论钢结构桥梁电气设计的特点

【摘要】本文从钢结构桥梁的角度出发，分析了钢结构桥梁电气设计的内容，进而论述了钢结构桥梁设计的主要特点，同时，分析了钢结构桥梁电气设计的节能问题，最后，论述了钢结构桥梁电气设计的发展趋势。

【关键词】钢结构桥梁；电气设计；特点

中图分类号：TU391文献标识码： A

一、前言

钢结构桥梁设计的要素很多，其中，电气照明设计的其中的一个重点内容，涉及到桥梁的美观和实用性能。本文正是基于钢结构桥梁的电气设计问题，分析了钢结构桥梁电气设计特点等问题。

二、钢结构桥梁电气设计的内容

现代桥梁的建造与运营离不开电气部分的支持。作为桥梁辅助工程的组成部分,电气工程在桥梁的使用、安全及景观等方面扮演着越来越重要的角色。为桥梁夜间交通服务的功能照明、为桥梁安全提供保障的防雷接地系统、为亮化工程添光加彩的桥梁景观照明,以及各类过桥管线的敷设、机电设备的使用、航空障碍灯和助航标志灯(牌)的布设等,都属于桥梁电气设计的范畴。在桥梁工程的设计过程中,电气专业依存并植根于结构专业和其它辅助专业之中。

三、钢结构桥梁电气设计的特点

钢结构桥梁是具有特色的建筑物,照明作为桥梁设计的一个重要组成部分,这就要求对桥梁的照明设计不能单纯的与一般道路或建筑物的照明设计相比。而要是着重考虑桥梁夜景照明的跨能行和装饰性,设计时要将两者综合起来进行考虑,从而设计出最安全最舒适最美观的照明效果。

就光从钢结构桥梁的照明装饰性角度来看,与其他夜景照明的设计一样,需要考虑很多因素的影响,比如,照明的设计是否安全可靠,是否符合经济合理的原则;照明的设备是否便于维护,是否节省电能;照明的亮度要符合相关照明安全的规定不能产生眩光,以免干扰驾驶视线。照明的设计及选用不仅要突出桥梁的特色,更要塑造建筑物在夜间的良好形象,而且照明的设计要把握桥梁建筑师的设计意图和风格,整个的照明效果要突出桥梁的特色和韵味。

从钢结构桥梁照明安全性的角度考虑,桥梁作为交通的纽带,保障桥上和桥下夜间通行的安全性至关重要。因此要加强对眩光的控制。很多桥梁一般都会跨过高速公路和江水。在这样的交通要道上,会有很多极速行驶的车辆,在江面上也会有很多来往的船只。而夜间照明的灯光很可能没有办法照顾周到,或多或少的在横向或纵向上会有偏差,就是因为这些偏差,造成了驾驶员的视觉误差,很可能造成严重的交通安全事故。而桥梁夜间照明亮度分布的不合理,也会在一定程度上引发交通安全事故。要尤其注意的是,江面由于比较潮湿,夜晚温度也比较低,容易起雾,因此要在桥墩等易发事故的地方着重使用防雾灯。

对桥梁的照明除了要在满通功能的基础上对桥梁进行装饰,更要提高对桥梁功能性照明的要求,比如,桥梁桥面的夜间照明,可以和一般的路面照明的原理一样,但是比较特殊的是,桥面照明不仅要具有均匀且适中的亮度,更要让驾驶员不感疲劳,能清晰的辨认路况,达到保障行车安全的作用。同时,照明作为大型一桥梁的一个重要部分,光源与灯具的选用要与整个桥梁的设计相协调,让照明的设计更能凸显出桥梁的形象。除此之外,桥梁的照明应该与进入桥梁之前的公路照明想协调并有一个过渡的设计,要与桥梁有很好的衔接效果。在桥梁的入口处应设置明显的指示标志,提示车辆、行人注意通行。同时,桥梁在扶手与栏杆处也应该有明显的提示标志。

四、钢结构桥梁电气设计的节能

钢结构桥梁电气照明的节能对于处在城市中的一部分的桥梁照明，同样也要根据其功能性质和环境区域的情况确定其所需的照度活亮度的标准值，避免照度或亮度过高，浪费电能。针对照明节能问题可按以下原则考虑设计：

1、由于国家对于灯具以及灯具附件的功率损耗，制定了相应的能效标准和规范，因此，在照明设计时，应按光源要求配置符合相应能效标准的镇流器和电器附件。

2、气体放电灯配备电感镇流器时，功率因数较低，一般仅为0-4～0．5，所以应设功率补偿，以提高功率因数，有条件时，宜在灯具内装设补偿电容，以降低照明线路电流值，降低线路电压损失。所选用灯具的效率应满足国家相关规范要求。

3、有条件的地区应采用可持续能源，为照明灯具供电，比如太阳能，风能等。

4、可选用合理有效的节能控制器，以及节能管理机制，对桥梁的道路照明以及液晶照明进行控制，有利于照明的维护管理和能源节约。

五、钢结构桥梁电气设计的发展

1、设计内容的发展

科技的进步、市场的需求是推动桥梁电气设计向纵深发展的主要动力。近年来,中压电能传输系统在长距离桥梁上的应用;LED光源及超窄光束投光灯在桥梁景观照明领域的推广;铁路桥梁减震灯具的普及;智能照明控制系统的实践等,均是桥梁建筑整体发展在电气部分的具体体现。景观照明、管线过桥、综合接地系统、助航标志等是目前桥梁电气设计中比较突出的几个发展方向。

1、景观照明

桥梁景观照明设计,是将桥梁魅力在空间与时间上进行合理延伸的关键。作为桥梁功能照明的重要补充,桥梁景观照明利用点或线光源,将桥梁轮廓勾勒出来,明暗相间中凸现桥梁整体线形和立体感。桥梁所处区域的广阔视域是城市景观的重点表达之处,桥梁夜景亮化工程丰富了桥梁景观的表达效果,越来越多的业主已经将景观照明设计作为必选项纳入桥梁工程的设计范围。灯具与桥梁的一体化、管线的预留与掩饰、节能减排政策的落实等,均是桥梁景观照明设计在发展过程中必须面对的问题。以节能减排政策的落实为例,景观照明工程不同于一般建筑工程,从社会经济效益的角度而言,其初期投入费用和运行使用费用是并重的,后者包括了电能使用费用和设备维护更换费用。一座桥梁的夜景观照明总功率通常在200kW以上,按每晚10h开灯计算,每月仅电费一项就在3万元以上,加上设备的管理维护费用,将是一笔不菲的开支。好的设计应在保证照明效果的前提下,推广高效节能照明器具,提高电能利用率,降低总成本。

2、管线过桥

管线过桥是现代桥梁的功能之一,也是桥梁电气设计的一个重要发展方向。铁路桥梁的贯通高压电缆、通信及信号电缆等需要全程敷设;公路桥梁除了自身的电力、监控管线外,各类强弱电过桥管线也不胜枚举。

以高压电缆过桥为例,城市电网正向高电压、大容量发展,全国不少城市均以高压或超高压电缆进城供电,高压电缆过桥作为一项较复杂的工程项目,已经在越来越多的桥梁上得以运用。在设计时需充分考虑高压电缆对桥梁安全的影响,采取切实可行的措施,解决好防火、防爆、防震动等敷设技术,保证电缆的供电安全可靠及施工、维护检修的方便。目前采用全程蛇形敷设和设置电缆伸缩弧、折角吸收装置、加装防震垫等办法,在国内各高压电缆过桥工程中得到了广泛的应用。上海洋山深水港110kV变电站的电源线路是敷设于东海大桥箱梁内的两回110kV交联电缆,是至今世界上最长的敷设于桥梁的高压电缆。

目前,我国尚无220kV以上电压等级的高压电缆过桥工程实例,因而在理论计算、试验研究及施工方法方面,都需要设计先行,就如何减少桥梁与过桥高压电缆之间的相互影响有针对性地开展工作,以期解决桥梁伸缩、振动,以及电缆金属护套接地、高压电缆长距离敷设对电网的影响等技术难题。

3、综合接地系统

随着我国高速铁路建设的全面展开,其接地安全问题已提上日程,高速列车的牵引负荷电流和故障短路电流均显著增大,造成钢轨电位急剧增高。如不采取相应的措施,将危及人身安全和各类电气、电子设备正常工作。铁路桥梁电气设计引进了系统综合接地的概念和技术要求,但如何设计出适应我国安全规范的高低压兼容、强弱电统一的桥梁综合接地系统,仍是各设计单位正在探讨和完善的问题。

六、结束语

总而言之，钢结构桥梁电气设计要满足桥梁使用的需要，在此基础上，进一步分析钢结构桥梁电气设计的特点和要点，尽量设计出既实用又美观的钢结构桥梁。

【参考文献】

[1]孙志彬. 天津海河桥梁照明设计及工程的研究和探讨[D].中央美术学院,2013.

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[3]北京智美照明设计公司 首席照明设计师 任见. 桥梁照明设计三个误区剖析[N]. 消费日报,2010-09-30D03.

[4]林燕丹. 浅谈大型桥梁照明的特殊性[J]. 灯与照明,2010,06:83-85.