拱桥美学设计的基本原则

拱桥美学设计的基本原则

拱桥被认为是最美丽的桥梁。自古以来,纵观世界各地,以雄伟、优美为造型的各式拱桥,常常作为城市的标志与骄傲。桥梁美学是桥梁科学技术与美学的结合。随着我国经济实力的提高和科学技术的进步,人们对拱桥建筑也与时俱进地提出了更高要求。故研究、设计和建造结构合理,造型美观的拱桥是交通建设发展的需求。研究拱桥中的美学必然要先了解美的基本属性和基本法则。1美的基本属性1.1主观性客观审美对象是与审美主体的主观意识相结合而得出美与丑的判断的,那么就必然带有一定的主观性。1.2客观美的客观性在于它的物质性。桥梁建筑的客观基础具体是指其形态、材料、结构、技术和功能要求等。1.3设身之地,不设限制在不同时代,由于物质技术条件、人的思想观念与精神面貌不同,会引起审美观念的差异。如在文艺复兴时期,西方桥梁以装饰为美。进入21世纪,人们的生活节奏加快了,“天然去雕饰”般的简约风格便成为桥梁美的一个基本标准。审美观念即使在同一时代也会因不同地区和民族而有所不同。如中国古代桥梁栏杆上常刻有狮、龙等,而西方古代桥梁常用神和伟人作为雕饰。再如云南西双版纳的桥梁栏杆上常刻有象征傣族的孔雀图案,而在新疆地区的桥梁栏杆造型常带有伊斯兰风格。另外,同一地区的人因社会美学修养、文化素质等的不同,也会造成不同的审美观念,即使是同一个人,也会因其处境、情绪、年龄的变化产生不同的审美观念。所以美不是固定不变的,而是相对的。1.4共性和永恒性不同社会阶层对美的感受和认识,并不一定都处于对立状态,人类对美的感受具有共性,美的内涵和标准具有普遍性和永恒性。如中国赵州桥、意大利天使桥等,一直以来都被认为是桥梁中的精品。可见美不仅客观存在,而且由于文化的继承和融合,无论是古代还是现代,不同地区人们的审美观也有共性,这就是绝对性的一面。1.5审美的标准在一定时期内,一定社会里,人们存在着较统一的、能为社会公众普遍接受的审美标准。如文艺复兴时期,人们普遍认为装饰是美不可或缺的因素。现在,简洁明快、纤细流畅的桥梁被人们认为是美丽的,比例和谐、均衡稳定、韵律优美成为桥梁美的普遍原则。1.6创造美是可能美需要创新,才会有生命力,而主客观条件的不断变化使得创造美成为可能。桥梁中由于科技的进步,人们审美观念的变化,桥梁形式也越来越多样化,桥型不断丰富,这些都是美的创造性在桥梁领域的表现。2桥梁的一般规则2.1桥梁各部分之间、相邻桥梁之间的多元中国美学中关于“同”与“和”的论述,其实质是“同”与“异”的对立统一。桥梁的各部分之间或相邻桥梁之间应该呈现多样才能不单调,这就是“同中有异”。同时不应使各部分毫无秩序,呈现多元中心的局面。应从复杂多变的结构中提取共同的因素使结构表现出浑然一体的形象,这又是“异中有同”。2.2桥梁美学中的协调处理协调是手段,和谐是效果和目的。和谐的事物可以引起人们生理和心理的共鸣,由此产生美感。因此,桥梁设计中必须以协调求得和谐。桥梁美学中的协调处理包括本身协调和公共协调两种。“本身协调”是最重要的协调,主体美不需要不必要的装饰,而是靠主体本身形成自然之美,“公共协调”是指桥梁与环境之间的协调关系。2.3桥梁美不断由三维结构的结构组成结构建筑与桥梁中的比例是以一定的比率在建筑中寓有韵律的重复出现。一般包含三个方面:1)桥梁结构整体或局部的三维尺寸关系。2)桥梁结构整体与局部或局部与局部的三维尺寸关系。3)桥梁结构实体部分与空间部分的比例关系。桥梁美不可或缺的特征是桥梁在三维空间中有和谐的比例关系。为使比例在桥梁中有秩序和富于韵律地出现,对称是所采用的一类具体方法。2.4起伏韵律和渐变韵律节奏是最简单的韵律,富有理性成分。韵律是节奏的重复与变化,富有感性成分,节奏和韵律可以引起人生理和心理上的共鸣,从而产生美感。韵律是艺术的精髓,美的最高标准。桥梁韵律可这样来表述:“桥梁形式的韵律是美学中诸相对面范畴间的关系,在整体中做有规律的变化或重复,以得到动人的美感。”桥梁建筑中连续韵律是指一种或几种组成部分的连续使用和重复出现的有组织排列所产生的韵律感。如桥梁中多孔空腹式拱桥重复出现会产生强烈的韵律感。渐变韵律是指某些组成部分,如体量大小、高矮宽窄等做有规律的增减,以造成统一和谐的韵律感。起伏韵律与渐变韵律一样也是将某些组成部分做有规律的增减变化,不同之处是在体量处理中要突出某一因素变化,使体型组合和细部处理起伏生动。交错韵律运用各种造型因素作为有规律的纵横交错,相互穿插等手法,形成丰富的韵律感。3拱桥的美学3.1钢桁架式拱拱的设计要点主拱形态是拱桥最重要的视觉要素。拱圈曲线通常为圆弧线、抛物线或悬链线。圆弧线的矢跨比较大,常用于较小跨径的拱桥,这种形态的拱圈施工方便,形态简洁优美、宁静稳定。抛物线的拱圈能显出强烈的动力感,悬链线线形很符合人的审美心理,这些线形自然和谐,可以灵活选择矢跨比,是大中跨拱桥普遍采用的拱轴曲线。拱桥的矢跨比不仅是重要的技术指标,影响拱圈的内力变化,而且矢跨比还会对拱桥的外观有重要的影响。从美学角度看,矢跨比越小,越显得优雅与美观,跨越感也越强,但矢跨比也不能太小,否则对墩台的水平推力太大,对墩台、基础的要求也会更高,不经济,矢跨比通常都在1/10～1/5之间。钢拱、刚架拱的矢跨比可以比圬工拱桥的矢跨比小。根据主拱圈与桥面的相对位置不同,拱桥可以分为上承式、中承式和下承式。当人在上承式桥上移动时,不能看见拱圈的形态,视野开阔,当从侧面观察时,拱圈力感强烈,多跨可产生优美的连续韵律。中承式拱桥起伏明显,构件轻巧给人以美感,并具有广泛的适用场合。设计时必须注意拱肋与桥面交会点处的处理应该连续,这不仅要表现在截面形式、尺寸上,而且应表现在材料运用上。多跨下承式连拱桥从侧面看时也能给人优美的连续韵律。特别是单拱肋拱桥,由于没有横向连接系,显得非常简洁。在城市景点或旅游地区,为了配合当地景观往往采用中、下承式拱桥。实腹式拱桥可以用石材或天然石材的贴面材料,充分体现其坚实、古朴、厚重的特点,但自重较大,因此常用于小跨径桥梁中,设计时应该注意局部与整体的协调,桥墩应厚实以体现承载的力感,通常采用较矮的桥墩,墩顶也不宜太薄。当跨度大于40m,高跨比小于1/7时,使用空腹拱可以减轻自重,节省材料,避免笨重感,空腹拱拱上构造虚实相间,形成统一的节奏和韵律,同时对景观视域障碍小。拱腹也可以是桁架形式,这种形式结构合理,节省材料,自重较轻,轻盈空透,无论是钢桁架式拱还是混凝土桁架拱桥,最重要的是要遵守序列的原则,构件数量和斜杆倾斜方向应尽量少。刚架拱的构件数量少、结构自重轻、刚度大、造型优美简练。斜腿的尺寸应与拱圈的相适应。通常来说,这种结构主要设计成拱的特点。因此,斜腿应比拱圈薄,间距应适当加大,使桥下空间尽量空透,但也不能太大,否则受力不合理。3.2桥跨造型的变化拱桥的桥墩布置不仅受桥下净空要求、地质水文要求、通车通航情况还受美学标准等影响。拱桥桥墩是桥跨结构的支撑点,由于拱桥有水平与垂直推力,因此桥墩应设在视觉上能提供水平与垂直支撑反力的地形处。从跨数上来说,如果跨数比较少,则用奇数跨比用偶数跨要好,偶数跨可能出现二重性问题,而且从跨中向两边矢高和跨度逐渐递减,各跨的矢跨比应保持一致,如果桥跨较多,奇数跨和偶数跨并没有明显的区别。拱桥桥墩造型比梁桥桥墩造型变化要小些,而且一般为场工实体墩,断面形式也比较简单。常见的有长方形、带半圆、抛物线或三角形分水尖的桥墩。实体污工桥中也可将墩延伸至桥面。桥墩设计时与梁桥桥墩一样,要体现力线明确,体量上应与上部结构协调,显示出安全稳定感。3.3桥台的隐蔽方式桥台的体量是桥台设计应考虑的主要因素。桥台体量过大时显得笨重,与轻盈优美的拱曲线和周围景观不协调。因此,应尽量采取使其隐蔽的方式,减小桥台的体量感,如对于跨越山谷的拱桥,可以充分利用山体做埋置式桥台,加上被山林树丛遮掩,桥很自然地融合于景观之中。但是,如果桥梁两端在视觉上没有可靠支撑,则桥台的体量不能太小,桥台体量必须能体现出对拱的强大抗推力和稳定感。另外也可以在桥台面上刻凹槽、雕刻或切角处理,减轻桥台笨重感