桥梁美学设计的现状和发展

俞志国

（兰州市城市建设设计院，甘肃 兰州 730000）

0 引言

我国桥梁建设数量越来越多，传统的桥梁设计是粗放型的，为了满足交通运输要求往往采用经济实惠的桥型结构，主要满足桥梁使用功能和安全性即可，因此在桥梁美学上的关注较少，相关创新也不够。随着我国经济快速发展及城市化迅速发展，桥梁的建设不仅仅需要满足安全性和使用性能，美观性也是非常关键的设计要素，越来越受到业主的重视。因此需要在现有桥梁设计现状下进行创新，更多地关注美学特征，甚至美学要素在桥梁设计中占据更加重要的成分，例如城市景观桥梁[1-2]。

本文首先分析桥梁的功能特点，通过功能特点阐述桥梁美学设计的需要；其次分析我国桥梁美学设计的现状与问题，从而提出美学设计方法与过程；再分析桥梁美学设计的发展方向。最后通过城市独塔斜拉桥的美学设计，分析应用美学要素进行桥梁设计的案例。

1 桥梁的功能特点及美学特性

1.1 桥梁的功能特点

作为交通基础设施的重要运输载体，桥梁的主要功能是提供交通通行的平台，打破通行障碍，同时还有美学要素，承载着历史与发展的印记，以下进行详细分析。

（1）交通通行的基本承载平台。桥梁结构对于具有通行障碍的区域如河流、山谷、跨路线等问题，可以起到很好的连接功能，可以提供交通通行的基本平台，解决人们的出行问题及货物的运输问题，同时还能够联系区域经济发展和社会沟通。例如在复杂山区环境下，传统的通行方式就是通过道路进行沟通，对于具有很大障碍的区域如河流和山谷，则无法进行联系，而桥梁的建设显然破解了这种障碍，使得天堑变通途，带动社会流动从而提高经济增长。

（2）社会与历史发展的载体。社会与历史的发展往往通过其建造物进行呈现，例如著名的建筑物。而桥梁也是承载社会与历史发展的重要象征，例如赵州桥的建设采用的石拱桥结构形式很好地代表了当时的建造技术水平及历史背景，也承载了当时的社会文化特点，是后续人们考究当时历史的重要载体。例如上海市黄浦江上不断建设的桥梁结构形式，从最早的斜拉桥发展到后面的拱桥，表现了建造技术的进步以及浦江两岸经济发展的状况。例如天津市海河上建设的桥梁形式，诸多都记录了天津市的文化特点及现代化建设之路。例如北京市城市立交高架桥梁的建设，也同样代表了城市高速发展的历史。

（3）区域文化象征及旅游观景平台。桥梁的建设具有典型的区域文化特性，往往是表征区域文化符号的载体，也是城市旅游发展的地标性建筑。例如安徽省内的诸多大跨径桥梁建设往往带有徽派建筑的风格，通过在桥塔或者其他构件上融入当地文化特征及相关符号来表现当地特色。此外，桥梁作为旅游观景平台也是呈现区域文化的重要表现，例如法国巴黎塞纳河上的诸多桥梁，不仅仅作为交通的载体也是承载旅游业的重要载体，成为吸引游客的重要地标性城市结构，具有独特的文化背景及底蕴。

1.2 桥梁的美学特点

桥梁的美学从诸多方面进行体现，不仅仅是形式上的美观性，还有技艺上的美学价值。

（1）形式美学特点。桥梁的形式美学与其他工艺美学特征相同，都是通过色彩、纹理、光泽等变化形成美学要素和符号，例如通过建造材料的粉饰形成美学要素、通过结构外形形成美学要点，或者通过光照特性等。

（2）技艺美学特点。桥梁是承载荷载的结构形式，力学特点及受力传力形式共同构成了桥梁的技艺美学，这方面结构传力的合理性直接决定了美学优异性，如果桥梁设计外形很独特但是不符合力学特点则达不到美学的标准。

2 我国桥梁美学设计的现状与问题

早先我国桥梁的建设主要是满足功能性和安全性准则，对于美学要素基本不做考虑，因此设计的桥梁形式比较笨拙，景观要素也考虑很少；随着现代桥梁技术的发展，越来越多的桥梁注重设计美观效果，往往采用新材料和新结构形成轻质高强桥梁结构，但是设计仍然以实用为准则，只是稍微考虑美学要素，这就是我国目前桥梁美学设计的基本现状[2-3]，产生这些现状的原因是多方面的，详细分析如下。

首先，桥梁设计建造需要耗费较大的资金，需要全社会投入较大的人力、财力和物力，各种资源都会进行一定的倾斜，在目前的理念下仍然以节俭为主要设计原则，而在有限的经费标准下进行较大的美观设计创新存在较大的难度，这也是目前桥梁美学设计难以在公路桥梁中推进，而仅仅在城市桥梁使用较多的原因。

其次，桥梁的美学设计可能产生形式美学和技艺美学的冲突，有些新颖的结构形式或者体系虽然在形式上是美的，但是可能并不完全吻合力学受力特点，使得在技艺美学上打折扣，这就要求通过经济代价弥补这种缺陷，这其中需要进行平衡，较难进行定量。

最后，目前的桥梁美学设计缺乏应有的激励机制，对于重大型桥梁工程的设计往往考虑较多的美学要素，对于中小桥梁的设计则往往直接以实用为标准，而实际上中小桥梁是涵盖桥梁数量的大部分，应该设定更好的桥梁美学激励机制，使得中小桥梁设计也注重美学效果。

3 桥梁美学设计及发展方向

根据桥梁的功能特点和美学特点，其设计方法应该从以下几个方面开展：

（1）选择优异的结构形式，采用仿生理念进行结构形式的创新，桥型的选择应该力求安全稳重和坚固轻盈，即以受力安全为主体同时考虑美学设计，这种设计方法要求桥梁的基本外形与结构受力和传力特点吻合，不能有明显的力流断层和转折，体现受力的流畅性与平稳性。

（2）进行美学要素重构，目前美学思想中的形态、比例、色泽和纹理等思路也在不断地应用于桥梁的美观设计中，例如斜拉桥和悬索桥的索塔就是考虑纹理问题采用清水混凝土或者其他美观性外部粉饰形成景观效果，桥梁的景观照明就是根据色泽配合形成整体设计。

（3）体现人文历史特点，根据桥梁建设所处的文化与历史背景，应该在桥梁关键构件的设计中融入相关元素，例如桥塔的设计或者主梁形状的设计等，引入历史文化因素。

（4）与周边环境的协调性，桥梁的设计应该与周边环境进行很好的融合，使得桥梁结构与环境形成统一的整体，例如武汉长江大桥与龟山和蛇山的呼应，澳大利亚悉尼大桥和悉尼歌剧院的呼应，布鲁克林大桥与曼哈顿的呼应等。

（5）注重照明设计元素，很多桥梁的美学重要体现在夜晚环境，因此照明设计对于美学体现非常关键，通过设置不同的照明路线和色彩，使得桥梁结构凸显出生命力和活力。

此外，仿生理念是开展桥梁美学设计的重要方法[4]，仿生学就是对生物体构造的外形进行“仿照”使得设计对象具有相同的特性，仿生理念帮助设计师打破传统的设计瓶颈，为工程设计融入新的理念和方法，目前仿生设计具有不同程度的分类方法，包括宏观仿生和微观仿生两个层次。宏观仿生是对生物的外部形状、构造及纹理等进行研究设计，同时也包括对生物的行为规律、运动方式及外部意象所进行的研究设计，主要的内容涵盖了形态仿生、意象仿生和力学仿生等方面。微观仿生则是对生物体内部的微观系统如构造系统、神经系统、循环系统等进行研究，研究内部系统的反应机理和信息传递方式，从而进行设计研究，主要内容包括功能的仿生、材料的仿生以及神经的仿生。这些都可以借鉴到桥梁设计中。

4 桥梁美学设计的案例分析

为了更好地阐述如何利用美学要素进行桥梁设计，以城市独塔斜拉桥的设计为案例进行说明，为桥梁美观设计方法提供参考。无背索独塔斜拉桥的结构特点是索塔的外倾形式和塔梁连接区的构造复杂性，这些要素在美学设计中都是可以很好考虑的。

首先，倾斜的索塔形式，由于索塔需要平衡拉索的水平力，因此塔的设计需要较为稳重，而倾斜稳重的索塔可以为城市增添亮丽的风景，配合在索塔外形上的设计，无背索独塔斜拉桥的景观效果将非常显著。如图1所示是酒泉神舟友谊大桥，通过采用拱形索塔形式，既能够稳重地传递拉索荷载，又凸显出明亮的景观效果。

图1 倾斜索塔形式的造型设计

其次，无背索独塔斜拉桥的塔梁连接处较为复杂，因此设计中结构体量也很大，如果对于该区域不进行景观设计，将使得结构美观性差，索塔与主梁的连接过于突兀。反之，如果在设计中考虑力流传递的平稳性问题，对连接区域进行平缓过渡，而能够凸显结构的力学美观效果。例如图2是捷克易北河的Mariansky Bridge，通过索塔与主梁的流线型构型，整个力流传递很好，同时结构美观效果非常突出。

图2 捷克易北河的Mariansky Bridge

最后，针对索塔结构、拉索、主梁等构件，需要充分考虑照明设施以及色彩、肌理，对于索塔外形还需要结合当地人文因素考虑进去，设计成代表地区文化符号的地标性桥梁结构。

5 结语

随着桥梁建设技术的发展以及我国经济的增长，目前桥梁设计不仅仅需要注重安全性、使用性和耐久性，桥梁的美观性能也是重要的设计要素而需要考虑。本文分析了桥梁功能特点和美学特点，从而说明如何进行形式美学和技艺美学的综合，阐述了桥梁美学设计现状及原因，并提出了美学设计方法和过程，并通过城市独塔斜拉桥的设计说明如何应用美学要素开展桥梁设计。

[1]郭海燕.浅析建筑美学与高速公路桥梁美学景观设计[J].交通与运输（学术版）,2010（1）:102-105.

[2]马奎.我国桥梁美学中的景观设计[J].中国高新技术企业，2010（13）:147-148.

[3]王静.桥梁结构与景观艺术的结合浅析[C]//第十七届全国工程建设计算机应用大会论文集.北京：中国土木工程学会，2014.

[4]胡楠,戴公连.仿生理念在桥梁设计中的应用[J].世界桥梁，2009（3）:65-69.