松花江斜拉桥夜景景观设计

松花江斜拉桥夜景景观设计

林选泉  该论文发表于《公路》2003/09

本文为黑龙江省交通厅(2002)课题――《松花江大桥桥梁景观设计的研究》部分成果

摘要：现代城市的大型桥梁是城市重要的景观资源，它的夜景景观影响着城市夜景景观，同时，桥梁夜景景观是桥梁景观设计的重要组成部分。本文以松花江大桥为例，对斜拉桥的夜景景观设计进行阐述，介绍了该斜拉桥夜景照明的目的，照明设计原则，照明设计要点，并对该斜拉桥的道路交通照明和灯饰夜景照明设计进行详细论述。

关键词：斜拉桥、景观设计、夜景景观、夜景照明、交通照明

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

Abstract:

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

Keyword:

cable-stayedbridge;designoflandscape;nightlandscape;trafficlighting;lampornamentslighting

灯光的最初作用就是照明，随着能源资源的丰富，照明科学技术的进步，灯光照明不再是原始意义上的概念，他进入到艺术的层面，为改变城市景观起着重要的作用。灯光夜景已成为现代文明的重要标志。

城市的灯光夜景和景观形象是城市风貌不可分离的一部分，在现代化的发展进程中，世界上许多国家都非常重视城市夜景光环境的创造，而现代城市桥梁是城市重要的景观资源，它的夜景景观影响着城市夜景景观。同时桥梁夜景景观是桥梁景观设计中的重要组成部分。

1. 桥梁夜景照明的目的

随着现代城市夜间活动日趋丰富而延长，城市桥梁的夜景景观对于创造新的景观点，新的水边活动空间，以及美化城市夜景都有着重大意义，灯光表现力是创造灯光艺术的重要因素，桥梁夜景照明就是利用灯光表现力来美化环境空间，在利用灯光满足交通照明的同时，利用灯具的造型及其光色的协调，使桥梁环境空间具有某种气氛和意境，体现一定桥梁建筑的风格，增加桥梁建筑的美感，使环境空间更加符合人们的心理和生理上的要求，从而得到的美的享受和心理平衡。

松花江大桥位于松花江干流中流，哈尔滨江段，是哈尔滨绕城高速公路（四方台处）的一个重要组成部分。为双面双索结合梁斜拉桥，主跨336米，有其自身的景观性、象征性、文化性和旅游性，他的建成将添补国内在低温地区建造特大斜拉桥的空白，他将成为新的沿江旅游景观点，成为哈尔滨市具有标志意义的景观大桥，随着哈尔滨城市建设的发展，它将成为一座城市桥梁，对松花江大桥进行夜景景观设计有着重要意义。

2. 城市夜景景观设计流程

 3. 桥梁夜景照明设计原则

“安全、适用、经济、美观”是建筑照明装置设计的基本原则。桥梁夜景照明设计要遵循建筑照明设计原则，形成正确的灯饰夜景和照明系统设计原则，充分应用各种设计要素和表现手法，用科学系统的设计程序进行灯饰夜景照明和道路交通照明设计以取得预期的夜景效果。

松花江大桥夜景照明设计原则

1.  应用新技术，按照光学原理采用多种光源组合，最大限度展示松花江大桥整体艺术造型（整体夜景）和具有特性的单体结构（主塔、拉索、主梁）的美学特性和艺术内涵，营造出以桥梁为主体，流动变化的、富于空间想象力的桥梁夜景。

2.  根据场所的环境特点与桥梁环境相协调，营造出富于特色的夜间光环境氛围。

3.  针对不同对象，采用不同照明手法。同时结合松花江大桥的实际工程，对光源位置、光色、光照角度、光源几灯具等方面进行适宜的选择。

4. 照明中注意交通安全。

5. 应用电脑三维仿真技术制作效果图进行各夜景景观设计方案分析比较，并改进，得出方案，以便有关单位及专家评审选定。

4. 桥梁夜景照明设计要点

    斜拉桥夜景照明可分为灯饰夜景照明和道路夜景照明两部分。灯光环境影响着桥梁夜景整体景观。它是指由光（照度水平和分布、照明的形式和颜色）与颜色（色调、颜色分布、颜色显示）在桥梁及其环境空间建立同桥梁建筑形态有关的生理和心理环境。

桥梁灯饰夜景照明，道路交通照明以及光环境构成了桥梁整体景观效果。道路交通照明满足桥梁交通功能，对灯饰夜景照明起补充作用，而灯饰夜景照明侧重于营造景观效果，但良好的夜景照明也会提高行车和行人生理和心理的安全感。因此，它们两者在夜景照明设计中是相互联系渗透的。

斜拉桥夜景照明设计中要考虑桥梁周边环境要素，如设计中要考虑结合桥域城市的历史文化及民俗风情，要反映当地人民喜好的夜景风格，要考虑桥背景亮度因素。

考虑斜拉桥的照明对象（主塔、斜拉索、主梁）夜景照明手法（空间手法、时间手法、色彩手法），考虑照明系统的照明方式（一般照明，分区照明，局部照明，混合照明）另外，要根据灯饰夜景照明和道路交通照明的要求，遵照国家照明专业委员会所制订的相关建筑物照明标准，确定照明所需的照度，计算出光源功率，在此基础上选配合适的光源，设置灯具形式，确定灯具的数量，选择投照方向并确定投照位置等。

5．斜拉桥夜景照明设计

5-1道路交通照明设计

5-1-1 交通照明目的及指标

道路交通照明为功能性照明，即为了满足夜间行车和行人的需要设置的路灯照明，它主要是考虑路面照度、亮度、照明均匀度、眩光指数、照明诱导性等技术要求。

松花江大桥道路交通照明设计要考虑以下四个指标：

1、  路面的平均亮度

2、  路面亮度分布的均匀程度

3、  采用的照明器眩光程度

4、  路灯排列的诱导性指标

5-1-2 道路交通照明系统

松花江大桥道路交通照明；所需的灯具及光源的技术指标均严格按照国家有关规范要求设计，灯杆、位置、距离、高度等条件参照桥梁设计单位提出的基础条件，由于路灯照明光、色、强度与夜景景观照明用灯不可分割，在夜景总体方按设计时，充分考虑路灯照明对景观照明的影响。

根据松花江大桥平面线形，设计了二种道路照明系统：路灯照明、引导性的护栏灯照明，路灯照明力保证交通安全提供了基本照明环境，护栏灯则加强了视觉引导性，使司机提前接受前方信息以及桥面约束信息，及时做出反应，保证交通安全。

桥面类型不同,对照明灯功能的要求也不同，这些要求相应标准如下:

ICE对各种道路照明的推荐值

ICE 的道路分类

桥面亮度对能否清晰看到目标起非常重要的作用,亮度越高,目标能见开度越高,研究表面,当桥面亮度为0.6cd/m²时,能见度只有25%,而当亮度开至2cd/m²时,能见度达80%。

    照明均匀度等于最小亮度与平均亮度的比值,均匀度过低,桥面上产生暗区,会降低目标的可见度。

    灯具产生的眩光影响道路使用者的视觉功能,同等亮度均匀度条件下,高眩光会造成能见度降低.

    松花江大桥主桥桥面单向行车道宽12 m，双向六车道，中央设分隔带4m，路面平均照度设计在25Lx左右,路面亮度不低于1.2cd/m²，照明总体均匀度≥0.4，眩光指标数G≥6。根据各种道路照明所使用的光源种类拟选用高压钠灯(250W),根据以上指标进行道路交通照明设计.

    5-1-3 道路交通照明的灯具  

道路用的灯具主要作用是控制配光和保护光源,路灯灯具的配光主要应根据使用场所和路边的周围明暗的条件,路面亮度的均匀度以及眩光的限制条件来确定.松花江大桥位于哈尔滨绕城高速公路四方台处,它地处市郊,四周为开阔的松花江冲积河滩,少有建筑物,周围较暗,应采用截止型配光,这样能使道路亮度高,均匀度高而眩光减少.

照明灯具下配光,目前我国尚未定出详细分类方法,可参照日本的灯具配光分类。

截止型配光，90度角度光强在10cd/1000/m以下，80度角度下强在30cd/1000/m以下,在60度至50度范围内的光强在200cd/1000/m以上。

   5-1-4  道路交通的布灯方式

道路照明的布灯方式有:杆柱照明方式、高杆高照方式、悬链照明方式、高烂照明方式。

松花江大桥道路交通照明采用了路灯照明(杆栏照明方式)和引导性的护栏灯照明(高栏照明方式),其照明灯具以选用为主,设计为辅。照明灯具安装在高度为15m以下的灯杆顶端,最为广泛运用,太高成本增加,且溢向路面外光通量增加,总效率低。按照经验,气体放电灯的灯杆高度在10至15m较为经济。松花江大桥路灯选用在此范围内,并考虑 “照明灯具的配置标准”(见后叙)。路灯选用的照明器外伸部分(悬臂)在1至1.5m的范围内。照明器与路面水平面的倾斜角度要<5度。

照明灯具要使路面亮度分布均匀,经济合理,很大程度上取决于灯具的合理配置,基本的排列方式有:

(1)一侧排列   (2)交错排列  (3) 相对矩形排列  (4) 中央悬挂配列  (5) 中央分离带布置方式.

不同宽度路面,灯具采用不同排列方式组合.松花江大桥路面宽度 12  m,推荐采用相对矩形排列.其安装高度(H),灯的安装间距(S),道路宽度(W)的比率控制在一定的范围之内.

松花江大桥主桥,单向行车路面宽  12 m,中央分隔带 4  m,人行道宽 2.6  m,根据各种标准,并通过计算机仿真技术对道路交通照明进行模拟,进行设计改进,推荐悬臂1.5-2M,仰角0-3度,双侧对称矩形布置,灯具采用截止型的配光,间距25m,这样,主要目的是限制眩光,改善照明均匀度,只有灯高间距,很好配合才能发挥灯具的配光曲线特性,以便产生良好视觉效果和经济效益.

5-2  桥梁灯饰夜景照明

5-2-1 灯饰照明作用

随着高科技发展,装饰照明为人类提供了未能想象到的形与色的世界。新的能源、新的照明系统,使现代桥梁呈现出崭新的空间形象,轻巧、开放、自由、延伸，装饰照明是利用光的各种特性去创造所需的光的环境,使照明充分发挥艺术作用。松花江大桥灯饰夜间照明是为了营造桥梁夜景景观效果,强调斜拉桥的艺术造型及整体气势,创造桥梁夜景空间气氛,加强桥梁夜景空间感,丰富桥梁灯饰照明的光影艺术.

5-2-2 灯饰照明表现内容:

5-2-2-1 桥梁象征性照明: 

现代桥梁作为城市夜景的重要资源,应强调其象征性、现代感,松花江大桥夜景照明要体现现代斜拉桥的简洁流畅、轻巧纤细、连续舒展的特性,并要体现出松花江大桥的象征性、标准性。

5-2-2-2 斜拉桥的特性表现:

夜景照明中表现斜拉桥构造上的艺术美,用光强调结构特性,如: 桥塔的高耸挺拔,夜景照明中体现其力量紧张感,拉索的秀丽柔美,蕴含着“心理诱引力线 ”,夜景中体现轻纱般的透明感。

5-2-2-3 强调亲水性:

夜景照明应考虑在主梁底投光在江面形成倒影效果,并与桥域附近夜景的光环境相协调。

5-2-2-4照明底整体性: 

桥梁各个部分照明表现不同特性与内容,但其照明效果应具整体性。

5-2-2-5 照明的安全性: 

桥梁灯饰夜景照明应注意舒适的亮度分布,注意眩光,要考虑影响道路交通安全行车。

5-2-3桥梁灯饰效果照明手法: 

桥梁灯饰夜景照明手法有:点光法、线光法、面光法,此外,还有空间手法、时间手法、色彩手法。

5-2-3-1  点光法 : 

主要指采用形式来诱导视线，加强流动感和连续感,并沟通桥梁构件形态的一种简单方法,这种方法在悬索桥的主缆夜景照明中常用,在斜拉桥中运用较少。

5-2-3-2  线光法 :

指沿用形体世界排置连续灯管,形成光轮廓,勾画出建筑空间形态,给人于明确的空间印象.该手法可用于斜拉桥的主塔、主梁上。

5-2-3-3  面光法: 

指用光面进行渲染。目前常采用在整块建筑壁面上用投射进行渲染,通过光的强弱及色彩变换,强调空间效果,突出面造型,该手法常用于斜拉桥主塔、拉索、主梁上。松花江大桥夜景照明设计中,主要运用面光法对主塔,拉索,主梁进行夜景照明.

5-2-3-4  空间手法:   

通过照明器不同位置,不同亮度,不同照射角,对斜拉桥的不同照射对象产生有层次,有立体感,富于变化的桥梁夜景景观效果.

5-2-3-5  光色手法:

合适的光色是采用具用适合光谱的光源和采用几种光源混合照明而获得的光色，在斜拉桥夜景照明中有:光色的物理效果,光色的心理效果,光色的生理效果,光色的标志效果作用。斜拉桥的光色手法,是在不同季节、不同时间段采用不同的色调,不同的照度的光.并在斜拉桥不同照明要素营造不同色调的光氛围.在重点照明部位用不同的光色,起对比或强调作用。

5-2-3-6  时间手法: 在不同的时间段,用不同的空间手法组合进行色彩变化,创造富于变化的桥梁夜景,这些场景变化根据季节、节假日、平日而变。甚至精确到一天时间的黄昏、夜晚和深夜这些时间段。

以上的六种夜景照明手法在斜拉桥夜景照明中是兼而有之,相互补充和协调,以达到斜拉桥灯饰夜景照明的顶期效果。

5-2-4  桥梁照明要素

灯饰夜景照明不需要把结构全部照亮,这样会造成平淡的光环境.要创造光影艺术效果,根据斜拉桥的美学特征,进行选择性照明,在恰当部位照明,采取恰当形式,营造主题思想.斜拉桥灯饰夜景照明要素一般有:主塔、斜拉索、主梁。

5-2-4-1 主塔夜景照明设计

作为斜拉桥主构要素而在力学上起重要作用的主塔,其高耸挺拔,坚固雄伟引人注目,起象征和标志作用。因而主塔是斜拉桥夜景景观的重要照明要素。

松花江大桥主塔高113m,断面呈带凹槽的异面五边形,主塔形状变化丰富,灯光照明表达的光影效果丰富,夜景景观照明主要表现方法是用灯光效果突出索塔高耸挺拔的丰姿和“天鹅”的艺术造型,用光设计时在桥面上桥塔四周安装高功率灯投射塔体,节假日夜晚对塔体上部,中部,下部进行照明,使桥塔变得晶莹剔透,要体现桥塔的挺拔、俊美,体现其景观性、象征性。节日深夜,照明重点改变，只对桥塔上部进行照明,平日夜晚,只对桥塔上部、中部进行照明。夏季对桥塔照明采用冷色光,冬季则采用暖色光。另外,松花江大桥由于所处松花江干流,哈尔滨江段,其年温差大,冬季寒冷漫长,白雪皑皑,且松花江属季节性封冻河流,封冻期近150天,造成背景亮度值较大,这对松花江大桥冬季夜景照明有一定的影响,在主塔夜景照明设计应时应注意考虑。

                             松环江大桥主塔夜景照明设计 

5-2-4-2  斜拉索夜景景观设计

斜拉索是斜拉桥的主要承重部件，是力的传递线。它形成简洁、稳定的几何构图，蕴藏着明确、强劲的力感，拉索不仅是斜拉桥的主构单元，而且也是决定桥梁景观的重要因素。因此，在夜景设计中将拉索作为仅次于桥梁的重要照明要素来表现。使索面在夜空中呈现梦幻般轻薄透明如纱的景观效果。

斜拉索夜景照明设计考虑了点光法，线光法，面光法。点光法的灯串形式能诱导视线，有较强的流动感、连续感，但灯具的安装会破坏拉索的表面保护层，实际上，国内外大型悬索桥都用点光源表现主揽轮廓。线光法，能形成强的光轮廓，能清晰勾画出拉索的空间形态，但它用同样存在点光法的缺点，且适合线光法的灯具抗震性能，耐老化性能寿命都不理想，且工程造价高，如荧光灯，霓虹灯，光纤等。且造价高。结合国内一些大型斜拉桥夜景的做法（如南京长江二桥，武汉军山大桥，南浦大桥，杨浦大桥等）。松花江大桥斜拉索夜景照明采用面光法。

松花江大桥的斜拉索夜景照明主要从拉索全部照明，拉索部分照明，不同光色照明，给予考虑。拉索的照明灯具按通常做法之一，是安置在拉索的基座外侧，顺着拉索方向逐根照明。松花江大桥拉索采用的是104根索的扇形布置形式。主桥南岸边墩范围内设2个5.0m 加密索，从景观角度考虑，为不破坏拉锁的韵律节奏感，拉索基座不设照明等，不进行夜景照明。

拉索夜景照明供电分别来自大桥的两头所设箱式变电站，电缆预埋管敷没，投光灯支架间距是拉索间距12m。通过拉索夜景照明的设计的平均照度推算投射灯功率数。同时灯具应做充分的防眩光处理。

松花江大桥斜拉索夜景照明设计方案同主塔夜景照明设计（表格内容）相同，只是照明部位发生变化。

5-2-4-3  主梁夜景景观设计

由直线要素构成具有简洁造型为特征的斜拉桥，其主梁的形态影响着斜拉桥的侧面景观。夜景景观设计，主梁的照明应体现斜拉桥的简洁流畅，轻巧纤细，连续舒展的特点。

松花江大桥主桥主梁为钢筋混凝土结合梁。主梁截面以工字钢边梁肋，中心小纵梁，与混凝土桥面结合形成组合截面。主梁高2.2-2.47m，为体现主梁的特点，夜景照明中，主要对主梁的侧面，进行泛光照明。灯具可安装于主梁工字钢翼缘下用膨胀螺栓固定，照过设计的平均照度计算所需射灯的功率。通过计算机三维仿真夜景景观模拟，在下横梁处的主梁的底面进行适当的泛光照明，能增强松花江大桥倒影的夜景效果，使桥梁底整体形态在夜空中更鲜明、生动。具体做法是通过布设在主塔下横梁底设射灯分别向边跨、中跨照射。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－文中涉及的动画和效果图由林选泉2001制作

参考文献

[1]  潘世建.杨盛福.桥梁景观.北京：人民交通出版社，2001

[2]  陈一才.建筑环境灯光工程设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2001

[3]  李国兵.张勇.漳州战各大桥夜景景观设计桥梁建设2002.1期

[4]  厦门路桥艺术工程公司.海泛大桥景观设计（资料）.1997

[5]  和丕壮.桥梁美学.北京：人民交通出版社，1999

[6]  成涛.城市环境艺术.广州：华南理工大学出版社，2000

[7]  毛小雨.城市景观艺术.汪光照明.南昌：江西美术出版社，2000

[8]  [日]山本宏.桥梁美好.北京：人民交通出版社，1989