桥梁结构的概念设计与美学评价_马登阳
桥梁设计美学性能评价初步研究
我国自改革开放以来，桥梁建设以令世人惊叹的规模和速度迅猛 发展，取得了巨大成就。由于桥梁的大量建设，桥梁设计的美学问题也 集中暴发出来，如：1) 大型桥梁美学设计重主体结构而忽视附属结构： 2) 景观桥梁重自身美感而忽视与周围环境协调：3)高速公路各跨线桥 美学设计缺乏统一考虑与协调：4) 城市互通立交各匝道桥之间缺乏区 分和呼应；5) 业主把“新、奇、特”的“视觉冲击”作为片面追求的 目标；6) 桥梁设计美学评价中没有量化指标，美学评价感性色彩较浓 等等。因此，为在桥梁设计中客观评价设计方案的美学效果，有必要引 入更 为量化 的美 学指标 。
纳起来就是处理好桥梁与环境的协调、桥梁自身的协调两大类关系。处 理j 办 调问题的 一般方 法，见表 2：
7表2协调方 法
协调类型
协调内容 协调方法
桥 梁自身 与环境协调
形式 体量 功能
自然 环境
城镇环境 邻近建筑物
各部分构造形式不混乱、造型相称 各部 分体 曼相 当 各部分构造形式正确反映实际功能 从形态特征上获得和谐 多 采用自 然 的装饰
1桥梁设计 美学评价 量化
从主观上讲，桥梁设计美学评价表现为人们对桥梁及其周围地域 环境“景观价值”的认识。这包括设计过程中的模拟评价和建成后的使
用评价，内容涉及使用者的体验( 如行人和乘车人对远景、近景以及夜 景的观翱和桥梁对周围地域景观的改善、维护与创造。
美 学评 判测 量有 多种 方法 ，其 中常 用的 两种 方法 是： 评分 法 ( Sc eni c Be a ut yEst i ma t i on) 和 比较评判法( La wof Compar at i ve Judg— me nt ) 。评分法通过逐个评分制定一个反映优美程度的景观度量表。比 较评判法有两种比j 唆盒径，对偶比较法和等级排列法。本文采用评分法 对桥梁设计进行美学评价，该方法易于对评价因子和评价指标进行量 化；在条件允许情况下，甚至可以改变权重因子以适应不同桥梁( 或方 案) 的评分要求；对权重因子或评价因子进行合理改变并不会影响评价 本身的合 理性。
桥梁设计中的美学要求剖析
桥梁设计中的美学要求剖析近年来，桥梁不再只是简单的交通工具，更成为了艺术品和城市地标。
为了满足人们对美的追求，桥梁设计中的美学要求愈发凸显。
本文将从桥梁的形式美、结构美和材料美三个方面对桥梁设计中的美学要求进行深入剖析。
一、形式美形式美是桥梁设计中最直观、最容易感知的美学要求。
桥梁的形式应该与周围的环境相协调，融入自然或城市景观中。
首先是桥梁的曲线美。
弯曲的桥梁线条更能吸引人的眼球，给人以柔和、流畅的美感，例如伦敦塔桥的悬臂和拱形结构。
曲线设计还可以增加桥梁的稳定性和抗风能力，优化桥梁的结构性能。
其次是桥梁的比例美。
设计师应根据桥梁跨度、长度和高度等要素合理确定桥梁的比例关系，不宜过度庞大或细小，保持桥梁整体的和谐美感。
最后是桥梁的色彩美。
选用适宜的涂料和颜色，使桥梁与周边环境相协调。
例如，黄石大桥的金黄色与周围的山水相得益彰，打造了一道美丽的风景线。
二、结构美结构美是桥梁设计中的另一个重要美学要求。
桥梁的结构应该合理、稳定，并展示出美感。
首先是桥梁的稳定性。
桥梁作为载重交通工具，其结构设计必须保证足够的稳定性。
合理的桥梁结构设计能够承受预期负载并抵抗外来力，使桥梁长时间保持稳定。
例如，钢拱桥的结构设计既能满足强度要求，又具有优雅的外观。
其次是桥梁的流畅性。
桥梁设计中，流线型结构能够减小空气阻力，降低风压对桥梁的影响，并增加桥梁的美感，例如苏通大桥无锚段斜拉桥结构的非线性外形。
最后是桥梁的透明感。
通过使用透明材料和开放式结构设计，可以营造出桥梁轻盈透明的美感。
例如，水立方钢结构体育馆外立面的通风网络结构给人一种空灵的美感。
三、材料美材料美是桥梁设计中常常被忽视的美学要求。
合适的材料选择能够提升桥梁的美感，并保证桥梁的耐久性和安全性。
首先是桥梁的材质选择。
桥梁的主要材质通常包括钢、混凝土、木材等。
设计师应根据桥梁的需求选择合适的材质，使桥梁的结构性能、外观和寿命得到平衡。
例如，赛尔福大桥的钢结构使其具有高强度和轻盈的外观。
现代桥梁设计中的美学与功能
现代桥梁设计中的美学与功能桥梁，作为连接两地的重要建筑结构，不仅承载着交通运输的实用功能，还在很大程度上展现着人类的智慧与创造力。
在现代社会，随着科技的飞速发展和人们审美水平的不断提高，桥梁设计中的美学与功能的融合愈发重要。
从功能角度来看，桥梁的首要任务是确保安全、高效地承载交通流量。
这就要求设计师在设计之初对桥梁的跨度、荷载、通行能力等进行精确的计算和规划。
比如，在跨度较大的江河湖海上建造桥梁，需要考虑采用何种结构形式能够最大程度地减少材料用量，同时保证桥梁的强度和稳定性。
常见的桥梁结构有梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等，每种结构都有其适用的场景和优势。
梁桥结构简单，施工方便，适用于中小跨度；拱桥则能够充分发挥材料的抗压性能，在中等跨度的桥梁中表现出色；斜拉桥通过斜拉索将主梁的荷载传递到桥塔上，适用于较大跨度的桥梁；而悬索桥凭借其巨大的跨越能力，成为跨越宽阔水域的首选。
设计师需要根据具体的地理条件、交通需求和工程预算等因素，选择最合适的桥梁结构，以实现桥梁的功能性要求。
然而，仅仅满足功能需求是远远不够的。
在现代社会，人们对于桥梁的美学要求越来越高。
一座美观的桥梁不仅能够成为城市的地标性建筑，还能够提升周边环境的品质，给人们带来愉悦的视觉享受。
桥梁的美学设计体现在多个方面。
首先是整体形态。
桥梁的轮廓应该简洁流畅，比例协调。
比如，一座优美的拱桥，其拱圈的曲线应该自然优美，与主梁和桥墩相互呼应，形成一个整体的和谐形象。
其次是细节处理。
桥梁的栏杆、路灯、桥头堡等细节部分的设计也能够为桥梁增添美感。
精致的栏杆雕花、独特的路灯造型以及富有特色的桥头堡建筑，都能够让桥梁在细节之处展现出独特的魅力。
色彩也是桥梁美学设计的重要元素之一。
合适的色彩搭配能够使桥梁与周围环境相得益彰，或者成为环境中的亮点。
例如，在青山绿水之间，一座白色或淡蓝色的桥梁能够与自然景色融为一体；而在城市中心，一座色彩鲜艳、富有现代感的桥梁则能够为繁华的都市增添一抹亮丽的风景。
桥梁力度美
桥梁结构的力度美桥梁结构设计桥梁美学的发展和哲学基础桥梁结构的美学要素桥梁结构的美学设计赵宪忠(同济大学)桥梁和桥梁力学铁索桥独木桥桥梁和桥梁力学F F独木桥的力学机理R R桥梁和桥梁力学力学与材料桥梁和桥梁力学内力拱桥梁和桥梁力学索桥梁和桥梁力学桥梁和桥梁美学的发展法国加尔德水道桥63BC / 拱的应用三层/300m/47.4m最大跨度24.4m粗犷、古朴、原始魅力黄色石灰岩与自然景色协调桥梁和桥梁美学的发展赵州桥595AD / 拱的应用净跨37.02米小孔泻流，减轻重量初日出云、长虹卧涧宝带桥中唐时期 现存最长的薄拱连拱桥 53孔 / 316.8米 千尺卧虹、巧夺天工桥梁和桥梁美学的发展十八世纪以前：技艺不分桥梁和桥梁美学的发展十八世纪以前：技艺不分中国古代桥梁：构思巧妙、技术精湛、工艺细致、雕饰华美桥梁和桥梁美学的发展十八世纪以前：技艺不分威尼斯利雅托桥 工程设计 / 艺术品 瓦伦梯桥 14世纪 / 军事桥梁和桥梁美学的发展十八 ~ 十九世纪：技艺分家 v 工业革命后，注重科学实验、发明创造，且分工精 细，追求结构上的纯理性主义 v 科学和艺术、专业技术和艺术脱了节 v 工程师以结构达到建筑物功能目的为唯一要求，甚 至认为艺术要求是对设计思想的干扰，是建筑物不 经济的根源，主张“真实即美” v 建造师和艺术家认为工程师不懂艺术，对新材料、 新结构横加指责桥梁和桥梁美学的发展十八 ~ 十九世纪：技艺分家福斯桥5.4万吨钢 500万根铆钉 外露的悬臂钢桥v 建筑师：铁制的东西中没有建筑艺术。
机械制造每前进一步，东西却 越来越丑，一直达到所有丑陋的顶点样品——福斯桥。
v 工程师：不知道批评者所讲的是什么？或者他对胆敢批评的桥梁构造 是否具有最朦胧的理解。
桥梁和桥梁美学的发展二十世纪：技艺再合 v 传统的建筑观念不时被工程师采用的新材料、新结 构、新技术所打破 v 物质水平提高的同时，需要更完善、更完美的建筑 结构以满足精神上的需求 v 1941年英国工程师协会：美学处理，必须是土木工 程师的职能范围 v 1944年剑桥大学：建筑师必须有工程师的头脑，工 程师必须有建筑师的头脑桥梁和桥梁美学的发展二十世纪：技艺再合v 瑞士Robert Maillart：桥梁整体结 构的创始人 v 跨越阿尔卑斯山的三铰拱桥，空心 截面拱 v 跨径90米，全长133米，矢高13米 v 拱厚从拱脚到四分点逐步增加，再 到拱顶又减薄，不寻常的兴奋之情 v 就地取材，与环境相协调 v 经济、合理、创新；轻巧、美观 v 世界最美的桥第一名瑞士萨尔基那桥-1930桥梁和桥梁美学的发展二十世纪：技艺再合v 德国弗里茨-莱昂哈特： 提篮式钢拱桥 v 主跨248.4米 v 钢拱双肋于拱顶相靠， 吊杆为网状钢索，桥墩 由上向下缩窄宽度 v 动态浮现于海面上，既 均衡稳定又充满了力动 感德国费曼恩海峡大桥-1963桥梁和桥梁美学的发展二十世纪：技艺再合 美国Ruck-A-Chucky斜拉桥v 林同炎：中心角为50度的弧长方向的 跨度为400m，跨越深谷以便沿山坡的 等高线布置路线，省去曲线引道或中 间高墩以及开挖山体跨越河谷 v 通过沿山坡散开斜拉索，使得可以引 导轴力沿着曲线的桥面板传递，因此 不管在上下方向，还是左右方向都不 产生弯矩和剪力 v 按照力学的准则来布索且考虑了美学 需要：巨大的扇形曲率接近双曲抛物 面形式，拉锚因地制宜 v 1977年建造，功能、力学与景观结合 的典范，全美建筑设计比赛第一名桥梁和桥梁美学的发展二十世纪：技艺再合桥梁和桥梁美学的发展金门大桥桥梁美学的哲学基础柏拉图黑格尔把人的理性神化康德毕达哥拉斯亚里士多德桥梁美学的哲学基础孔子孟子老子桥梁美学的哲学基础桥梁美学的哲学基础静止求心动势向心由大向小视线往返相互排斥严整韵律均衡神秘/朦胧重点点的感情色彩审美重点韵味十足均衡中心力与美桥梁美学的哲学基础拱+ 反向曲线加腋弧线，连续流畅水平线连续流畅，受力简洁竖向与引力反向，高耸突兀斜向受力合理、生机勃勃桥梁美学的哲学基础空间受力，曲面柔顺、平滑、优美桥梁结构的美学要素桥梁结构的美学要素桥梁结构的美学要素广东江门桥头重脚轻英国门柰桥头轻脚重桥梁结构的美学要素心理诱惑力如钟摆摆动健康而平衡的瞬间视觉中心视觉引诱力和力线的引诱力流动趋势和不稳定感桥梁结构的美学要素杭州拱宸桥，受力和视觉的均衡之美桥梁结构的美学要素轻盈简洁桥梁结构的美学要素力感明确稳定产生动态之感桥梁结构的美学要素尺度概念桥梁结构的美学要素挪威特罗姆斯港桥美国莫瑞河桥桥梁结构的美学要素悬链线与悬索桥桥梁结构的美学要素无弯曲应力拱和拱桥桥梁结构的美学要素桥梁结构的美学要素广西程阳桥/ 侗族现代桥梁的美学特征多余装饰繁琐装饰现代桥梁的美学特征德国科歇尔高架桥，1128m 长，185m 高减轻结构自重增加高翔之感现代桥梁的美学特征现代桥梁的美学特征现代桥梁的美学特征桥梁结构的美学设计桥梁结构的美学设计桥梁结构的美学设计德国多伊茨桥桥梁结构的美学设计桥梁结构的美学设计日本昭和桥。
浅谈桥梁设计美学思想
、
桥 梁 美 学 的特 性
创作实践过程 中，人们得 出了被 广泛承认和接受的一些关于形体美 的基本原则 。 变化和统一是适用于任何 艺术表现的一个普遍原则 。和谐 的事 物可以引起人们生 理和心理上 的共鸣而产 生美感 ，而在形体构图 中，只有从变化 中求统一 ，在统一 中有变化 ，变化而又统 一 ，才能实现形体构图的和谐而获得构 图美。变化而统一 是构图的表现形式是丰富的而不是单调的 ， 是有规律有组织 的而不是杂乱 无章 的。 变化而统一 ，这是形体构图 中贯穿一切的基本原则。
由于桥梁的桥位往往是地区或城市的要冲处所其体量形态及永久性等将给人以无法回避的瞩目形象而给公众带来深刻的视觉冲击桥梁除应在结构上具有与其跨越功能相适应的强度和刚度桥面上有与通过要求相适应的空间外还应在外观上具有美感使桥梁的形象与内涵高度统一完美的体现桥梁的功能价值与美学价值
６ ８规 划 砹 计
Ｈｌ ａｎ ｎ ｌ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
（１ ）平 原 地 区 平原地 区的特点是地势平坦 ，背景轮廓低矮平淡 ， 景物尺寸不大 ，视野开阔。
考虑上述 三方 面的要求。在桥梁的美学设计 中，这种 以功能及技术经济为考虑重 点 的特性就是桥梁美学 的技术特性 。
１ ． ２ 桥 梁 美 学 的 时 代 性
桥梁结构技术随着社会发展及时代的进步而不断更新是使桥梁景观具有明显时代 标 记的主导因素，而作为上层建筑，人们的审美观念不可避免的受到物质基础的影响。 在一定的社会里的一定时期内，均有—个较为统一的，能为大多数公众所普遍接受的 审美标准。这个标准便是时代的反映，不但桥梁本身如此，包括桥梁在内的区域总体 景观也是如此。由于桥梁在城市或区域中的重要位置 ，桥 觉识别的重要特征 ，因而桥梁景观对时代的表达可延伸至城市 ， 把握桥梁景观在美学 上的这个特点并适当的发挥 ， 在创造富有时代风貌的桥梁景观设计中是十分重要的。
桥梁造型美学设计与评价
浅谈桥梁造型美学设计与评价摘要：桥梁是我们常见的城市结构物，它不仅在跨越障碍方面起着无法代替的作用，在视觉上的抢眼更使很多大型桥梁被视为相应地域的标志性建筑。
笔者就桥梁造型设计原则和趋势作出分析归纳。
关键词：桥梁造型;设计原则;趋势1、引言对美的意识和追求，是人类本质活动发生的一种主观意念。
随着现代城市建设的发展，要求桥梁结构在实现其跨越和承载两个基本功能要求的前提下，更要充分发挥其艺术表现张力。
尤其在改革开放以后, 在我国经济发展的快速推动下, 人们对美的需求越来越高, 在这种需求的驱使下我国桥梁造型与景观设计也在快速前进着。
但是，目前的这种景观设计多是局限于感性小鞥面上的，进行理性的、系统的造型和景观设计，并能与结构设计有机结合，才是最为理想的桥梁设计。
目前我桥梁建设在造型方面尚存在的问题主要有[1]：尽管大型桥梁和一些景观桥梁在美观上受到特别的重视，然而这多局限于感性的层面而缺乏理性的思考。
大量的中小桥存在着美景上的缺陷。
在景观受到强调的桥梁设计中，往往是主体结构标新立异而附属结构草草处理，桥梁各部分之间缺乏统一与协调。
统一高速公路上各跨线桥，或者桥位临近飞多座桥梁，在设计中缺乏统一的考虑和相互协调。
互通立交各匝道桥之间缺乏个性和呼应。
即便有较好的平面线形，在实际布设中也往往会造成墩林密布和匝道错综繁杂的结果，大型立交工程尤为严重。
桥梁景观由于周围小环境的破话和恶化而受损，假如没有良好的环境，造型上无论多优美也谈不上美丽。
2、桥梁美的原则桥型结构布置与周围环境的和谐统一，保持不同名胜地区景观风格，掌握好与周围建筑空间组合变化规律等，是桥梁环境美学构思的主要内容。
在客观的美学规律中，以下原则最为重要：2.1 和谐统一从本质上讲，多样统一的和谐规律与人类和自然界的一切事物发展规律是相一致的，桥梁结构也是如此，从复杂的结构中提出各种可以相互统一的因素，起到衔接、联系和协调的作用，使整体看起来“天衣无缝”，如桥梁中栏杆、灯柱、桥墩、跨度一般采用整齐划一、形态相近的形式，从而起到整体统一协调、简介明快的效果。
结构力学与美学教案：了解桥梁结构,打造美轮美奂的建筑
结构力学与美学教案：了解桥梁结构，打造美轮美奂的建筑一、教学目标1.了解结构力学基础概念及相关理论知识；2.了解桥梁结构的基本构造及其设计要求；3.理解美学观念对建筑设计的重要影响；4.在实践中掌握运用结构力学和美学原理进行建筑设计的能力。
二、教学内容1.结构力学基础概念：（1）静力学和动力学的基本概念；（2）支座反力的计算方法及其在结构设计中的应用；（3）桥梁结构中常见的力学概念，如受力状态、受力形式、弯矩、剪力等；（4）常见的结构体系，如板、梁、柱、框架等。
2.桥梁结构的基本构造及其设计要求：（1）桥梁结构的分类和组成部分；（2）桥梁结构的设计要求，如承载能力、耐久性、安全性等；（3）桥梁结构的部件材料选择和施工方式。
3.美学观念对建筑设计的重要影响：（1）美学基础概念，如美的内涵、形式、规律等；（2）美学对建筑设计的影响，如建筑的外观、结构、材料等方面；（3）探讨建筑如何体现人类文明和人文精神，以及艺术与工程的结合。
4.运用结构力学和美学原理进行建筑设计：（1）分析建筑结构的受力状态和变形情况；（2）基于美学原理进行建筑外观和结构设计；（3）探讨建筑在结构力学和美学原理的基础上如何实现可持续性发展。
三、教学方法1.课堂讲授通过讲授结构力学和美学原理，介绍桥梁结构的基础概念和设计要求，以及探讨美学观念在建筑设计中的影响，加深学生对于相关知识点的理解和掌握。
2.案例分析结合实际案例，分析建筑结构所面临的问题、解决方案及其实现方式，让学生更为深入地了解结构力学和美学原理在建筑设计中的作用。
3.模拟实验通过结构模型和计算机模拟实验，让学生亲身体验建筑设计中结构力学和美学原理的应用，加深学生的认识和理解。
四、教学任务和评价1.教学任务学生在本次课程中需要掌握以下知识和技能：（1）掌握结构力学基础概念及相关理论知识；（2）了解桥梁结构的基本构造及其设计要求；（3）理解美学观念对建筑设计的重要影响；（4）在实践中掌握运用结构力学和美学原理进行建筑设计的能力。
桥梁美学赏析
桥梁美学赏析桥梁是人类社会发展的重要标志之一，不仅是交通运输的关键组成部分，同时也承载着人们对于美学的追求。
桥梁的美学赏析旨在探讨桥梁作为人类智慧和艺术的结晶，从而更好地理解和欣赏这些伟大的建筑结构。
首先，桥梁作为人类技术的杰作，展示了人类在工程设计和施工方面的高超能力。
无论是古代的石拱桥还是现代的钢筋混凝土桥，桥梁都展示了人们对于建筑材料和结构力学的深刻理解。
通过合理的力学设计和结构布局，桥梁得以稳定地横跨河流、峡谷或道路，实现人类之间的连接。
桥梁的美在于它们能够表现出坚固和稳定的特点，同时又不失优美、轻盈的姿态。
其次，桥梁也是艺术的表现形式之一。
设计师们常常通过桥梁的造型、构造和装饰，展示出对于美学的追求和创造力。
桥梁的形式多样，有拱桥、梁桥、悬索桥等多种类型，每一种桥梁都有其独特的美感。
比如，古代的石拱桥常常采用对称的造型和精美的雕刻，展现了古人对于协调和秩序的追求；而现代的悬索桥则通过曲线和线条的流畅性，展示了现代建筑的创新和现代性。
桥梁的美学还体现在其功能与环境的融合中。
好的桥梁设计通常与周围的自然环境和人文景观相融合，使人们在欣赏桥梁的同时，也能够感受到周围的美景和文化氛围。
一座桥梁所处的位置、横跨的河流或峡谷，都为它赋予了独特的景观价值。
桥梁所呈现的景观与周围环境的和谐统一，使得人们不仅仅欣赏到桥梁本身的美，同时也能够享受到景观的美好。
此外，桥梁的美学还通过材料和颜色的运用得以体现。
不同的桥梁所采用的建筑材料和颜色会赋予其独特的外观特点。
比如，现代的钢筋混凝土桥常常呈现出灰色或白色的外观，给人一种简洁、大气的感觉；而古代的石拱桥则以灰、青、红等多种颜色的石料构建，展现出浓郁的历史和文化氛围。
桥梁美学在于能够将建筑材料和颜色的运用与形式美、结构美相融合，使人们在欣赏桥梁的同时，也能够感受到不同材料和颜色所带来的视觉愉悦。
综上所述，桥梁美学赏析旨在探讨桥梁作为人类智慧和艺术的结晶。
从桥梁的工程设计与施工能力、艺术表现形式、与环境的融合以及材料和颜色的运用等方面，我们能够更好地理解和欣赏这些伟大的建筑结构。
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2. 1. 2 合理用料，顺应力的流向，达到流线美 原则
优越合理的结构，应当根据最直接的传力途径来 组织各构件，结构力传递路径越直接，其工作效率就 越高， 所 耗 材 料 也 就 越 少［9］。 瑞 士 著 名 桥 梁 专 家 Ｒobert － Maillart 对三铰拱桥的改进就以自然的力流传 递为依据，如图 2。
图 4 大桥景观设计
2. 3 Ｒobert － Maillart 的继承与创新 从瑞 士 桥 梁 专 家 Ｒobert － Maillart 在 1899 年 至
1930 年设计的几座桥梁 （ 图 5） ，可以看到他对桥梁 结构设计和美学思想的继承与创新———既坚持一贯的 简洁明快的风格，又使桥梁力的流向愈加明确且富有 表现力。
从 Stauffacher 桥中由拱到桥面的实体挡墙以延续 传统石拱桥的风格到 Zuoz 桥中对传统罗马拱肩墙的 视觉表现，再到 Tavanasa 桥的全新钢筋混凝土三铰 拱形式的出现 ， ［12］ 并最终在 Salginatobel 桥将这一桥 梁结构形式的力与美发挥到极致，Ｒobert － Maillart 的 设计理念简单而复杂———首先尊重科学的事实，然后 将自己的创造性的想象力与经验赋予这座桥梁。科学 的事实是三铰拱的最大弯矩发生在 1 /4 跨中 （ 图 2） ， 而创造性的劳动是他将这一弯矩形式实体化，桥梁的 截面由 1 /4 跨中至拱脚处逐渐缩小，保证了结构形式 与受力要求的统一协调。在 Maillart 三铰拱的设计中， “力走捷径” 的力学理论是结构形式更加简洁明快的 基础，在萨尔瓦多． 穆勒 《建筑结构》 中对屈曲现 象的解释将这一理论加以拓展：
进入 20 世纪后，中国的桥梁建设如雨后春笋， 在不断创造新的记录与满足公众生活需求的同时，也 应看到我国的桥梁设计面临的问题：
（ 1） 缺少考虑桥梁的可施工性，可养护型和耐
久性。 （ 2） 缺少采用新结构，新材料的激励机制和以
创新为主的评价标准。 在桥梁概念设计中，以既有成熟的概念设计程序
作为设计创新的基础应该是年轻桥梁工程师可供参考 的思路： ① 概念的生成： 是为满足多重目标和约束 条件，形成合理，可行方案的思考过程。② 方案构 思： 从集思广益的角度，方案宜多多益善，它不仅体 现工程师的洞察力，还有设计者独特个性和风格。③ 概念选择： 对可能的备选方案进行评估和比较，从中 筛选少数几个优秀的方案。④ 方案比选： 对优秀的 方案进行分析，研究和详细的比较，最终确定最佳概 念设计。 1. 3 怎样做好概念设计
关键词： 桥梁概念设计; 美学评价; 能量平衡; 最小耗能原理; 协调管理
桥梁作为公共建筑物，首先以其实用性极大的满 足了人们的生活需求。同时桥梁自身所具有的固定性 和艺术性使得人们在修建之前就必须考虑桥梁的概念 设计与成桥后的美学效应。
桥梁概念设计蕴含了创新理念，是桥梁设计的核 心； 而在桥梁美感创造过程中，工程师所依据的不仅 是科学的真理，还有贯彻和运用科学真理的智慧以及 在工程实践中积累的经验［1］。 1 桥梁结构的概念设计 1. 1 桥梁概念设计
［2］ 肖汝城 . 桥梁结构分析及程序系统 ［M］ . 北京： 人民交通出版 社，2002.
在桥梁结构的概念设计中，著名桥梁工程师的经 典之作和形成的系统理论具有重要的参考价值：
德国的莱昂哈特提出： 要对各类桥梁的适用范围 娴熟于心，并构思最初的可能方案，按照合适的比例 拟定初步的总体布置［2］；
英国曼奇斯特大学季天健教授和其博士生在对 50 年以前的结构概念设计研究发现： 现代的计算手 段进步发挥的作用远不及结构概念的作用，深刻理解 结构概念中关键力学问题是做好设计的基础。
（ 2） 为了让轨道交通乘客过江时有较好的视觉 感受和舒适感，选择了开敞的桁架梁，并尽量减少杆 件数量以减少杆件对视角的干扰［11］。
（ 3） 在拱桥结构中，拱肋是主要的心理引导线。 设计者选择个性粗犷的桁梁拱桥作为主选方案，整体 上恢宏大气，充分体现了技术美学特征； 夜景亮化的 光影效果通过变幻奔放的深色调配合更加强这种效果 （ 如图 4） ，使桥梁与周围环境相互协调。
（ 1） 桥梁工程师首先应该尊重科学的自然规律， 合理利用积累的经验，并同时具有一定的艺术及美学 修养。利用既有的结构设计中力与能量平衡的自然准 则进行创造性的设计应该成为年轻工程师的努力方 向。
（ 2） 对于不同的桥梁结构形式，对力学与美学 侧重点有所不同，工程师要把设计所依据的各种资料 完全消化和记在心里； 了解各类桥梁的使用范围并娴 熟于心。
（ 1） 两江交汇处的朝天门大桥是重庆 “门” 户 景观区重要的组成部分，拱桥的巨大跨径与江面在空 间上形成 “城市之门” 的效果，桥梁的尺寸与江面 宽度在几何上是协调统一的，弱化了传统拱桥的实腹 印象，而重点突出主拱肋的承力主体性。二次抛物线 形在主边跨间的圆润过渡消除了上弦杆与桥面系连接 时造成的突兀感。
马登阳 ，刘山洪 ( 重庆交通大学建筑与土木工程学院，重庆市 400074)
摘要： 桥梁的概念设计蕴含了创新理念，是桥梁设计的核心技术。在对桥梁概念设计阐述的 基础上，引出概念设计的原则。通过对重庆朝天门大桥和瑞士著名桥梁专家罗伯特 － 米拉特几座 典型桥梁结构的力学与美学评价，阐述了桥梁结构的内、外能量平衡的机理及其传递途径; 并强 调了最小耗能原理这一基本准则对桥梁概念设计的指导作用以及新型美观桥梁与环境的几何协调 管理。
预应力先生———林同炎教授在预应力混凝土结构 以及结构概念与体系的开创性贡献，托罗佳的结构哲 学的著作等都是真实地有益于社会发展进程的可传承 的财富。从上述观点中可以看到做好桥梁概念设计， 需从以下四个方面着手：
（ 1） 概念设计构思和总体布局。 （ 2） 概念设计中关键力学问题。 （ 3） 概念设计中对创新技术的认定。 （ 4） 实现更加合理结构的途径。 2 桥梁结构美学评价 2. 1 桥梁美学与结构设计原则 建筑结构是人类按照实用要求，在对自然界加工 改造过程中创造出来的物质实体，同时又在加工改造 过程中运用美学规律，注入审美理想，显示审美价值 的艺术作品［6，7］。 因 此， 桥 梁 美 学 与 桥 梁 概 念 设 计 紧 密相关，对桥梁美学的研究应该遵循美学的一般属 性： （ 1） 桥梁美的客观性： 桥梁美感的存在是客观 的，它存在于桥梁的形态，材质，结构，技术和功能 等独立或融合作用于周围环境中。 （ 2） 桥梁美的主观性： 桥梁结构的美与丑的判 断是与审美主体的主观意识紧密相联系的。 （ 3） 美的相对性： 美是主 客 观 的 统 一，主 观、 客观因素的变化必然导致审美观念的变化。 （ 4） 美的社会性： 美具有相对性，但不能否认 在一定时期和社会中具有较统一的，为社会公众普遍 接受的审美标准［8］。 在桥梁结构的美学评价中，应该遵循的结构设计 一般原则。
2. 1. 1 结构力度美原则 建筑结构的力度表现越突出，它带给人的审美感
受就愈强烈。图 1 为圣地亚哥—卡拉特拉瓦设计的阿 拉米罗桥，这座桥完美诠释了桥梁结构的力与能量平 衡机理及其传递途径： 大倾角的桥塔在外部结构力和 能量上给人不平衡的印象，利用张拉索平衡桥塔继续 倾斜的趋势，蕴含着一种潜藏的运动，将传统斜拉桥 通过自身对称来追求稳定状态的基本原理推翻。桥塔 似乎暗示着 “未完成” 的状态，顶部尖角处理且飞 翔的形态和张紧的拉索构成一幅强劲有力的动力学图 景。
朝天门长江大桥由 552 m 主跨及两侧对称布置的 190 m 边跨组成。主跨为钢桁架系杆拱，两侧边跨为 变高度桁架梁，拱肋上下弦线形采用二次抛物线形， 上弦部分线与边跨上弦间采用圆曲线过渡。桥梁的整 体布置如图 3。
图 3 朝天门长江大桥图
桥梁景观建设是一种反映城市特色、体现地域文 化、展示时代风貌的建设活动，这给桥梁景观设计提 供了广 阔 空 间，同 时 也 对 桥 梁 设 计 提 出 了 新 的 要 求［10］。怎样利用 桥 梁 与 环 境 的 几 何 协 调 理 念 对 朝 天 门大桥进行景观设计成为重中之重，整桥在景观设计 与美学方面有以下几个特点：
在桥梁概念设计中，对结构物中关键力学问题的 处理是结构成功的关键。最小耗能原理是联系结构力 内外能量平衡与构造稳定措施的纽带，这一规律已在 在电能消耗问题，塑性力学增量理论问题和力学强度 理论等问题中得到验证，并在桥梁耐久性设计理念， 生态设计理念，全寿命机制中得到广泛应用［14，15］。 3结论
在桥梁概念设计中，年轻的桥梁工程师应该从工 程实践中思考各桥梁优缺点，从相互比较中理解桥梁 概念设计中结构力学与美学的双重考虑下的经典桥梁 所遵循的原则：
图 5 Ma
2013 年第 2 期
每当在不同路线之间存在着一个选择的时候，一 个物理现象将按照最容易的路线发生，这是一个基本 的自然规律［13］。这一规律即是最小耗能理论： 任何 耗能过程都将在与其相应的约束条件下，以最小耗能 的方式进行，最小耗能原理是对能量守恒定律这一能 量传递规律的最一般描述。
桥梁概念设计是指选择满足桥梁功能，结构，施 工，耐久，环保，经济与美观要求和设计原则的最佳 设计。虽然不需太多投入和太详细计算，但可明确设 计理念，创新点和设计重点和难点； 对设计构思与总 体布局，关键力学问题以及创新技术的认定是概念的 设计的关键。
在 2002 年项海帆院士就指出我国桥梁建设存在 的问题： 一是桥梁美学方面的考虑欠缺，二是设计创 新的短板［2］，而这两者都与桥梁的概念设计密切 相 关。 1. 2 概念设计程序
第 2 期 ( 总第 200 期) 2013 年 4 月 20 日
华东公路 EAST CHINA HIGHWAY
文章编号： 1001 － 7291 （ 2013） 02 － 0069 － 04
文献标识码： B
No． 2 （ Total No． 200） April 2013
桥梁结构的概念设计与美学评价
著名的桥梁造型工程师和艺术家圣地亚哥—卡拉 特拉瓦通过确立自己建筑创作的基本内容———运动、 力与形式，运用技术手段将自然美与艺术美有机结 合，设计的桥梁以其纯粹的结构形式形成的优雅形态 而举世闻名［3］。