1 概況
四渡河大橋位于滬蓉國道主干線湖北宜昌至恩施公路的恩施州巴東縣野三關(guān)鎮(zhèn)，橋址地形切割強(qiáng)烈，相對高差約1000m，橋面與峽谷谷底高差500米，地形地貌復(fù)雜險峻，施工場地狹小、交通不便，建設(shè)條件極其困難。
該橋為四車道高速公路特大橋（圖1），設(shè)計行車速度80km/h，橋?qū)挘ú缓跛鲄^(qū)寬度）24.5m。設(shè)計車輛荷載汽車超—20級，掛車—120。地震烈度6度。
圖1 四渡河大橋全景
2 主橋結(jié)構(gòu)
該橋主橋為900m單跨雙鉸鋼桁架加勁梁懸索橋，宜昌岸與八字嶺分叉式隧道相接，恩施岸布置5孔40m引橋。宜昌岸錨碇為隧道式，恩施岸錨碇為重力式（圖2）。
圖2 橋型布置
（1）主塔
主塔為鋼筋混凝土薄壁結(jié)構(gòu)，采用C50混凝土，每個塔墩基礎(chǔ)由18根直徑2.8m的鉆（挖）孔樁組成群樁基礎(chǔ)，以微風(fēng)化灰?guī)r作為持力層。承臺平面尺寸16m×16m，厚6.0m。
主塔塔高（自承臺頂面起）宜昌岸為117.6m，恩施岸為122.2m。混凝土總計7946m3。
圖3 宜昌岸主塔、恩施岸主
?。?）纜索系統(tǒng)
主纜垂跨比1∶10，采用預(yù)制平行鋼絲索股（PPWS）。全橋共兩根主纜，每根主纜含127股，每股含127Φ5.1mm鍍鋅高強(qiáng)鋼絲共16129絲。索股錨頭采用套筒式熱鑄錨。
吊索采用109Φ5mm高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲束，外包PE層防護(hù)。上下接頭采用鉸銷與主纜索夾和加勁桁梁連接。錨頭采用熱鑄錨。
索夾采用鑄鋼，上、下分開的形式，兩半索夾用螺桿相連夾緊，接縫處嵌填橡膠防水條防水。
圖4主塔施工
?。?）剛性中央扣
為控制主桁的縱向變位，降低跨中短吊索的疲勞應(yīng)力幅，在中跨跨中設(shè)剛性中央扣（圖5）。中央扣為焊接工形（H形）鋼，采用高強(qiáng)螺栓與中央索夾和加勁主桁上弦節(jié)點連接。
圖5 中央扣
（4）錨固系統(tǒng)
錨固系統(tǒng)由索股錨固拉桿和預(yù)應(yīng)力鋼束錨固構(gòu)造組成，分單索股錨固和雙索股錨固兩種。單、雙索股錨固類型分別采用15-19和15-37預(yù)應(yīng)力鋼束和相應(yīng)的錨具，鋼束采用符合ASTM A416-97a標(biāo)準(zhǔn)，270級公稱直徑Φ15.24mm的低松弛環(huán)氧樹脂全噴涂鋼絞線，鋼絲極限抗拉強(qiáng)度1860Mpa。預(yù)應(yīng)力管道及前、后錨頭采用壓注油脂防腐。
為改善錨碇預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的耐久性和可維護(hù)性，錨碇預(yù)應(yīng)力為可換式無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系，后期可根據(jù)需要進(jìn)行換束。每束預(yù)應(yīng)力管道采用蜂窩式設(shè)計，各絲股各行其道（圖6）。
圖6 可換式錨體預(yù)應(yīng)力體系構(gòu)造圖
錨固拉桿采用40CrNiMoA，拉桿方向與相應(yīng)索股一致，前錨面與后錨面均與中心索股垂直。錨固拉桿誤差采用球面螺母調(diào)整。
?。?）錨碇
宜昌岸采用隧道式錨碇，錨體長度40 m，前錨面尺寸9.8m×10.9m，后錨面14m×14m，頂部為圓弧形。錨洞開挖基本完成后，對圍巖工程地質(zhì)性狀進(jìn)行了詳細(xì)探查并根據(jù)圍巖巖溶裂隙發(fā)育情況設(shè)置錨桿，錨桿入錨體0.5m。隧道錨錨體為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力為0.55 Ryb，錨體采用微膨脹收縮補(bǔ)償抗?jié)B混凝土。
恩施岸采用重力式錨碇，錨碇下部開挖成鋸齒形，并對底部基坑進(jìn)行加固，錨碇前側(cè)底部設(shè)基座，與后部錨體、側(cè)面鞍室形成閉合體系。
?。?）加勁梁及橋面系
加勁鋼桁梁采用華倫式，桁高6.5米，桁寬26.0m，小節(jié)間長6.4m，大節(jié)間長12.8m，在每小節(jié)處設(shè)橫向桁架。上、下平聯(lián)采用K形體系。主桁片上、下弦桿及橫梁上、下弦桿采用箱形截面，腹桿及上、下平聯(lián)采用工字型截面（圖7）。
圖7 加勁桁梁橫斷面構(gòu)造圖
鋼桁梁采用整體節(jié)點。工廠組焊各桿件，現(xiàn)場用高強(qiáng)螺栓連接成桁架。全橋共71個節(jié)段，采用施工纜索吊裝組拼，節(jié)段吊裝長度12.8m，最大吊裝重量91.6t。
橋面系采用縱向工字鋼梁與RC橋面板的組合形式（圖8）。鋼縱梁間距1.95m，梁高0.66m，梁長6.36m，簡支于主桁橫梁上弦桿。橋面板采用預(yù)制鋼筋砼板，厚0.16m，縱向接縫設(shè)于鋼縱梁頂面，通過接縫處剪力釘形成組合結(jié)構(gòu)。橋面板間采用橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，每102.4m間距橋面板設(shè)一道無縫式伸縮縫。橋面連續(xù)現(xiàn)澆段采用鋼纖維混凝土以提高抗裂、抗疲勞性能。
圖8 鋼砼組合板梁橋面系
?。?）塔連桿
大跨度懸索橋梁端縱向位移大、變化頻繁，橫向由于風(fēng)載作用有較大的位移和轉(zhuǎn)角，支座工作狀況復(fù)雜且易損壞，本橋在索塔處設(shè)塔連桿代替支座作豎向支承（如圖9）。塔連桿兩鉸接點距離10.7m，上端與預(yù)埋在索塔側(cè)壁上的鋼托架鉸接，下端與桁架上弦桿耳板鉸接。每個索塔處設(shè)置兩個塔連桿。加勁梁端部懸掛于塔連桿，通過繞上鉸點擺動適應(yīng)縱向變形。鋼桁加勁梁兩端在上、下弦桿兩側(cè)共設(shè)置8個抗風(fēng)支座。
圖9 塔連桿構(gòu)造
3 主橋技術(shù)特點和創(chuàng)新點
?。?）山區(qū)首座特大跨鋼桁加勁梁式懸索橋
我國現(xiàn)有的大型懸索橋多采用具有良好氣動外形的鋼箱加勁梁，但由于山區(qū)運輸條件差的限制，大型鋼箱節(jié)段無法通過山區(qū)現(xiàn)有等級不高的公路運輸，本橋采用鋼桁加勁梁方案，其設(shè)計、施工的思路和關(guān)鍵技術(shù)，為我國山區(qū)首座特大跨鋼桁加勁梁懸索橋工程所借鑒。
?。?）大型隧道式錨碇
山區(qū)地質(zhì)條件一般較好，地基承載力較高，本橋宜昌岸采用隧道式錨碇，具有良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。
本橋隧道式錨碇單纜拉力2萬噸，為我國在建的最大規(guī)模的懸索橋隧道式錨碇之一。錨碇位于公路隧道上方，與公路隧道的最小距離僅23米，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，施工難度高，國內(nèi)外尚無先例。針對錨碇結(jié)構(gòu)受力和地質(zhì)特點進(jìn)行了1：12大比例的現(xiàn)場模型拉拔試驗，首次對隧道式錨碇的安全性進(jìn)行了研究、論證。
?。?）主纜跨中設(shè)置剛性中央扣
大橋位于單向縱坡路段，在主纜跨中與加勁桁梁間設(shè)大型剛性中央扣，為國內(nèi)桁式懸索橋首次采用，與常規(guī)設(shè)置縱向阻尼器相比，改善了結(jié)構(gòu)受力特性及抗風(fēng)穩(wěn)定性，減少了后期維護(hù)工作量。
?。?）可更換式錨固系統(tǒng)和均勻樣本監(jiān)測
創(chuàng)新采用可單根抽換無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)，并對錨頭壓力進(jìn)行基于均勻樣本的長期健康監(jiān)測，實現(xiàn)了錨碇錨固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的耐久性和可維護(hù)性。
?。?）鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋面系國內(nèi)首創(chuàng)
創(chuàng)造性地提出了縱向工字鋼梁與混凝土橋面板相結(jié)合的橋面系型式，即鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋面系。結(jié)構(gòu)幾何剛度大、橋面瀝青鋪裝結(jié)合性能好、施工便捷、工程經(jīng)濟(jì)，避免了鋼橋面鋪裝易損壞的弊端。
?。?）纜索吊跨度大、吊重大
全橋鋼桁梁共分71個節(jié)段在工地組拼，采用跨度900m施工纜索吊裝就位拼接，纜索吊施工難度和規(guī)模居國內(nèi)第一。
（7）火箭拋索架“天橋”
該橋跨越500米深谷，先導(dǎo)索不能采用常規(guī)的駁船牽引、機(jī)械架設(shè)、人工拖送、直升機(jī)拖曳方式，本橋采用排障火箭彈發(fā)射先導(dǎo)索過峽谷，開創(chuàng)了國內(nèi)乃至世界建橋史上的先河，成功地解決了大橋先導(dǎo)索過峽谷的技術(shù)難題，操作方便、作業(yè)快速、成本低廉、安全可靠，在類似工程建設(shè)中具有廣泛的推廣價值。
4 相關(guān)資料
建設(shè)單位：湖北滬蓉西高速公路建設(shè)指揮部
設(shè)計單位：中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司
施工單位：路橋華南工程有限公司
混凝土用量：113334m3
鋼材用量：24457 t
造 價：7.2億元
