桥梁景观结构之美学设计的探索

之涵

(长安大学 陕西 西安 710000)

随着社会经济的发展，科学技术的进步，中国桥梁事业的建设也得到空前的发展，中国有了充足的建设桥梁的资金和物质条件。据统计，21世纪以来，中国拥有公路桥梁近66万座，总长超过3万公里，目前世界上已建成的主跨跨径最大的前10座斜拉桥、悬索桥、拱桥和梁式桥中，我国总共占25座。但在桥梁设计美学方面，中国桥梁与发达国家相比存在着差距，其中主要体现在设计思想上。在桥梁设计美学的发展史上，桥梁设计者们对桥梁的美观产生过许多争论，最终将桥梁设计美学概述为桥梁环境美、桥梁结构美、桥梁功能美和桥梁形式美。其中把与人类生存关系最为密切的桥梁环境列为首位，桥梁本身的结构美列为之次。那么，在发展中国桥梁审美设计思想的过程中，了解人类桥梁审美的发展历程，探索桥梁环境的美学设计、桥梁结构的美学设计是非常必要的了。

一、人类桥梁审美的发展历程

(一)人类对桥梁的审美一部分来源于桥梁的历史文化积淀。城市在历史的进程中，又不同时代的东西一层一层叠加形成，就比如建筑作为文化的载体，综合反映着文化各方面的成就，体现着文化发展的不同层次，这种文化层次长期的沉淀就形成了特有的建筑模式。桥梁也如此，以桥梁为载体，反应各时代的思想文化成果和科技文化成果，在经过历史时光的流逝和战争的洗礼，桥梁本身原设计的主题和内容已经消失，代之以更加丰富的历史文化内涵。如上海外白渡桥，武汉长江大桥，都成为旅游观光胜地。灞桥折柳送别的伤别文化；泸定桥红军强渡的红军文化；卢沟桥七七事变的抗日文化；汀泗桥、贺胜桥叶挺战功的北伐文化等等。由于本次小组对西安灞桥展开了历史文化调研，仅以灞桥为例，说明桥梁历史积淀产生的情感。自《雍录》中的描述“此地最为长安冲要，凡自西东两方面入峣、潼两关者，路必由之”，点明灞桥的重要位置。“灞桥雪柳”也是古都西安一大美景，自古就有“绝胜烟柳满皇都”的说法。自唐代以来，灞桥更是成为众多外放官员离京饯别的理想之处，“灞桥折柳赠别”便成了特有的离别习俗，更是有“送君灞陵亭”“肠断灞陵桥”的离别之诗。总之，人类对桥梁审美的构成因素，是人们与其朝夕共处，日久天长沉淀在桥梁上的丰富的情感、往事和记忆。

(二)桥梁审美观的三次历史变革。

1.从原始的桥梁天然淳朴美到古代的桥梁工艺装饰美的变化。原始社会人的能力，生产力水平有限，美往往与善联系在一起，人类主要利用自然界中现成的物体稍加改造来满足生存的需要，桥梁美多侧重于功能美。茅以升说过，人类历史以前就有三种桥：一是河边大树横跨在河上，形成“梁桥”，梁就是跨越的横杆；二是两山间有瀑布，中为石脊所阻，水穿石隙成孔，逐渐扩大，形成所谓的“拱桥”，拱就是弯曲的梁；三是一群猴子过河，两段猴子各抱住一棵树，成为一串“猿桥”，形式上就是现代所谓的“悬索桥”。那时的这些桥梁多带些原始、天然的印记，人们从中感受到的美也是一种粗壮、淳朴的美。到古代社会，随着生产力的发展，人们在满足最基本的生存需要后，还有余力考虑精神的需求，对自己的产品进行美化，附加装饰。于是人们的审美观念发生第一次革命性的变化，从粗壮、纯朴、天然的美转变为细腻、华丽的装饰美。此时桥梁的美多表现为工艺装饰美和形式美。过剩的强度，简单的设计与繁琐的装饰是这个时代桥梁的特征。在西方，欧美早期桥梁受其他艺术流派的影响比较大，尤其注重桥梁结构之外的装饰效果，甚至忽略桥梁的功用性，无节制的追求桥梁形式上的艺术设计。如这一时期意大利的叹息桥，是一座连接总统府与旧时监狱的巴洛克风格的桥。东方的桥梁设计师在桥梁上创造出雕塑艺术的奇葩，中国传统的图案雕刻在桥头、桥身、桥栏栏柱上，避邪纹、云雷纹、水波纹、寿字纹、双福纹、中国结等各类桥梁纹饰，呈现出不同的时代特色。尤其是皇家桥梁和园林桥梁，这些装饰更加丰富。

2.从古典的桥梁工艺装饰美到现代的桥梁功能结构美的变化。18世纪的工业革命给生产和经济带来了繁荣，引起了从经济、科学技术到思想、审美观的巨大的变化。工业革命初期，欧美审美思想出现复古阶段，建筑的形象以复古风格为主，以装饰为主的桥梁美仍然继续发展，并且范围有所扩大，这就是盛行一时的“维多利亚”风格。直到20世纪初，工业革命带来的大机器生产才真正引起了人们审美观念的第二次大变革。机器产品摒弃了附加在手工产品上的装饰，使更多人从理论上探讨美和实用的吻合，出现了以包豪斯为开端的技术美学思想，也就是现代主义思想。经过不断地实践，人们的审美观念就逐渐从细腻、华丽的装饰美转变为实用的功能美和合理的结构美。其中桥梁美学也属于技术美学的一个门类。这一时期出现了埃菲尔铁塔，乔治华盛顿桥两大标志性结构工程。乔治华盛顿大桥的跨径第一次突破千米，第一次采用挠度理论进行设计，充分显示出人类的聪明才智所创造出来的结构美。在这个时期，人们认识到桥梁的美更多地来自桥梁的结构本身，并不断地突破技术极限，修建跨度越来越大的桥梁，现代桥梁美学的思想开始萌芽。

3.从现代的桥梁功能结构美到后现代的桥梁人本环境美的变化。现代科学技术的高度发展，在给人类带来好处的同时也给自然环境构成了威胁，人们逐渐感到现代主义思想存在千篇一律、缺乏历史和民族地方风格的弊病，建筑的现代主义受理性主义的影响，试图依赖科学的方法摆脱自然的束缚，但结果却带来对自然、历史和文化传统以及生存环境的侵蚀和破坏。人们逐渐意识到，工业产品、建筑或桥梁只有实用、经济是不够的，单纯依靠功能美引起的感官舒适也不够，人们要求自己使用的器物和生存的环境具有人情味，富有个性风格。一座桥梁不仅能使用，用得舒服，还要显示美的形态与环境协调。由此人们的审美观念发生第三次变革，从功能结构美扩展到人本主义环境美，不再满足于对于功能和单体审美价值的追求，而注目于人与生存环境总体的和谐、舒适、愉快。这实际上是“以人为本”的思想。“以人为本”的桥梁审美思想更注重环境的影响，更加体现人的身心需求。

二、桥梁环境的美学设计

(一)桥梁与环境的协调

桥梁作为一种构筑物，并不是单独、孤立地被人所看到，它必然与周围的各种物象相结合，才能成为景观的一个主要组成部分。桥梁设计美学要求形成总体环境的审美塑造，做到桥梁与周围环境的完美统一，显示出整体、多样、统一、和谐的美。环境美的目标不应是单一的建筑环境，而是综合的环境系统，包括水源、生态、能源、交通、排污等。对于桥梁与环境的关系，日本加藤诚平氏提出桥梁与环境协调三原则：一是“消去法”，当桥梁有可能损害环境或景观时，尽量使桥梁不引人注目而淹没在环境中，即隐蔽桥梁的存在。二是“融合法”，使桥梁与环境按基本相同的格调相互融合。三是“强调法”，突出桥梁的存在，并使桥梁具有支配环境和成为风景的主要组成因素的作用。另外，还应注意桥型与环境的配合，比如悬索桥柔和的主缆与周围起伏的岛屿、海面的波浪形成一种很自然的协调；斜拉桥与挺直的建筑相一致；生口桥以及鹤见路桥都很好地处理了与自然的协调关系。

(二)桥梁环境的设计

桥梁环境设计的出发点就是为了使人和环境构成一个共栖共生、完美的生态体系，现代人的环境需求主要表现为回归自然、注重文化、高享受和高情感的多元性、自娱性与个性化，因此桥梁环境的设计在本质的意义上，乃是对人类“生存方式”的设计，桥梁环境的美学设计就是为了这个理想，研究如何使人类生活和活动与桥梁环境变得和谐愉快。桥梁环境主要包括城市桥梁环境、自然环境和心理行为环境，本文暂仅讨论城市桥梁环境的设计。

在设计美学看来，组成城市的物质手段都应该在创造功能美的同时，追求城市整体的舒适和美观。城市桥梁规划是城市设计的重要组成部分，只有通过周密系统的规划，才能保持新旧桥梁之间的延续和协调，形成一个完美的桥梁群体，提升和美化城市整体形象。

1.城市桥梁规划应该研究周围环境的各种要素，包括自然环境和人工环境。比如对桥梁景观重要性进行分析，可从桥梁的地域功能、交通功能、旅游价值、休闲功能、河道功能、限制性因素进行分级比较，可将每座桥梁的环境要素情况以雷达图的形式表示出，以明确桥梁组群中桥梁的主次关系和重点桥位。通过分析，在加上设计者的文化要素、个人风格、技巧的融合，就会为每一座桥梁配置出一个极富个性，具有方程“唯一解”的桥型来。

2.城市桥梁规划应该注意桥梁对城市形体轮廓的影响。处景观的协调外，还应注意桥梁的体量以及环境天际轮廓线是协调。轮廓线是城市生命的体现，也是潜在的艺术形象，它代表了城市的整体美。可通过对道路沿线的立面景观分析和河道方向的景观透视分析，得到桥梁的建筑尺度和建议桥型。对于湖面港湾附近区域，视野开阔，背景轮廓线低矮、简单，景观层次单一，桥梁可以采用具有定高度的斜拉桥、悬索桥或者下承式拱桥等桥型。对于桥梁周围建筑密集，背景轮廓线参差不齐，环境复杂，不宜采用诱导力向上的斜拉桥和悬索桥桥型，多采用梁桥和上承式拱桥。从人群集中的区域向外透视分析，沿河桥梁建筑高度宜近低远高，从视觉上给人以层次感。在一些节点处宜采用高大体量的桥，给人以强调符号。

3.城市桥梁规划还应注意同一个区域的桥梁之间需要协调统一。同一河道上的桥梁系列就如同一首乐曲，每一座桥梁就是这首乐曲中的音符。要使一首乐曲优美动听，组成乐曲的音符之间就要相互协调，同一条河道上的桥梁之间需要协调统一。就比如巴黎的桥梁群落，不是简单的连接两岸的交通枢纽，它将厚重的巴黎历史承载，与寒纳河一起，见证花都的变迁和发展。塞纳河上的桥梁虽然时间跨度很长，每个年代的桥都保留了时代的印记。但无论怎样变化，桥的造型、材质都与巴黎的整体风格相濡相融，绝不会是都市的另类。无论是采用五跨连续混凝土拱桥形式的玛力桥，还是采用铸铁单跨拱桥形式的亚历山大三世大桥，或者是来用三跨连续混凝士拱桥形式的卡卢索桥，桥型风格基本一致，整个桥梁群落形成了一种统一、协调的整体桥梁景观环境。

三、桥梁结构的美学设计

(一)桥梁结构美的表现

桥梁的结构美就是在桥梁中以结构为手段，来表现人类的本质力量。桥梁是一种结构物，因此结构美是现代桥梁美的主要形态之一。力线简洁，没有多余的构件，断面的恰如其分，都是创造桥梁结构美的必要条件。桥梁结构美有四个表现层次，以系杆拱桥为例，力线简洁，没有多余构件，利用系杆平衡拱圈的推力，使笨重的桥台变得轻巧、纤薄，满足结构美的必要条件，具有结构的基本功能，是桥梁结构美表现的第一个层次；系杆拱桥弯弯的拱圈，一根根吊杆整齐而有规律地排列，表现出的律感，这些是形式美在结构上的表现，这是桥梁结构美表现的第二层次；在桥梁结构发展中，可以看到许多新的结构相有创造性，结构性能有所改善，同时也很新颖。比如系杆拱桥的两片拱圈本来是平行的，莱昂哈特把两个拱圈往里靠，变成了提篮式系杆拱，结构上增加了稳定性，外观上形式很新颖，结构也是合理的。这种形式创新，结构合理就是桥梁结构美的第三个层次；而第四个层次加以想象力，形式更加新颖、结构更为巧妙。如蝴蝶式拱塔斜拉桥，静态中蕴含动态形象，更强烈地表现出人类的智慧和能力。

(二)桥梁结构美的创新

人们总是喜爱清新脱俗的艺术品，对桥梁建筑也是如此。随着时代科技的进步，桥梁工程师也在不断试验，创造新的材料和新的结构形式。创新，就是桥梁结构美的本质。许多现代桥梁都极富新意，渗透出浓烈的时代气息。比如新兴的无背索斜拉桥，常规的斜拉桥在桥塔两侧均有斜拉索，恒载作用下利用边跨主梁的重量平衡主跨，使得桥塔两侧斜拉索水平力保持平衡，桥塔仅在活载及附加荷载作用下承受定的水平力及弯矩。与常规斜拉桥不同，无背索斜拉桥把边跨主梁与桥塔结合在一起，来平衡主跨，组成了梁塔结构的平衡体系，这是对常规斜拉桥造型的突破。后倾的无背索塔身表现出对相对纤细的主跨、主梁强大稳固支撑的力量感，给人深刻、醒目、新颖的审美感受。这就说明，桥梁结构美的生命力在于创新，结构创新是桥梁美的灵魂。

(三)两类桥梁结构美的设计技巧

1.梁式桥梁。变截面斜腹板连续箱梁桥由于支点处箱梁加高，会使得箱梁底面宽度由跨中向支点逐渐减小，不符合支点处应该加大截面的视觉习惯，因此会感到较为别扭。有一种办法是将整根箱梁做成与跨中相同的截面，其余加高部分做成等宽度，箱壁不再沿着斜腹板方向继续倾斜，使底板保持等宽，从主跨到边跨斜腹板部分都是等高度的。为避免箱壁受力弯折，箱壁内表面仍然倾斜到底。另外，利用钢梁侧腹板外表面的竖向加劲肋，形成竖向线条，不仅有很好的韵律感而且能使桥体纤长的比例得以纠正，看起来更舒服。

2.拱式桥梁。有边跨的上承式拱桥如果在拱脚处设置大桥台与边跨隔开，拱上建筑的跨度又与边跨不同，就会破坏桥梁的连续性和韵律感。如果拱上建筑与桥梁边跨跨度做成一致，立柱厚度基本相同，在拱脚处避免使用很大的桥台，这样能保持整个桥梁的连续性和韵律感。另外，实腹式多跨拱桥在两跨之间往往有一片很大的侧表面，显得单调臃肿。可将墩柱突出于拱体侧表面，或做些装饰点缀，还可把桥墩的分水嘴升高。为增加结构的韵律感，可将拱桥吊点锚头外露在挑出的横梁上。

总之，桥梁的美学设计经过复杂的发展时期，逐步确立了桥梁技术美、功能美、结构美、环境美的桥梁设计美学体系。随着中国经济与科学技术的发展，在改造客观世界的同时，也引起审美观念的变革和审美思想的提高，再加上中国深厚的儒道互补哲学基础和深入人心的天人合一设计思想，中国必定走向桥梁强国。而且，事物的发展总是螺旋式前进，后来居上的，中国的桥梁审美设计思想也将以全新的面貌屹立在世界桥梁之林。