香港青馬大橋橫跨香港青衣島及馬灣島之間寬約兩公里的馬灣海峽,是通往赤鱲角香港國際機場之青嶼干線上最顯要部分。該橋由萬隆工程師顧問香港有限公司設(shè)計,于1997年5月建成。
主要技術(shù)標準
1.雙層主梁:上層六車道高速公路;下層全天候雙單線車道及雙軌鐵路
2.設(shè)計使用年限:120年
3.設(shè)計交通速度:公路:100km/h; 鐵路:135km/h
4.主梁寬度:41m
5.荷載標準
車輛荷載:HA + 45單位HB(根據(jù)英國運輸部標準BD37/88)
鐵路荷載:RL (根據(jù)英國標準BS5400 第二冊)
設(shè)計風速:85m/s陣風、50m/s平均時速
船舶撞擊荷載:220,000噸級海輪于時速8浬之撞擊
地震基本烈度:修訂麥加利烈度表Ⅶ級
6.通航凈空凈高62m,凈寬1000m
橋梁結(jié)構(gòu)與施工
香港青馬大橋為雙跨懸吊式連續(xù)懸索橋,全長2,160m,主跨1,377m,為雙跨懸吊式連續(xù)梁懸索橋。主梁結(jié)構(gòu)布置為流線形體中央開孔雙向鋼桁架加勁梁,大橋巨大的荷載由兩條直徑約1.1m的主纜及兩座高206m的鋼筋混凝土橋塔承托,每條主纜錨固在兩座采用重力式結(jié)構(gòu)的巨型錨碇。每組吊索由四根豎直的75mm
直徑鋼絲繩組成。從馬灣端開始,橋跨布63m+76.5m+355.5m+1,377m+72m+72m+72m+72m=2,160m。
大橋主纜采用空中絞織法建造,此方法是在工地將逐條鋼絲絞合制成主纜。鋼絲由絞織盤牽引反復來回于兩個錨碇之間,織成纜束繼而成纜。旁跨共有97組纜束,而主跨則有91組。每組纜束鋼絲數(shù)目略有不同,但一般為368根。兩條主纜均由5.38mm直徑的鍍鋅高拉力鋼絲平衡并列織成。在主跨部分,每條主纜索由33,400根鋼絲組成。但在邊跨部份,由于主纜角度陡峭,主纜需承受較大拉力,因此組成主纜索的鋼絲多達35,224根。主纜從橋塔頂端陡直而下穿過斜壁,進入錨碇內(nèi)的纜束斜張室,經(jīng)過散展鞍座后分成多組纜束,每組纜束回繞由鋼鑄成的半月形纜束索靴將纜力傳至錨體。絞織工序歷時共九個月完成。
大橋主梁寬41m及厚7.2m,采用首創(chuàng)及別具特色的流線型體中央開孔雙向鋼桁架結(jié)構(gòu),縱向及橫向分別采用華倫式及空腹式桁架,上及下層橋面鋪上正交異性鋼板,具自重輕及剛度大的優(yōu)點。主梁采用翼剖面形設(shè)計,兩邊外緣裝上流線型不銹鋼覆面及經(jīng)特別設(shè)計的風咀,以便令氣流轉(zhuǎn)向。主梁在上下層橋面中央預留一道氣隙,可提高主梁的氣動穩(wěn)定性。
主梁組件共用逾49,000t優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼建造。在95件主梁節(jié)段中,大部份均為18m長。主梁吊裝采節(jié)段架設(shè)方法,由大型駁船運至預定位置,然后垂直吊裝。為使工地架設(shè)工作更快完成,每兩節(jié)段預先嵌接成36m,重1,000t組件然后順序吊裝。架設(shè)工程在主跨中央對稱逐步向兩側(cè)橋塔推進。主梁組件由鋼絞線起重機吊放,開創(chuàng)了吊橋工程的先河。
為了監(jiān)測大橋的結(jié)構(gòu)健康和進行結(jié)構(gòu)評估工作,大橋上安裝了一套橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)(簡稱為橋監(jiān)系統(tǒng))。其作用是監(jiān)測大橋在使用期間結(jié)構(gòu)健康變化和進行結(jié)構(gòu)評估,以作出相應(yīng)的應(yīng)變措施,例如進行特別檢查和維修等工作。結(jié)構(gòu)健康是指結(jié)構(gòu)的可靠性,其中包括結(jié)構(gòu)承載能力、狀態(tài)和耐久能力等。而結(jié)構(gòu)評估工作是指利用特定訊息,分析既有橋梁的可靠性并作出隨后的修護決策。
主要技術(shù)創(chuàng)新點
(1)青馬大橋是目前世界最長的公鐵兩用懸索橋,現(xiàn)已成為香港的新地標。整項工程計劃在非常緊迫的時限下完成,以當時建筑規(guī)模及復雜程度上,能夠在僅僅五年內(nèi)建成,尤其難能可貴。大橋的建成,成功地體現(xiàn)由世界十七個不同國家的工程人員攜手合作的成果。
(2)大橋主梁創(chuàng)新采用從未結(jié)合的工程方案,使用別具特色的流線型體中央開孔雙向鋼桁架結(jié)構(gòu),流線型體橋身加上獨特的中央通風隙設(shè)計有效地減低主梁底面風致壓差,大大提高主梁的氣動穩(wěn)定性。另外主梁下層采用全天候密封式設(shè)計,確保公鐵交通在惡劣天氣情況下仍可運作。
(3)另一創(chuàng)舉是在大橋內(nèi)安裝了齊備的監(jiān)察儀器,利用計算機分析監(jiān)察結(jié)果,藉此監(jiān)察及預測大橋的結(jié)構(gòu)性能表現(xiàn),無疑大大推進橋梁監(jiān)察技術(shù)的發(fā)展。
(4)大橋主纜是世界上使用空中絞織法建成中最大的。另外大橋設(shè)置的大位移行車道及鐵路伸縮縫,是世界上同類型中最大之一。
(5)大橋首創(chuàng)采用安裝在主纜上的鋼絞線起重機吊裝重達1000噸的主梁組件,大大提高吊裝能力,從而縮減吊裝工時,達至加快建筑速度,對海上交通影響減至最低。
(6)大橋上安裝了一套精密的交通控制及監(jiān)察系統(tǒng),達至高效管理及提升道路安全水平,確保大橋及鄰近的道路網(wǎng)絡(luò)交通暢順。
成績與榮譽
青馬大橋除創(chuàng)造世界最長同類型懸索橋紀錄外,還于1999年榮獲美國建筑界權(quán)威的《二十世紀十大建筑成就獎》,與巴拿馬運河、英吉利海峽隧道及美國金門大橋等其他九項工程同享殊榮,并榮獲1997年英國建造業(yè)土木工程獎、最佳榮譽獎,1997年英國結(jié)構(gòu)工程師學會特別獎及1998年鋼結(jié)構(gòu)科技獎。
大橋在中國土木工程學會2004年第16屆年會上入選首屆《中國十佳橋梁》,名列懸索橋首位。
建設(shè)意義
香港的青馬大橋,是全球最長的行車鐵路雙用懸索式吊橋,亦是全球第六長以懸索吊橋形式建造的吊橋。目前,青馬大橋自開放通車以來,成為一條主要連接大嶼山香港國際機場及市區(qū)的干線公路。青馬大橋亦屬本港主要的建筑標志和旅游觀光景點,所以吸引了世界各地的游客前來參觀。不過,青馬大橋不設(shè)人行道,因此游客無法步行于青馬大橋觀光。