山区公路上的跨谷工程

四渡河大桥位于湖北省巴东县野三关镇附近,由中国交通建设集团组织设计建造,服务于宜昌至恩施之间的高速公路建设。桥址山谷深、施工场地狭小,材料和设备进入现场受到限制;桥面本身建得成,还必须找到能够把构件送到高处作业面的办法。

参与者在2008年国际桥梁大会节目册中,将工作空间、复杂地质、运输通道和阵风列为施工挑战。该册所列工程报告由Yinbo Liu、路桥华南的王崇旭及中交第二公路勘察设计研究院的彭元诚署名,反映了施工、设计与技术交流之间的联系。

参考:[4] [6]

主跨、桥塔和两种锚碇

主桥采用900米单跨双铰钢桁架加劲梁悬索结构,两座钢筋混凝土门形桥塔支撑主缆。宜昌岸直接与隧道衔接,恩施岸设置五孔40米引桥。两岸锚碇形式不同:宜昌岸为隧道式,恩施岸为重力式,主缆端部的拉力由相应锚固体系承担。

主缆采用预制平行钢丝索股,吊索使用带聚乙烯防护层的高强镀锌平行钢丝束;桥面系由纵向工字钢梁和预制混凝土板组成。道路荷载经桥面、加劲梁与吊索传给主缆,再由桥塔和锚碇传入基础,这套受力体系使道路能够跨过深谷。

参考:[1]

先解决施工人员如何过谷

正式架设缆索以前,施工队须先建立跨越峡谷的牵引联系,才能逐步形成空中施工通道。通常可用人工运输或航空运送先导索,但现场陡坡、植被和不稳定气流使这些办法面临困难,人员安全和设备展开空间也限制了选择。

项目经理王崇旭与解放军理工大学工程兵工程学院的顾文彬合作研究抛送方案。2005年进行了现场发射试验,为次年的工程实施准备条件。这一阶段的对象是轻质先导索,而不是把承担车辆荷载的整根主缆直接抛过山谷。

参考:[3] [7]

2006年的先导索架设

2006年10月9日,两枚火箭先后把先导软索从峡谷一岸送至另一岸。《湖北日报》次日的现场报道记载,两根导索全部挂岸,跨谷牵引联系由此建立。后续施工仍须利用这种联系逐步牵引钢索、形成作业通道并安装桥梁构件。

先导索架设解决的是施工链条开端的障碍:在尚无桥面可供人员和机械通行时,先取得两岸之间可控制的牵引路径。它需要发射端、接收端与索具作业相互配合,成功抛送也不等于主桥已经完工或可以通车。

参考:[3]

把峡谷风与地震纳入计算

跨度较大的柔性结构不能只按静载检查。张卉、王志清、彭元诚、龙晓鸿的2007年论文为四渡河大桥建立空间模型,比较各支点同步与不同步受到地震激励的情况;纵桥向的非一致输入会增大部分响应,说明不能简单假定两岸基础始终同样运动。

龙晓鸿、李黎、胡亮在2010年发表的研究进一步模拟具有空间相关性的脉动风,计算抖振过程中构件内力和位移。模型显示,将跨中主缆与加劲梁连接的中央扣会改变振动特征。这些是针对设计条件的计算分析,不能当作已经发生的震害或实际通车后的位移观测。

参考:[1] [2]

桥梁通车与高速公路试运行

2009年11月20日的国资委新闻中心消息记载,大桥于11月15日实现通车。12月19日,新华社又报道沪蓉西高速进入试运行,成为沪渝高速东西通道贯通的重要一环。前者记录桥梁项目,后者描述更大范围的公路运营阶段。

新华社当时同时注明,长阳境内龙潭隧道左洞仍不能通行,相关车辆须绕行318国道。因此,年底的贯通报道不宜理解为每一处设施都已双向完全开放。四渡河大桥的交通效益也来自沿线桥梁、隧道和连接道路共同投用:它跨过一个关键峡谷,并与其他工程一起缩短山区公路行程。

参考:[4] [5]