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[论文] 跨海长桥的线型与景观     
[论文] 跨海长桥的线型与景观
[ 作者:刘谦 | 转贴自:本站原创 | 点击数:2345 | 更新时间:2008-6-4 | 文章录入:公社 ]

跨海长桥的线型与景观

          --杭州湾大桥的线型景观分析与论证

  杭州湾大桥是跨越海湾的长桥,全长36.5公里,是拟建的世界第一跨海湾长桥,是国内桥梁史上的里程碑,世界国际桥梁界的奇迹。而跨海跨河的长桥在景观上有着自己的独特性。长桥一般是由多种桥型组合而成,在长线型的长桥中,任何大跨径的桥梁都显得形态弱小。而延绵不断的长桥是大桥整体景观的主体,也是长桥的气势所在。因此在对长桥的景观设计中,简单的外通航孔桥成为了景观设计的重点。而从工程的构造形态上看,外通航孔桥的结构一般以梁式桥的结构为主,是由墩、梁的构件组成,形象简洁而单调。但长桥的气势与景观恰似由简单的梁和墩的重复序列的组合形成,长桥的序列组合是遵循着桥梁总体的平纵线型而布设形成整体的效果。因此在长桥的景观设计中,平纵线型的设计是构成长桥景观的重点。如何在满足工程技术规范与结构要求下,对线型的景观进行论证,是桥梁设计的一个全新课题,也是把握好长桥景观优劣的关键。在以往的设计中,只对线型在工程的规范和功能上进行论证,对线型景观性的问题没有加以重视,因此也就没有开展相关的论证。随着我国桥梁建设的不断发展,长桥梁建设的不断兴建,对长桥梁的景观从需求也在加升。因此对长桥线型的景观的研究也是设计进步的加升。

  在本次杭州湾大桥的景观设计中,着重对长桥线型进行了全面细致和全方位的和科学的景观论证和研究,并且取得了较好的效果,是对我国在长桥景观设计中进行了一次突破。由于对这方面的研究还是新的领域,还没有形成体系和规范评判的方法,本次设计也是一次尝试。但本次开展的研究和设计对我国桥梁设计在景观设计方面前进一大步。

一、桥线形态的论证

  杭州湾大桥平纵线型所做的调整,使原来较为平淡的线型景观获得了立体化的曲变效果,使在杭州湾大桥上的行车视点由单一的二维视点转化为丰富多变的多维视点,使原先容易让人视觉疲劳的单调景观转变为令人流连忘返,获得视觉享受的优美景致。杭州湾大桥作为国家重点工程项目,杭州湾大桥无论在气质还是神韵上,都与"前塘十景"之一的苏堤有着惊人的相似之处。从风格上继承并发扬了传统,在形式上又汲取了苏堤的元素符号。杭州湾大桥将带着自身特有的异彩,在杭州湾上挥洒出超越苏堤本身的神来一笔,成为杭州湾上一道令人叹为观止的亮丽风景线。


  杭州湾大桥的纵面线型用符号来概括,可分为七个弧线,其中两个为优弧,其余五个为劣弧,组合在一起,极富变化和韵律。
结论:

  经过多方面的景观分析论证工作,证明了杭州湾大桥的平纵面线型是景观的重点,应充分表现杭州湾大桥起伏的韵律美,同时也是杭州湾大桥与众不同的特点所在。

 

二、大桥平纵线型的景观论证

  杭州湾大桥特定的工程环境和工程结构特点,决定了其景观方面的独到之处,主要反映在其线型的平纵变化上。大桥主体设计单位结合大桥桥位的地质情况,通过大桥景观工可的研究分析以及初步设计前期大量的景观论证工作,在原设计方案平面为两弧线的线型(图4-1)基础上,为使大桥平面线型更加优美,并根据景观的要求,对大桥的平纵线型作了新的调整(图4-2),总计有四个平面弯曲和七个纵向的起伏。



杭州湾大桥在纵断面线型上有7个较高的控制点,形成7个纵向的起伏变化。

  

三.大桥线型的三维模拟分析论证

  为使杭州湾大桥线型所作的新调整能够获得比较直观的景观效果,运用三维虚拟技术对此次方案作了深入的研究分析。

(1)模拟分析的依据

  ① 技术依据的建立

  工程建设的数字化虚拟,以大桥的工程设计数据为依据,通过运用计算机技术将工程设计的数据转化为视觉形象,生动直接地提供论证比较的条件。通过三维仿真技术达到有效的预见目的,并有利于设计方案的论证,以最经济、直观、真实的方式表现出大桥未来的景观效果。

  ② 分析理论的依据
  工程学中的视觉理论。      的视野范围示意图

  a视野

  人眼在垂直方向3和水平方向3的范围内看到的物体,其映象落在视网膜的黄斑中央的中央凹上,上下、左右视野均只有1.5左右,这就是最佳视区,在垂直面内水平视线以下30和水平面内零线左、右两侧各15的范围内,获得的物像最清晰,为良好的视野范围,在垂直面内水平视线以上25,以下35,在水平面内零线左、右各35的视野范围为有效视野范围。

  b视距

  视距是人在操作系统中正常的观察距离,一般应根据观察目标的大小和形状以及工作要求确定视距。通常,观察目标在560mm处最为适宜,小于380mm时会引起目眩,超过760mm时细节看不清。此外,观察时头部转动角度,左右均不宜超过45,上下均不宜超过30,当视线转移时,约97%时间的视觉是不真实的,所以应避免在转移视线中进行观察。

  c当地能见度情况

  根据《杭州湾大桥工可》中对该地区调查得出的结论,大桥北岸乍浦站全年平均雾(水平能见度小于1000m)日数为35.6天,南岸慈溪站全年平均雾(水平能见度小于1000m)日数为21.5天,所以本设计选定标准能见度为4000m。
总结:

  根据以上的理论依据和杭州湾大桥自身的特点可以得出:人的视觉距离有一定限度,超出此限度的物体,人眼将感觉不明显或不被感觉。杭州湾大桥超长的线型决定了在其上任一位置,都只能看到大桥景观的一部分,所以依此对大桥全线进行视觉分解,并对大桥进行三维模拟分析,这也是下节三维模拟中视点选定的重要论据。

(2)杭州湾大桥线型分析的视觉分解

  根据视觉范围的限定,杭州湾大桥是长36公里的长桥。全线可视范围大致可分为8个阶段,即必须处于大桥这8个段上,才能了解全桥的景观全貌。而事实上,对于桥面行车的动视点来说,这种情况是连续的、线性的,所以必须对其进行分段论证。
根据常理,人眼在一般情况下的视觉感觉如下图所示:


  从水面行船视点来说,因为只有南北通航孔经常有大的船只往来,因此行船视点主要集中在南北通航孔桥附近。又因为单一的行船视点也无法对整座大桥尽收眼底,所以水面一般只进行南北通航孔桥的视点分段论证。

(3)多视点选定及分析说明

  因为杭州湾大桥桥线巨长,一气呵成,所以不可能仅从单个视点上分析清楚,必须根据大桥线性的结构特点及超长的特性,选择多个具有代表性的不同视点分别进行分析阐述。本次设计进行多视点的论证,在设计前选择了多个视点进行分析论证。


(是桥部分视点的分析结果)


                          较为清晰的桥塔   


说明:此视点处于大桥K49+210的标段处,同时位于大桥平面线型半径为6000米的转角上。此处在纵向线型上有略微起伏,在桥面视点和水面视点观察,都可以比较清晰地看到大桥北通航孔桥桥塔的形象,令人印象深刻。


说明:
  
  此视点位于大桥K56+650的标段处,同时也位于大桥平面线型半径为10000米的转弯上,此视点在纵向线型上没有太大起伏,因此可以较为通顺地看到大转弯的优美曲折,如果天气晴朗,还可以隐约看见南通航孔桥的桥塔。

说明:

  此视点位于大桥K64+400的标段处,同时也是南通航孔桥所在的位置,此处在平面线型上比较平直,但在纵面线型上可以看到较大起伏,从高点到低点的快速位移,能够使人产生一种在海面上飞翔的奇妙感觉,同时路灯的高低错落,也可形成动人的韵律美。

说明:

  此视点位于大桥K84+350的标段处,此处所处位置和能看到的平纵线型变化都较为平淡,天气晴朗,能见度高的情况下,或许可以看到大桥7000米的半径弯曲,从景观角度分析,此段虽在线型变化上未过多地作文章,但正如一首优美的交响乐章的序曲,引导观赏者逐步进入精彩激越的高潮境地。对于大桥对侧的行车视点来说,此段又是乐章的终篇,使观赏者即使已从高潮中走出,却仍沉浸在余音绕梁的回荡中,难以忘怀。

  经过多视点的反复论证综合上述模拟分析,可以得出结论:
运动中的人在自身条件及自然条件的限定下,无法在同一时间、同一地点对长达32000m的桥型作出非常清晰完整的视觉映像,因此对整个大桥的观赏必须是线性的、连续的,随时间地点的不同,形成不同的景观效果。对于桥的整体形象,人所能感知到的只是众多曲变中极有限的一部分。杭州湾大桥工程浩大,誉为世界第一长桥,其线型巨长,并存在多数曲线连接,具有平纵线型上的丰富变化,单从图面效果来看,如此多的曲线变化可能会影响到大桥整体的通畅感和平顺感,但实际情况并非如此,根据人体工程学理论的概括分析及当地环境条件分析表明:繁杂的线型变化并不会影响桥梁的美观以及给人造成视觉上的滞涩感和烦乱感,反而可以为景观的美化效果起到积极作用。所以就景观而言,在有效视距之内,有限的曲变反而会增添大桥气势的曲柔之美。增加了大桥的景观变化,避免了长桥单调枯燥行车感觉,提高了行车的兴奋点,符合人性化设计的理念。

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