1、概况
万州长江大桥是宜万铁路与达万铁路相连接的重要越江控制工程，桥址位于重庆市万州区，属三峡工程腹地。本桥因受所处地区的地形、地貌、地质、通航和水文等建设条件影响，主桥采用（168m+360m+168m）连续钢桁系杆拱桥，大桥于2005年底建成，是目前国内已建成的跨度最大的铁路桥梁，也是目前世界上跨度最大的铁路拱桥（图1）。
图1 全景
大桥位于万州市区长江上游7km的沱口河段，上距重庆市322km，下至三峡大坝291.5km。
桥址处河槽及两岸为典型的峡谷地貌，江岸两侧凸出压缩河道呈葫芦颈状，具有江面窄、深槽、陡坎、流速较急的特点。枯水时江面宽约210m，最大水深50余米，为江中深槽；三峡水库蓄水后，水位至175m时，桥位处江面宽约950m，水深达百米以上。基岩为硬质砂岩与不等厚互层的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥钙质粉砂岩相间组成，岩层倾角平缓。区域地质构造较简单，断裂不发育，无区域性大断裂和活动性断裂。
桥址所处地区属亚热带季风湿润气候区。具有春早、夏热、秋雨连绵、冬暖多雾、无霜期长、雨量充沛的特点。平均气温18.1℃，极端最高气温42.1℃，极端最低气温-3.7℃。平均降雨量1185.4mm，最大暴雨强度197mm/h，年平均相对湿度81%。常年主导风向为北风、西北风。一般风速在6级以下。桥址区设计风速为20m/s。万州是我国酸雨较为严重的地区，酸雨PH值一般在4左右，冬季最低值达3.68。酸雨频率约占70％。
铁路I级标准，中－活载，单线，电力牵引；最大限制坡度：12‰，最小曲线半径：1200m；闭塞方式：继电半自动；地震烈度：6度，按照7度设防；通航净空：以桥址处三峡水库正常蓄水时的水位175.2m作为最高通航水位，单孔双向通航，通航净空（高×宽）为18m×300m。
2、主桥结构
万州长江大桥全长1106.3m，其中主桥长696m，采用跨度布置为（168m＋360m＋168m）的连续钢桁系杆拱桥。万州侧引桥为一联（46.6m+46m+50m+51.3m）预应力混凝土连续箱梁，梁高3.65m；宜昌侧引桥为一联（43.6m+3×42.7m+43.3m）预应力混凝土连续箱梁，梁高3.05m（图2）。
主桥所采用的连续钢桁系杆拱桥为结构内部自平衡体系，结构无外部推力，拱肋推力由系杆拉力平衡。上部结构的支承体系类似于连续梁，设一个固定铰支座和三个活动铰支座，固定支座采用铸钢铰轴支座，活动支座采用四氟滑板式铸钢铰轴支座。
图2 万州长江大桥桥式布置图
（1） 下部结构
5号、6号主墩高分别为54m及59m，采用 10m×19m的矩形空心墩，为单箱双室截面，在顺桥向中部设竖隔墙，壁厚1.5～2.0m。5号墩采用15-φ2.5m的群桩基础，承台平面尺寸为22.1m×13.1m，基底置于中风化硬质砂岩顶，钻孔桩呈纵向3排，横向5排行列式布置。6号墩位于宜昌侧整体性较好的黑盘石上，采用26m×15m×6m的扩大基础，嵌入基岩；
4号墩为主桥万州侧边墩，墩高48.9m，采用6.5m×19m矩形空心墩，壁厚0.8m。7号墩为主桥宜昌侧边墩，墩高80.1m，为全桥最高墩，采用8m×19m矩形空心墩，壁厚1.25～1.5m。下部结构施工见图3、4。
图3下部结构墩身施工
图4 建成的桥墩
（2） 上部结构
1） 结构总体布置
主桥钢梁为连续钢桁系杆拱桥，两侧边跨为平弦桁梁，中跨为刚性拱柔性梁（系杆）的钢桁系杆拱桥。边跨主桁采用有竖杆的三角形桁式，桁高16m，桁宽16m，节间长度12m；中间支点处设下加劲弦，高20m，加劲弦的设置增加了支点处主梁桁高，改善了结构受力，同时与钢桁拱拱肋下弦匀顺过渡并连为一体，使得整体结构显得简洁美观、刚劲有力；中跨钢桁拱拱肋采用变高度“N”形桁架，中间支点处桁高41m(包括加劲弦高度)，跨中拱肋桁高8m，拱顶至桥面高度63m。拱肋桁架上、下弦拱轴线分别采用矢高不同的二次抛物线，上弦拱轴线与边跨上弦杆轴线采用圆曲线匀顺过渡。拱肋在其下弦与桥面相交点之间设有钢系杆，以承受拱肋产生的水平推力。拱肋与系杆之间采用刚性吊杆连接，吊杆间距12m，吊杆最大长度55m。
2） 材料
主桁构件材质采用14MnNbq（Q370qE），板厚12～50mm；桥面系、联结系构件材质采用16Mnq(Q345qD)，板厚12～28mm；附属结构材质采用Q235B。支座铸件采用耐候型ZG45Ⅱ，锻件采用35号钢。主桁拼接采用M30高强度螺栓，材质为35VB钢，桥面系和联结系拼接采用M24高强度螺栓，材质为20MnTiB钢；螺母、垫圈采用45号优质碳素钢。
3） 主桁杆件截面及节点构造
加劲弦和拱肋下弦采用焊接箱形截面；边跨平弦部分弦杆、中弦和拱肋上弦采用焊接H形截面；腹杆采用箱形及H形截面；系杆采用焊接H形截面。为简化节点拼接构造，对于不同板件厚度截面弦杆的拼接，将较薄板件在拼接区域局部加厚。杆件最大板件厚度50mm，最大长度28.3m，最大安装吊重35t。为降低工厂制造技术难度和工程造价，本桥主桁采用传统的拼装式节点。
4） 桥面系
铁路桥面系采用纵横梁体系，铁路明桥面，普通铁路横梁高2200mm，采用双层盖板形式；铁路纵梁高1480mm，两片纵梁间设置联结系；全桥钢梁设置有5处伸缩纵梁。主梁端支点处，设端起重横梁和起重托梁，端起重横梁设两个起顶点，起重托架设一个起顶点；中间支点处设中间起重横梁，采用箱形截面，中间支点共设6个起顶点，其中中间起重横梁设2个起顶点，支承节点板两侧各设2个起顶点。
5） 联结系
各部分平联均设置为交叉型，杆件采用焊接H形构件。铁路横梁兼作下平联撑杆，对于拱肋和加劲弦平联，由于相邻节间存在一定的夹角，为适应与各节间平联斜杆的拼接，平联撑杆采用由两个工形构件加缀板组成的异形格构式杆件。全桥共设置三处桥门架：端桥门架、中间桥门架和拱肋下弦桥门架。端桥门架和中间桥门架采用交叉桁架式结构；拱肋下弦桥门架受铁路行车界限的控制，采用板式桥门架。为增加拱肋桁架的空间整体性，在拱肋桁架每24m(隔一个节间)设置一个横联。
6）吊杆及吊杆横联
全桥共25对吊杆，均采用焊接H形截面，截面宽度800mm，翼缘宽度700～900mm，吊杆长度8～55m，分节段拼接接长。为解决吊杆的风振问题，吊杆腹板和翼缘板上均开设长圆孔。为增强中跨行车系的横向刚度，每对吊杆之间设置有吊杆横联。
7） 结构预拱度的设置
主桁预拱度按照恒载+1／2静活载挠度曲线值反向设置，设计中根据各部分结构的特点，分别采用不同的起拱方法：边跨平弦部分设置上拱度采用伸长或缩短上弦节间长度的方法，伸长或缩短的值在上弦大节点中心处变化。中跨钢桁拱部分采用缩短吊杆长度的方法设置预拱度。
（3） 主桥防腐涂装
1）钢结构的防腐涂装
我国铁路钢桥防腐涂装技术经过了数十年的发展，形成了四个涂装体系，其中第Ⅳ涂装体系从九十年代起在铁路钢桥上得到广泛应用，其使用寿命预计可达15年以上。试验研究表明，尽管上述防腐体系中所使用的面漆耐大气老化等性能可以满足通常环境条件下的防护要求，但对于腐蚀环境恶劣的地区，则氟碳涂料在耐久性方面具有明显的优势。氟碳涂料因其采用的氟碳树脂分子中含有高能的氟碳键(C—F)，原子间结合力强，表面自由能低，因而具有优异的耐候性、保光性，耐化学介质等性能。在试验研究的基础上，本桥所采用的涂装体系如下：
特制环氧富锌底漆 最小干膜厚度2×40μm
环氧云铁中间漆 最小干膜厚度2×40μm
氟碳涂料面漆 最小干膜厚度2×35μm (工厂一道、工地—道)
2）混凝土结构防护体系
鉴于万州桥所处的恶劣腐蚀环境，对混凝土结构采取了如下防护涂装体系：对于全部混凝土桥墩（空心墩包括内外表面）、引桥混凝土梁的上顶面和端面采用无机渗透结晶型涂料进行防护涂装；对于混凝土梁的其它部位，考虑到梁体变形及美观的需要，采用柔性氟碳涂料进行涂装。
（4）钢梁安装
边跨采用部分膺架结合临时墩的半伸臂方法架设，其中端部两个节间区域设置膺架，利用墩旁吊机架设该段钢梁共长24m，然后在钢梁上弦拼装架梁吊机(图5、6)。分别在距端支点48m和96m处设置临时墩，利用架梁吊机分别伸臂24m、48m、72m架设钢梁至中间墩 。伸臂架设时在锚跨适当压重，保证抗倾覆安全系数大于1.3。中跨采用两侧对称的吊索塔架辅助半孔全伸臂安装(图7)、在跨中合龙的施工方法(图8)。吊索塔架高52.2m，前索锚固点拉索锚固水平距离为96m；后索锚固点拉索锚固水平距离为132m。中跨钢梁架设时，同时进行吊索塔架的安装，当伸臂架设至120m时，挂设拉索并进行初张拉，然后继续架设钢梁至180m，进行钢梁的跨中合龙。为确保梁体的抗倾覆稳定性，中跨伸臂架设过程中对边跨端部四个节间共48m范围内进行逐步压重，最大压重量为300kN／m，每侧压重量总计为14400kN。
图5部分膺架结合临时墩的半伸臂方法架设
图6钢梁上弦拼装架梁吊机
图7吊索塔架辅助半孔全伸臂安装架设
图8吊索塔架辅助钢梁的跨中合龙
中跨主桁结构安装分两部分进行，为增加钢梁伸臂安装的安全度，同时减少压重量，系杆区段的桥面系、行车系平联和吊杆横联均在钢桁拱合龙后进行安装。
3、主要技术特点和创新点
（1） 首次在国内采用连续钢桁系杆拱桥的桥梁形式和结构体系(2005年)。
（2） 万州桥是2005年国内已建成的跨度最大的铁路桥梁。
（3）万州桥是2005年当时世界上跨度最大的铁路拱桥。
（4） 国内首次在大型铁路钢桥上采用氟碳涂料新型涂装体系。
（5） 在刚性吊杆上设置抑振孔抑制吊杆风致振动获得成功。
4、有关资料
桥 名：重庆宜万铁路万州长江大桥
桥 型：连续钢桁系杆拱桥
跨 径： 主跨360 m
桥 址：重庆市万州区
设计单位：中铁大桥勘测设计院有限公司
施工单位：中铁大桥局集团
混凝土用量：44653m3
钢材 用量：9976t
工程造价：2.2亿元
建成日期：2005年12月
目前国外跨度最大的铁路拱桥为美国纽约的海尔门桥（HellGate Bridge），为两铰钢桁拱桥，其主跨298m。万州桥主跨跨径360m，较其主跨增加了62m，成为目前世界上跨度最大的铁路拱桥。经中国企业新纪录审定委员会审定通过，荣获第十一批中国企业新纪录（创铁路拱桥跨度最大的世界纪录）。
