探究仿生理念在橋梁設計中的運用

歐韻杰

（廣東省交通規劃設計研究院集團股份有限公司，廣東廣州 510507）

0 引言

自國家改革開放以來，我國橋梁公路的設計逐漸前行發展，并且在吸收國外大量先進工藝資源基礎之上，也逐漸總結有著中國特色橋梁公路的設計技術以及設計藝術。我國橋梁設計工作需要緊跟世界步伐，我國橋梁的設計工作需要抓住仿生行業相關的研究，并且橋梁的設計工作需要逐漸創新。

1 現代橋梁發展設計的前景

現階段橋梁發展設計的前景關鍵涵蓋了下述三個方面：①更為關注相關功能，建設出“受力明確簡便、構造科學合理、施工工藝簡單易行以及質量可靠穩定”橋梁；②關注應用功能是在使耐久以及經濟得到滿足前提之下，建設出“便于通行以及養護”橋梁工程。更為重視橋梁的質量安全問題：質量的安全為橋梁工程的建設中永恒目標，而且是使以人為本的科學發展觀獲得有效落實具體的體現，其反映出一個橋梁工程的建設中文化內涵以及相應的管理能力；③更關注恰當高科技性能材質的創新以及研發工作：高科技含量橋梁的建造材質創新還有研發未來會是橋梁設計以及施工工藝逐漸發展的不可缺少因素。

面對著現階段橋梁設計的發展前景，相關橋梁設計人員需要更努力發展探索新型設計觀念，進而來與現階段時代發展步伐相適應。現大量的科學行業已廣泛運用仿生科技，各行業均可以經過仿生觀念獲得突破性進展，由于自然界已通過億萬多年演化以及發展，其逐漸構成相對合理科學的生態構造以及生命結構，特別是于大型建筑行業，這類案例是非常眾多的，橋梁的設計人員需要重視最實用以及最有效橋梁設計的改良措施。

2 橋梁的設計和仿生觀念

大自然極大程度會對橋梁設計造成影響，由于在大自然當中就存有大量天然的橋梁，像是吊橋、梁橋以及拱橋均可以于自然界當中找到相應的原型，因為仿生學可以分成宏觀以及微觀，因此橋梁的設計中運用仿生科技也需要涵蓋這兩方面，把這兩類實施結合進而得到綜合仿生科技。而且仿生觀念引進使得橋梁設計變得更具有生命特點。

2.1 宏觀仿生觀念于橋梁設計當中的運用

提到宏觀仿生理念，首先就應當想到對形態進行仿生，由于形態仿生為仿生科技之中最為基礎簡單的一類，形態的仿生對橋梁設計產生的作用是非常大的，由于生命被迫進化會使生命去完成優化而且變成更加高效合理。運用至橋梁設計行業，像是白石天河大橋這個建筑，就像兩個白鷺鳥，其形象生動并簡約，存在主次之別，而且橫向方向雙排布設了斜拉索。還有奧倫塞千禧橋由總體外觀看來像一個“大樹葉”的造型，這類設計是運用仿生學，其設計是浪漫且大膽的，其中體現出自然架構。

構造仿生觀念對于橋梁設計具有非常大的作用，橋梁構造仿生關鍵就是運用力學的仿生，為研究而且對于生物體體內的相對力學運動構造性質進行模仿學習，經過構造仿生總結得到橋梁構造建設的性質，來實施相應概述以及總結，最終構成橋梁工程建設最終的仿生觀念，就像比較經典薄殼構造，是生物界中一類極為現實的仿生經典構造，在橋梁的設計進程之中，相關設計人員需要在探索當中找到可以運用橋梁構造新型的仿生構造，運用至當前橋梁設計工作當中，使橋梁設計逐漸向現代化進行仿生。

意象仿生可以體現出橋梁美，而設計人員需要在這個方面多做工作，現階段時代群眾更追求外在美，而且更追求建筑的意境，因此對意象仿生的設計所體現出現階段社會和自然之間巧妙的結合，這種結合方式可以使橋梁具有一定的時代感，而且具有相應的文化含義，使橋梁具有時代情感以及社會性。對意象仿生含義具有兩類不一樣觀點，于醫學方面，仿生學是指的替換或者是增大構造或是其他的身體部分[1]。而仿生的植入物與單純自然生物不同的是，經過極為接近模仿或者是超出原始的功能。而橋梁的形象一直堅持著更為廣泛影響，由于其試圖在生物模型的開發工程中找到相應解決措施。這類措施動機為生物經過進化所獲得的結果。

2.2 微觀仿生觀念于橋梁設計當中的運用

微觀行業涵蓋了大量方面，于橋梁的設計當中運用仿生材質能夠延長橋梁壽命，而且能使橋梁的質量以及性能獲得有效提升等。目前部分仿生工程已經存有，仿生學造就出一些極為成功產品。由于大自然已將自組裝、自愈功能、疏水性以及環境暴露的耐受性等多個方面的問題解決，運用太陽能是應用著仿生科技極為成功微觀工藝。

而且可以被應用于橋梁設計當中微觀仿生工藝還包括了生物的功能，其功能關鍵涵蓋了能量轉化、生物力學還有行為轉化等方面，回顧歷史，飛機的產生是經過對于鳥類的翅膀進行研究出現，機翼成功的發明是經過對于蜻蜓的翅膀翅痣進行模仿造就，這項研究成功的將機翼振顫情況解決。這種情況于實際生活當中是非常多的，這類均為仿生觀念于現實當中成功的典例，與橋梁建設研究相比較，這類仿生觀念是能夠拓展的，現階段橋梁工程發展當中遭受自然災害限制以及威脅，因此在今后橋梁工程的設計發展之中，對這種情況經過微觀仿生技術進行解決需要被早日提出，把生物功能運用至橋梁工程的設計之中，使橋梁可以具有主動式生命體特點，進而使自然問題對于橋梁作用下降。

神經體系和橋梁設計之間也存有微妙聯系，生物于進化進程之中，人與動物神經體系關鍵發揮著調節影響。現階段的橋梁工程設計，相關設計人員開始關注橋梁所承受外部的作用力，不過橋梁本身卻缺少一定的調節功能，面對外部的壓力僅可以坐以待斃，假如于今后橋梁工程設計研究當中可以運用仿生工藝與動物神經系統的調節能力相結合，則橋梁會具有一定的自我調節水平，從而橋梁就可以依照現實的問題實施橋梁的本身調整，使橋梁逐漸得到進化。而且橋梁具有大腦功能，會變得更加智能，作為橋梁將會經過本身“大腦”來對于外界條件實施識別，而且啟動本身調節體系實施調整[2]。

橋梁工程的設計和生態觀關聯是微觀仿生行業的一個關鍵內容，現階段橋梁工程于城市之中有著極為關鍵的位置，相關設計人員于橋梁設計的時候需考慮其生命意義，應當使橋梁工程設計工作具有生態觀念，對將來發展出現積極科學作用，仿生含義不只是絕對的仿生而將生態大局放棄，因此在橋梁設計工作之中去找到如何進行節約，如何進行規劃，而且所做的規劃工作必須是對于橋梁、對于仿生工藝均有積極影響的，還有設計工作使橋梁具有一定生命力時，也使橋梁可以環保長存[3]。

3 現代化的仿生橋梁設計

青島市萬達棲鳳橋設計具有先進性以及時代性，這座橋的設計觀念關鍵采取一個展翅欲飛鳳凰，其設計理念為天下太平，運用仿生生物學再與其象征義相結合實施設計。青島市萬達棲鳳橋如圖1 所示。

圖1 青島市萬達棲鳳橋

長江龍王港河幸運結為一個獨特橋梁，該橋梁深刻的展現出現階段時代發展的卓越性，而且體現出幸運意義。

三山大橋為2022 年冬奧會關鍵構成成分，把北京市中心與張家口進行關聯，三山文字的意義為三座山，經過對于橋形態可以看出為三座山形狀，大橋的設計具有仿生特征。

哥本哈根精彩大圓橋為哥本哈根群眾日常生活中一部分，這個橋設計觀念告訴大家貼近水，并鼓勵群眾放慢忙碌的腳步，這個寓意是仿生關鍵的體現。

現階段橋梁設計仿生關鍵為宏觀性質，于微觀方面是不夠成熟的，因此今后的橋梁工程設計應當向微觀靠攏，加強橋梁硬件的設計，為橋梁可以于仿生行業產生一番作為的條件。

4 結束語

總的來說，新時代橋梁工程建設時期，設計人員將面臨大量挑戰，假如不采取合理科學發展方式，橋梁工程的設計逐漸走向失敗。對于今后時代的發展而言，設計人員需要積極在仿生行業進行研究與探索，不管宏觀或者微觀方面，仿生成功一定會對橋梁的發展帶來新時期。目前橋梁的設計人員需要努力鉆研相關技術，使中國橋梁仿生技術走在世界前列。