艾輝林

摘要：“大跨度橋梁”作為橋梁工程專業(yè)后期的專業(yè)選修課程，主要從力學(xué)分析入手講解大跨度橋梁的基本設(shè)計(jì)方法與施工過程。本文論述了在“大跨度橋梁”課程教學(xué)當(dāng)中通過適時(shí)引入橋梁美學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，重點(diǎn)通過案例分析討論等教學(xué)手段，使學(xué)生了解橋梁美學(xué)的分析法則，初步形成橋梁美學(xué)的認(rèn)知能力。

關(guān)鍵詞：橋梁美學(xué)；大跨度橋梁；橋梁造型；教學(xué)體系

中圖分類號(hào)：U448.25 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）47-0127-02

一、前言

“大跨度橋梁”作為交通土建工程或橋梁工程專業(yè)課程通常安排大學(xué)后期學(xué)習(xí)，主要安排講解斜拉橋、懸索橋等內(nèi)容。該課程主要針對(duì)已有的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)形式分別加以論述，介紹斜拉橋、懸索橋等結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)理論、施工方法，使學(xué)生初步具有解決大跨徑、較復(fù)雜橋梁問題的能力[1]。

受我國長期土木工程結(jié)構(gòu)一貫秉承的“實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)、適當(dāng)兼顧美觀”的觀念影響，大量設(shè)計(jì)類同、美學(xué)景觀價(jià)值不大的橋梁成批修建，影響了橋梁結(jié)構(gòu)還兼顧地方景觀標(biāo)志的功能展現(xiàn)[2]。隨著近年觀念的逐漸轉(zhuǎn)變，社會(huì)對(duì)橋梁美觀的要求逐步得到提高，但工程設(shè)計(jì)界目前具有相關(guān)知識(shí)的人才不足，尤其是懂結(jié)構(gòu)美學(xué)的橋梁工程師比較缺乏，導(dǎo)致設(shè)計(jì)片面追求“新、奇、特”，反而使橋梁美學(xué)走偏[3]。

二、大跨度橋梁與橋梁美學(xué)教學(xué)結(jié)合應(yīng)用探討

1.大跨度橋梁與橋梁美學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀。目前多數(shù)工科院校相關(guān)專業(yè)并未開設(shè)“橋梁美學(xué)”課程，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)土木工程的交通土建方向?qū)I(yè)亦如此；同時(shí)受整體教學(xué)課時(shí)的限制，短期我校也不具備增設(shè)該專業(yè)選修課程的前提條件。通過“大跨度橋梁”實(shí)踐教學(xué)可以看到目前教學(xué)體系培養(yǎng)的學(xué)生具有相對(duì)較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析能力，然而較為缺乏結(jié)構(gòu)造型分析能力，因此如何在其專業(yè)培養(yǎng)過程中在有限的教學(xué)計(jì)劃安排中能夠讓學(xué)生初步形成將結(jié)構(gòu)與造型美學(xué)聯(lián)系起來分析的能力成為當(dāng)前教學(xué)的一個(gè)難題和急需解決的問題。

2.橋梁美學(xué)教學(xué)應(yīng)用探索。為在“大跨度橋梁”課程中引入橋梁美學(xué)的概念，本課程首先探索在介紹已建大跨度橋梁工程背景時(shí)，著重介紹了“20世紀(jì)最美麗的橋梁”。該活動(dòng)是1999年世界30位著名橋梁工程師、建筑師和學(xué)者評(píng)選的20世紀(jì)最美麗橋梁，其中包括懸索橋3座、斜拉橋5座、拱橋3座、梁橋4座。課堂重點(diǎn)分析了其中的美國金門大橋、法國諾曼底大橋、日本多多羅大橋以及香港汀九大橋，上述四座橋梁既是大跨度橋梁的代表之作，同時(shí)又是將橋梁結(jié)構(gòu)與造型美觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一的典型。其中美國金門大橋造型優(yōu)美，比例協(xié)調(diào)，為橋梁工程的一顆明珠；法國諾曼底大橋是一座和當(dāng)?shù)鼐坝^完美協(xié)調(diào)的斜拉橋；日本多多羅大橋是20世紀(jì)最大跨度斜拉橋，與瀨戶內(nèi)湖的多島景觀相協(xié)調(diào)，具有東方神秘的美感；香港汀九大橋是混合結(jié)構(gòu)的杰作，藝術(shù)和技術(shù)的統(tǒng)一，一艘就緒啟航的“帆船”。

通過分析上述四座大跨度橋梁的結(jié)構(gòu)造型及其美學(xué)特點(diǎn)，讓學(xué)生了解橋梁美學(xué)的分析法則，初步形成橋梁美學(xué)的認(rèn)知能力。美學(xué)基本法則主要包括：比例、對(duì)性、韻律、均衡、風(fēng)格、色彩與材質(zhì)等。

三、大跨度橋梁橋塔的造型與美學(xué)教學(xué)結(jié)合

橋塔作為纜索承重橋梁的主要構(gòu)件在“大跨度橋梁”課程會(huì)進(jìn)行詳細(xì)論述，主要內(nèi)容包括：（1）橋塔形式，包括沿橋縱向和橫向的布置形式；（2）橋塔高度；（3）橋塔截面。橋塔結(jié)構(gòu)作為纜索承重橋梁的主體構(gòu)件要素在力學(xué)上起著重要的作用，其高聳挺拔的風(fēng)姿引人注目，起著象征和標(biāo)志作用，是橋梁景觀中最重要的因素之一。恰當(dāng)?shù)脑煨驮O(shè)計(jì)使得橋塔在蘊(yùn)藏自身力量感的同時(shí)，又孕育著向高空伸展，刺破青天的動(dòng)勢，從而使橋塔具有高揚(yáng)功能與動(dòng)態(tài)美[4]。

1.橋塔形式。橋塔造型形式多變，縱橋方向通?？煞譃楠?dú)柱式、A字型和倒Y型等，橫橋方向通?？煞譃楠?dú)柱型、雙柱型、門型、H型、A型、寶石型和倒Y型等，如圖2所示。塔柱造型又可分為柱式橋塔、框架式橋塔以及拱形橋塔，其中柱式橋塔常用在斜拉橋中，構(gòu)造簡潔，視覺連續(xù)，具有較好的傳力效果；框架式橋塔是采用桿件（橫梁）將兩根單柱連接起來，既加強(qiáng)了橋塔的剛度，也形成了視覺上的連續(xù)；拱形橋塔多應(yīng)用于寬橋體系上，多應(yīng)用于跨度不大的城市景觀橋梁?？蚣苁綐蛩臋M向連接帶來了穩(wěn)定的感覺，為表現(xiàn)動(dòng)感通常將塔柱間距向下逐漸加寬延伸，給人以堅(jiān)挺的力感和雄踞屹立的形象[5]。

2.橋塔高度。橋塔的高度主要是由其力學(xué)性質(zhì)決定的，同時(shí)兼顧與主跨跨徑和纜索結(jié)構(gòu)之間造型比例的視覺效果。通常對(duì)于雙塔斜拉橋塔高與主跨的比例宜選用0.18—0.25，獨(dú)塔斜拉橋塔高與主跨比宜選用0.30—0.45；而懸索橋塔高與跨徑比不宜超過0.25。

3.橋塔截面。橋塔截面的選定除了滿足纜索承重橋梁的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定要求以外，還可以在截面局部范圍進(jìn)行“切角”或“凹槽”處理，在不明顯影響塔柱有效截面前提下，采用凹、凸、十字、圓弧型等切角，在塔柱表面能夠產(chǎn)生縱向線條，再加上光影效果，豐富了表面變化，增強(qiáng)了橋塔的聳立感；同時(shí)還能有效降低風(fēng)阻，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)穩(wěn)定性[6]。

四、結(jié)語

本文通過在“大跨度橋梁”教學(xué)過程中有選擇性地介紹橋梁美學(xué)相關(guān)知識(shí)，取得了一些初步的成效，主要體會(huì)如下：

1.通過有重點(diǎn)有選擇性地介紹最美橋梁的造型特點(diǎn)，讓學(xué)生建立了初步的美學(xué)評(píng)判準(zhǔn)則，使學(xué)生懂得欣賞橋梁的美。

2.通過有重點(diǎn)性地分析橋塔結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)與造型美觀的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，結(jié)合案例討論了美學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，加深了學(xué)生對(duì)橋梁美學(xué)知識(shí)的理解。

3.通過將力學(xué)分析與橋梁美學(xué)相結(jié)合的教學(xué)嘗試，豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性，該教學(xué)方式也值得進(jìn)一步探索應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡曉倫，王慧萍.大跨徑橋梁教學(xué)中的“求真務(wù)實(shí)”[J].教育教學(xué)論壇，2015，（10）：141-142.

[2]余丹如.橋梁美學(xué)漫談[J].國外公路，1998，（01）：5-9.

[3]梁艷，李亞東.土木專業(yè)綜合課程教學(xué)改革與實(shí)踐——以基于SRTR項(xiàng)目的橋梁美學(xué)為例[J].高等教育研究，2015，32（03）：18-20+41.

[4]林選泉，張芳途，劉月琴.斜拉橋主體構(gòu)件景觀設(shè)計(jì)[J].城市道橋與防洪，2005，（05）：8-11+1.

[5]涂靜.纜索支承橋梁橋塔的造型及其力學(xué)特性[D].長安大學(xué)，2005.

[6]趙敏，鄭國棟.懸索橋造型設(shè)計(jì)的美學(xué)分析[J].北方交通，2008，（10）：68-71.