1.概况
汀九桥为香港三号干线主要部分之一，连接青衣岛及大榄隧道，大大缩减往来偏远的新界西北区及市中心的时间，亦可经毗邻的青屿干线，到达香港国际机场。它位处宽900m及水深10～29m的蓝巴勒海峡。主桥采用（127+448+475+127）m 三塔结合梁斜拉桥（图1）。
图1 汀九桥全景
香港位于亚热带，年平均气温和总降雨量分别为23℃及2214mm，年平均受15次台风吹袭，最高风速达118km/h。
大桥采用六车道高速公路标准；设计使用年限120年；设计速度100 km/h；桥梁宽度(不含整流罩) 18.8m (双梁每条宽度)；荷载标准：车辆荷载 HA + 45单位HB (根据英国运输部标准BD37/88)；设计风速80 m/s阵风、50 m/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 ；地震基本烈度按修订麦加利烈度表7级；通航净空：凈高61m，凈宽不小于240m。
2．主桥结构
汀九桥全长1177m, 为三塔四索面四孔连续加劲梁斜拉桥。从汀九端开始，桥跨布置为 127m + 448m + 475m + 127m = 1177m (图2)，两个主跨长度不一，是由于中央塔选择在最浅水的位置。主梁为双钢和混凝土结合梁，高1.78m，每条梁宽18.8m (不含整流罩)，中间开槽 6m，沿桥身纵向每隔13.5m以钢横梁相连。斜拉索索面按扇形布置，共384根，标准索距为13.5m。索塔为独柱式结构，位于两条主梁之间，并以横向斜拉索加固，塔高160 – 196m，每座索塔顶部两侧均安装有钢拉索锚箱。汀九塔和青衣塔均由长30m、宽24m和厚5.75m的筏形地基支承。中央塔地基由52根直径2.5m 钻孔桩组成，钢筋混凝土承台，长37m、宽33.2m、厚6m。
图 2 桥型布置
（1）索塔基础
汀九桥位处繁忙的马湾航道旁，巨型货船熙来攘往，三座索塔均设有船舶防撞措施防止索塔被船只撞击，分别以马蹄形的混凝土结构、人工岛及海堤形式建造。汀九塔和青衣塔均由长30m、宽24m和厚5.75m的筏形地基支承。中央塔地基则由52根直径2.5m 钻孔桩组成，桩长平均为27m，钢筋混凝土承台长37m、宽33.2m、厚6m。
图 3 桥塔地基
在三个索塔地基之中，以中央塔为最大(图 3)，混凝土用量达5,800m3，浇灌大体积的混凝土结构，须遵从严格的规范，以免因温度过高而引起的早期裂缝及产生长远的强度下降问题。在灌注过程中，共用四艘趸船从青衣运送36辆混凝土搅拌车往工地，并使用四台流动混凝土泵机。混凝土须混合液化氮冷却，以降低温度，另外又在承台内安装了一个利用海水循环散热的泠却系统。该冷却系统内设有三层镀锌钢管，连接四台独立泵机。每条钢管直径50mm。整个浇灌工程在75小时内完成，规模之大破了当时香港的纪录。为监测混凝土的最高核心温度及不同位置的温差，安装了42个热电偶，在浇灌完成后连续监测达两星期，监测结果能满足规范的要求。
（2）索塔
图 4 施工中的桥塔
三座索塔均采用外型修长的单支柱设计(图4)，每座索塔顶部两侧均装上外置的钢拉索锚箱。索塔两侧于主梁下均设置横钢梁，两侧横钢梁末端分别连接上下共4组横向稳定索，稳定索向上直达塔顶，下接索塔下部离水面42m锚固，形成稳固的菱形横向稳定系统(图5)。索塔内设有一个竖井，安装了爬梯、机电设施及由齿轮带动的升降机。每座索塔由三段截面不同的塔身组成，以中央塔为例，塔身截面由下而上分别为18 x 10m, 14 x 10m 及 5.5 x 10m，段与段之间由一个转换层连接，从而将索塔内巨大的应力有效地分布及传递至下段。
图 5 桥塔
索塔主要以滑模建造法建成。滑摸装置由高1.2m的内外钢板组成滑模工程昼夜不停进行，模板的上移速度约为每天3.5m。
由于钢拉索锚箱将巨大的索力转至混凝土索塔 (图6)，混凝土塔顶中需设置预应力钢筋及水平环形钢筋束加固。预应力钢筋束依循塔身的弧度安装，垂直间距约为0.68m至2.44m。
图 6 钢拉索锚箱和塔顶的连接
(3)主梁
主梁由钢梁及混凝土板叠合建成，每条主梁由87 节标准梁段组装而成，每节长13.5m、宽18.77m、厚1.78m(图7)。主梁使用4 索面斜拉索以半飘浮体系承托，大大缩减主梁的横向跨距。以一座设置6车道及双路肩的斜拉桥来说，这样纤薄的梁身，实属罕见。另外，薄身的主梁有助提升桥梁的抗风稳定性。
每节梁段的钢格栅均由两条纵向及三条横向钢梁所组成，上面铺上12块预制混凝土桥面板，再在面板接缝浇灌混凝土。钢格栅预先在工场以焊接方式拼装，而梁段则在工地以高拉力摩擦螺栓拼接。
图 7 主梁
(4)斜拉索
斜拉索采用高强度镀锌平行钢绞线(图8 、图9)，共384根，另外纵向及横向稳定索分别有64及8根，总重共3,060吨。每根拉索的钢绞线数量不一，由最小17至最多58根。每根拉索均装设3重防腐保护措施，除了钢丝经镀锌处理外，每根钢绞线还包上高密度PE套，最后在整束绞线再套上高密度PE保护套，此保护套表面缠绕螺旋线，以抑制拉索的风雨振。桥塔的纵向及横向稳定索更装上阻尼器，在竣工后的9年内，没有发生任何超出规范的风雨振。拉索张拉采用钢绞线张拉法，只需使用轻便手提式单索千斤顶，此张拉法更能令钢绞线索力一步到位，不用进行多次索力调整，具省时和省却大型机械的优点。
图8 钢塔头内的锚固
图 9 锚固
(5) 整流罩及纵向稳定索
由于桥面宽、跨度大、及香港位处台风地带，风力强大，为确保大桥抗风稳定性，主梁须进行节段和全桥气动弹性模型风洞试验，对桥梁风致振动进行了全面的分析研究。根据试验结果，施工状态在最不利的 +5° 风攻角时的颤振临界风速大于63 m/s；成桥状态在 0° 风攻角时颤振临界风速大于101m/s，完全满足抗风稳定性要求。
为提高主梁气动稳定性，桥身边缘设置整流罩，在进行节段模型风洞测试时，共测试30多种主梁和整流罩的不同组合。由于桥塔采用独柱式设计，纵向刚度比较低，故中央塔须加装纵向稳定索，在全桥气动弹性模型测试中，确定了纵向稳定索能大幅减少中央塔因强风引致的过度挠曲及位移，完全满足设计和规范的要求。纵向稳定索长465m，位冠世界最长的斜拉索。
3．汀九桥工程的招标、设计和建造
（1）招标
由于汀九桥对香港的交通网络非常重要，故此需在最短的时间内竣工，工程合约以 “设计及建造”的形式批出，使建造和设计工作能在相若的时间内同步进行，建造工程在合约批出后约四个月随即开展。最后整个“设计及建造”的工程仅在44个月内完成。
（2）设计
时间、经济和外观是本桥设计时三个必须谨重考虑的因素，本桥的设计充分反映出设计师在这些方面所付出的心思，从以达致完美的效果，当中包括：
1）为能达至省时和减省成本的目的，斜拉索采用4索面的方案，可使横向的跨度缩短，从而把主梁的重量减轻及将整体结构自重降低，同时亦使索塔和主梁外形变得纤巧和富时代感。另外，在设计索塔外型时，亦考虑使用快捷省时的滑模施工方法。
2）一般混凝土索塔，外表乏味，但汀九桥索塔顶部外加装了黄色钢拉索锚箱，配衬菱形横向稳定索系统及主梁下的一对白色钢横梁，此混合布置外形优美，整座索塔恰似古代帆船的桅杆，与周围环境构成一幅美丽的图画，体现了艺术和技术天衣无缝的配合。
图 10 桥南端岸边船舶防撞设施
(3) 建造
较特别的工程项目包括：
1）建造三座索塔的船舶防撞设施中，其中以青衣塔的马蹄形混凝土结构 (图10)难度最高。它高28m，其中20m置于水面以下，须采用爆破方法在水底开凿石坑，然后在石坑内安放96根H型预制钢筋混凝土桩柱，筑成一道半径为29m的马蹄形围堰。围堰桩柱嵌接临时钢导架加固后，并用导管法在石坑浇灌水下混凝土加固桩柱底部，然后浇灌混凝土填满桩柱间之空隙筑成防水围堰，当围堰内的海水排净后，浇灌约8,000m3的混凝土筑成平坦的地台，继而在地台中心位置浇筑桥塔基础，最后在外围筑建约10,000m3的马蹄形船只防撞结构。
图11 桥塔顶部的建造程序
2）索塔建造时，须解决在200m高空将重达200t的钢拉索锚箱和混凝土塔顶的装嵌问题。在建造混凝土塔顶时，先以滑模法浇筑状似音叉的南北支柱，然后在顶部装上临时的悬臂式支架，再在支架上加装重型吊机把钢拉索锚箱从地面吊升至塔顶东西两端就位(图11)，然后于钢拉索锚箱与索塔间之空隙浇满混凝土，待混凝土强度足够后，再张拉预应力钢筋将钢拉索锚箱牢牢锁固于混凝土塔柱上。
3）至于架设标准梁段时，需使用置于桥面末端的起重机吊装预先装嵌的桥身钢格栅，然后张拉拉索及铺设预制混凝土桥面板，最后浇灌混凝土桥面板的接缝(图12)。而位于索塔两侧的钢格栅则使用安装在塔顶的重型吊机吊装 (图13)。由于主梁两端位于土坡之上，不能用平板拖车或趸船运送桥身钢格栅就位，所以须用摆臂起重机将桥身钢格栅的构件逐一吊起，再在现场架设。架设每节标准梁段需时4天，全桥75节标准梁段则在4个月内装嵌完成。
图 12吊装梁段
4．桥梁的巡检通道和结构健康监测系统
汀九桥在设计时已充分考虑巡检通道的要求，以便日后进行养护工作。除了在每座索塔内均安装电梯和人行梯 外，在主梁底设有永久的移动平台，更为拉索和索塔设置巡检小车，以便检测人员可在近距离检测有关结构。桥上亦安装了一套桥梁结构健康监测系统 (桥监系统)，主要是考虑到传统的检查方法无法全面评估整座桥梁的结构健康和安全状况。桥监系统的作用是监测大桥在服役期的结构健康变化和进行结构评估工作，以作出配合的应
变措施，例如进行特别检查和维修等工作。桥监系统配备300多个传感器及有关附件，其中包括风速仪、温度仪、应变仪、车重量度仪、加速仪、位移仪、人造卫星定位系统等。
图 13 桥塔下梁段的架设
5.主要技术特点和创新点
(1)汀九桥成功地解决多项复杂的工程问题，包括建造海中基础、浇灌大体积混凝土结构、高空装嵌钢拉索锚箱于混凝土索塔外及安装超长纵向稳定斜拉索。
(2)工程合约以“设计及建造”形式批出，促使大桥仅在44个月内竣工。
(3)首次在国内使用4索面、独柱式索塔和特薄主梁的斜拉桥设计，大大减少所需建材，达致经济及快捷的目标。
(4)一般混凝土索塔外表乏味，而汀九桥索塔却体现了艺术和技术的完美结合，大桥外貌极具时代感，三座索塔俨如帆船的桅杆，矗立于蓝巴勒海峡，构成一幅美丽的图画。
(5)首创于索塔顶部外装置巨型钢拉索锚箱，以解决安放大量锚固于索塔内的问题。以中央塔为例，共有160个拉索锚固，数目之多，缔造了世界纪录。索塔纵向稳定索亦是全世界最长的斜拉索。
(6)汀九桥具极强的抗风稳定性，除索塔稳定索外，其余斜拉索均不须加装阻尼器，大桥启用至今，并没有出现任何超出规范的的风雨振。
汀九桥的设计独特而创新，施工技术水平达世界领先地位，曾获詹天佑土木工程大奖，被世界桥梁界选为20世纪最美丽的15座桥梁之一。
6. 有关资料
桥名 : 汀九桥
桥型 : 三塔四索面四孔连续加劲梁斜拉桥
主跨径 : 475m + 448m
桥址 : 香港特别行政区
设计单位 : 由德国舒拉兹波格曼结构工程师与香港博威工程顾问有限公司联营
施工单位 : 汀九联营建筑公司 (由西班牙艾氏安立公司、新西兰德能有限公司、德国旭建有限公司和香港保华建筑有限公司联营)
混凝土用量 : 58,000m3
钢材用量 : 10,500t
造价 : 20 亿港元
建成日期 : 1998年5月
