1 概况
四渡河大桥位于沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施公路的恩施州巴东县野三关镇，桥址地形切割强烈，相对高差约1000m，桥面与峡谷谷底高差500米，地形地貌复杂险峻，施工场地狭小、交通不便，建设条件极其困难。
该桥为四车道高速公路特大桥（图1），设计行车速度80km/h，桥宽（不含吊索区宽度）24.5m。设计车辆荷载汽车超—20级，挂车—120。地震烈度6度。
图1 四渡河大桥全景
2 主桥结构
该桥主桥为900m单跨双铰钢桁架加劲梁悬索桥，宜昌岸与八字岭分叉式隧道相接，恩施岸布置5孔40m引桥。宜昌岸锚碇为隧道式，恩施岸锚碇为重力式（图2）。
图2 桥型布置
（1）主塔
主塔为钢筋混凝土薄壁结构，采用C50混凝土，每个塔墩基础由18根直径2.8m的钻（挖）孔桩组成群桩基础，以微风化灰岩作为持力层。承台平面尺寸16m×16m，厚6.0m。
主塔塔高（自承台顶面起）宜昌岸为117.6m，恩施岸为122.2m。混凝土总计7946m3。
图3 宜昌岸主塔、恩施岸主
（2）缆索系统
主缆垂跨比1∶10，采用预制平行钢丝索股（PPWS）。全桥共两根主缆，每根主缆含127股，每股含127Φ5.1mm镀锌高强钢丝共16129丝。索股锚头采用套筒式热铸锚。
吊索采用109Φ5mm高强镀锌平行钢丝束，外包PE层防护。上下接头采用铰销与主缆索夹和加劲桁梁连接。锚头采用热铸锚。
索夹采用铸钢，上、下分开的形式，两半索夹用螺杆相连夹紧，接缝处嵌填橡胶防水条防水。
图4主塔施工
（3）刚性中央扣
为控制主桁的纵向变位，降低跨中短吊索的疲劳应力幅，在中跨跨中设刚性中央扣（图5）。中央扣为焊接工形（H形）钢，采用高强螺栓与中央索夹和加劲主桁上弦节点连接。
图5 中央扣
（4）锚固系统
锚固系统由索股锚固拉杆和预应力钢束锚固构造组成，分单索股锚固和双索股锚固两种。单、双索股锚固类型分别采用15-19和15-37预应力钢束和相应的锚具，钢束采用符合ASTM A416-97a标准，270级公称直径Φ15.24mm的低松弛环氧树脂全喷涂钢绞线，钢丝极限抗拉强度1860Mpa。预应力管道及前、后锚头采用压注油脂防腐。
为改善锚碇预应力系统的耐久性和可维护性，锚碇预应力为可换式无粘结预应力体系，后期可根据需要进行换束。每束预应力管道采用蜂窝式设计，各丝股各行其道（图6）。
图6 可换式锚体预应力体系构造图
锚固拉杆采用40CrNiMoA，拉杆方向与相应索股一致，前锚面与后锚面均与中心索股垂直。锚固拉杆误差采用球面螺母调整。
（5）锚碇
宜昌岸采用隧道式锚碇，锚体长度40 m，前锚面尺寸9.8m×10.9m，后锚面14m×14m，顶部为圆弧形。锚洞开挖基本完成后，对围岩工程地质性状进行了详细探查并根据围岩岩溶裂隙发育情况设置锚杆，锚杆入锚体0.5m。隧道锚锚体为预应力混凝土结构，预应力筋张拉控制应力为0.55 Ryb，锚体采用微膨胀收缩补偿抗渗混凝土。
恩施岸采用重力式锚碇，锚碇下部开挖成锯齿形，并对底部基坑进行加固，锚碇前侧底部设基座，与后部锚体、侧面鞍室形成闭合体系。
（6）加劲梁及桥面系
加劲钢桁梁采用华伦式，桁高6.5米，桁宽26.0m，小节间长6.4m，大节间长12.8m，在每小节处设横向桁架。上、下平联采用K形体系。主桁片上、下弦杆及横梁上、下弦杆采用箱形截面，腹杆及上、下平联采用工字型截面（图7）。
图7 加劲桁梁横断面构造图
钢桁梁采用整体节点。工厂组焊各杆件，现场用高强螺栓连接成桁架。全桥共71个节段，采用施工缆索吊装组拼，节段吊装长度12.8m，最大吊装重量91.6t。
桥面系采用纵向工字钢梁与RC桥面板的组合形式（图8）。钢纵梁间距1.95m，梁高0.66m，梁长6.36m，简支于主桁横梁上弦杆。桥面板采用预制钢筋砼板，厚0.16m，纵向接缝设于钢纵梁顶面，通过接缝处剪力钉形成组合结构。桥面板间采用桥面连续结构，每102.4m间距桥面板设一道无缝式伸缩缝。桥面连续现浇段采用钢纤维混凝土以提高抗裂、抗疲劳性能。
图8 钢砼组合板梁桥面系
（7）塔连杆
大跨度悬索桥梁端纵向位移大、变化频繁，横向由于风载作用有较大的位移和转角，支座工作状况复杂且易损坏，本桥在索塔处设塔连杆代替支座作竖向支承（如图9）。塔连杆两铰接点距离10.7m，上端与预埋在索塔侧壁上的钢托架铰接，下端与桁架上弦杆耳板铰接。每个索塔处设置两个塔连杆。加劲梁端部悬挂于塔连杆，通过绕上铰点摆动适应纵向变形。钢桁加劲梁两端在上、下弦杆两侧共设置8个抗风支座。
图9 塔连杆构造
3 主桥技术特点和创新点
（1）山区首座特大跨钢桁加劲梁式悬索桥
我国现有的大型悬索桥多采用具有良好气动外形的钢箱加劲梁，但由于山区运输条件差的限制，大型钢箱节段无法通过山区现有等级不高的公路运输，本桥采用钢桁加劲梁方案，其设计、施工的思路和关键技术，为我国山区首座特大跨钢桁加劲梁悬索桥工程所借鉴。
（2）大型隧道式锚碇
山区地质条件一般较好，地基承载力较高，本桥宜昌岸采用隧道式锚碇，具有良好的技术、经济和环保效益。
本桥隧道式锚碇单缆拉力2万吨，为我国在建的最大规模的悬索桥隧道式锚碇之一。锚碇位于公路隧道上方，与公路隧道的最小距离仅23米，结构受力复杂，施工难度高，国内外尚无先例。针对锚碇结构受力和地质特点进行了1：12大比例的现场模型拉拔试验，首次对隧道式锚碇的安全性进行了研究、论证。
（3）主缆跨中设置刚性中央扣
大桥位于单向纵坡路段，在主缆跨中与加劲桁梁间设大型刚性中央扣，为国内桁式悬索桥首次采用，与常规设置纵向阻尼器相比，改善了结构受力特性及抗风稳定性，减少了后期维护工作量。
（4）可更换式锚固系统和均匀样本监测
创新采用可单根抽换无粘结预应力锚固系统，并对锚头压力进行基于均匀样本的长期健康监测，实现了锚碇锚固系统结构的耐久性和可维护性。
（5）钢-混凝土组合结构桥面系国内首创
创造性地提出了纵向工字钢梁与混凝土桥面板相结合的桥面系型式，即钢-混凝土组合结构桥面系。结构几何刚度大、桥面沥青铺装结合性能好、施工便捷、工程经济，避免了钢桥面铺装易损坏的弊端。
（6）缆索吊跨度大、吊重大
全桥钢桁梁共分71个节段在工地组拼，采用跨度900m施工缆索吊装就位拼接，缆索吊施工难度和规模居国内第一。
（7）火箭抛索架“天桥”
该桥跨越500米深谷，先导索不能采用常规的驳船牵引、机械架设、人工拖送、直升机拖曳方式，本桥采用排障火箭弹发射先导索过峡谷，开创了国内乃至世界建桥史上的先河，成功地解决了大桥先导索过峡谷的技术难题，操作方便、作业快速、成本低廉、安全可靠，在类似工程建设中具有广泛的推广价值。
4 相关资料
建设单位：湖北沪蓉西高速公路建设指挥部
设计单位：中交第二公路勘察设计研究院有限公司
施工单位：路桥华南工程有限公司
混凝土用量：113334m3
钢材用量：24457 t
造 价：7.2亿元
