【技术交流观摩会】湖北四渡河特大桥设计与创新

元大跨径悬索桥设计、施工与养护管理技术交流观摩会湖北四渡河特大桥设计与创新2012年9月 中国·

南京中交第二公路勘察设计研究院彭 诚中交第二公路勘察设计研究院主要内容1 湖北沪蓉西工程概况2 四渡河大桥设计3 技术创新4 体会项目概况沪蓉国道主干线全长约2200

公里，其中1730公里已建成

通车成都1

湖北沪蓉西工程概况中交第二公路勘察设计研究院上海2200公里宜昌宜恩段（198公里）利川长阳白氏坪1

湖北沪蓉西工程概况1

湖北沪蓉西工程概况中交第二公路勘察设计研究院恩施其中宜长段（16.45公里）恩利段（122公里）沪蓉国道主干线宜昌大桥至利川鱼泉口段全长320Km，比现有318国

道缩短里程130Km。宜昌长江大桥至恩施吉心段198km，批复

概算约132亿，平均造价约6700万元/km，

桥梁总长62923m/247座，特大桥

54804m/41座，占路线比例31.78%1

湖北沪蓉西工程概况2003年，宜长试验段开工;2004年，宜恩段全线开工; 宜长段基本完成一期工;2005年，宜恩段基本完成土石方工程、大中小桥及中短隧

道；宜长段完成路面铺筑及交通工程，年底建成

通车。11月恩利段全线开工;2006年，宜恩段完成大桥、长隧道，初步达到铺筑路面及

进行交通工程的条件;

恩利段基本完成土石方工

程、大中小桥及中短隧道;2008年，宜恩段完成特大桥、特长隧道、路面铺筑及交通

工程;

恩利段完成大桥、长隧道，初步达到铺筑

路面及进行交通工程的条件;2009年，全线竣工。中交第二公路勘察设计研究院工程特点

地形地貌特殊

地质构造复杂

气候条件恶劣

生态环境脆弱

施工条件艰难

工程干扰严重1 湖北沪蓉西工程概况重难点工程

不良地质边坡

高墩大跨桥梁

特长隧道四渡河大峡谷中交第二公路勘察设计研究院路线全长：48.768

km

特大桥：11434.8m/16座

大 桥：5089.8m/21座

中 桥：413m/6座桥梁比例：34.73

%

特长隧道：14594.445/4座

长隧道：6584.117/4座隧道比例：46.08

%宜昌榔坪至恩施高坪段湖北沪蓉西为我国乃至世界山区

建设条件最困难、工程规模最宏

广泛的工程，其中，中交二公院

段的难中之难、险中之险、重中高大

承之1 湖北沪蓉西工程概况速公路工程中地形地质最复杂、、难点工程最集中、技术突破最

担的榔坪至高坪段，则又是全路

重！四渡河大峡谷中交第二公路勘察设计研究院代表性特大1 湖北沪蓉西工程概况序号桥 名1四渡河特大桥2支井河特大桥3小河特大桥4龙潭河特大桥5双河口特大桥6野三河特大桥7马水河特大桥8魏家洲大桥9铁罗坪特大桥10清江特大桥桥梁工程桥型特点山区特大型钢桁悬索桥山区钢管砼上承式拱桥中交第二公路勘察设计研究院超高墩大跨度连续刚构桥山区大跨度混凝土斜拉桥隧道式锚碇大桥位于湖北恩施巴东县野三关镇，桥址处山峦连绵，峰丛林立、谷深坡陡，地形切割强烈，高差急剧变化，桥区施工场地狭小、交通条件差，建设条件极其困难。500m重力式锚碇2 四渡河大桥设计四渡河大峡谷中交第二公路勘察设计研究院隧道式锚碇桥采

桥重力式锚碇2 四渡河大桥设计孔布置900m+5×40m，其中主桥

用单跨双铰钢桁梁悬索桥，宜昌

岸 隧相接无引桥，恩施岸引桥为

5×40m先简支后刚构T梁桥。23m中交第二公路勘察设计研究院通2 四渡河大桥设计

首座位于深山峡谷的特大跨度悬索桥

首座特大跨度钢桁加劲梁悬索桥

2004年3月，完成大桥初步勘察设计，并过交通部审查；

2004年7月，完成大桥技术设计；

2004年10月，完成大桥施工图设计；

2004年8月开工建设，2009年10月建成。中交第二公路勘察设计研究院四渡河大桥为湖北沪蓉西控

年，完成于2004年，为我国当时

要难点和关键技术问题有：1.桥址区地形地质条件复杂2.我国首个特大型隧道式锚3.锚碇与下穿公路隧道距离4.山区气象资料匮乏，风特5.桥区工程场地狭小，施工制规、碇仅性难性工程。大桥勘察设计开始于2003模最大、难度最高的山区桥梁。主岩溶裂隙发育，环保要求高；，技术难度高；

23m，相互影响复杂；

强烈依赖于桥位地形；

度极大。2 四渡河大桥设计中交第二公路勘察设计研究院（丝2.1 主缆索股主缆采用预制平行钢丝索股 PPWS），理论垂跨比为1：10，

主缆共两根，每根主缆127股，共16129丝，排列成正六边形。吊

索采用109φ5高强镀锌平行钢 束，外包PE层防护。中交第二公路勘察设计研究院2.1 主缆索股1）注意索股与丝股数的不同组合，对

锚体的工程规模产生的影响9.8m×10.9m11.2m×12.3m127×127φ5.1169× 91φ5.2锚体增加+29%2）索股重量要满足山区运输需要127φ5.191φ5.226.5t20.0t3）主缆施工工期的影响在满足运输条件、机具设备的前提下，

丝股数取较大值，可减小锚碇工程规模，提高主缆架设效率，加快施工工期。中交第二公路勘察设计研究院2.2 大型隧道式锚碇。110

m山区地形陡峻。传统的重力式锚碇缺乏适宜的地形条件，四渡

河峡谷宜昌岸边坡自然坡度约40～45度，若采用传统的重力式锚

碇，将造成约22～25万方的开挖，边坡高度达110m，不仅工程规

模大,且对环境产生巨大的影响主缆约40°的自然边坡中交第二公路勘察设计研究院2.2 大型隧道式锚碇隧道式锚锭利用自然岩体抵抗主缆拉力，工程量通常只有普通

重力式锚锭的1/2～1/3，具有显著的技术、经济和环保效益。隧道式锚锭的作用机理是，利用锚碇体及其周围岩体的共同作

用，抵抗主缆拉力。中交第二公路勘察设计研究院能力大对锚碇区域详细的地质勘察、

对锚体-围岩传力性能的科学研

究，是大型隧道式锚碇设计的核

心内容。2.2 大型隧道式锚碇锚碇体和其周围岩体之间的传力性

是否可靠、周围岩体的完整性及其

学性能是否适宜，是确保隧道锚及

桥安全的关键。中交第二公路勘察设计研究院地质调查与概化验机平洞勘探隧道锚破坏 理分析锚碇围岩流变分析卸荷带划分岩体力学特性试验研究岩

石

三

轴试隧道锚1：12比例模型现场拉拔试验

承载安全系数测试实桥隧道锚研究中交第二公路勘察设计研究院2.2 大型隧道式锚碇——专题研究为了准确地把握隧道锚址区

域的地质状况，进行勘探、试

验平洞的工作。平洞大小2×2m，长55m。

完成了地质描述，获得了锚体埋置范围的地质模型概化模

型。2.2 大型隧道式锚碇——专题研究中交第二公路勘察设计研究院薄层软弱夹层(20m处）F2破碎带(25m处）软弱夹层(21m处）中交第二公路勘察设计研究院薄层灰岩(42m处）2.2 大型隧道式锚碇——专题研究溶蚀（58m）岩体声波测试掌子面（65m）中交第二公路勘察设计研究院2.2 大型隧道式锚碇——专题研究左

壁洞

顶右

壁洞

深C泥化夹

层洞

顶

洞

壁

界

线F破碎

带f断

层°C

泥

化

夹

层洞

深洞

顶

洞

壁

界

线F破碎

带f断

层左

壁洞

顶

右

壁°岩体原位力学性质试验τ

砼

/

岩

抗

剪

试

点溶

孔变

形

试

点τ岩体抗

剪

试

点τ

砼

/

岩

抗

剪

试

点溶

孔变

形

试

点τ

岩

体

抗

剪

试

点试验布置中交第二公路勘察设计研究院2.2 大型隧道式锚碇——专题研究（1）依据室内及现场原位试验成果Brown准则；（3）考虑试验对象的

效应；（4）考虑岩体力学性质蠕变；地特岩体力学参数综合取值（2）结合工程岩体分级方法和Hoek­质代表性；考虑岩体力学参数的尺寸

性等因素。中交第二公路勘察设计研究院2.2 大型隧道式锚碇——专题研究卸荷风化分带弱卸荷强风化（0~25m）轻微卸荷弱风化（5~59m）微新变形模量E

/GPa3510抗剪断f’0.71.01.2岩体强度参数c/MPa0.51.21.5抗拉强度参数Rt/MPa0.050.30.8力学参数混凝土/岩抗剪断f’/0.91.0取值强度参数c/MPa/1.01.2软弱层面抗剪断f’/0.35~0.450.45~

0.55强度参数c/MPa/0.03~0.050.05~0.08鉴于大型隧道锚设计及施工工作在国内外开展很少，无现成的经验可供

借鉴，为了验证设计方案的可靠性并

为其它类似工程提供研究资料，作为

四渡河深切峡谷悬索桥关键技术研究

中的重要内容之一，在实桥隧道锚碇

附近选择与其工程地质条件、岩体结

构和岩性接近处,实桥北侧61m位置，

开展了大比例模型拉拔试验。①通过模型试验，确定实桥在设计张拉载荷作用下的稳定性和变形②论证隧道锚碇极限承载能力及安全系数；③研究隧道锚碇的变形机理；④研究锚碇的变位与时效变形，对长期稳定性进行分析和评估；⑤结合现场模型试验结果，反演围岩力学参数和流变参数；中交第二公路勘察设计研究院2.2 大型隧道式锚碇——专题研究模型锚碇的几何尺寸按1∶12

缩小，设计采用的实桥隧道锚碇

中双缆载荷为420,000kN。对应

模型锚的设计荷载Pm为

2916.67kN。试验时通过8台千斤顶同时施加。模型中位移计、应变计和测缝计等测试设备的埋设如图。2.2 大型隧道式锚碇——专题研究中交第二公路勘察设计研究院拉拔试验结论：1.

在2.6p设计荷载作

测到有岩体流变现象出现

碇的安全系数不小于2.6；2.

较短时间内，整个

围岩处于稳定状态。这表承载能力可达到7.6p，桥用，试明梁安下，所有监测仪器均没有观由此推断实桥长期隧道锚中交第二公路勘察设计研究院验锚模型承载力达到7.6p，短期内，隧道锚碇的极限

的短期极限承载力较高；3.

参考悬索桥设计规范、坝工设计规范，隧道锚极

限承载能力及长期变形是 全的。2.2 大型隧道式锚碇——专题研究模型锚岩体弹塑性参数反演依据室内岩石力学特性

试验、现场原位岩体试验和

岩体分级结果，通过建立隧

道锚模型拉拔试验数值分析

模型，利用现场隧道锚模型

拉拔试验围岩变形观测值，

采用非线性位移反演方法反

演隧道锚围岩力学参数和流

变参数，为分析实桥隧道锚

围岩稳定性提供更加精确和

合理的岩体力学参数。2.2 大型隧道式锚碇——专题研究中交第二公路勘察设计研究院实桥计算结果­­极限荷载FLAC3D

3.00Step14876ModelPerspective

11:31:23MonFeb25

2008Center:X:

­5.309e+000

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Z:­8.106e+000

Dist:

1.068e+003Rotation:X:

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0.000Z:

0.343Mag.:

2.5Ang.:

22.500Plane

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Z:0.000e+000PlaneNormal:

X:

0.000e+000

Y:

1.000e+000

Z:

0.000e+000ContourofDisplacement

Mag.Plane:onMagfac=0.000e+000

1.5001e­006to

2.5000e­0042.5000e­004to

5.0000e­0045.0000e­004to

7.5000e­0047.5000e­004to

1.0000e­0031.0000e­003to

1.2500e­0031.2500e­003to

1.5000e­0031.5000e­003to

1.7500e­0031.7500e­003to

2.0000e­0032.0000e­003to

2.2500e­0032.2500e­003to

2.5000e­0032.5000e­003to

2.7500e­0032.7500e­003to

3.0000e­0033.0000e­003to

3.0954e­003ItascaConsultingGroup,Inc.

Minneapolis,MNUSA，ItascaConsultingGroup,Inc.

Minneapolis,MN

USAFLAC3D

3.00Step18975ModelPerspective

11:31:33SunFeb17

2008Center:X:

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Z:

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1.068e+003Rotation:X:

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359.730Mag.:

2.32Ang.:

22.500Plane

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Y:

­1.300e+001Plane

Normal:X:0.000e+000

Y:

1.000e+000Z:

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0.000e+000Block

StatePlane:on

Noneshear­n

shear­pshear­nshear­ptension­p

shear­pshear­p

tension­ptension­nshear­p

tension­ptension­ntension­p

tension­p从塑性区的角度判断，锚碇极

限荷载为7P～

9P。锚碇可能的破坏形式是塑性区的贯通导致锚体拔出。中交第二公路勘察设计研究院计算模型2.2 大型隧道式锚碇——专题研究FLAC3D3.00Step14876

Model

Perspective13:52:37SunFeb17

2008Center: Rotation:X:

­1.186e+001 X:

359.740Y:

1.279e+001 Y:

0.031Z:

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89.035Dist:1.068e+003

Mag.:

3.17Ang.:

22.500PlaneOrigin: Plane

Orientation:X:

­4.850e+001 Dip:

55.000Y:

­1.318e+001 DD:

90.000Z:

­1.149e+001ContourofDisplacement

Mag.Plane:

onMagfac=

0.000e+0001.8541e­006to

2.5000e­0042.5000e­004to

5.0000e­0045.0000e­004to

7.5000e­0047.5000e­004to

1.0000e­0031.0000e­003to

1.2500e­0031.2500e­003to

1.5000e­0031.5000e­003to

1.7500e­0031.7500e­003to

2.0000e­0032.0000e­003to

2.2500e­0032.2500e­003to

2.5000e­0032.5000e­003to

2.7500e­0032.7500e­003to

3.0000e­0033.0000e­003to

3.1571e­003ItascaConsultingGroup,

Inc.Minneapolis,MN

USA实桥计算结果­­流变分析塑，性

比，岩应力和塑性区

分布规律几

乎没有改变.，结较好的长期稳定性。00.511.522.5-30-20-100102030距离/m位移/mmX向流变位移

Y向流变位移

流变合位移

X向弹性位移Y向弹性位移

弹性合位移00.511.522.5应力/MPa流变弹性σ1中交第二公路勘察设计研究院σ3σxσyσz2.2 大型隧道式锚碇——专题研究FLAC3D3.00Step89329Model

Perspective11:15:45WedMar05

2008X:

­2.234e+001 X:

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­1.767e+000 Y:

0.000Z:

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0.000Dist:1.068e+003

Mag.:

2.98PlaneOrigin: Plane

Normal:X:

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0.000e+000Contourof

SMaxPlane:

onMagfac=

0.000e+000Gradient

Calculation­1.0982e+006to

­1.0000e+006­1.0000e+006to

­7.5000e+005­7.5000e+005to

­5.0000e+005­5.0000e+005to

­2.5000e+005­2.5000e+005to

0.0000e+0000.0000e+000to

2.5000e+0052.5000e+005to

5.0000e+0055.0000e+005to

7.5000e+0057.5000e+005to

1.0000e+0061.0000e+006to

1.2500e+0061.2500e+006to

1.5000e+0061.5000e+006to

1.7500e+006ItascaConsultingGroup,

Inc.Minneapolis,MNUSAFLAC3D3.00Step89329Model

Perspective09:24:54WedMar05

2008Center: Rotation:X:

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359.436Dist:1.068e+003

Mag.:

2.42Ang.:

22.500PlaneOrigin: Plane

Normal:X:

0.000e+000 X:

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1.000e+000ContourofDisplacement

Mag.Plane:

on6.3077e­005to

2.5000e­0042.5000e­004to

5.0000e­0045.0000e­004to

7.5000e­0047.5000e­004to

1.0000e­0031.2500e­003to

1.5000e­0031.5000e­003to

1.7500e­0031.7500e­003to

2.0000e­0032.0000e­003to

2.0847e­003Interval=

2.5e­004ItascaConsultingGroup,

Inc.Minneapolis,MNUSA分响寸

桥

下

间

的FLAC3D

3.00Step15530

ModelPerspective

14:18:59SunFeb17

2008Center:X:

­1.307e+001

Y:­5.455e+000Z:­1.723e+001Dist:

1.068e+003Rotation:X:358.751Y:

0.000Z:359.926Mag.:

2.42Ang.:

22.500Plane

Origin:X:0.000e+000

Y:­1.000e+001Z:

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X:

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Mag.Plane:

onMagfac=0.000e+000

2.7953e­006to

2.5000e­0042.5000e­004to

5.0000e­0045.0000e­004to

7.5000e­0047.5000e­004to

1.0000e­0031.0000e­003to

1.2500e­0031.2500e­003to

1.5000e­0031.5000e­003to

1.7500e­0031.7500e­003to

2.0000e­0032.0000e­003to

2.2500e­0032.2500e­003to

2.5000e­0032.7500e­003to

3.0000e­0033.0000e­003to

3.0262e­003ItascaConsultingGroup,Inc.

Minneapolis,MN

USA实桥计算结果­­锚隧相互作用 析影 范围约1倍的锚。本 隧道锚和

部隧距是。ItascaConsultingGroup,Inc.

Minneapolis,MN

USAFLAC3D

3.00Step19903

ModelPerspective

13:14:29SunFeb17

2008Center:X:

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90.713Mag.:

3.34Ang.:

22.500Plane

Origin:X:­3.227e+001Y:­1.317e+001Z:

3.480e­001PlaneOrientation:

Dip:

55.000DD:

90.000Block

StatePlane:on

Noneshear­pshear­ptension­p

tension­pItascaConsultingGroup,Inc.

Minneapolis,MNUSAFLAC3D

3.00Step20963ModelPerspective

16:33:47ThuJan24

2008Center:X:

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Y:­5.594e+000

Z:­1.221e+001

Dist:

1.068e+003Rotation:

X:

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2.85Ang.:

22.500Plane

Origin:X:­6.573e+001

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Z:

­2.325e+001PlaneOrientation:

Dip:

55.000DD:

90.000Block

StatePlane:on

Noneshear­n

shear­pshear­ptension­nshear­ptension­p

tension­ntension­p

tension­p2.2 大型隧道式锚碇——专题研究中交第二公路勘察设计研究院FLAC3D3.00Step19903Model

Perspective15:22:16ThuMar202008Center: Rotation:Y:

­5.405e+000 Y:

0.060Z:

1.290e+000 Z:

358.897Dist:1.068e+003

Mag.:

2.21Ang.:

22.500X:

0.000e+000 X:

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­1.000e+001 Y:

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Mag.Plane:

onMagfac=

0.000e+0005.0837e­005to

2.0000e­0042.0000e­004to

4.0000e­0044.0000e­004to

6.0000e­0046.0000e­004to

8.0000e­0048.0000e­004to

1.0000e­0031.0000e­003to

1.2000e­0031.2000e­003to

1.4000e­0031.4000e­003to

1.6000e­0031.6000e­003to

1.8000e­0031.8000e­003to

1.9521e­003Interval=

2.0e­004ItascaConsultingGroup,

Inc.Minneapolis,MNUSA

锚体长度40m

锚体水平倾角35度2.2 大型隧道式锚碇设资金3360万元；另外，宜昌岸地形采用隧道式锚碇方案比重力式锚碇方案节约混凝土约4.2万m单位3:

，cm

节约建中交第二公路勘察设计研究院陡峻，采用隧道式锚碇可减少土建开挖量约31万m3，节约资金6200万元，节约高边坡防护工程费用2500

万元；减少弃渣33万m3，节省土地80～100亩，共计节约1.316亿元。上构。螺在每小节处均设横向桁架。钢桁梁结用箱形截面外，余均采用工字型截面各杆件均为工厂焊接，现场用高强12.8m,

重92t。2.3 轻型钢桁架加劲梁四渡河大桥加劲钢桁梁由主桁架、 下平联、横向桁架组成。主桁架采用

华伦式，桁高6.5米，桁宽26.0m，小节间长度6.40m，大节间长度12.8m，除主桁片上、下弦和横向桁架上弦采栓连接成桁架。每个标准吊装段长中交第二公路勘察设计研究院1、横向桁架上下弦杆采用2、各杆件均为工厂焊接，箱现2.3 轻型钢桁架加劲梁形截面，余均采用工字型截面。场用高强螺栓连接。中交第二公路勘察设计研究院2.3 轻型钢桁架加劲梁中交第二公路勘察设计研究院桥 名主跨(m)桁高H(m)桁宽B(m)H/L桥面系类型用途竣工日本明石海峡大桥199114.035.51/142正交异性钢板单层桥面1998香港青马大桥13777.6411/181正交异性钢板公铁两用1997美国纽波特大桥487.74.87720.11/100混凝土板单层桥面1969美国韦拉扎诺桥12987.330.61/177混凝土板双层桥面1964美国麦基纳克桥115811.620.71/100混凝土板单层桥面1957美国塔科马新桥85310.118.31/85混凝土板单层桥面1950美国金门大桥12807.627.41/168混凝土板单层桥面1937美国乔治华盛顿桥10679.132.31/117混凝土板双层桥面1931葡萄牙4月25日桥101310.721.01/95混凝土板公铁两用1966英国福斯桥10068.423.81/120正交异性钢板单层桥面1964日本南备赞桥110013.030.01/85正交异性钢板公铁两用1988日本北备赞桥99013.030.01/76正交异性钢板公铁两用1988日本下津井濑户桥94013.030.01/72正交异性钢板公铁两用1984日本大鸣门桥87612.534.01/72正交异性钢板公铁两用1985日本因岛大桥7709.0.26.01/86正交异性钢板单层桥面1983中国丰都长江大桥4503.014.01/150混凝土板单层桥面1997中国忠县长江大桥5603.619.81/156混凝土板单层桥面2001中国万洲长江二桥5804.021.21/145混凝土板单层桥面2004中国四渡河大桥9006.526.01/138钢砼组合板梁单层桥面在建中国坝陵河大桥108810.027.01/109正交异性钢板单层桥面在建中国矮寨大桥11287.527.01/150钢砼组合板梁单层桥面在建，桥面系2.4 钢混组合桥面系钢纵梁横向间距1.95m，梁高0.66m，梁长6.36m，简支在主桁横梁上弦

杆上，理论跨径6.16m。桥面板采用预制混凝土板，预制板长6.36m、宽

1.65m、厚0.18m。纵向接缝宽0.3m，桥面板通过接缝处纵梁上的剪力钉与钢纵梁相结合形成组合结构，接缝采用微膨胀混凝土以改善由于砼收缩

对钢­砼组合结构的影响。桥面系2.4 钢混组合桥面系系列1系列2桥面板型式预制混凝土板正交异性钢桥面板主缆钢材6992吨6083（少909吨）桥面材料

数量钢材：4057吨C40：3456方7088吨（多3031吨）钢桁加劲梁5995吨/桁高6.5m9075吨/桁高8m（多3080吨）吊索钢材219吨184吨结构刚度较大的恒重产生较

大的几何刚度，对

行车有利刚度相对小一些施工难度预制混凝土吊装，

操作简单需要大量的现场焊

接，由于桥位处常

年有雾、湿度大，

焊接质量不易保证铺装及养护沥青砼铺装与混凝

土板结合性好，施

工及养护简单钢桥面板沥青铺装

工艺较复杂，质量

不易控制，养护要

求高建安费5.3亿6.8亿2.5

刚性中央扣对。的存在的 难1、四渡河大桥位于2.41%的单向纵坡路段，汽车制

动力引起的纵向位移大， 伸缩缝、跨中短吊索的受力不力；

2、轻型钢桁架加劲梁的扭转刚度较小，一阶扭转频

率较低，抗风稳定性较弱体系 创新解决2.5

刚性中央扣

中央扣1、刚性中央扣提高纵向刚度、改善了结构受力和伸缩缝、支座工作条件；2、刚性中央扣提高了大桥一阶扭转频率，对提高结构的抗风稳定性有利，可部分抵消由于采用轻型钢桁架加劲梁导致的扭转刚度降低问题；

3、结合桥址地震烈度不高的特点，不设纵向阻尼器，既降低工程费用，又减少了后期维护工作量。

支座——塔连杆为适应梁端支座拉压反力和复杂的纵向变位、角变位，梁端支座采

用塔连杆的形式。塔连杆式支座主要应用于大跨度桁式悬索桥，如维拉扎诺桥（美）、关门桥（日）、明石海峡桥（日）

等。2.5 塔连杆式支座锚索股拉杆后锚梁索股前锚梁

a)

直接拉杆式b)前锚梁式

图

钢构（型钢）锚固系统目前国内悬索桥广泛采用的预应力锚固系统，锚碇预应力多为有粘结的预

应力钢绞线体系，钢绞线采用压注水泥浆防腐，存在检测、维护困难，难

以对钢束实际腐蚀情况作出准确判断及防腐不可靠的缺点。2.6

可更换式锚碇预应力与

固系统后锚梁拉杆索股锚头粗钢筋连接拉杆索股锚头连接拉杆钢绞线

a)

高强粗钢筋b)

预应力钢绞线

图

预应力锚固系统可换式锚碇预应力系统的核心思想是前提下，对其中的单股进行抽换、张束预应力对相应主缆索股的锚固安全要求，通过单股逐一抽换实现整束预统中的预应力筋、夹片等易损部件的锚，拉系应更在整束预应力满足对应主缆索股锚固的。单股卸载、抽换时，只部分降低了整

数但仍然能满足主缆索股锚固的安全性

力钢绞线的更新，从而实现了对锚固系

换和维护。单位:

mm2.6

可更换式锚碇预应力与

固系统设计阶段：预应力系统与的验算要求，又要为更换施工阶段：需要设置锚固档案；运营阶段：要对锚固力进预警阀值就必须及时更换构造方面：锚具、钢束管宜构造锚锚操力行。道固力既要满足正常使用状态作预留必要的安全裕度；监测系统并记录其历史健康有效监测，锚固力损失达到要具有能进行单股抽换的适2.6

可更换式锚碇预应力与

固系统无粘结预应力钢绞线体系如果要满足可及布置上满足对单股钢绞线进行张拉、了一种预应力钢束预埋管道设计为蜂窝线各行其道、互不干扰，锚单锚式股更换的要求，首先需要在锚具、夹片

固操作的工作性要求。四渡河大桥提出

的可更换式预应力锚固系统，各股钢绞单位:

mm2.6

可更换式锚碇预应力与

固系统F

Š

k

'

P

'锚nn

(n

'

n

'')k

"2.6 可更换式锚碇预应力与 固系统整束预应力钢束满足主缆索股持久状况下安全

性条件：FŠk*

P单股或多股索股抽换时满足主缆索股短暂状况下安

全性条件：

锚nk

" nk

"对于整束预应力钢束为15.2­16的钢绞线锚固系统，

容许最大失效索股数n”=20.886FŠF'Š

0.943F2.6 可更换式锚碇预应力与 固系统预应力钢束锚固力监测与更换预警阀值：F

(1

n

''

)

Š

F

'

Š

F

(1

(n

''

1)

)预应力钢束锚固力监测：a)常规布设锚设b)空间均匀布设均匀

计法2.6

可更换式锚碇预应力与

固系统2.7 火箭抛送先导索技术海底拽拉法水面过渡铺设法空中过渡法浮吊空中过渡法四渡河大峡谷2.7 火箭抛送先导索技术①四渡河峡谷两岸均为悬崖削壁，且植被茂密；②桥位风紊流特性复杂，雾多，能见度差；③桥位四周都是高山，空中视野受限制；④两岸没有一个大于500m2

可供直升飞机降落的场地工作索抛2.7 火箭抛送先导索技术发动机发射架缓冲绳连接钢绳火箭 索系统组成钢丝绳拉起段2.7 火箭抛送先导索技术导轨

滑行段火箭受力分析示意图主动段上升段展方验验究2.7 火箭抛送先导索技术2004年9月～2006年10月，项目组开

了3大类、10多种火箭抛送先导索系统案设计；3种火箭发动机改进研制与试；3次、近10发不同火箭抛送方案的试

研究和抛送过程弹道参数数值模拟研

工作。火箭飞跃峡谷

2006年10月9日，在四渡河特大桥建设工地，实施了“大跨度悬索桥先导索火箭抛送技术”应用研究。火箭起飞2.8 大跨度缆索吊机架设技三种基本的吊装、术架法拼法设方法：缆载吊机架设 ；桥面吊机悬臂 装架设法；缆索吊机架设 。缆载吊机架设法的基本思路是，结构，空载状态下移动至吊装位梁段，对位直接起吊、安装。由，因而不能应用于跨越峡谷的桥2.8 大跨度缆索吊机架设技术吊置于梁机利用已架设好的主缆作为承重，将运输至缆载吊机下的加劲梁缆载吊机不能带载在主缆上行走。前支点液压转动系统移梁行车BBCC34200

15000

6400 30001050075002.8 大跨度缆索吊机架设技术桥面架桥机架设方法，又称悬拼架设法，即从两塔位置向跨中悬臂架

设梁段、逐次推进合龙。其缺点是，主缆、加劲梁线形不易控制；加劲

梁在架设施工阶段受力大，经济性略差；加劲梁从两塔向跨中对称施工，需要两岸均有良好的拼装场地；梁段需要在已架设的梁体上运输，工

序干扰多、施工周期长等。四渡河特大桥宜昌岸与隧道紧邻，缺乏场地

条件，因此难以采用这种悬拼架设方法。中支点

后锚点AA1280012800

13800

26600缆索吊机架设法应用于山区悬索桥加①由于吊机可带载在全桥跨范围移动缆、加劲梁线形易控制；②加劲梁起吊点位置不受限制、可选施岸单侧有场地的状况；③梁段拼装成空间节段后吊装，且与设速度快，2.8 大跨度缆索吊机架设技术劲，择已梁架设，具有显著的优点：

因而可从跨中向两塔对称架设，主范围大，适应四渡河特大桥只有恩吊装节段无干扰，施工效率高、架2.8 大跨度缆索吊机架设技术

牵引绳：采用φ36的镀锌钢丝绳

起吊绳：采用φ32的镀锌钢丝绳四渡河特大桥大缆索吊机系

设计起吊能力 160T；

跨度 900m2.8 大跨度缆索吊机架设技术统（（

承重绳：采用8φ×56，极限强度1770MPa（6×37S+IWR）镀锌钢丝绳；6×37S+SF），极限强度1670Mpa；6×37S+SF），极限强度为1770Mpa；缆索吊吊装桁架梁2.8 大跨度缆索吊机架设技术2.8 大跨度缆索吊机架设技术梁期研究表明，通过控制梁段吊重，缆索吊机系统

用于山区悬索桥的加劲

吊装，即使跨度达1000～1200m，仍然具有降低加劲梁施工应力（从而使加

劲梁轻型化）、吊装工

短以及施工费用经济方面的优势！zxH/2L/H/2L/2

U0(z)山坡曲面：zs(x)

=H

f(x/L)相对高度：

z(x)

=z­

zs(x)OU(x,

z)山区风特性2.9 山区悬索桥抗风•基本风速遇到山地时，平均风速剖面和湍流脉动特征受到干扰而

发生变化•山区风可归纳为：越山风、峡谷风和遮挡风•随着相对海拔高度增加，近地区域的山区风以分离区或者尾流区

流动为主•地形的复杂性使得平均和脉动风特性强烈依赖于桥位的地形特点迎风坡山脚附

近风速减小山顶出现最大风速分离回流区强湍流区域2.9 山区悬索桥抗风四渡河悬索桥抗风性能风洞试验研究桥位风观测及山区风特性研究1：1500地形模型风洞试验桥位风阵风因子洞2.9 山区悬索桥抗风桥位地形模型风

试验按规范取值研究结论基本风速U1021.1设计基准风速Ud运营阶段33.624.9施工阶段28.2220.9颤振检验风速Ucr运营阶段54.040.0施工阶段45.433.6阵风系数Gv1.71.9阵风风速Ug运营阶段57.147.3施工阶段47.939.7静力扭转发散检

验风速Utd运营阶段57.147.3施工阶段47.939.7增设风稳定板2.9 山区悬索桥抗风四渡河悬索桥抗风性能风洞试验研究风稳定板高80cm，约为12%主桁高，

风洞试验表明：-3

攻角时的颤振临界

风速从40m/s提升到55m/s，0

攻角时的

颤振临界风速从48m/s提升到65m/s；但是+3

攻角时的颤振临界风速从80m/s下

降到71m/s。0246810

12

14

16

180.0