孙桐萱指挥第三集团军奋勇抗战：九个连战士全体殉国

此举意在对日军在台儿庄作战部队右翼产生威胁，继而切断津浦铁路。同时，孙桐萱任军长的12军第81师由方河镇渡过运河，向汶上攻击，并向济宁侧翼展开攻势。当时，据守济宁的是日军第10师团第8旅团第39联队1400人，大部分集中在济宁南关，只有500人驻城里。

2月12日22时，谷良民部的两个团向济宁北门发起进攻，另一团则布防在二十里铺打援。登梯攀城的官兵不惧敌人的猛烈射击，虽遭受惨重伤亡也猛攻不止，至14日，在山炮的掩护下终于从济宁西北城墙取得突破，九个连冲入城内，和日军展开巷战，一度占领全城。

15日，日军协同火炮、战车前来增援，同时分兵一部，直驱大长沟切断第三集团军各部后路。第三集团军入城部队在弹药供给不济的情况下与敌肉搏至夜，九个连的战士全体壮烈殉国。

在济宁西南城策应的第三集团军曹福林部也曾一度攻入火车站，但也无力扭转战局；12军81师于13日夜一度攻入汶上北关，与敌肉搏4昼夜，伤亡2000余人，无力分兵侧击济宁，谷良民部终因腹背受敌伤亡惨重不得不撤出战斗至南旺镇至水流店一线设防，12军第81师奉命撤回方河镇延运河设防。

夜袭敌人机场

孙桐萱、曹福林等率军在微山湖西嘉祥一带对日军持续中展开消耗作战，有力打击了敌人入侵鲁西的企图，国民政府军事委员会曾致电加冕。至1938年3月23日台儿庄战役打响，第三集团军在济宁、夏镇、滕县一线侧击日军。