橋梁工程的產(chǎn)品化概念設(shè)計(jì)問(wèn)題探析

張勇

摘 要：橋梁工程的概念設(shè)計(jì)的核心是在定性分析、經(jīng)驗(yàn)積累、鼓勵(lì)估算的基礎(chǔ)上，總體把握橋梁的設(shè)計(jì)構(gòu)思。創(chuàng)新性作為橋梁概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，集中體現(xiàn)在美學(xué)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等對(duì)橋梁選型的重要影響。本文討論了橋梁工程前沿的設(shè)計(jì)理念，完善了橋梁的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：橋梁工程 概念設(shè)計(jì) 產(chǎn)品概念化

中圖分類(lèi)號(hào)：U442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0059-01

為滿(mǎn)足人類(lèi)之間的實(shí)踐交流、跨越空間障礙的需求，政府部門(mén)投資建設(shè)了多數(shù)橋梁，隨著社會(huì)的發(fā)展，橋梁也需要不斷的地更新、改造。基于橋梁工程在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位，作為橋梁建造開(kāi)端的橋梁設(shè)計(jì)顯得尤為重要。而橋梁的概念設(shè)計(jì)是具體設(shè)計(jì)的先導(dǎo)，是對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的總體把握與構(gòu)思，其思想貫穿橋梁設(shè)計(jì)的全過(guò)程，并隨著項(xiàng)目的進(jìn)行而不斷完善。在橋梁建造工程中，高達(dá)70%以上的生產(chǎn)成本取決于概念設(shè)計(jì)，做好橋梁工程的概念設(shè)計(jì)才能造出“精品”橋梁，才能從根源上節(jié)約工程的建造價(jià)值，提升美學(xué)內(nèi)涵。

1 橋梁工程概念設(shè)計(jì)綜述

1.1 橋梁概念設(shè)計(jì)的過(guò)程

橋梁的概念設(shè)計(jì)主要是在一定經(jīng)濟(jì)條件下，提出滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)造型要求、耐久性和使用功能要求、滿(mǎn)足形變與受力要求的合理設(shè)計(jì)方案。現(xiàn)行的橋梁建設(shè)主要以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與橋梁施工為核心，按照時(shí)間進(jìn)行相關(guān)組織與實(shí)施，設(shè)計(jì)人員的主要職責(zé)是依照必要規(guī)范產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)安全的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。橋梁的概念設(shè)計(jì)活動(dòng)除包含上述功能外，還要綜合考慮影響設(shè)計(jì)初步階段的環(huán)境、人文、美學(xué)等要素，完善了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的表現(xiàn)手法與設(shè)計(jì)理念。

1.2 橋梁的產(chǎn)品化概念設(shè)計(jì)

橋梁是一種特殊產(chǎn)品，它具備土木工程結(jié)構(gòu)的基本特征，也具備產(chǎn)品的一般屬性。橋梁產(chǎn)品的建設(shè)規(guī)模大、投資巨大；橋梁的建造一般由政府根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通需求確立實(shí)施，與市場(chǎng)關(guān)系較小；橋梁的使用年限長(zhǎng)，達(dá)到壽命后將成為廢棄物，在其長(zhǎng)壽命周期內(nèi)需具備抵御環(huán)境侵害的能力。鑒于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的思想和橋梁概念設(shè)計(jì)的重要指導(dǎo)，將現(xiàn)有的橋梁概念設(shè)計(jì)內(nèi)容從橋梁設(shè)計(jì)各步驟里提煉歸納出來(lái)，形成如下的橋梁概念設(shè)計(jì)新思路。

（1）設(shè)計(jì)定位階段主要包含環(huán)境總體分析、使用方式分析、用戶(hù)群體分析和壽命期成本分析這四個(gè)層次[2]。只有充分分析影響橋梁設(shè)計(jì)的主客觀因素，才能合理定位設(shè)計(jì)走向。環(huán)境分析主要是對(duì)擬建橋區(qū)的水文、地形、氣象、地質(zhì)等條件的分析，這將決定了橋梁設(shè)計(jì)的抗震、抗風(fēng)設(shè)計(jì)需要；橋梁的用戶(hù)群體主要是社會(huì)、業(yè)主和生態(tài)環(huán)境，設(shè)計(jì)中要注重橋梁的生態(tài)性、安全性、景觀美學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性等；使用方式?jīng)Q定了線性布置、建設(shè)規(guī)模的大小、上下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、斷面布置等；壽命期成本主要包含間接成本、直接成本和災(zāi)害事故成本。橋梁概念設(shè)計(jì)的主體由設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、管養(yǎng)等多單位與部門(mén)構(gòu)成，在其壽命期內(nèi)的所有部門(mén)被稱(chēng)作利益共同體。

（2）方案初擬階段是在對(duì)橋梁概念設(shè)計(jì)精準(zhǔn)定位后，從結(jié)構(gòu)體系、橋位、景觀、橋梁造型、施工方案等方面擬定橋梁建造的初步方案。橋位選擇將決定工程造價(jià)、施工和運(yùn)營(yíng)的安全性、施工操作的難易程度；結(jié)構(gòu)體系的選擇要注意結(jié)構(gòu)的可達(dá)到性和可維護(hù)性，為今后的橋梁檢修提供便利條件，整體節(jié)約橋梁壽命期的總成本；橋梁的造型與景觀設(shè)計(jì)要以工程師為主導(dǎo)，同時(shí)邀請(qǐng)建筑師及其他專(zhuān)業(yè)人員加入，形成合理的設(shè)計(jì)模式；施工方案直接影響著橋梁工程的質(zhì)量、安全、工期，在考慮結(jié)構(gòu)、線性、橋位條件之后形成了初步的施工方案。經(jīng)反復(fù)對(duì)比分析，篩選出兩三個(gè)可行的推薦方案。

（3）方案比選階段的主要工作是依據(jù)項(xiàng)目的相關(guān)規(guī)定和工程師的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，從若干推薦方案中擇優(yōu)選取最終設(shè)計(jì)方案。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是大多數(shù)橋梁最終方案決定的關(guān)鍵性要素，但在一些景區(qū)橋梁或標(biāo)志性大橋的設(shè)計(jì)方案比選中，景觀美學(xué)價(jià)值也是不容忽視的重要因素。

1.3 橋梁概念設(shè)計(jì)的階段劃分

橋梁的概念設(shè)計(jì)工作主要集中在工程的可行性分析、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。這三個(gè)階段設(shè)計(jì)橋梁工程的技術(shù)層面的具體細(xì)部與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體每階段的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容如表1所示。

2 橋梁設(shè)計(jì)的前沿設(shè)計(jì)理念

這里主要介紹三類(lèi)較具代表性的設(shè)計(jì)理念，即橋梁的耐久性設(shè)計(jì)理念、橋梁的生態(tài)性設(shè)計(jì)理念和橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)理念。

（1）耐久性設(shè)計(jì)理念是指在橋梁的設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)，保證橋梁的安全性、使用性及外觀功能的設(shè)計(jì)理念。耐久性的設(shè)計(jì)需要在明確設(shè)計(jì)中可能的侵蝕類(lèi)型和不同狀況下的耐久性要求；評(píng)估特定條件下的侵蝕嚴(yán)重程度；明確橋梁的各個(gè)構(gòu)件對(duì)侵蝕作用的防護(hù)水平與防護(hù)方法；提出設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)、維修等后續(xù)方案。

（2）橋梁的生態(tài)設(shè)計(jì)理念是充分利用生態(tài)學(xué)的設(shè)計(jì)思想，綜合考慮橋梁相關(guān)的生態(tài)環(huán)境，在橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)劃中，提出滿(mǎn)足人們需求且與生態(tài)環(huán)境和諧共存的設(shè)計(jì)方案。生態(tài)設(shè)計(jì)中要堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)的原則，盡可能選取對(duì)周?chē)脖弧⑺摹夂蚱茐某潭茸钚〉氖┕し椒ǎ瑖?yán)格控制施工范圍；施工堅(jiān)持使用清潔能源，選取無(wú)毒無(wú)害的裝飾與建造材料，從而利于橋梁報(bào)廢后的物料回收；橋梁建造需保證施工工藝先進(jìn)、材料先進(jìn)、設(shè)計(jì)和施工組織合理。

（3）橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)包含橋位的規(guī)劃、方案的設(shè)計(jì)、性能的分析、詳圖的設(shè)計(jì)、建造的施工、管理的養(yǎng)護(hù)和拆除這幾個(gè)階段的全面規(guī)劃和系統(tǒng)考慮，從而達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)。橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)將使用、資金、文化、生態(tài)等需求細(xì)化成具體指標(biāo)，并采用恰當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)橋梁壽命周期的各類(lèi)指標(biāo)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了橋梁概念設(shè)計(jì)的具體定義、相關(guān)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)的步驟和流程，并從定性分析、經(jīng)驗(yàn)積累、合理估算的基礎(chǔ)上總體把握橋梁設(shè)計(jì)構(gòu)思。借鑒產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成熟經(jīng)驗(yàn)，將橋梁作為產(chǎn)品，嘗試橋梁的產(chǎn)品化概念設(shè)計(jì)，進(jìn)而深入探討工程的可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段的技術(shù)層面的橋梁概念設(shè)計(jì)。最后，介紹了現(xiàn)今的一些前沿橋梁概念設(shè)計(jì)理念，如生態(tài)設(shè)計(jì)理念、耐久性設(shè)計(jì)理念、全壽命周期設(shè)計(jì)理念等，對(duì)以后的橋梁概念設(shè)計(jì)發(fā)展有一定的啟迪意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵旭東，程翔云，李立峰.橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 沙莎，王強(qiáng)，賴(lài)疆.仿生學(xué)在橋梁建筑中的應(yīng)用及前景展望[J].建筑科學(xué)，2007（27）.endprint

摘 要：橋梁工程的概念設(shè)計(jì)的核心是在定性分析、經(jīng)驗(yàn)積累、鼓勵(lì)估算的基礎(chǔ)上，總體把握橋梁的設(shè)計(jì)構(gòu)思。創(chuàng)新性作為橋梁概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，集中體現(xiàn)在美學(xué)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等對(duì)橋梁選型的重要影響。本文討論了橋梁工程前沿的設(shè)計(jì)理念，完善了橋梁的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：橋梁工程 概念設(shè)計(jì) 產(chǎn)品概念化

中圖分類(lèi)號(hào)：U442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0059-01

為滿(mǎn)足人類(lèi)之間的實(shí)踐交流、跨越空間障礙的需求，政府部門(mén)投資建設(shè)了多數(shù)橋梁，隨著社會(huì)的發(fā)展，橋梁也需要不斷的地更新、改造。基于橋梁工程在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位，作為橋梁建造開(kāi)端的橋梁設(shè)計(jì)顯得尤為重要。而橋梁的概念設(shè)計(jì)是具體設(shè)計(jì)的先導(dǎo)，是對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的總體把握與構(gòu)思，其思想貫穿橋梁設(shè)計(jì)的全過(guò)程，并隨著項(xiàng)目的進(jìn)行而不斷完善。在橋梁建造工程中，高達(dá)70%以上的生產(chǎn)成本取決于概念設(shè)計(jì)，做好橋梁工程的概念設(shè)計(jì)才能造出“精品”橋梁，才能從根源上節(jié)約工程的建造價(jià)值，提升美學(xué)內(nèi)涵。

1 橋梁工程概念設(shè)計(jì)綜述

1.1 橋梁概念設(shè)計(jì)的過(guò)程

橋梁的概念設(shè)計(jì)主要是在一定經(jīng)濟(jì)條件下，提出滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)造型要求、耐久性和使用功能要求、滿(mǎn)足形變與受力要求的合理設(shè)計(jì)方案。現(xiàn)行的橋梁建設(shè)主要以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與橋梁施工為核心，按照時(shí)間進(jìn)行相關(guān)組織與實(shí)施，設(shè)計(jì)人員的主要職責(zé)是依照必要規(guī)范產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)安全的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。橋梁的概念設(shè)計(jì)活動(dòng)除包含上述功能外，還要綜合考慮影響設(shè)計(jì)初步階段的環(huán)境、人文、美學(xué)等要素，完善了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的表現(xiàn)手法與設(shè)計(jì)理念。

1.2 橋梁的產(chǎn)品化概念設(shè)計(jì)

橋梁是一種特殊產(chǎn)品，它具備土木工程結(jié)構(gòu)的基本特征，也具備產(chǎn)品的一般屬性。橋梁產(chǎn)品的建設(shè)規(guī)模大、投資巨大；橋梁的建造一般由政府根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通需求確立實(shí)施，與市場(chǎng)關(guān)系較小；橋梁的使用年限長(zhǎng)，達(dá)到壽命后將成為廢棄物，在其長(zhǎng)壽命周期內(nèi)需具備抵御環(huán)境侵害的能力。鑒于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的思想和橋梁概念設(shè)計(jì)的重要指導(dǎo)，將現(xiàn)有的橋梁概念設(shè)計(jì)內(nèi)容從橋梁設(shè)計(jì)各步驟里提煉歸納出來(lái)，形成如下的橋梁概念設(shè)計(jì)新思路。

（1）設(shè)計(jì)定位階段主要包含環(huán)境總體分析、使用方式分析、用戶(hù)群體分析和壽命期成本分析這四個(gè)層次[2]。只有充分分析影響橋梁設(shè)計(jì)的主客觀因素，才能合理定位設(shè)計(jì)走向。環(huán)境分析主要是對(duì)擬建橋區(qū)的水文、地形、氣象、地質(zhì)等條件的分析，這將決定了橋梁設(shè)計(jì)的抗震、抗風(fēng)設(shè)計(jì)需要；橋梁的用戶(hù)群體主要是社會(huì)、業(yè)主和生態(tài)環(huán)境，設(shè)計(jì)中要注重橋梁的生態(tài)性、安全性、景觀美學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性等；使用方式?jīng)Q定了線性布置、建設(shè)規(guī)模的大小、上下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、斷面布置等；壽命期成本主要包含間接成本、直接成本和災(zāi)害事故成本。橋梁概念設(shè)計(jì)的主體由設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、管養(yǎng)等多單位與部門(mén)構(gòu)成，在其壽命期內(nèi)的所有部門(mén)被稱(chēng)作利益共同體。

（2）方案初擬階段是在對(duì)橋梁概念設(shè)計(jì)精準(zhǔn)定位后，從結(jié)構(gòu)體系、橋位、景觀、橋梁造型、施工方案等方面擬定橋梁建造的初步方案。橋位選擇將決定工程造價(jià)、施工和運(yùn)營(yíng)的安全性、施工操作的難易程度；結(jié)構(gòu)體系的選擇要注意結(jié)構(gòu)的可達(dá)到性和可維護(hù)性，為今后的橋梁檢修提供便利條件，整體節(jié)約橋梁壽命期的總成本；橋梁的造型與景觀設(shè)計(jì)要以工程師為主導(dǎo)，同時(shí)邀請(qǐng)建筑師及其他專(zhuān)業(yè)人員加入，形成合理的設(shè)計(jì)模式；施工方案直接影響著橋梁工程的質(zhì)量、安全、工期，在考慮結(jié)構(gòu)、線性、橋位條件之后形成了初步的施工方案。經(jīng)反復(fù)對(duì)比分析，篩選出兩三個(gè)可行的推薦方案。

（3）方案比選階段的主要工作是依據(jù)項(xiàng)目的相關(guān)規(guī)定和工程師的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，從若干推薦方案中擇優(yōu)選取最終設(shè)計(jì)方案。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是大多數(shù)橋梁最終方案決定的關(guān)鍵性要素，但在一些景區(qū)橋梁或標(biāo)志性大橋的設(shè)計(jì)方案比選中，景觀美學(xué)價(jià)值也是不容忽視的重要因素。

1.3 橋梁概念設(shè)計(jì)的階段劃分

橋梁的概念設(shè)計(jì)工作主要集中在工程的可行性分析、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。這三個(gè)階段設(shè)計(jì)橋梁工程的技術(shù)層面的具體細(xì)部與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體每階段的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容如表1所示。

2 橋梁設(shè)計(jì)的前沿設(shè)計(jì)理念

這里主要介紹三類(lèi)較具代表性的設(shè)計(jì)理念，即橋梁的耐久性設(shè)計(jì)理念、橋梁的生態(tài)性設(shè)計(jì)理念和橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)理念。

（1）耐久性設(shè)計(jì)理念是指在橋梁的設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)，保證橋梁的安全性、使用性及外觀功能的設(shè)計(jì)理念。耐久性的設(shè)計(jì)需要在明確設(shè)計(jì)中可能的侵蝕類(lèi)型和不同狀況下的耐久性要求；評(píng)估特定條件下的侵蝕嚴(yán)重程度；明確橋梁的各個(gè)構(gòu)件對(duì)侵蝕作用的防護(hù)水平與防護(hù)方法；提出設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)、維修等后續(xù)方案。

（2）橋梁的生態(tài)設(shè)計(jì)理念是充分利用生態(tài)學(xué)的設(shè)計(jì)思想，綜合考慮橋梁相關(guān)的生態(tài)環(huán)境，在橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)劃中，提出滿(mǎn)足人們需求且與生態(tài)環(huán)境和諧共存的設(shè)計(jì)方案。生態(tài)設(shè)計(jì)中要堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)的原則，盡可能選取對(duì)周?chē)脖弧⑺摹夂蚱茐某潭茸钚〉氖┕し椒ǎ瑖?yán)格控制施工范圍；施工堅(jiān)持使用清潔能源，選取無(wú)毒無(wú)害的裝飾與建造材料，從而利于橋梁報(bào)廢后的物料回收；橋梁建造需保證施工工藝先進(jìn)、材料先進(jìn)、設(shè)計(jì)和施工組織合理。

（3）橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)包含橋位的規(guī)劃、方案的設(shè)計(jì)、性能的分析、詳圖的設(shè)計(jì)、建造的施工、管理的養(yǎng)護(hù)和拆除這幾個(gè)階段的全面規(guī)劃和系統(tǒng)考慮，從而達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)。橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)將使用、資金、文化、生態(tài)等需求細(xì)化成具體指標(biāo)，并采用恰當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)橋梁壽命周期的各類(lèi)指標(biāo)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了橋梁概念設(shè)計(jì)的具體定義、相關(guān)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)的步驟和流程，并從定性分析、經(jīng)驗(yàn)積累、合理估算的基礎(chǔ)上總體把握橋梁設(shè)計(jì)構(gòu)思。借鑒產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成熟經(jīng)驗(yàn)，將橋梁作為產(chǎn)品，嘗試橋梁的產(chǎn)品化概念設(shè)計(jì)，進(jìn)而深入探討工程的可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段的技術(shù)層面的橋梁概念設(shè)計(jì)。最后，介紹了現(xiàn)今的一些前沿橋梁概念設(shè)計(jì)理念，如生態(tài)設(shè)計(jì)理念、耐久性設(shè)計(jì)理念、全壽命周期設(shè)計(jì)理念等，對(duì)以后的橋梁概念設(shè)計(jì)發(fā)展有一定的啟迪意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵旭東，程翔云，李立峰.橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 沙莎，王強(qiáng)，賴(lài)疆.仿生學(xué)在橋梁建筑中的應(yīng)用及前景展望[J].建筑科學(xué)，2007（27）.endprint

摘 要：橋梁工程的概念設(shè)計(jì)的核心是在定性分析、經(jīng)驗(yàn)積累、鼓勵(lì)估算的基礎(chǔ)上，總體把握橋梁的設(shè)計(jì)構(gòu)思。創(chuàng)新性作為橋梁概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，集中體現(xiàn)在美學(xué)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等對(duì)橋梁選型的重要影響。本文討論了橋梁工程前沿的設(shè)計(jì)理念，完善了橋梁的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：橋梁工程 概念設(shè)計(jì) 產(chǎn)品概念化

中圖分類(lèi)號(hào)：U442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0059-01

為滿(mǎn)足人類(lèi)之間的實(shí)踐交流、跨越空間障礙的需求，政府部門(mén)投資建設(shè)了多數(shù)橋梁，隨著社會(huì)的發(fā)展，橋梁也需要不斷的地更新、改造。基于橋梁工程在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位，作為橋梁建造開(kāi)端的橋梁設(shè)計(jì)顯得尤為重要。而橋梁的概念設(shè)計(jì)是具體設(shè)計(jì)的先導(dǎo)，是對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的總體把握與構(gòu)思，其思想貫穿橋梁設(shè)計(jì)的全過(guò)程，并隨著項(xiàng)目的進(jìn)行而不斷完善。在橋梁建造工程中，高達(dá)70%以上的生產(chǎn)成本取決于概念設(shè)計(jì)，做好橋梁工程的概念設(shè)計(jì)才能造出“精品”橋梁，才能從根源上節(jié)約工程的建造價(jià)值，提升美學(xué)內(nèi)涵。

1 橋梁工程概念設(shè)計(jì)綜述

1.1 橋梁概念設(shè)計(jì)的過(guò)程

橋梁的概念設(shè)計(jì)主要是在一定經(jīng)濟(jì)條件下，提出滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)造型要求、耐久性和使用功能要求、滿(mǎn)足形變與受力要求的合理設(shè)計(jì)方案。現(xiàn)行的橋梁建設(shè)主要以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與橋梁施工為核心，按照時(shí)間進(jìn)行相關(guān)組織與實(shí)施，設(shè)計(jì)人員的主要職責(zé)是依照必要規(guī)范產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)安全的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。橋梁的概念設(shè)計(jì)活動(dòng)除包含上述功能外，還要綜合考慮影響設(shè)計(jì)初步階段的環(huán)境、人文、美學(xué)等要素，完善了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的表現(xiàn)手法與設(shè)計(jì)理念。

1.2 橋梁的產(chǎn)品化概念設(shè)計(jì)

橋梁是一種特殊產(chǎn)品，它具備土木工程結(jié)構(gòu)的基本特征，也具備產(chǎn)品的一般屬性。橋梁產(chǎn)品的建設(shè)規(guī)模大、投資巨大；橋梁的建造一般由政府根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通需求確立實(shí)施，與市場(chǎng)關(guān)系較小；橋梁的使用年限長(zhǎng)，達(dá)到壽命后將成為廢棄物，在其長(zhǎng)壽命周期內(nèi)需具備抵御環(huán)境侵害的能力。鑒于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的思想和橋梁概念設(shè)計(jì)的重要指導(dǎo)，將現(xiàn)有的橋梁概念設(shè)計(jì)內(nèi)容從橋梁設(shè)計(jì)各步驟里提煉歸納出來(lái)，形成如下的橋梁概念設(shè)計(jì)新思路。

（1）設(shè)計(jì)定位階段主要包含環(huán)境總體分析、使用方式分析、用戶(hù)群體分析和壽命期成本分析這四個(gè)層次[2]。只有充分分析影響橋梁設(shè)計(jì)的主客觀因素，才能合理定位設(shè)計(jì)走向。環(huán)境分析主要是對(duì)擬建橋區(qū)的水文、地形、氣象、地質(zhì)等條件的分析，這將決定了橋梁設(shè)計(jì)的抗震、抗風(fēng)設(shè)計(jì)需要；橋梁的用戶(hù)群體主要是社會(huì)、業(yè)主和生態(tài)環(huán)境，設(shè)計(jì)中要注重橋梁的生態(tài)性、安全性、景觀美學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性等；使用方式?jīng)Q定了線性布置、建設(shè)規(guī)模的大小、上下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、斷面布置等；壽命期成本主要包含間接成本、直接成本和災(zāi)害事故成本。橋梁概念設(shè)計(jì)的主體由設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、管養(yǎng)等多單位與部門(mén)構(gòu)成，在其壽命期內(nèi)的所有部門(mén)被稱(chēng)作利益共同體。

（2）方案初擬階段是在對(duì)橋梁概念設(shè)計(jì)精準(zhǔn)定位后，從結(jié)構(gòu)體系、橋位、景觀、橋梁造型、施工方案等方面擬定橋梁建造的初步方案。橋位選擇將決定工程造價(jià)、施工和運(yùn)營(yíng)的安全性、施工操作的難易程度；結(jié)構(gòu)體系的選擇要注意結(jié)構(gòu)的可達(dá)到性和可維護(hù)性，為今后的橋梁檢修提供便利條件，整體節(jié)約橋梁壽命期的總成本；橋梁的造型與景觀設(shè)計(jì)要以工程師為主導(dǎo)，同時(shí)邀請(qǐng)建筑師及其他專(zhuān)業(yè)人員加入，形成合理的設(shè)計(jì)模式；施工方案直接影響著橋梁工程的質(zhì)量、安全、工期，在考慮結(jié)構(gòu)、線性、橋位條件之后形成了初步的施工方案。經(jīng)反復(fù)對(duì)比分析，篩選出兩三個(gè)可行的推薦方案。

（3）方案比選階段的主要工作是依據(jù)項(xiàng)目的相關(guān)規(guī)定和工程師的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，從若干推薦方案中擇優(yōu)選取最終設(shè)計(jì)方案。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是大多數(shù)橋梁最終方案決定的關(guān)鍵性要素，但在一些景區(qū)橋梁或標(biāo)志性大橋的設(shè)計(jì)方案比選中，景觀美學(xué)價(jià)值也是不容忽視的重要因素。

1.3 橋梁概念設(shè)計(jì)的階段劃分

橋梁的概念設(shè)計(jì)工作主要集中在工程的可行性分析、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。這三個(gè)階段設(shè)計(jì)橋梁工程的技術(shù)層面的具體細(xì)部與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體每階段的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容如表1所示。

2 橋梁設(shè)計(jì)的前沿設(shè)計(jì)理念

這里主要介紹三類(lèi)較具代表性的設(shè)計(jì)理念，即橋梁的耐久性設(shè)計(jì)理念、橋梁的生態(tài)性設(shè)計(jì)理念和橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)理念。

（1）耐久性設(shè)計(jì)理念是指在橋梁的設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)，保證橋梁的安全性、使用性及外觀功能的設(shè)計(jì)理念。耐久性的設(shè)計(jì)需要在明確設(shè)計(jì)中可能的侵蝕類(lèi)型和不同狀況下的耐久性要求；評(píng)估特定條件下的侵蝕嚴(yán)重程度；明確橋梁的各個(gè)構(gòu)件對(duì)侵蝕作用的防護(hù)水平與防護(hù)方法；提出設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)、維修等后續(xù)方案。

（2）橋梁的生態(tài)設(shè)計(jì)理念是充分利用生態(tài)學(xué)的設(shè)計(jì)思想，綜合考慮橋梁相關(guān)的生態(tài)環(huán)境，在橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)劃中，提出滿(mǎn)足人們需求且與生態(tài)環(huán)境和諧共存的設(shè)計(jì)方案。生態(tài)設(shè)計(jì)中要堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)的原則，盡可能選取對(duì)周?chē)脖弧⑺摹夂蚱茐某潭茸钚〉氖┕し椒ǎ瑖?yán)格控制施工范圍；施工堅(jiān)持使用清潔能源，選取無(wú)毒無(wú)害的裝飾與建造材料，從而利于橋梁報(bào)廢后的物料回收；橋梁建造需保證施工工藝先進(jìn)、材料先進(jìn)、設(shè)計(jì)和施工組織合理。

（3）橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)包含橋位的規(guī)劃、方案的設(shè)計(jì)、性能的分析、詳圖的設(shè)計(jì)、建造的施工、管理的養(yǎng)護(hù)和拆除這幾個(gè)階段的全面規(guī)劃和系統(tǒng)考慮，從而達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)。橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)將使用、資金、文化、生態(tài)等需求細(xì)化成具體指標(biāo)，并采用恰當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)橋梁壽命周期的各類(lèi)指標(biāo)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了橋梁概念設(shè)計(jì)的具體定義、相關(guān)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)的步驟和流程，并從定性分析、經(jīng)驗(yàn)積累、合理估算的基礎(chǔ)上總體把握橋梁設(shè)計(jì)構(gòu)思。借鑒產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成熟經(jīng)驗(yàn)，將橋梁作為產(chǎn)品，嘗試橋梁的產(chǎn)品化概念設(shè)計(jì)，進(jìn)而深入探討工程的可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段的技術(shù)層面的橋梁概念設(shè)計(jì)。最后，介紹了現(xiàn)今的一些前沿橋梁概念設(shè)計(jì)理念，如生態(tài)設(shè)計(jì)理念、耐久性設(shè)計(jì)理念、全壽命周期設(shè)計(jì)理念等，對(duì)以后的橋梁概念設(shè)計(jì)發(fā)展有一定的啟迪意義。

參考文獻(xiàn)

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