大橋全景
香港
汲水門大橋為公鐵兩用斜拉式橋梁。它跨越汲水門,將馬灣和大嶼山連接起來(lái)。為香港道路重要的一部份,因?yàn)樗?lián)同青馬大橋,共同擔(dān)當(dāng)著連接大嶼山(和香港國(guó)際機(jī)場(chǎng))與市區(qū)的唯一行車通道。該橋由佳拿國(guó)際有限公司設(shè)計(jì),于1993年初開工建設(shè),1997年5月建成。
主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.雙層主梁:橋的露天上層為三線雙程分隔快速公路,有蓋的下層則為兩條地鐵機(jī)場(chǎng)鐵路的路軌,和兩條供緊急時(shí)(例如臺(tái)風(fēng)吹襲時(shí))使用的單線行車道路。
2.設(shè)計(jì)使用年限:120 年
3.設(shè)計(jì)速度:
公路:100km/h;鐵路:135km/h
4.橋梁寬度:35m
5.荷載標(biāo)準(zhǔn):
車輛荷載: HA + 45 單位 HB (根據(jù)英國(guó)運(yùn)輸部標(biāo)準(zhǔn) BD37 / 88 )
鐵路荷載: RL (根據(jù)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn) BS5400 第二冊(cè))
設(shè)計(jì)風(fēng)速:最大陣風(fēng) 85m/S , 平均風(fēng)速50m/s
船舶撞擊荷載: 220 ooot 級(jí)海輪于時(shí)速8kn之撞擊
地震基本烈度:修訂麥加利烈度表Ⅶ級(jí)
6.通航凈空:凈高 45m 、凈寬 300m
橋梁結(jié)構(gòu)
汲水門橋全長(zhǎng) 820m ,為雙塔雙索面 6 孔連續(xù)箱梁斜拉橋。從大嶼山端開始,橋跨布置為70m+Z×80m+430m+2×80m = 820m。
索塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),高150,采用雙柱H 形結(jié)構(gòu) ,通過三道橫梁將塔柱連為一體。拉索錨錠箱室則藏于索塔頂部?jī)?nèi)壁,以便拉索安裝及日后檢查維修。
主跨主梁選用了雙向鋼析架和鋼筋混凝土橋面板的組合式加勁箱梁。主梁頂部及底部的鋼筋混凝土橋面板構(gòu)成了上下層行車道,兩邊外緣為鋼腹板。位于下層中央的鐵路,由鋼梁承托,在鋼梁上蓋以混凝土厚板,以簡(jiǎn)化路軌的鋪筑。
斜拉索作扇形布置,每一扇面由22對(duì)斜拉索組成,標(biāo)準(zhǔn)索距8.7m,斜拉索采用高強(qiáng)度鍍鋅平行鋼束, 共176根。每根斜拉索由 51-102 根直徑15.7m鋼絞線索組成,涂油脂后,外置高密度聚乙烯(HDPE )護(hù)套。
橋面主架由鋼制件組合而成,在中國(guó)內(nèi)地蛇口制造及于工地裝嵌成長(zhǎng)8.7 米的組件,并于吊放前,在每塊組件上鑄造橋面平板。重500 公噸的組件由躉船拖往適當(dāng)位置吊放并以斜拉索接緊。
橋梁施工監(jiān)測(cè)
邊跨梁段采用分段頂推法施工,每階段在已架梁段末端拼建長(zhǎng)約 18m 的預(yù)應(yīng)力混凝土箱形節(jié)段,再將整組箱梁向索塔方向推進(jìn),這工序重復(fù)進(jìn)行直至首段箱梁及頂推導(dǎo)梁超越索塔。
主跨梁的架設(shè)
架設(shè)主跨主梁,則利用夏船把長(zhǎng) 8 . 7m 的主梁節(jié)段運(yùn)至正確位置,然后使用已安裝在橋身前端的垂直起重機(jī)將梁段緩緩從夏船吊升就位。起重機(jī)基本結(jié)構(gòu)為一條長(zhǎng)約 20m 的縱向鋼梁,使用螺栓固定于已架梁段末段,以懸臂式伸出海面。
當(dāng)梁段吊升至橋面的正確高度及位置后,采用高強(qiáng)度摩擦螺栓把梁段兩側(cè)的鋼腹板接合,然后澆筑上下層混凝土橋面板的連接縫。待混凝土強(qiáng)度足夠時(shí),繼而進(jìn)行張拉斜拉索的工序。
為能達(dá)至主梁柔順的預(yù)拱線形,整個(gè)吊裝過程及合龍工序均經(jīng)精確計(jì)算,準(zhǔn)確地控制橋身高程,同時(shí)也利用調(diào)整斜拉索的拉力來(lái)控制主梁線形。在張拉斜拉索前,先收集橋身溫度、橋塔傾斜度及橋身的高程數(shù)據(jù),然后輸人計(jì)算機(jī)運(yùn)算每根拉索所需的拉力。
為了監(jiān)測(cè)大橋結(jié)構(gòu)健康情況和進(jìn)行結(jié)構(gòu)評(píng)估工作,橋上安裝了一套橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱為橋監(jiān)系統(tǒng))。其作用是監(jiān)測(cè)橋梁在服役期間結(jié)構(gòu)健康變化和進(jìn)行結(jié)構(gòu)評(píng)估,以作出相應(yīng)的應(yīng)變措施,例如進(jìn)行特別檢查和養(yǎng)護(hù)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(píng)估工作是指利用特定信息,分析既有橋梁的可靠性并作出隨后的修護(hù)決策。
主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
1.汲水門橋是目前世界上第二長(zhǎng)的公鐵兩用斜拉橋,現(xiàn)已成為香港的標(biāo)志之一。由于工程計(jì)劃緊迫,選用“設(shè)計(jì)及建造”合約方式承建,盡量善用承包商的豐富建橋技術(shù)及經(jīng)驗(yàn),以達(dá)至經(jīng)濟(jì)及快捷的方案。
2.首次采用獨(dú)一無(wú)二的“雙重合成”混疊合式結(jié)構(gòu)的主跨主梁,即橋身面板及底板均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),大大增加本橋的氣動(dòng)穩(wěn)定性,既能提高結(jié)構(gòu)效能,又能減低建造成本。
3.邊跨運(yùn)用頂推法施工,大量減少在地勢(shì)不平場(chǎng)地的腳手架的使用量,并可和橋塔建造同步進(jìn)行,大大節(jié)省時(shí)間。
4.設(shè)計(jì)的另一重要考慮是為防止邊跨在某種荷載組合下升離支座,故此采用預(yù)應(yīng)力鋼束把邊跨橋身錨固在其中一座橋墩上。
5.主跨主梁獨(dú)特的中央通風(fēng)隙設(shè)計(jì)可減低主梁底面風(fēng)致壓差,大大提高主梁的氣動(dòng)穩(wěn)定性。主梁下層采用全天候密封式設(shè)計(jì),確保公鐵交通在惡劣天氣情況下仍可運(yùn)行。
6.另一創(chuàng)舉是在大橋內(nèi)安裝了齊備的監(jiān)控儀器,利用計(jì)算機(jī)分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),藉此監(jiān)控及預(yù)測(cè)大橋的結(jié)構(gòu)性能表現(xiàn),大大推進(jìn)橋梁監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。
7.橋上安裝了一套精密的交通控制及監(jiān)控系統(tǒng),達(dá)至高效管理及提升道路安全水平,確保本橋及鄰近的道路網(wǎng)絡(luò)交通暢順。
成績(jī)與榮譽(yù)
汲水門大橋榮獲1998 年日本土木學(xué)會(huì)頒發(fā)“田中賞”以及1998 年美國(guó)顧問工程師學(xué)會(huì)最佳工程設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。