松花江斜拉橋夜景景觀設計

該論文發(fā)表于   《公路》 2003年 09期

本文為黑龍江省交通廳(2002)課題――《松花江大橋橋梁景觀設計的研究》部分成果

林選泉為本文執(zhí)筆者，該課題負責人

文章編號:0451-0712(2003)09-0118-05　　　　

中圖分類號:U448.27 　文獻標識碼:B

                                 賈艷敏     林選泉   

                          （東北林業(yè)大學土木工程學院     哈爾濱市  150040 ）

Design of Night Landscape for Cable-Stayed Bridge over Songhua River

JIAYan-min,LINXuan-quan

(NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

摘要：現(xiàn)代城市的大型橋梁是城市重要的景觀資源，它的夜景景觀影響著城市夜景景觀，同時，橋梁夜景景觀是橋梁景觀設計的重要組成部分。本文以松花江大橋為例，對斜拉橋的夜景景觀設計進行闡述，介紹了該斜拉橋夜景照明的目的，照明設計原則，照明設計要點，并對該斜拉橋的道路交通照明和燈飾夜景照明設計進行詳細論述。

關鍵詞：斜拉橋、景觀設計、夜景景觀、夜景照明、交通照明

Abstract:

Thelongspanbridgeisthelandscaperesourceofamoderncity,thenightlandscapeofabridgeaffectsthecity'snightscenery.Atthesametime,thedesignofbridge'snightlandscapeisanimportantingredientofthebridgelandscapedesign.Takingthecable-stayedbridgeoverSonghuaRiverasaexample,thedesignofthenightlandscapelightingandtheprincipleoflightingdesignareintroduced.Thetrafficlightingandtheilluminationofnightlandscapeofthebridgearediscussedindetail.

Keyword:

cable-stayedbridge;designoflandscape;nightlandscape;trafficlighting;lampornamentslighting

燈光的最初作用就是照明，隨著能源資源的豐富，照明科學技術的進步，燈光照明不再是原始意義上的概念，他進入到藝術的層面，為改變城市景觀起著重要的作用。燈光夜景已成為現(xiàn)代文明的重要標志。

城市的燈光夜景和景觀形象是城市風貌不可分離的一部分，在現(xiàn)代化的發(fā)展進程中，世界上許多國家都非常重視城市夜景光環(huán)境的創(chuàng)造，而現(xiàn)代城市橋梁是城市重要的景觀資源，它的夜景景觀影響著城市夜景景觀。同時橋梁夜景景觀是橋梁景觀設計中的重要組成部分。

1. 橋梁夜景照明的目的

隨著現(xiàn)代城市夜間活動日趨豐富而延長，城市橋梁的夜景景觀對于創(chuàng)造新的景觀點，新的水邊活動空間，以及美化城市夜景都有著重大意義，燈光表現(xiàn)力是創(chuàng)造燈光藝術的重要因素，橋梁夜景照明就是利用燈光表現(xiàn)力來美化環(huán)境空間，在利用燈光滿足交通照明的同時，利用燈具的造型及其光色的協(xié)調(diào)，使橋梁環(huán)境空間具有某種氣氛和意境，體現(xiàn)一定橋梁建筑的風格，增加橋梁建筑的美感，使環(huán)境空間更加符合人們的心理和生理上的要求，從而得到的美的享受和心理平衡。

松花江大橋位于松花江干流中流，哈爾濱江段，是哈爾濱繞城高速公路（四方臺處）的一個重要組成部分。為雙面雙索結合梁斜拉橋，主跨336米，有其自身的景觀性、象征性、文化性和旅游性，他的建成將添補國內(nèi)在低溫地區(qū)建造特大斜拉橋的空白，他將成為新的沿江旅游景觀點，成為哈爾濱市具有標志意義的景觀大橋，隨著哈爾濱城市建設的發(fā)展，它將成為一座城市橋梁，對松花江大橋進行夜景景觀設計有著重要意義。

2. 城市夜景景觀設計流程

                                夜景照明的目的

                                                   橋梁周邊環(huán)境夜景狀況

夜景照明的設計方針

夜景照明的表現(xiàn)內(nèi)容

照明要素的選定

照明手法的探討

照明空間位置的選擇                       時間上不同時段的照明方案

照明燈具的選定

 3. 橋梁夜景照明設計原則

“安全、適用、經(jīng)濟、美觀”是建筑照明裝置設計的基本原則。橋梁夜景照明設計要遵循建筑照明設計原則，形成正確的燈飾夜景和照明系統(tǒng)設計原則，充分應用各種設計要素和表現(xiàn)手法，用科學系統(tǒng)的設計程序進行燈飾夜景照明和道路交通照明設計以取得預期的夜景效果。

松花江大橋夜景照明設計原則

1.         應用新技術，按照光學原理采用多種光源組合，最大限度展示松花江大橋整體藝術造型（整體夜景）和具有特性的單體結構（主塔、拉索、主梁）的美學特性和藝術內(nèi)涵，營造出以橋梁為主體，流動變化的、富于空間想象力的橋梁夜景。

2.         根據(jù)場所的環(huán)境特點與橋梁環(huán)境相協(xié)調(diào)，營造出富于特色的夜間光環(huán)境氛圍。

3.         針對不同對象，采用不同照明手法。同時結合松花江大橋的實際工程，對光源位置、光色、光照角度、光源幾燈具等方面進行適宜的選擇。

4.         照明中注意交通安全。

5.         應用電腦三維仿真技術制作效果圖進行各夜景景觀設計方案分析比較，并改進，得出方案，以便有關單位及專家評審選定。

4. 橋梁夜景照明設計要點

    斜拉橋夜景照明可分為燈飾夜景照明和道路夜景照明兩部分。燈光環(huán)境影響著橋梁夜景整體景觀。它是指由光（照度水平和分布、照明的形式和顏色）與顏色（色調(diào)、顏色分布、顏色顯示）在橋梁及其環(huán)境空間建立同橋梁建筑形態(tài)有關的生理和心理環(huán)境。

橋梁燈飾夜景照明，道路交通照明以及光環(huán)境構成了橋梁整體景觀效果。道路交通照明滿足橋梁交通功能，對燈飾夜景照明起補充作用，而燈飾夜景照明側(cè)重于營造景觀效果，但良好的夜景照明也會提高行車和行人生理和心理的安全感。因此，它們兩者在夜景照明設計中是相互聯(lián)系滲透的。

斜拉橋夜景照明設計中要考慮橋梁周邊環(huán)境要素，如設計中要考慮結合橋域城市的歷史文化及民俗風情，要反映當?shù)厝嗣裣埠玫囊咕帮L格，要考慮橋背景亮度因素。

考慮斜拉橋的照明對象（主塔、斜拉索、主梁）夜景照明手法（空間手法、時間手法、色彩手法），考慮照明系統(tǒng)的照明方式（一般照明，分區(qū)照明，局部照明，混合照明）另外，要根據(jù)燈飾夜景照明和道路交通照明的要求，遵照國家照明專業(yè)委員會所制訂的相關建筑物照明標準，確定照明所需的照度，計算出光源功率，在此基礎上選配合適的光源，設置燈具形式，確定燈具的數(shù)量，選擇投照方向并確定投照位置等。

5．斜拉橋夜景照明設計

5-1道路交通照明設計

5-1-1 交通照明目的及指標

道路交通照明為功能性照明，即為了滿足夜間行車和行人的需要設置的路燈照明，它主要是考慮路面照度、亮度、照明均勻度、眩光指數(shù)、照明誘導性等技術要求。

松花江大橋道路交通照明設計要考慮以下四個指標：

1、  路面的平均亮度

2、  路面亮度分布的均勻程度

3、  采用的照明器眩光程度

4、  路燈排列的誘導性指標

5-1-2 道路交通照明系統(tǒng)

松花江大橋道路交通照明；所需的燈具及光源的技術指標均嚴格按照國家有關規(guī)范要求設計，燈桿、位置、距離、高度等條件參照橋梁設計單位提出的基礎條件，由于路燈照明光、色、強度與夜景景觀照明用燈不可分割，在夜景總體方按設計時，充分考慮路燈照明對景觀照明的影響。

根據(jù)松花江大橋平面線形，設計了二種道路照明系統(tǒng)：路燈照明、引導性的護欄燈照明，路燈照明力保證交通安全提供了基本照明環(huán)境，護欄燈則加強了視覺引導性，使司機提前接受前方信息以及橋面約束信息，及時做出反應，保證交通安全。

橋面類型不同,對照明燈功能的要求也不同，這些要求相應標準如下:

ICE對各種道路照明的推薦值

ICE 的道路分類

橋面亮度對能否清晰看到目標起非常重要的作用,亮度越高,目標能見開度越高,研究表面,當橋面亮度為0.6cd/m²時,能見度只有25%,而當亮度開至2cd/m²時,能見度達80%。

    照明均勻度等于最小亮度與平均亮度的比值,均勻度過低,橋面上產(chǎn)生暗區(qū),會降低目標的可見度。

    燈具產(chǎn)生的眩光影響道路使用者的視覺功能,同等亮度均勻度條件下,高眩光會造成能見度降低.

    松花江大橋主橋橋面單向行車道寬12 m，雙向六車道，中央設分隔帶4m，路面平均照度設計在25Lx左右,路面亮度不低于1.2cd/m²，照明總體均勻度≥0.4，眩光指標數(shù)G≥6。根據(jù)各種道路照明所使用的光源種類擬選用高壓鈉燈(250W),根據(jù)以上指標進行道路交通照明設計.

    5-1-3 道路交通照明的燈具  

道路用的燈具主要作用是控制配光和保護光源,路燈燈具的配光主要應根據(jù)使用場所和路邊的周圍明暗的條件,路面亮度的均勻度以及眩光的限制條件來確定.松花江大橋位于哈爾濱繞城高速公路四方臺處,它地處市郊,四周為開闊的松花江沖積河灘,少有建筑物,周圍較暗,應采用截止型配光,這樣能使道路亮度高,均勻度高而眩光減少.

照明燈具下配光,目前我國尚未定出詳細分類方法,可參照日本的燈具配光分類。

截止型配光，90度角度光強在10cd/1000/m以下，80度角度下強在30cd/1000/m以下,在60度至50度范圍內(nèi)的光強在200cd/1000/m以上。

5-1-4  道路交通的布燈方式

道路照明的布燈方式有:桿柱照明方式、高桿高照方式、懸鏈照明方式、高爛照明方式。

松花江大橋道路交通照明采用了路燈照明(桿欄照明方式)和引導性的護欄燈照明(高欄照明方式),其照明燈具以選用為主,設計為輔。照明燈具安裝在高度為15m以下的燈桿頂端,最為廣泛運用,太高成本增加,且溢向路面外光通量增加,總效率低。按照經(jīng)驗,氣體放電燈的燈桿高度在10至15m較為經(jīng)濟。松花江大橋路燈選用在此范圍內(nèi),并考慮 “照明燈具的配置標準”(見后敘)。路燈選用的照明器外伸部分(懸臂)在1至1.5m的范圍內(nèi)。照明器與路面水平面的傾斜角度要<5度。

照明燈具要使路面亮度分布均勻,經(jīng)濟合理,很大程度上取決于燈具的合理配置,基本的排列方式有:

(1)一側(cè)排列   (2)交錯排列  (3) 相對矩形排列  (4) 中央懸掛配列  (5) 中央分離帶布置方式.

不同寬度路面,燈具采用不同排列方式組合.松花江大橋路面寬度 12  m,推薦采用相對矩形排列.其安裝高度(H),燈的安裝間距(S),道路寬度(W)的比率控制在一定的范圍之內(nèi).

相對矩形排列

松花江大橋主橋,單向行車路面寬  12 m,中央分隔帶 4  m,人行道寬 2.6  m,根據(jù)各種標準,并通過計算機仿真技術對道路交通照明進行模擬,進行設計改進,推薦懸臂1.5-2M,仰角0-3度,雙側(cè)對稱矩形布置,燈具采用截止型的配光,間距25m,這樣,主要目的是限制眩光,改善照明均勻度,只有燈高間距,很好配合才能發(fā)揮燈具的配光曲線特性,以便產(chǎn)生良好視覺效果和經(jīng)濟效益.

5-2  橋梁燈飾夜景照明

松花江江大橋夜景景觀效果模擬圖---白色光源方案             松花江江大橋夜景景觀效果模擬圖---綠色光源方案

5-2-1 燈飾照明作用

隨著高科技發(fā)展,裝飾照明為人類提供了未能想象到的形與色的世界。新的能源、新的照明系統(tǒng),使現(xiàn)代橋梁呈現(xiàn)出嶄新的空間形象,輕巧、開放、自由、延伸，裝飾照明是利用光的各種特性去創(chuàng)造所需的光的環(huán)境,使照明充分發(fā)揮藝術作用。松花江大橋燈飾夜間照明是為了營造橋梁夜景景觀效果,強調(diào)斜拉橋的藝術造型及整體氣勢,創(chuàng)造橋梁夜景空間氣氛,加強橋梁夜景空間感,豐富橋梁燈飾照明的光影藝術.

5-2-2 燈飾照明表現(xiàn)內(nèi)容:

5-2-2-1 橋梁象征性照明: 

現(xiàn)代橋梁作為城市夜景的重要資源,應強調(diào)其象征性、現(xiàn)代感,松花江大橋夜景照明要體現(xiàn)現(xiàn)代斜拉橋的簡潔流暢、輕巧纖細、連續(xù)舒展的特性,并要體現(xiàn)出松花江大橋的象征性、標準性。

5-2-2-2 斜拉橋的特性表現(xiàn):

夜景照明中表現(xiàn)斜拉橋構造上的藝術美,用光強調(diào)結構特性,如: 橋塔的高聳挺拔,夜景照明中體現(xiàn)其力量緊張感,拉索的秀麗柔美,蘊含著“心理誘引力線 ”,夜景中體現(xiàn)輕紗般的透明感。

5-2-2-3 強調(diào)親水性:

夜景照明應考慮在主梁底投光在江面形成倒影效果,并與橋域附近夜景的光環(huán)境相協(xié)調(diào)。

5-2-2-4照明底整體性: 

橋梁各個部分照明表現(xiàn)不同特性與內(nèi)容,但其照明效果應具整體性。

5-2-2-5 照明的安全性: 

橋梁燈飾夜景照明應注意舒適的亮度分布,注意眩光,要考慮影響道路交通安全行車。

5-2-3橋梁燈飾效果照明手法: 

橋梁燈飾夜景照明手法有:點光法、線光法、面光法,此外,還有空間手法、時間手法、色彩手法。

5-2-3-1  點光法 : 

主要指采用形式來誘導視線，加強流動感和連續(xù)感,并溝通橋梁構件形態(tài)的一種簡單方法,這種方法在懸索橋的主纜夜景照明中常用,在斜拉橋中運用較少。

5-2-3-2  線光法 :

指沿用形體世界排置連續(xù)燈管,形成光輪廓,勾畫出建筑空間形態(tài),給人于明確的空間印象.該手法可用于斜拉橋的主塔、主梁上。

5-2-3-3  面光法: 

指用光面進行渲染。目前常采用在整塊建筑壁面上用投射進行渲染,通過光的強弱及色彩變換,強調(diào)空間效果,突出面造型,該手法常用于斜拉橋主塔、拉索、主梁上。松花江大橋夜景照明設計中,主要運用面光法對主塔,拉索,主梁進行夜景照明.

5-2-3-4  空間手法:   

通過照明器不同位置,不同亮度,不同照射角,對斜拉橋的不同照射對象產(chǎn)生有層次,有立體感,富于變化的橋梁夜景景觀效果.

主塔              投光(面光源)          全面部分(上,下,側(cè),正面,其它)

                  直接發(fā)光           點光源

                                     線光源

  主梁            通過內(nèi)部道路照明          

                  投光            側(cè)面

                 底面

直接發(fā)光       

斜拉索            投光(面光源)          全面部分

                  直接投光            點光源            全面部分

                                      線光源            全面部分

5-2-3-5  光色手法:

合適的光色是采用具用適合光譜的光源和采用幾種光源混合照明而獲得的光色，在斜拉橋夜景照明中有:光色的物理效果,光色的心理效果,光色的生理效果,光色的標志效果作用。斜拉橋的光色手法,是在不同季節(jié)、不同時間段采用不同的色調(diào),不同的照度的光.并在斜拉橋不同照明要素營造不同色調(diào)的光氛圍.在重點照明部位用不同的光色,起對比或強調(diào)作用。

5-2-3-6  時間手法: 在不同的時間段,用不同的空間手法組合進行色彩變化,創(chuàng)造富于變化的橋梁夜景,這些場景變化根據(jù)季節(jié)、節(jié)假日、平日而變。甚至精確到一天時間的黃昏、夜晚和深夜這些時間段。

以上的六種夜景照明手法在斜拉橋夜景照明中是兼而有之,相互補充和協(xié)調(diào),以達到斜拉橋燈飾夜景照明的頂期效果。

5-2-4  橋梁照明要素

燈飾夜景照明不需要把結構全部照亮,這樣會造成平淡的光環(huán)境.要創(chuàng)造光影藝術效果,根據(jù)斜拉橋的美學特征,進行選擇性照明,在恰當部位照明,采取恰當形式,營造主題思想.斜拉橋燈飾夜景照明要素一般有:主塔、斜拉索、主梁。

5-2-4-1 主塔夜景照明設計

作為斜拉橋主構要素而在力學上起重要作用的主塔,其高聳挺拔,堅固雄偉引人注目,起象征和標志作用。因而主塔是斜拉橋夜景景觀的重要照明要素。

松花江大橋主塔高113m,斷面呈帶凹槽的異面五邊形,主塔形狀變化豐富,燈光照明表達的光影效果豐富,夜景景觀照明主要表現(xiàn)方法是用燈光效果突出索塔高聳挺拔的豐姿和“天鵝”的藝術造型,用光設計時在橋面上橋塔四周安裝高功率燈投射塔體,節(jié)假日夜晚對塔體上部,中部,下部進行照明,使橋塔變得晶瑩剔透,要體現(xiàn)橋塔的挺拔、俊美,體現(xiàn)其景觀性、象征性。節(jié)日深夜,照明重點改變，只對橋塔上部進行照明,平日夜晚,只對橋塔上部、中部進行照明。夏季對橋塔照明采用冷色光,冬季則采用暖色光。另外,松花江大橋由于所處松花江干流,哈爾濱江段,其年溫差大,冬季寒冷漫長,白雪皚皚,且松花江屬季節(jié)性封凍河流,封凍期近150天,造成背景亮度值較大,這對松花江大橋冬季夜景照明有一定的影響,在主塔夜景照明設計應時應注意考慮。

                            松環(huán)江大橋主塔夜景照明設計

主塔夜景照明效果模擬—桔紅色       主塔夜景照明效果模擬—白色        主塔夜景照明效果模擬—綠色

主塔夜景照明-夏季-節(jié)日-白色         主塔夜景照明-夏季-節(jié)日-藍色        主塔夜景照明-夏季-節(jié)日-綠色

主塔夜景照明-夏季-平日-白色        主塔深夜夜景照明-夏季-平日-白色   主塔深夜夜景照明-夏季-節(jié)日-白色

5-2-4-2  斜拉索夜景景觀設計

斜拉索是斜拉橋的主要承重部件，是力的傳遞線。它形成簡潔、穩(wěn)定的幾何構圖，蘊藏著明確、強勁的力感，拉索不僅是斜拉橋的主構單元，而且也是決定橋梁景觀的重要因素。因此，在夜景設計中將拉索作為僅次于橋梁的重要照明要素來表現(xiàn)。使索面在夜空中呈現(xiàn)夢幻般輕薄透明如紗的景觀效果。

斜拉索夜景照明設計考慮了點光法，線光法，面光法。點光法的燈串形式能誘導視線，有較強的流動感、連續(xù)感，但燈具的安裝會破壞拉索的表面保護層，實際上，國內(nèi)外大型懸索橋都用點光源表現(xiàn)主攬輪廓。線光法，能形成強的光輪廓，能清晰勾畫出拉索的空間形態(tài)，但它用同樣存在點光法的缺點，且適合線光法的燈具抗震性能，耐老化性能壽命都不理想，且工程造價高，如熒光燈，霓虹燈，光纖等。且造價高。結合國內(nèi)一些大型斜拉橋夜景的做法（如南京長江二橋，武漢軍山大橋，南浦大橋，楊浦大橋等）。松花江大橋斜拉索夜景照明采用面光法。

松花江大橋的斜拉索夜景照明主要從拉索全部照明，拉索部分照明，不同光色照明，給予考慮。拉索的照明燈具按通常做法之一，是安置在拉索的基座外側(cè)，順著拉索方向逐根照明。松花江大橋拉索采用的是104根索的扇形布置形式。主橋南岸邊墩范圍內(nèi)設2個5.0m 加密索，從景觀角度考慮，為不破壞拉鎖的韻律節(jié)奏感，拉索基座不設照明等，不進行夜景照明。

拉索夜景照明供電分別來自大橋的兩頭所設箱式變電站，電纜預埋管敷沒，投光燈支架間距是拉索間距12m。通過拉索夜景照明的設計的平均照度推算投射燈功率數(shù)。同時燈具應做充分的防眩光處理。

松花江大橋斜拉索夜景照明設計方案同主塔夜景照明設計（表格內(nèi)容）相同，只是照明部位發(fā)生變化。

松花江江大橋斜拉索夜景景觀效果----側(cè)面----節(jié)日----深夜----白色

松花江江大橋斜拉索夜景景觀效果----側(cè)面----節(jié)日----夜晚----白色

松花江江大橋斜拉索夜景景觀效果----側(cè)面----節(jié)日----夜晚----綠色

5-2-4-3  主梁夜景景觀設計

由直線要素構成具有簡潔造型為特征的斜拉橋，其主梁的形態(tài)影響著斜拉橋的側(cè)面景觀。夜景景觀設計，主梁的照明應體現(xiàn)斜拉橋的簡潔流暢，輕巧纖細，連續(xù)舒展的特點。

松花江大橋主橋主梁為鋼筋混凝土結合梁。主梁截面以工字鋼邊梁肋，中心小縱梁，與混凝土橋面結合形成組合截面。主梁高2.2-2.47m，為體現(xiàn)主梁的特點，夜景照明中，主要對主梁的側(cè)面，進行泛光照明。燈具可安裝于主梁工字鋼翼緣下用膨脹螺栓固定，照過設計的平均照度計算所需射燈的功率。通過計算機三維仿真夜景景觀模擬，在下橫梁處的主梁的底面進行適當?shù)姆汗庹彰鳎茉鰪娝苫ń髽虻褂暗囊咕靶Ч?，使橋梁底整體形態(tài)在夜空中更鮮明、生動。具體做法是通過布設在主塔下橫梁底設射燈分別向邊跨、中跨照射。

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