林華彬

（1.浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310000；

2.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075）

1 引言

梁橋是目前應(yīng)用最廣的橋梁結(jié)構(gòu)形式，公路橋梁因其所處的自然地理?xiàng)l件的特點(diǎn)，景觀要求普遍不高。常規(guī)公路梁橋中柱式墩、預(yù)制裝配小箱梁和T梁占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的橋梁工程設(shè)計(jì)理念僅關(guān)注了橋梁交通功能，卻常常忽略了橋梁的景觀藝術(shù)性。

隨著高質(zhì)量城市建設(shè)的需要，以及近郊公路市政化發(fā)展趨勢(shì)，城市高架橋景觀設(shè)計(jì)顯得日益重要，尤其是在發(fā)達(dá)城市。然而迄今為止，橋梁景觀營(yíng)造多見于斜拉橋、拱橋等特殊橋梁，對(duì)以梁式橋?yàn)榇淼摹⒘看竺鎻V的城市高架橋的景觀設(shè)計(jì)研究還比較缺失。城市高架橋美學(xué)理論與實(shí)踐不相適應(yīng)，信息化程度低[1]。

工程實(shí)踐當(dāng)中常常發(fā)現(xiàn)，橋梁工程師不擅長(zhǎng)建筑藝術(shù)，設(shè)計(jì)方案缺乏美感。而建筑師缺乏對(duì)橋梁的研究學(xué)習(xí)，所設(shè)計(jì)出的工程方案缺乏合理性。文章結(jié)合在某發(fā)達(dá)城市的實(shí)踐情況，探討梁式高架橋結(jié)構(gòu)美學(xué)設(shè)計(jì)，為橋梁工程師和建筑師提供參考。

2 梁橋美學(xué)

唐寰澄[2]指出橋梁美學(xué)中普遍法則包括多樣與統(tǒng)一、協(xié)調(diào)與和諧、比例、對(duì)稱、韻律等。項(xiàng)海帆院士[3]指出橋梁造型設(shè)計(jì)與美學(xué)設(shè)計(jì)就是要使橋梁整體和局部都能體現(xiàn)出創(chuàng)新（變化）美、統(tǒng)一美、比例美、平衡美、和諧美、韻律美和協(xié)調(diào)美。使橋梁在其使用壽命中不但具有交通功能，而且能以其百看不厭的魅力給人以美感，人們?cè)谕ㄟ^橋梁時(shí)會(huì)獲得一種美的享受，得到身心愉悅的感覺。鄧文中[4]指出美觀不一定昂貴，美最重要的是造型和比例，在許多情況下，一座簡(jiǎn)單的橋梁可能會(huì)更恰當(dāng)，更好看。徐利平[5]認(rèn)為城市橋梁要講橋梁美學(xué)和建筑美學(xué)。規(guī)范[6]針對(duì)梁橋提出梁橋上部結(jié)構(gòu)的形態(tài)宜保持視覺上的連續(xù)性，上下部結(jié)構(gòu)之間宜保持視覺體量的均衡。

綜上所述，對(duì)于梁橋而言，橋梁美學(xué)主要包括三個(gè)方面，即工程技術(shù)美、整體和諧均衡美以及造型藝術(shù)美。工程技術(shù)美主要體現(xiàn)在橋梁的交通通道屬性和結(jié)構(gòu)工程技術(shù)性，即滿足人們交通出行需求，同時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)具有工程可行性，包括最重要的橋梁設(shè)計(jì)原則——安全性、合理性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等。工程技術(shù)美在具體實(shí)踐中，首先要優(yōu)選合理的橋跨布置方案，滿足最基本交通通道要求；其次通過優(yōu)化創(chuàng)新工程結(jié)構(gòu)方案和施工工藝，在繼承過去工程技術(shù)成果的基礎(chǔ)上創(chuàng)新，讓城市高架橋更安全、環(huán)保、易施工、經(jīng)濟(jì)。整體和諧均衡美就是要求橋梁結(jié)構(gòu)要與周邊環(huán)境、總體景觀設(shè)計(jì)以及自身上下部結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)，包括梁橋的上下部結(jié)構(gòu)連續(xù)性和體量的均衡性。造型藝術(shù)美主要體現(xiàn)在橋梁建筑藝術(shù)造型、景觀藝術(shù)營(yíng)造與文化內(nèi)涵延伸。實(shí)踐過程中應(yīng)當(dāng)首先滿足前面兩點(diǎn)，而后再追求造型藝術(shù)美。

3 梁橋美的表現(xiàn)形式

城市橋梁美學(xué)語言特征包括以下八個(gè)方面：結(jié)構(gòu)與造型、空間、體量、光與影、質(zhì)感和肌理、色彩、細(xì)部、群體[5]。

3.1 結(jié)構(gòu)與造型

對(duì)于梁橋而言，主梁和橋墩是梁橋的主要造型體，其造型和空間布置是梁橋形態(tài)的主要體現(xiàn)。

對(duì)于規(guī)模龐大的城市高架橋，橋梁造型總體上呈現(xiàn)狹長(zhǎng)的線狀或者帶狀，目前業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)同“簡(jiǎn)潔就是美”的觀點(diǎn)，圖1和圖2給出了不同形式的花瓶墩和Y型墩方案，設(shè)計(jì)過程中根據(jù)不同的橋墩尺寸選擇不同參數(shù)的曲線，設(shè)計(jì)出不同造型的花瓶墩，簡(jiǎn)潔的曲線，與梁橋搭配協(xié)調(diào)，適用性強(qiáng)，受到了普遍歡迎。此外，城市橋梁還需與周邊現(xiàn)有建筑相協(xié)調(diào)。比如在狹窄局促空間，高架橋設(shè)計(jì)宜采用體型輕盈、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的造型。

3.2 空間

橋梁空間分為內(nèi)部空間（通常是敞開的橋面）和結(jié)構(gòu)與周邊建筑構(gòu)成的外部空間兩類[5]。

實(shí)踐過程中，城市高架橋特別要注重保證梁橋的通透性。良好的通透性才能提供給行人、駕駛員更好的景觀感受，也能避免因?yàn)闃蛄旱慕ㄔO(shè)導(dǎo)致地域的割裂。

對(duì)于窄橋，因考慮下部的通透性，往往采用獨(dú)柱墩，而曲線的應(yīng)用，使得獨(dú)柱墩美感倍增[7]。對(duì)于高墩橋梁，通過采用墩梁固結(jié)結(jié)構(gòu)，取消了蓋梁，配以Y 型墩，流暢的曲線，簡(jiǎn)潔大氣，大大改善了下部的通透性，如圖1所示。

圖1 花瓶柱墩和Y型墩

3.3 體量

城市高架橋體量主要體現(xiàn)在空間結(jié)構(gòu)和形態(tài)，由橋梁長(zhǎng)度、寬度、高度、主梁結(jié)構(gòu)與橋墩結(jié)構(gòu)等組成。

城市高架橋體量美學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在梁高與橋梁高度比例、墩高與跨徑比例、梁高與墩寬比例。從視覺感受出發(fā)，常用的25m和30m跨徑橋梁推薦適用于10m 和16m 的橋高，而40m 跨徑的高架橋，適用于20m的橋高，雖然這種方案經(jīng)濟(jì)性不是最好，但是能夠明顯改善城市高架橋的“柱林”感，增加下部通透性，減少下部和基礎(chǔ)施工對(duì)城市的影響。綜合黃金比例和橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)的要求，幾種常用跨度橋的墩寬有：跨度25 m，墩寬1.5 m；跨度30 m，墩寬1.5m～1.8m；跨度40 m，墩寬1.8m～2.1m。根據(jù)橋梁高度與橋梁跨度比例的分析，幾種常用跨度的梁高建議值為：跨度25 m，梁高1.2m～1.6 m；跨度30 m，梁高1.4m～1.8 m；跨度40 m，梁高1.8m～2.1 m[8，9]。

因此，考慮標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的需要，對(duì)于大規(guī)模的高架橋，橋高20m以內(nèi)，優(yōu)先推薦采用25m～30m作為主跨的橋梁標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)美學(xué)設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)。相對(duì)應(yīng)的墩寬1.6m 左右，梁高1.6m 左右。以上為常規(guī)高架橋設(shè)計(jì)的常見尺寸，最終設(shè)計(jì)還需要結(jié)合結(jié)構(gòu)計(jì)算和造價(jià)控制綜合確定。

3.4 質(zhì)感和肌理

質(zhì)感可以理解為人對(duì)不同材料的使用感受，是可引起人們對(duì)物質(zhì)材料的雄壯、纖弱、堅(jiān)韌、光明、灰澀等特性的形態(tài)心理。肌理有兩個(gè)方面含義，材料本身的自然紋理和人工制造的工藝肌理，它使質(zhì)感增加了裝飾美的效果[4]。

對(duì)于城市高架橋，常見的提高質(zhì)感和肌理的手法有刻槽與涂刷裝飾，對(duì)應(yīng)的美學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是橋墩方案設(shè)計(jì)與刻槽方案適配性設(shè)計(jì)。

通過研究比較可以發(fā)現(xiàn)，粗大的墩柱應(yīng)采用更深的刻槽和數(shù)量更多的條紋，更能夠削弱橋墩的厚重感，進(jìn)一步加強(qiáng)線條美。而窄小的墩柱刻槽深度更淺一些，線條數(shù)更少。結(jié)合工程實(shí)際情況提出的幾種設(shè)計(jì)案例如圖2所示。

圖2 刻槽方案與橋墩尺寸適配性美學(xué)設(shè)計(jì)

3.5 光與影

在藝術(shù)意義上，光提升了建筑感染力，利用光可以創(chuàng)造不同的藝術(shù)氛圍。用光技可展示橋梁魅力，因此陽光與城市橋梁的結(jié)構(gòu)結(jié)合設(shè)計(jì)正被越來越多的設(shè)計(jì)者所重視。

設(shè)計(jì)過程可以借助陽光或者燈光營(yíng)造橋梁美，特別是橋梁夜景打造。圖3通過燈光打造，氣勢(shì)恢宏的跨江梁橋猶如巨龍盤踞大江之上。燈光、水光倒影更加襯托玉帶狀橋梁的美。

圖3 借用燈光打造城市風(fēng)景線

3.6 色彩

色彩是最直接、最敏感的藝術(shù)語言，不同的顏色可以表達(dá)出不同的氛圍[5]。業(yè)界普通認(rèn)為混凝土原色就是適宜的原色，特別是高品質(zhì)清水混凝土的原色。鋼結(jié)構(gòu)涂裝常見為灰色或白色系列。目前也有少數(shù)城市橋梁采用其他色彩涂裝，甚至是繪畫涂鴉、文化墻繪畫等方法進(jìn)行涂裝。實(shí)踐中，多數(shù)人認(rèn)為，除了少數(shù)特殊裝飾需求外，絕大多數(shù)橋梁不應(yīng)當(dāng)進(jìn)行大面積繪圖裝飾，原色或白色最為適宜。

3.7 細(xì)部

對(duì)于梁橋而言，細(xì)部處理主要是包括欄桿、聲屏障等附屬設(shè)施和裝飾性工程。為降低混凝土護(hù)欄與主梁的厚重感，結(jié)合工程實(shí)踐，部分地區(qū)推薦護(hù)欄背面采用S型曲線設(shè)計(jì)或者刻槽修飾，加掛花籃也是常見手段之一，圖4為護(hù)欄刻槽方案和加掛花籃裝飾設(shè)計(jì)方案。

圖4 護(hù)欄刻槽與加掛花籃裝飾

3.8 群體

隨著城市建設(shè)的推進(jìn)，大量的橋梁形成橋梁群。它既是城市高度發(fā)達(dá)的結(jié)果，也是城市文化的體現(xiàn)。因此更加需要注重整體的規(guī)劃和協(xié)調(diào)。

關(guān)于城市橋梁群的美學(xué)設(shè)計(jì)，常見的觀點(diǎn)有“一橋一景”和“整體統(tǒng)一”，具體依城市規(guī)劃要求確定。

在工程實(shí)踐中，橋梁美學(xué)的八個(gè)方面不需要面面俱到，因地制宜的選擇其中某些方面進(jìn)行美學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到工程技術(shù)美、整體和諧均衡美就能夠滿足多數(shù)城市高架橋美學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)際需求。

4 設(shè)計(jì)手段與景觀評(píng)價(jià)工作

目前，橋梁工程師一般用CAD繪制斷面方案，但往往表達(dá)效果欠佳。除此之外，還可以借助素描、手繪設(shè)計(jì)、BIM技術(shù)等工程手段。然而目前多數(shù)橋梁工程師不具備素描和手繪設(shè)計(jì)能力。BIM軟件上手快，三維表現(xiàn)力強(qiáng)，是橋梁工程師進(jìn)行城市高架橋結(jié)構(gòu)優(yōu)選的不可或缺的軟件。圖1、圖2、圖4 采用了BIM 技術(shù)，提高了結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)質(zhì)量和美學(xué)設(shè)計(jì)效率。

橋梁景觀評(píng)價(jià)需進(jìn)行技術(shù)評(píng)價(jià)，主要包括結(jié)構(gòu)合理性評(píng)價(jià)和工程可行性評(píng)價(jià)，重點(diǎn)考察設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵性技術(shù)與技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，此外也需檢驗(yàn)橋梁與橋址環(huán)境的關(guān)系、橋梁布跨、構(gòu)件比例的技術(shù)合理性和空間尺度效果，考慮橋梁的構(gòu)件造型是否滿足要求。美學(xué)評(píng)價(jià)常見的表現(xiàn)手段有三維仿真效果圖、動(dòng)畫或者三維模型等。在進(jìn)行三維展示時(shí)，需特別注重站在使用者（駕駛?cè)?、乘客、行人）的角度去欣賞評(píng)價(jià)，有時(shí)候還需要?jiǎng)討B(tài)、靜態(tài)相結(jié)合去欣賞評(píng)價(jià)，才能真實(shí)反映橋梁的美。

對(duì)于常規(guī)的城市高架橋，借助高效的BIM技術(shù)，展現(xiàn)實(shí)際模型，并站在司乘人員和行人的視角，評(píng)價(jià)分析景觀設(shè)計(jì)成果，能夠更好地把握高架橋景觀設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑信息與景觀設(shè)計(jì)相統(tǒng)一。

5 方案創(chuàng)作案例與美學(xué)評(píng)價(jià)

5.1 近海岸高架橋創(chuàng)新設(shè)計(jì)

項(xiàng)目臨近機(jī)場(chǎng)與河流入?？冢瑢儆诮车貐^(qū)，項(xiàng)目規(guī)劃道路寬度60.75m，海上施工條件差，項(xiàng)目所在位置直線距離機(jī)場(chǎng)和高速不足50m。業(yè)主對(duì)橋梁工業(yè)化、快速施工和景觀設(shè)計(jì)要求高。

方案一：大懸臂節(jié)段拼裝箱梁方案+花瓶墩[10]，如圖5 所示。該方案的亮點(diǎn)在于工程技術(shù)美和創(chuàng)新美。設(shè)計(jì)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在懸臂可達(dá)6m以上，懸臂和主梁分別預(yù)制、拼裝，化整為零，降低了箱梁的吊裝重量，60.75m寬的路基對(duì)應(yīng)橋梁設(shè)計(jì)為兩幅，大大降低下部和基礎(chǔ)工程量。這種擺脫固化的混凝土箱梁方案和創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，也契合了深圳城市的創(chuàng)新文化。

圖5 大懸臂節(jié)段拼裝箱梁+花瓶墩

下部墩柱采用帶刻槽的花瓶墩，降低了粗大墩柱視覺體量，上下部都采用流暢的曲線，體現(xiàn)整體協(xié)調(diào)美。

方案二：雙層鋼桁梁+花瓶墩，如圖6所示。由于采用雙層鋼桁梁方案，可以減少橋梁橫橋向?qū)挾群拖虏慷罩鶖?shù)量，拉大橋梁與沿江高速和機(jī)場(chǎng)距離，有利于項(xiàng)目施工安全，這也體現(xiàn)了該方案的技術(shù)美。慢行系統(tǒng)設(shè)置在下層，可以遮風(fēng)避雨。在造型方面，鋼桁梁采用流線的三角鋼桁梁，猶如海中的波浪。

圖6 雙層鋼桁梁+花瓶墩

5.2 高架橋裝飾設(shè)計(jì)

結(jié)合某發(fā)達(dá)城市現(xiàn)代、簡(jiǎn)潔、流暢的景觀設(shè)計(jì)思路，方案采用市花勒杜鵑對(duì)橋梁進(jìn)行裝飾，人行道鋪裝采用現(xiàn)代簡(jiǎn)潔的馬克鋪裝材料，營(yíng)造路上花海的視覺體驗(yàn)。項(xiàng)目效果如圖7和圖8所示。

圖7 高架橋細(xì)節(jié)裝飾設(shè)計(jì)展示一

圖8 高架橋細(xì)節(jié)裝飾設(shè)計(jì)展示二

5.3 復(fù)合高架橋創(chuàng)新設(shè)計(jì)

項(xiàng)目規(guī)劃采用高速公路、城市快速路、主干道共用線，線位周邊均為發(fā)達(dá)的工業(yè)園區(qū)，用地極為緊張，擬采用復(fù)合高架方式通過，節(jié)約土地。

為給司機(jī)乘客更好空間視感，創(chuàng)新傳統(tǒng)復(fù)合立交方案，從結(jié)構(gòu)造型上看，本次復(fù)合高架采用拱跨結(jié)構(gòu)，橫向跨越能力大，屬于受力良好的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)如圖9所示。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用鋼混結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的自重輕、跨越能力大、裝配化程度高的優(yōu)勢(shì)，有利于降低下部體量。結(jié)構(gòu)造型采用流暢的曲線和刻槽，力爭(zhēng)降低墩柱的笨重感，營(yíng)造一種曲線美。通過上下橋梁錯(cuò)位布置，可以大幅度提高橋梁通透性，較好地體現(xiàn)拱結(jié)構(gòu)的造型美。

圖9 復(fù)合式高架橋創(chuàng)新設(shè)計(jì)

5.4 立交橋創(chuàng)新設(shè)計(jì)

該方案充分利用立交本身布置特點(diǎn)，結(jié)合立交匝道彎橋結(jié)構(gòu)需要，提出了“大鵬展翅”的立交橋設(shè)計(jì)概念，如圖10所示。通過設(shè)置拱結(jié)構(gòu)有利于降低梁高，減低匝道橋縱坡，提高匝道橋安全性。該概念方案契合了城市蓬勃發(fā)展的城市特征，寓意豐富。該方案充分發(fā)揮拱結(jié)構(gòu)、斜拉橋在受力和造型方面的優(yōu)勢(shì)，讓大鵬造型更加雄壯。

圖10 “大鵬展翅”立交橋創(chuàng)新設(shè)計(jì)

6 結(jié)語

本文總結(jié)了梁橋美學(xué)的三個(gè)方面—工程技術(shù)美、整體和諧均衡美以及造型藝術(shù)美。城市高架橋美學(xué)可以通過以下八個(gè)方面來表現(xiàn)：結(jié)構(gòu)與造型、空間、體量、光與影、質(zhì)感和肌理、色彩、細(xì)部、群體，論述了相對(duì)應(yīng)的表現(xiàn)方法并給出了案例，以上八個(gè)方面也是開展梁橋美學(xué)設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)。本文還提出美學(xué)設(shè)計(jì)手段、評(píng)價(jià)方法和思路，并結(jié)合具體項(xiàng)目提出多個(gè)橋梁設(shè)計(jì)方案，為橋梁工程師開展美學(xué)設(shè)計(jì)提供參考。