李 莉,關(guān) 鵬

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司,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)計難點研究

李 莉1,關(guān) 鵬2

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司,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實現(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,導致危險。采用“多用途護套”,利用護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、雨振的功能,更能適用于多種尺寸LED點光源。護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致振動的受力安全。

斜拉橋;景觀照明;設(shè)計

1 項目概況

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)獨塔單索面預應(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根最長的鋼索,每根長222 m、重達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性建筑。景觀照明部分為起點里程K2+ 880,終點里程K3+390,涵蓋橋全長510 m,寬35.5 m范圍內(nèi)的全部亮化工程。

2 照明設(shè)計整體思路

由于立交橋上跨京包鐵路、城鐵13號線以及京張城際鐵路,且與離之最近的城鐵13號線交角只有19°,最近處主塔邊緣距13號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)計的重點。為了保證景觀照明產(chǎn)生的眩光不影響迎面駛過的地鐵司機的正常視線,經(jīng)多次去現(xiàn)場勘探,討論、試驗,最終采用在大橋斜拉索上安裝LED點光源護套,在整個主塔、主梁上安裝LED線形投光燈的方式。設(shè)計出的夜景照明,使整座橋遠處望去就好像是一艘遠揚起航的時代巨艦,簡潔大方,符合北京市海淀區(qū)作為全國科技資源最為密集的區(qū)域特點,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點光源、LED投光燈、線形洗墻燈、斜拉索燈具護套、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點光源,可實現(xiàn)全彩色動畫,99 m高橋塔上安裝航空障礙燈,橋下水泥墩湖藍色投光燈亮化,景觀照明檢修纜車(帶吊籃)安裝運行。

4 工程難點研究

4.1 工程難點

工程的難點在于斜拉索上的點光源安裝及運營維護方案設(shè)計。現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于斜拉索橋梁亮化設(shè)計及施工中,常用的亮化方法是在橋梁斜拉索上安裝燈具來實現(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),風雨等自然因素增加了對斜拉索正常的受力影響,從而導致斜拉索正常受力發(fā)生了變化,給橋梁自身帶來了安全隱患,同時加劇了斜拉索的老化。尤其是上地斜拉橋主塔高達90多m,并有88根鋼索,安裝如此多的線索自身的受力情況,嚴重時

圖1 現(xiàn)有橋梁構(gòu)示意

為了不影響照明的運營維護方案同樣至關(guān)重要。主橋上的燈具進行常規(guī)維護即可,難點在于近百米高的主塔部分照明燈具維護及兩側(cè)斜拉索燈具維護。

4.2 解決方案

4.2.1 斜拉索燈具的安裝方案

如何改進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效果?在既有“哈弗護套”的基礎(chǔ)上重新研發(fā)一種“多用途護套”來實現(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)箍兩端的固定槽,通過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)壁上分別開設(shè)有通孔。后套筒被剖開的兩端面上分別設(shè)置第二螺紋孔,使用螺栓穿過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,使用螺栓穿過第一螺紋孔,將前套筒與固定槽固定連接?；谝陨辖Y(jié)構(gòu),即能實現(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點光源相連,通過電源線為LED點光源供電,通過控制線控制LED點光源的通斷。

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

使用時,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。

此安裝裝置的特點在于,使用套筒將燈具和纜線安裝集成起來,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,能夠最大程度減緩風致振動、雨致振動對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《京包上地斜拉橋拉索安裝亮化燈具的風致穩(wěn)定性研究》的研究結(jié)論,當阻尼器阻尼比達到0.5%時,可以確保斜拉索安裝燈具后的風致振動的安全性。

4.2.2 部分燈具的維護方案

為不影響運營,采用移動滑車式吊架維修的方式維護主塔和斜拉索上的燈具。

(1)當位于斜拉索上的燈具需要檢修維護時,使用移動滑車式吊架,以最上端斜拉索為導向,通過設(shè)置在該吊架上的牽引機沿驅(qū)動鋼絲繩在鋼索方向運行,到達故障點上方后,垂直升降檢修平臺沿著自身所配備的驅(qū)動鋼絲繩在鋼索側(cè)面沿垂直方向運行至故障點,對故障進行處理。

(2)當位于主塔側(cè)面的燈具需要檢修維護時,維護人員通過升降平臺沿主塔側(cè)面提升至故障點進行維修。

(3)當位于主塔正面的燈具需要檢修維護時,維護人員先通過垂直升降平臺提升至與故障點平行的位置,再沿牽引鋼絲繩水平移動至故障點處理故障。

5 結(jié)語

“多用途護套”的使用,解決了高空斜拉索上點光源的安裝困難問題,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)于護套與斜拉索形成的空腔內(nèi),極大地減少了外界環(huán)境對纜線造成的腐蝕,降低了老化和故障,延長了使用時間。護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)計咨詢集團有限公司.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)計文件[Z].北京:中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司,2009.

[2] 中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司.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)計咨詢集團有限公司,2011.

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

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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)于北京理工大學控制理論與控制工程專業(yè),工學碩士。