研究性學習,橋梁

1、僅供個人參考一、橋梁建筑美學自古以來，建筑（包括橋梁建筑）與繪畫、雕塑被稱為三大造 型藝術（又稱為空間藝術或視覺藝術）。它和其他門類藝術有共同 的特征，如：鮮明的形象、強烈的藝術感染力、反映時代特征等。但是橋梁建筑藝術作為實用藝術，又有它自 己獨特的藝術特征。功能價值與審美價值的統(tǒng)一。橋梁建筑不僅要表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)上的 穩(wěn)定連續(xù)、強勁力感和跨越能力，而且要有美的形態(tài)與內(nèi)涵，只 有內(nèi)容和形式的高度統(tǒng)一，才能顯示出不朽的生命力。藝術和技術緊密相關。技術本身也是美的因素之一，計算力學、 鋼筋混凝土的發(fā)展，才使各式輕巧、大跨的橋梁得以出現(xiàn)。橋梁建筑美的基本因素：一. 統(tǒng)一和諧二. 均衡穩(wěn)定三. 比例協(xié)調(diào)四.

2、 韻律優(yōu)美統(tǒng)一和諧多樣統(tǒng)一是形式美的一種咼級形態(tài)，也是創(chuàng)造形式美的最咼要 求。從本質(zhì)上講，多樣統(tǒng)一的和諧規(guī)律與人類社會和自然界一切 事物的發(fā)展規(guī)律相一致。多樣統(tǒng)不得用于商業(yè)用途多樣統(tǒng)一產(chǎn)生和諧是自古希臘以來美學家們一向極為看重和追 求的。畢達哥拉斯學派的美學思想就是建立在自然科學基礎上的 和諧，他們認為"美就是和諧","和諧是雜多的統(tǒng)一",和諧的事物 可以引起人們生理和心理上的共鳴，因此就產(chǎn)生了美感。并從數(shù) 的和諧又聯(lián)系到音樂的節(jié)奏乃至建筑上的柱、門窗等構(gòu)造要素的 排列，形成了衡量美的客觀理論性尺度。多樣統(tǒng)一，一般表現(xiàn)為兩種形態(tài)，即有差異的統(tǒng)一和對立的統(tǒng)

3、一。前者屬于各種不同量的因素之間的變化，如各種形式要素的 多少、高低、長短、大小等，呈現(xiàn)出一漸變的調(diào)和美。后者是指 各種不同因素之間的對立統(tǒng)一，如剛?cè)?。明暗、冷暖。濃淡等?規(guī)律的組合，這種形態(tài)往往造成強烈的感觀效果，在對比中見統(tǒng)在橋梁建筑設計中應該注意在變化中呈對比，于對比中求和諧這里變化多樣是基礎，差異對比是手段，統(tǒng)一和諧是目的。二、橋梁建筑中多樣統(tǒng)一手法橋梁及周圍環(huán)境的復雜多樣是必然的，橋梁的組成有上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)，又有主橋、引橋之分，不同部位的組成部 分各有不同的功能，不同的功能又表現(xiàn)為不同的形式，而所構(gòu)成 的橋梁整體，要完成一個具體的總的目的或功能。因此，一切都 要圍繞著

4、這個目的，使整個橋梁建筑自身及與周邊環(huán)境成為有機 的整體，而不是雜亂無章、支離破碎。1. 多樣中求統(tǒng)從復雜的結(jié)構(gòu)中提出各種可以互相統(tǒng)一的因素，起到銜接。聯(lián) 系和協(xié)調(diào)的作用，使整體看起來 ”天在無縫”。如橋梁中欄桿。燈柱、行桿。橋墩、跨度一般采用整齊劃一，相同形態(tài)、相同間距或有規(guī)律的變化，從而起到整體統(tǒng)一協(xié)調(diào)、簡潔明快的效果。2. 統(tǒng)一中求多樣單純的同一是統(tǒng)一的最簡單形式，過多的”同"不可避免地會產(chǎn)生單調(diào)。呆板。所以，同中求異，統(tǒng)一中求多樣。求變化，才能 營造情趣與韻味。如縱觀盧溝橋柱頭上的獅子，它們的間距、大小、輪廓都是統(tǒng)一的，內(nèi)容上也以表達獅子的情態(tài)為主旨而統(tǒng)一，但細看這485個石

5、獅卻是千姿百態(tài)，趣味無窮，堪稱一絕。3. 結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)一橋梁各局部設計要體現(xiàn)整體劃一的概念，避免產(chǎn)生孤立、離散、 自成體系的不和諧現(xiàn)象，這在設計中是非常重要的。4. 結(jié)構(gòu)形態(tài)的統(tǒng)一恰當?shù)靥幚泶我课粚χ黧w部分的從屬關系，使所有細部形態(tài)從屬于總體的幾何形態(tài)，用相似的幾何形態(tài)將各個部分協(xié)調(diào)在一起，如同音樂中主旋律反復出現(xiàn)一樣，產(chǎn)生和諧統(tǒng)一美感。均衡穩(wěn)定中國美學家朱光潛先生曾說 "美的形體無論如何復雜， 大概含有 一個基本原則，就是平衡和勻稱。"橋梁建筑是一種空間實體結(jié)構(gòu)，通過它的外在形象所展示的體 量就有一種均衡穩(wěn)定感。左右的對比存在著是否均衡的問題，上下的對比就產(chǎn)生了是否 穩(wěn)定

6、的問題，二者相互關聯(lián)。一般來說，均衡的建筑外觀常常能 滿足穩(wěn)定的要求。均衡均衡是大自然賦于人類生理上的一種本能要求。一方面人們從實踐中已逐漸形成了一整套與重力有聯(lián)系的審美體驗；另一方面 由于視覺的特點，能給予審美感受上的滿足。橋梁建筑作為視覺 藝術，應該注意強調(diào)均衡中心，或者說只有容易覺察的均衡，才 會令人滿意。均衡分靜態(tài)均衡與動態(tài)均衡； 前者主要指在靜力狀態(tài)下的體量。 形態(tài)的均衡，后者指依靠運動來求得瞬間平衡的形態(tài)，如烏的飛 翔、動物的跑跳等。橋梁建筑其固定不變的形態(tài)自然屬靜態(tài)均衡， 但由于在結(jié)構(gòu)上的對稱與非對稱，又可分對稱均衡與非對稱均衡， 前者對稱的形態(tài)引起穩(wěn)定、平和、安全、滿足的美感，

7、后者不對 稱的形態(tài)使在靜態(tài)中具有運動的趨勢，產(chǎn)生類似動態(tài)均衡的心理 誘惑力，令人興奮、激動，有一種生機勃勃的勉力。二、對稱均衡對稱形式大然是均衡的。生物體態(tài)是對稱的，如人及動物都是 憑借左右兩側(cè)對稱的器官才能保持機體的平衡。因而對稱形式符 合人的生理要求與心理習慣，必然產(chǎn)生美感。在傳統(tǒng)美學中認為對稱就是美， 也是自古以來重要的構(gòu)圖手法。 如古希臘的雅典神廟、巴黎圣母院，羅馬教堂以及我國的故宮、 大壇。大安門廣場等等都是對稱形式，表現(xiàn)出肅穆、端莊。 大部分古今中外橋梁所采取的布局也都是對稱形式。我國古代橋 梁更是具有良好的對稱均衡性，多孔橋大多為三、五、七、九等 奇數(shù)跨。一般中孔大邊孔漸小，這不

8、僅可以在水深急流的河中心 不設橋墩，利于通航，而且在主從關系分明、均衡穩(wěn)定上也是得 當?shù)模?1孔的盧溝橋、北京頤和園十七孔橋等均是如此。三、非對稱均衡對稱處理得當，具有對稱美。然而它只是多元美中的一元，并非僅只有對稱橋等均是如此。三、非對稱均衡對稱處理得當，具有對稱美。然而它只是多元美中的一元，并 非僅只有對稱才美，若不分場合、不分功能一味追求對稱，則會 流于平庸呆板。況且由于環(huán)境。地理條條件諸多因素難以處理，許多橋梁并不適合采用對稱形式。在建筑上，現(xiàn)代派認為對稱是古典主義原則，是一種世代相傳 的潛在習慣。而在經(jīng)濟上、美學上如不因勢利導，對稱布置極易 造成浪費和呆滯。特別是隨著現(xiàn)代建筑中新技

9、術、新工藝。新結(jié) 構(gòu)的不斷發(fā)展，人們的建筑觀點已自發(fā)地傾向于不對稱結(jié)構(gòu)，幾 乎作為一種"革命"沖破對稱模式的約束，不拘一格自由多變，追 求新、奇。巧、變，充分發(fā)揮非對稱的自由、靈活、生動、經(jīng)濟、 輕快、活潑的優(yōu)點以及動態(tài)的美感，突出個性，適應多層次審美 心理要求，以顯示人類現(xiàn)代文明生活中的豐富多采。這種建筑思潮自然也影響到橋梁建筑，近年來，國內(nèi)外橋梁建 筑也有不少這方面的大膽嘗試，出現(xiàn)了別具一格、造型新穎、令 人贊嘆的杰作。比例協(xié)調(diào) 和諧的比例與尺度是建筑形態(tài)美的必要條件。圣奧古斯丁說："美是各部分的適當比例，再加一種悅目的顏 色"；關于建筑的美，維特魯

10、威斯所著糧筑十書沖認為建筑之美在 于比例，建筑的理論是："證明和說明建筑物的比例與規(guī)則的能力 "17世紀法國建筑家法蘭梭亞布龍臺稱："建筑上整體的美來自絕對的、簡單的可以認為的數(shù)學上的比例"幾乎所有的美學家、 建筑學家都一致認為比例在建筑藝術上的重要性。合乎比例或優(yōu)美的比例是建筑美的根本法則，適宜的數(shù)比關系 是建筑形式美的理性表達，是建筑外觀合乎邏輯的顯現(xiàn)。工程建筑和諧美，體現(xiàn)在量上就是尋求比例與尺度的協(xié)調(diào)，對 橋梁建筑這種單維突出的結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)比例尤為重要。一、比例與尺度的概念比例是藝術領域中諸相對面間的度量關系（數(shù)比關系為其一）。一般是指建筑物各部分相

11、對尺寸，狹意的說指整體或局部的長、 寬、高尺寸間關系，廣義的看還包含實體與空間之間，虛與實之 間，封閉與開敞之間，凹凸之間，高低之間，明暗之間，剛?cè)嶂g。尺度是指建筑整體或局部給人感覺上的印象與其真實大小之間的關系，或者說是可變要素與不變要素的對比。簡言之：比例是物與物的相比； 尺度是物與人（或其他易識另U 的不變要素）間相比，前者只表明各種相對面間的相對度量關系， 不需涉及具體尺寸。但尺度是感覺上的印象。是建筑與人的關系 方面的一種性質(zhì)。當建筑物和人體以及內(nèi)在感情之間建立起緊密 而簡潔的關系時，建筑物的實用、美觀、舒適等更為明顯。二、橋梁建筑的比例橋梁各個局部及整體的比例是以其固有的功能關系

12、和結(jié)構(gòu)關 系為藝術構(gòu)思前提的，必須在深刻了解橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)在規(guī)律的基礎 上去尋求橋梁體態(tài)勻稱和比例和諧，決不能違背結(jié)構(gòu)關系和力學 原理。比例的概念和一定歷史時期的技術條件、功能要求以及一定的 思想內(nèi)容是分不開的。比如古代石梁、石拱相對厚重，預應力混 凝土技術使橋梁的跨越能力大大提高，與舊的結(jié)構(gòu)相比就顯得十 分纖細。一座橋梁，其各部分的比例只有達到勻稱和諧時，才能構(gòu)成優(yōu) 美的形象。但實際上比例處理不當也是"常見病"，比如，挪威特羅姆斯港橋，其懸臂孔跨徑較邊孔跨徑還小，顯得布置缺少章法。 另外，凈高和跨徑之比為2.5左右，顯得橋墩過細過高而比例失調(diào)， 缺乏穩(wěn)定感。三、橋梁建筑的尺度

13、建筑的一切取決于人的要求，所以，人是衡量建筑尺度的最直 接、最明顯的標志。對橋來說，與人體功能緊密相關的踏步、欄 桿扶手、行駛的車輛等都是輔助標志。良好的建筑尺度應當從建 筑物及其局部的大小同它本身用途相適應的程度，及其大小與周 圍環(huán)境相適應的程度來理解，由這種綜合的判斷獲得的尺度感可 以分為三類：1. 自然尺度一般情況下，人的視覺印象尺寸和真實尺寸之間是一致的，這 就是正常尺度，也稱自然尺度。橋梁的自然尺度就是要求橋梁的 整體與局部和人體等尺度標志之間形成合乎功能要求、合乎常情 的空間外觀，給人一種真實、自然、親切的感覺。例如，城市橋梁相距較近、關系密切，應當具備令人舒適、便利的尺度。2.

14、雄偉尺度有時，為了滿足精神功能要求或賦予建筑以特殊的性格（如紀 念性），往往有意識地采用夸大的尺度，使建筑的視覺尺寸印象超 過真實尺寸，顯得更大、更有力、更雄偉壯觀。大型橋梁建筑環(huán) 境空間寬廣無垠，橋梁凌空架設，因而大多選用長、大、高的尺 度以構(gòu)成壯觀、磅礴的氣勢。3. 親切尺度使建筑空間比它實際尺寸看上去小一些，產(chǎn)生一種自由的、非 正規(guī)的親切感，建筑必須具有與功能、環(huán)境協(xié)調(diào)的良好尺度，就 像人有好的風度一樣。不適宜德、夸大虛假的尺度會使人產(chǎn)生裝 腔作勢的不愉快感。我們樂于領受橋梁的雄偉壯觀，也喜歡園林 小橋典雅、秀麗的風姿。韻律優(yōu)美一、節(jié)奏與韻律節(jié)奏一詞源于生活，富于音樂，是表現(xiàn)樂音的高下緩

15、急即重音 與音程的重復和交替，又稱節(jié)奏的強弱快慢。詩歌中的韻律為音 韻、節(jié)律，韻古稱作均；律即規(guī)律，韻律即和諧優(yōu)美的旋律。事實上節(jié)奏與韻律是密不可分的統(tǒng)一體，是一種生理和心理上 的需要，是美感的共同語言，是創(chuàng)作和感受的關鍵。按我國古代"陰陽生萬物"的哲學，橋梁建筑中直線的、剛勁的、 明亮的、堅實的構(gòu)件如塔；梁、柱、墩等被賦予"陽性"，而建筑中曲線的、柔和的、幽暗的、虛空的如曲線的拱。主纜、拉索、 橋上橋下空間等屬于陰性，陽性為實，陰性為虛，虛實相生， 對立統(tǒng)一。其交替組合及變化，能產(chǎn)生變化無窮的節(jié)奏與韻律。人稱"建筑是凝固的音樂"就是

16、因為它們都是通過節(jié)奏與韻律的 體現(xiàn)而造成美的感染力。成功的建筑總是以明確動人的節(jié)奏和韻 律顯揚于世，將無聲的建筑變?yōu)樯鷦拥恼Z言和音樂。二、韻律的表現(xiàn)手法工程建筑上的節(jié)奏與韻律是通過體量大小的區(qū)分，空間虛實的交替，構(gòu)件排列的疏密、長短的變化，曲柔剛直的穿插等變 化來實現(xiàn)的，具體手法有以下幾種：<1連續(xù)韻律以一種或幾種建筑要素連續(xù)地重復排列而形成，可以獲得整齊 劃一、簡潔統(tǒng)一、連續(xù)流暢的美感。如橋梁上的欄桿、燈柱的連 續(xù)排列。2.漸變韻律建筑上的連續(xù)結(jié)構(gòu)要素按一定的規(guī)律或秩序講行微差變化可以 增加建筑物的生動性、情趣性，有助于取得真體和諧美。如多孔 橋的孔徑變化，吊橋的吊索長短變化。3.起伏

17、韻律節(jié)奏講行強弱、大小、高低、虛實、曲直等有規(guī)則變化，或按 一定規(guī)律時而增加時而減少，可形成激情的起伏韻律。如頤和園 的玉帶橋，中部突出隆起，似玉帶飄揚。4交錯韻律運用各種形式要素作有規(guī)律的縱橫交錯、相互穿插等手法，構(gòu) 成虛實進退、明暗相間、色彩變化的韻律感。二、橋的分類梁式橋在豎直荷載作用下，梁的截面只承受彎短，支座只承受豎直方 向的力。多孔架橋的梁在橋墩上不連續(xù)的稱為簡支梁；在橋墩上 連續(xù)的稱為連續(xù)梁；在橋墩上連續(xù)，在橋孔內(nèi)中斷，線路在橋孔 內(nèi)過渡到另一根梁上的稱為懸臂梁。支承在懸臂上的簡支架稱為 掛梁；伸出有懸臂的梁稱為錨梁。架式橋的梁身可以做成實腹的， 也可以做成空腹的（稱為桁梁）。拱

18、式橋在豎直荷載作用下，作為承重結(jié)構(gòu)的拱肋主要承受壓力。拱橋 的支座則不但要承受豎直方向的力，還要承受水平方向的力。因 此拱橋?qū)A與地基的要求比梁橋要高。下圖分別表示上承式拱 橋（橋面在拱肋的上方）、中承式拱橋（橋面一部分在拱肋上方，一部分在拱助下方）與下承式拱橋（橋面在拱肋下方）。僅供人、言行走的拱橋可以把橋面直接鋪在拱肋上。而通行現(xiàn)代交通工具 的拱橋，橋面必須保持一定的平直度，不能直接鋪在曲線形的拱 肋上，因此要通過立柱或吊桿將橋面間接支承在拱肋上。斜拉橋斜拉橋日文稱"斜張橋"，德文稱"斜索橋"，英文稱"拉索橋（CableStayed Br

19、idge）"。將梁用若干根斜拉索拉在塔在上，便形成斜拉橋。與多孔梁橋?qū)φ掌饋砜?，一根斜拉索就是代替一個橋墩的（彈性）支點，從而增大了橋梁的跨度。斜拉橋這種結(jié)構(gòu)型式古已有之。但是由于斜拉索中所受的力很難計算和很難控制，所以一直沒有得到發(fā)展和廣泛應用。直到本世紀中，由于電子計算機的出現(xiàn)，解決了索力計算難的問題，以及調(diào)整裝置的完善，解決了索力的控制問題，使得斜拉橋成為近50年內(nèi)發(fā)展最快，應用日廣的一種橋型。懸索橋橋面支承在懸索（通常稱大攬）上的橋稱為懸索橋。英文為Suspe nsion Bridge， 是"懸掛的橋梁"之意 故也有譯作 "吊橋"的。&

20、quot; 吊橋"的懸掛系統(tǒng)大部分情況下用”索"做成，故譯作"懸索橋"，但 個別情況下，"索"也有用剛性桿或鍵桿做成的，故譯作 "懸索橋" 不能涵蓋這一類用橋。和拱肋相反，懸索的截面只承受拉力。簡 陋的只供人、畜行走用的懸索橋常把橋面直接鋪在懸索上。通行 現(xiàn)代交通工具的懸索橋則不行， 為了保持橋面具有一定的平直度， 是將橋面用吊索掛在懸索上。和拱橋不同的是，作為承重結(jié)構(gòu)的 拱肋是剛性的，而作為承重結(jié)構(gòu)的懸索則是柔性的。為了避免在 車輛駛過時，橋面隨著懸索一起變形，現(xiàn)代懸索橋一般均設有剛 性梁（又稱加勁梁）。橋面鋪在剛性梁上，剛性梁吊在懸索上。現(xiàn) 代懸索橋的懸索一般均支承在兩個塔柱上。塔頂設有支承懸索的 鞍形支座。承受很大拉力的懸索的端部通過錨碇固定在地基中， 個別也有固定在剛性梁的端部者，稱為自錨式懸索橋僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial us