北京市京新高速公路上地斜拉橋景觀照明設(shè)計(jì)難點(diǎn)研究

李 莉,關(guān) 鵬

(1.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055;2.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司,北京 100037)

北京市京新高速公路上地斜拉橋景觀照明設(shè)計(jì)難點(diǎn)研究

李 莉1,關(guān) 鵬2

(1.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055;2.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司,北京 100037)

北京市京新高速公路上地斜拉橋海拔高度近百米,有88根斜拉鋼索,如采用現(xiàn)有常規(guī)的亮化方式,即在斜拉索表面固定線槽后,再將燈具安裝在線槽上來(lái)實(shí)現(xiàn)亮化已不適用,將破壞斜拉索規(guī)則的圓形斷面結(jié)構(gòu),使受力發(fā)生變化,導(dǎo)致危險(xiǎn)。采用“多用途護(hù)套”,利用護(hù)套與斜拉索之間的空腔作為電源線及控制線的線槽,集燈具安裝和纜線敷設(shè)于一身,不僅具有防止風(fēng)、雨振的功能,更能適用于多種尺寸LED點(diǎn)光源。護(hù)套斷面形狀與斜拉索圓形斷面一致,安裝后與橋梁自身景觀相協(xié)調(diào),并能確保斜拉索安裝燈具后的風(fēng)致振動(dòng)的受力安全。

斜拉橋;景觀照明;設(shè)計(jì)

1 項(xiàng)目概況

北京市京新高速公路(五環(huán)路—六環(huán)路段)上地鐵路分離式立交景觀照明工程是京新高速(原京包高速)公路(五環(huán)路—六環(huán)路段)工程的一部分。位于上地的鐵路分離式立交橋,為5跨連續(xù)獨(dú)塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋,主塔兩側(cè)用88根鋼索拉起橋面,其中有4根最長(zhǎng)的鋼索,每根長(zhǎng)222 m、重達(dá)270 kN;立交橋主塔總高99 m,為北京最高立交橋。本橋成為京北又一地標(biāo)性建筑。景觀照明部分為起點(diǎn)里程K2+ 880,終點(diǎn)里程K3+390,涵蓋橋全長(zhǎng)510 m,寬35.5 m范圍內(nèi)的全部亮化工程。

2 照明設(shè)計(jì)整體思路

由于立交橋上跨京包鐵路、城鐵13號(hào)線以及京張城際鐵路,且與離之最近的城鐵13號(hào)線交角只有19°,最近處主塔邊緣距13號(hào)線圍欄的垂直距離只有0.28 m。所以,地鐵、鐵路行車的安全性、施工的安全性和便捷性,以及日后使用的安全性,是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。為了保證景觀照明產(chǎn)生的眩光不影響迎面駛過(guò)的地鐵司機(jī)的正常視線,經(jīng)多次去現(xiàn)場(chǎng)勘探,討論、試驗(yàn),最終采用在大橋斜拉索上安裝LED點(diǎn)光源護(hù)套,在整個(gè)主塔、主梁上安裝LED線形投光燈的方式。設(shè)計(jì)出的夜景照明,使整座橋遠(yuǎn)處望去就好像是一艘遠(yuǎn)揚(yáng)起航的時(shí)代巨艦,簡(jiǎn)潔大方,符合北京市海淀區(qū)作為全國(guó)科技資源最為密集的區(qū)域特點(diǎn),并體現(xiàn)出“科技海淀、人文海淀、和諧海淀”的發(fā)展理念,完美地詮釋了海淀區(qū)政府想打造的科技之帆的夜景效果。

3 工程內(nèi)容

景觀照明工程內(nèi)容包括LED點(diǎn)光源、LED投光燈、線形洗墻燈、斜拉索燈具護(hù)套、電力電纜等的安裝和調(diào)試。橋體主塔輪廓白光亮化及其東西兩豎直凹槽中線全彩色變換亮化,橋面上84 m以下橋索東西兩側(cè)的橋索立面安裝全彩LED點(diǎn)光源,可實(shí)現(xiàn)全彩色動(dòng)畫,99 m高橋塔上安裝航空障礙燈,橋下水泥墩湖藍(lán)色投光燈亮化,景觀照明檢修纜車(帶吊籃)安裝運(yùn)行。

4 工程難點(diǎn)研究

4.1 工程難點(diǎn)

工程的難點(diǎn)在于斜拉索上的點(diǎn)光源安裝及運(yùn)營(yíng)維護(hù)方案設(shè)計(jì)。現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于斜拉索橋梁亮化設(shè)計(jì)及施工中,常用的亮化方法是在橋梁斜拉索上安裝燈具來(lái)實(shí)現(xiàn)亮化,通常采用在斜拉索表面固定線槽后,再將燈具安裝在線槽上的辦法,如圖1所示。這種方法在斜拉索一側(cè)的局部形成了突起,破壞了斜拉索規(guī)則的圓形斷面結(jié)構(gòu),風(fēng)雨等自然因素增加了對(duì)斜拉索正常的受力影響,從而導(dǎo)致斜拉索正常受力發(fā)生了變化,給橋梁自身帶來(lái)了安全隱患,同時(shí)加劇了斜拉索的老化。尤其是上地斜拉橋主塔高達(dá)90多m,并有88根鋼索,安裝如此多的線索自身的受力情況,嚴(yán)重時(shí)

圖1 現(xiàn)有橋梁構(gòu)示意

為了不影響照明的運(yùn)營(yíng)維護(hù)方案同樣至關(guān)重要。主橋上的燈具進(jìn)行常規(guī)維護(hù)即可,難點(diǎn)在于近百米高的主塔部分照明燈具維護(hù)及兩側(cè)斜拉索燈具維護(hù)。

4.2 解決方案

4.2.1 斜拉索燈具的安裝方案

如何改進(jìn)斜拉索上燈具的安裝方式,既能滿足橋梁自身的安全需求,又不影響照明和視覺(jué)效果?在既有“哈弗護(hù)套”的基礎(chǔ)上重新研發(fā)一種“多用途護(hù)套”來(lái)實(shí)現(xiàn),如圖2所示。包括:安裝在斜拉索上的套筒,套筒內(nèi)壁上沿其周向間隔設(shè)置有若干支柱,撐在套筒和斜拉索之間,使套筒與斜拉索之間形成環(huán)形空腔;套筒上鑲嵌需放置的燈具。

圖2 “多用途護(hù)套”橋梁斜拉索燈具安裝裝置橫截面結(jié)構(gòu)示意

為了維修和更換的方便,將套筒設(shè)置為兩部分,具體為包括沿橫截面的直徑均分的前套筒和后套筒, 2種套筒均可拆卸連接。為了加強(qiáng)安裝在斜拉索上的套筒穩(wěn)定性,在兩套筒之間設(shè)置半圓形的金屬抱箍,包括半圓形的環(huán)箍和位于環(huán)箍?jī)啥说墓潭ú?通過(guò)金屬抱箍將前后套筒可拆卸連接,并將前后套筒安裝在斜拉索上。環(huán)箍套設(shè)在斜拉索外壁上且位于后套筒內(nèi)部,固定槽位于前套筒和后套筒被分開(kāi)的兩端面之間,兩套筒分別與固定槽可拆卸連接。

固定槽為U形,包括底面和兩側(cè)壁,以環(huán)箍的弧形邊為第一側(cè)壁,底面與第一側(cè)壁邊緣相連且沿環(huán)箍徑向向外延伸,其第二側(cè)壁垂直于其底面。固定槽的底面和第二側(cè)壁上分別開(kāi)設(shè)有通孔。后套筒被剖開(kāi)的兩端面上分別設(shè)置第二螺紋孔,使用螺栓穿過(guò)固定槽底面的通孔和第二螺紋孔以將后套筒和金屬抱箍固定連接。前套筒被剖開(kāi)的兩端面分別嵌在固定槽內(nèi),且在兩端面上設(shè)置第一螺紋孔,使用螺栓穿過(guò)第一螺紋孔,將前套筒與固定槽固定連接。基于以上結(jié)構(gòu),即能實(shí)現(xiàn)后套筒和前套筒所形成的套筒整體在斜拉索上的固定安裝。

前后套筒上分別布置有間隔的支柱,各支柱的尺寸和形狀完全一樣,以保證裝置的穩(wěn)定性。在套筒和斜拉索所形成的空腔內(nèi),分別布置有控制線和電源線,且分別與用作燈具的LED點(diǎn)光源相連,通過(guò)電源線為L(zhǎng)ED點(diǎn)光源供電,通過(guò)控制線控制LED點(diǎn)光源的通斷。

套筒外壁上設(shè)置有均勻分布的凹凸點(diǎn),能夠最大程度上減緩風(fēng)致振動(dòng)、雨致振動(dòng)對(duì)斜拉索受力造成的影響,提高燈具安裝的安全性。

使用時(shí),首先將金屬抱箍與后套筒安裝在斜拉索上,并用螺栓將兩者連接;然后將有LED點(diǎn)光源的前套筒安裝在金屬抱箍上,使用螺栓將前套筒與金屬抱箍連接,最終完成了燈具在斜拉索上的固定安裝。

此安裝裝置的特點(diǎn)在于,使用套筒將燈具和纜線安裝集成起來(lái),安全性高,能夠與橋梁自身景觀融為一體,并能適應(yīng)多種燈具且方便拆卸、維修及更換;安裝燈具之后的斜拉索端面形狀為圓形,且外表面有均勻分布排列的凹凸點(diǎn),能夠最大程度減緩風(fēng)致振動(dòng)、雨致振動(dòng)對(duì)斜拉索受力造成的影響,保證燈具及行人的安全。根據(jù)湖南大學(xué)《京包上地斜拉橋拉索安裝亮化燈具的風(fēng)致穩(wěn)定性研究》的研究結(jié)論,當(dāng)阻尼器阻尼比達(dá)到0.5%時(shí),可以確保斜拉索安裝燈具后的風(fēng)致振動(dòng)的安全性。

4.2.2 部分燈具的維護(hù)方案

為不影響運(yùn)營(yíng),采用移動(dòng)滑車式吊架維修的方式維護(hù)主塔和斜拉索上的燈具。

(1)當(dāng)位于斜拉索上的燈具需要檢修維護(hù)時(shí),使用移動(dòng)滑車式吊架,以最上端斜拉索為導(dǎo)向,通過(guò)設(shè)置在該吊架上的牽引機(jī)沿驅(qū)動(dòng)鋼絲繩在鋼索方向運(yùn)行,到達(dá)故障點(diǎn)上方后,垂直升降檢修平臺(tái)沿著自身所配備的驅(qū)動(dòng)鋼絲繩在鋼索側(cè)面沿垂直方向運(yùn)行至故障點(diǎn),對(duì)故障進(jìn)行處理。

(2)當(dāng)位于主塔側(cè)面的燈具需要檢修維護(hù)時(shí),維護(hù)人員通過(guò)升降平臺(tái)沿主塔側(cè)面提升至故障點(diǎn)進(jìn)行維修。

(3)當(dāng)位于主塔正面的燈具需要檢修維護(hù)時(shí),維護(hù)人員先通過(guò)垂直升降平臺(tái)提升至與故障點(diǎn)平行的位置,再沿牽引鋼絲繩水平移動(dòng)至故障點(diǎn)處理故障。

5 結(jié)語(yǔ)

“多用途護(hù)套”的使用,解決了高空斜拉索上點(diǎn)光源的安裝困難問(wèn)題,不但滿足了斜拉橋的美觀性,還保證了其安全性。它集成燈具、纜線安裝于一體,纜線敷設(shè)于護(hù)套與斜拉索形成的空腔內(nèi),極大地減少了外界環(huán)境對(duì)纜線造成的腐蝕,降低了老化和故障,延長(zhǎng)了使用時(shí)間。護(hù)套的斷面形狀與斜拉索圓形斷面一致,與大橋斜拉索渾然一體,與大橋景觀相協(xié)調(diào)。護(hù)套的規(guī)格可根據(jù)燈具及斜拉索的規(guī)格作不同的調(diào)整,以適應(yīng)不同規(guī)格的斜拉橋景觀亮化使用。

[1] 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.北京市京包高速公路(五環(huán)路～六環(huán)路)工程上地鐵路分離式立交初步設(shè)計(jì)文件[Z].北京:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,2009.

[2] 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.北京市京包高速公路(五環(huán)路～六環(huán)路)工程上地鐵路分離式立交施工圖[Z].北京:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,2011.

[3] 徐升橋,劉永鋒.京新上地斜拉橋的技術(shù)創(chuàng)新[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì), 2013(3).

[4] 湖南大學(xué).京包上地斜拉橋拉索安裝亮化燈具的風(fēng)致穩(wěn)定性研究[R].長(zhǎng)沙:湖南大學(xué),2011.

[5] 關(guān)鵬.橋梁斜拉索燈具安裝裝置[P].中國(guó):20112056020 1.9,2012-09-03.

[6] 李農(nóng).景觀照明設(shè)計(jì)與實(shí)例詳解[M].北京:人民郵電出版社, 2011.

[7] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ/T163—2008城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[8] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢查檢疫總局.GB50052—2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2010.

[9] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.JGJ16—2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

[10]中華人民共和國(guó)建設(shè)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB50034—2004建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.

[11]張俊平,周建賓.橋梁檢測(cè)與維修加固[M].北京:人民交通出版社,2006.

[12]孫大嵩.景觀照明設(shè)計(jì)[J].建筑電氣,1997(3).

Research on Difficult Problems in Landscape Lighting Design of Shangdi Cable-stayed Bridge of Beijing-Xinjiang Expressway in Beijing

LI Li1,GUAN Peng2
(1.China Railway Engineering Consultancy Group Co.,Ltd.,Beijing 100055,China; 2.Beijing MTR Construction Administration Corp.,Beijing 100037,China)

P901

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.08.033

1004-2954(2014)08-0138-03

2014-02-10;

2014-03-07

李 莉(1983—),女,工程師,2008年畢業(yè)于北京理工大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè),工學(xué)碩士。