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2006年12月，中国安徽省省政府与原[[中华人民共和国铁道部]]签署了《关于安徽省“十一五”铁路建设有关问题会谈纪要》，铜陵长江公铁大桥工程入列铁道部“十一五”规划。2009年2月12日，铜陵长江公铁大桥进行水下地质勘探工程。2010年4月18日，铜陵长江公铁大桥动工兴建；同年12月27日，铜陵长江公铁大桥完成制造招标。2011年8月，铜陵长江公铁大桥进行[[钢梁]]制造工程。2012年9月30日，铜陵长江公铁大桥进入主桥钢梁架设阶段。2013年5月，铜陵长江公铁大桥4号墩主塔成功封顶，大桥钢梁建设进入双悬臂架设施工阶段；同月28日，铜陵长江公铁大桥主桥钢梁与南岸[[引桥]]对接，进入主跨钢梁架设阶段；同年12月19日，铜陵长江公铁大桥完成合龙工程 <ref>[http://www.tl.gov.cn/zxzx/xwzx/141/201311/t20131126_219316.html 铜陵长江公铁大桥即将合龙]铜陵新闻网，2013-11-26</ref> 。2015年4月，铜陵长江公铁大桥全面竣工，通过静态验收；同年6月28日，铜陵长江公铁大桥下层[[高速铁路]]功能投入运营。2016年1月27日，铜陵长江公铁大桥[[高速公路]]启用运营。

大桥工程总长51.2公里，正桥部分全长16.719公里，其中，引桥采用24米和32米铁路标准简支梁+现浇连续梁（跨大堤及河流）等结构形式；主桥全长1,290米，为双塔五跨连续钢桁梁三索面斜拉桥 <ref>[https://bbs.zhulong.com/102020_group_200618/detail30616150/ 双塔三索面公铁两用钢桁梁斜拉桥施工动画演示视频]筑龙网，2016-12-30</ref> ，跨径布置为90+240+630+240+90米，单孔双向通航，桥面高度32米；主跨630米，超过[[武汉天兴洲长江大桥]]，成为世界主跨最长的公铁两用斜拉桥；主塔为[[菱形]][[钢筋]][[混凝土]]结构，桥面以上呈倒Y形设计，塔高212米；主桥斜拉索呈三索面布置，最大孔位127孔，斜拉索最大长度336米，全桥共计228束，钢绞线总量达6500多吨，是中国首座采用钢绞线拉索的公铁两用[[桥梁]]；大桥主体结构共需用混凝土约105万立方米，钢梁约7.2万吨。