景观大桥亮化设计要点概述

2022-04-01孙展董建明

工程建设与设计 2022年5期

孙展，董建明

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司西安分公司，西安 710018）

1 工程概况

西安国际社区沣灵大桥（中国市政工程华北设计研究总院有限公司参选方案，以下简称沣灵大桥），主桥道路全长230 m，宽43 m，道路断面形式为1.3 m 拉索区+7.5 m 人行道及非机动车道+11 m 机动车道+3.4 m 中央侧分带+11 m 机动车道+7.5 m 非机动车道及人行道+1.3 m 拉索区。本次亮化方案设计主要考虑对大桥进行功能性亮化设计及桥塔、桥身、斜拉索、引桥桥体、桥墩等进行景观亮化设计。

2 设计思路及要求

随着社会的不断发展，城市群对于公共建构筑物的要求已不再单纯地是满足使用，而是更加追求光影结合与流转的动态美。随着我国提出的碳达峰和碳中和的目标，在景观照明设计中节能也成为设计人员需要关注的重点。不但要结合大桥本身特点量身定制合理的亮化方案，也要做到节能低耗。本次以沣灵大桥为例，简单讨论亮化设计过程中的一些想法与经验。

沣灵大桥亮化要根据其本身特点进行设计，凸显桥梁的立体感，不但要体现出大桥本身的神韵，兼顾白天景观的视觉效果，还要动静结合，做到夜景照明设计融合周围环境，注重整体美感效果，以人为本，兼顾一般，创造舒适和谐的夜间光环境，凸显“国际性、先进性、宜居性”主题，使之成为西安国际社区周边地标性夜景建筑，无论阴晴雨雾都给人全新的美感，远观近品都耐人寻味。

与一般建筑、道路照明不同，桥梁照明在满足功能照明的前提下还对景观照明有一定的要求，满足视觉美感和艺术效果。现代化桥梁景观设计无论在灯具选型、布置、控制等方面都应凸显其先进性，将现代化元素考虑进去，做到与国际接轨的效果。

3 亮化设计原则

3.1 功能性照明设计时的设计原则

1）为车辆及行人创造良好的视觉环境，确保行车安全、畅通，提高车辆行驶效率，方便行人出行，优化区域环境。

2）安全可靠、技术先进、经济合理、节省能源、维修方便[1]。

3）考虑与周边道路照明的自然过渡，供电系统及控制方式合理，力求扬长避短。

3.2 景观性照明在设计时的设计原则

1）以人为本，远近相宜，设计时充分考虑人在景观系统中的主体地位，在满足市民通行要求的基础上，更加注重景观的实用功能和视觉美观效果，创造出合理有序、安全舒适的道路空间。

2）因地制宜，注重生态，设计灯具的合理配置，结合亮化整体突出个别主题特点，既要产生良好的视觉效果，又能减少日后管理的复杂度，构建和谐的生态景观环境。

3）整体协调，统一风格设计兼顾与已有城市景观的关系，参考周边已修建部分的亮化效果，力求使国际社区整体效果及品质统一；注重桥梁的亮化效果与周围环境的关系，突出景观效果，使大桥作为夜景景观绚烂夺目。

4）节约资金，保障安全，在保证亮化景观效果的前提下，充分考虑资金合理利用，不做无谓的浪费，还要保障亮化供电的安全性，将安全供电作为设计的重要考量指标。

4 亮化方案设计

亮化方案设计分功能性亮化方案设计和景观性亮化方案设计，两种亮化设计应统筹考虑，做到相辅相成，将功能性亮化作为景观性亮化的一部分，在设计之初提前确定亮化风格，避免功能性亮化在整体亮化方案中显得突兀。

功能性亮化方案：沣灵大桥设计桥面方案为1.3 m 拉索区+7.5 m 人行道及非机动车道+11 m 机动车道+3.4 m 中央侧分带+11 机动车道+7.5 m 非机动车道及人行道+1.3 m 拉索区。本次考虑将功能性照明路灯布置于靠近机动车道侧的侧分带中，距离机动车道沿0.5 m。

在大桥一端位置设置一座照明专用箱式变电站，本次照明采用10 m+8 m 双臂路灯，灯臂长为2.5 m+2 m，对称布置于机动车与非机动车交界处，灯杆间距约30 m，灯具选用截光型LED 灯，机动车侧功率为250 W，非机动车侧功率为120 W，路灯基础应与大桥结构做成一体。

桥面平均照度计算：

式中，φ 为光源光通量，本工程取1 10l m/W；U 为利用系数，本工程取0.5；K 为维护系数，本工程取0.7；N 为每个灯具内光源数量，本工程按对称布置，N 取2；S 为灯杆间距，本工程取30 m；W 为道路宽度，本工程为22 m。

经计算，本工程桥面平均照度为Eav=29.2 lx。

功率密度验算：

式中，P 为灯具功率，W。

经计算，大桥设置路灯功率密度小于规范限定值1 W/m2，满足规范要求。

路灯照明低压供电电缆采用交联聚乙烯绝缘电力电缆(YJV22-0.6/1kV 型电缆)，沿桥人行道下敷设，路灯电缆引入灯杆方式采用进出式设计。

景观性亮化方案：沣灵大桥共设有4 个桥塔，看似随意的布置却充满国际感、现代化，照明设计应充分利用其自身特点进行亮化，通过在塔底部与顶部放置投光灯对其塔身进行照亮，塔身为荧光绿色，所以照明色温尽量用冷色调，显色指数宜大于100，在晚上可以尽量恢复其原有色彩，在拉索上用点光源布置，光源间距1 m，采用控制器进行动态控制，光源为RGB 全彩光源，沿桥身布置洗墙灯，桥墩用泛光灯向下照射，可采用RCB 全彩型泛光灯，配合拉索上的点光源颜色变化来达到整体统一的效果，桥梁侧设置向上投放的射灯，射灯采用细柱状强光向天空成展开状投射，并有控制器进线角度控制，最终景观亮化方案效果参见图1 所示。

图1 整体亮化效果展示

亮化灯具的安装、走线及控制器的放置位置应提前做好规划。桥体结构应提前预留接线走线槽、穿线管、安装基础及预埋件等，所有穿线应做到暗敷。位于主桥塔下侧位置的投光灯应布置于桥塔外侧隐蔽处，使桥上行人在白天也看不到投光灯安装位置；位于主桥塔上侧的投光灯应由结构提前预留卡槽基础，投光灯“藏”与槽中，并结合造型做隐藏装饰，正常情况下灯具应不可见。所有灯具角度均不得使桥上行人及行车产生眩光影响。桥身布置洗墙灯应结合桥体结构要求设置安装挑板，洗墙灯安装于挑板上面向桥体照射，灯具照明通过桥体的反光呈现，不得直接向外照射，防止对桥下观景人员产生较大眩光。向上投放的远射灯仅在桥体一侧布置即可，安装在相对于景观观赏区的桥体背侧，照射角度可调，但不应小于桥面水平方向45°，防止对两岸行人及行车造成眩光。

5 灯具选择

HID 灯（高强气体放电灯，如金属卤化物灯和高压钠灯）具有光效高、寿命长、透光性强、光色好等优点。

LED 灯具有发光效率高、使用寿命长、体积小、质量轻、安全可靠性好、发热量低、无热辐射、环保、防潮、耐低温、抗震动、调光方便等优点[2]。

功能性照明灯具选择：考虑到本工程桥梁实际情况及照度等要求，照明光源选用寿命长、节能型高、可靠性和一致性好的LED 灯。

灯具应具有较高的效率及机械强度，便于安装与维护，安全可靠，可长时间工作于户外。灯具造型应结合大桥特点选择较为简明与时尚元素的流线景观造型。

照明灯具采用半截光型，灯具效率为85%以上。

景观亮化灯具选择：本次设计采用LED 灯和HID 灯相结合的方式进行亮化设计，利用投光灯、点光源、线条灯、洗墙灯、射灯等对大桥进行亮化设计。利用灯具本身的灯光特点形成远近、明暗、疏密、强弱等的视觉效果，给人心理上以震撼，视觉上以享受。

6 绿色照明

从绿色照明角度考虑，巨大的桥架体积必定意味着高的亮化耗能，但大桥定位比较高，如果仅做简单照明，夜间体现不出桥体本身的宏伟与壮观。所以在满足景观需求的同时应充分考虑亮化节能。

本次功能亮化考虑采用可变型功率整流器进行照明控制，后半夜车辆及行人较少时以增加整流器电抗的方式降低工作电流，减少路灯光通量，降低桥面照度，实现节能效果。

景观照明可实行平日和各种节假日不同的开灯模式，所有的灯具进行编码设置，控制端可以精确控制到每个灯具，并对亮化效果进行编程。本次对开灯场景做如下分类。

周内开灯模式：通过调节器调节投光灯亮度，使得平时桥塔投光灯亮度开启为全功率的一半，拉索点光源间隔开启（灯具开启间距为2 m）。桥身洗墙灯、桥墩泛光灯与射灯平时不开启。周内开启时间设置为19:30～23:00。

周末开灯模式：桥塔投光灯亮度开启全功率的2/3，拉索点光源全部开启，桥身洗墙灯全部开启，桥墩泛光灯全部开启，射灯按时间设定开启，每次开启时间为3 min，轮换30 min开启一次。周末设置开启时间为19:00～23:30。

节假日开灯模式：所有灯具全功率开启，并根据设定程序开启动态效果，配合周边音响音乐及编程程序在节假日为游客及周边居民营造节日气氛。节假日开启时间为18:30～24:00。

7 控制方式与要求

照明专用箱式变电站内应设置智能照明控制器，功能性路灯采用三相供电，每回路按L1、L2、L3、L3、L2、L1 跳接方式供电，保持三相平衡。路灯的点亮与熄灭控制应根据当地日照情况，结合光照控制与时间控制，合理进行亮度调整。当日照照度不足15lx 时应点亮灯具，当日照照度达到30 lx 时应关闭灯具。

景观亮化控制方法可采用主控制器、分控制器、信号放大器进行分级控制，灯具电源采用直流（12～40 V)安全电压低压电源和交流（220 V）市电方式供电，所有灯具均采用编码控制。

单纯地为了行人、行车而设置的照明已经不是当代桥架亮化的需求，但也要避免过度亮化带来的城市光污染，既要彰显桥梁特色也要与周围环境相融合，满足美丽效果的同时注重节能控制。

8 接地保护

箱式变电站工作接地，变压器中性点接地，与低压设备保护接地共用一组接地系统，接地系统为环状封闭接地网，距箱式变电站外沿垂直距离不小于3 m，接地体为-40 mm×4 mm镀锌扁铁和L 50 mm×5 mm×2 500 mm 镀锌角钢，工频接地电阻不大于4 Ω。380V/220V 低压部分配电采用TN-S 系统，路灯灯杆及构件、灯具等用电设备正常情况下不带电金属部分均与PE 线可靠连接，接地电阻不大于10 Ω。由控制器控制的（12～40 V）安全灯具采用不接地方式，并禁止灯具电源线防护层、外壳等与接地系统相连接。