景觀大橋亮化設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述

孫展，董建明

（中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司西安分公司，西安 710018）

1 工程概況

西安國(guó)際社區(qū)灃靈大橋（中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司參選方案，以下簡(jiǎn)稱灃靈大橋），主橋道路全長(zhǎng)230 m，寬43 m，道路斷面形式為1.3 m 拉索區(qū)+7.5 m 人行道及非機(jī)動(dòng)車道+11 m 機(jī)動(dòng)車道+3.4 m 中央側(cè)分帶+11 m 機(jī)動(dòng)車道+7.5 m 非機(jī)動(dòng)車道及人行道+1.3 m 拉索區(qū)。本次亮化方案設(shè)計(jì)主要考慮對(duì)大橋進(jìn)行功能性亮化設(shè)計(jì)及橋塔、橋身、斜拉索、引橋橋體、橋墩等進(jìn)行景觀亮化設(shè)計(jì)。

2 設(shè)計(jì)思路及要求

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，城市群對(duì)于公共建構(gòu)筑物的要求已不再單純地是滿足使用，而是更加追求光影結(jié)合與流轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)美。隨著我國(guó)提出的碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)，在景觀照明設(shè)計(jì)中節(jié)能也成為設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注的重點(diǎn)。不但要結(jié)合大橋本身特點(diǎn)量身定制合理的亮化方案，也要做到節(jié)能低耗。本次以灃靈大橋?yàn)槔?，?jiǎn)單討論亮化設(shè)計(jì)過程中的一些想法與經(jīng)驗(yàn)。

灃靈大橋亮化要根據(jù)其本身特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，凸顯橋梁的立體感，不但要體現(xiàn)出大橋本身的神韻，兼顧白天景觀的視覺效果，還要?jiǎng)屿o結(jié)合，做到夜景照明設(shè)計(jì)融合周圍環(huán)境，注重整體美感效果，以人為本，兼顧一般，創(chuàng)造舒適和諧的夜間光環(huán)境，凸顯“國(guó)際性、先進(jìn)性、宜居性”主題，使之成為西安國(guó)際社區(qū)周邊地標(biāo)性夜景建筑，無論陰晴雨霧都給人全新的美感，遠(yuǎn)觀近品都耐人尋味。

與一般建筑、道路照明不同，橋梁照明在滿足功能照明的前提下還對(duì)景觀照明有一定的要求，滿足視覺美感和藝術(shù)效果?，F(xiàn)代化橋梁景觀設(shè)計(jì)無論在燈具選型、布置、控制等方面都應(yīng)凸顯其先進(jìn)性，將現(xiàn)代化元素考慮進(jìn)去，做到與國(guó)際接軌的效果。

3 亮化設(shè)計(jì)原則

3.1 功能性照明設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)原則

1）為車輛及行人創(chuàng)造良好的視覺環(huán)境，確保行車安全、暢通，提高車輛行駛效率，方便行人出行，優(yōu)化區(qū)域環(huán)境。

2）安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)省能源、維修方便[1]。

3）考慮與周邊道路照明的自然過渡，供電系統(tǒng)及控制方式合理，力求揚(yáng)長(zhǎng)避短。

3.2 景觀性照明在設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)原則

1）以人為本，遠(yuǎn)近相宜，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮人在景觀系統(tǒng)中的主體地位，在滿足市民通行要求的基礎(chǔ)上，更加注重景觀的實(shí)用功能和視覺美觀效果，創(chuàng)造出合理有序、安全舒適的道路空間。

2）因地制宜，注重生態(tài)，設(shè)計(jì)燈具的合理配置，結(jié)合亮化整體突出個(gè)別主題特點(diǎn)，既要產(chǎn)生良好的視覺效果，又能減少日后管理的復(fù)雜度，構(gòu)建和諧的生態(tài)景觀環(huán)境。

3）整體協(xié)調(diào)，統(tǒng)一風(fēng)格設(shè)計(jì)兼顧與已有城市景觀的關(guān)系，參考周邊已修建部分的亮化效果，力求使國(guó)際社區(qū)整體效果及品質(zhì)統(tǒng)一；注重橋梁的亮化效果與周圍環(huán)境的關(guān)系，突出景觀效果，使大橋作為夜景景觀絢爛奪目。

4）節(jié)約資金，保障安全，在保證亮化景觀效果的前提下，充分考慮資金合理利用，不做無謂的浪費(fèi)，還要保障亮化供電的安全性，將安全供電作為設(shè)計(jì)的重要考量指標(biāo)。

4 亮化方案設(shè)計(jì)

亮化方案設(shè)計(jì)分功能性亮化方案設(shè)計(jì)和景觀性亮化方案設(shè)計(jì)，兩種亮化設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)籌考慮，做到相輔相成，將功能性亮化作為景觀性亮化的一部分，在設(shè)計(jì)之初提前確定亮化風(fēng)格，避免功能性亮化在整體亮化方案中顯得突兀。

功能性亮化方案：灃靈大橋設(shè)計(jì)橋面方案為1.3 m 拉索區(qū)+7.5 m 人行道及非機(jī)動(dòng)車道+11 m 機(jī)動(dòng)車道+3.4 m 中央側(cè)分帶+11 機(jī)動(dòng)車道+7.5 m 非機(jī)動(dòng)車道及人行道+1.3 m 拉索區(qū)。本次考慮將功能性照明路燈布置于靠近機(jī)動(dòng)車道側(cè)的側(cè)分帶中，距離機(jī)動(dòng)車道沿0.5 m。

在大橋一端位置設(shè)置一座照明專用箱式變電站，本次照明采用10 m+8 m 雙臂路燈，燈臂長(zhǎng)為2.5 m+2 m，對(duì)稱布置于機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車交界處，燈桿間距約30 m，燈具選用截光型LED 燈，機(jī)動(dòng)車側(cè)功率為250 W，非機(jī)動(dòng)車側(cè)功率為120 W，路燈基礎(chǔ)應(yīng)與大橋結(jié)構(gòu)做成一體。

橋面平均照度計(jì)算：

式中，φ 為光源光通量，本工程取1 10l m/W；U 為利用系數(shù)，本工程取0.5；K 為維護(hù)系數(shù)，本工程取0.7；N 為每個(gè)燈具內(nèi)光源數(shù)量，本工程按對(duì)稱布置，N 取2；S 為燈桿間距，本工程取30 m；W 為道路寬度，本工程為22 m。

經(jīng)計(jì)算，本工程橋面平均照度為Eav=29.2 lx。

功率密度驗(yàn)算：

式中，P 為燈具功率，W。

經(jīng)計(jì)算，大橋設(shè)置路燈功率密度小于規(guī)范限定值1 W/m2，滿足規(guī)范要求。

路燈照明低壓供電電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜(YJV22-0.6/1kV 型電纜)，沿橋人行道下敷設(shè)，路燈電纜引入燈桿方式采用進(jìn)出式設(shè)計(jì)。

景觀性亮化方案：灃靈大橋共設(shè)有4 個(gè)橋塔，看似隨意的布置卻充滿國(guó)際感、現(xiàn)代化，照明設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用其自身特點(diǎn)進(jìn)行亮化，通過在塔底部與頂部放置投光燈對(duì)其塔身進(jìn)行照亮，塔身為熒光綠色，所以照明色溫盡量用冷色調(diào)，顯色指數(shù)宜大于100，在晚上可以盡量恢復(fù)其原有色彩，在拉索上用點(diǎn)光源布置，光源間距1 m，采用控制器進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，光源為RGB 全彩光源，沿橋身布置洗墻燈，橋墩用泛光燈向下照射，可采用RCB 全彩型泛光燈，配合拉索上的點(diǎn)光源顏色變化來達(dá)到整體統(tǒng)一的效果，橋梁側(cè)設(shè)置向上投放的射燈，射燈采用細(xì)柱狀強(qiáng)光向天空成展開狀投射，并有控制器進(jìn)線角度控制，最終景觀亮化方案效果參見圖1 所示。

圖1 整體亮化效果展示

亮化燈具的安裝、走線及控制器的放置位置應(yīng)提前做好規(guī)劃。橋體結(jié)構(gòu)應(yīng)提前預(yù)留接線走線槽、穿線管、安裝基礎(chǔ)及預(yù)埋件等，所有穿線應(yīng)做到暗敷。位于主橋塔下側(cè)位置的投光燈應(yīng)布置于橋塔外側(cè)隱蔽處，使橋上行人在白天也看不到投光燈安裝位置；位于主橋塔上側(cè)的投光燈應(yīng)由結(jié)構(gòu)提前預(yù)留卡槽基礎(chǔ)，投光燈“藏”與槽中，并結(jié)合造型做隱藏裝飾，正常情況下燈具應(yīng)不可見。所有燈具角度均不得使橋上行人及行車產(chǎn)生眩光影響。橋身布置洗墻燈應(yīng)結(jié)合橋體結(jié)構(gòu)要求設(shè)置安裝挑板，洗墻燈安裝于挑板上面向橋體照射，燈具照明通過橋體的反光呈現(xiàn)，不得直接向外照射，防止對(duì)橋下觀景人員產(chǎn)生較大眩光。向上投放的遠(yuǎn)射燈僅在橋體一側(cè)布置即可，安裝在相對(duì)于景觀觀賞區(qū)的橋體背側(cè)，照射角度可調(diào)，但不應(yīng)小于橋面水平方向45°，防止對(duì)兩岸行人及行車造成眩光。

5 燈具選擇

HID 燈（高強(qiáng)氣體放電燈，如金屬鹵化物燈和高壓鈉燈）具有光效高、壽命長(zhǎng)、透光性強(qiáng)、光色好等優(yōu)點(diǎn)。

LED 燈具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、體積小、質(zhì)量輕、安全可靠性好、發(fā)熱量低、無熱輻射、環(huán)保、防潮、耐低溫、抗震動(dòng)、調(diào)光方便等優(yōu)點(diǎn)[2]。

功能性照明燈具選擇：考慮到本工程橋梁實(shí)際情況及照度等要求，照明光源選用壽命長(zhǎng)、節(jié)能型高、可靠性和一致性好的LED 燈。

燈具應(yīng)具有較高的效率及機(jī)械強(qiáng)度，便于安裝與維護(hù)，安全可靠，可長(zhǎng)時(shí)間工作于戶外。燈具造型應(yīng)結(jié)合大橋特點(diǎn)選擇較為簡(jiǎn)明與時(shí)尚元素的流線景觀造型。

照明燈具采用半截光型，燈具效率為85%以上。

景觀亮化燈具選擇：本次設(shè)計(jì)采用LED 燈和HID 燈相結(jié)合的方式進(jìn)行亮化設(shè)計(jì)，利用投光燈、點(diǎn)光源、線條燈、洗墻燈、射燈等對(duì)大橋進(jìn)行亮化設(shè)計(jì)。利用燈具本身的燈光特點(diǎn)形成遠(yuǎn)近、明暗、疏密、強(qiáng)弱等的視覺效果，給人心理上以震撼，視覺上以享受。

6 綠色照明

從綠色照明角度考慮，巨大的橋架體積必定意味著高的亮化耗能，但大橋定位比較高，如果僅做簡(jiǎn)單照明，夜間體現(xiàn)不出橋體本身的宏偉與壯觀。所以在滿足景觀需求的同時(shí)應(yīng)充分考慮亮化節(jié)能。

本次功能亮化考慮采用可變型功率整流器進(jìn)行照明控制，后半夜車輛及行人較少時(shí)以增加整流器電抗的方式降低工作電流，減少路燈光通量，降低橋面照度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

景觀照明可實(shí)行平日和各種節(jié)假日不同的開燈模式，所有的燈具進(jìn)行編碼設(shè)置，控制端可以精確控制到每個(gè)燈具，并對(duì)亮化效果進(jìn)行編程。本次對(duì)開燈場(chǎng)景做如下分類。

周內(nèi)開燈模式：通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)投光燈亮度，使得平時(shí)橋塔投光燈亮度開啟為全功率的一半，拉索點(diǎn)光源間隔開啟（燈具開啟間距為2 m）。橋身洗墻燈、橋墩泛光燈與射燈平時(shí)不開啟。周內(nèi)開啟時(shí)間設(shè)置為19:30～23:00。

周末開燈模式：橋塔投光燈亮度開啟全功率的2/3，拉索點(diǎn)光源全部開啟，橋身洗墻燈全部開啟，橋墩泛光燈全部開啟，射燈按時(shí)間設(shè)定開啟，每次開啟時(shí)間為3 min，輪換30 min開啟一次。周末設(shè)置開啟時(shí)間為19:00～23:30。

節(jié)假日開燈模式：所有燈具全功率開啟，并根據(jù)設(shè)定程序開啟動(dòng)態(tài)效果，配合周邊音響音樂及編程程序在節(jié)假日為游客及周邊居民營(yíng)造節(jié)日氣氛。節(jié)假日開啟時(shí)間為18:30～24:00。

7 控制方式與要求

照明專用箱式變電站內(nèi)應(yīng)設(shè)置智能照明控制器，功能性路燈采用三相供電，每回路按L1、L2、L3、L3、L2、L1 跳接方式供電，保持三相平衡。路燈的點(diǎn)亮與熄滅控制應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厝照涨闆r，結(jié)合光照控制與時(shí)間控制，合理進(jìn)行亮度調(diào)整。當(dāng)日照照度不足15lx 時(shí)應(yīng)點(diǎn)亮燈具，當(dāng)日照照度達(dá)到30 lx 時(shí)應(yīng)關(guān)閉燈具。

景觀亮化控制方法可采用主控制器、分控制器、信號(hào)放大器進(jìn)行分級(jí)控制，燈具電源采用直流（12～40 V)安全電壓低壓電源和交流（220 V）市電方式供電，所有燈具均采用編碼控制。

單純地為了行人、行車而設(shè)置的照明已經(jīng)不是當(dāng)代橋架亮化的需求，但也要避免過度亮化帶來的城市光污染，既要彰顯橋梁特色也要與周圍環(huán)境相融合，滿足美麗效果的同時(shí)注重節(jié)能控制。

8 接地保護(hù)

箱式變電站工作接地，變壓器中性點(diǎn)接地，與低壓設(shè)備保護(hù)接地共用一組接地系統(tǒng)，接地系統(tǒng)為環(huán)狀封閉接地網(wǎng)，距箱式變電站外沿垂直距離不小于3 m，接地體為-40 mm×4 mm鍍鋅扁鐵和L 50 mm×5 mm×2 500 mm 鍍鋅角鋼，工頻接地電阻不大于4 Ω。380V/220V 低壓部分配電采用TN-S 系統(tǒng)，路燈燈桿及構(gòu)件、燈具等用電設(shè)備正常情況下不帶電金屬部分均與PE 線可靠連接，接地電阻不大于10 Ω。由控制器控制的（12～40 V）安全燈具采用不接地方式，并禁止燈具電源線防護(hù)層、外殼等與接地系統(tǒng)相連接。

9 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，景觀亮化工程越來越被人們重視，本文通過對(duì)灃靈大橋亮化方案的總結(jié)，對(duì)橋梁類亮化特點(diǎn)等進(jìn)行了分析。目前，城市對(duì)橋梁亮化的安全性及美觀性提出了更高的要求，因地制宜地選擇適合的亮化方案，結(jié)合具體投資及規(guī)模合理地選擇亮化標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到更加完美的效果。