国道车辆等待过江
万州长江大桥建设时称万县长江大桥,是318国道在当地跨越长江的公路工程。原建设指挥部副指挥长欧长庚在访谈中回忆,建桥以前,干线车辆须在码头等待轮渡;停航时,两岸车流便难以连续通过。桥梁建设要解决的首先是国道接续和城区两岸往来的问题。
该访谈把正式开工记为1994年5月28日。施工从两岸进入江面,持续三年多,随后经历竣工和开放交通两个阶段。日后的“万州长江大桥”与工程论文中的“万县长江大桥”,指的是同一座420米净跨的混凝土拱桥。
参考:[1]
选择一跨过江的箱形拱
方案阶段曾比较悬索桥、斜拉桥、预应力混凝土刚构桥与拱桥。最终采用单孔跨江的混凝土拱,以利用两岸地形,减少水中基础及过高桥墩的施工。主拱净跨420米,矢高84米,截面为宽16米、高7米的三室箱形结构,桥面安排四条车道和两侧人行道。
承受拱端推力的基础也作了相应处理:竖向荷载由拱座下的桩承担,水平反力则交给拱座后方的大体积结构。由此,桥跨选择和基础传力方式共同组成了跨江方案。
参考:[2]
让骨架先承担施工荷载
万县桥的主拱采用钢管混凝土劲性骨架。其特点是先形成能够承重的骨架,再把它包入混凝土拱圈;建设阶段,骨架支承模板和新浇混凝土,成桥后则留在结构内部。这使拱圈不必完全依靠跨越整段江面的临时支架托住。
陈宝春等人的研究把万县桥列入采用一般钢管混凝土拱架的美兰拱桥。这里的骨架主要为施工服务,最终构成的仍是混凝土拱结构。对这个项目而言,材料选择还牵涉安装重量、骨架刚度与后续浇筑荷载之间的配合,不能只按成桥外观理解其施工办法。
分阶段浇筑与计算控制
骨架架设成拱后,钢管内泵入C60混凝土,再实施外包混凝土施工。箱形拱圈的浇筑分成八个阶段,按中室、边室以及底板、腹板、顶板的顺序组合推进;沿拱轴线又划为六个工作区段。拱圈形成后,才继续建造拱上立柱和桥面。
Liu、Li和Roddis的分析论文讨论了这一自承式施工过程。模型同时考虑混凝土随时间变化的效应、钢与混凝土的非线性受力以及结构变形对内力的影响。研究人员通过程序比较不同浇筑安排,并把实测应力、位移与计算结果对照,为施工过程中控制变形和稳定提供依据。
设计、施工与科研协作
完成420米混凝土拱需要设计院、施工企业和高校共同工作。科技部公布的成果目录把四川省交通厅公路规划勘察设计研究院、四川公路桥梁建设集团有限公司、重庆交通学院、西南交通大学和四川大学列为该桥设计施工技术研究的主要完成单位。
谢邦珠、李文琪、杨稚华、顾安邦、谢幼藩、刘忠和赵雷等工程师、研究人员参与了这项工作。成果以“万县长江大桥特大跨(420m)钢筋混凝土拱桥设计施工技术研究”为名,获得2000年度国家科学技术进步一等奖,反映评奖对象包含设计与施工技术的成套研究。
参考:[5]
从竣工到道路通行
建设亲历者访谈所附大事记区分了两个日期:1997年6月20日竣工,6月28日通车。大桥开放后,车辆可直接跨江往来万州老城区与五桥一带。管理处在2019年接受采访时回顾,刚通车阶段日均车流量约三四千辆。
2023年的桥梁研究将万县桥列为首座跨径超过400米的钢筋混凝土拱桥,并指出这一跨径纪录后来被更大工程超过。就1997年的工程成果而言,它把钢管骨架、分阶段混凝土施工与长江公路通道建设结合在同一项目中,形成了可供后续拱桥工程研究的实例。