桥梁栏杆造型探讨

■赵素雅

（福州市交通建设集团有限公司，福州 350007）

桥梁栏杆造型探讨

■赵素雅

（福州市交通建设集团有限公司，福州 350007）

介绍了桥梁栏杆的构成及分类,桥梁栏杆的安全功能和艺术价值,分析了形式美法则的运用,结合数座大桥的栏杆案例进行分析，并对现今桥梁栏杆趋势做出分析与展望。

桥梁 栏杆 造型设计

近年来，由于不断提高技术水平,引用新材料、新工艺,桥梁建设得到长足的发展,就栏杆而言,在结构型式和材料方面取得了极大的进展,栏杆在坚固、耐用的基础上,更趋于结构合理、省料,便于安装；同时,美学的思想也更加深入地渗透到栏杆的造型设计中,并逐渐理论化、系统化。

1 栏杆的构成及分类

目前,我国桥梁栏杆按不同的分类方法有如下几种主要形式:

（1）按高度分类,有高栏、中栏、低栏、坐凳式栏杆，中栏、高栏适于中高桥梁,而低栏适用于中小桥梁。坐凳式栏杆高度与木凳相当,适用于游览性桥梁[1]。

（2）按组成材料分类,有砼类栏杆、金属类栏杆、非金属类栏杆、混合式栏杆。目前,公路上广泛采用的为砼类、金属类（钢或铸铁）（如图1）及混合式栏杆。

图1 金属类栏杆

（3）按实用目的分类,有人行栏杆和防撞栏杆两种。人行栏杆主要突出视觉上的安全感,保障行人的安全,但难以抵挡车辆的意外冲撞；防撞栏杆能对机动车辆起一定的阻碍作用,在意外情况下防止车辆冲出栏杆以外。

（4）按结构型式分类,有节间型和连续型桥梁栏杆。节间型桥梁栏杆（如图2）指整条栏杆由多根立柱来分割成段,每两根立柱之间有扶手、横档、栏板或栏板墙组成,而扶手直撑在立柱上。这种型式的桥梁栏杆具有选材、布置灵活,预制安装方便等特点,普遍适用于中、小桥,以及园林桥梁中。连续型桥梁栏杆有实体和透空之分,实体型栏杆是指整条栏杆的栏板墙为钢筋砼构成的实体 （即防撞栏杆）中间无空隙。这种栏杆的特点是稳重安全,透视性差,主要考虑行车安全。连续透空型栏杆（如图3）是指整体栏杆均为透空。透空的形式可以各不相同,图案也较为丰富。它具有构造简单、安装方便等特点[2]。

图2 节间型桥梁栏杆

图3 连续透空型栏杆

2 桥梁栏杆的功能要求

栏杆的功能美即遵循力学理论,满足于功能需要,使栏杆形式服从功能。栏杆最起码的功能要求——安全性,其次则是它的艺术性。所以,桥梁栏杆设计应以安全性、坚固性与适用性为基础,同时兼具美好的艺术造型。艺术与技术的结合,使栏杆既能起到安全保障的作用,又能起到美化桥梁空间和周围环境的作用,给人以美的享受。

2.1 桥梁栏杆的安全性

栏杆作为桥面系的重要组成部分,置于桥面边缘,属于桥梁的附属设施,是一种安全保护装置和措施。技术上的安全可靠,主要是指栏杆应承受得住人群挤靠、车辆碰撞、风所产生的侧压力、风化作用的破坏力等。要保持这些功能,要求栏杆有足够的强度、刚度,足够的断面尺寸和一定的嵌固深度,并考虑其本身构造上的安全可靠。栏杆受压部位的扶手,如果是预制扶手则长度不宜过长。另外,因中国人的平均身高为167cm,人体重心高度为94cm，故一般情况下,为安全起见,人行道栏杆的高度取大于或等于110cm就比较合适了[3]。同时,栏杆透空部分的间距不能大于12cm,这样人的头就钻不出去,可以保证儿童不会因为钻栏杆而发生危险。桥梁栏杆的安全因素还应考虑到材料、施工的质量,施工的工艺,养护管理,防腐、防风化的处理及杆件接头的紧密程度。栏杆除了是一种保护装置外,它还能带来视觉上的安全感。栏杆的高度设计应根据桥梁所处的实际环境结合人的视觉和心理反应做出适宜的选择。当桥下净空较大时,栏杆高度应适当增加,一般为120～140cm,同时扶手和立柱也应加粗。总之,在栏杆设计中,应将影响栏杆安全性的因素认真加以考虑,以保证栏杆的使用寿命、强度和安全适宜性。

2.2 桥梁栏杆的艺术性

桥梁的艺术功能是在安全功能的基础上发展、演化而来。随着桥梁科学技术和艺术的紧密结合,人们对桥梁建筑及其附属设施——栏杆,提出了更高的要求,优秀的桥梁栏杆不仅揭示了人类社会的发展,体现出人类智慧与伟大的创造力,而且往往成为时代的象征。栏杆设计的艺术功能主要体现在形式美法则的运用和栏杆造型与自身桥型、周围环境的适应性三个方面。

2.2.1 桥梁栏杆形式美法则

桥梁各构件相互之间要取得充分协调,才能创造出桥梁的形式美。这种协调主要借助于对比、和谐、平衡、韵律、比例、匀称、统一、互补等手法来完成。

（1）统一与变化。统一与变化是形式美的一种高级形态,也是创造形式美的总法则。没有变化就没有丰富的形式和鲜明的视觉效果;没有统一就会杂乱无章,缺乏严整。设计的价值在于两者的相互渗透、相互结合,使作品既简洁明快、和谐统一,又生动活泼、富有变化。在桥梁栏杆设计中,统一性体现在栏杆高度一致、间距相等以及单元形的不断重复等方面。变化则体现在单元形内部的组合和栏杆各部件的灵活多变上。

图4 颐和园十七孔桥石栏杆石狮阳光

如图4颐和园十七孔桥石栏杆石狮阳光，还有卢沟桥上及我省泉州市泉州桥上的狮子（见图5）,近观其形个个千姿百态,形神各异,但远观则仍具有协调、统一的整体效果。

图5 卢沟桥上的石狮栏杆

（2）对称与平衡。对称,符合人的生理要求与心理习惯,是表现平衡的完美形态。它表现了力的均衡,是常用的一种构图形式。对称给人的感觉是有秩序、庄严、肃穆、稳定、安全、满足、平和。大部分古今中外桥梁及栏杆造型都采取了对称形式,呈现出一种安定的美。如下图6～7：

对称的不足之处在于因过于完美,缺少变化,而给人呆滞、静止、平庸的印象。完全的对称形式不能满足人们审美心理的需要,所以栏杆设计应打破绝对对称,按量感平衡的原理（力量重心）,将栏杆的一些部件进行局部调整,在量的变化中寻求潜在的稳定,产生出运动变化的美感,令人兴奋、激动,带来生机勃勃的活力。

（3）节奏与韵律。节奏和韵律的突出特点就是具有一定的秩序性,按照一定的比例呈阶段性的变化,带来明快、自由、变化无穷的效果,有一种反复的美。如下图8～9：

事物的周而复始形成节奏,这种反复会给人留下强烈的视觉印象。韵律则是比节奏更高一级的律动形式。桥梁栏杆的韵律常指栏杆造型有组织的变化和有规律的重复,并通过体量的大小,空间的虚实,曲直的穿插,构件排列的疏密变化来实现。常用的韵律手法有:连续韵律、渐变韵律、起伏韵律和交错韵律。韵律法则如使用得当,对桥梁建筑整体形象的统一能产生非常显著的作用,给人们带来轻松、优雅的情感。

图6

（4）比例与尺度。任何一件受人欢迎的产品,都必须具有良好的比例和正确的尺度。这是构成产品造型形式美的最基本、也是最重要的手段之一。比例是整体或局部构件的长、宽、高之间的尺寸关系。良好的比例不只是直觉的产物,而且是符合科学理论的。它是用几何语言对产品造型美的描述,是一种以数比的词汇来表现现代生活和现代科学技术美的抽象艺术形式。桥梁栏杆的比例应以其固有的功能关系和结构关系为艺术构思的前提,寻求栏杆的体态匀称和比例协调。尺度是整体或局部给人感觉上的印象与其真实大小之间的关系。栏杆设计的尺度,必须与人的生理、心理特点相适应,符合人体工程学,不能单纯从比例美的角度出发来确定。栏杆局部的尺度对桥梁整体会产生很大的影响。如下图10～11：

如果栏杆造型纤细,通过对比作用,可以衬托出桥梁整体的高大、雄伟；反之,栏杆粗壮、宽厚,则会使整座桥梁显得矮小。人们能从尺度的对比中,引起对建筑物的更为雄伟或更为亲切的感觉。设计者可根据不同的情况,选择不同的尺度效果（自然尺度、夸张尺度、亲切尺度）以达到预期的目的。

（5）虚实关系。虚实关系的内涵应当说非常具体而又特别宽泛,它是一个相辅相成对立统一的概念,虚中有实、实中有虚,无虚不能显实、无实不能存虚。如下图l2～13：

图7

图8

图9

图 10

图 11

图 12

图 13

栏杆的“实”，就是组成栏杆的各个构件；“虚”,就是各个构件之间的空隙。空隙过大,过小都不能达到较好的效果,空隙过大,会显得结构松散、空旷,降低安全感；过小,则会使得空间过于紧密,通透性也较差。在设计中,虚空间的处理往往被忽视,如果加以充分的考虑,可达到增加情趣,引人联想的视觉效果。

2.2.2 栏杆造型与桥梁的适应性

图 14

桥梁各个构件相互协调,能产生较好的视觉效果,这当然也包括栏杆与桥身的协调关系。在选型时应考虑栏杆与主梁的结构,形成一定的对比,衬托主梁的造型。

对于拱式桥梁,栏杆形式应尽量采用直线杆件的形式,避免由栏杆产生的弧形与桥拱雷同。如下图14～15：

对于梁板式桥梁,因构成桥体的主要线条,除柱与墩台外,多为水平线,栏杆设计应以垂直线为主,或穿插弧线、曲线。如下图16：

图 15

图16

对于斜拉桥,因其具有为数较多的斜线杆件,这时考虑栏杆形式时,不宜再采用斜线造型,可采用较密的通栏式栏杆或实体板,以避免与伞状的拉杆雷同。如下图17～18：

栏杆材料的选择,也应纳入桥梁整体设计所考虑的范畴中。金属属性的栏杆表现出较强的现代感和城市气息,传达出理性、锐利、机械的情感;混凝土制作的栏杆,给人感觉亲切、质朴、厚重,带来更多的自然情趣。所以,什么样的桥型,选配什么样的栏杆材质以及栏杆造型的风格与材料的配搭,都是设计者应重视的问题。另外,栏杆的造型及高度与桥面宽度、人行道高度都存在一定的尺度关系。应建立适宜的高、宽比例,从整体尺度出发,获取理想的视觉效果。如下图19：

图17 矮寨特大悬索桥 栏杆

例如,当桥面和人行道较为狭窄时,设计者可采用往外凸出的曲面造型栏杆,使空间向外延伸,获得人行道在视觉上的开敞感觉。如下图20：

2.2.3 栏杆造型与环境的适应性

栏杆造型与环境的适应性是指栏杆与建桥地点的自然环境、社会和人文环境、公路等级及服务对象和建桥规模相互协调。如下图21：

自然环境包括树木、森林、田野、山川、建筑、公路、铁路、桥梁、水库、电站等，也就是说,栏杆要与周围的自然景物和人工相协调；与社会和人文环境相适应是指选定栏杆应考虑人们的风俗习惯、民族特点和兴趣爱好等因素。

公路等级及服务对象和建桥规模决定了桥梁的形式和标准,从某种意义上说,也决定了栏杆的选择。对于不同的地理环境,为了达到构造物整体上的和谐,桥梁及栏杆设计要有相应的特色。

如在山区,桥梁可采用曲线桥、拱桥或梁高较低跨径较大的梁桥,栏杆则可采用古朴素雅的风格,达到与秀丽山川的和谐。如下图22：

图18 北盘江大桥 栏杆

图19

图20

图21

图22

又如,在港湾地区,由于水域开阔,背景轮廓线较低,可采用吊桥、斜拉桥与海天相映生辉,栏杆设计则可采用简洁明快的线条以反映城市风光、体现城市特色。如下图23：

图23

再如,城市地区,由于有大量的房屋建筑和公共设施,背景轮廓线疏密不同,有高有低,原有的环境已相对烦杂,因此在桥梁形态及栏杆的选择上应尽可能简洁,并与环境景观相融和[4]。

图 24

在旅游观光区,桥梁及栏杆风格应配合风景进行设计,尽可能做得精致、华丽,这样近观效果较好,便于赏玩,并给人带来美的享受!如下图24～25：

3 现代栏杆设计新趋势

（1）高度现代化。随着现代社会高技术、新材料的开发和运用,栏杆从设计到施工各个环节都在向高度现代化全面进军。设计师们利用不断发展的计算机辅助设计手段进行有效的仿真分析和模拟现实,大大提升了方案的可行性。

（2）时代性和地域性。栏杆设计越来越具有时代特征和文化内涵并与特定地点的地形、地貌相配合而具有明显的地域性。

（3）自然化。在人们环境保护意识逐渐增长的今天,栏杆设计越发注重自然色彩和天然材料的应用,使人们联想自然,渴望与自然界的对话与交流。

（4）整体艺术化。栏杆设计更加重视局部与整体的适应性和艺术性,将栏杆、桥型和周围环境一起加以设计,构成与大环境的整体统一,达到境界绝佳的艺术效果。

图 25

图26

（5）民族化。高度现代化的同时,不等于没有了传统和过去。现代化与民族化相互结合的趋势,使现代栏杆造型既体现时代特征,又反映民族精神。

（6）个性化。大生产给人类社会留下了千篇一律的同一化问题,栏杆造型因缺乏个性,而显得平庸,为了打破这种局面,体现足够的特色,人们越来越追求设计风格的个性化,以适应多层次审美心理的要求,显示人类现代文明生活的丰富多彩。

（7）人性化。在科技高度发达的今天,对技术的过于注重,导致机械、冷漠的情感流溢,所以现代栏杆设计在追求艺术风格的变化与创新的同时,更加重视人文关怀,强调人情味,突出人性化因素。

4 结语

图27

当代社会,科学技术日新月异,人们将桥梁建设作为一种反映城市特色、体现地域文化、展示时代风貌的精神文明建设活动加以倡导与推崇,这为桥梁栏杆设计提供了广阔的空间和发展前景。时代的发展,社会的进步,对设计工作者提出了更高的要求,作为设计人员不仅要具有广泛的科学技术知识和工程技术能力，还要具有一定的美学艺术素养和创造构思能力，才能根据现代社会的需要，较好地实现技术与艺术的结合，创造出从功能到形式均能符合时代要求的设计。

[1]张耀华.桥梁栏杆图集[M].北京:人民交通出版社,1989.

[2]王琦.浅论桥梁栏杆造型设计[J].中国市政工程,1998,80（1）:51-53.

[3]高振宇,郭文军,陈 峰.桥梁美与环境协调[J].公路交通技术,2001,（8）:28-31.