共设置了3套托轮系统，分别设置
在造桥机主梁和待架桥跨的前、中、后3个桥墩上，
作为造桥机过孔走行时的支承点，并提供走行驱动
力。在架梁状态，托轮系统兼作造桥机的重载支承
点。造桥机主梁前、后端设临时支腿，协助过孔时托
轮系统的倒换。在造桥机主梁上设1台提梁龙门
吊，用于箱梁节段的吊运、摆放和位置调整。
造桥机常见的结构形式有上承式和下承式2
种@]。上承式造桥机在大风作用下，悬吊的箱梁节
段易产生晃动。而下承式造桥机整机重心低，可有
效提高整机抗倾覆稳定系数；箱梁节段摆放在下托
梁上，避免了大风环境下悬吊箱梁节段的晃动，有利
于箱梁节段的对位和调整。同时，造桥机主梁和下
托梁构成了一个封闭的施工空间（图3)，施工环境
安全、方便，尤其适用于海上墩高、风大的架梁施工
环境。因此，两孔连做造桥机采用下承式的结构
形式。
3两孔连做造桥机节段拼装施工技术
3.1架梁施工技术
(1)箱梁节段的运输和喂梁施工。采用轮胎式
运梁车运梁，每次运输1个箱梁节段（长5.5m、宽
12.2m)。为通过两侧公路墩形成的狭小空间，箱
梁节段在梁场先旋转90°后装梁，运至造桥机尾部
后再旋转回正常架梁方向。喂梁时，提梁龙门吊后
图3造桥机内部施工空间
Fig.3InternalWorkspaceofOverheadLaunchingGantry
退到造桥机尾桁运梁车的上方，吊起箱梁节段。
()箱梁节段的摆放。按照先前跨、后后跨，每
跨从前往后的顺序依次摆放箱梁节段，避免提梁龙
门吊重载通过已摆放箱梁节段的主梁区间，造成造
桥机主梁超载。
(3)造桥机分步落架。箱梁节段精调就位后安
装模板，浇筑湿接缝混凝土。待湿接缝混凝土达到
设计强度后张拉预应力筋。张拉预应力筋过程中，
造桥机逐渐卸载，其弹性变形将对桥梁施加向上的
作用力。为防止混凝土箱梁顶面开裂，共分3次张
拉预应力筋[10]。每次张拉后，将造桥机支撑丝杠向
下拧回相应的高度，直到预应力筋张拉完成，造桥机
支撑丝杠和箱梁底面完全脱离。
3.2造桥机过孔施工技术
3.2.1造桥机过孔施工步骤
混凝土箱梁张拉预应力筋形成整孔桥梁后，造
桥机需过孔前行，在后续架梁跨上就位。造桥机过
孔施工步骤如下：
(1)插入造桥机主梁前、后跨的连接钢销，使
前、后跨主桁由两跨简支梁转换为两跨连续梁;利用
开合液压缸打开下托梁；取出托轮系统和主桁下弦
杆之间的支承垫块，使造桥机支承在3套托轮系统
108桥梁建设BridgeConstruction2018,48(3)
的走行轮上，完成过孔准备工作。
()造桥机在托轮系统的驱动下过孔前行，直
到主桁的后翻转节段位于后托轮系统的上方时停
止，利用提梁龙门吊吊出后托轮系统，如图4(a)所
示；整机继续过孔前行，当前支腿到达前方桥墩时停
止，将后托轮系统吊放至前方桥墩就位，完成第一跨
过孔施工，如图4(b)所示。
()重复第2步，完成第2跨过孔施工。
()闭合所有下托梁；将托轮系统从过孔状态
转换为架梁支承状态；将造桥机主梁转换为两跨简
支梁状态；完成过孔施工，造桥机处于架梁准备状
态，如图4(c)所示。
图4造桥机过孔施工步骤示意
Fig.4ProcedureofOverheadLaunching
GantryStretchingacrossSpans
3.2.2托轮系统垂直倒换技术
造桥机主梁通过3套托轮系统支撑在桥墩两
侧，该位置预留有2圈公路墩墩身搭接钢筋，将托轮
系统包围在内，给托轮系统的倒换带来了困难。造
桥机过孔时，通常将托轮系统吊挂在造桥机主梁下
方，通过自行前移的方法倒运。该桥由于预留钢筋
的阻碍，托轮系统不能自行前移。因此，采用了托轮
系统垂直倒运技术，在提梁龙门吊主梁的前、后方各
女装了2台电动萌户，用于吊装托轮系统。问时，将
主桁前、后端端部的下弦杆设置成可翻转节。过孔
时，当造桥机前行到主桁后翻转节位于后托轮系统
上方时，利用液压缸顶起主桁尾部，向上翻起后翻转
节。提梁龙门吊后退至主桁尾部，利用电动葫芦吊
起后托轮系统（图5)，将其转移到已架桥梁端部。
造桥机继续过孔至主桁前端到达前方桥墩，利用提
梁龙门吊将后托轮系统吊运至前方桥墩安装就位，
图5托轮系统垂直倒换施工示意
Fig.5OperationDiagramofVerticalHoisting
andTransferringofRollerSystems
翻下主桁的前翻转节，完成托轮系统的倒换工作。
3.3造桥机主梁连续、简支体系转换技术
造桥机过孔时，造桥机主梁为带后悬臂的两跨
连续梁。若架梁时仍采用两跨连续梁结构，前、后跨
摆放箱梁节段时产生的荷载挠度将相互影响，不利
于箱梁线形的调整控制。为使前、后跨箱梁的线形
调整相互独立、互不影响，提出了造桥机主梁过孔时
两跨连续、架梁时两跨简支的解决方案。
造桥机主梁连续、简支体系的转换通过前、后跨
连接处(造桥机中支点断面）的连接装置实现，前、后
跨连接处造桥机主梁的上弦杆利用钢销、耳板连接
形成铰接结构，如图6(a)所示；造桥机主梁的下弦
杆通过中支点支座耳板和2个钢销连接，如图6(b)
所示，施工过程中下弦杆的连接钢销不拆卸。架梁
时，拔出上弦杆的连接钢销，使前、后跨造桥机主梁
形成相对独立的两跨简支梁；过孔时插入钢销，形成
两跨连续梁结构。
上弦杆连接钢销的插拔通过插销液压缸实现，
连接耳板的销孔设计成鸭蛋形（利于插拔钢销），受
力后钢销与销孔的小孔径部分密贴，保证了结构受
力安全。此外，前跨造桥机主梁在过孔时经历了简
支、小悬臂、大悬臂状态，上弦杆连接处将出现拉、压
交替变化的受力状态。因此，在上弦杆的上水平板
处设置楔形槽，过孔前在槽内安装楔形块，使上弦杆
连接结构实现拉、压受力状态的平稳过渡。
3.4变跨施工技术
该桥64m、40m桥跨交叉不规则布置，出现了
(64+64)m、（64+40)m、（40+64)m、（40+40)m
4种组合。由于造桥机托轮系统可以兼作过孔和架
平潭海峡公铁两用大桥北东口水道桥两孔连做节段拼装技术徐光兴，李朝红，梁亮，支墨墨109
FrontandRearMainBeams
梁2种工况的支承点，且位于造桥机主梁的正下方，
极大地简化了造桥机的变跨施工。变跨架梁时，中
间托轮系统的位置不变，造桥机主梁前、后跨连接处
始终处于2孔待架桥跨的中间桥墩上方。架设前跨
40m桥时，前托轮系统相对64m跨工况后移24
m，造桥机主梁前端呈小悬臂状态。架设后跨40m
桥时，后托轮系统前移24m，喂梁施工仍在造桥机
后支腿横梁后方的尾桁空间进行，此时后支腿横梁
支撑在已架桥梁顶面，用以抵抗部分喂梁荷载。
4结语
平潭海峡公铁两用大桥桥址区风大浪高、施工
条件恶劣、有效施工时间短。为适应恶劣的施工环
境、缩短节段拼装施工工期，FPZQ—4标段北东口
水道桥铁路箱梁采用了两孔连做造桥机进行节段拼
装的施工方案，造桥机一次过孔，同时进行2孔桥梁
的架梁施工。两孔连做造桥机主梁采用空间桁架结
构形式，有效减小了迎风面积。造桥机前跨主梁不
仅是架梁时的工作跨，同时兼作过孔时的前导梁。
该两孔连做造桥机过孔施工风力标准虽然提高到7
级，但桥址所在地全年仍有1/3时间风力在8级以
上，需要等候过孔施工的“窗口时间”两孔连做造桥
机因过孔次数减少一半，可节省大量的过孔施工等
待时间。采用两孔连做造桥机节段拼装施工后，平
均15d可以完成2孔桥梁的架设。该桥大练岛方
向38孔铁路梁已于2017年9月完成架设施工，比
计划工期提前半年。
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XUGuang-xing
徐光兴
1974—，男，高级工程师
1995年毕业于石家庄铁道学院工
业与民用建筑工程专业，2002年毕
业于郑州工程学院结构工程专业，
工学硕士，2011年毕业于西南交通
大学道路与铁道工程专业，工学博
士。研究方向：桥梁施工技术与
装备
E-mail：gxxu@
LIChao-hong
李朝红
1974—，女，副教授
2000年毕业于天津大学建筑工程
专业，工学学士，2005年毕业于天
津大学结构工程专业，工学硕士，
2012年毕业于西南交通大学道路
与铁道工程专业，工学博士。研究
方向：桥梁结构分析
E-mail：ii_zh@
LIANGLiang
梁亮
1973—，男，高级工程师
2000年毕业于天津大学建筑工程
专业，工学学士。研究方向：桥梁施
工与管理
E-mail：liangliang.3413@
ZHIMo-mo
支墨墨
1987—，男，工程师
2009年毕业于吉林大学土木工程
专业，工学学士，2015年毕业于浙
江大学防灾减灾工程及防护工程专
业，工学博士。研究方向：桥梁施工
技术
E-mail：zhimm@
(编辑：王娣)