（道路与铁道工程专业论文）立交美学及评价体系的研究.pdf

摘要 互通式立交美学综合评价是立交工程中的一个重要的组成部分，也是立交 美学的一项基础性工作。互通式立交美学设计的好坏，关键是方案选择的合理与 否。本文首先分析互通式立交美学所考虑的因素，然后在研究现有立交美学评价 指标体系的基础上，初步提出了评价指标体系。该指标体系基本概括了立交的线 形美学设计、立交总体造型美学设计、立交桥跨美学设计、立交环境美学设计、 局部造型与装饰设计等方面的需要。然后初步探讨了立交美学评价各个指标的量 化方法。 通过对主观赋权法和客观赋权法特点的分析，提出了基于改进的层次分析 法和熵值法的组合赋权法。接着分析了现有层次分析法中1 - - 9 标度法的不足，提 出采用e 吖5 q 俗标度法作为两两比较的准则，改进层次分析法。客观赋权法则采用 熵值法，然后采用线性加权组合法综合主、客观权重。 论文分析了常用的两种综合评价方法模糊综合评价法和层次分析法的 原理。然后根据互通式立交美学评价中定性与定量结合、模糊性并存的特点，提 出了一种将模糊综合评价法和层次分析法结合起来的新的综合评价方法。最后通 过北京天宁寺互通式立交方案评价的实例应用检验该综合量化评价方法的可行 性和适用性。 关键字：立交美学；立交美学评价体系；模糊综合评价 a b s t r a c t c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fi n t e r c h a n g es c h e m e si sn o to n l yt h eb a s i cw o r ko f i n t e r c h a n g ed e s i g n ，b u ta l s oa ni m p o r t a n tl i n kb e t w e e nd i f f e r e n td e s i g np h a s e s a c t u a l l y , t h es u c c e s so fi n t e r c h a n g ed e s i g nd e p e n d so nt h es e l e c t i o no fs c h e m e s ，a b a ds c h e m ew i l ll e a dt oab a di n t e r c h a n g e t h i sp a p e rf i r s ta n a l y s e sf a c t o r sw h i c h s h o u l db ec o n s i d e r e dd u r i n gs c h e m e ss e l e c t i o n ，t h e np u t sf o r w a r dan e wi n d e xs y s t e m o fc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nb a s e do ns t u d y i n gt h ee x i s t i n ge v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m s o fi n t e r c h a n g es c h e m e s t h ei n d e xs y s t e mb a s i c a l l ys u m m a r i z e st h en e e do ft r a f f i c s a f e t y , t r a n s p o r tf u n c t i o n ，e c o n o m i ce f f i c i e n c y , e n v i r o n m e n t a li m p a c t ，c o n s t r u c t i o n a n ds oo n t h em e t h o d st oc a l c u l a t i n gt h ei n d e x e sa r ea l s op r e s e n t e d t h r o u g ha n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fo b j e c t i v ew e i g h t i n ga n ds u b j e c t i v e w e i g h t i n g ，t h i sp a p e rm a k e so u tac o m b i n a t i o nw e i g h t i n gb a s e do ni m p r o v e da n a l y t i c h i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) a n de n t r o p yv a l u em e t h o d a f t e rs t u d y i n gt h ed i s a d v a n t a g e o f1 - 。9s c a l ei ne x i s t i n ga h p , t h i sp a p e rp r o p o s e sa ni m p r o v e da h pb a s e do nt h e s c a l eo fe 0 7 5 8 巧i tu t i l i z e se n t r o p yv a l u em e t h o da so b j e c t i v ew e i g h t i n g ，t h e n c o m b i n e ss u b j e c t i v ew e i g h t sa n do b j e c t i v ew e i g h t st h r o u g hl i n e a rw e i g h t e dm e t h o d t h i s p a p e ra n a l y s e s t h e p r i n c i p l e s ，a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s o ft w o c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nm e t h o d sc o m m o n l yu s e d ，f u z z yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n ( f c e ) a n dg r e yr e l a t i o n a la n a l y s i s ( g r a ) i tp o i n t so u tt h ec h a r a c t e r i s t i c s o fi n t e r c h a n g es c h e m e se v a l u a t i o n ，q u a n t i t a t i v ea n dq u a l i t a t i v ec o m b i n e d ，f u z z i n e s s a n d 斟e yc o e x i s t ；t h e nan e wc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o dc o m b i n e df c e a n d g r ai sp r o p o s e d a tl a s t ，a ne x a m p l ei sg i v e nt ot e s tt h ef e a s i b i l i t ya n da p p l i c a b i l i t y o ft h et h e o r y k e y w o r d s ：o v e r p a s sa e s t h e t i c s ；o v e r p a s sa e s t h e t i c se v a l u a t i o n ；g r e yr e l a t i o n a l a n a l y s i s 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 2 1 2 作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：丁矿乡乙习灭 同期：2 勿产f 月夕同 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行 信息服务( 包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留 在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名：歹1 手乡互7 磊 指导教师签名：孔专鼠吵 日期：) 佣c i f 年午月勺日同期：加罗年、弓月日 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系 列数据库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规 定享受相关权益。 学位论文作者签名：丁乒多二呼云 嗍印产p7 嗣 指导教师签名：豹，未勃 嗍：呷引月枷 第一章绪论 1 1 问题的提出 第一章绪论 随着城市及道路交通设施建设的突飞猛进，近年来，在城市路网中修建了越 来越多的互通式立体交叉。这些立交设计的好坏，不仅影响它们的使用效果，更 影响着城市的景观。传统立交的设计内容包括方案设计、线形设计和结构设计。 对于美学问题，仅作一般要求，重点考虑整体造型。笔者认为，立交作为城市交 通运输现代化的重要标志，作为城市和地区的标志性建筑，其景观功能的要求越 来越高。根据这一发展趋势，应在立交设计中提出立交景观设计这一概念，使之 成为城市立交设计不可缺少的内容，并和其他三个内容居于同等的地位。当然， 由于受到交通功能、周边环境等多种因素的影响限制，立交景观设计与目前研究 较成熟的道路或桥梁的景观设计存在着较多的不同之处。一方面，它是道路与桥 梁景观设计的综合，道路桥梁景观设计的一些美学观点和方法都适用于立交；而 另一方面，立交景观设计又有着自己不可忽视的特性。因此，一个好的立交景观 设计，必须在熟悉其特性的前提下，制定出贯穿设计始终的原则，再选取适宜的 实施措施经反复比较方能获得最佳效果。 景观设计就是在考虑使道路具备固有功能的同时，还需考虑使道路与周围环 境相协调，以减少“建设性景观破坏 ，提高其美学价值和文化价值。也就是在 考虑道路建设及养护的经济性的同时，还需考虑道路给驾乘人员以及沿线居民在 心理上带来的舒适感和安全感，建设一个与自然环境相协调的人工构造物，从而 营造出一个新的优美环境。尽可能少造成“建设性景观破坏 但景观同时还是人 的一种心理评价。当人们所处的立场或视点、爱好不同时，对景观的评价也会有 所不同。道路应与周围的景观相协调，不应破坏自然环境和景观，这是道路设计 过程中必须遵循的一条重要原则。当具体到立交设计时，这就需要不但要使其满 足行驶动力学，交通工程与运输经济的要求，还应满足造型的美学要求。在立交 的选型过程中，要最大限度去保护占地范围内的原有植被所具有的自然性。以及 名胜古迹和风景等，使这些自然资源得到最大限度的利用。所有这些将使立交不 仅仅具有交通设施的功能，同时还将成为景观的有机组成部分。下图为立交美学 的一个典范一上海南浦大桥( 图1 1 ) 。 如果将道路比作人类社会活动与经济活动的纽带，那么立交则是这些纽带上 的重要节点。随着经济和科技的发展，人民生活水平的提高，人们对周围的环境 提出了更高的要求。现在的立交已不纯粹以满足功能为目的，其超凡的尺度、修 长的线形、强烈的形体表现力均对城市或大地景观产生影响。因此，立交景观设 第章绪论 图】1e 海南浦大桥 计正e l 益受到专业人员的重视，成为影响设计的重要因素之一。虽然近年来对景 观的重视程度e l 益提高，但真正在设计初期便将景观概念融人立交设计井加以实 施的并不多。立交景观设计在立交设计中的位置( 如图12 ) ： 1 2 研究的目的和意义 图1 2 道路立交是一种要能保证行车通畅，安全地通过交叉口的重要设施，与人们 的生活、工作和经济发展有着密切的关系，往往会成为一个城市的景点，成为人 第一章绪论 3 们审美的客体。国家正在倡导和谐社会，同样，一个城市也需要和谐才能快速健 康发展。 道路的建设促进了区域经济的发展，而建设道路占用土地，破坏植被，可能 影响区域生态环境、自然地貌、原始景观及区域内的文物、遗迹、自然水系等， 造成不可逆转的损失，所以道路建设项目进行景观环境分析、评价和设计有着非 常重要的意义。立体交叉是利用跨线构造物使道路之间在不同标高相互交叉连接 的方式，在高速公路、城市道路建设中经常采用，且其位置通常都处在交通发达、 经济繁荣地区，它的建设对地区经济发展、促进周边土地的开发利用、美化环境 起着很重要的作用。同时也会对原有自然景观产生影响，所以，作为道路景观设 计在立交方面的景观设计过程中也占有非常重要的位置，是一个必不可少的部分。 来到一座城市，留给人影响最深的往往是道路的通行畅通、洁净、宽阔与否， 许多美的城市都很注重这个特点，而作为能体现城市道路特点的要素中，立交是 最具有彰显力的，特别是高标准、大规模的立交，更能吸引人们的眼球，增加美 的享受。这样的立交需要城市来衬托和赋予其活力，而城市也需要立交的美化， 。 他们是和谐统一的。然而，要达到美的和谐性并非易事，需要设计师、建造师们 花费大量的心血。当长远规划城市时，一座城市具有怎样的文化品味，怎样才能 反映城市悠久的文化底蕴，树立城市的形象，很大程度上决定了城市立交的建造。 是含蓄还是飘逸，是质朴还是时尚，对应的立交会有很大的差异，反过来，一座 座立交的风格也反映了这座城市的风格，只有两者相互配合才能锦上添花，才有 和谐之美。比如美国立交处处体现着大气，外向，而日本的立交则体现着节俭、， 实用，但都能带给人美的感受，这就是两者较好地结合的典范。而往往有的设计 师们只是追求漂亮的造型，脱离与城市的环境、地形、地物以及人文的结合，设 计出来的立交有时反而会破坏城市的。 美，也要因人而异，随着时代的变迁而变化，要让立交与城市在美，自勺 方面统一起来，确实是个难题。当人们的审美或城市的风格发生变化时，立交也 应该能有所改善，赶上时代的步伐，而不要变成体现美的障碍，这就要求立交有 内在的活力，能不断随着人们的要求而改变，立交的改造要便于实施。 随着城市的发展，道路交通量与日俱增，立交也越来越显示出其在经济建设 中的突出作用。立交的不仅大大改善了行车条件，提高交叉口的通行能力，而且 改变了路口人车混行的危险状况，从而使交通顺畅和交通安全得到了保证。从功 能上讲它具有交通功能和景观功能，而目前在立交设计中大多以结构设计为主， 景观设计相对较弱。城市立交是是公路景观设计中场院地最大、立地条件最好、 景观设置可塑性最强的部位，也是城市景观结构中重要的组成部分之一。由于立 交构造的庞大，对区域景观影响很大，特别是在城市中这一影响尤为突出。因此， 4 第一章绪论 立交景观设计已成为了立交规划设计的重要课题。在国内一些城市，甚至还用大 型立交来显示其市政建设的成就，作为城市的重要窗口和标志，形成现代城市的 重要景观设施。 1 3 国内外研究概况及立交美学研究存在的问题 立体交叉是利用跨线构造物是道路与道路在不同标高相互交叉的连接方式。 高速公路和城市快速路( 统称为高速道路) 是交通运输现代化的主要标志之一。 立体交叉是高速道路必不可少的组成部分。随着我国高速道路的迅速发展，必然 要修建大量的立体交叉。以实现道路之间空间和行车方向的转换。 立体交叉是伴随着社会经济增长和汽车工业发张而产生的一种道路交通设 施。由于社会经济的增长，促使了汽车工业的快速发展，是道路交通运输量增加 很快。此时，道路上的一些平面交叉口就成为行车的咽喉地段，交通拥挤不堪， 不断发生堵塞现象，通行能力小，车速低，油耗大，交通事故率高。实际上平面 交叉已经越来越不能适应交通量的增长的要求。为此，不得不将平面交叉改为立 体交叉，是道路交叉向立体交叉化方向发展。 1 3 1 国外立体交叉的发展 上世纪2 0 年代初，新建城市中构想采用多层、空间交叉的高效快速交通系统 就已经在国外提出并建成。追溯道路立体交叉的发展和演变，从构想到实现从平 面到空间，发端于城市道路，发展于高速公路。 早在上世纪2 0 年代，美国就开始修建立体交叉。1 9 2 8 年美国在新泽西州的两 条道路交叉处修建了第一座公路立体交叉，如图。该立体交叉为全苜蓿叶式，平 均每昼夜通过的交通量达n 6 2 5 0 0 辆，高峰小时交通量达至u 6 0 4 7 辆。1 9 3 0 年又在芝 加哥建成了第一座拱式立体交叉桥。到1 9 3 6 年己建成1 2 5 做立体交叉，随后，为适 应交通量日益增长的需要，美国在洛杉矶建成第一座四层半定向式立体交叉，是 立体交叉开始向多层定向式方向发展如图。该立交第一、三层分别为两对左转砸 到，第二、四层为直行车道。最上层高出地面1 4 4 米，最下层低于地面6 6 米。正 线计算行车速度为9 6 k m h ，没昼夜通过的交通量达到7 5 0 0 0 1 0 0 0 0 0 辆，耗资约2 8 0 万美元。1 9 3 1 年1 9 3 5 年，瑞典在斯德哥尔摩建成了著名的思鲁先立体交叉，该 立交采用了3 个环道的部分苜蓿叶式立交解决交通问题。德国，自第二次世界大战 之间即开始修建高速公路，战后继续修建，其标准和质量之高是举世闻名的。由 于高速公路是不收费的，因此，从1 9 3 5 年开始修建了大量苜蓿叶式或部分苜蓿叶 第一章绪论 5 式立体交叉，这种立交只需修建一座跨线构造物，匝道可以用土方来填筑，降低 了造价，而且适宜于分期修建，是部分苜蓿叶式立交易于改建成全苜蓿叶式立交。 例如德国a 6 高速公路上有2 0 多座立交，几乎全是苜蓿叶式立交，其中几座如图。 1 9 3 6 年，加拿大在安大略省别尔里格顿城附近的公路上建成第一座三路喇叭 式立体交叉。如图1 9 3 7 年在克列奇特港城附近的米德尔一鲁吾德公路与1 0 号干线 公路相交处修建了一座全苜蓿叶式立体交叉。1 9 3 8 年又在阿尔里格顿城附近建成 第一座四路环形立体交叉。如图 二次世界大战后，汽车保有量急剧增加，人类活动时空观的转变，快速化运 输方式的产生，高速公路应运而生。欧美工业发达国家率先突破以铁路为中心的 陆上运输格局，公路运输以其灵活、直达和高效的优势在竞争中崛起，作为公路 运输发展的更高形式和公路现代化的标志高速公路得以较大的发展。在这一 过程中，传统的平面交叉转线方式已经不能适应高速公路交通特性的要求，代之 而起的是与高速公路连续、快速车流转线协调的空间立体交叉交通分配模式。5 0 年代中期起，美、英、法、德和日本等国家开始大规模修筑高速公路，立交向多 层化发展；n 6 0 年代，澳大利亚、西班牙、墨西哥、加拿大、捷克斯洛伐克、南 斯拉夫以及一些发展中国家也加入修筑行列。目前，各国陆续建起了大量立体交 叉，并逐步形成不同的特色和风格。比如美国国土辽阔，立交形式众多；日本国 土狭窄，7 0 以上采用改良喇叭型；英国则以环形立交为主，特别是小环岛立交。 国外立体交叉正向着多层定向式方向发展。 1 3 2 国内立体交叉的研究概况 我国修建立体交叉起步较晚，首先从解决城市道路交叉口的交通问题开始的。 1 9 5 5 年，武汉在滨江路上建成第一座部分苜蓿叶式立体交叉。1 9 5 6 年，北京开始 在京密引水工程滨河路上修建三座部分苜蓿叶式立体交叉。1 9 6 4 年，广州市在大 北路建成第一座双层环形立体交叉，该立交在1 9 8 6 年改建成三层环形立体交叉。 从上世纪7 0 年代初开始，北京市在二环路上先后修建了十几座立体交叉。例 如，西直门三层环形立交，下层为二环路直行机动车道，中层为行人与非机动车 道，上层供相交道路直行车辆及所有转弯车辆形式。另外，二环路上的建国门立 交和复兴门立交均为全苜蓿叶式立交，其中，建国门立交为三层长条全苜蓿叶式 立交，机动车与非机动车在不同标高的平面上行驶。图1 3 为北京天宁寺立交，气 势磅礴的天宁寺立交以成为北京的一个独特的风景。 第一章绪论 幽13 北京天宁寺立交 进入8 0 年代后，随着我国改革开放政策的步步深八，经济的快速发展，全国 各地纷纷修建高速道路和环城高速道路。1 9 8 4 年1 2 月动工、1 9 8 8 年1 0 月建成通车 的沪嘉高速公路，是我国大陆第一条最早建成通车的高速公路。1 9 8 4 年6 月动工、 1 9 9 0 年8 ) 7 建成的沈大高速公路，k ：3 7 5 公里，为我国大陆第一条最长的高速公路。 f l j l 9 9 8 年，我圈高速公路通车里程以达n 6 2 9 8 公里，在这些公路上修将了大量的 立体交叉。另外，北京、天津、。卅l 、沈阳、南京、上海等城市为了改善城市 交通，修建了许多全立交或部分立交的环城高速公路：为了改善一些交通量大、 阻辈严鼋交叉口的交通问题，也都修建了立体交叉。例如，沈大高速公路设有2 5 座立体交叉，天津市中环路全长3 44 9 公里，设置了8 座立体交叉广州环市路全 长73 公里，设置了3 做立体交叉。到1 9 9 8 年北京市共修建立体交叉1 6 5 作。 我国立体交叉的规划与设计，尽管起步较晚，但发展速度是举世瞩目的。从 整体来看，立体交叉正在想形式简洁、功能齐全、线性平顺、流畅美观、施工方 第一章绪论 7 便方向发展。要求跨线构造物材料轻质、高强、便于拼接。规划设计将全面合理， 利用智能型c a d 技术向自动化方向发展。线形设计向灵活、方便的曲线型设计方法 转变。施工向快速简便、工业化制造的方向发展。这些方向，将是我国立体交叉 的发展的趋势。 立体交叉的发展是随着高速道路的迅速兴起而逐步发展的。高速道路的兴起 标志着我国经济建设持续、稳定、快速发展的成就，立体交叉的产生则标志着人 们对道路交叉认识上的飞跃，即道路交叉决不是道路偶然相交形成的简易道口， 而是处理和组织交通运行手段的必然产物。国外在高速道路建设的初期，提出的 立交形式是多种多样的，但大多是自发的和凭经验的，还没有形成设计理论。直 到上世纪5 0 年代中期，多层次立交设计理论初步建立和发展，但至今仍然落后于 高速道路线形设计理论，尤其是立体交叉的规划尚处于经验阶段，未形成科学的、 使用的规划理论。我国立体交叉发展进程中需要在下列方面进一步研究和总结： 由于我国开始大量修建高速道路的时间较晚，高速道路及其组成部分立体 较快的规划与设计，目前尚处于大量实践、经验积累和理论研究阶段，迫切需要 在立体交叉的规划原理和设计方法方面有所突破。 由于汽车在立体交叉的匝道上处于变速行驶状态，即车速是由高到低的变 化过程，匝道的平面线形必须适应这种变速行驶要求，因此，还需要进一步研究 匝道的平面线形设计理论。 远景出入交通量及其流量流向图是立体交叉规划和设计的重要依据，但目 前交通调查资料缺乏，科学的交通预测和交通流向分配方法还有待深入研究。 立体交叉的规划与设计主要参考国外资粮和技术标准，使规划设计无法统 一管理，线形设计指标掌握尺度不一，有些直接引用的指标与我国国情不符，甚 至出现个别领导或专家说了算的现象，急需制定统一的、较全面的立体交叉规划 和设计标准，通过时间逐步总结完善。 在立体交叉设计、施工中，提倡采用新技术、新工艺、新产品、新设备等， 以解决复杂的斜、弯、坡结构问题，同时，应重视结构的轻巧、造型的美观、设 施的完备、绿化的艺术以及与环境的协调等问题。尤其对城市立体交叉，应该做 到新颖、飘逸、简洁、优美，对绿化工程必要时应视作景观来专门来设计。 立体交叉是一项复杂的工程，设计时图标量多，计算量大，靠传统的手工 设计方法周期长、差错多、劳动强度大，需要尽快研制开发科学、实用的立交c a d 系统。 平面交叉已经越来越不能适应交通量的增长的要求。为此，不得不将平面交 叉改为立体交叉，是道路交叉向立体交叉化方向发展。 8 第一章绪论 1 3 3 立交美学研究现状及发展 在国内外关于立交美学法则与立交景观的研究基本上是基于道路和桥梁景观 与美学的基础上的。其中的大多数是在桥梁美学的基础上做的简要的介绍，很少 有独立的自成体系的研究。关于立交美学的概念及相关立交美学体系理论，国内 外还没有正式的提法。且与立交美学有关的书籍和著作很少，对立交美学的评价 体系还没有系统明确的理论指导。而在现实中，立交美学又是有别于单纯的道路 和桥梁的景观法则的。可以说道路和桥梁美学法则可以给立交美学以借鉴的作用， 因为立交是道路和复杂桥跨结构的复合体。 道路美学研究现状： 我国的道路建设事业发展迅猛，用约三四十年的时间走完了西方国家近百年 的历程，道路交通网骨架基本形成，解决了交通的“温饱”问题。从2 0 世纪9 0 年 代开始我国的道路建设进入到提高道路的服务水平阶段。在前一阶段，由于经济 迅猛发展的需要，道路建设以速度和数量为主导，而道路的景观建设问题很少受 到重视，也没有充分考虑以人为本、可持续发展、生态环境保护、视觉资源保护 与利用等问题。世界上大多数国家，在道路工程技术标准、设计和施工规范中， 都有关于道路景观设计方面的技术规定。道路景观设计力争使自然景观与道路工 程结构物达到有效的协调，建立起新的完整的道路景观系统。 人们对道路景观的认知往往就是路边的绿化，事实上绿化只是景观设计的一 个比较重要的部分，道路景观设计包含了道路自身结构物设计，还涉及到景观设 计学中的地理、艺术、当代科技、心理、风俗学等众多学科理论，并且相互交叉 渗透。 随着我国经济建设的飞速发展，道路交通事业作为国民经济的重要基础设施， 其发展机遇不言而喻。随着人们精神文明需求的提高、环保意识的加强，道路景 观及环境设计方面的研究将有全新的发展。我国的道路景观设计起步较晚，一方 面需要向在这方面做得比较好的国家学习，另一方面也需要自己的设计师们在“以 人为本 发展观的指导下，开拓创新，在新的道路建设阶段建立科学、完善的设 计新理念。 桥梁美学研究现状： 由于桥梁比较道路有更明显的标志性，关于桥梁的美学研究很早就开始了。 早几十年前日本桥梁专家山本宏就有著作桥梁美学，对以后的桥梁的美学的 评价和桥梁美学设计起到基础性作用。经过几十年的发展，桥梁美学得到了极大 的发展，也正因为如此，世界各地涌现了大量的桥梁的美学极品。 纵观世界各国的桥梁建筑，优秀的桥梁作品常被作为城市的标志与骄傲，成 第一章绪论 9 为时代的象征，历史的纪念碑和游览的胜地。我国古代修建的赵州桥( 图1 ) ，其构 思新颖独特、造型简洁美观，于坚固雄伟中又透着柔美秀丽。桥面两侧的栏杆板 上，龙兽状精美浮雕栩栩如生，似飞若动，虽然距今已有l3 0 0 年的历史，仍不失 为桥梁设计中融功能、技术、经济、美观于一体的典范，并在1 9 9 1 年被美国土木 工程学会评为国际土木工程里程碑建筑之一。又如北京的卢沟桥，不仅布局合理， 宏伟壮观，栏杆上雕刻的4 8 5 个石狮子形态各异，堪称一绝。在现代，特别是2 0 世 纪8 0 年代改革开放以后，我国的桥梁建设更是突飞猛进，涌现出了许多优秀的桥 梁作品，如重庆万县长江大桥，香港青马大桥，上海卢浦大桥、杨浦大桥、南浦 大桥，广东虎门大桥等。国外具有代表性的桥梁作品，如澳大利亚的悉尼港钢拱 桥，它与悉尼歌剧院完美结合而成为澳大利亚国家的象征：日本的南备赞大桥( 图 4 ) 以其雅致简约的风格形成海上一道亮丽的风景，以及美国的布鲁克林桥、i e l 金 山金门大桥，英国的亨伯大桥等。这些优秀的桥梁建筑都以各自独特的方式将美 学融人结构之中，并通过不同的桥梁造型生动地表现出来，达到美学与结构的完 美结合而为大家所称道。 立交景观设计中存在的主要问题： 立交设计的时候多采用桥梁或道路美学的观点评价立交景观的好坏，不能从 立交的特性整体客观的评价立交景观的好坏。立交设计之前一般不会对立交美学 景观特征进行评价，而是人为主观的判断，没有系统理论的指导，主观随意性很 强，以至在己建成的立交中存在大量的景观设计欠佳的作品。目前在国内，虽然 立交景观的重要性已经被人们广泛认可，但在实际设计的时候立交景观设计所占 的比重不高，仍旧以立交的功能和线形设计为主。 立交景观设计的发展趋势及发展动向： 因为立交是道路和复杂桥跨结构的复合体，所以立交的美学特征含盖了很多 道路和桥梁所具有的美学特征。对于立交美学评价体系的建立，必然会融合道路 与桥梁的美学特征，在此基础上结合立交本身所特有的美学特征，来建立立交美 学体系。立交美学的基本特征及法则有待研究。立交美学法则的制订及美学特征 的研究成为急待解决的问题。立交景观及景观设计的范畴、法则、应用有待开发。 随着社会的不断进步，物质资源的不断丰富，人们对美的要求越来越高，立交景 观的设计必然会成为立交规划设计的重要内容。 1 4 本课题研究目标和主要内容 建立立交美学评价指标体系。本课题通过一些现场调研、资料收集，提出比 较合理的立交景观设计规律，且该依据对立交工程的设计和建设有一定的现实意 1 0 第一章绪论 义。 主要研究内容包括：立交美学概念特征及法则的研究。立交美学的范畴及内 容研究。立交美学评价指标体系初探。主要从立交线形美学、立交桥跨美学、立 交总体造型、立交环境美学、局部造型与装饰等五个方面进行美学评价体系的初 步研究。对各个评价指标进行初探，总结评价方法，最后以重庆立交景观设计为 实例进行说明。 第二章影响立交的美学因素分析 第二章立交美学概论 2 1 立交美学概念 2 1 1立交美学定义 所谓美是人的眼、耳等感觉器官接受审美客体的刺激时产生的心理反应：即 愉快、满意、令人喜爱等感受。美的境界的创造是人类社会不可缺少的精神生活。 “美学设计则是运用统一与变化、均衡与稳定、尺度与比例等美学形式法 则，以及充分考虑环境配合、文化历史影响、人类视觉生理和心理的特点等等，对 审美客体进行美的塑造的科学。随着人民生活水平的不断提高，对周围环境美的 要求也越来越高。道路立交是高速行驶的车流顺畅、安全地通过交叉路口的重要 设施，与人民生活和经济发展有着密切的关系，往往会成为一个城市的景点，同 样也是人的审美客体，而且规模巨大、使用长久、位置醒目、难于建设，并具有 开放性，可看作是人类社会文明发展的标志，所以更应该是美的。 立交美学是建筑美学、道路美学、桥梁美学、环境美学的交叉科学。是建立 在立交建筑学和美学的基础上，研究立交领域里的美和审美问题的一门新兴学科。 2 1 2 立交美学研究范畴 立交美学的内容丰富，涉及面宽，就立交工程设计的美学范畴而言，主要包 括以下内容： 立交线形美学： 立交线形是构成立交的骨架，线形的连续性、顺适性、协调性、流畅性、层 次性以及线形要素的的合理选择和组合，直接影响立交的总体美感、行车舒适性 和诱导性吼及立交与地形环境之问的协调。事实上立交的动态美很大程度上是由 动态的线形组合来体现的，立交一般由两条相交主线加若干条匝道形成，这些空 间曲线在立交区形成复杂的空间线形群体结合立交线形特点。研究这些群体的视 觉诱导、视线连续、线形元素的协调、平纵线形组合等问题，是立交线形美学的 主要内容，其目的是通过线形美学的分析设计，形成圆滑、舒顺、平纵协调、视 觉连续、诱导良好和整体构造协调的线形个体和线形群体，确保行车的快速、安 全、舒适。 1 2 第二章影响立交的美学因素分析 立交总体造型： 造型，属于美学范畴，它反映人的直觉，主要是视觉对形体的感受，好的造 型实体，给人们以欣慰和欢快。立交总体造型系指立交空间形态、平面轮廓、线 形组合、线条设计以及细部装饰和景点布置的协调组合，主要包括总体轮廓的构 思、类型选择、环境协词等。 立交桥跨美学： 立交桥跨是互通式立交的主要组成部分，桥跨直接影响立交整体美观。立交 桥跨结构物是立体交叉的主要组成部分，是立交的主体工程，无论从数量上和造 价上，在道路和立交中占有很大的比例。 立交环境美学： 环境一般系指生物所置身的外部环境，包括物理的和心理的环境。在美学研 究中，主要研究的是物理环境对人们视觉形象产生影响的环境，有的称为景观。 建成的互通式立体交叉既是遭路设施，同时也是形成区域城市景观的一部分。它 与原有的环境一起共同构成新的景观因此如何作到立交与原有环境之间有机结 合，使两者能协调统一，是立交美学研究的一个重要内容。 其他部分美学： 立交美学是一个完整的概念，其涵盖的内容除立交造型、立交线形、立交桥 跨、立交与环境协调外，还应包括立交区的绿化美化与装饰，构筑立交的总体美。 立交的美化与装饰直接作用于行车环境和生活环境。美化与装饰得当的立交不仅 给人以赏心悦目，心情舒畅，而且能消减司机的疲劳和烦燥，利于行车安全。 2 1 3 立交美学研究的意义 研究立交美学的意义是：在满足车辆行驶、交通转换和工程经济的原则下， 结台立交构造特点和所处的环境条件，研究立交的美学特点、美学原则、美学内 容、构筑法则、美学设计等问题，使立交不仅功能完善、结构舍理、工程经济， 而且造型美观、线形流畅、环境协调、视觉舒适。 2 1 4 立交美学特征 观赏的多方位性 在平面上，立交为多条路相交的节点，路的使用者可以从不同的方向和角度 来观看立交。在立面上，由于立交的多层次性，路用者可以由下向上仰视，也可 以从上向立交两侧的下方俯视，因而在空间观赏立交的方位也很多。从观赏的位 置来看，无论下穿或上跨，路用者由远及近，从远视观赏总体形象，到中视观赏 第二章影响立交的美学冈素分析 局部形象以及到近处观看细部装饰的情况都有可能出现。由此可见，立交观赏具 有多方位性的特点。这一特点对立交的美化提出了更高的要求，特别是立交的空 间总体造型要求。 总体造型的重要性 立交在体系上的庞大，结构上的复杂以及观赏的多方位性，使其总体造型显 得格外的重要，由于立交的设置位置多处于高等级公路的交叉点，路幅组成复杂， 路基宽，不少立交多处于城市环线与放射线相交的城市进、出口处，这要求立交 全景的宏观印象要好。即是要在总体轮廓的构思、类型的选择、环境协调等方面 下功夫。 立交环境协调的复杂性 立交环境一般多处于交通繁忙的枢纽地带，商业繁荣，建筑林立，人口密集， 特别是城市立交这一现象更为突出。复杂的环境条件，立交作为一大型构造物， 要与周围复杂环境协调和谐困难很大。这就要求在立交总体设计中对环境作充分 细致的调查，设计出各种可能的方案，通过论证比较才能确定，通常把立交的总 体造型和环境协调，作为立交美学设计的两大关键问题。 造型构成的多样性 立交组成及环境的复杂性，给立交的美学造型带来了多样的综合特征。多样 性主要反映在造型要素的多样。立交造型主要包括空间、面、线、点的各方面要 素的造型，这就要求立交在空间的形态、平面轮廓、线形组合、线条设计以及细 部装饰和景点的布置都要周密研究和考虑，才能达到立交总体造型的完美性。综 合性反映在立交各组成部分的造型、美化的综合，即在各部分造型的基础上，综 合构成立交的体造型。在比例、尺度、均衡、韵律、风格、色彩等方面取得协调 统一。协调美学的效果，不能喧宾夺主，顾此失彼。 具有较强的观赏性和游乐性 由于立交结构和位置的特殊性，特别是城市立交，作为城市的重要窗口和标 志，在具有功能性的同时，还应有很高的观赏价值，这就使立交美学在立交设计 中起着十分重要的作用。 2 1 5 立交美学的基本构成 互通式立体交叉，其美学构成与其它建筑物、道路、桥梁等相比，既具有共 性，也具有个性，构造立交美学的基本法则，主要有安全感、整体感、节律感、 尺度感、色质感等几个方面。立交美学的内容丰富，涉及面宽，就立交工程设计 的美学范畴而言，主要包括以下内容：立交线形美学、立交总体造型、立交桥跨 第二章影响立交的美学因素分析 美学、立交环境美学、局部造型与装饰。 216 建筑美学的基本法则 形式美是美学的基本内容之一，形式美主要侧重干外观形态，掌握建筑美感 的基本法则，对于立交的美学评价是很有意义的，这些主要法则有： 安全感 “危楼不可居，危栏不可依”这句成语充分反应了安全感在美感中的意义。 缺乏安全感的建筑，绝无美感可言。因此，安全感是美感的基础和前提。在立交 造型和结构设计中，要避免产生心里上的压抑感、恐惧感、压迫感、威胁感，为 用路者创造良好的心理条件。结构造型上的稳定，对称法则，非对称形体的均衡 等都是安全感的内容。 尺度感 形体上不仅反应在“形”上，也体现在“量”上。形体在量上的体现，即构 成尺度，人们对尺度的反应即为尺度感。造型中的大小、高低、长短、宽窄、厚 薄、粗细、斜度，以及这些尺度间的比例关系，都是属丁尺度的内容的。 节律感 建筑被视为“凝固的隐约”，立交建筑也不例外。节律感，即为建筑形式中的 节奏与韵律所激发的美感。如建筑物形式要素有规律的重复、虚与宴、明与暗的 有规律的重复与交替，形式要素有秩序的变化，尺度及比例有节奏的渐变，都是 属于节律感的内容。节律感更加体现了及建筑物的主动性、情趣性和整体形象的 和谐性。 色质感 指建筑色彩的材质的表现给人的感受。色彩和材质是审美对象的属性之一， 是建筑表现的手段。建筑造型中的色彩搭配、色调选择、材质表现、材质选用等 都涉及到色质感的表现问题。色质感的运用，将给立交以新的内容，使之更加瑰 丽多姿，优美鲜艳。 整体感 尽管立交的组成部分很多，但是作为一个立交结构物，他应是一个完整的实 体。整体感则是指构成各种美感的因素有机融合及统一。整体美是造型艺术的一 个重要原则。图3 2 是位于深圳市第2 圈层的南坪快速路梅观立交，美学上考虑布 局合理、紧凑、美观，整体感十足。 图32 深圳南坪快速路梅观立交 第二章影响立交的美学因素分析 1 5 2 2 立交线形 立交线形是构成立交的基本因素，立交线形的各种因素是立交美学必须要考 虑的问题，而且是极为重要的因素。良好的立交线形美学是立交美学的重要的组 成部分。 互通式立交是由主线和匝道构成的集合体，而立交形体的骨架靠线形支撑， 与一般单条道路线形相比较，立交线形具有以下特点： 立交线形不是单条线形的延伸，而是在一个有限的范围向若干条空间线形 的有机组合一般单条道路的线形设计，仅仅是线形要素的组台延伸，除与地形、 地物及周边环境协调外，不涉及其它道路线形，而立交是由若干条线路组成的， 各线路之间互相关联、互相影响，任何一条线形都不是孤立存在的，平面线位布 置及纵面层次安排都要考虑与其相关线形的关系，变更线形要素或者要素安排不 合理都会影响到“线形群体”的布设和协调性。因此，立交线形设计实际上是 一组线形在空间上的有机组合，而不仅仅是线形元素本身的组合。 立交线形设计实际上是匝道线形设计，匝道是供车辆转向行驶并连接上 下主线的车道，立交区平面线形以曲线为主，也正是如此，才构成互通立交的动 态流动性。立交区枞面线形互相跨越，又互相连接，构成立交的层次性。因而， 进行互通式立交的平、纵面线形设计关键是作好匝道与主线、匝道与匝道线形组 合设计。 立交尤其城市立交，是构成城市风格及风景重要的人文景观、构筑立交线 形时除满足本身的美学要求外，重要的是处理线形与周边环境的整体一致性，使 得流动的线形、运动的车辆及立交周边高低错落的建筑环境融为一体，构成一幅 动态的风景画，以凸显立交的整体美。 由于立交线形无论是平面还是纵面，都是以曲线为主，那么立交线形设计 方法与传统的直线型设计方法相比，应有较大的改进，也就是说应采用曲线型设 计方法处理组合复杂，以曲线为主体的立交线形。 2 3 立交桥跨 立交桥跨结构物是立体交叉的主要组成部分，是立交的主体工程，无论从数 量上和造价上，在道路和立交中占有很大的比例。例如北京的四元立交，有嚣孔 桥跨，桥梁总长为2 8 k m ，总面积达4 6 0 0m 2 ；又如重庆上桥立交，立交范围内 路线全长42 7 5 3m ，而桥梁总长为20 7 6 9 m ，桥梁砼总体达2 1 5 4m 3 ，钢材29 8 6 t 。 1 6 第二章影响立交的美学因素分析 另外，立交桥跨形式多样，结构复杂，由于立交桥跨是线路之间的互相跨越，而 且还往往要克服线形纵面坡度要求，跨越的障碍物较多，使得桥跨结构形式多样， 有粱式、拱式、刚架式及组合式等。同时，立交匝道甚至主线乎面和纵面线形曲 线组合复杂，使得桥跨结构弯、坡、斜、竖曲线桥以及异形桥极为常见，设计难 度较大。 立交桥跨的重要地位及其构造上的特点，恰好说明立交桥跨美学在立交美学 中的重要作用及其与一般桥梁美学的区别。当立交的总体造型和线形骨架形成 后，体现立交美学的笔墨重点应落到桥跨的结构形式、结构尺寸及各部分之间尺 寸比例关系、桥跨结构总体布置与环境之问的协调等方面。笔者首先分析立交桥 跨的美学特征，然后提出立交桥跨美学设计的要求。最后从上部结构和下部结构 等几方面来阐述立交桥跨的美学要点，目的是力求从桥跨美学的角度来指导、评 估和完善立交规划和设计。 2 3 1 立交桥跨的美学特征 立交桥跨由于是相交线路间的相互跨越，在美学问题上还具有一般的桥梁美 学特征外，还有其自身的特征，主要体现在： 立交桥跨一般不是独立的桥梁，而是在有限的空间内若干桥梁与线路构成 的一个集合体。因此，每条线路桥跨之间相互关系包括形状、位置、层次安排、 桥型布置等都是相互影响的。立交桥跨的美学效果除与单座线路桥跨相关外，更 重要的是要强调立交范围内所有桥梁有机的整体统一。 立交桥跨空间造型的美学要求较高，一般桥梁多为其两岸的正视或侧视以 及路外的远视，强调的是桥梁整体轮廓和气势，尤其是桥面上部分( 如斜拉桥、吊 桥) 的造型给人的美学印象，而立交桥跨是线路间的相互跨越，人们要从上、下线 对桥跨作全方位的动态观视，这就对桥跨的空间造型、细部结构和装饰都提出了 更高的要求。如图2 1 为错落有致的日本大阪天保山立交桥，良好的空间感给人美 的享受。 第二章影响立交的美学因素分析 圉21 错落有致的日本大阪天保山立交桥 立交桥跨结构的多样性和复杂性，引起了一些新的桥梁美学的问题。与 般桥梁相比，立交纵面桥跨层次多，平面线形组台复杂，分流合流频繁，弯、坡、 斜桥常见，这些复杂的不规则结构，给桥跨美学和造型带来了新的难题。 立交桥下道路上行驶车辆的净高、司机视线和视野及观赏的需要，加上桥 下空间的