陳彬

【摘要】近些年來，我國的經(jīng)濟(jì)水平得到了極大的提高和改善，而且人們的生活觀念和居住感念也不斷發(fā)生著變化，尤其是近些年來我國所倡導(dǎo)的環(huán)保節(jié)約的觀念，更是為我國建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，無論是從建筑企業(yè)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上還是到具體的工程施工，無一不發(fā)生著較大的變化。為了有效推動(dòng)我國建筑行業(yè)的長遠(yuǎn)和健康發(fā)展，在橋梁的優(yōu)化和設(shè)計(jì)工作中就大量的用到了仿生理念，其利用仿生觀念的主要目的就是為了有效對(duì)橋梁使用過程中存在的一些問題加以有效的解決，更好的為我國橋梁的發(fā)展提供科學(xué)的指導(dǎo)工作。

【關(guān)鍵詞】橋梁設(shè)計(jì)；仿生理念；應(yīng)用探究

引言

對(duì)于橋梁工程設(shè)計(jì)師而言，如何有效利用有限的資源，設(shè)計(jì)出更好的、更科學(xué)的、更合理的橋梁是設(shè)計(jì)師不斷的追求和夢(mèng)想，因此，工程設(shè)計(jì)師僅僅局限于課本是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不都的，必須立足于實(shí)踐，吸收借鑒大自然中的一些典型的現(xiàn)象無疑具有十分重要的意義和作用。經(jīng)過漫長歲月的演化和發(fā)展，大自然本身已經(jīng)具備了一定的穩(wěn)定性和自身調(diào)節(jié)性，這對(duì)于有效彌補(bǔ)和解決生活中的一些設(shè)計(jì)的不足和缺陷無疑具有重要作用，這些知識(shí)的有效利用對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)十分重要，仿生學(xué)就是在此基礎(chǔ)之上應(yīng)運(yùn)而生的一種新學(xué)科。

一、對(duì)仿生理念的認(rèn)識(shí)

仿生學(xué)是對(duì)自身界中的某些生物進(jìn)行模仿并利用其中的相關(guān)性進(jìn)行設(shè)計(jì)的的一種綜合性學(xué)科，就目前來看，仿生學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)以及遺傳工程等諸多科學(xué)領(lǐng)域，發(fā)揮著日益重要的作用。自然界是人類智慧的發(fā)端和靈感的源泉，仿生理念將自然界中的所內(nèi)含的一些偉大智慧加以利用，并逐步引用于人民群眾的日常生活中來，更好的為人類的文明發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步提供保障。對(duì)于仿生學(xué)的研究大致起源于二十世紀(jì)中后期，并且開始受到越來越多的專家和學(xué)者的關(guān)注。仿生學(xué)在對(duì)生物系和自然界中原有的規(guī)律和原理的研究基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行探索和延伸，并將類似于自然界中某些規(guī)律的靈感應(yīng)用于諸多的建筑設(shè)計(jì)之上，進(jìn)而對(duì)一些生物的某些功能、形態(tài)等方面進(jìn)行一定的模仿，使其更好的服務(wù)于廣大人民群眾的生活需求中。

橋梁的設(shè)計(jì)工作是我國工程建筑中極為重要的一個(gè)分支，建筑事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展一定程度上依賴于設(shè)計(jì)師的新的創(chuàng)意和靈感，因此，仿生學(xué)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)更好的推動(dòng)橋梁功能與造型的不但創(chuàng)新，這對(duì)于更好的保障我國橋梁建筑事業(yè)的發(fā)展可以說具有十分重要的意義和作用。

二、仿生理念在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

在橋梁的設(shè)計(jì)工作中，很多的設(shè)計(jì)靈感都源于自然界，甚至于大自然中所存在的一些客觀物質(zhì)具有明顯的一致性，這是應(yīng)為仿生法主要包括宏觀仿生和微觀仿生兩個(gè)大的分類，在橋梁的設(shè)計(jì)工作中也是如此，但是從一些細(xì)節(jié)上來看，無論是微觀仿生還是宏觀仿生，大多都會(huì)分為多種的仿效細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)在全新的載體中重新組成一個(gè)完整的整體，如下圖所示。

（一）仿生在橋梁形態(tài)上的應(yīng)用分析

最早將仿生學(xué)應(yīng)用在橋梁設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)師是西班牙設(shè)計(jì)師卡拉特拉瓦，他受到植物的形態(tài)和動(dòng)物的骨骼等方面的啟發(fā)，率先從形態(tài)對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃，在他的作品中不難看出自然主義的特色，但是他的一系列作品卻引發(fā)了諸多的討論，有人認(rèn)為這是一種純粹的模仿，形狀怪異，施工難度相對(duì)較大，但是對(duì)于設(shè)計(jì)本身來說，并沒有很好的詮釋仿生學(xué)的仿生理念，只是單純的進(jìn)行模仿，而且在施工過程中常見的施工材料主要是鋼筋混凝土。對(duì)于仿生學(xué)的應(yīng)用來說，其并不是隨意可以施行的，仿生學(xué)在橋梁建筑中的應(yīng)用，需要有效綜合仿效結(jié)構(gòu)與對(duì)橋梁實(shí)際需求等，立足于實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。盡管自然界中會(huì)有很多的生物形態(tài)具有較強(qiáng)的仿效性，但是在實(shí)際的施工過程中，則可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)重過大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，脫離實(shí)際等諸多情況的出現(xiàn)，因此在實(shí)際的橋梁設(shè)計(jì)施工中，需要根據(jù)需要合理利用仿生理論，充分分析其施行的合理性以及科學(xué)性。

（二）仿生理念在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用分析

在自然界和生物界中，有很多動(dòng)植物的骨骼和外觀形態(tài)在橋梁設(shè)計(jì)中可以被采用，而且隨著生物學(xué)的不斷發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到了自然界中越來越多的結(jié)構(gòu)形態(tài)，而這些結(jié)構(gòu)形態(tài)的出現(xiàn)無疑為橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的思路，倘若可以充分對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用，諸如人體的骨骼結(jié)構(gòu)等等，則橋梁建筑行業(yè)勢(shì)必會(huì)有更加廣闊的發(fā)展空間。在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要具備完整的承載力分散方式，完整的承載力分散方式在有效保證橋梁的使用過程中具有十分重要的意義和作用，因此，在將仿生理念運(yùn)用到橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中時(shí)，要注意橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)力量的有效分散，合理的對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)加以設(shè)計(jì)。

（三）仿生理念在橋梁功能機(jī)理中的應(yīng)用分析

在仿生學(xué)中，最為常見的研究對(duì)象就是自然界和生物界中的動(dòng)植物的功能機(jī)理，其主要的研究側(cè)重點(diǎn)主要包括力學(xué)、動(dòng)植物行為以及能量的轉(zhuǎn)換等方面，此類的仿生應(yīng)用人類很早之前就已經(jīng)掌握，比如仿照鳥類飛翔時(shí)候翅膀的功能機(jī)理而研發(fā)的飛機(jī)的兩翼等，但是仿生學(xué)的完善必須經(jīng)歷一個(gè)相對(duì)較長的時(shí)間，逐步對(duì)仿造過程中的一系列問題加以有效的處理和解決，不斷完善，諸如，最初的機(jī)翼存在著震顫的問題，于是人們針對(duì)這一問題開始了新的探究，并最終在蜻蜓的翅膀上找到了新的解決方法，有效對(duì)最初的飛機(jī)設(shè)計(jì)中機(jī)翼的不足之處進(jìn)行了處理。

橋梁的使用壽命與周圍的自然界有著密切的聯(lián)系，倘若受到自然界中地震、洪水以及狂風(fēng)等自然災(zāi)害的影響，其橋梁的使用所面臨的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)加大，此外，橋梁在使用過程中車輛的負(fù)載和橋梁使用的年限對(duì)于橋梁自身的穩(wěn)固性也有著重要的影響，因此為了有效保證橋梁使用過程中的安全性，那么在進(jìn)行橋梁的設(shè)計(jì)工作時(shí)必須高度重視這些不利因素，并逐漸尋找新的方法對(duì)其進(jìn)行有效的解決。較為成功的一個(gè)案例是德國一所大學(xué)的生物研究人員通過對(duì)植物的剛度進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，一種巨型木賊以及木賊草兩種植物可以通過自身的調(diào)節(jié)來更好的適應(yīng)外界的壓力，因此這種生物的功能性的原理就可以應(yīng)用于大跨度橋梁中的橋墩和橋塔上，有效協(xié)調(diào)橋梁所受到的不同方向的壓力，從而使得橋梁擁有諸如生命的體質(zhì)特征。

結(jié)語

橋梁設(shè)計(jì)中仿生理念的應(yīng)用具有十分重要的意義和作用，而隨著仿生理念在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，我國的橋梁事業(yè)擁有了更加廣闊的發(fā)展空間。筆者衷心希望，以上關(guān)于對(duì)我國橋梁設(shè)計(jì)中仿生理念的應(yīng)用能夠被相關(guān)負(fù)責(zé)人合理的吸收和采納，進(jìn)而更好的指導(dǎo)我國的橋梁設(shè)計(jì)工作。

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