1.概况
武汉白沙洲长江大桥位于武汉长江大桥上游约8.6km处的白沙洲分汊河道上，全长2458m，主桥主跨采用618m混合梁斜拉桥（图1）。
桥址两岸大堤间距约2.4km，主河槽偏靠汉阳侧，主孔斜拉桥跨越北汊。北汊主河槽宽度约1200m，水深12～25m，流速2.0～3.0m/s，设计流量73380m3/s。基岩为陆相碎屑岩，岩性、岩相变化较大，单轴极限强度在0.5～5MPa，覆盖层以粉细砂为主，硬塑半干硬粘性土及圆砾土组成。桥址处于亚热带温润区，夏季高温闷热，年平均气温16.8℃，雨量充沛，年平均降雨量1214～1448mm。极端最高气温42.2℃，极端最低气温-17.3℃，最大风速29.6m/s，最大风力可达9级。
图1 武汉白沙洲长江大桥全景
大桥采用双向六车道高速公路标准，桥面全宽27.0m；设计车速80Km/h；通航净高≥18m，通航净宽≥125m；地震基本烈度六度；基本风速V10=22.2m/s；
2.主桥结构
主桥跨度布置为50m+180m+618m+180m+50m=1078m双塔双索面混合梁斜拉桥（图2、图3）。边跨与中跨比0.372，其中边跨50m及180m跨的端部37m部分为预应力混凝土结构，其余均为钢箱梁结构。
图2 主桥桥型布置
钢箱梁顶宽29m，梁高3.0m，为双箱分离的扁平箱梁，箱梁两侧设置风嘴。斜拉索索面按扇形布置，每一扇面由24对斜拉索组成，标准索距12m，全桥共192根斜拉索；索塔为适用于双索面斜拉桥的钻石型结构，自塔座以上全高174.75m，桥面以上141.1m，塔的高跨比1/4.38；索塔基础采用高桩承台自浮式吊箱围堰钻孔桩基础；斜拉桥边墩处均设置纵向活动支座，各墩墩顶仅约束主梁竖向、横桥向线位移及绕纵轴桥线转动的角位移，塔梁交叉处设有横向挡块及竖向支座分别约束主梁横桥向线位移以及主梁竖向线位移和绕桥纵轴线转动的角位移，此外在塔梁交叉处还设置了纵向弹性约束。
图3 白沙洲长江大桥混合主梁变化实景
（1） 索塔基础
主塔基础均位于主河槽，采用高桩承台自浮式吊箱围堰钻孔桩基础(图4)，每墩基础采用40根φ1.55m钻孔灌注桩，桩长79m，承台平面尺寸20.4×32.4m，在长江中下游深水之中，像这样大规模的基础采用上述形式，尚属新的尝试。因基础承台较高（围堰底位于河床面以上），故冲刷较小，施工中先插打定位桩及钢护筒，形成钻孔平台，完成钻孔灌注桩施工后再拆除钻机平台，然后分段安装下沉吊箱围堰，整个围堰能自浮于水中，从而避免了大型起吊设备（图5）。
图4 主塔墩基础（单位：m）
图5 主塔墩基础施工
（2） 索塔
主塔顺桥向为单柱式，横桥向则为适用于双索面斜拉桥的钻石型结构。主塔塔柱均采用空心矩形断面，下塔柱横向宽度自下而上由6.5m变化至4m，中塔柱及上塔柱横向宽度均为4m；塔柱纵向尺寸塔根至下横梁范围由7米过渡到6.5m，下横梁以上均为6.5m。下塔柱为外侧向外倾斜度1/2.79、内侧向外倾斜度1/2.16的变截面矩形空心柱，上游迎水面壁厚加大至1.8m，用以抵抗船撞作用，为使结构对称,下游也加大为1.8m,纵桥向壁厚为80cm。中塔柱为向内倾斜度1/10的变截面矩形空心柱，横桥向壁厚由顶部的60cm变至底部的70cm，纵桥向壁厚60cm。上塔柱为斜索锚固区，斜索直接锚固于塔壁，壁厚1.2m，锚槽内陷。纵桥向壁厚70cm。主塔自塔座以上全高174.75m，共设两道横梁，均采用空心矩形断面，上横梁高5m，下横梁高6m，因塔柱纵桥向自下横梁以上均为宽6.5m，故为使塔柱与横梁钢筋错开排列布置，横梁宽均为6.3m。全塔除上、下横梁配有预应力钢绞线、索锚区配有预应力粗钢筋外，其余均为钢筋混凝土结构。主塔采用C50号混凝土（图6、图7）。
图6 索 塔（单位：cm）
图7 主桥边墩及主塔施工
（3） 主梁
钢箱梁顶板全宽30.2m(图8)， 每个箱体各宽8.31m, 两箱间距10.88m, 两侧各设一个风嘴1.35m宽。钢梁的横向布置：钢梁的横截面由横向并列双箱组成，两个箱体之间用横梁相连，横梁间隔6m，两横梁之间设一道横肋。在桥梁中心线处，横梁腹板高3m，横肋腹板高1m。
图8 钢箱梁(单位 mm)
钢箱梁顶板兼作桥面承重结构，按正交异性板设计，顶板厚12mm，纵肋采用8mm钢板压制而成的梯形闭口肋（肋间跨0.64mm）,横肋（横梁）间距3.0m；底板一般节段厚度为12mm，主墩附近60m区段压应力较高，考虑到底板的压屈稳定，厚度取16mm，加劲闭口肋间距0.7m。斜腹板厚度12mm，加劲闭口纵肋间距0.7m。钢梁发送单元一件重170吨左右，面板的拼接采用焊接接头；横肋及横梁的下翼缘板和腹板用高强度螺栓连接；横断面的顶板、竖腹板、底板及纵肋的拼接，全部采用工地栓接的形式。
斜拉索在钢梁的下锚点设置在钢箱梁外腹板的外侧，采用的锚固形式是板式支架箱形结构（图9）。
图9 斜拉索锚固
由于本桥是钻石形主塔,因此斜拉索与主梁之间有两个方向的夹角, 斜拉索与钢梁之间水平方向的夹角由倾斜地焊接在外腹板的两块支架主板精确确定；而斜拉索与钢梁之间竖直方向的夹角则由下锚点垫板直接加工形成有一定角度的带斜坡的板件。这种结构形式有足够大的操作空间便于工厂的生产，从而可以有效地提高焊接质量。
混凝土箱梁的截面形式、梁高等均从与钢箱协调匹配的观点出发。截面采用双箱分离形式（图10），梁高3m，外形尺寸与钢箱梁一致。横梁间距一般4.5m，#0块处6m。混凝土箱梁顶板厚度26cm，底板厚度40cm，竖腹板厚34cm，斜底板厚24cm, #0块附近各部分尺寸均因受力需要予以加大。混凝土箱梁用挂兰悬浇施工，节段长4.5m，边墩现浇段长6.6m，在托架上现浇施工，并与悬浇节块合拢。
图10 混凝土箱梁 （单位：mm）
钢梁与预应力混凝土梁的接头过渡，既要满足传力的需要，还要充分考虑梁体刚度的匀顺过渡问题。混凝土梁的刚度大，而钢梁的刚度相对地小得多，刚度的骤然变化会给桥面的使用带来不利影响。为此设计了一节钢梁过渡段，在这一钢梁节段中改变其截面特性，增加钢梁刚度的措施之一是逐渐改变纵肋高度，闭口肋的过渡则在闭口肋底部加焊由高至低缓慢变化的Ｔ形肋。为保证结合部的整体性，与混凝土梁连接的钢梁其上、下翼板和腹板均伸入一定长度至混凝土梁中，钢梁与混凝土梁间全截面设置φ32mm预应力粗钢筋，与混凝土梁接触的承压端横隔板采用δ＝60mm厚钢板，钢梁构件和承压端横隔板上布置大量的φ22mm剪力钉。
（4） 斜拉索
斜拉索采用平行钢丝索。全桥斜拉索共96对192根，基本索距主梁12米，主塔1.8米。因本桥跨度大，斜拉索较长，除在斜拉索两端安装橡胶阻尼装置外，采用加设二阶索的方法以减小斜索的风振及雨振影响。
（5） 主梁架设和施工控制
钢箱梁采用水上驳船浮运定位，步履式架梁吊机悬拼施工(图11)；预应力混凝土箱梁采用支架悬浇施工；斜拉索采用先塔上挂索、后梁上展索、梁面软牵引的施工方法；斜拉索张拉以索力控制。
图11 桥面吊机完成钢梁的吊装工作
实际施工中，在挂拉完第10对斜拉索后，边跨就已经合拢，因此大部分时间里是在单悬臂状态下进行主梁安装，整个结构在此过程中处于不对称荷载作用下，为减少这种不对称荷载对结构的影响，采取在边跨合拢以后预先安装边跨尾索的措施，这种方法的实施有效地控制了塔柱的偏移，增大了结构在施工过程中的安全系数。
斜拉桥在施工过程中索力和线型均得到了很好的控制，边跨合拢及中跨合拢时均达到了mm级的合拢精度，最后成桥线型和索力的误差都控制在理想的范围以内。特别是在主梁架设后期，由于索力和线型控制得很好，而且各方面配合谐调有力，曾经创造了在五天时间内高质量地安装了四块12m长钢箱梁架梁速度的奇迹。
3.主要技术特点和创新点
（1）全桥总体布置合理，结构先进。主桥采用的孔跨布置适应了主河槽和航道摆动的特点，最大限度的满足了通航要求。
（2）斜拉桥中跨及部分边跨加劲梁采用了钢箱梁，解决了主墩基岩承载力极低的问题；斜拉桥锚跨及部分边跨加劲梁采用混凝土箱梁，便于加劲梁架设，同时充分利用斜拉桥尾索效应，对提高斜拉桥整体刚度，改善结构受力状态、减小主塔基础规模，效果明显。
（3）首次在长江深水中采用大规模自浮式钢吊箱围堰施工主塔钻孔桩基础，大大节省基础工程费用。
（4）钢箱梁与混凝土箱梁接头的位置选在距辅助墩37m处，避开加劲梁弯距和剪力的峰值区，为结构的可靠提供了保证；接头的结构和工艺设计方便了斜拉桥边跨合拢。与国内外同类型斜拉桥相比，在箱梁接头的位置及工艺设计上有较大的改进。
（5）斜拉桥安装监控采用先进的无应力索长法，并在国内首次实现自动平差技术，确保了斜拉桥钢加劲梁合拢时mm级的精度。
（6）斜拉桥安装中首创跳拉尾索法，节省了主梁材料并有效控制了安装应力。
武汉白沙洲长江大桥是国内第一座建于长江分汊河段的城市特大桥，主桥采用钢箱梁+混凝土箱梁“混合型”加劲梁的双塔双索面斜拉桥，主跨618米，建成时居世界第三，国内第一（图12）。特别是其大型深水主塔基础采用高桩承台吊箱围堰钻孔桩基础，在长江上属首次，其成功的应用拓展了大型吊箱围堰的应用范围，为在长江上建造大型深水基础提供了一种可供选择的型式。
图12 大桥夜景
4.有关资料
桥 名：武汉白沙洲长江大桥
桥 型：双塔双索面混合梁斜拉桥
跨 径：618m
桥 址：湖北武汉市
设计单位：中铁大桥勘测设计院有限公司
施工单位：中港第二航务工程局
中交第二公路工程局
中铁大桥局集团公司
武昌造船厂
混凝土用量：18720 m3
钢材用量：22350 t
造 价：16.02 亿元
建成日期：2000.10
