【技術(shù)交流觀摩會(huì)】湖北四渡河特大橋設(shè)計(jì)與創(chuàng)新

元大跨徑懸索橋設(shè)計(jì)、施工與養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)交流觀摩會(huì)湖北四渡河特大橋設(shè)計(jì)與創(chuàng)新2012年9月 中國(guó)·

南京中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院彭 誠(chéng)中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院主要內(nèi)容1 湖北滬蓉西工程概況2 四渡河大橋設(shè)計(jì)3 技術(shù)創(chuàng)新4 體會(huì)項(xiàng)目概況滬蓉國(guó)道主干線全長(zhǎng)約2200

公里，其中1730公里已建成

通車(chē)成都1

湖北滬蓉西工程概況中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院上海2200公里宜昌宜恩段（198公里）利川長(zhǎng)陽(yáng)白氏坪1

湖北滬蓉西工程概況1

湖北滬蓉西工程概況中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院恩施其中宜長(zhǎng)段（16.45公里）恩利段（122公里）滬蓉國(guó)道主干線宜昌大橋至利川魚(yú)泉口段全長(zhǎng)320Km，比現(xiàn)有318國(guó)

道縮短里程130Km。宜昌長(zhǎng)江大橋至恩施吉心段198km，批復(fù)

概算約132億，平均造價(jià)約6700萬(wàn)元/km，

橋梁總長(zhǎng)62923m/247座，特大橋

54804m/41座，占路線比例31.78%1

湖北滬蓉西工程概況2003年，宜長(zhǎng)試驗(yàn)段開(kāi)工;2004年，宜恩段全線開(kāi)工; 宜長(zhǎng)段基本完成一期工;2005年，宜恩段基本完成土石方工程、大中小橋及中短隧

道；宜長(zhǎng)段完成路面鋪筑及交通工程，年底建成

通車(chē)。11月恩利段全線開(kāi)工;2006年，宜恩段完成大橋、長(zhǎng)隧道，初步達(dá)到鋪筑路面及

進(jìn)行交通工程的條件;

恩利段基本完成土石方工

程、大中小橋及中短隧道;2008年，宜恩段完成特大橋、特長(zhǎng)隧道、路面鋪筑及交通

工程;

恩利段完成大橋、長(zhǎng)隧道，初步達(dá)到鋪筑

路面及進(jìn)行交通工程的條件;2009年，全線竣工。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院工程特點(diǎn)

地形地貌特殊

地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜

氣候條件惡劣

生態(tài)環(huán)境脆弱

施工條件艱難

工程干擾嚴(yán)重1 湖北滬蓉西工程概況重難點(diǎn)工程

不良地質(zhì)邊坡

高墩大跨橋梁

特長(zhǎng)隧道四渡河大峽谷中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院路線全長(zhǎng)：48.768

km

特大橋：11434.8m/16座

大 橋：5089.8m/21座

中 橋：413m/6座橋梁比例：34.73

%

特長(zhǎng)隧道：14594.445/4座

長(zhǎng)隧道：6584.117/4座隧道比例：46.08

%宜昌榔坪至恩施高坪段湖北滬蓉西為我國(guó)乃至世界山區(qū)

建設(shè)條件最困難、工程規(guī)模最宏

廣泛的工程，其中，中交二公院

段的難中之難、險(xiǎn)中之險(xiǎn)、重中高大

承之1 湖北滬蓉西工程概況速公路工程中地形地質(zhì)最復(fù)雜、、難點(diǎn)工程最集中、技術(shù)突破最

擔(dān)的榔坪至高坪段，則又是全路

重！四渡河大峽谷中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院代表性特大1 湖北滬蓉西工程概況序號(hào)橋 名1四渡河特大橋2支井河特大橋3小河特大橋4龍?zhí)逗犹卮髽?雙河口特大橋6野三河特大橋7馬水河特大橋8魏家洲大橋9鐵羅坪特大橋10清江特大橋橋梁工程橋型特點(diǎn)山區(qū)特大型鋼桁懸索橋山區(qū)鋼管砼上承式拱橋中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院超高墩大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋山區(qū)大跨度混凝土斜拉橋隧道式錨碇大橋位于湖北恩施巴東縣野三關(guān)鎮(zhèn)，橋址處山巒連綿，峰叢林立、谷深坡陡，地形切割強(qiáng)烈，高差急劇變化，橋區(qū)施工場(chǎng)地狹小、交通條件差，建設(shè)條件極其困難。500m重力式錨碇2 四渡河大橋設(shè)計(jì)四渡河大峽谷中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院隧道式錨碇橋采

橋重力式錨碇2 四渡河大橋設(shè)計(jì)孔布置900m+5×40m，其中主橋

用單跨雙鉸鋼桁梁懸索橋，宜昌

岸 隧相接無(wú)引橋，恩施岸引橋?yàn)?/p>

5×40m先簡(jiǎn)支后剛構(gòu)T梁橋。23m中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院通2 四渡河大橋設(shè)計(jì)

首座位于深山峽谷的特大跨度懸索橋

首座特大跨度鋼桁加勁梁懸索橋

2004年3月，完成大橋初步勘察設(shè)計(jì)，并過(guò)交通部審查；

2004年7月，完成大橋技術(shù)設(shè)計(jì)；

2004年10月，完成大橋施工圖設(shè)計(jì)；

2004年8月開(kāi)工建設(shè)，2009年10月建成。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院四渡河大橋?yàn)楹睖匚骺?/p>

年，完成于2004年，為我國(guó)當(dāng)時(shí)

要難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有：1.橋址區(qū)地形地質(zhì)條件復(fù)雜2.我國(guó)首個(gè)特大型隧道式錨3.錨碇與下穿公路隧道距離4.山區(qū)氣象資料匱乏，風(fēng)特5.橋區(qū)工程場(chǎng)地狹小，施工制規(guī)、碇僅性難性工程。大橋勘察設(shè)計(jì)開(kāi)始于2003模最大、難度最高的山區(qū)橋梁。主巖溶裂隙發(fā)育，環(huán)保要求高；，技術(shù)難度高；

23m，相互影響復(fù)雜；

強(qiáng)烈依賴(lài)于橋位地形；

度極大。2 四渡河大橋設(shè)計(jì)中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院（絲2.1 主纜索股主纜采用預(yù)制平行鋼絲索股 PPWS），理論垂跨比為1：10，

主纜共兩根，每根主纜127股，共16129絲，排列成正六邊形。吊

索采用109φ5高強(qiáng)鍍鋅平行鋼 束，外包PE層防護(hù)。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院2.1 主纜索股1）注意索股與絲股數(shù)的不同組合，對(duì)

錨體的工程規(guī)模產(chǎn)生的影響9.8m×10.9m11.2m×12.3m127×127φ5.1169× 91φ5.2錨體增加+29%2）索股重量要滿足山區(qū)運(yùn)輸需要127φ5.191φ5.226.5t20.0t3）主纜施工工期的影響在滿足運(yùn)輸條件、機(jī)具設(shè)備的前提下，

絲股數(shù)取較大值，可減小錨碇工程規(guī)模，提高主纜架設(shè)效率，加快施工工期。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院2.2 大型隧道式錨碇。110

m山區(qū)地形陡峻。傳統(tǒng)的重力式錨碇缺乏適宜的地形條件，四渡

河峽谷宜昌岸邊坡自然坡度約40～45度，若采用傳統(tǒng)的重力式錨

碇，將造成約22～25萬(wàn)方的開(kāi)挖，邊坡高度達(dá)110m，不僅工程規(guī)

模大,且對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響主纜約40°的自然邊坡中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院2.2 大型隧道式錨碇隧道式錨錠利用自然巖體抵抗主纜拉力，工程量通常只有普通

重力式錨錠的1/2～1/3，具有顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。隧道式錨錠的作用機(jī)理是，利用錨碇體及其周?chē)鷰r體的共同作

用，抵抗主纜拉力。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院能力大對(duì)錨碇區(qū)域詳細(xì)的地質(zhì)勘察、

對(duì)錨體-圍巖傳力性能的科學(xué)研

究，是大型隧道式錨碇設(shè)計(jì)的核

心內(nèi)容。2.2 大型隧道式錨碇錨碇體和其周?chē)鷰r體之間的傳力性

是否可靠、周?chē)鷰r體的完整性及其

學(xué)性能是否適宜，是確保隧道錨及

橋安全的關(guān)鍵。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)調(diào)查與概化驗(yàn)機(jī)平洞勘探隧道錨破壞 理分析錨碇圍巖流變分析卸荷帶劃分巖體力學(xué)特性試驗(yàn)研究巖

石

三

軸試隧道錨1：12比例模型現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)

承載安全系數(shù)測(cè)試實(shí)橋隧道錨研究中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究為了準(zhǔn)確地把握隧道錨址區(qū)

域的地質(zhì)狀況，進(jìn)行勘探、試

驗(yàn)平洞的工作。平洞大小2×2m，長(zhǎng)55m。

完成了地質(zhì)描述，獲得了錨體埋置范圍的地質(zhì)模型概化模

型。2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院薄層軟弱夾層(20m處）F2破碎帶(25m處）軟弱夾層(21m處）中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院薄層灰?guī)r(42m處）2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究溶蝕（58m）巖體聲波測(cè)試掌子面（65m）中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究左

壁洞

頂右

壁洞

深C泥化夾

層洞

頂

洞

壁

界

線F破碎

帶f斷

層°C

泥

化

夾

層洞

深洞

頂

洞

壁

界

線F破碎

帶f斷

層左

壁洞

頂

右

壁°巖體原位力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)τ

砼

/

巖

抗

剪

試

點(diǎn)溶

孔變

形

試

點(diǎn)τ巖體抗

剪

試

點(diǎn)τ

砼

/

巖

抗

剪

試

點(diǎn)溶

孔變

形

試

點(diǎn)τ

巖

體

抗

剪

試

點(diǎn)試驗(yàn)布置中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究（1）依據(jù)室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)成果Brown準(zhǔn)則；（3）考慮試驗(yàn)對(duì)象的

效應(yīng)；（4）考慮巖體力學(xué)性質(zhì)蠕變；地特巖體力學(xué)參數(shù)綜合取值（2）結(jié)合工程巖體分級(jí)方法和Hoek-質(zhì)代表性；考慮巖體力學(xué)參數(shù)的尺寸

性等因素。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究卸荷風(fēng)化分帶弱卸荷強(qiáng)風(fēng)化（0~25m）輕微卸荷弱風(fēng)化（5~59m）微新變形模量E

/GPa3510抗剪斷f’0.71.01.2巖體強(qiáng)度參數(shù)c/MPa0.51.21.5抗拉強(qiáng)度參數(shù)Rt/MPa0.050.30.8力學(xué)參數(shù)混凝土/巖抗剪斷f’/0.91.0取值強(qiáng)度參數(shù)c/MPa/1.01.2軟弱層面抗剪斷f’/0.35~0.450.45~

0.55強(qiáng)度參數(shù)c/MPa/0.03~0.050.05~0.08鑒于大型隧道錨設(shè)計(jì)及施工工作在國(guó)內(nèi)外開(kāi)展很少，無(wú)現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可供

借鑒，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可靠性并

為其它類(lèi)似工程提供研究資料，作為

四渡河深切峽谷懸索橋關(guān)鍵技術(shù)研究

中的重要內(nèi)容之一，在實(shí)橋隧道錨碇

附近選擇與其工程地質(zhì)條件、巖體結(jié)

構(gòu)和巖性接近處,實(shí)橋北側(cè)61m位置，

開(kāi)展了大比例模型拉拔試驗(yàn)。①通過(guò)模型試驗(yàn)，確定實(shí)橋在設(shè)計(jì)張拉載荷作用下的穩(wěn)定性和變形②論證隧道錨碇極限承載能力及安全系數(shù)；③研究隧道錨碇的變形機(jī)理；④研究錨碇的變位與時(shí)效變形，對(duì)長(zhǎng)期穩(wěn)定性進(jìn)行分析和評(píng)估；⑤結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)結(jié)果，反演圍巖力學(xué)參數(shù)和流變參數(shù)；中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究模型錨碇的幾何尺寸按1∶12

縮小，設(shè)計(jì)采用的實(shí)橋隧道錨碇

中雙纜載荷為420,000kN。對(duì)應(yīng)

模型錨的設(shè)計(jì)荷載Pm為

2916.67kN。試驗(yàn)時(shí)通過(guò)8臺(tái)千斤頂同時(shí)施加。模型中位移計(jì)、應(yīng)變計(jì)和測(cè)縫計(jì)等測(cè)試設(shè)備的埋設(shè)如圖。2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院拉拔試驗(yàn)結(jié)論：1.

在2.6p設(shè)計(jì)荷載作

測(cè)到有巖體流變現(xiàn)象出現(xiàn)

碇的安全系數(shù)不小于2.6；2.

較短時(shí)間內(nèi)，整個(gè)

圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。這表承載能力可達(dá)到7.6p，橋用，試明梁安下，所有監(jiān)測(cè)儀器均沒(méi)有觀由此推斷實(shí)橋長(zhǎng)期隧道錨中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院驗(yàn)錨模型承載力達(dá)到7.6p，短期內(nèi)，隧道錨碇的極限

的短期極限承載力較高；3.

參考懸索橋設(shè)計(jì)規(guī)范、壩工設(shè)計(jì)規(guī)范，隧道錨極

限承載能力及長(zhǎng)期變形是 全的。2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究模型錨巖體彈塑性參數(shù)反演依據(jù)室內(nèi)巖石力學(xué)特性

試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位巖體試驗(yàn)和

巖體分級(jí)結(jié)果，通過(guò)建立隧

道錨模型拉拔試驗(yàn)數(shù)值分析

模型，利用現(xiàn)場(chǎng)隧道錨模型

拉拔試驗(yàn)圍巖變形觀測(cè)值，

采用非線性位移反演方法反

演隧道錨圍巖力學(xué)參數(shù)和流

變參數(shù)，為分析實(shí)橋隧道錨

圍巖穩(wěn)定性提供更加精確和

合理的巖體力學(xué)參數(shù)。2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院實(shí)橋計(jì)算結(jié)果--極限荷載FLAC3D

3.00Step14876ModelPerspective

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5.0000e-0045.0000e-004to

7.5000e-0047.5000e-004to

1.0000e-0031.0000e-003to

1.2500e-0031.2500e-003to

1.5000e-0031.5000e-003to

1.7500e-0031.7500e-003to

2.0000e-0032.0000e-003to

2.2500e-0032.2500e-003to

2.5000e-0032.5000e-003to

2.7500e-0032.7500e-003to

3.0000e-0033.0000e-003to

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Minneapolis,MNUSA，ItascaConsultingGroup,Inc.

Minneapolis,MN

USAFLAC3D

3.00Step18975ModelPerspective

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2008Center:X:

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StatePlane:on

Noneshear-n

shear-pshear-nshear-ptension-p

shear-pshear-p

tension-ptension-nshear-p

tension-ptension-ntension-p

tension-p從塑性區(qū)的角度判斷，錨碇極

限荷載為7P～

9P。錨碇可能的破壞形式是塑性區(qū)的貫通導(dǎo)致錨體拔出。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院計(jì)算模型2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究FLAC3D3.00Step14876

Model

Perspective13:52:37SunFeb17

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2.5000e-0032.5000e-003to

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Inc.Minneapolis,MN

USA實(shí)橋計(jì)算結(jié)果--流變分析塑，性

比，巖應(yīng)力和塑性區(qū)

分布規(guī)律幾

乎沒(méi)有改變.，結(jié)較好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。00.511.522.5-30-20-100102030距離/m位移/mmX向流變位移

Y向流變位移

流變合位移

X向彈性位移Y向彈性位移

彈性合位移00.511.522.5應(yīng)力/MPa流變彈性σ1中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院σ3σxσyσz2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究FLAC3D3.00Step89329Model

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Inc.Minneapolis,MNUSAFLAC3D3.00Step89329Model

Perspective09:24:54WedMar05

2008Center: Rotation:X:

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Mag.:

2.42Ang.:

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Mag.Plane:

on6.3077e-005to

2.5000e-0042.5000e-004to

5.0000e-0045.0000e-004to

7.5000e-0047.5000e-004to

1.0000e-0031.2500e-003to

1.5000e-0031.5000e-003to

1.7500e-0031.7500e-003to

2.0000e-0032.0000e-003to

2.0847e-003Interval=

2.5e-004ItascaConsultingGroup,

Inc.Minneapolis,MNUSA分響寸

橋

下

間

的FLAC3D

3.00Step15530

ModelPerspective

14:18:59SunFeb17

2008Center:X:

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2.42Ang.:

22.500Plane

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X:

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Z:

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Mag.Plane:

onMagfac=0.000e+000

2.7953e-006to

2.5000e-0042.5000e-004to

5.0000e-0045.0000e-004to

7.5000e-0047.5000e-004to

1.0000e-0031.0000e-003to

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2.5000e-0032.7500e-003to

3.0000e-0033.0000e-003to

3.0262e-003ItascaConsultingGroup,Inc.

Minneapolis,MN

USA實(shí)橋計(jì)算結(jié)果--錨隧相互作用 析影 范圍約1倍的錨。本 隧道錨和

部隧距是。ItascaConsultingGroup,Inc.

Minneapolis,MN

USAFLAC3D

3.00Step19903

ModelPerspective

13:14:29SunFeb17

2008Center:X:

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22.500Plane

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Dip:

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90.000Block

StatePlane:on

Noneshear-pshear-ptension-p

tension-pItascaConsultingGroup,Inc.

Minneapolis,MNUSAFLAC3D

3.00Step20963ModelPerspective

16:33:47ThuJan24

2008Center:X:

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Dist:

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X:

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2.85Ang.:

22.500Plane

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Z:

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Dip:

55.000DD:

90.000Block

StatePlane:on

Noneshear-n

shear-pshear-ptension-nshear-ptension-p

tension-ntension-p

tension-p2.2 大型隧道式錨碇——專(zhuān)題研究中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院FLAC3D3.00Step19903Model

Perspective15:22:16ThuMar202008Center: Rotation:Y:

-5.405e+000 Y:

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Mag.:

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Mag.Plane:

onMagfac=

0.000e+0005.0837e-005to

2.0000e-0042.0000e-004to

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8.0000e-0048.0000e-004to

1.0000e-0031.0000e-003to

1.2000e-0031.2000e-003to

1.4000e-0031.4000e-003to

1.6000e-0031.6000e-003to

1.8000e-0031.8000e-003to

1.9521e-003Interval=

2.0e-004ItascaConsultingGroup,

Inc.Minneapolis,MNUSA

錨體長(zhǎng)度40m

錨體水平傾角35度2.2 大型隧道式錨碇設(shè)資金3360萬(wàn)元；另外，宜昌岸地形采用隧道式錨碇方案比重力式錨碇方案節(jié)約混凝土約4.2萬(wàn)m單位3:

，cm

節(jié)約建中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院陡峻，采用隧道式錨碇可減少土建開(kāi)挖量約31萬(wàn)m3，節(jié)約資金6200萬(wàn)元，節(jié)約高邊坡防護(hù)工程費(fèi)用2500

萬(wàn)元；減少棄渣33萬(wàn)m3，節(jié)省土地80～100畝，共計(jì)節(jié)約1.316億元。上構(gòu)。螺在每小節(jié)處均設(shè)橫向桁架。鋼桁梁結(jié)用箱形截面外，余均采用工字型截面各桿件均為工廠焊接，現(xiàn)場(chǎng)用高強(qiáng)12.8m,

重92t。2.3 輕型鋼桁架加勁梁四渡河大橋加勁鋼桁梁由主桁架、 下平聯(lián)、橫向桁架組成。主桁架采用

華倫式，桁高6.5米，桁寬26.0m，小節(jié)間長(zhǎng)度6.40m，大節(jié)間長(zhǎng)度12.8m，除主桁片上、下弦和橫向桁架上弦采栓連接成桁架。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)吊裝段長(zhǎng)中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院1、橫向桁架上下弦桿采用2、各桿件均為工廠焊接，箱現(xiàn)2.3 輕型鋼桁架加勁梁形截面，余均采用工字型截面。場(chǎng)用高強(qiáng)螺栓連接。中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院2.3 輕型鋼桁架加勁梁中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院橋 名主跨(m)桁高H(m)桁寬B(m)H/L橋面系類(lèi)型用途竣工日本明石海峽大橋199114.035.51/142正交異性鋼板單層橋面1998香港青馬大橋13777.6411/181正交異性鋼板公鐵兩用1997美國(guó)紐波特大橋487.74.87720.11/100混凝土板單層橋面1969美國(guó)韋拉扎諾橋12987.330.61/177混凝土板雙層橋面1964美國(guó)麥基納克橋115811.620.71/100混凝土板單層橋面1957美國(guó)塔科馬新橋85310.118.31/85混凝土板單層橋面1950美國(guó)金門(mén)大橋12807.627.41/168混凝土板單層橋面1937美國(guó)喬治華盛頓橋10679.132.31/117混凝土板雙層橋面1931葡萄牙4月25日橋101310.721.01/95混凝土板公鐵兩用1966英國(guó)福斯橋10068.423.81/120正交異性鋼板單層橋面1964日本南備贊橋110013.030.01/85正交異性鋼板公鐵兩用1988日本北備贊橋99013.030.01/76正交異性鋼板公鐵兩用1988日本下津井瀨戶橋94013.030.01/72正交異性鋼板公鐵兩用1984日本大鳴門(mén)橋87612.534.01/72正交異性鋼板公鐵兩用1985日本因島大橋7709.0.26.01/86正交異性鋼板單層橋面1983中國(guó)豐都長(zhǎng)江大橋4503.014.01/150混凝土板單層橋面1997中國(guó)忠縣長(zhǎng)江大橋5603.619.81/156混凝土板單層橋面2001中國(guó)萬(wàn)洲長(zhǎng)江二橋5804.021.21/145混凝土板單層橋面2004中國(guó)四渡河大橋9006.526.01/138鋼砼組合板梁?jiǎn)螌訕蛎嬖诮ㄖ袊?guó)壩陵河大橋108810.027.01/109正交異性鋼板單層橋面在建中國(guó)矮寨大橋11287.527.01/150鋼砼組合板梁?jiǎn)螌訕蛎嬖诮?，橋面?.4 鋼混組合橋面系鋼縱梁橫向間距1.95m，梁高0.66m，梁長(zhǎng)6.36m，簡(jiǎn)支在主桁橫梁上弦

桿上，理論跨徑6.16m。橋面板采用預(yù)制混凝土板，預(yù)制板長(zhǎng)6.36m、寬

1.65m、厚0.18m?？v向接縫寬0.3m，橋面板通過(guò)接縫處縱梁上的剪力釘與鋼縱梁相結(jié)合形成組合結(jié)構(gòu)，接縫采用微膨脹混凝土以改善由于砼收縮

對(duì)鋼-砼組合結(jié)構(gòu)的影響。橋面系2.4 鋼混組合橋面系系列1系列2橋面板型式預(yù)制混凝土板正交異性鋼橋面板主纜鋼材6992噸6083（少909噸）橋面材料

數(shù)量鋼材：4057噸C40：3456方7088噸（多3031噸）鋼桁加勁梁5995噸/桁高6.5m9075噸/桁高8m（多3080噸）吊索鋼材219噸184噸結(jié)構(gòu)剛度較大的恒重產(chǎn)生較

大的幾何剛度，對(duì)

行車(chē)有利剛度相對(duì)小一些施工難度預(yù)制混凝土吊裝，

操作簡(jiǎn)單需要大量的現(xiàn)場(chǎng)焊

接，由于橋位處常

年有霧、濕度大，

焊接質(zhì)量不易保證鋪裝及養(yǎng)護(hù)瀝青砼鋪裝與混凝

土板結(jié)合性好，施

工及養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單鋼橋面板瀝青鋪裝

工藝較復(fù)雜，質(zhì)量

不易控制，養(yǎng)護(hù)要

求高建安費(fèi)5.3億6.8億2.5

剛性中央扣對(duì)。的存在的 難1、四渡河大橋位于2.41%的單向縱坡路段，汽車(chē)制

動(dòng)力引起的縱向位移大， 伸縮縫、跨中短吊索的受力不力；

2、輕型鋼桁架加勁梁的扭轉(zhuǎn)剛度較小，一階扭轉(zhuǎn)頻

率較低，抗風(fēng)穩(wěn)定性較弱體系 創(chuàng)新解決2.5

剛性中央扣

中央扣1、剛性中央扣提高縱向剛度、改善了結(jié)構(gòu)受力和伸縮縫、支座工作條件；2、剛性中央扣提高了大橋一階扭轉(zhuǎn)頻率，對(duì)提高結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)穩(wěn)定性有利，可部分抵消由于采用輕型鋼桁架加勁梁導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)剛度降低問(wèn)題；

3、結(jié)合橋址地震烈度不高的特點(diǎn)，不設(shè)縱向阻尼器，既降低工程費(fèi)用，又減少了后期維護(hù)工作量。

支座——塔連桿為適應(yīng)梁端支座拉壓反力和復(fù)雜的縱向變位、角變位，梁端支座采

用塔連桿的形式。塔連桿式支座主要應(yīng)用于大跨度桁式懸索橋，如維拉扎諾橋（美）、關(guān)門(mén)橋（日）、明石海峽橋（日）

等。2.5 塔連桿式支座錨索股拉桿后錨梁索股前錨梁

a)

直接拉桿式b)前錨梁式

圖

鋼構(gòu)（型鋼）錨固系統(tǒng)目前國(guó)內(nèi)懸索橋廣泛采用的預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)，錨碇預(yù)應(yīng)力多為有粘結(jié)的預(yù)

應(yīng)力鋼絞線體系，鋼絞線采用壓注水泥漿防腐，存在檢測(cè)、維護(hù)困難，難

以對(duì)鋼束實(shí)際腐蝕情況作出準(zhǔn)確判斷及防腐不可靠的缺點(diǎn)。2.6

可更換式錨碇預(yù)應(yīng)力與

固系統(tǒng)后錨梁拉桿索股錨頭粗鋼筋連接拉桿索股錨頭連接拉桿鋼絞線

a)

高強(qiáng)粗鋼筋b)

預(yù)應(yīng)力鋼絞線

圖

預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)可換式錨碇預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的核心思想是前提下，對(duì)其中的單股進(jìn)行抽換、張束預(yù)應(yīng)力對(duì)相應(yīng)主纜索股的錨固安全要求，通過(guò)單股逐一抽換實(shí)現(xiàn)整束預(yù)統(tǒng)中的預(yù)應(yīng)力筋、夾片等易損部件的錨，拉系應(yīng)更在整束預(yù)應(yīng)力滿足對(duì)應(yīng)主纜索股錨固的。單股卸載、抽換時(shí)，只部分降低了整

數(shù)但仍然能滿足主纜索股錨固的安全性

力鋼絞線的更新，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)錨固系

換和維護(hù)。單位:

mm2.6

可更換式錨碇預(yù)應(yīng)力與

固系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段：預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)與的驗(yàn)算要求，又要為更換施工階段：需要設(shè)置錨固檔案；運(yùn)營(yíng)階段：要對(duì)錨固力進(jìn)預(yù)警閥值就必須及時(shí)更換構(gòu)造方面：錨具、鋼束管宜構(gòu)造錨錨操力行。道固力既要滿足正常使用狀態(tài)作預(yù)留必要的安全裕度；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并記錄其歷史健康有效監(jiān)測(cè)，錨固力損失達(dá)到要具有能進(jìn)行單股抽換的適2.6

可更換式錨碇預(yù)應(yīng)力與

固系統(tǒng)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線體系如果要滿足可及布置上滿足對(duì)單股鋼絞線進(jìn)行張拉、了一種預(yù)應(yīng)力鋼束預(yù)埋管道設(shè)計(jì)為蜂窩線各行其道、互不干擾，錨單錨式股更換的要求，首先需要在錨具、夾片

固操作的工作性要求。四渡河大橋提出

的可更換式預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)，各股鋼絞單位:

mm2.6

可更換式錨碇預(yù)應(yīng)力與

固系統(tǒng)F

?

k

'

P

'錨nn

(n

'

n

'')k

"2.6 可更換式錨碇預(yù)應(yīng)力與 固系統(tǒng)整束預(yù)應(yīng)力鋼束滿足主纜索股持久狀況下安全

性條件：F?k*

P單股或多股索股抽換時(shí)滿足主纜索股短暫狀況下安

全性條件：

錨nk

" nk

"對(duì)于整束預(yù)應(yīng)力鋼束為15.2-16的鋼絞線錨固系統(tǒng)，

容許最大失效索股數(shù)n”=20.886F?F'?

0.943F2.6 可更換式錨碇預(yù)應(yīng)力與 固系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力鋼束錨固力監(jiān)測(cè)與更換預(yù)警閥值：F

(1

n

''

)

?

F

'

?

F

(1

(n

''

1)

)預(yù)應(yīng)力鋼束錨固力監(jiān)測(cè)：a)常規(guī)布設(shè)錨設(shè)b)空間均勻布設(shè)均勻

計(jì)法2.6

可更換式錨碇預(yù)應(yīng)力與

固系統(tǒng)2.7 火箭拋送先導(dǎo)索技術(shù)海底拽拉法水面過(guò)渡鋪設(shè)法空中過(guò)渡法浮吊空中過(guò)渡法四渡河大峽谷2.7 火箭拋送先導(dǎo)索技術(shù)①四渡河峽谷兩岸均為懸崖削壁，且植被茂密；②橋位風(fēng)紊流特性復(fù)雜，霧多，能見(jiàn)度差；③橋位四周都是高山，空中視野受限制；④兩岸沒(méi)有一個(gè)大于500m2

可供直升飛機(jī)降落的場(chǎng)地工作索拋2.7 火箭拋送先導(dǎo)索技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)射架緩沖繩連接鋼繩火箭 索系統(tǒng)組成鋼絲繩拉起段2.7 火箭拋送先導(dǎo)索技術(shù)導(dǎo)軌

滑行段火箭受力分析示意圖主動(dòng)段上升段展方驗(yàn)驗(yàn)究2.7 火箭拋送先導(dǎo)索技術(shù)2004年9月～2006年10月，項(xiàng)目組開(kāi)

了3大類(lèi)、10多種火箭拋送先導(dǎo)索系統(tǒng)案設(shè)計(jì)；3種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)研制與試；3次、近10發(fā)不同火箭拋送方案的試

研究和拋送過(guò)程彈道參數(shù)數(shù)值模擬研

工作?；鸺w躍峽谷

2006年10月9日，在四渡河特大橋建設(shè)工地，實(shí)施了“大跨度懸索橋先導(dǎo)索火箭拋送技術(shù)”應(yīng)用研究。火箭起飛2.8 大跨度纜索吊機(jī)架設(shè)技三種基本的吊裝、術(shù)架法拼法設(shè)方法：纜載吊機(jī)架設(shè) ；橋面吊機(jī)懸臂 裝架設(shè)法；纜索吊機(jī)架設(shè) 。纜載吊機(jī)架設(shè)法的基本思路是，結(jié)構(gòu)，空載狀態(tài)下移動(dòng)至吊裝位梁段，對(duì)位直接起吊、安裝。由，因而不能應(yīng)用于跨越峽谷的橋2.8 大跨度纜索吊機(jī)架設(shè)技術(shù)吊置于梁機(jī)利用已架設(shè)好的主纜作為承重，將運(yùn)輸至纜載吊機(jī)下的加勁梁纜載吊機(jī)不能帶載在主纜上行走。前支點(diǎn)液壓轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)移梁行車(chē)BBCC34200

15000

6400 30001050075002.8 大跨度纜索吊機(jī)架設(shè)技術(shù)橋面架橋機(jī)架設(shè)方法，又稱(chēng)懸拼架設(shè)法，即從兩塔位置向跨中懸臂架

設(shè)梁段、逐次推進(jìn)合龍。其缺點(diǎn)是，主纜、加勁梁線形不易控制；加勁

梁在架設(shè)施工階段受力大，經(jīng)濟(jì)性略差；加勁梁從兩塔向跨中對(duì)稱(chēng)施工，需要兩岸均有良好的拼裝場(chǎng)地；梁段需要在已架設(shè)的梁體上運(yùn)輸，工

序干擾多、施工周期長(zhǎng)等。四渡河特大橋宜昌岸與隧道緊鄰，缺乏場(chǎng)地

條件，因此難以采用這種懸拼架設(shè)方法。中支點(diǎn)

后錨點(diǎn)AA1280012800

13800

26600纜索吊機(jī)架設(shè)法應(yīng)用于山區(qū)懸索橋加①由于吊機(jī)可帶載在全橋跨范圍移動(dòng)纜、加勁梁線形易控制；②加勁梁起吊點(diǎn)位置不受限制、可選施岸單側(cè)有場(chǎng)地的狀況；③梁段拼裝成空間節(jié)段后吊裝，且與設(shè)速度快，2.8 大跨度纜索吊機(jī)架設(shè)技術(shù)勁，擇已梁架設(shè)，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：

因而可從跨中向兩塔對(duì)稱(chēng)架設(shè)，主范圍大，適應(yīng)四渡河特大橋只有恩吊裝節(jié)段無(wú)干擾，施工效率高、架2.8 大跨度纜索吊機(jī)架設(shè)技術(shù)

牽引繩：采用φ36的鍍鋅鋼絲繩

起吊繩：采用φ32的鍍鋅鋼絲繩四渡河特大橋大纜索吊機(jī)系

設(shè)計(jì)起吊能力 160T；

跨度 900m2.8 大跨度纜索吊機(jī)架設(shè)技術(shù)統(tǒng)（（

承重繩：采用8φ×56，極限強(qiáng)度1770MPa（6×37S+IWR）鍍鋅鋼絲繩；6×37S+SF），極限強(qiáng)度1670Mpa；6×37S+SF），極限強(qiáng)度為1770Mpa；纜索吊吊裝桁架梁2.8 大跨度纜索吊機(jī)架設(shè)技術(shù)2.8 大跨度纜索吊機(jī)架設(shè)技術(shù)梁期研究表明，通過(guò)控制梁段吊重，纜索吊機(jī)系統(tǒng)

用于山區(qū)懸索橋的加勁

吊裝，即使跨度達(dá)1000～1200m，仍然具有降低加勁梁施工應(yīng)力（從而使加

勁梁輕型化）、吊裝工

短以及施工費(fèi)用經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)！zxH/2L/H/2L/2

U0(z)山坡曲面：zs(x)

=H

f(x/L)相對(duì)高度：

z(x)

=z-

zs(x)OU(x,

z)山區(qū)風(fēng)特性2.9 山區(qū)懸索橋抗風(fēng)?基本風(fēng)速遇到山地時(shí)，平均風(fēng)速剖面和湍流脈動(dòng)特征受到干擾而

發(fā)生變化?山區(qū)風(fēng)可歸納為：越山風(fēng)、峽谷風(fēng)和遮擋風(fēng)?隨著相對(duì)海拔高度增加，近地區(qū)域的山區(qū)風(fēng)以分離區(qū)或者尾流區(qū)

流動(dòng)為主?地形的復(fù)雜性使得平均和脈動(dòng)風(fēng)特性強(qiáng)烈依賴(lài)于橋位的地形特點(diǎn)迎風(fēng)坡山腳附

近風(fēng)速減小山頂出現(xiàn)最大風(fēng)速分離回流區(qū)強(qiáng)湍流區(qū)域2.9 山區(qū)懸索橋抗風(fēng)四渡河懸索橋抗風(fēng)性能風(fēng)洞試驗(yàn)研究橋位風(fēng)觀測(cè)及山區(qū)風(fēng)特性研究1：1500地形模型風(fēng)洞試驗(yàn)橋位風(fēng)陣風(fēng)因子洞2.9 山區(qū)懸索橋抗風(fēng)橋位地形模型風(fēng)

試驗(yàn)按規(guī)范取值研究結(jié)論基本風(fēng)速U1021.1設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速Ud運(yùn)營(yíng)階段33.624.9施工階段28.2220.9顫振檢驗(yàn)風(fēng)速Ucr運(yùn)營(yíng)階段54.040.0施工階段45.433.6陣風(fēng)系數(shù)Gv1.71.9陣風(fēng)風(fēng)速Ug運(yùn)營(yíng)階段57.147.3施工階段47.939.7靜力扭轉(zhuǎn)發(fā)散檢

驗(yàn)風(fēng)速Utd運(yùn)營(yíng)階段57.147.3施工階段47.939.7增設(shè)風(fēng)穩(wěn)定板2.9 山區(qū)懸索橋抗風(fēng)四渡河懸索橋抗風(fēng)性能風(fēng)洞試驗(yàn)研究風(fēng)穩(wěn)定板高80cm，約為12%主桁高，

風(fēng)洞試驗(yàn)表明：-3

攻角時(shí)的顫振臨界

風(fēng)速?gòu)?0m/s提升到55m/s，0

攻角時(shí)的

顫振臨界風(fēng)速?gòu)?8m/s提升到65m/s；但是+3

攻角時(shí)的顫振臨界風(fēng)速?gòu)?0m/s下

降到71m/s。0246810

12

14

16

180.0