基于美學理論的橋梁設計思考

摘要：隨著高速公路的問世與交通事業的迅猛發展，公路美學、橋梁美學應運而生，并受到各國土木工程界的廣泛關注。人們在物質生活水平提高的同時，也需要更完美，更完善的建筑結構以滿足精神上的需求。因而技術與藝術必需完美地結合成為建筑藝術發展的必然趨勢，也促使了建筑師要懂結構，工程師要懂藝術。該文論述了橋梁美學的基本法則及美學設計的基本手法，研究了橋梁美學在結構設計中的表現手法。

關鍵詞：橋梁；美學；設計；特點

橋梁美學是橋梁科學技術和美學的結合。隨著我國經濟的發展，科學技術的進步和城市各項交通事業的發展，人們對橋梁建筑提出了更高的要求，優秀的橋梁建筑不僅揭示了人類社會的發展，體現出人類智慧與偉大的創造力，而且往往成為時代的象征，歷史的紀念碑和游覽的勝地。縱觀世界各國的大城市，常以工程雄偉的大橋作為城市的標志與驕傲。如我國的趙州橋，距今已有一千三百多年的歷史，仍不失為橋梁設計中融功能、技術、經濟、美觀于一體的典范，并在1991年被美國土木工程學會評為國際土木工程里程碑建筑之一。國外如悉尼港鋼拱橋，美國的布魯克林橋，舊金山金門大橋等，都體現了其在人類生活環境中所產生的精神作用與美學價值。因而橋梁建筑已不單純作為交通線上重要的工程實體，而常作為一種空間藝術結構物存在于社會之中。因而研究、設計和建造結構合理、造型美觀新穎的橋梁結構，是交通建設發展的迫切需要。

一、橋梁美學設計的特點

橋梁主要用于交通負荷、跨越障礙，這是它的基本功能，同時，如單純地把裝飾當作美的法寶而不注重其實用價值，也算不上真正的美。正確的橋梁審美觀點是功能、技術、經濟與美觀融合一體，共同作用，美寓其中。橋梁美學設計應從以下幾方面著手：

1、橋梁各部構造形象

橋梁本身各部構造的形象宜簡潔纖細、流暢明快，以使快速運動著的人們在瞬間的最初一瞥中得到“明確”的印象。否則，將是一團模糊或令人眼花繚亂。所以，簡潔纖細、流暢明快應當作為現代橋梁美學設計的一項原則，它既適用于主體造型，也適用于細部構造和各種設施，如欄桿等。

2、橋梁與周圍環境的協調

環境協調是指橋梁與其周圍自然環境、城鎮環境、臨近建筑物及附近其他橋梁的相互協調關系。橋梁作為環境的一部分，除了自身的形式美外，與周圍環境的協調是橋梁美因素中很重要的問題。

3、綠化環境等景觀設計

橋梁景觀設計是隨著高速公路美學設計而誕生的。通過景觀設計，對橋梁周圍景觀進行保護、利用或改善，從而使環境適應現代化的生產和生活需要。對于現代城市橋梁或城市附近的橋梁，采用人工綠化措施是可行的。

二、橋梁結構美學設計

掌握了橋梁建筑美學特征后，要根據上述規律在橋梁設計中對結構進行考慮與處理，以期在梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等各種橋型的建造中，力求結構合理、技術先進，形態美觀。

1、梁橋

梁橋是古老而又常用的橋型，實用、經濟、簡潔、樸素。其形態特征是水平方向單維突出，具有很強的沿水平方向左右伸展的力動感與穿越感。但隨著跨度的不斷增加，梁體各個部分體量增大，因此比例選擇、構件配置以及與周圍環境的協調等在橋梁藝術表現方面都極為重要，也是梁橋設計美學處理上的難點。可從上部結構、下部墩臺以及上下部之間的比例搭配等幾方面進行美學設計。梁橋美學設計的重點是主梁形態的纖細、輕巧、連續流暢。對于等高度梁，縱向控制因素是跨高比；對于變高度梁，橋面豎曲線、梁底曲線、跨中與支座位置梁高比等因素影響橋梁立面效果。以上所說的均是改變主梁的長細比來體現梁橋的形態，但實際長細比常常由于技術上或經濟上的原因而受到限制，此時可設法改進主梁斷面造型，以達到使橋梁形態看上去比實際更纖細輕巧的目的。將箱梁外，腹板做成傾斜形成倒梯形斷面，這樣使得梁高對視覺的沖擊最小。進一步將梁的側面改變為曲面的流線型式，避免了梁底出現棱邊，也意味著梁高漸漸隱去，不僅視覺柔和優美，增加了纖細輕巧感，而且增強了抗風性能。

2、拱橋

拱橋以其氣勢恢宏，美如彩虹而歷來受到人們的青睞。它的美在于優美的主拱曲線孕育著強大的力量，產生著一躍而過的力動感與跨越感，加上柔美拱曲線與直線形的梁柱、桿結合，呈現出剛柔并濟，韻律優美的綽約豐姿。主拱形態是拱橋美的最重要因素。矢跨比與拱軸線方程決定了主拱形態。圓弧拱主要適用于小跨徑，形態簡潔柔美，寧靜穩定；拋物線拱與懸鏈線拱是大中跨拱橋普遍采用的拱軸線型，拋物線拱力動感強，懸鏈線拱則更趨向自然和諧。根據拱與橋面的相對位置分上承式、中承式、下承式和混合式?？紤]到現代城市橋梁橋面較寬，跨徑不大，建筑高度有限，特別是要與江南水鄉平原環境協調，以下針對上承式拱橋作一分析。

實腹拱常用于小跨徑拱橋，當跨徑大于40m，而天跨比大于1／7時，就可以考慮用空腹拱?？崭构安粌H可以減輕自重，節省材料，而且可以更好地利用拱上構造以增加虛實、空透的變化，并形成節奏韻律來統一整體，給人以美感，特別適合自然風光十分優美的環境，景觀視域障礙小。采用等間距立柱布置的拱上建筑形式是古典而又常用的橋型，上部梁底可做成弧型以增加立面曲線美，但由于各地建造太多而沒有特色，在現代城市橋梁設計中一般不采用。當改變傳統模式，讓主拱與腹拱穿插交替，橋型簡潔明快，質樸清新，現代感強，力的傳遞一目了然，沒有多余的裝飾，不會造成視覺混亂，是技術與美觀的自然結合。橋下空間開闊，空透性好，易于與周圍環境協調，人工景物與自然景物渾然一體，相得益彰。

3、纜索承重橋

斜拉橋與懸索橋同屬纜索承重橋，在景觀特征上有共同之處。與梁橋相比，結構上增加了塔和索的構造，在空間構圖上對單維突出的水平大梁起到了協調比例的作用，主梁、橋塔、拉索等構件的形式和組合可有多種形態選擇，設計自由度大大增加，有利于大膽構思與創新。大跨度斜拉橋從整體感覺上也和懸索橋一樣，由于其巨大的規模與高聳的主塔起到了象征性標志作用，產生著震撼人心的魅力，具有強大的生命力。盡管如此，斜拉橋與懸索橋在視覺印象和美學感受上還有很大不同，懸索橋是以柔美的主纜曲線為基調的，而斜拉橋是以直線的剛性為基調的，它由直線塔、索、梁構成更為簡潔、穩定的三角形幾何形態，充分體現了高速度、高節奏的時代感，因此成為現代最為流行的橋型之一。中小跨度的斜拉橋更是造型獨特，充滿藝術魅力。日本大阪市的一座人行天橋，塔柱纖巧如箭，以柱為主軸回轉布置的拉索非常巧妙的同螺旋式踏步相結合，匠心獨具。加利福利亞的一條峽谷河流上設計的曲線斜拉橋，以橋身奇巧的曲彎弧度自然連接兩岸，結構化險為夷，外觀上以靜致動，新穎獨特，是結構地理與環境結合的典范。而懸索橋是橋梁家族中當仁不讓的最大跨徑橋型，氣勢磅礴，無與倫比。其高聳的主塔、粗壯的主纜、強勁的大梁將很大的空間一跨而過，構成宏偉壯觀的景觀形象。連接意大利本土與西西里島的墨西拿海峽橋設計方案，中跨為3300m的懸索橋，主梁斷面為似飛機形，連接歐非兩大洲的直布羅陀海峽懸索橋設計方案跨度達5000m，采用了管形狀斷面的主梁。

隨著現代城市的發展和人民生活水平的日益提高，城市橋梁不僅是城市交通樞紐的重要組成部分，同時又要成為裝扮城市的建筑藝術品，甚至成為一座城市的文明標志和象征，如美國舊金山市的金門大橋，澳大利亞悉尼港大橋與悉尼歌劇院等。修建現代城市橋梁，應選擇與周圍環境協調，新穎美觀的橋型，使我們的城市更加美麗，充滿生命和活力，充分體現時代氣息。這也是橋梁工作者應不懈追求的目標。