建設歷程
2004年8月20日,四渡河大橋開工建設。
2006年7月31日,四渡河大橋兩側的索塔、基樁、承台、塔座等施工完成。8月31日,四渡河大橋主纜索股254根全部架設完成。10月9日,四渡河大橋火箭拋送先導索儀式圓滿結束。
2007年2月1日,四渡河大橋貓道架設勝利完成。7月15日,四渡河大橋兩根主纜各完成83根索股架設,進入主纜索安裝階段。
2008年9月11日,四渡河大橋鋼桁架梁吊裝順利合龍。10月24日,四渡河大橋勝利貫通。
2009年9月21日,四渡河大橋整橋交工驗收一次性通過。11月15日,四渡河大橋建成通車。
2018年11月2日,四渡河大橋伸縮縫檢修平台搭設完成。
橋樑位置
四渡河大橋地處湖北宜昌與恩施交界處,位於湖北巴東縣野三關鎮四渡河。
建築設計
建築結構
四渡河大橋主橋為雙鉸鋼桁梁懸索橋, 宜昌岸採用隧道錨 ,恩施岸採用重力式錨碇。加勁鋼桁梁由主桁架、上下平聯、橫向桁架組成。主桁架採用華倫式,上、下平聯採用K形體系。主桁上、下弦桿採用箱形截面, 腹桿及上 、下平聯均採用工字形截面。桁梁採用整體節點新技術。
錨固系統 | 四渡河特大橋錨碇採用15-17型預應力錨固系統。 |
貓道系統 | 貓道系統為無抗風纜結構,通過風洞試驗和數值分析相結合的方法確定貓道結構形式。 |
設計參數
四渡河大橋主橋為單跨900米,主桁架桁高6.5米, 桁寬26米,小節間長度6.4米,大節間(標準節段)長度12.8米,在每小節間處設橫向桁架。
四渡河大橋貓道分別設定在兩根主纜下方1.4米處,每條貓道設計採用三跨分離式,塔頂兩側分別設定一套錨箱連線,貓道淨寬為4.0米,設定8根鍍鋅鋼絲繩承重索,單層鋼板面網。全橋共設定 7 道橫向通道,西邊跨1道,中跨布置5道,東邊跨1道。
四渡河大橋設計荷載: 汽車—超20級、掛車—120級,設單向2. 41%縱坡,雙向四車道,橋面淨寬24.5米,設雙向2%的橫坡。
設備設施
2014年,巴東縣計畫以世界第一高懸索橋四渡河大橋為核心景區的野三關國際旅遊度假區分三期完成,一期開發凌空穿越四渡河大橋、極限運動蹦極、高空特技表演、峽谷水上長廊等項目,計畫投資20億元。
2016年11月,四渡河大橋國際生態文化旅遊度假區游步道開工建設,游步道以四渡河大橋下的花櫟樹村5組為起點,一直傍山延伸至山谷谷底,全長4200米。游步道沿途設有觀景平台、攝影棚及配套的休閒娛樂設施。
2018年10月27日,湖北省交通運輸廳高速公路管理局正式發放四渡河大橋旅遊觀光通道建設施工許可證,計畫於2019年5月1日上橋觀光試營運。
建設成果
技術難題
在四渡河大橋恩施岸和宜昌岸分別設定29米和60米高風觀測塔進行現場聯合觀測,結合1 ∶ 3 000 場區三維地形模型風洞試驗進行橋位風特性研究。根據加勁梁節段模型風洞試驗,為提高抗風穩定性,參照日本明石海峽大橋經驗,在加勁梁斷面上作了氣動修改。同時大橋的山區風特性研究成果用於指導施工生產活動,如火箭拋送先導索、貓道系統設計風荷載等項目利用了實測的風特性數據,取得良好的效果。
四渡河大橋對大噸位錨墊板進行了專門設計加固研究,對錨墊板及錨下應力進行有限元分析並根據國際預應力混凝土協會(FIP) 規範要求進行了一系列實驗,取得國內首次突破,明確了懸索橋錨固系統特製大噸位錨墊板的設計型式和材質要求。錨碇預應力體系採用環氧噴塗無粘結鋼絞線外帶 PE 層單根可換式,為國內首例。
四渡河特大橋主纜架設採用預製平行鋼絲索股法 (PPWS)。加勁梁為華倫式桁架,上、下弦桿採用閉口箱型結構形式,節點為整體連線,屬國內首創,全橋共分71個節段組拼安裝,節段吊裝長度12.8米,最大吊裝重量91.6噸
四渡河特大橋採用火箭拋送先導索過深切峽谷創造新的先導索施工方法,為世界首創。首次提出並建立了火箭牽引變質量軟索拋送系統飛行阻力計算模型、彈道參數修正計算模型,編制了火箭牽引變質量軟索拋送系統仿真計算軟體,仿真計算與飛行結果吻合。
結合兩岸地形,四渡河特大橋宜昌岸纜索吊地錨設定為 2 座獨立預應力岩錨加鋼筋混凝土錨牆的錨固體系,恩施岸地錨埋置於重力式錨碇之中。在主塔塔頂位置設定纜索吊機塔架,塔架採取塔上矮塔的方案,為獨立的空間格構體系。
四渡河特大橋橋面系採用縱向工字梁與混凝土橋面板的結合形式。該橋採用 “邊臨連、邊平聯、邊縱粱、邊鋪板、邊焊接、邊濕縫”的工藝。
四渡河大橋橋址位於崇山峻岭、深切峽谷之中,地形地質條件極為複雜,滬渝高速公路湖北段處於雲貴高原東北部的鄂西高原,山高坡陡,地形起伏頻繁,修建難度極大。
四渡河為清江北岸二級支流,暴漲暴落,流量變化大,為常年性河流,但洪水對橋位無影響。橋址區位於構造溶蝕峰叢峽谷地貌單元,四渡河峽谷深切,兩岸地形陡峻,懸崖矗立,高差約500米,河谷寬20~30米 。宜昌岸的坡度為40°~70°,恩施岸坡度在75°~90°之間 。峽谷兩岸岩體裂隙不發育,岩性堅硬,整體穩定性及持力層條件較好。
四渡河大橋橋位風特性主要受山區小氣候控制,具有典型的山地風特徵:(1) 風向以垂直於橋軸向為主,即河谷風。(2) 垂直風速較大,相對於主梁的風攻角較大。(3) 風速分布不均勻,風速不僅隨高度增加而增大,而且隨著距離山坡增加而增大,具有典型的三維特徵。(4) 紊流特性複雜,山區橋位的紊流特性不僅由大氣邊界層運動決定,而且受到山峰繞流特徵紊流的作用。
科研成果
四渡河大橋3項QC成果獲得國家級獎勵,2項專利獲得通過,“四渡河深切峽谷懸索橋關鍵技術研究”通過了交通部西部交通建設科技項目管理中心組織的專家驗收和鑑定,其建橋技術獲國家科學技術進步二等獎和交通運輸部科學技術特等獎。
項目名稱 | 獲獎類別 | 時間 |
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大跨度懸索橋先導索火箭拋送技術 | 中國公路學會科學技術獎二等獎 | 2008年 |
大跨度懸索橋先導索火箭拋送技術 | 廣東省科學技術獎二等獎 | 2008年 |
大跨度懸索橋先導索火箭拋送技術 | 廣東省中山市科技進步獎一等獎 | 2008年 |
榮譽表彰
工程名稱 | 獎項名稱 |
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四渡河特大橋 | 第十三屆中國土木工程詹天佑獎 |
湖北滬蓉西高速公路四渡河特大橋 | 2014—2015年度中國建設工程魯班獎 |
建設意義
大橋通車後,湖北宜昌至恩施路段由過去行車8-10個小時,縮短為只需3個小時,大大改善了當地交通環境。大橋的建設,為山區大跨度懸索橋設計和施工提供了有益參考,對促進我國山區大跨度橋樑施工技術進步、推動山區高速公路發展具有重要意義。(中國政府網)