香港青马大桥横跨香港青衣岛及马湾岛之间宽约两公里的马湾海峡,是通往赤鱲角香港国际机场之青屿干线上最显要部分。该桥由万隆工程师顾问香港有限公司设计,于1997年5月建成。
主要技术标准
1.双层主梁:上层六车道高速公路;下层全天候双单线车道及双轨铁路
2.设计使用年限:120年
3.设计交通速度:公路:100km/h; 铁路:135km/h
4.主梁宽度:41m
5.荷载标准
车辆荷载:HA + 45单位HB(根据英国运输部标准BD37/88)
铁路荷载:RL (根据英国标准BS5400 第二册)
设计风速:85m/s阵风、50m/s平均时速
船舶撞击荷载:220,000吨级海轮于时速8浬之撞击
地震基本烈度:修订麦加利烈度表Ⅶ级
6.通航净空净高62m,净宽1000m
桥梁结构与施工
香港青马大桥为双跨悬吊式连续悬索桥,全长2,160m,主跨1,377m,为双跨悬吊式连续梁悬索桥。主梁结构布置为流线形体中央开孔双向钢桁架加劲梁,大桥巨大的荷载由两条直径约1.1m的主缆及两座高206m的钢筋混凝土桥塔承托,每条主缆锚固在两座采用重力式结构的巨型锚碇。每组吊索由四根竖直的75mm
直径钢丝绳组成。从马湾端开始,桥跨布63m+76.5m+355.5m+1,377m+72m+72m+72m+72m=2,160m。
大桥主缆采用空中绞织法建造,此方法是在工地将逐条钢丝绞合制成主缆。钢丝由绞织盘牵引反复来回于两个锚碇之间,织成缆束继而成缆。旁跨共有97组缆束,而主跨则有91组。每组缆束钢丝数目略有不同,但一般为368根。两条主缆均由5.38mm直径的镀锌高拉力钢丝平衡并列织成。在主跨部分,每条主缆索由33,400根钢丝组成。但在边跨部份,由于主缆角度陡峭,主缆需承受较大拉力,因此组成主缆索的钢丝多达35,224根。主缆从桥塔顶端陡直而下穿过斜壁,进入锚碇内的缆束斜张室,经过散展鞍座后分成多组缆束,每组缆束回绕由钢铸成的半月形缆束索靴将缆力传至锚体。绞织工序历时共九个月完成。
大桥主梁宽41m及厚7.2m,采用首创及别具特色的流线型体中央开孔双向钢桁架结构,纵向及横向分别采用华伦式及空腹式桁架,上及下层桥面铺上正交异性钢板,具自重轻及刚度大的优点。主梁采用翼剖面形设计,两边外缘装上流线型不锈钢覆面及经特别设计的风咀,以便令气流转向。主梁在上下层桥面中央预留一道气隙,可提高主梁的气动稳定性。
主梁组件共用逾49,000t优质结构钢建造。在95件主梁节段中,大部份均为18m长。主梁吊装采节段架设方法,由大型驳船运至预定位置,然后垂直吊装。为使工地架设工作更快完成,每两节段预先嵌接成36m,重1,000t组件然后顺序吊装。架设工程在主跨中央对称逐步向两侧桥塔推进。主梁组件由钢绞线起重机吊放,开创了吊桥工程的先河。
为了监测大桥的结构健康和进行结构评估工作,大桥上安装了一套桥梁结构健康监测系统(简称为桥监系统)。其作用是监测大桥在使用期间结构健康变化和进行结构评估,以作出相应的应变措施,例如进行特别检查和维修等工作。结构健康是指结构的可靠性,其中包括结构承载能力、状态和耐久能力等。而结构评估工作是指利用特定讯息,分析既有桥梁的可靠性并作出随后的修护决策。
主要技术创新点
(1)青马大桥是目前世界最长的公铁两用悬索桥,现已成为香港的新地标。整项工程计划在非常紧迫的时限下完成,以当时建筑规模及复杂程度上,能够在仅仅五年内建成,尤其难能可贵。大桥的建成,成功地体现由世界十七个不同国家的工程人员携手合作的成果。
(2)大桥主梁创新采用从未结合的工程方案,使用别具特色的流线型体中央开孔双向钢桁架结构,流线型体桥身加上独特的中央通风隙设计有效地减低主梁底面风致压差,大大提高主梁的气动稳定性。另外主梁下层采用全天候密封式设计,确保公铁交通在恶劣天气情况下仍可运作。
(3)另一创举是在大桥内安装了齐备的监察仪器,利用计算机分析监察结果,藉此监察及预测大桥的结构性能表现,无疑大大推进桥梁监察技术的发展。
(4)大桥主缆是世界上使用空中绞织法建成中最大的。另外大桥设置的大位移行车道及铁路伸缩缝,是世界上同类型中最大之一。
(5)大桥首创采用安装在主缆上的钢绞线起重机吊装重达1000吨的主梁组件,大大提高吊装能力,从而缩减吊装工时,达至加快建筑速度,对海上交通影响减至最低。
(6)大桥上安装了一套精密的交通控制及监察系统,达至高效管理及提升道路安全水平,确保大桥及邻近的道路网络交通畅顺。
成绩与荣誉
青马大桥除创造世界最长同类型悬索桥纪录外,还于1999年荣获美国建筑界权威的《二十世纪十大建筑成就奖》,与巴拿马运河、英吉利海峡隧道及美国金门大桥等其他九项工程同享殊荣,并荣获1997年英国建造业土木工程奖、最佳荣誉奖,1997年英国结构工程师学会特别奖及1998年钢结构科技奖。
大桥在中国土木工程学会2004年第16届年会上入选首届《中国十佳桥梁》,名列悬索桥首位。
建设意义
香港的青马大桥,是全球最长的行车铁路双用悬索式吊桥,亦是全球第六长以悬索吊桥形式建造的吊桥。目前,青马大桥自开放通车以来,成为一条主要连接大屿山香港国际机场及市区的干线公路。青马大桥亦属本港主要的建筑标志和旅游观光景点,所以吸引了世界各地的游客前来参观。不过,青马大桥不设人行道,因此游客无法步行于青马大桥观光。