郭家沱长江大桥作为重庆六纵线跨长江的节点工程，为国内跨度最大的公轨两用钢桁梁悬索桥。大桥主桥采用单孔悬吊双塔三跨连续钢桁梁公轨两用悬索桥，跨径布置为（67.5+720+75）m；两岸引桥均采用预应力混凝土连续箱梁，北引桥跨径布置为（3×40+59.5）m，南引桥跨径布置为（4×43+3×43）m。主桥主梁为双层钢桁梁，断面采用倒梯形，上层为双向8车道的城市快速路，下层为预留的双向轨道交通。
（2）主塔塔柱造型复杂。主塔外部轮廓为二次曲线，整体高度方向及内部空腔呈2°角收缩；主塔三阶弧线造型、中横梁塔梁异步施工，上横梁大荷载支架、塔顶冠梁弧线造型，是本工程的控制重难点。
（3）南北锚碇超高基坑开挖。南、北锚碇区均位于丘陵斜坡上，地形陡峭，北锚碇基坑最大开挖深度达59m，开挖方量约31.9万方。南锚碇基坑最大开挖深度达83m，开挖方量约37.8万方。锚碇周边建筑物距离近，不能爆破施工，是本工程的控制性工程。南北岸锚碇便道修筑、基坑开挖及出渣是本工程的重难点。
（4）锚碇大体积混凝土质量和锚索导管埋置精度控制。南锚碇混凝土方量达9.57万方；北锚碇混凝土方量达9.37万方。锚碇大体积混凝土防裂缝和锚索导管埋置精度等施工质量控制是本工程的重难点。
（5）大节段钢桁梁吊装。大桥桁架节段长15.0m，高12.7m，宽39.0m，节段最大自重612t；钢桁梁节段呈Z字形，吊装过程中存在位置交错；合龙段受水位、Z字形节段、边跨支架限制；跨中S26-S30不满足缆载吊机最大荡移安全角度，需拆斜腹杆后垂直吊装，是工程的重难点。
郭家沱长江大桥P6主塔承台位于长江浅滩区域，季节性水位高差变化较大，且还存在斜面裸岩的情况，施工难度较大。钢围堰设计为哑铃形双壁钢围堰，其平面尺寸73.6×29.4m，厚2.0m，高30m，封底混凝土厚度4.5m。围堰结构采用竖向加劲肋、水平桁架、水平环板、竖直环板和内外面板构成空间结构，如图1所示。在直线段设4层，每层6道内支撑，分28个隔舱。根据施工现场运输条件、起重能力及施工环境，按照等分和对称原则，钢围堰在高度方向上分为5节，在平面内分成20块。同时在平面内，将钢围堰分为直线段、过渡段、圆弧段，分别下料加工，减少了围堰分块结构的差异化，方便后续安装。
考虑到水位高差变化较大，选择在桥位枯水期进行施工，在桥位处设置钢围堰标准单元件加工场，同时开挖围堰基坑，在基坑内分块现场散装组拼钢围堰。单元件组装顺序为：胎架平台制作→拼板及框架制作→铺设外围壁板→安装外围壁纵骨→安装水平结构→安装内隔舱板→安装内围壁纵骨及结构→焊接内部构件。单元件焊接顺序为：内外围壁正反面焊缝焊接→内结构焊接→内结构与外围壁焊接→内结构与内壁焊接。
根据钢围堰的结构特点和制造分块特点，钢围堰单元件采用200t履带吊装拼装。在拼装时先拼装钢围堰过渡段，然后进行直线段及圆弧段钢围堰分块的顺接拼装。第一节钢围堰拼装完成后，如图2所示，钢围堰临时支撑可以拆除，钢围堰自身能够保证稳定性。剩余四节钢围堰单元件接高安装顺序同第一节。
在钢围堰第二层组拼完成后，向钢围堰隔舱内浇筑10.5m高C30混凝土。隔舱混凝土浇筑完成后，再浇筑C30封底混凝土。封底混凝土厚度为4.5m，两次封底完成。封底混凝土浇筑采用垂直导管多点水下浇筑。
大桥南北桥塔结构形式相同，南桥塔高度为172.9m，北桥塔高度为161.9m。上横梁底面距中横梁顶面高为93m，上横梁净跨度为34.27m。上横梁自身的高度为5.7m，底板宽8m，顶板宽10m，采用多边形空心箱形截面。腹板、顶板厚度均为0.6m。下底板底面由一道半径为22m的圆弧和两道半径均为12m的圆弧连接而成，底板厚度由上横梁中部到端部渐变增大。上横梁设置36束预应力钢束，预应力锚头均埋于塔身内，用混凝土加封。
根据桥塔上横梁底部为弧形的结构特点，综合考虑施工现场条件、安全以及经济等各方面因素，上横梁支架采用钢牛腿托架加拱形桁架的组合结构形式，主要受力构件为装配式结构，采用工厂预制，现场吊装拼装的施工方法。
上横梁支架主要由钢牛腿、托架、卸落块、纵向分配梁、拱形桁架和纵向次分配梁等组成，如图3所示。上横梁施工荷载从底模板依次传递至拱形桁架、托架、钢牛腿，最后传递至塔柱。
钢牛腿采用精轧螺纹钢对拉式钢靴与塔柱固定，每个塔柱各布设上下钢牛腿4个。钢牛腿上托架横撑与托架斜撑相互连接固定，来克服水平力对支架体系的影响。托架横撑和托架斜撑采用720×10mm圆钢管，斜撑平联采用32b工字钢，横向主梁采用双拼63a工字钢，纵向分配梁采用双拼/三拼63a工字钢。托架横向主梁和纵向分配梁之间采用一种高承载可调式支架卸落块，通过螺栓调节即可进行支架拆卸。纵向分配梁上纵向共布置11片拱形桁架作为上横梁的直接承重结构，拱形桁架底梁采用双拼的槽40a型钢，拱圈采用HW300×300型钢，连接竖杆采用双拼槽16a型钢，横杆和斜杆采用双拼槽14a型钢，拱架顶纵向次分配梁采用槽10型钢，上横梁底模采用木模板。
拱形桁架采用装配方式，在工厂预制、现场拼装。一片拱形桁架分成8块，如图4所示。按照设计图纸各块体在工厂胎架分块制作，各块体内部杆件在工厂内通过焊接方式连接，运输到现场后，块体与块体之间采用螺栓方式连接。
采用有限元软件建立上横梁支架整体模型，所有单元均采用梁单元模拟，支架整体模型的应力云图如图5所示，从图中可知，支架整体最大应力为177.8MPa，低于材料的设计强度。最大应力位置位于拱圈拱脚处，可在该支点处增设2～3片20mm厚加劲肋，进一步确保结构安全。在竖向荷载作用下，钢牛腿应力云图如图5（b）所示，从图中可知，钢牛腿应力最大值为175.4MPa，低于材料的设计强度，满足设计要求，能够有效地支承上部支架结构。
常规的施工支架预压方法主要采用沙袋、水箱或者钢材进行现场原位预压，由于横梁自重大，材料投入大，吊装工期长，高空作业安全隐患多，安全和经济方面难以保证。因此拟采用一种工期快、预压效率高、安全可靠的拱形桁架地面反力预压装置，实现拱形桁架的预压。该方法有效解决了拱形桁架顶部弧度太大，不便于采用常规原位预压方式的难题，且避免了高墩支架常规原位预压方法存在的巨大安全隐患。
拱形桁架反力预压装置如图6所示，将单片拱形桁架水平放置在预压台座上，拱架顶部安装随桁架相适应的拱形限位墩，底部设置千斤顶、反力墩和反力梁，按1.1倍最大荷载分五级加载模拟拱架受力，同时在桁架关键截面上设置监控元件校核桁架的受力安全。
台座采用纵向9组双拼I25，横向6组单I25连接而成，顶部采用钢板焊接成箱形的调平墩，调平墩在预压时与桁片架拱顶焊接牢固，底部采用双拼I56作反力梁，顶底部均采用双拼25工钢焊接反力架。
郭家沱长江大桥南北侧锚碇均采用重力式锚碇，锚碇基础采用明挖扩大基础。南锚碇全长64.8m，主要由锚体、散索鞍墩、前锚室、后锚室、压重块及扩大基础构成，锚碇构造如图7所示。锚碇基础采用扩大基础并设置台阶，基础底面均位于中风化泥岩岩层上。锚体横桥向宽56m，顺桥向总长42.8，高26m，锚体后侧采用两级放坡，坡率1:0.3。锚碇施工时的关键技术难点有三个：锚碇基坑开挖与支护，预应力管道精确安装定位，大体积混凝土温度控制。
郭家沱大桥项目锚碇岩石层利用禁爆区硬质岩层构造成孔开挖法。岩石为砂岩,主要矿物成分有石英及长石，其成厚层状分布于基岩上部，属较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅲ级。土、石可挖性类别为次坚石，土石等级为Ⅴ级。经过计算确定，利用型号为SY335C-8的钻孔机进行钻孔，型号为EX1200的臂钩机开挖，孔位布置为梅花状，孔径15cm，孔深50cm，孔间距为80cm。利用有限元软件分析确定好孔径、孔深之后，要在现场利用GPS做孔位定位，便于打孔机在现场能精确打孔。
主缆锚固系统是由索股锚固拉杆构造和预应力钢束锚固构造组成的。索股锚固拉杆一端在前锚面位置与索股锚头上的锚板相连接，另一端与被预应力钢束锚固于前锚面的连接器相连接。锚体预应力钢束锚固系统构造由预应力钢束和锚具组成，预应力管道埋设于锚体内，待张拉完成后在锚块后锚室对预应力管道进行真空辅助压浆并封闭。
锚体预应力管道支架由基架、骨架、片架三部分组成，基架作为整个支架系统的基础部分，浇筑混凝土前在基架底部预埋钢板，便于现场定位放样出基架位置，减小了基架安装难度，提高了基架安装精度，进而确保了整个定位支架系统的安装精度。锚体预应力管道定位支架根据锚体混凝土分层浇筑分次安装，定位支架分三段安装，预应力管道分三段接长，并采取分节段由塔吊配合进行吊装定位，如图8所示。骨架与基架，骨架与骨架之间先采用螺栓连接，定位时使用定位片架的定位线坐标进行调节，确保精度后再进行焊接。
锚碇为大体积混凝土结构，对锚体、散索鞍和前锚室应每块分层灌注。为防止锚体温度裂缝的发生，除要求采用低水化热水泥和对骨料进行预冷外，每层设置冷却管，进行冷却，并且锚体表面设置Φ20mm温度钢筋，间距20cm。此外，锚体表面还需设置Φ6mm间距10cm×10cm的冷轧带肋钢筋网。
针对锚碇扩大基础水化热计算，采用MIDAS CIVIL软件进行建模。根据扩大基础结构的后浇带设计，选取1/2模型进行建模，模型单元均采用实体单元，其中扩大基础为C30混凝土，模型如图9（a）所示。
由计算结果可知，扩大基础混凝土最大温度发生在54h时。此时新浇筑混凝土表层最低温度为30.06℃，内部最高温度为54.28℃，最大温差为24.28℃，满足《大体积混凝土施工规范》中里表温差不宜大于25℃的要求。根据最高温度云图，如图9（b）可知，混凝土表层最高温度为43.6℃，小于26+20=46℃，满足《大体积混凝土施工规范》混凝土表面与大气温差不宜大于20℃的要求。
大桥主塔塔柱高172.9m，采取塔梁分离施工方法。在施工过程中，塔柱施工处于悬臂状态，随着塔柱的不断增高，整个塔身逐渐向内侧倾斜，导致塔柱线形发生变化，并且塔柱根部应力不断增大。因此，为保证塔柱线形满足设计要求，减小塔柱内倾的水平分力及塔底应力，采用BIM技术，通过计算机模拟桥塔施工流程，如图10（a）所示。并通过对整个桥塔施工过程进行有限元分析，计算出塔柱在悬臂时每浇筑完成一个节段的内倾量及内倾产生的水平分力，如图10（b）所示。然后根据计算结果在每节段塔柱测量放样时设置预偏量，根据塔柱内倾产生的水平分力，采取在两塔柱之间设置横撑施加水平预顶力，用来平衡塔柱自身的内倾水平力，保证整个桥塔的线形及应力满足设计及规范要求。
郭家沱长江大桥主桥钢桁梁采用67.5m+720m+75m三跨连续体系，钢桁梁断面采用倒梯形断面。钢桁梁采用正交异性钢桥面板的板桁结合钢桁梁，主桁架为三角形桁架，主桁架高度12.7m，标准节间长度15.0m，两片主桁中心间距为17.0m。
钢桁梁全桥吊装共58个节段，由于施工同期水位下降较快，在水位持续下降的情况下，钢桁梁运输船将无法靠近滑移支架，且不满足荡移距离。因此，对于边跨及靠近主塔范围钢桁梁拟采用连续荡移吊装工艺，连续荡移吊装施工如图11所示。
钢桁梁连续荡移主要采用临时吊索加长永久吊索，使得对应吊索达到临时空中存梁的作用。跨缆吊机行走到荡移位置时，垂直起吊梁段至荡移高度，然后将加长的临时吊索牵引至梁段吊具处，跨缆吊机逐步卸载下放梁段进行荡移，梁段荷载完全转移至临时吊索后，解除跨缆吊机与梁端吊具连接，跨缆吊机空载行走至下一个荡移索夹位置处，进行下一次荡移。
钢桁梁连续荡移技术巧妙应用“永久吊索+临时吊索”的空中存梁能力，以及跨缆吊机的提升卸载能力，能够不受地形和水位的限制进行钢桁梁的吊装，大大拓宽了该方法的实用性，可为以后类似工程施工提供参考。
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