简介： 青龙大桥横跨大屿山的拐石和青龙头之间的马湾海峡。这处的海峡宽约1400m．是大多数来往香港水域和珠江三角洲船只必经之地。这地点直接位于赤蜡角香港国际机场的航道下，因为有海洋和航空的航道限制，所以桥塔和桥面高度受到严格限制。由于需要较长的净跨及较矮的桥塔可行的解决方法是使用主跨长1300～1450m的吊桥。
关键字：悬索桥 初步设计
一、引言
连接香港岛至离岛大屿山的“青屿干线”已于1997年顺利通车。“青屿干线”由全世界最长汽车与火车共用的吊桥-青马大桥及斜拉桥一汲水门大桥组成。干线通车后三年，香港特别行政区政府积极进行归划与兴建第二条连接大屿山的桥梁。该桥梁将成为香港未来西部公路的主要一部分，南面连接至香港岛，北面则与行将兴建的跨境通道相连。
这命名为青龙大桥的初步设计已于 1999年完成，详细设计亦于本年年初开始进行，工程预计于2002年动工，约2007年竣工。桥梁位于新的香港国际机场航道之下，飞机航道严重限制了桥塔高度。其次由于桥梁横跨香港最繁忙水道——马湾航道之上，海上航道亦限制了桥身的高度及位置。基于上述限制，青龙大桥将会以一座主跨1418m长的吊桥形式兴建，这跨度比青马大桥还要长41m.由于桥塔高度限制，桥梁将会有一个异常大的跨度与垂度比率，加上桥梁两旁的陡斜地形．导致桥梁的设计亦比较特别地附有很短的旁跨。
本文件描述了1999年完成的大桥各个部份的初步设计，更引伸至最近研究中的桥面设计，预计新的设计比初步设计更先进，提供更优良的空气动力所需要的稳定程度。
完成后，青龙大桥将会位于全世界长主跨吊桥的第三位，两桥梁所处的位置，不论从海、陆、空皆可清楚看见。大桥更身处香港三大吊体系桥梁之分：即青马大桥，汲水门大桥，及汀九桥。此处亦将成为全世界同类大桥密度最高的地方。
1.背景
1979年的“青衣至大屿山干线可行性研究”（Lantau FIXed Crossing Feasibility Study）指出，有需要建设两条连接道，连接北大屿山和本港其余地区。第一条连接路称为“青屿干线”（Lantau Link），已于 1997年 5月22日通车。
1992年的“第二次整体运输研究更新本”（Updating of the Second Comprehensive Transport Study）再度研讨这交通需求，并已预测如要应付建议中大屿山的新发展，当局便须于2006年前建成第二条连接以 1995年的“全港发展策略重研”（Territorial Development Strategy Review）预测，全港人口在 2011年将达到 750万～810万。此报告预测新界西北部人口将会大幅增长，导致该发展区与市区的交通需求大增。交通预测显示，当局有需要以新干线连接大屿山与元朗，称为十号干线——北大屿山至元朗公路（Route 10- _disibledevent="_blank" >资料及反应港作为基准。大桥设计将采用地震峰值加速度为0.07g，比青马大桥所采用的0.05g为高。
2.总体设计
青龙大桥桥梁的主跨为1418m.因为旁跨是弯曲的，所以不能由主线直接承载，而支持点是来自下面的桥墩。马湾海峡两旁的土地峻峭，这是唯一可行的方法。青龙大桥的轮廓，主要由桥塔及锚碇的位置所制定。
3.桥塔
因为屯门公路和大榄涌隧道相近，所以北桥塔会建在龙涛花园西面的浅水地带。预计地基将包含预制的混凝土流箱，先将沉箱拖运到适当位置，然后沉下至已预备好的岩床。桥塔会受到填海和海堤保护。以防止来往船只碰撞。
南桥塔则建于接近前滨的拐石山岬上，约离海边 50m.此桥塔的地基在+25m（主水平基准面），建于广阔的石层之上。海岸线将会得以保留。
初步设计已确定了桥塔会用混凝土兴建和用滑模法来建筑。桥塔支柱之间近塔顶和桥面以下兴建混凝土的门式横梁。至于混凝土的规格则会在详细设计时制定，以确保混凝土的耐久性能适应海洋环境。
4.锚锭
北面的锚锭位于屯门公路以南一个弃置的石矿场。由于距离屯门公路及即将兴建的大榄涌隧道非常接近，这个锚锭采用一个隧道形式的锚锭。减少庞大的岩石挖掘。方法是利用该处优良的岩石，将缆索直接固定在岩石中，减少与大榄桶隧道人口和通风大楼的分界面。大桥的主钢缆将在锚锭（约20m宽、35m长、27m深）内分为多组散开。各级钢索将会穿过岩石中预钻的洞孔，直接牢固在地下约对20～40m深的的三条横向坑道内（坑道均长60～80m）。
南面锚锭的位置是根据南桥塔和公路路线而决定。在兴建锚锭之前，五鼓岭将需要进行削平工程，将地面降至（65以主水平基准面）。因为工地相对来说不受限制，所以可采用重量形的锚锭。锚锭约80m宽、60m长及46m深），足可容纳一座七层高的大厦。图3及图4介绍了北锚锭和南锚锭的立体图。
5.主跨
主跨采用箱形钢桥身的设计，其桥面采用了正交双向的钢板，有38m宽，5m深，并在桥身中央设有一个3.5m宽的通风口，提供桥身在空气动力所需要的稳定程度。桥身是由钢架和每隔 4.5m的横隔梁支援的，以求能同时符合经济和实用效益。
选用的主梁在风洞测试中，在紊流或均匀流风场中，于不同的风攻角下，成功达致设计所需的抖振风速。
主梁宽 38m，深5m，梁中设有 3.5m宽的气孔，及竖折流板（以阻碍气流）高于桥面1m，并附设有预应力钢缆护栏及维修横梁路轨。
桥梁主跨由每18m的悬垂缆索承载，共78条，约每四个横隔梁就有一个，桥面则架设在桥塔横梁上的轴承。主跨的总长度为1，418m，即77 * 18m＋2*16m.
由于桥塔高度受飞机航道限制，因此主线的垂度较理想的设计为小（主跨/垂度的比率约为15），造成主缆直径异常的大。主跨和旁跨的主缆直径是1018mm和1042mm，设计是使用强力的钢丝，以预制缆束方法建造。初步设计亦考虑其他建造方法如空中绞织方法来建造。
悬垂缆索是镀锌钢缆，将会回挂在主缆的缆箍上，以便承载钢制桥身。
6.旁跨
旁跨的设计是采用预应力混凝土箱形梁。旁跨能够配合公路的弧度，可独立于主跨而建筑。北跨的总长度为190m，为了避免桥墩影响桥塔附近的青山公路，遂分成三段路跨，即75m，65m及 50m三段。其中较长的两段将预留加阔路肩及路面，作为维修大榄涌隧道所需的汇流／分流地段。而南面只有一段长 180m的路跨。
7.运作和维修
在运作或维修阶段将会采用交通控制及监察系统来调节桥上的交通。桥中有检查和维修专用的通道，大桥的结构健全监控系统的主要条件亦已确定。
三、青龙大桥-新构思的主梁
1.前言
完成初步设计后，香港特别行政区政府于本年二月，委任新的顾问工程公司为青龙大桥进行详细设计、制订工程合约、甄选适合的承建商进行兴建、及监查工程的进行。
新的顾问工程公司建议为青龙大桥的主梁，采用一种崭新的主梁，暂订名为“第三代主梁”（G3主梁），预计G3主梁校初步设计的主梁有更佳的抗风表现。图5展示新主梁的横切面。这设计原自意大利 Messina Crossing的主梁设计，设计在欧洲经过长时间的测试，证明有非常优良的抗风表现。在高速下，主梁的两个箱形钢桥身会保持上下振动，并不依靠传统主梁的的扭力系统来抵抗风速。
2、G3主梁的优点
倘若可证实G3主梁能够改善桥梁的空气动力中的稳定性，预计将会有以下显著的优点：
（1）G3主梁将会较初步设计的主梁为轻，不单可节省主梁的成本，更可减轻主钢缆、悬垂缆索、桥塔、锚锭及地基的负荷。
（2）流线型的G3主梁，使空气阻力减至最低。G3主梁的抗风表现亦可从流动解析（computational Fluid Dynamic）所引证。
（3）浅薄的G3主梁可改善青龙大桥的主缆垂度．从而减轻主缆的负重，及桥塔和锚锭的负荷。
（4）较薄的G3主梁可以采纳多种不同的桥梁建设方法，方便了制造及装配的程度。
（5）较薄的G3主梁可以在工厂内以半自动化机械制造，有较佳的品质控制和保证。
（6）预计桥梁能以较便宜和较短的建筑时间完成。
3.抗风设计
G3主梁的风洞节段模型测试，正在加拿大安大略省西大学风动力研究中心进行。从初步的风洞测试结果，G3主梁的空气动力稳定性得以引证。当然，测试仍在早期阶段。详细的设计还有待进一步的探讨和确立。
四、结论
前文详细描述了香港特别行政区政府，采取了一系列的程序，将一项主要道路桥梁工程，从构思逐步迈向建设。在青龙大桥设计方面，从传统的桥架设计，吸取经验，引进其他先进理论，配合详尽的实验测试，开拓新的吊桥主梁概念。从青龙大桥开始，G3主梁将会被广泛注意，只要配合不同理论的引证，预计在很短的未来，G3主梁将会成为新一代悬索大桥的研究焦点。
