悬索桥的景观设计

第一节、目的与原则

一、悬索桥的景观设计目的

　　桥梁是人类建筑的一个重要的组成部分，由于桥梁的特殊性，以及不同的结构系体，使桥梁展示出特有的力学美。桥梁是一项工程，同时也是一门艺术。悬索桥是桥梁大家族中最古老的桥梁体系之一。从悬索桥发展的历史上看，随着科技的进步，悬索桥的跨径也不断增加，同时也设计出多姿多彩的悬索桥的桥梁形态。

　　景观设计的目的是对悬索桥的结构体系的造型进行深入的建筑设计，使各部分造型协调，结合地域文化使之达到结构与形式的统一，让工程与环境和谐，展示悬索结构桥梁的力与美。

二、总体原则

　　1、确立桥梁的景观定位：由于现代的桥梁建设已不仅是一项交通工程项目，桥梁的建设对所处的地域有着巨大的影响。不同区域、不同环境以及不同的文化背景，对桥梁的建设有着不同的要求。因此把握好桥梁建设的整体定位至关重要。明确大桥的定位对下一步景观项目内容的确定和资金的投入，以及地标价值等起到指导性的作用。

　　2、整体协调性原则：悬索桥是由塔、缆、梁、锚碇及主桥、引桥等众多结构形式的元素组合而成，各部件与主桥、引桥之间协调性如何，决定了大桥景观的整体效果。大桥设计是各部分与整体的系统工程，应从整体出发，把握相互之间的协调关系，是设计的重要原则。

　　3、环境协调性原则：一座桥梁跨越江河，不仅局限于桥梁工程本身，同时桥梁的建造使这一区域的环境和空间序列发生了新的变化。工程的建设对环境的影响较大，因此在设计中，应充分得考虑大桥所在区域的环境特征，强调工程与环境和谐的理念，并且考虑未来区域规划的协调关系。

　　4、注重风格与特色：在悬索桥的体系中，也有不同的风格与形式，选择好与工程和环境相吻合的形式，突出桥梁所在地域的文化，形成特色的造型，是悬索桥创新的一个新目标。不同桥梁所处的地理位置，都有着不同的人文历史文化，在大桥的设计中应充分的注入文化的内涵，使之成为所在区域的地标。

　　5、结构与形式的统一：桥梁的设计中不同于一般的建筑设计，桥梁有其自身的力学结构体系和规律，而建筑的形式应建立在与结构统一协调的基础上，避免形式与结构相脱节的桥梁景观。

三、索塔景观原则：

　　桥塔是悬索桥最突出的构件之一，支撑主缆，高大、直立、挺拔，形象十分突出。在悬索桥的景观中，塔的造型至关重要，也是悬索桥景观的重点。在满足结构受力的前提下，对塔的形式进行深入的建筑设计，强调桥塔的创意与特色，注重相互之间的比例协调关系，从不同的角度对桥塔的造型进行分析，应强调简洁、气势的特点，表达出大桥的特征和标志性。

四、锚碇景观原则：

　　锚锭是悬索敲特有的构件，有体积大和重量大的特点，对其造型也应进行建筑设计。但其形象突出，因此在设计中应充分的考虑与全桥的建筑风格相一致，注意与环境相协调，避免粗糙的形态，同时也可对其空间特点进行综合开发。

五、加劲梁景观原则：

　　梁的形式是偏薄的形态，是桥梁连接两岸的主要载体，根据桥梁自身的特点，应尽量采用简洁、明快的风格。由于悬索桥的跨度不同，梁的结构厚度也不同，在梁的设计中，要充分的考虑与不同跨径引桥梁厚薄的统一问题，使全桥的线型和梁型顺畅，注重全桥的整体协调的关系。

六、桥面系景观原则：

　　桥面系是悬索桥的细部结构，是人们近距离接触的构件，在造型上应与全桥的建筑风格一致，体现出以人为本的现代的人性化设计原则。在满足安全功能的基础上，应精细而实用。

七、夜景景观原则：

　　夜景是城市发展对大桥提出的新形象要求，不同的环境背景对大桥的夜景有着不同的需求。实施要确定开展夜景的需要与价值，大桥的夜景照明应运用照明技术来展示并突出大桥的整体建筑特点与美感。同时在夜景的设计中应遵循绿色环保的理念，防止光污染。由于是在交通建筑物上布设夜景，应防止灯光对行车的眩光与影响。强调可维护性和节约用电的设计，在设计中结合工程建设同步实施，秉承经济合理可行原则。

八、色彩景观原则：

　　大桥色彩是影响桥梁景观效果的重要因素之一， 是桥梁景观的重要组成部分，是大桥外观形象及展示桥梁个性的直接表现。

1）色彩的选择应与周围环境相协调，创造桥梁特色的新景观；2）色彩应表现地域性、文化性、主题与亲切感，体现桥梁建筑的风格；3）预示结构的功能，更好地展现桥梁形态美与功能美；4）利用色彩的诱目性，增强桥梁的标志和象征作用；5）利用色彩的心理效果，防止驾驶员的视觉疲劳；6）利用涂装安全色，提醒航道行船者注意，防止交通事故；7）防止构件材料裸露锈蚀，提高结构的抗腐蚀性；8）合理选择材料，经济可行。

第二节、基本思路与方法

一、 基本思路：

　　景观是由"景"和"观"两部分组成，"景"包括自然风景与人文景物，"观"是指人们所处位置对自然景色与人文构造物进行观赏的视点场。景观是指在"观"的角度上，以审美的意识，在工程技术的基础上，通过可视的手法，对人们生存所处的自然环境和人文构造物两者进行论证和设计。

　　而在悬索桥的景观中，主要的设计思路就是通过"观"的视觉平台，对悬索桥结构体系所形成的形态、桥梁与环境的空间关系、桥梁各构件的造型、以及各部件之间的组合关系，采用三维仿真的虚拟技术进行综合的分析，并运用建筑美学的理论与法则进行评价与比选，指导桥梁结构进一步优化，使之达到结构与形式完美的统一。

二、基本方法：

１、环境调查分析

　　现代桥梁设计在追求结构安全、经济合理的前提下，强调桥梁与环境的和谐统一。每座桥所经过区域的环境都有其自身的特点，因此要想开展悬索桥景观设计，先应对所建造区域的环境进行了解，使建造的悬索桥能与周边环境和谐。在设计中，应对沿线的地形、地质、气候、植被、水文等一些因素开展深入的调查研究，在了解第一手资料的基础上，对这些环境的特点进行分析，不同环境的特点对景观总体设计起着不同的制约因素。因此悬索桥的总体景观设计是建立在对其所经区域环境了解的基础上开展工作的。

２、历史文化背景的调查分析

　　景观设计是工学与美学的结合。景观设计在了解工程技术设计的前提下结合建筑设计开展，而景观的标准是以建筑美学的原则判别的，也是一种文化的设计，建筑造型的主题和理念是悬索桥风格与形式的灵魂，而所在区域的历史文化是建筑主题与理念的基础与土壤。景观设计应体现悬索桥所经区域的历史文化特点状况，因此开展周边环境的了历史文化背景的调查是十分必要的。

３、视点分析

　　视点是景观的设计中判别工程景观优略的依据。每座悬索桥都有其不同特点的视角，因此，从视点的角度出发来分析悬索桥景观的设计重点、项目的组成和造型的特点是决定大桥景观的重要条件。并充分考虑到不同视点大桥景观的不同效果，大桥景观的开展应建立在观桥视点调查的基础上，认真分析大桥视点的构成，抓住主要的视点，从而确定景观内容的构成。

４、工程技术设计的了解与工程构造形态的分析

　　悬索桥的景观设计是一门新兴的工业景观设计，而工业景观设计不同之处就是景观设计应建立在工程技术设计的基础上，将景观理念注入工程设计。在开展总体景观设计前应认真的了解悬索桥的技术设计资料，这是十分重要的，不能充分的掌握和了解工程的技术设计，就不能很好的开展景观设计。因此，在充分了解工程技术设计的基础上对悬索桥的工程构造的形态开展分析。悬索桥是由众多的、繁杂的构造组合的系统工程，其不同的构件有着不同的构成形态，因此应该对悬索桥的不同的构造形态进行分析。只有充分掌握了工程构造形态这一基础，才能使悬索桥工程构件进行造型的设计，使整体相互协调，使大桥与环境协调。

５、三维模拟分析

　　悬索桥工程是一项繁杂的组合系列工序。由于技术设计的着重解决工程的结构与安全的问题，对于工程的形象考虑的不够。通过大型计算机对大桥工程图纸进行三维立体模拟，为了保证理论分析的科学性与严谨性，对大桥在空间光线、周边地理环境的材质（如水、天、植被、地形等）、左右行车道等全面进行综合的仿真模拟，保证理论分析的科学性与严谨性，准确的再现大桥桥线的走向、方位以及形态与环境的关系，在满足工程技术的前提下，判别工程构造的形态的景观性。

６、造型评价与优化

　　在工程结构形态进行三维模拟的基础上，通过可视化平台，将悬索桥的整体形象和各部位的结构造型，进行景观的评价和分析，判别造型的优略，并运用审美的法则指导景观设计，使工程设计与景观设计能更加融合，使结构与形式统一，从而提升悬索桥工程的整体形象。

第三节、主要内容与流程

一、主要内容： 1、桥型与环境 　2、结构构件与造型：包括索塔、主缆、加劲梁、锚碇、桥面系　3、夜景照明　　4、色彩涂装

二、流程：

　　悬索桥设计顺序中景观的因素：根据现代桥梁设计理论的要求，建筑设计也是悬索桥设计的重要组成部分，因此在设计的流程和顺序中，景观因素的考虑也是悬索桥设计的重要部分。

下图为景观设计流程：

第四节、建筑造型
一、 悬索桥的构造与形态元素
悬索桥的构造分上部和下部，上部的主要构件是桥塔、主缆和加劲梁，其次还有吊索、鞍座、索夹等。主缆两端锚固体为下部，它是悬索梁的重要组成部分。

1、主塔是悬索桥支承主缆的重要构件，桥塔的高度主要由垂跨比确定。由于跨径的加大，支承主缆的桥塔高大，因此主塔形态十分突出。由于结构需要，悬索桥一般的桥塔以门型的构造形态为主。

形成门型的符号元素

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　


2、 主缆架设在主塔上，两侧延伸进入锚固体，形成了大跨径梁的主要承担体，而主缆采用钢丝束形成圆柱的曲线形，形成了悬索桥独特的曲线美的形态特征，表达出巨大起伏的曲线元素。

3、主梁是悬索桥构成桥面跨越江河的主要构件，梁一般取偏薄的造型元素，悬挂与主缆形成的悬索桥的桥面也是大桥形态的主要构件。

二 、悬索桥总体布设与造型

悬索桥一般采用三跨的形式布设，而在造型上受到自身规律的约束。

1、一般的跨度比0.3～0.5

2、一般的悬索桥的平均跨比 f/l 1/10～1/12

３、高跨比与箱梁的高宽比
　　行架梁 h/L=1/180~1/70之间
　　箱型加劲梁h/L=1/400~1/300

４、宽跨比w/L≥ 1/20～1/30 1/60～1/40

三、 悬索桥的主要构件的造型

1. 桥塔的造型设计

　　悬索桥的主要构件就是桥塔，由于塔的形象高大突出，是大桥的体现标志和特色的主要构件，因此在悬索桥的设计中，桥塔的造型对大桥的景观至关重要。在悬索桥的设计中，造型受到结构体系的制约与限制，一般悬索桥的桥塔高度大致为（1/9～1/11）L。在同等跨度下，悬索桥塔高只是斜拉桥塔高的一半。悬索桥的塔，受到结构形式的要求，绝大部分是单层或多层门式构架。

2.塔的工业造型

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3.塔冠的造型

　　由于桥塔高大，塔冠是十分突出的。因此塔冠是桥塔的点睛之处，也是景观设计的重点。塔冠的造型决定了桥塔的风格和特点，悬索桥在塔顶部都有主缆的鞍座，为了防腐等需要一般对鞍座进行外装，这也给塔冠的建筑造型提供了条件。在塔冠的设计中应该考虑鞍座的需求，同时塔冠的造型也应与全塔的比例、风格、建筑元素等相协调。也可根据当地的文化和地域的特点结合设计，使桥塔的造型与所处的环境相协调。

各种塔冠的处理特点：

4.桥塔造型的建筑比例的优化

黄金比例的关系

　　在确定了桥塔的基本构造的基础上，由于塔的形象十分突出，在满足功能与安全的要求后，应对其进行全面的建筑造型设计，对其整体构成的相互之间的比例、尺寸等进行传统美学的完善调整，使桥塔的造型与全桥协调，使自身比例均衡完美，使力学美与建筑美完美结合。

5.塔的截面造型

　　塔是立柱的构造形式，而立柱的截面的造型对塔柱的效果起到美化的作用，一般塔柱因支承主缆的重量而粗大，在造型上给人粗笨的效果，而对塔柱的截面进行细致的造型，可减轻塔柱粗笨的视觉效果，增强桥塔的景观性。

　　塔截面的造型变化应与全塔的造型元素风格相一致，以使整体与局部统一。不同的截面造型组合成的桥塔，形成不同特点与丰富的桥塔造型。

6.梁的造型

　　梁是构成全桥，连接两岸的主要构件，它与塔、缆、锚锭共同构成了悬索桥的重要组成。梁的造型对全桥的景观十分重要，在悬索桥中，梁可分为钢箱梁与桁架梁两种形式。钢箱梁防风性能好，给人以轻巧的感觉；而桁架梁耗钢量少，两层的桥面适应较大交通量，具有优势。两种梁的形式各有优势，也形成了不同的造型特点。

钢桁梁的几种造型形式：

7.锚锭的建筑造型

　　悬索桥的锚锭根据不同地质条件，设计可分为重力式锚锭和隧道式锚锭。由于两种结构的特性，也形成不同的建筑形态。一般重力式锚锭体积大而形象突出，而隧道式锚锭结合地形，对环境影响相对较小。因此在悬索桥中结构形式采用重力式锚锭。其建筑造型是景观设计的重点。

锚锭的形状：

锚锭的空间利用：

第四节、桥面系

（1）防撞栏杆造型方案

　　防撞护栏在满足功能的基础上，其造型与色彩应与大桥的整体风格一致，并保证桥面视线通透、视野开阔，造型与色彩有有良好的视觉形象并有提示行车的作用。

（2）灯杆造型方案

　　路灯是夜间照明必不可少的设施，为满足夜间行车，需要设置的普通照明设施一般多采用灯杆式构造。光源稍高以满足照明范围。其照明灯杆造型应与桥梁形态，规模及桥位环境等协调，这样才能提高桥梁整体美学效果。初步设计对路灯进行了外观设计。结合大桥的结构及行车速度，使之成为桥面的一道别致的风景线。

第五节、桥型与环境

　　悬索桥的桥型由于结构和工程的需要，可分多种形式。在双塔悬索桥中有单跨吊、三跨吊的形式，最新也有独塔和独拉式的悬索桥，同时也有三塔的悬索桥方案。随着科技进步，桥梁的形式不断创新，悬索桥的设计在工程、地质、水文等综合条件的基础上，选择适合的桥梁形式，使悬索桥不但结构因素合理，同时也使桥梁与环境相融合。

第六节、夜景照明

　　大桥的夜景是展示悬索桥夜间形象的重要手段，是标志性工程的组成部分。大型悬索桥设置合理的夜景照明不仅能充分表现出大型工程的宏伟壮观，还能增加桥上行车、桥下行船的安全性，减少交通事故。大桥的夜景照明应与交通照明相结合，使其功能不再单一，起到引导车流，指示航道的作用。大桥的夜景照明不仅能美化环境，生动展示城市景观，还能突出大桥的特征，将起到重要的作用。

1、 夜景照明的设计流程

2、大桥夜景照明的构成

　　根据大桥工程特点，对其基本元素：塔、梁、缆、锚锭等用灯光照射，展示悬索桥建筑特色与夜间的梦幻效果。大桥照明部分主要包括：主塔照明、主桥梁的照明、主缆照明、锚锭照明、引桥的照明

大桥夜景总体构成图如图所示：

夜景照明总体构成

（1）主桥的照明

主桥的照明是全桥的重点，可分为主塔照明、箱梁照明和斜拉索照明，照明灯具数量多，功率大，是全桥用电最多地方。主塔的照明是全桥照明的重中之重，照明具有主体感和层次感，表现主塔的高大、雄伟的气势。

a. 主塔照射，应达到以下要求：

● 照度均匀渐变，无明显的光斑，平均照度在100Lux以上；
● 所选用的灯具体积小、重量轻，以保证在高空使用情况下的安装和维护都能简单、方便的操作；
● 灯具应有良好的防尘防水性能，并具有良好的防腐性和绝缘性能。以保证灯具在潮湿环境中的长期使用寿命。
● 投光光束集中、利用率高、减少散射光造成的光污染；
b. 塔柱灯具布设的原则：
● 满足景观照明的要求，体现被照物的特点和艺术气息；
● 满足桥面行车的要求，不得有眩光；
● 隐蔽性好，不妨碍白天的观景效果；
● 便于安装、维护，且安全可靠。
从上述原则来讲，主塔外侧面，桥面下的正立面、内侧面的灯具则无法满足。这就需要一个附属物--灯具检修平台来满足上述要求。

（2）主箱梁的照明

　　梁的照明采用泛光灯照亮梁的侧面，突出航道，有利于通航，同时加装点光源轮廓灯，以便和引桥、主桥呼应，使之成为一个整体。
a. 整个箱梁应采用相同的照度指标，并保证照明的均匀性，可选用相同功率的灯具均布，以体现箱梁的整体感；
b. 为避免灯光对行船及船上观光者影响，可选用不对称配光的光源或加装防眩装置，防止不舒适眩光的产生；
c. 灯具必须能够较好地安装在大桥横架梁上，尽量不影响大桥在白天的视觉效果和检修车的移动；
d. 灯具必须具有良好的防护指标和绝缘等级，所配置的光源必须能体现出大桥横梁的本体特征。
　
（3）主缆的照明

（4）引桥照明

　　梁的照明采用泛光灯照亮梁侧面，景观效果好，但引桥长度长，用电量大，建议不采用。可采用与主桥箱梁侧面点光源照明相一致的方法，与主桥轮廓灯布置在同一线上，相等间隔布灯，呼应全桥。墩的照明采用泛光灯照明用电量大，安装和维护不易，因此建议不照射墩。

（5）桥头区照明

　　预留电量。景观照明设计同规划设计一同开展。

3、夜景照明的手段

　　大桥的夜景照明主要采用三种手段来表现：空间手段、时间手段和色彩手段。

● 空间手段：以照射对象和表现内容为基础，对主航道桥桥塔、斜拉索、箱梁进行重点照明。
● 时间手段：根据季节、节假日、星期及一天内时间的变化，设置不同回路的照明器组，以创造富于光线变化的夜景效果。
● 色彩手段：利用光源的色彩特性，创造不同氛围的夜景，刻划不同的空间。

4、开灯效果与节电方案

节电方案与开灯方案的关系，见下表


节电方案与开灯方案


5、桥梁夜景设计规范和验收规范

　　桥梁夜景设计的开展，在国内是近几年兴起的，是新兴的行业。目前，桥梁夜景设计规范在国内还是空白，尚无统一的标准。国内大多数单位均采用《工业企业照明设计标准》（GB50034-92）和《民用建筑照明设计标准》（GBJ133-90）。2002年初，中国照明协会出版了《公路大型桥梁照明设计指南》，对桥梁照明设计提出了指导性建议。但其主要内容是针对道路交通照明，对桥梁的景观照明没有作出任何规定，仍是参考相关的规范和标准。

第七节、色彩涂装

１、桥梁色彩设计

　　大桥色彩是影响桥梁景观效果的重要因素之一，是桥梁景观的重要组成部分,是大桥外观形象及展示桥梁个性的直接表现。桥梁色彩的选定不但要从视觉效果、地域文化、风俗习惯等多方面考虑，还要使桥梁结构色彩与环境协调，才能充分展示大桥的雄姿。

　　不同的色彩对大桥的鲜明度、文化性及独特性等起着至关重要的作用。涂装与桥梁美化组合，能突出大桥结构特色，创造标志性的人文景观，并且能配合通航起到警示功能。

　　　　　　　　　　　　　　　 色彩方案设计流程图


２、悬索桥防腐色彩设计的部位选择


　　悬索桥色彩选定以下五个结构部位进行设计：主缆防腐色彩的设计、桥塔防腐涂装色彩设计、 桥面系防腐色彩设计、引桥防腐色彩设计、箱梁防腐色彩设计。

３、结合工程的色彩设计

　　大桥的色彩设计不但要考虑大桥的形象是否与环境和谐统一，是否具有文化内涵等，同时大桥的建设环境和工程构造对色彩设计有着一定的影响和制约。大桥的不同构件所采用的防腐体系不同，具有着不同的材质肌理和色彩表现。主缆防腐一般采用聚乙烯套管，聚乙烯有着较高的反光率数，材料着色有着一定限制，而不同的色彩对紫外线有着不同的反射和吸收，所以对主缆的色彩选择需考虑到对内部钢索的保护以及套管的色彩寿命。钢箱梁和砼结构件，一般采用涂装防腐，涂料有着较多的种类和色彩选择，色彩选择对涂料寿命和保护影响较少。由于大桥采用的防腐体系不同，为使大桥色彩具有和谐统一，应根据色彩的不同特性作相应的调整。

第八节、景观设计示例

一、 厦门海沧大桥

二、 武汉阳逻长江公路大桥

三、 宜昌长江大桥

四、 鹅公岩大桥

五、 西喉门大桥