牛小平
四川川北公路规划勘察设计有限公司 四川广元 628000
摘要：随着城镇规划和建设进入新的改造型建设时代，建设主体和公众对景观桥梁的需求越来越多，即便是非景观桥，对其景观性的要求也在日益增高。通过对景观桥设计中出现的问题分析，明确归纳了景观桥的基本特征和需要满足的社会心理需求等基本设计要素。在此基础上，以两座景区中的拱桥为例，论述了景观桥梁的设计方法和流程，尤其强调了“强有力地表现其合理功能”和“在形式美和功能美之间，唯有功能美才能占据中心位置”的两个重要观念。方法对把当前景观桥设计从过分推崇形式美，甚至抛弃功能美而单纯追求形式美的误区中解救出来具有重要理论和方法意义，也可为非景观桥梁设计时考虑美学提供理论和方法参考。
关键词：景观桥；美学；桥梁设计；形式美；功能美
Taking Two Arch Bridges as Examples to Discuss the Design of Landscape Bridges
（School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu Sichuan 610031）
Abstract：With the urban planning and construction entering a new era of transformation-oriented construction，the demand for landscape bridges by the construction subjects and the public keep increasing. Even for non-landscape bridges，the demand for their landscape is also increasing. Through the analysis of the problems in the design of landscape bridges，the basic characteristics of landscape bridges and the basic design elements such as social and psychological needs to be met are clearly summarized. On this basis，by taking two arch bridges in a certain scenic spot for examples，this paper discusses the design methods and processes of landscape bridges，emphasizing in particular the two important concepts of "expressing their reasonable functions forcefully" and "between formal beauty and functional beauty，only functional beauty can occupy the central position". This method has important theoretical and methodological significance for rescuing the current landscape bridge design from the misunderstanding of excessive esteem of formal beauty，even abandoning functional beauty and purely pursuing formal beauty. It can also provide theoretical and methodological reference for non-landscape bridge design when aesthetics are considered.
Key words：landscape bridge；aesthetic；bridge design；formal beauty；functional beauty
从技术和美学的相关性的角度看，我国桥梁建设经历了三个时期：第一个时期是建国初期到上世纪八十年代末，这一时期桥梁设计和建造的重心是把桥梁作为一种具有承载交通跨越能力的技术产物。第二个时期是上世纪九十年代开始到21世纪初，这一时期随着第一次城镇化进程的广泛深入开展，桥梁美学引起重视，改革开放带来了更多美学设计的新思想，一时间祖国大地上各类景观桥梁以千奇百怪的姿势涌现出来，但是，没有独立的本土理论思考和真正的美学创新，过分强调形式美，甚至失败的形式美比比皆是。第三个时期是2008年前后至今，我国的桥梁设计师开始从根本上思考景观桥梁乃至所有桥梁的本质特征，形式美和功能美的关系和实现途径等桥梁美学的深层次问题，一批美学和技术完美结合的桥梁陆续呈现出来。
本文以广元市昭化区亭子湖环湖旅游公路上的波浪拱桥和水滴系杆拱桥为依托，特别是以设计师对其中形式和功能的思考为基础，归纳提出了景观桥梁应该具备的基本特征，对学术界和公众对景观桥的心理期望进行了分析，同时对已有的一些不合理的景观桥设计现象进行了分析，针对形式美和功能美的关系问题，提出了景观桥必须强有力地表现其合理功能，并且提出在形式美和功能美之间，唯有功能美才能占据中心位置的重要观点，并阐述了以上述观点为基础的景观桥设计方法和流程，为景观桥的设计及其他桥梁的美学设计提供了重要参考。
1 景观桥梁的基本特征
桥梁作为公路、铁路、水道的一部分而建造起来的静态的人工构造物，除了满足技术上的功能以外，桥梁通过其造型，在视觉上给人们以精神上的满足，并导致令人满意的心理环境[1]。技术上的功能包括为行人、汽车、火车、水（甚至动物等）提供跨越功能，还要承受风、雨、雪、地震、温度变化、水流、地质等几乎所有一切自然力。在抵抗这些来自外界的众多影响前提下，具有足够的强度和尺寸以确保安全而又便于使用，这就是桥梁技术性的功能要求。
另一方面，对于桥梁的使用者，他们在对生活通行条件得到改善的同时，心理上还会对大桥得以不断建造起来的科学成就而感到惊讶、对作为技术结晶而呈现的桥梁造型及其与周围环境、风景等密切结合而形成的整体图像饶感兴趣和亲切。这就是桥梁具有的社会心理功能。任何一座桥梁，都应该是技术上的功能和社会心理功能上的有机结合体。
在我国，对桥梁社会心理功能的研究归纳为桥梁美学。对桥梁美学的研究和实践，基本上经历了三个阶段：建国初期到上世纪八十年代末，整个桥梁研究和建设的重点在于把桥梁作为一种具有承载交通跨越能力的技术产物。第二个时期是上世纪九十年代开始到21世纪初，受文化百家争鸣的思想激励和改革开放涌入的新思潮，呈现了一批模仿、探索的强调桥梁美学的作品。2008年前后进入了第三时期，桥梁届开始思考桥梁美学的本质和实现的物质性等核心问题，开始批判第二时期的一些作品矫揉造作、为了形式美而美、甚至牺牲功能而单纯为达到形式美。
景观桥的概念随着桥梁美学的发展也在不断变化。在第二个时期，斜腿钢构桥、中承式钢管混凝土拱桥等都被认为是景观桥，而现在，这显然是牵强的。景观桥的定义来自桥梁景观的研究。近现代以来国内外对桥梁景观的艺术性和科学性做了系统的研究和分析，出版了一系列专著，上世纪９０年代，美国桥梁景观学家Frederick Gottemoeller将Bridge与Landscape合成新词Bridesape，用于表达桥梁景观。景观桥是指除了符合科学理性的工程性外，桥梁还突出地展现了人对世界的认识、价值观、历史、艺术品位等人文特性，即能够激发人的审美趣味，具有突出的人文性的桥梁[2]。这些因素决定了景观桥梁的基本特征。
1.1景观桥梁的技术功能
技术功能是景观桥梁的最基本特征，这是毫无疑问的。桥梁首先需要满足或者实现的特征，便是按照设计使其承载物实现跨越，跨越的对象可以是河流、山谷、海峡，也可以是低地或者其他结构物。绝大多数桥梁暴露在自然环境中，那么承载跨越功能的同时，承风受雨，耐温抗震，承担一切自然力作用，以其自身足够的刚度和尺寸以确保安全，而又便于使用。
为合理而经济地实现这一最基本特征桥梁设计者、建造者不断改进技术，技术遍及力学、数值计算方法、构造法、材料、加工制造、架设、施工法等多种领域，可以说集中了几乎当代最先进的各领域的技术精华来从事桥梁事业。不断突破的跨径和超大规模桥梁的建造成功就是很好的实例。
景观桥，无论是人行桥还是车行桥，完好地满足技术功能是其设计和建造的基本原则。然而，在有的景观桥梁设计中，过分地弱化了这一最基本特征，甚至为满足一些视觉效果而影响到技术功能。如图1所示案例，为追求视觉冲击效果，主拱完全失去了其作为受力构件的技术功能[3]。
图1 过分追求视觉效果而影响技术功能
1.2景观桥梁的社会心理功能
提出景观桥的建设需求，说明对社会心理功能有显著或者强烈的需求。即希望通过桥梁的建设，在特定的空间上给使用者或者路过者以视觉的愉悦、冲击从而倍感亲切，使其对桥梁建造的成就感到惊讶，获得心理上的宽慰、愉快、满足等正面效应。
桥梁造型是景观桥社会心理功能实现的一种物质载体，但不是所有的造型都可以达到满足社会心理功能的。达到满足社会心理功能的表现主要有：
（1）成为所在地标志性景观因素的核心
桥梁的造型与周围环境相结合，更新和共同构成了地域上标志性的景观。随着一年四季的变化和时间的推移，桥梁与环境构成的景观与气氛，时刻不停地打动着人们的心灵。
（2）被作为文化产物而记录
无论是历史上还是今天，以桥梁为主题的诗歌、绘画、摄影作品非常之多，作为文化产品而记录和传承，赋予了桥梁文化传播物质载体的属性。
（3）作为历史遗产而流传
桥梁由于其寿命长，因为很容易被视为历史遗产的社会文化财富而被保存下来，受到当地居民的亲切爱护。有时，则成为观光胜地。
1.3 基本特征的比重及其关系
一个良好设计和建造的景观桥梁，应该是技术功能和社会心理功能良好有机结合的产物。从理论意义上说，两种基本特征是不存在规定的比重关系的。因为，两者结合而促成了景观桥梁的诞生，往往相互促成，难分秋色。如果非要给出两者比重作为给年轻设计师的建议的话，那么：首先保证技术功能得以良好地实现，在此前提下，使社会心理功能达到尽可能高的程度，这是景观桥梁设计中应该寻求的桥梁基本特征比重原则。
至于基本特征之间的关系，之前有学者和设计师认为是如图3所示的“算术组合关系”。该观点认为，桥梁是由技术功能和社会心理功能这两个相互独立的部分按算术迭加而成的。现在，这种观点显然有缺陷而很少获得接受。
一个备受好评的景观桥梁的设计，自始至终都应该是在采用“设计”这一工程手段来实现技术功能的过程中，社会心理功能得到了很好的实现。技术功能和社会心理功能无法纯粹地割裂开。如图4所示，景观桥梁是两者的融合。
2景观桥梁设计方法
在定义了景观桥梁的基本特征，阐明了基本特征应该具有的融合关系之后，以两座景区内的景观桥梁来说明景观桥的设计方法及其注意事项。
2.1 场地的技术和心理分析
对桥位所处场地的深入分析再多、再细致、再深入都不为过，地质条件、选线接线、气候条件、水文条件、跨越物（人、车）流量等等都是技术分析所必须涉及的。同时，还应当对社会心理需求做预期性分析。
实例两拱桥均位于四川省广元市亭子湖旅游区，为其环湖公路。地质条件较好，持力层为砂岩。湖区为丘陵地貌下低洼成湖，湖面蜿蜒曲折于山丘之中，植被茂密多样性好，四季分明，季节性色彩变化丰富。季节性风，风速较低。地震基本烈度为Ⅶ 度，地震动峰值加速度：0.1g。通航等级考虑为不通航。
前期社会心理分析得知，建设方期待桥梁很好地融入湖区景色，而不是凸显桥梁。同时，无论是在环湖路驰过，还是在山间林地行走，或者是湖中荡舟，桥梁都可以给人以心旷神怡的轻松感，缓解城市生活的压力，让人回归自然。
在以上两个分析完成之后，基本上桥梁选址、基本跨径等信息会得到完善。实例两桥跨径根据场地和线路情况，在40～60m，桥全长在150m范围内，为直线或微曲线桥。更进一步参数的通过技术设计来确定[4]。
2.2 技术设计和功能实现
这一步是景观桥设计的关键，在上一步分析基础上，需要选定桥型、做方案设计，验算桥梁基本特征实现情况。
根据桥跨情况和社会心理分析，选取了拱桥作为主推桥型。主要考虑是，拱桥与周围起伏连绵的山形协调性好，可以实现很好地融入自然。并且，桥拱韵律感强，与水中倒影相映成趣，微风下，缓缓荡漾，可以极好地带来缓解节奏感，风从山上吹下，带来的阵阵花香树芬令人神怡自得。拱桥的基本心理引诱力与力线一致，具有动态感。最终确定的方案如图5所示的波浪拱桥和如图6所示的水滴拱桥。
这里需要强调的是，尽管都说景观桥梁“观者不同，感受不同”较难评价。但是，以下原则经过了众多景观方案的检验，具有一定的普适性，可供景观桥设计和专家评判时参考：
（1）就景观桥表现出来的形式美和功能美二者而言，应该以强有力地表现其合理的功能美者胜出。桥梁是一种静态结构物，要想通过视觉上的直观打动人们的心弦，除了“强有力地表现其合理的功能”外，别无他法。唯有功能美才能占据中心位置[5]。
（2）功能美就是——不做作，不虚空。按照力学理论，各部分均没有多余浪费之处，将各构件本身及其联系，张紧以抵抗外力，就会自然而然出现一种浑然一体的强有力的“功能美”。
（3）对于景观桥，尤其是景观拱桥，不仅要求满足力学的稳定性，也要满足美学的稳定性[6]。只有满足了美学的稳定性，才有可能满足社会心理功能。心理引诱力线分析，是判断美学稳定性的实用方法[7]。
2.3 结构设计和功能检验
完成了技术设计，相当于方案设计阶段完成。接下来就需要进行结构设计。今天，高强度高适应性的材料、完善的结构分析方法、各式新结构体系、各式施工方案，都为景观桥结构设计带来了便利[8]。
结构设计中，遵循力学清晰、张力流畅、化繁为简的原则，在经济和施工便捷条件下实现功能美。两个实例桥的结构设计概况如下。
（1）波浪拱桥，桥面以上部分拱圈为钢拱箱，分布于桥梁左右两侧，单侧钢拱圈宽度为1m，法线方向高度由1.5m渐变到3.0m，顶底板厚度为16mm，腹板厚度为12mm，顶底板及腹板均设置一道一字加劲肋，钢混结合段到纯钢箱段的过渡段增加局部短加劲肋。拱圈桥面以下部分为钢筋砼单箱三室拱圈，拱圈宽度为12m，波浪拱拱轴线法线方向高度为变高，由1.5m渐变到3m，顶底板厚度为40cm，边腹板厚度为100cm，中腹板厚度为40cm，。混凝土拱圈与钢拱圈过渡段设置钢混结合段，钢混结合段通过在箱内设置锚钉，填充混凝土，张拉预应力等方式进行处理，钢拱箱在工厂预制预拼装后运至现场拼装。
（2）水滴拱桥设计为系杆拱，主拱圈为水滴形，桥面以上部分拱圈为等截面钢拱箱，分布于桥梁左右两侧，单侧钢拱圈宽度为1 米，法线方向高度1.5 米，顶底板厚度为16 毫米，腹板厚度为12 毫米，顶底板及腹板均设置一道一字加劲肋，钢混结合段到纯钢箱段的过渡段增加局部短加劲肋。主梁采用单箱双室预应力砼（后张）连续箱梁，取消翼缘，将边腹板外移至主梁结构最外缘，与拱肋位置对齐，并在腹板上张拉预应力，由此主跨部分的边腹板亦可发挥系杆功能。
结构设计完成之后，应该按照第2节中所述原则，对景观桥基本特征的两个功能进行实现程度的检验。
3 结论
通过对景观桥基本特征的深入思考和分析，给出了明确的景观桥基本特征的组成。总结了多座景观桥设计经验，以两座景观拱桥为例，指出了景观桥设计方法和流程，归纳总结，得到如下结论：
（1）景观桥的基本特征包括技术功能和社会心理功能两个主要方面。一个良好设计和建造的景观桥梁，应该是技术功能和社会心理功能良好有机结合的产物。
（2）首先保证技术功能得以良好地实现，在此前提下，使社会心理功能达到尽可能高的程度，这是景观桥梁设计中应该寻求的桥梁基本特征比重原则。
（3）桥梁是一种静态结构物，要想通过视觉上的直观打动人们的心弦，除了“强有力地表现其合理的功能”外，别无他法。唯有功能美才能占据中心位置。
（4）现按照力学理论，各部分均没有多余浪费之处，将各构件本身及其联系，张紧以抵抗外力，就会自然而然出现一种浑然一体的强有力的“功能美”。
参考文献
[1]山本宏. 桥梁美学[M]. 人民交通出版社，1989：18-19.
[2]曹菲. 城市景观桥梁创新设计研究[D]. 南京：东南大学，2014：1～2.
[3]靳琛. 城市景观桥与其周边环境关系研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008.
[4]罗华莹. 桥梁美学设计方法探索与研究[D]. 成都：西南交通大学，2006：48-50.
[5] Jan Olav Jensen. 居德布兰河谷旅游项目_景观桥[J]. 世界建筑导报，2011，26（2）：72-76.
[6]常建宝.郑州十七里河公园景观桥结构设计研究[J]. 福建建筑，2017，231（9）：71-75.
[7]程斌.大挑臂生态景观桥设计研究[J]. 中外公路，2018，38（2）：87-90.
[8]娄廷会.多跨连拱景观桥结构设计[J].公路工程，2011，36（4）：106-108.
论文作者:牛小平
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第28期
论文发表时间:2019/8/26
标签：桥梁论文; 景观论文; 功能论文; 社会心理论文; 拱桥论文; 美学论文; 拱圈论文; 《建筑模拟》2019年第28期论文;