1景观桥梁设计简述
1.1景观桥梁的特点
景观桥梁在原有的功能性建筑的基础上，带有更高的艺术观赏性。景观桥梁的设计是在一般的建筑的基础上将自然和社会以及其他的要素相结合，尤其重视桥梁的外在表现，从而构成的桥梁的审美性需求[2]。景观桥梁作为桥梁建筑中的艺术品，满足了桥梁的基本功能需求之外，也带给了人们审美的享受。所以景观是集功能性和审美性为一体的建筑设计。由于不同时代的政治、文化、技术等不同，相应的会影响到桥梁的设计理念，同时在同一个时代，由于不同的地理特征，桥梁设计又带有一定的地域特色。桥梁的地域特色除了受到社会因素的影响还受到了自然因素的影响，所以桥梁的特点往往带有一定的时代特征和地域特征[3]。而现代的景观桥梁设计则要求桥梁造型设计不仅要符合合审美的需求，还要求桥梁的设计还要与周围的环境相融合，同时景观桥梁的设计更要是能够体现自然、历史和社会文化的内涵建筑。这是现代景观桥梁设计的出发点，也是现代景观桥梁设计的发展趋势。
1.2设计的原则
桥梁景观设计要达到的目标是能够最大的满足桥梁和周边自然环境带给人们的审美需求以及自然资源的功能的有效发挥。这也是景观桥梁设计遵循的原则。第一：确保桥梁的使用功能。桥梁的最基本的功能是连接、交通功能[4]。所以就要求在进行桥梁的景观设计时不能影响桥梁交通功能的发挥。具体的要求景观设计的硬件不能侵入通行的净空界限，还有设计的夜景的灯光亮度和照射范围不能影响人们正常开车。第二：保证质量和安全第一的原则。由于桥梁的交通功能，必须要以安全为出发点去设计。具体来说就是桥梁的主体受力景观造型设计不能低于桥梁本身结构的受力能力，以确保桥梁的结构稳定。以桥梁结构为载体的景观项目的建设，比如灯饰、涂饰等对工程质量和结构受力没有影响[5]。而对于影响桥梁手里的景观设计方案在能保证桥梁安全无隐患的前提下，应该突破结构限制，以发挥景观的审美性为原则建设。第三，桥梁的景观设计以周边环境景观为主。在城市规划和环境保护规划允许的前提条件下，可以对桥梁的周边景观进行艺术的创造和创新。利用景观资源，达到全方位的展示桥梁景观的艺术审美效应。第四：坚持环保建设的原则。在进行桥梁的景观设计时应该以保护环境、维持生态平衡为出发点，保护桥梁建设区的动植物以及特有的地形地貌，避免声、电、光的污染。第五，尊重民俗、民风文化为原则。主要是桥梁的造型、色彩等要与当地的文化民风相协调，要尊重该地区的风土人情。
1.3国景观桥梁设计的发展和现状
我国的桥梁发展历史悠久，尤其是我国古代的桥梁设计已经有了很高的水平。历史遗留下的著名的古桥——赵州桥，就是很好的例证，赵州桥在设计上世界最早采用割圆弧拱造型的桥，不论是在当代还是在古代都是优秀景观桥梁设计的代表。我国古代桥梁设计大多构思巧妙，尤其是江南水乡的桥梁设计，更加注重与自然相结合，带有小桥流水的浪漫意境，也造就了我国特有的古代山水园林建筑，成为中国建筑史上的瑰宝，也是中国文化的象征。虽然在我国古代已经注重了桥梁设计的审美性，但是桥梁设计的概念是在近些年才明确提出。近些年我国的景观桥梁设计虽然取得了一定的成就，但是在设计上面还存在一些误区。并没有对景观桥梁的设计内容和原则有正确和全面的认识。景观桥梁的设计首先要满足的就是桥梁建筑的功能性，同时还要注重与环境的相结合。所以现代的景观桥梁设计不仅要求设计师们要学会利用传统的桥梁设计手法和技术，同时还要求设计师们的不断创新，全面，全面的考虑自然环境，实现桥梁设计与景观设计相融合[6]。由于学科体系的联系和渗透，越来越多的设计师们开始融会贯通将新鲜的设计元素带到了桥梁设计当中，提出了很多创新的设计理念和手法，让景观桥梁设计走向了更宽、更广的发展。
2仿生设计理念在景观桥梁设计中的应用
2.1仿生概念
仿生设计是通过探讨自然界生物的生活规律，从而发明和建造和生物相似的生活用品和建筑。仿生的应用我们可以从中国的文字说起，象形文字是人们通过观察各种生物的具体形态，然后用简单的比划和线条来表示代表这个事物和动作的文字。还有非常具有代表意义的奥运会会馆“鸟巢”，也是设计师利用了仿生学的设计理念，设计和建造出来的，在建筑设计上有非常重要的意义。因此自古以来，自然界的各种生物的生长规律和优美的形态都成为了设计师创作和设计的灵感。仿生设计，旨在通过观察、研究和模拟各种自然生物的形态，然后将其应用到工业设计当中，推进了社会的进步和发展。仿生设计不仅仅是外在形态的模仿，还有对其色彩和结构的发扬。因此，将桥梁景观设计与自然相融合，采用仿生设计理念，能够直接的从外在表象上达到人们审美的需要，并且还达到了舒适与和谐的统一的心理需求。桥梁建筑作为建筑的一个分支，它的形式和内涵也需要随着时而不断地更新。长久以来，桥梁建筑都是一种容易被人所忽视的建筑形式，但是桥梁尤其是景观桥梁对于城市景观的塑造和当地文化风俗的展现意义却是不容忽视的。桥梁建筑的发展需要设计师们为其注入新的灵感和创意，仿生学与桥梁建筑设计的结合，必然会对桥梁造型和功能的进一步发展起到推动的作用。
2.2仿生设计理念在桥梁设计中的应用
目前仿生设计手法在建筑业已经得到了广泛地应用，所以将仿生理念应用到桥梁的设计上也是非常具有可行性的。通过在桥梁的规划和设计、施工、监管、防震减灾等环节中，加入仿生设计的理念，可以促进桥来建筑的优化和使用。仿生设计理念在建筑中主要应用体现在：形态和造型、结构与力学、功能和机理、美学和意向、材料与组织以及系统和控制这几个方面。再结合到桥梁景观设计上主要从两个方面表现。从宏观来说，仿生设计理念在桥梁设计中体现在：造型、意象和结构上。这需要设计师观察和研究自然界物质存在的生物材料的性能、表面的纹理特征、外部的造型、力学结构特点、视觉意象等。从微观上来说，体现在机理的仿生、系统的仿生和材料的仿生上，设计师需要研究生物体的神经系统、循环系统和内部的反应机理、能量转换、行为的调控和信息的传递以及适应环境的能力。将微观和宏观相结合的仿生设计就是桥梁设计的整体设计和局部设计的结合和统一。微观的仿生设计主要是注重桥梁的功能机理的设计，宏观的仿生主要是对桥梁的形态结构的设计。在桥梁的仿生设计中常见的有：造型和结构的仿生、对周边环境的仿生以及功能的仿生。
2.3造型仿生
在景观桥梁设计中经常使用的就是造型的仿生。造型的仿生基于非常明确地形态设计理念。造型的仿生大多是通过模仿生物的造型和生活规律来设计建筑的外形结构，无论是在感官上还是功能上都给了人们享受[7]。造型仿生设计的代表建筑是无锡运河的单片柳叶拱桥。无锡运河的拱桥在外形上仿造柳叶的形态。无锡地处江南，在自然环境上多体现了柳叶弯弯的江南水乡特色。从文化传承上来说，在历史上柳树也是文人墨客经常用来抒发情感的对象。从自然环境上看，无锡运河长而宽，运河两岸的植物也以垂柳最多，通过柳叶形的拱桥连接和沟通，就形成了一幅柳叶偏偏的城市画卷，与江南水乡古典的气韵不谋而合，是城市象征建筑的佳作。除此之外，国外还有很多类似的著名桥梁建筑。
2.4自然环境仿生
除了常见的造型仿生，还有环境仿生。这种仿生设计是通过对周边环境的模拟来设计桥梁的，一方面加强了桥梁与周边环境的额融合度，另一方面让桥变得更加生动和形象。桥梁作为环境的一部分，它是人为的建筑，如果与周围环境进行创新和结构会达到意想不到的惊喜。这种仿生设计主要是将桥的形态与周边环境尽可能的相似，将桥融入到环境中，但不突兀。环境的仿生能够有效的展现当地的人文景观，还可以减少建桥对环境的破坏。使桥梁构成新环境的一个有机组成部分，从而使桥梁在具备自身功能美的同时，还与周边环境相互协调。著名的环境仿生桥梁建筑是美国的奥斯汀湖人行天桥。由于奥斯汀湖周围本身长有很多芦苇，这些芦苇在夕阳下摇摆，本身就是很美的原生态风景。设计师的灵感就来源于这些芦苇。桥的栏杆和底板都采用了钢筋结构，在钢筋的结构上做文章，长度不一。在在中间设计成水平和竖直的两个方向，长短不一、高低错落的钢筋在外形上与周围的芦苇相互呼应。同时远远的看错落有致的钢筋，又有一种别样的韵律感，真正的做到桥和环境相融合。整体上看，这座桥并没有采用很特别的技术和材料，连使用的钢筋都是原生态的材料，没有经过任何装饰。从而显得桥更加的自然协调。
2.5功能仿生
功能的仿生主要是模仿生物的构造和受力原理使桥梁的结构设计更加的合理。功能的仿生有可以分为：生理功能仿生和结构的仿生。由于自然生物的多样性导致生物的生理功能及其复杂，目前在这一领域的模仿还有限制。而现在用到的大多是结构的仿生，设计师通过模仿生物的结构功能，可以设计出既有自然美又有社会美的建筑。目前在桥梁设计中用到结构仿生的实例也很多。代表性的有我国天津海河上的奉化桥，此桥设计基于引力路径和光，塑造出了一种比较复杂的结构样式，有多个曲拱组成。桥梁结构分析计算采用大型空间结构计算程序ANYSYS、MIDAS等，对节点、杆件反复验算，对各部件逐一得出符合规范受力要求的截面形式。其花瓣也不仅仅是装饰性，更是有较大刚度和强度的重要连接受力构件。全桥有27道飞跨拱、68片钢结构“花瓣”和296根吊杆，通过花瓣将这些曲拱连接起来，是一件现代风格的艺术作品，该桥造型优美简洁，宛如从空中撒落在海河上的美丽花瓣，被人们称为海河上的花瓣。这些花瓣起到了重要作用，首先，花瓣对这些拱起到一个连接的作用，以防止这些曲拱变形。其次，这些花瓣是根据太阳的运动来感知白天和黑夜的，从而增强了行驶的汽车的方向感。
3景观桥梁设计改革创新的建议
仿生设计理念已经是现代景观桥梁设计手法的发展趋势，而未来的发展则要依靠新的技术，才能实现景观桥梁的智能仿生。要实现这一技术的革新，需要设计师们的不断学习以及新的材料的开发和应用。
3.1学习国内外经验和成果
首先在基础设施条件上，我国与国外的差别还比较大。在桥梁设计时不仅要确保安全度和工艺符合国家标准，同时还要保证最大的发挥桥梁的使用功能。这要求我国的设计和施工团队要不断地借鉴和学习国外的先进的经验和技术，尤其是在结构性能和材料的选取上。要重新考虑到结构的裂缝和形变、受振动的情况以及美观性、疲劳度等，力求制造出来的成品具有美观、强健、耐腐蚀、抗疲劳等优良的性能。我国应该学习这种设计理念，注重研究建筑本身的服务性，来分析建筑发生的规律与机理以及该性能逐渐弱化的原因，从而进一步的掌握和开发出适合我国地理特色、民俗特色等新的桥梁景观设计方法和理念[7]。
3.2积极探索新技术和新材料
当今我国的桥梁建造主要采用的是钢筋混凝土材料。材料作为桥梁结构创新和发展必不可少的元素，同样需要不断地开发和创新。首先，要符合可持续发展的战略，在桥梁的建造上，设计人员要根据施工的环节选取最适合的材料并最大限度提高材料的利用率。在建筑业广泛应用的仿生设计理念也随着科学的发展，出现了新的仿生材料，向智能仿生发展[8]。仿生材料作为新型的建筑材料必然会推动对桥梁景观设计的改革发展。建筑设计师应利用新的技术和材料的同时，要注重自然环境的融入，提升桥梁的功能使用和艺术观赏性。比如利用研究自然界水消融和腐蚀的原理来设计研发桥梁防水材料与涂装层材料；新型蓄光型自发光材料凭借其优良的“自给自足”特性已广泛用于公路标志，设计师可尝试将其运用于桥梁涂装上，结合各种染色料，使桥梁结构白天充满丰富的色彩感，到了夜间可自发光照明，从而取代原始的电力照明，大大降低了能耗，同时也保证了桥梁作为城市景观的艺术审美性。
4.结束语
桥梁景观设计随着经济技术的发展，人们对环境设计的更高要求。桥梁建筑和其他建筑一样都是工业技术和艺术设计结合的产物，这种人工建筑物它必须依靠对应的技术和设备，同时还需要大量的材料。同时景观桥梁的设计又有着自身的特殊要求，所以景观桥梁的设计在遵循传统建桥的技术和工艺的基础上，要积极地探索创新设计手法。在对自然环境分析和研究的基础上，根据历史文化发展，再加上设计师自身的设计元素，从而打造出与人文自然环境协调统一的桥梁。
作者：苏小舒 石璞 谢祥福 单位：湖北省林业勘察设计院公路分院
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