新落成的澳門大橋是澳門半島與氹仔之間的第四條跨海通道，連接港珠澳大橋口岸人工島、新城填海A區(qū)和氹仔之間的重要交通樞紐（圖1）。作為澳門與氹仔之間最靠外的跨海交通通道，該橋全長(zhǎng)3.085km，其中跨海段約2.86km，設(shè)有兩座通航孔橋，分別跨越內(nèi)港和外港航道。澳門大橋是構(gòu)建澳門整體交通體系的重要組成部分，按城市快速路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)使用壽命為100年。

　　澳門大橋的設(shè)計(jì)面臨多重挑戰(zhàn)，包括橋型方案選擇受限、復(fù)雜的建設(shè)條件，以及高標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)要求。首先，大橋的通航孔與航道斜交，經(jīng)過(guò)通航論證，主孔跨徑不得小于280m，梁底通航凈高不小于30m。為了在確保主橋通航凈空的同時(shí)，需盡可能減小引橋的縱坡或長(zhǎng)度，主梁梁高設(shè)定為3.0m。其次，大橋毗鄰澳門國(guó)際機(jī)場(chǎng)，航空限高為 53m，扣除水上通航凈空要求后，上部結(jié)構(gòu)高度僅剩約 18m。因此排除了修建斜拉橋和懸索橋的可能性，唯有選擇下承式連續(xù)鋼桁梁橋（圖2）。

　　在交通功能需求方面，大橋主線按雙向八車道設(shè)計(jì)，中間兩車道設(shè)置電單車專用道。工程地處臺(tái)風(fēng)影響頻繁地區(qū)，需研究強(qiáng)風(fēng)對(duì)車輛安全行駛的影響。為了確保在極端天氣條件下（八號(hào)風(fēng)球期間）車輛的安全通行，主線范圍內(nèi)還應(yīng)設(shè)置風(fēng)障，因此還應(yīng)充分研究風(fēng)障型式并考慮設(shè)置風(fēng)障后對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。此外，橋面還需預(yù)留給水、再生水、燃?xì)?、高壓電纜、消防、通訊等多種管線的敷設(shè)條件，以滿足兩岸填海新城區(qū)的開發(fā)需求。在滿足交通通行基本需求的基礎(chǔ)上，橋面寬度還需考慮管線走廊的預(yù)留空間，以確保過(guò)橋管線的運(yùn)營(yíng)安全與檢修便捷性。為此，大橋的標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?8.4m，最大橋?qū)掃_(dá)61.6m。

　　橋址區(qū)域復(fù)雜的水域環(huán)境同樣對(duì)大橋的設(shè)計(jì)建造帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。澳門大橋所跨越的西江干流與外伶仃洋水域交匯處，是從水路進(jìn)出澳門的主要通道。在橋梁架設(shè)過(guò)程中，必須確保運(yùn)營(yíng)極為繁忙的航道暢通無(wú)阻，并同時(shí)兼顧橋梁結(jié)構(gòu)與通行船只的安全。在橋梁施工過(guò)程中，面對(duì)橋位實(shí)施條件的復(fù)雜多變，需優(yōu)先采用快速、綠色的施工方法，以提升施工效率、降低環(huán)境影響并確保工程質(zhì)量。

　　橋梁景觀與環(huán)境的和諧統(tǒng)一也是設(shè)計(jì)過(guò)程中不可或缺的重要考量。澳門大橋東臨寬闊的海域，是從海上進(jìn)入澳門的門戶。因此，該橋不僅要承擔(dān)交通樞紐的重任，更要與城市風(fēng)貌相得益彰，成為一道令人矚目的地標(biāo)性建筑。

　　大跨度橋梁的建造往往伴隨著高昂的成本。對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)師而言，持續(xù)追求結(jié)構(gòu)效率與美學(xué)設(shè)計(jì)的和諧統(tǒng)一，力求最小化自然資源消耗的同時(shí)最大化結(jié)構(gòu)性能，無(wú)疑是不變的宗旨。在澳門大橋設(shè)計(jì)連建造項(xiàng)目的投標(biāo)過(guò)程中，投標(biāo)人需要嚴(yán)格遵循招標(biāo)文件關(guān)于“通航主橋橋型須采用下承式鋼桁架橋”的明確要求及既定的邊界條件。為了有效應(yīng)對(duì)澳門大橋在設(shè)計(jì)建造過(guò)程中所面臨的一系列挑戰(zhàn)，筆者跳出既有思路，另辟蹊徑，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了全方位優(yōu)化調(diào)整。

　　澳門大橋（原名澳氹四橋）初步設(shè)計(jì)文件推薦采用孔跨布置為2×（202.5+280+202.5）m的下承式連續(xù)鋼桁梁橋方案。該橋梁方案上部結(jié)構(gòu)為全焊接鋼結(jié)構(gòu)，主梁采用寬幅鋼箱梁，而兩片豎直布置的主桁則設(shè)置于車行道外側(cè)（圖3）。隨后，這一方案被正式確定為招標(biāo)方案。在后續(xù)的投標(biāo)競(jìng)賽中，筆者提出了優(yōu)化方案——匯聚于橋面中央的內(nèi)傾式鋼桁梁與寬幅大展翼鋼箱梁組合結(jié)構(gòu)。此方案在維持招標(biāo)方案的基本形式、結(jié)構(gòu)體系和孔跨布置不變的基礎(chǔ)上，仍能確保滿足水路通航、航空限高等多重設(shè)計(jì)約束條件。相較于招標(biāo)方案，優(yōu)化方案在以下方面進(jìn)行了改進(jìn)——

　　(1) 主桁位置調(diào)整：主桁的位置被調(diào)整至電單車道與車行道之間，并內(nèi)傾8度。這一調(diào)整顯著縮短了兩片主桁的橫向間距，使其能夠通過(guò)頂部的橫向聯(lián)系形成一個(gè)穩(wěn)固的整體結(jié)構(gòu)，從而極大地提升了主桁的橫向穩(wěn)定性。得益于這一改進(jìn)，桁架的截面尺寸得以縮減，橋梁顯得更為輕巧靈動(dòng)。

　　(2) 主梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化：由于上部結(jié)構(gòu)整體性增強(qiáng)，主梁可以從原來(lái)的矩形斷面整體鋼箱梁，調(diào)整為兩側(cè)帶橫肋的大展翼扁平鋼箱梁。這一改進(jìn)使得中央核心箱室與兩片主桁架能夠緊密結(jié)合以提高結(jié)構(gòu)效率，從而不必再設(shè)置全斷面底板，由此可以減少焊縫、同時(shí)減輕自重、節(jié)約鋼材。

　　(3) 吊裝穩(wěn)定性提升：上述調(diào)整使得中央箱室與主桁形成了一個(gè)更加緊密聯(lián)系的整體，顯著增強(qiáng)了吊裝穩(wěn)定性。在邊跨范圍內(nèi)，主梁的兩側(cè)懸臂單元可以滯后于主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝。在保證吊重不變的情況下，可適當(dāng)增加吊裝梁段長(zhǎng)度，從而有利于縮短施工周期，提高施工效率。

　　(4) 橋墩結(jié)構(gòu)優(yōu)化：優(yōu)化方案將主桁架平移至橋面中部后，原招標(biāo)方案中對(duì)應(yīng)于兩側(cè)桁架而設(shè)置的倒梯形框架結(jié)構(gòu)橋墩隨之調(diào)整為花瓶型獨(dú)柱式結(jié)構(gòu)。這一優(yōu)化使得承臺(tái)及樁基礎(chǔ)的布置更加緊湊。由于航道與橋梁斜交，調(diào)整為獨(dú)柱式橋墩后，防撞墩和護(hù)橋欄的位置可以適當(dāng)向航道外側(cè)偏移，從而提供了更優(yōu)的航道條件。

　　澳門大橋主體結(jié)構(gòu)鋼材總質(zhì)量約10萬(wàn)t，其中主橋鋼材量約4.9萬(wàn)t，且全部采用了Q420級(jí)或以上的鋼材。鑒于航空限高和通航凈空的具體要求，橋梁上部結(jié)構(gòu)高度受到了極大限制，這也為主橋通航孔采用高強(qiáng)度鋼材創(chuàng)造了必要條件。

　　原招標(biāo)方案中，主橋上弦桿計(jì)劃使用Q690qD鋼，而主桁腹桿和主梁則選用Q500qD鋼。然而，隨著鋼材強(qiáng)度等級(jí)的提升，一系列問(wèn)題也隨之而來(lái)，包括韌性降低、屈強(qiáng)比增大、板厚效應(yīng)顯著、熱穩(wěn)定性減弱以及焊接性能變差等。特別是Q690級(jí)鋼的焊前預(yù)熱和焊后保溫措施要求極為嚴(yán)格，在工地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接連接時(shí)難以得到充分保障。

　　針對(duì)這一情況，優(yōu)化方案在投標(biāo)方案的基礎(chǔ)上結(jié)合結(jié)構(gòu)受力分布和構(gòu)造設(shè)計(jì)，對(duì)高強(qiáng)度鋼材的使用范圍進(jìn)行了更合理的調(diào)整。具體而言，Q690qD高強(qiáng)鋼被限定應(yīng)用在邊跨上弦桿的受壓區(qū)域，且避免該類鋼材的現(xiàn)場(chǎng)焊接；而上弦桿的其他區(qū)域以及腹桿則改用Q500qD鋼，鋼箱梁調(diào)整為Q420qD/Q500qD鋼（圖6）。通過(guò)這一系列優(yōu)化措施，不僅降低了在嚴(yán)苛環(huán)境下實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)焊接的施工難度，還有效提升了工程質(zhì)量的保障程度。

　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在確保工程安全、耐久和適用的前提下，通過(guò)精細(xì)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了工程投資的最大節(jié)約。主要成效包括：主橋鋼桁架減少用鋼3361t，鋼箱梁減少用鋼301t，引橋和立交鋼箱梁分別減少用鋼2516t和3287t，橋墩及承臺(tái)混凝土減少20,994m2，鋼筋減少767t。

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　　上述結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅顯著減少了材料用量，顯著提升了結(jié)構(gòu)效率，降低了工程投資。此外，材料使用的減少還帶來(lái)了積極的環(huán)境效應(yīng)，有效降低了碳排放和資源消耗，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

　　澳門大橋的建造方案全面考慮了項(xiàng)目的限制條件和建設(shè)需求，整合了陸上大型整體化制造與海上快速施工的方法，將低環(huán)境沖擊和最小化影響的建造理念貫穿于整個(gè)建設(shè)過(guò)程。

　　橋梁鉆孔灌注樁施工采用全套管跟進(jìn)、清水成樁工藝，以減少施工對(duì)周圍水域和生態(tài)環(huán)境的干擾。橋梁上部結(jié)構(gòu)充分使用模塊化預(yù)制技術(shù)。在工廠完成主體和附屬鋼結(jié)構(gòu)的制造和組裝，以減少現(xiàn)場(chǎng)施工復(fù)雜性和工作量、縮短施工周期。主橋邊跨鋼梁、南北引橋鋼梁以及A區(qū)互通立交鋼梁，均采用了海上浮吊大節(jié)段架設(shè)方式，以最大限度減小對(duì)水域環(huán)境的影響。

　　主橋邊跨鋼桁梁借助臨時(shí)支墩分段架設(shè)。由于箱-桁組合鋼梁斷面寬達(dá)48.4m，最重節(jié)段超過(guò)2000t，因此在吊裝過(guò)程中需使用2200t起重船。主橋邊跨分4個(gè)大節(jié)段制造裝船，在浮吊精確對(duì)位后焊接梁段然后再安裝懸臂翼緣單元塊件，以確保施工的高效推進(jìn)和結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中的整體穩(wěn)定性。中跨鋼梁的拼裝則采用小節(jié)段，借助橋面步履式架梁吊機(jī)逐節(jié)間懸臂拼裝直至跨中合龍，以盡可能減少對(duì)通航水域的干擾（圖7）。

　　在確保設(shè)計(jì)理念的先進(jìn)性與建造技術(shù)的可行性并駕齊驅(qū)之際，優(yōu)化方案還重視大橋的景觀美學(xué)與文化寓意的深度融合，旨在通過(guò)精妙的結(jié)構(gòu)，詮釋橋梁藝術(shù)的魅力，匠心打造一座集實(shí)用效能與人文底蘊(yùn)于一身的地標(biāo)性橋梁。

　　澳門大橋，其形態(tài)靈感擷取自“水”之柔情與“海浪”之磅礴，生動(dòng)象征了海納百川般的包容精神，既展現(xiàn)出溫婉柔和之美，又蘊(yùn)藏著堅(jiān)韌不拔之力。主桁架起伏的空間曲線，猶如大自然之手輕撫海面，勾勒出波光粼粼、動(dòng)感十足的大海輪廓，抽象而靈動(dòng)地傳達(dá)了海的韻律（圖8）。

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　　白晝時(shí)分，大橋宛若一條白色綢緞，優(yōu)雅地?fù)u曳于碧海藍(lán)天之間，蜿蜒鋪展，引領(lǐng)人們的視線穿越海域，延伸對(duì)彼岸的遐想。而當(dāng)夜幕降臨，大橋在璀璨燈光的點(diǎn)綴下，化身為一首悠揚(yáng)的夜曲，燈光沿著橋體緩緩流淌，每一束光影都仿佛在低語(yǔ)，講述著海洋的古老傳說(shuō)與現(xiàn)代故事。

　　澳門自古以來(lái)便是鑲嵌于“海上絲綢之路”上的璀璨明珠，而澳門大橋就猶如這條橫跨廣闊海天的白色綢緞，不僅是連接兩岸的交通紐帶，更穿越了澳門悠久的歷史，將過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)緊密相連。它不僅是智慧和技術(shù)的結(jié)晶，更是一座富有象征意義的文化地標(biāo)，表達(dá)了對(duì)海的敬意以及對(duì)這片土地的深情厚愛(ài)。

　　澳門大橋的建成進(jìn)一步加強(qiáng)了澳門半島與氹仔、路環(huán)的交通聯(lián)系，為澳門的繁榮發(fā)展注入了新的活力。通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化，大橋?qū)崿F(xiàn)了綠色施工和節(jié)能環(huán)保，減少了對(duì)通航的干擾，確保了施工安全，同時(shí)提升了工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。在面對(duì)嚴(yán)格的限制條件和高標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)需求時(shí)，獨(dú)具匠心的解決方案巧妙地協(xié)調(diào)了功能與美學(xué)，體現(xiàn)了技術(shù)、人文與環(huán)境的高度融合。澳門大橋不僅是現(xiàn)代工程技術(shù)的結(jié)晶，其優(yōu)雅的造型也成為澳門城市天際線的重要標(biāo)志，象征著澳門作為中西方文化交匯之地的獨(dú)特魅力，樹立了創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展的新標(biāo)桿。

　　（致謝：本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建造得到了澳門特別行政區(qū)公共建設(shè)局、中國(guó)土木工程集團(tuán)有限公司、中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司、澳馬建筑工程有限公司、奧雅納工程顧問(wèn)以及澳門專業(yè)顧問(wèn)有限公司等單位的大力支持。在此，謹(jǐn)向這些單位和所有為項(xiàng)目成功建成作出貢獻(xiàn)的同仁，致以誠(chéng)摯的謝意。）

　　特別聲明：以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺(tái)“網(wǎng)易號(hào)”用戶上傳并發(fā)布，本平臺(tái)僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。

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