1 概况
昂船洲大桥是香港八号干线重要的一环。建成后，八号干线将会成为一条东西行的主要干道，把新界东部与机场连接起来。车辆亦可取道这条新公路直接通往八号及九号货柜码头。大桥横跨蓝巴勒海峡，东塔位于昂船洲八号货柜码头的后勤用地，西塔位于青衣岛的九号货柜码头的后勤用地。大桥是第一座位于香港市区、以维多利亚港作为背景的大型桥梁。大桥总长1596m，主跨1018m，建成后，将成为全球最大跨度的斜拉桥之一(图1、图2、图3)。
图1 香港昂船洲大桥全景
图2 建筑师笔下的大桥概览
图3 大桥概览夜景
大桥采用六车道高速公路标准，设计速度100km/h；桥梁宽度53.3m；车辆荷载﹕HA + 45单位HB (根据英国运输部标准BD37/01)；设计风速﹕桥位区80m高处120年一遇平均最大风速52m/s；船舶撞击荷载﹕150000t级的货柜船以6海浬/s的速度撞向海堤所产生的撞击力;地震基本烈度﹕修订麦加利烈度表7级;通航净空﹕净高73.5m，净宽900m。
2. 主桥结构
大桥为斜拉桥，主跨1018m，两对称边跨组合为79.5m+70m+70m+69.25m(图4)。采用流线形分离式双箱梁。主跨伸延至边跨49.75m长的部分为钢箱梁结构，边跨的其余部份为预应力混凝土箱梁。斜拉索两面为扇形排列，紧系于桥面外缘，主跨部分间距18m，边跨部分间距10m。桥塔为圆锥形独柱式, 高度达298m，塔顶部以下118m为钢与混凝土的组合结构，其余部份为混凝土结构。
图4 大桥桥型布置
（1）桥塔基础
大桥桥塔基础建于八号货柜码头及九号货柜的海堤10m范围内，基础分别采用27根及29根直径2.8m直达岩层的钻孔桩，钻孔桩平均长度60m至110m。承台横桥向长47.4m，顺桥向宽36.4m，厚8m，共浇灌混凝土12000m3(图5)。在海堤旁边建造如此大规模的承台的关键在于抽水设备以及混凝土浇灌时的温度控制。承建商在50m×39m×10m深的板桩围堰内安装了二十个200mm直径的抽水泵抽出地下水。在多个重要的位置安装了一
图5西塔基础施工
图6 西塔施工
套24小时操作的自动水位监测系统，确保桥塔附近的建筑物没有因基础的施工过程而出现过量的沉降。通过一系列的措施，如采用了含有60%粒化高炉矿碴粉(GGBS)的混凝土，在混凝土中加进冰块以及限制每一次浇灌混凝土的厚度为1m等，混凝土浇灌时的最高温度控制在80°C以下，混凝土内的最大差温则维持在小于30°C以下。由于含有粒化高炉矿碴粉的混凝土之初期强度比较低，为避免混凝土表面出现收缩裂缝，在承台的每一层混凝土内都会额外增加钢筋。
（2）桥塔
大桥采用两座298m高的圆锥形桥塔。桥塔由地面至175米为混凝土结构，而由175m至293m的部分则为钢与混凝土的组合结构，钢外壳以不锈钢制造。顶部5m属玻璃覆盖的钢结构，具备建筑照明设施和提供地方存放维修设备。桥塔底面尺寸18m×24m的椭圆，该截面形状逐渐缩小至大桥主梁所在的高度变为直径14m的圆形截面(图6)，并保持圆形继续向上变小，至塔顶处的最小直径为7m。昂船洲大桥的概念设计来源于一项桥梁设计比赛的冠军作品。桥塔较低部分属钢筋混凝土结构，上半部分为圆形钢结构。在详细设计优化过程中保留这些特点是非常重要的。然而，风洞测试却显示较轻的钢结构桥塔容易受到涡激掁动的影响，亦会引致大振幅拉索线性共振的风险。为改善桥塔的气动性能并保持大桥的外观，我们将桥塔的上半部的设计优化，改为钢外壳和混凝土内壁的组合结构。组合方法是利用剪力钉把外层的钢结构和混凝土壁连接起来(图7)。在详细设计阶段，我们决定采用不锈钢外壳代替普通的含碳钢，以进一步改善桥塔设计，加强金属饰面的耐用程度，避免定期重新为钢结构表层涂装。这项建议可大幅减低桥塔的维修需求(图8)。建造不锈钢外壳时会采用栓接预制组件的方法，避免在工地的高空焊接。此法可改善构筑物这个重要部分的可建性和保持预制不锈钢组件饰面的良好素质。桥塔的塔柱以爬模建成，并装上液压千斤顶，作升起模板之用。塔柱上半部的不锈钢外壳将由塔式起重机吊到指定位置，作为上层桥塔表面及建造桥塔的永久模板。
图7：桥塔的上半部组合结构断面
图8不锈钢外壳的1:1模型
（3）主梁
主梁为总宽度53.3m的双箱梁结构，每条纵向主梁截面宽19.5m，中间开槽14.3m。两个箱梁由鱼腹形横梁连在一起，在主跨部分的间距18m，在边跨部分的间距15m。每一侧主梁的桥面为三线行车，包括11m宽的行车道和3.3m宽的路肩。总用钢量33500t。箱梁面板厚1440mm，底板厚1036mm，横梁板最大厚度为50mm(图9、图10)。主梁采用S420M 及S420ML级钢材。该钢材含合金量低，可焊性比较高，对于大桥采用厚钢板的焊接是十分重要的。
图9 钢箱梁
图10 主跨钢箱梁的运送
箱内空气湿度应予控制，不宜低于相对湿度60%的环境。可有效预防钢箱内腐蚀，从而减低在外层使用精密防蚀措施的需要。降低湿度系统的操作费用预计远远低于重新为箱内涂装的费用。干燥空气在桥身的流动方向（图11），一般抽湿机的安排（图12）。
图11 干燥空气在桥身的流动方向
图12 一般抽湿机的安排
(4) 斜拉索
大桥每一个桥塔分别有56对平行钢丝拉索锚固在桥主梁的外边。每根拉索间距在主跨18m，在边跨10m。大桥采用的拉索为预制平行钢丝索，采用外包高密度的紧合聚乙烯材料，以防止腐蚀。斜拉索最长540m，每根索中最多达451丝直径7mm的高强钢丝，钢丝的抗拉强度为1770 MPa。拉索的直径取决于钢丝的数目，由接近桥塔的113mm(163根钢丝)至边跨末端的192mm(499根钢丝)不等。全桥共有拉索224根。为避免驾驶人士感到不适和配合拉索的疲劳设计，我们为拉索振动制订验收准则。准则规定在150m高度于每十分钟平均风速低于21m／s时，在十分钟时间内的拉索振动的最大横向振幅须不超过1/1700乘以拉索长度。我们已在设计阶段进行风洞测试，以确定有关准则可符合适当的减振措施。承建商亦进行风洞测试，以显示他们有意提供的拉索，在附加合适的减振措施后，包括在拉索护层加上凹纹及安装阻尼器后，可符合此项准则。
(5) 主梁架设和施工控制
桥身的钢箱梁组件，在东莞拼装后以驳船送到工地架设。钢箱梁预制组件运抵工地后，组件将会从自动推进驳船运送到桥面的位置。另外在每次吊钢箱梁时，规定承建商只能占用不大于200m×200m 的施工区域，而且每次吊梁的工序亦需要在8小时之内完成。要满足这项严格的限制，承建商必须采用安装动态定位系统的自动推进驳船。因为这种驳船不需要以打锚的方式稳定船身，所以可大大缩小施工区域的面积。同时在工程进行时特定的施工区域将由四艘看守船包围，使海上交通更为安全 (图13)。
图13 吊钢箱梁时施工区域的安排
3.主要技术特点和创新点
(1)大桥跨越八号和九号货柜码头，其主跨超过一千米，比起现时世界最大跨度的日本多多罗大桥还要长一百多米，是斜拉桥建造技术的一大突破。
(2)为了让昂船洲大桥成为与别不同的世界级大跨度桥梁，香港特别行政区路政署首次举辨一项国际性桥梁设计比赛为大桥选出一个桥梁方案。该项比赛吸引了世界各地知名的桥梁专家提供出色的概念设计，同时亦提升了香港国际大都会的地位。一般公众对大桥的兴趣也增加了不少。
(3)大桥的外形非常优美，如何能确保设计特色得以耐久而不需花很昂贵的养护费是设计的重要考虑。大桥桥塔的下半部，在混凝土的最外一层的竖向钢筋和箍筋采用了不锈钢材料。根据理论模拟方法预测，可提供超过120年的设计使用寿命。在桥塔钢筋的外围使用不锈钢钢筋，桥塔的造价预计会增加15%，但有关费用将会因节省日后的维修费用而得以抵销。此外，采用不锈钢钢筋，亦能减低因腐蚀的普通钢筋而引起的额外社会代价，包括对交通造成的滋扰、收益和生产力下降等。
(4)大桥桥塔的上半部分为圆形的钢结构。这项设计为这座于二十一世纪兴建的大桥增添现代感。为改善桥塔的气动性能并同时保持大桥的外观，我们将桥塔的上半部改为钢外壳和混凝土内壁的组合结构。此外，为了加强金属饰面的耐用程度，我们采用不锈钢外壳代替普通的含碳钢。这项设计可大幅减低桥塔的维修需求。
(5)大桥为漂浮体系。桥塔和主梁之间由两个垂直支座承托，容许主梁扭转，在横向不容许有位移，在纵向（沿桥身）加装液压缓冲器，此装置将缓慢荷载（如温度变化）所产生的位移缓缓地传送，但在急促荷载（如地震）的作用下，缓冲器将立即锁定，把所有荷载传至桥塔。
(6)大桥将会安装一套风力及桥梁结构健康监测系统，以监控大桥对不同荷载情况，包括风荷载、温度荷载和公路荷载的反应。这套系统包括一套感应器和用作输入讯息的对应连接组件。这些信息来自各种监控设备，例如风速及风向仪、温度感应器、内置动力感应器、腐蚀感应器、湿度计、气压表、降雨测量器、应变仪、排水传感器、全球卫星定位系统及加速仪。这套系统在确保桥梁完整性、尽量降低维修费用和维持桥梁的使用寿命方面非常重要。此外，这套系统亦可检定设计／分析的假设和为操作人员提供重要参数，以便筹划其巡查和维修时间表／策略，从而确保大桥能安全和可靠地运作。
(7)大桥在维修设备和通道方面的考虑及提供也非常完善。大桥桥塔会安装一部升降机，以便沿桥塔提供通道通往七层，包括地面、桥面、隔梁及一些指定的拉索锚固箱及锚固平台的顶部。此外，大桥亦会有25个通往其它锚固箱地点的中间站的限制通道。如须在此中间层的其中一层进行维修工作，有关人员仍可经由一个限制使用的升降机站直接把重型设备运往平台。大桥南面主梁的通道口会装设一道在轨道上滑行的自动维修穿梭车，以便运送设备和物料。这穿梭车沿大桥滑动，其大小尺寸亦可穿过钢箱梁和混凝土穿梭车内的隔梁的设计通道孔。该穿梭车可容纳两名操作人员和150kg重的设备。为改善自南至北主梁之间的通道，大桥会在每隔五条横梁的地方设置跨桥通道。
(8) 大桥的桥塔上半部分及位于桥面下方的横梁上将设置装饰照明系统，以强化大桥的的宏伟设计并使大桥在夜间更富吸引力。
4.有关资料
桥名﹕香港昂船洲大桥
桥形﹕独柱双塔索面流线形分离双箱梁斜拉桥
跨径﹕1018m
桥址﹕香港
建设单位﹕香港特别行政区路政署
设计单位﹕奥雅纳工程顾问
施工单位﹕前田－日立－横河－新昌联营公司、中铁山桥股份有限公司、
江苏法尔胜新日制铁缆索有限公司
混凝土用量﹕140,000m3
钢材用量﹕33500t(结构钢材); 1600t(不锈钢材)
造 价﹕27. 6亿港元
