1． 概况
图1 澳门西湾大桥全景
图2 大桥夜景
为了缓解澳门南北向交通压力并建立海上全天候交通通道，澳门特区政府决定修建澳门第三座跨海大桥--澳门西湾大桥（图1、图2）。大桥设计为一座公路、轻轨两用双层交通特大型桥梁，上层通行六线汽车、下层通行两线轻轨和两线汽车，在台风期间下层汽车道仍能正常运行。主桥全长1825m，其中正桥设计桥跨为一座（110m+180m+110m）双层预应力混凝土斜拉桥，是世界首座双层行车的预应力混凝土斜拉桥。
桥址海域平均水深3～8m属半日潮型，平均潮差1.13m，最大潮差2.84m；平均流速0.6m/s，浪高1.5m。地层由第四系冲淤积覆盖层及燕山期侵入的花岗岩体构成，覆盖层厚20～60m。属热带季风气候，夏热多雨，冬稍干冷，春湿多雾，秋日晴朗，年平均气温为22.3℃，一月平均气温为14.6℃，最低气温-1.8℃，七月平均气温28.5℃，最高气温38.9℃，年平均相对湿度为81.5% ,台风多发于9月至10月。按地震烈度7度设防。
桥面宽度分左右双幅对称布置，上层每幅桥面宽14.55m，在箱梁顶面布置3×3.5m行车道，下层每幅桥面宽8m，在箱梁内布置3.5m行车道+ 4.0m轻轨车道。设计荷载：汽车荷载按澳门规范车辆荷载规定计，轻轨荷载按四节车厢计，每节车厢总重320kN, 轴重80kN, 最小轴距为1.5m；设计速度汽车80km/h，轻轨70km/h；基本风速V10=45.1m/s；净空标准：桥下通航净高28m、净宽150m，箱内通行净高5.2m、净宽8m；地震设防烈度：7度。
2 大桥结构
主桥全长1825m，其中正桥设计桥跨为（110m+180m+110m）双层预应力混凝土斜拉桥（图3），引桥设计为四联基本跨度为60m的等高度连续梁桥。
（1）正桥斜拉桥结构
图3 斜拉桥布置
斜拉桥索面布置采用竖琴式稀索体系，梁上索距10m，塔上索距5.3m，斜拉索水平倾角约30°，梁高6.13m，塔高84.88m。
斜拉桥结构体系顺桥向采用漂浮体系：在塔梁处主梁底面设竖向活动盆式橡胶支座，在主梁侧面设有侧向盆式橡胶支座；在边墩处梁底面设有单向（顺桥向）活动盆式橡胶支座。
1）主塔基础及防撞结构
主塔基础结构设计为分离式承台、钻孔柱桩基础，钻孔桩桩径2.2m，桩长约40m，承台厚4m（图4）。
图4 主塔基础（单位：m）
如下图所示，主塔基础防撞结构布置在两个主塔基础靠通航孔一侧，防撞结构设计为沿承台航道侧周边与基础结构分离的分体式结构，防撞体由直径0.5m预应力混凝土管桩与厚1.5m、宽2.5m的承台构成，承台周边设计有橡胶护弦，以缓冲撞击作用（图5）。
图5 主塔基础防撞构造（单位：m）
（2）主梁
图6 主梁构造
(1)主梁构造
主梁设计为双幅分离式等高预应力混凝土箱梁，选用澳门规范B50混凝土。每幅主梁横截面尺寸：梁高6.2m（路冠处），顶板宽14.55m，底板宽10.3m，顶板厚0.30m，底板厚0.4m，腹板厚0.50m（图6）。
图7 主梁悬臂拼装
箱梁在支点截面局部范围底板加厚，箱内净空线与轮廓线间增设加强肋，斜拉索锚固位置箱内局部增设加强肋，以增强无内隔墙箱梁的受力性能。斜拉索锚块设于箱外侧上梗胁处。
考虑到通风及景观方面需要，在箱梁腹板中部设直径0.8m的圆孔，顺桥向间距按照10m布置，为减弱台风对箱内行车的影响，内、外腹板通风孔交错布置。考虑到应急逃生需要，在主跨及两个边跨主梁合拢段内腹板设0.8m×1.5m应急逃生孔。
主梁在塔根附近12m范围与两个边跨各18.8m范围内采用现浇，在0号与1号节段间及L/4跨处设0.5m的湿接头，其余部分均采用节段预制。节段预制长度分2m、3m和4m三种类型。两幅梁共92个预制节段，每幅主梁节段最大重量160t。
2）主梁预应力设计
主梁设计采用纵、横、竖三向预应力体系，材料选用Ryb=1860MPa、Φ15.24mm的高强低松弛预应力钢绞线及Ryb=750MPa的Φ32mm预应力粗钢筋。
纵向预应力分悬臂束、合拢束、胶拼筋三种类型。悬臂束采用19-Φ15.24mm预应力束，悬臂束在无索区段每幅梁每对节段布置两束于顶板位置，进入斜拉索区后每隔两对节段布置两束于顶板位置，该类预应力束主要用来平衡梁体悬臂负弯矩。另在无索区段还配有12-Φ15.24mm预应力下弯束。合拢束采用19-Φ15.24mm预应力束，每幅梁主跨合拢段顶板布置2对，底板布置9对；每幅梁每个边跨合拢段顶板布置2对，底板布置7对。胶拼筋采用Φ32mm预应力粗钢筋，顶板内布置6根，底板内布置4根，通过连接器接长张拉。顶、底板横向预应力均采用4-Φ15.24mm钢绞线束，顺桥向间距均按照0.5m布置。腹板竖向预应力采用Φ32mm预应力粗钢筋，按照内、外两层布置，顺桥向内层基本间距为1m，外层基本间距为0.5m。
3）主梁安装
主梁安装采用平衡悬臂拼装法，预制节段采用吊架安装（图7）。主梁在安装过程中因节段吊装的不同步等因素面临不平衡弯矩通过在塔、梁间设置临时竖向预应力固结及塔旁托架来平衡。两幅主梁共设6个合拢段，每个合拢段长度均为2m。主梁安装中先完成两幅边跨4个合拢段，然后完成2个主跨合拢段。为减小温度的影响，合拢段临时锁定及混凝土浇注要求在夜间完成，主跨合拢段临时锁定后解除塔梁间临时纵向约束，完成成桥体系转换。
4）主塔
主塔设计为 ‘M’形钢筋混凝土结构，采用澳门规范B50混凝土。塔高84.88m, 主塔横桥向宽度35m，顺桥向宽度5.5m。每个主塔由三个塔柱及下横梁、上拱形段三部分构成。除中间塔柱位于下横梁及以下部分为实心截面外，其余部分塔柱、拱形段及下横梁均采用空心截面，塔柱四角及拱形段拱圈角部作了欧式圆弧修边处理。
每塔三个塔柱截面顺桥向宽度5.5m、横桥向宽度3m,中塔柱下 横梁以上部分为空心截面侧壁厚0.5m/0.6m、横壁厚0.6m（斜拉索锚固区加厚为1.2m），边塔柱为空心断面侧壁厚0.5m/0.6m（塔根4m段逐渐过渡至1m厚）、横壁厚0.6m（塔根4m段逐渐过渡至1.5m厚、斜拉索锚固区加厚为1.2m，）。下横梁采用单箱截面，轮廓尺寸为4m×4m,顶、底板各厚0.6m，腹板厚1.0m,在支点处设1.2m厚的隔墙。拱形段采用单箱截面，宽5.5m、高8.44m～21.44m，顶板厚0.3m、底板厚0.4m、腹板厚0.4m（图8）。
图8 主塔构造
②主塔施工
塔柱采用爬模施工，下横梁及其相接区段塔柱采用支架施工；上拱形段分层、分块浇筑：厚3.88m的拱形段顶层整体浇筑，其余部分分块并设两个7m宽的合龙段，合龙段施工前边塔柱横桥向偏心弯矩通过在两个合龙口对称顶推消除。
4）斜拉索设计
斜拉索设计采用抗拉标准强度为Ryb=1670MPa的高强平行钢丝斜拉索，护套采用双层HDPE护套，最外层颜色设计为白色。每根斜拉索截面均为163-Φ7mm。全桥共96根斜拉索，索长98m ~ 40m。斜拉索导管内设体内减振器。
3 主要技术特点和创新点
（1）双层预应力混凝土斜拉桥新桥型。
大桥独特的双主梁箱内行车结构设计、拱门式“M”形主塔建筑造型体现了澳门中西文化融合的地域特色，使原本生硬的土木建筑注入了人文内涵，寓意深远，大桥现已成为澳门的新地标与旅游景观。
（2）斜拉桥混凝土箱梁双层承载新技术。
为满足多车道和台风期不中断行车的使用功能需要，箱外布置六条汽车道、箱内部布置两条轻轨轨道和两条避台风汽车道，受轻轨净空限制，箱内无法设置常规隔板，此种双层承载的主梁结构在斜拉桥中为首次采用。
（3）箱梁腹板大规模设置孔洞技术。
为满足大桥下层箱内行车时的通风、消防、逃生、运营安全的功能需求，在箱梁两侧腹板大规模开设直径0.8m通风孔和1.5m×0.8m矩形消防逃生孔，同时在孔周设置LED光环美化大桥夜景，为今后同类型桥梁设计提供了先例。
（4）双主梁斜拉桥两端四工作面悬臂拼装施工控制技术。
施工中针对本桥双主梁共用整体式主塔具有受力和线型相互影响的特点，研究实践了一套施工架梁拼装和成桥线型无应力法施工控制等新工艺，保证了大桥的安全顺利实施。
（5）新型减震隔震桥梁支座的研发应用。
针对大自重混凝土桥梁不利于抗震的特点，成功研制了1300吨大型减震隔震橡胶支座，解决了大桥的抗震问题并取得了较好的经济效果,为桥梁抗震设计积累了经验。
（6）预制箱梁悬臂拼装不平衡弯矩主动控制技术。
为了解决预制梁段起吊过程中因不同步吊装产生的不平衡弯矩所带来的稳定性问题，研究提出半平衡重主动控制技术，突破了常规墩顶支承或临时墩的思维，实现了施工方法的创新，节约了工程投入。
（7）主塔拱形横梁双合龙段定量顶撑控制技术。
“M”型主塔三柱上横梁间为椭圆形，为了解决两个合龙段的控制难题，研究确定了定量顶撑双合龙段同步合龙方案，突破了单合龙段的常规方法，实现了主塔上横梁的准确合龙，保证了主塔施工质量与受力结构安全。
（8）预制节段剪力键选型及分离技术。
剪力键是预制拼装预应力混凝土箱梁关键传力结构，在箱梁预制和拼装时极易损坏。本桥系统研究了各种形状剪力键的特点，同步开展了预制及拼装工艺试验研究。确定了合理的剪力键结构形式及梁段分离技术，保证了结构传力安全和工程质量。
“澳门西湾大桥”获国家科学技术进步二等奖。
4 有关资料
桥 名：澳门西湾大桥
桥 型：双层分幅式预应力混凝土梁斜拉桥、连续梁桥
跨 径：主跨180m
桥 址：澳门
建设单位：澳门特别行政区建设发展办公室
设计单位：中铁大桥勘测设计院有限公司
施工单位：中铁（澳门）公司、中铁大桥局集团
主要工程量：
混凝土：119433 m3 普通钢筋：15244 t 斜拉索323 t 预应力钢绞线2424 t
造 价： 6 亿元澳门币
建成日期：2004.12.
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西湾大桥是连接澳门半岛和氹仔岛的第三座大桥，于2002年10月8日动工兴建，主桥于2004年6月28日合龙。西湾大桥北起澳门半岛融和门，南至氹仔码头，采用“竖琴斜拉式”设计，两个主桥趸之间跨度达180米。该桥总长2200米，分上下两层：上层为双向6车道，下层箱式结构，双向4车道行车，可以在8级台风时保证正常交通，桥内还预留了铺设轻型铁轨的空间。 西湾大桥设计、施工工程总造价为5.6亿澳门元。该工程项目属于设计施工总承包，于2002年8月由中铁（澳门）有限公司、中铁大桥局和中铁大桥勘测设计院三家组成的联合体中标。
西湾大桥设计曾获多项大奖，澳门西湾大桥专案先后荣获2006年度湖北省科技进步一等奖、2006年度中国铁道建筑总公司科技进步特等奖，而近期亦获得2006年度国家科技进步二等奖。
西湾大桥采用竖琴斜拉式设计，乃全球首座预应力混凝土双层主梁斜拉桥。西湾大桥位贯穿澳门半岛以及氹仔，大桥总长2,200米，宽28米，澳门半岛引桥与氹仔引桥分别为700及400米。主跨距离为180米，乃全球最大跨度的双层混凝土桥梁，也是三条澳氹大桥中最短及最宽的大桥。西湾大桥的最大设计特色在于两个85米高的双拱门设计桥塔代表澳门的英、葡文首个字母“M”、罗马数字“III”以及阿拉伯数字“3”，这正比喻此桥是澳门的第三条澳氹大桥。桥墩外观呈弧形，以寓意两片莲花花瓣。西湾大桥设有上、下两层行车道，并默认可供澳门轻轨行走的位置。大桥上层桥面设有共六条行车线，来回各三条行车线间设有分隔栏以作区别行车方向。上层行车道正常用作行车，而下层行车道平常用作紧急通道外，也在悬挂八号风球或更高热带气旋警告时开放使用。
澳门西湾大桥总设计师徐恭义，全国最年轻的桥梁设计大师，国家级专家。英国特许工程师，英国土木工程师学会Fellow，国内外著名的桥梁专家。
