景觀橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)手法及其應(yīng)用的研究

古金梁

（招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶400067）

1 引言

景觀橋梁是橋梁建筑理論的一個(gè)分支，既具有橋梁建筑的共同特點(diǎn)，也有著作為一個(gè)分支體系的特有性質(zhì)，是橋梁建筑交通與美觀性能的完美體現(xiàn)。隨著城市化的發(fā)展，景觀橋梁受到了人們的廣泛關(guān)注，市政部門(mén)希望借助景觀橋梁來(lái)裝點(diǎn)城市風(fēng)景，其具有經(jīng)濟(jì)與美觀的雙重特性，在城市橋梁建筑中具有廣闊的發(fā)展空間，備受社會(huì)各界人士的推崇。目前，我國(guó)正竭力向經(jīng)濟(jì)、美觀、便捷的景觀橋梁的發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。

2 景觀橋梁簡(jiǎn)述

2.1 景觀橋梁的內(nèi)涵

“景觀橋梁”這一概念出自同濟(jì)大學(xué)出版的《景觀橋梁設(shè)計(jì)》一書(shū)。文中對(duì)景觀橋梁這一概念做了清晰的論述?！八囆g(shù)價(jià)值高的橋梁本身是非常協(xié)調(diào)的，在均衡、穩(wěn)定、比例、韻律等方面都具有獨(dú)特的魅力，橋梁與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，有些還能表現(xiàn)出一定的文化內(nèi)涵。通俗地講，景觀橋梁是具備較高藝術(shù)觀賞性的橋梁，可觀、可游。既能喚起人們美感的、具有良好視覺(jué)效果和審美價(jià)值、與橋位環(huán)境共同構(gòu)成景觀的橋梁，稱之為景觀橋梁。”它既可以成為一定環(huán)境的主體，也可成為景觀環(huán)境的載體。不斷把景觀中所蘊(yùn)含的生態(tài)要素融入橋梁設(shè)計(jì)中去，是景觀橋梁的實(shí)用功能和藝術(shù)表現(xiàn)力提升的關(guān)鍵和重要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)形式。

2.2 景觀橋梁的特點(diǎn)

景觀橋梁作為橋梁的一個(gè)分支，既具有一般橋梁的全部特點(diǎn)，也有著自身的內(nèi)在特性。從共性的角度講，景觀橋梁作為橋梁的一類，其跨越和交通功能是必不可缺的。景觀橋梁鋪設(shè)是在其滿足交通運(yùn)輸性能的基礎(chǔ)上展開(kāi)的。一般橋梁的建設(shè)重心在不同體系的受力分析上，且其造型滿足靜力平衡。景觀橋梁也不例外，無(wú)法脫離一般橋梁建設(shè)的基本要求。簡(jiǎn)單來(lái)講，景觀橋梁的建設(shè)既要體現(xiàn)內(nèi)在美，也要體現(xiàn)外在美，內(nèi)外兼修。在重視其內(nèi)在性能的同時(shí)，也要注重其外在的美觀性。審美已成為景觀橋梁的一個(gè)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。在完善分析景觀橋梁的結(jié)構(gòu)、造型的同時(shí)，融入自然、人文、歷史、人的心理感受等多元化要素，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧統(tǒng)一，提升景觀建筑的美觀性、協(xié)調(diào)性、整體性和統(tǒng)一性【1】。

2.3 景觀橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵守的基本原則

實(shí)用性原則。實(shí)用是景觀橋梁的第一特性，任何以橋梁美觀為目的的元素融入都必須建立在景觀橋梁使用功能（跨越、交通）有效發(fā)揮的基礎(chǔ)之上。橋梁凈空界限內(nèi)不得設(shè)置橋跨結(jié)構(gòu)的任何構(gòu)件和其他建筑物，以確保車輛和行人運(yùn)行通暢。使用與美觀的協(xié)調(diào)統(tǒng)一是景觀橋梁設(shè)計(jì)的內(nèi)在要求。

質(zhì)量與安全第一原則。橋梁的基本功能是跨越和交通，作為交通運(yùn)輸?shù)妮d體，保證其安全是橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。橋梁設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是對(duì)不同體系的受力分析和造型的靜力平衡，橋梁建筑的景觀修飾與橋梁構(gòu)件是橋梁的2種不同構(gòu)筑品，為確保橋梁的質(zhì)量和安全，兩種屬性的構(gòu)筑物在受力、強(qiáng)度或景觀型橋梁的造型結(jié)構(gòu)受力應(yīng)基于橋梁建造的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在質(zhì)量與安全得以保障的前提下，打破橋梁的結(jié)構(gòu)、造型設(shè)計(jì)局限，突出景觀橋梁的審美性和可觀賞性。

環(huán)保建設(shè)原則。橋梁景觀的建設(shè)不應(yīng)以生態(tài)環(huán)境的犧牲為前提，應(yīng)堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)的原則，在保障生態(tài)環(huán)境和諧穩(wěn)定的基礎(chǔ)上開(kāi)展橋梁景觀的建設(shè)。保護(hù)橋梁景觀區(qū)動(dòng)植物的生存環(huán)境，最大限度地降低橋梁建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

地域風(fēng)俗文化原則。不同地域的橋梁設(shè)計(jì)都蘊(yùn)含其各自特有的地域?qū)傩?。景觀橋梁的設(shè)計(jì)應(yīng)基于地域的風(fēng)俗、文化，建造富含地域文化特色、風(fēng)俗風(fēng)貌和價(jià)值取向的特色性橋梁建筑【2】。

3 景觀橋梁的創(chuàng)新設(shè)計(jì)手法

3.1 仿生學(xué)設(shè)計(jì)手法

仿生學(xué)設(shè)計(jì)從其字面角度可理解為仿造生物形態(tài)的設(shè)計(jì)，仿生學(xué)是典型的生物學(xué)概念，是生物與技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其突破了技術(shù)裝置的范疇，被廣泛應(yīng)用到社會(huì)的各行各業(yè)。如化學(xué)、物理學(xué)、遺傳工程、建筑學(xué)、機(jī)械工程等眾多領(lǐng)域。簡(jiǎn)單來(lái)講，仿生就是模仿，運(yùn)用到橋梁建筑中就是工程師從生物的軀體構(gòu)造中獲取啟發(fā)，巧妙地運(yùn)用到橋梁建筑中去。如植物的根莖，看似難以支撐整個(gè)植株，但其卻可以迎風(fēng)不倒，具有極強(qiáng)的抗風(fēng)、抗壓能力；雞蛋殼，看似薄弱蟬翼，但卻可以均勻分散受力支撐整只手的力量；啄木鳥(niǎo)的骨骼，看似平淡無(wú)奇，但卻具有抗震性能；蜘蛛的吐絲，看似細(xì)膩，但卻具有5倍于鋼絲的強(qiáng)度。正是諸如此類的特殊生物結(jié)構(gòu)，才為建筑師們提供了創(chuàng)新建筑設(shè)計(jì)的靈感和智慧。運(yùn)用仿生學(xué)理論設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)，如拱形結(jié)構(gòu)，源自脊椎動(dòng)物的骨架結(jié)構(gòu)，抗壓能力強(qiáng)，外形美觀大方；薄殼結(jié)構(gòu)，源自蛋殼，受力均勻，流線勻稱，形態(tài)動(dòng)人。

仿生學(xué)手法在景觀橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要是模仿生物的軀體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、色彩色澤和生態(tài)功能等，通過(guò)制造新型的結(jié)構(gòu)和材料來(lái)滿足橋梁建設(shè)的需要。如在材料結(jié)構(gòu)方面，基于纖維的特殊纏繞性能，以添加劑的形式摻入混凝土以提升其強(qiáng)度和延性。材料的色彩色澤方面，橋梁的表面涂抹生態(tài)化的顏色，提升橋梁骨架的色調(diào)和質(zhì)感。化學(xué)成分方面，基于貝殼的抗拉抗壓強(qiáng)度，制成高強(qiáng)度的聚合類水泥混凝土，用于橋梁的主體結(jié)構(gòu)，提升橋梁的抗性（見(jiàn)圖1）。

圖1 下承式鋼管拱橋

3.2 地域性設(shè)計(jì)手法

簡(jiǎn)單來(lái)講，地域性是指地理環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象在運(yùn)動(dòng)中所表現(xiàn)出來(lái)的地域分異和特征組合。景觀橋梁的設(shè)計(jì)、建造具有地域的特點(diǎn)，承擔(dān)著彰顯地域風(fēng)采和民俗文化的時(shí)代使命，這也是地域民眾對(duì)景觀橋梁設(shè)計(jì)的殷實(shí)期盼。景觀橋梁隸屬于地域之內(nèi)，不可避免地被期盼融入地域的特點(diǎn)和風(fēng)格，從而地域性的設(shè)計(jì)手法在景觀橋梁的設(shè)計(jì)中被廣泛提及。地域性設(shè)計(jì)手法就是在設(shè)計(jì)中吸收不同地區(qū)的自然環(huán)境因素、風(fēng)俗習(xí)慣、文化習(xí)俗、名勝古跡和歷史遺跡，整理、分析、濃縮、提煉出具有特色的建筑造型用于橋梁工程建設(shè)的創(chuàng)作手法。景觀橋梁的地域性設(shè)計(jì)應(yīng)回應(yīng)所在地的社會(huì)條件和自然條件、利用具有地域性的建筑材料、吸收地域色彩的建筑結(jié)構(gòu)理論和具有地域特異性和地域經(jīng)濟(jì)性【3】（見(jiàn)圖2）。

圖2 上承式板拱橋

3.3 整體性設(shè)計(jì)手法

整體性設(shè)計(jì)是橋梁設(shè)計(jì)的新手法、新工藝、新形式、新概念。其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了與橋梁相關(guān)所有元素的協(xié)同、統(tǒng)一，促進(jìn)了高超橋梁建筑創(chuàng)作與高水平技術(shù)的融合統(tǒng)一?，F(xiàn)代化的景觀橋梁設(shè)計(jì)是一門(mén)綜合性學(xué)科、藝術(shù)，集美學(xué)、建筑學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、工程機(jī)械學(xué)為一體，集中彰顯了橋梁的交通功能、觀賞功能和旅游功能，實(shí)現(xiàn)了人與自然的和諧統(tǒng)一，展現(xiàn)了橋梁建筑完整的整體性、統(tǒng)一性效果（見(jiàn)圖3）。

圖3 雙塔雙索面懸索橋

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，景觀橋梁的功能已經(jīng)超越了橋梁簡(jiǎn)單的跨越和交通屬性，景觀和觀賞性成了橋梁設(shè)計(jì)的主體，景觀設(shè)計(jì)在橋梁設(shè)計(jì)中地位愈來(lái)愈高。為實(shí)現(xiàn)景觀橋梁的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)在保障橋梁一般性能有效發(fā)揮的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新景觀橋梁設(shè)計(jì)的理念和技術(shù)，運(yùn)用仿生學(xué)理論、地域性理念和整體性理念，融合現(xiàn)代化的橋梁設(shè)計(jì)、建造工藝和技術(shù)，打造具有時(shí)代特色、民族特色、地域特色，兼具景觀性與審美性的與自然、人文社會(huì)和諧統(tǒng)一的景觀橋梁建筑模式。