桥梁工程的概念范文第1篇

[关键词]桥梁概念设计、应用及展望

中图分类号：U442.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0196-01

一、前言

从现阶段桥梁发展现状来看，21世纪将迎来世界桥梁更大规模的建设高潮。桥梁具备产品的一般属性，可以将产生于工业产品设计的概念设计移植于桥梁工程。现在，对桥梁概念设计研究早已引起了世界各国的关注，尤其在欧美等发达国家，桥梁概念早已成为实践的对象，而在我国处于初步阶段，对其研究具有显著理论意义和实践价值。

二、桥梁概念设计的特点

桥梁概念设计牵涉多个学科，多个领域，由建筑师、环境工作者、景观工程师、地质工作者、环保工作者等相关专业人员组成团队合作的结果。

（一）创新性。创新性即桥梁结构体系和造型设计的独创性和原创性，创新是桥梁设计的灵魂，是桥梁发展的动力。设计人员不仅应具有创新的意识，还要有创新的能力，要勇于突破定势思维，打破传统观念和经验的束缚，充分发挥主观能动性和想象力。设计人员应具有扎实的力学知识，在寻求创新的同时，还应实现结构的合理。除了创造力之外，设计者还应具备创造精神和创造人格。设计者应该对人们不断变化的观念有敏锐的洞察力，并能较准确预测桥梁概念设计发展趋势。

（二）协调性。桥梁建设是一个多学科、多领域专业人士合作的复杂过程，桥梁与自然或人工环境、人文环境等得协调一致。因此，设计中需要考虑的因素很多，不仅需要考虑桥梁建设、使用过程中的各种影响因素，还需要考虑桥梁达到使用年限后的问题，各种因素应该在概念设计阶段就提出来，并协调好各因素间的关系，不能等问题出现后再想解决的办法。

（三）适应性。桥梁与环境相互关系大致可以分为如下情况：桥梁与环境相互融合，桥梁成为环境不可分割的一部分；桥梁凌驾于环境之上，这种情况适合地势平坦、单调的环境，或桥梁起路标和象征作用的情况；将桥梁隐藏于环境之中，这种情况适合周围环境非常优美时，而桥梁的介入会破坏优美的自然环境。值得一提的是，当桥位附近有已建桥梁时，新桥概念设计必须考虑到已建桥梁，新桥与已建桥梁是相互补充、互为印证的关系，不能形成彼此独立的局面。当既有桥梁使用价值和概念设计价值较高时，新桥概念设计应从属于旧桥，无论在结构形式、色彩及建设规模上都不应该有明显差异。

三、概念设计在桥梁工程中的应用

由于受到经济发展、交通运输、建筑材料、施工技术和结构设计理论综合影响，桥梁概念设计的发展在不同历史阶段呈现出不同的特点，概念设计思想也应该与时俱进。

（一）古代桥梁。古代桥梁大致指19世纪中叶以前所修建的桥梁，建桥材料以天然的或加工过的木材、石材为主，即竹索、藤索、铁索、铸铁，乃至锻铁。这些桥梁的设计和施工完全依靠建造者的经验，没有力学知识的指导。在桥式方面，有梁、拱和索桥三大类。当时技术落后，工具简陋，不会修建深水基础，施工周期也长。因此，这一时期的桥梁不存在概念设计的问题。

（二）近代桥梁。随着冶炼业的发展，18世纪中期开始采用铸铁建造桥梁。由于铸铁性脆，受拉强度低而受压强度高，故铸铁主要是用以修建拱桥。在19世纪，钢铁等高强材料的大规模使用，导致产生了新的设计方法和设计原则。在混凝土技术的应用方面，19世纪60年代法国园艺家蒙耶发明了用金属条加固混凝土制成钢筋混凝土的方法，后来法国工程师尤金・弗兰西涅（1879年一1962年）发明了预应力混凝土技术。随着铁路和汽车的相继出现，陆地交通运输对桥梁有了更高的要求。桥梁的跨度变大、桥面更宽、承载能力也更大，需要根据不同的实际情况选择建桥材料和跨越体系，于是有了桥梁选型的最初实践，从工程技术角度为桥梁概念设计的产生和发展奠定了基础。

（三）现代桥梁。近年来，桥梁概念设计在标志性桥梁方案比选和人行桥的造型设计中得到了充分发挥。随着桥梁作为建筑的美学价值越来越为人们所重视，概念设计更加广泛，作为桥梁前期设计的重要阶段逐渐得到业内的普遍认可和应用。在国外，瑞士的圣尼伯格桥、德国斯图加特市的内森巴赫山谷高架桥、丹麦的大贝耳特桥、澳大利亚墨尔本的韦伯桥、美国波士顿的邦克山桥、西班牙塞维利亚的Barqueta桥、日本熊本县的牛深桥等，均经历了桥梁概念设计阶段。在国内，桥型方案竞赛已成为许多桥梁招标过程中的重要环节。如天津的大沽桥、昆明草海大桥等。

四、桥梁概念设计的展望

创新是桥梁设计的灵魂，是推动桥梁事业蓬勃发展的原动力。好的桥梁概念设计构思必须以结构合理为前提。

（一）耐久性设计理念。基于结构耐久性设计的新概念设计理念认为桥梁耐久性的保证是需要桥梁设计、施工、运营和维护各个阶段共同努力的结果。桥梁的使用期成本一般远远高于其初始建设成本，因此初始建设费用虽然较高，但使用期费用较低的设计方案应当被重视。长期以来，我国桥梁设计中对于耐久性仅作构造上的考虑，而没有进行专门的耐久性设计，这样做既与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背，又不符合结构动态和综合经济性的要求，并且导致了当前结构使用性能差、使用寿命短和工程事故频发的不良后果。我国正处于桥梁建设的高峰期，桥梁耐久性问题必须得到足够的重视，在生命期内的结构必须具有可检性、可换性、可修性、可控性、可强性和可持续性。

（二）桥梁生态设计理念。桥梁生态设计利用生态设计的思想，在桥梁规划和设计阶段，综合考虑与桥梁有关的生态环境问题，设计出既满足人类需求又与环境和谐共存的桥梁。桥梁生态设计的本质就是运用生态思维，将桥梁的设计纳入“人-桥-生态环境”系统，进行优化设计并最终得到与环境成为有机结合体且具备可持续发展特性的桥梁。

（三）多目标优化在桥梁概念设计中应用。变厚度法其基本思想是以基结构中单元厚度为设计变量，以结果中的厚度分布确定最优结构形式，是尺寸优化方法的直接推广。优点是方法简单，一般用于处理平面弹性体、受弯薄板、壳体结构的拓扑优化问题，但不能用于三维连续体结构拓扑优化。均匀化法基本思想是在拓扑结构的材料中引入微结构，其形式和尺寸参数决定了宏观材料在此点处的弹性性质和密度，利用Bensous-an等人发展的一套基于摄动理论周期性结构分析方法，来建立材料微结构尺寸与材料宏观弹性性质之间的关系，具有较严格的数学基础。变密度法基本思想是人为地引入一种假想的密度可变的材料，材料物理参数与材料密度间的关系也是人为假定的。该方法在多工况应力约束下平面体结构、二维连续体结构、结构碰撞、汽车车架设计等问题上得到成功应用。优化时以材料密度为设计变量，这样结构形式优化问题被转换为材料最优分布问题。

五、几点建议

文章总结了桥梁设计概念，并且引入耐久性设计、生态设计、全寿命设计、多目标优化等桥梁概念设计理念，提出以下几点建议：

（一）在可持续发展战略思想指导下，吸收桥梁生态设计和全寿命设计等全新的桥梁设计理念，并以此为概念设计的指导思想在全行业范围内将桥梁概念设计制度化，规范化，全面推进概念设计的应用和发展。

（二）桥梁作为公共建筑承载着越来越丰富的文化心理需求，做好桥梁造型和景观的设计显得尤为重要和紧迫。由于绝大多数桥梁由政府投资建造，其消费者往往不是某些人，而是社会大众，因此桥梁概念设计理论需要更新。

桥梁工程的概念范文第2篇

关键词：全寿命设计；桥梁设计；设计分析

一、前言

桥梁设计中全寿命设计理论核心内容利用了全面的、联系的、发展的观点，全面分析桥梁规划、设计、施工、运营、养护、拆除等一系列过程，系统性的研究了工程结构的耐久性，车辆行人的安全性，养护维修的便捷性，成本效益的合理性，防火减灾的高效性，外观造型的协调性，进而提高桥梁在其寿命期限内的服务水平。分析研究桥梁的全寿命设计理论是桥梁建设事业顺应社会经济发展的需要，是满足人们对于安全、便捷、经济、舒适交通出行的需求，更是桥梁设计理论事业发展的必然要求。

二、全寿命设计特点

1、全局性

桥梁全寿命设计特点之一的全局性特点是指基于桥梁设计理论和设计方法为基础的，分析桥梁设计总结其本质，对其科学的设计系统实行研究及综合评价的过程。桥梁设计过程的指导思想是倡导全面的、联系的、发展的观点，而并不是自某一个阶段或者某一个部门的角度出发，需要关注更多的桥梁全寿命设计周期内的所有影响因素，使得桥梁的各种性能需求的得到均衡、得到满足，从而实现追求桥梁全寿命设计这件艺术品的多种效应。

2、创新性

桥梁全寿命设计特点之二的创新性特点是指需要具有动态灵活的、创新思维的设计过程，一座桥梁的设计体现了设计工程师的想象能力，利用手中的有限信息，经过思维发散、创新设计，实现一种自定性至定量的全过程，桥梁设计工程师在全身心工作中，需要考虑用户、业主、社会等多方面的需求，然后利用自己的知识，最终规划出一个客观实际的、详细生动的、满足众多需求的具体量化设计作品。

3、多目标性

桥梁全寿命设计特点之三的多目标性特点是指在桥梁的设计过程中，包括了整体概念、性能结构、外观造型、维护保养、生态效应、风险评估、全寿命成本等一系列的设计行为。为了实现全寿命时期内整体性能的最佳目的，桥梁的设计过程中要实行适宜的协调、有效地衔接每个设计阶段，实现高效的整体设计工作，设计过程当中的工程顺序或工作内容不需要一定有严格的界定，很多时候都在有效衔接每个设计阶段的状况下通过交叉完成的。在桥梁各个设计阶段之中或者整体设计过程之中，设计工作不只是依靠有序的工作循环便能够完成的，而是需要经过多次的循环，并且需要经过多次类似的修改或完善，因为每个设计阶段过程中肯定会存在着交叉或相互重叠情况。

三、全寿命设计过程

1、总体概念设计

桥梁工程师进行桥梁设计时，首先根据业主的需求及建设桥梁的目的，开展总体概念设计构思，全面把握事物的相互联系，为桥梁的建设条件、设计准则、使用寿命年限、投融资估算、投资效益等制定出设计的原则。在这段时期，桥梁设计的核心内容不仅要把握全寿命设计有别于现行设计的特征，而且要分析全寿命设计的规律，提出建设桥梁的设计理论蓝图及其设计原则。总体概念设计作为桥梁设计工作的首项任务，是十分重要的决策过程。

2、结构性能设计

以全寿命设计理论为基础的桥梁结构性能设计，需要桥梁工程师发挥主观能动性，发挥经验及其创新能力。在总体概念设计原则下融合外观造型设计，保证桥梁在使用寿命前提下，把时间参数引入结构细部设计，保证结构的耐久性等性能满足相应的目标值。全寿命的桥梁结构性能设计是把业主需求转成桥梁技术性能说明，利用技术研究、拟定结构构造尺寸、结构受力分析、构造设计及细部设计，从而形成各选方案，保证设计意图及目标可以在建设过程中，还有在桥梁的使用寿命时期内均得以实现。桥梁结构性能设计是以总体概念设计为原则，考虑外观造型设计、需求，结合桥梁规定的使用年限而开展的一系列设计工作。

3、桥梁养护设计

以全寿命设计理论为基础的桥梁养护设计，在桥梁工程师设计过程中除了要分析桥梁的建设期，更要考虑桥梁的使用及养护期，通过桥梁设计把传统的重建设轻养护的习惯，转成建设与养护并重，要担负起全寿命期的责任。所以为保证桥梁有长久的使用寿命，桥梁工程师在进行桥梁设计时，首先要全面考虑结构设施的性能、有效的资源利用、应急处理灾难后果、养护成本、安全性运营、保证环境质量等。通过分析构件的各种类型、各种方案的不同效果，实现对桥梁养护时机、养护措施、养护策略的设计，同时提出合理养护维修要求，而不是待桥梁竣工通车后，再凭借经验采取哪坏修哪的事后处理途径。

4、全寿命成本分析

以全寿命设计理论为基础的桥梁全寿命成本分析，意指桥梁设计在实现可靠性、维修性等规定的同时，把寿命周期费用也当做一项重要设计因素来进行考虑，通过全面考虑设计、性能、费用等反馈信息，来平衡桥梁的性能及其费用，从而提高寿命周期费用的经济性。在设计过程中研究并分析桥梁全寿命时期内的各种行为，考虑整个寿命时期内的影响因素，不仅需要合理设计、有效施工、及时养护管理，而且还要对桥梁设计开展成本效益分析工作。

桥梁工程的概念范文第3篇

关键词：建设；教材；桥梁工程；高职高专

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）25-0100-02

一本好的教材，言简意赅，引人入胜，学生愿学，教师易教，可起到事半功倍的效果。然而，随着改革的深入，市场决定了教育的走向，部分高职高专的教材难以适应市场经济的需要，部分高职高专《桥梁工程》的教材亦然。《桥梁工程》是道路桥梁工程技术专业、市政工程技术专业、公路工程技术专业的一门重要专业课。旨在培养桥梁工程生产第一线的技术型、实践型、应用型人才。诚然，编一本适于高职高专教育的《桥梁工程》教材迫在眉睫、势在必行。本文正是基于这一出发点，以编写好《桥梁工程》教材为目的，从现状分析出发，据现状弊端，研究问题，采取改建措施，指导优化教材编写，教材已出版，感觉尚可。

一、缘由

1.现有教材情况。目前，《桥梁工程》教材版本甚多，侧重点各异，用于高职高专教学用教材或多或少总存在某些方面的不足，主要体现在：《桥梁工程》本科教材较多，有的高职高专《桥梁工程》采用本科教材，但本科教材偏难、理论偏深，沿袭的是学科型教学体系，以理论知识传授为中心，重理论而轻应用，重公式、定理的推导论证而轻工程能力的培养，理论学时太多，实践性环节不足，缺乏应有的沟通，造成理论与实践的脱节，显然也不能适应高职高专教育的要求，高职高专取用效果不佳；《桥梁工程》高职高专教材亦不少，但大多高职高专《桥梁工程》教材“拔高”现象普遍，理论过深，公式推导烦琐，计算较多，高职高专学生数理基础较差较难适应，难以学通；有的高职高专《桥梁工程》部分内容过时，或内容不符，实践偏简，桥梁构造部分偏简，而高职高专分配去向是生产第一线，施工生产第一线需要大量技术型、实践型、应用型人才，主要从事施工管理工作，配套教材与之有偏差。综上所述，因此有必要进行教材方面的改革与建设。

2.现有生源情况。近年来录取的高职高专学生高考分数较低，相当一部分学生数理基础较薄弱，对理论学习的理解能力差、接受能力弱。基于当前高职高专的生源质量，为了适应高职高专教育的需要，必须对《桥梁工程》教材有一个新的合理的定位，达到因材施教，体现高职高专特色。另外，本教材争取在编写内容上能提高学生的学习兴趣、提高学生学习的自觉性。因此，亦必须编写与之相应配套的《桥梁工程》教材。

3.高职高专教学情况，《桥梁工程》教材具有理论性和实践性，然而，现在高职高专教学根据现有教材往往忽视基本理论在工程实际中的应用，不利于学生动手能力培养，不利于学生综合能力的提高。显然，编写与高职高专配套的教材即显得尤为重要。

4.市场需求情况，随经济建设的高速发展，《桥梁工程》发展迅速，技术结构也有新的变化，桥梁工程设计施工管理所需人才也有新的分异，高职高专的毕业生主要是面向生产第一线，主要是从事桥梁工程施工管理等工作。原有的教材内容与目前的职业结构结合较差，工程应用较薄弱，不能突出专业人才素质教育和职业能力培养的要求。

5.《桥梁工程》发展情况。①结构调整，岗位变化，桥梁工程科技施工的迅猛发展，带来职业结构的巨大变化。在这种时代背景下，高职高专教育在高等教育中越来越占有重要地位。显然，高职高专《桥梁工程》的教材亦应与时俱进，作相应变化。②体系理念，目前高职高专《桥梁工程》教材所依据的体系理念，大部分脱胎于本科教材体系理念，高职高专适于自己的《桥梁工程》教材理论正在逐步形成完善。因此必须根据高职高专教育的培养目标，创建新的具有高职高专特色的《桥梁工程》教材。③技术本身，随着国家经济建设和交通事业的发展，桥梁建筑取得了辉煌的成就，且发展迅猛，可以预料桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮，这对桥梁技术的发展提出了新的要求。诚然，高职高专《桥梁工程》教材的建设必须适应形势的需要，反映科技新成就，体现高职高专《桥梁工程》教材特色。

二、改进

针对原有《桥梁工程》的缺陷，新编高职高专《桥梁工程》教材在知识点、结构编排、理论与实践相结合诸方面进行了改进。

1.知识点。随经济建设的高速发展，桥梁工程发展迅速，资料浩瀚，作为高职高专的初学者不宜包罗万象，因此本教材选用那些成熟的理论与典型的经验，使内容体现少而精，精选内容，又不违背大纲。本教材重点介绍简支梁桥的计算，对于其他体系桥梁的内力计算均不作介绍。桥梁施工由桥涵施工技术教材详述，考虑本教材连贯系统性桥梁施工亦作了介绍，具体教学时，可酌情处理。本教材分总论，梁式桥，拱桥，桥梁墩台，悬索桥和斜拉桥，涵洞，旧桥加固，桥梁施工图识读，桥梁施工等九章，共27个项目。

2.结构特点。本教材有27个项目，每一项目都是先简述本项目的知识点、重点、难点及学习指导，然后详述项目内容，最后安排有项目小结及形式多样的思考题与习题对本知识点进行巩固，这样的结构特点有利于学生自学，有利于学生理解，有利于提高学生的学习兴趣，有利于数理基础层次不同的学生学习，总之，便于教师教学，利于学生学习，利于知识的巩固。

3.理论与实践相结合。基于当前市场发展、生源情况、行业结构、教材弊端、职业特点诸多方面的原因，本《桥梁工程》教材内容坚持理论教学以“必须、够用”为度，针对应用型人才的特点，参照国家现行规范规程、现行行业标准等，针对高职高专注重实践、注重应用的特点，针对道桥工程、市政工程等专业的特点，以掌握概念、掌握桥梁的基本设计理论与桥涵的构造、强化应用为重点，侧重桥涵构造的分析介绍，侧重结论的定性分析及其在实践中的应用等。以能力培养为主线，构建应用性内容体系，重点加强应用知识能力的培养。注重知识的实用性和培养学生的分析问题、解决问题的能力。编写时力求语言通顺，文字简练，讲清基本概念，简化公式推导，注重实用。

4.消除重复，融合贯通。部分原《桥梁工程》教材部分内容重复，对知识的相互渗透和衔接考虑不够，教材的整体性和综合性较差，新材料、新结构、新理论介绍较少。本教材对《桥梁工程》的内容进行了优化，避免了一些内容的重复出现；减少了教材中一些复杂的公式推导；增加了一些必要的、相关的新知识。

三、成效

本《桥梁工程》教材专为高职高专教育编写，在如下诸方面感觉有成效。

1.内容整合，结构合理。本教材对桥梁工程的内容进行了整合，使桥梁工程的知识结构由低到高，由浅入深，体现知识的科学性与实用性，增强了针对性，使教材的目的性明确，教材力求反映高职高专的职业特点，以利学生学习效率的提高。《桥梁工程》是专业课，根据《桥梁工程》教材的性质和基本要求，按照人类的认识规律，将桥梁工程的内容进行了必要的调整，重组《桥梁工程》教材体系，精选《桥梁工程》教材内容，实现相关内容的相互贯通，相互渗透，使其更具合理性和系统性。另外，当前高职高专侧重实践，室内理论学时较少，本相应的配套教材篇幅作了精简、优化。在认真分析桥梁工程内在联系的基础上，结合知识在工程实际中的应用，按有利于学生掌握《桥梁工程》教材内容、有利于培养工程应用型人才，有利于教学体系和教学方法的改革出发，编写了本教材。

2.基于特点，定位教材。高职高专教育《桥梁工程》教材目标具有直接性和职业定向性，其教材与职业的对应性强，加强了岗位工作能力的训练。本教材更加注重知识的实际运用和应用的方法，教材内容的深度、广度以生产和服务为需要。

3.缩短理论学时，加强实训环节。高职高专教育培养适应生产、服务第一线的高层次的技术型、技能型的应用性人才。作为高职高专教材应突出自身特点，轻理论推导，重实际应用，注重对学生分析问题能力的培养，注重学生应用能力的培养，注重学生综合素质的提高；因此，本教材的章节安排、字里行间力求反映高职高专特点，精简、缩短了理论学时，优化、加强了实践性环节。

四、特色

教材已出版，感觉在如下方面做得较好，有些特色。

1.结构编排特点新颖，系统上进行调整优化组合，各项目都按知识点、重点、难点、学习指导、项目内容详述、项目小结、思考题与习题等组成，举一反三，反复例证，有利于教师教学，有利于学生学习，便于学习巩固。

2.内容上吐故纳新有新意，教材理论部分以“必须、够用”为度，以掌握概念、强化应用为教学重点，以能力培养为主线，构建应用性教材内容体系，重点加强应用知识能力和创新能力的培养。内容应围绕以掌握概念为基础、以强化应用为重点、以结构构造分析为手段的中心内容展开，引系工程实际和有特色的例题、习题和思考题，从而加强知识的相关性和科学性，使学生提高理论联系实际的能力，更适于高职高专学生学习；内容结构，注重知识的横向拓展与结合，体现知识的先进性和应用性，培养学生关注和掌握新知识、新技术的能力；使学生上手快、适应性强。

3.精述基本概念、基本理论，篇幅有删减、有增补，更利于教师教学，更适于学生学习、理解、掌握。精讲基本概念，即桥梁工程基本概念、基本理论详述、精讲；删繁就简，去旧增新，即减少了教材中不必要的、烦琐的公式推导和一些重复性较大的内容；同时增加了一些必要的、相关的新知识，选用的例题和习题注意实用性和趣味性，选取与当前工程实际联系密切的习题；本教材突出重点，优化顺序，精选内容，减少了课内学时的内容。

4.本教材配有PPT电子教案及思考题与习题答案，便于教学，利于学习。教材业已出版，感慨良多，虽绞尽脑汁、下大力气，力求完善，但终因水平所限、编写匆忙等诸多原因，仍难遂心如愿、仍感不是十分满意。瑕疵之处不少，诸如：虽反复精简内容，但教材篇幅还是过长；实践与理论的比例，虽多次反复调整，仍不是十分满意，如此等等，尚需努力，使其臻于完善。

参考文献：

[1]陈宝春，上官萍.福建省桥梁工程精品课程教学内容改革与教材编写[J].高等建筑教育，2009，18（2）：52-56.

[2]项海帆.改革工程教育培育创新人才[J].高等工程教育研究，2007，（5）：1-5.

[3]林玉森，信丽华.桥梁工程课程立体化教材的建设[J].新校园，2010，（12）：15-16.

[4]石雪飞，阮欣，涂雪.桥梁工程多媒体教材的研究与开发[J].高等工程教育研究，2004，（3）：81-83.

[5]王俊，罗韧.桥梁工程课程教学研究与实践[A].第九届全国高校土木工程学院（系）院长（主任）工作研讨会论文集[C].2008，（11）：245-247.

[6]上官萍.桥梁工程课程体系教学改革探讨[J].高等建筑教育，2007，16（z1）：20-22.

[7]中华人民共和国教育部.关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见[Z].教高[2006]16号.2006-11.

桥梁工程的概念范文第4篇

随着城市建设的不断推进，景观桥梁建筑逐渐得到人们的青睐。该文通过分析现有景观桥梁设计中的常用设计手法，以期对景观桥梁设计拓展思路。景观桥梁设计中的仿生学设计在建设遇到瓶颈时，可提供解决思路。通过利用地域特点，将桥梁设计与地域设计相结合也是景观桥梁设计中的主要创新方向。通过新技术运用，与桥梁设计实际相结合，桥梁的创新设计手法将有效指导景观桥梁建设工作。

关键词：

景观桥梁；仿生学设计；地域性设计；创新设计手法

所谓景观桥梁指的是城市桥梁、风景区桥梁以及对景观敏感性较高的桥梁[1]。目前，我国的桥梁美学理论依据不同桥梁类型已取得不错的设计成果，然而桥梁景观设计仍存在很大的提升空间，需要设计人员不断地在实践中发现问题并解决，不断地进行创新性的景观设计。该文提出了一些重要的创新设计手法，如，仿生学设计、整体性设计、地域性设计等，为景观桥梁的工程实践提供支持。

1景观桥梁设计的概述

相比与一般住房建筑，桥梁建筑的主结构多跨越峡谷、大河等，顺桥向多为狭长带状，主跨结构的承重以拱、梁、拉锁等为主，内部应力复杂，施工工艺较为多样。桥梁建筑设计时需考虑不同体系的受力分析，造型需满足静力平衡要求。景观桥梁除了具有一般桥梁建筑功能外，还能给人带来美与视觉上的冲击。它遵循桥梁与环境和谐的理念，符合桥梁的造型美标准，体现了人文、自然、历史的结合或象征作用。一般的桥梁设计师多结构工程师出身，其设计方案偏重技术，而看轻艺术，难以达到景观桥梁设计的要求。景观桥梁的设计主要分为概念设计和细节设计两个方面[2]。概念设计是在桥梁建设的早期，设计师根据桥梁需求萌发的创意灵感，包含功能设计和结构设计两部分。细节设计则是运用丰富的实践经验和专业知识，推理、计算、决策，进而得出满足要求的设计方案[3]。

1.1景观桥梁概念设计景观桥梁概念设计侧重探究怎样通过造型或其他方面来提高桥梁的审美价值，使得桥梁与周围环境构成景观地标。景观桥梁对桥梁的建设环境也有较高要求，景观桥梁的概念设计就是通过分析桥梁需求，实现美观、安全、经济、适用的目的。景观桥梁的概念设计首先是收集桥宽、跨度、通航、荷载、周围环境等资料；其次要构思施工方法、材料、造型、装饰等；再者对主要的断面、平面、立面、结构尺寸进行说明；最后还要通过计算机技术形成透视图或模型。

1.2景观桥梁细节设计桥梁设计方案经过概念设计后就需要进入规范的细节设计阶段，该阶段中桥梁各部件需要进行详细图示，还可能要通过测试、实验等方式预测参数性能指标。细节设计首先要分析景观桥梁的建筑环境，考察环境条件；其次，要对比满足观赏要求和功能需求的桥型方案，分析各方案的优缺点，选定经济、社会效益最佳的设计方案；再者还要构思桥梁的表面处理、桥梁造型以及照明设计；最后还要预测桥梁的景观效果，对细节设计方案进行优化与改进。

2景观桥梁的仿生学设计手法

仿生学设计理念源于人类所处的生存环境，通过模拟万千的生物，使得设计更接近自然，创意也更加合理[4]。将桥梁建筑和仿生学相结合，就为设计师提供新的创意与灵感，推动桥梁造型创新。仿生学的设计手法让更多全新的桥型成为可能，模仿动物是较多的一种仿生设计手段。如，模仿恐龙等大型爬行动物，设计师们设计出形态优美、实用方便、节约用料的拱形桥型。斜拉桥通过举重运动员的受力特征与身体姿势而得到创意灵感；悬索桥的创新来自蜘蛛网的大跨度而得出。彩虹桥也是仿生桥梁景观设计的又一力作。翻绳桥由主梁、斜塔、主缆组成飘逸造型，给人以新颖、高雅优美、壮观雄伟的感觉。而“贝壳”桥型既具有永久性，又有现代感，其造型优美与大海中的贝壳一样。

3景观桥梁的地域性设计手法

处于不同地域的桥梁，往往能呈现出该地域独有的特征。地域性的桥梁设计是设计师们常用的一种景观桥梁设计手法。地域性特征是社会经济条件和自然条件相互作用产生的，随着时间推移和场所变动而变化，是区域间差别的重要体现。地域性设计将有代表性的各地文化抽象成特有造型，运用到桥梁造型设计中，体现出不同民俗、自然环境、历史古迹的设计手法。

3.1地域性设计手法的特征首先，地域性的桥梁造型设计体现了当地的审美意向、风土人情、文化历史、地理地貌等人文和自然条件；其次，吸收了可用于桥梁造型设计的当地优秀建筑文化观念；再次，采用当地特有的能源与材料，来表现当地桥梁的建造水平和技术；最后，地域性设计具有其他地区所没有的鲜明特异性，具有地域经济性。基于上述几点，在景观桥梁设计中应用地域性是可行且极具价值的选择。

3.2地域性设计在桥梁建设中的应用在桥型设计中，地域性设计的经典手法有开合式的活动桥，这种桥型克服了已有桥型在结构和材料上的缺点，完美地利用了桥梁所处的地域特征。在桥梁造型设计中，我国的伸臂梁桥就是在当地山岭地貌基础上，在结构与材料上选用更适用于山区桥梁的桥式。英国的福兹桥、我国的十字桥、江南三接桥、杭州湾大桥等桥梁造型都利用了地域性设计手法。在桥梁建筑选材上，桥梁材料集中在石头、钢铁、木头、竹子、钢筋混凝土等，不同材料的造型、防腐、强度都有各自特征，桥梁建设者通过根据地域性特色来选取桥梁建筑的材料。景观桥梁的地域性设计方案需要满足如下原则：(1)美观性原则，充分考虑桥梁建筑的造型美观因素，做到结构新颖、壮观雄伟；(2)技术性原则，采用新的技术手法，以轻型钢结构为主，体现美学并考虑照明效果；(3)统一性原则，保证景观桥梁与周围环境、土地利用的和谐关系；(4)地标性原则，体现桥梁所在地区的地域特征；(5)经济性原则，保证桥梁通行需求基础上，还要考虑技术方案的可实施性和工程经济性。

4景观桥梁的整体性设计手法

景观桥梁的整体性设计需将桥梁与配套设施、周围环境等各方影响元素都考虑进来，融成一个整体，以实现桥梁的环保功能、交通功能、观赏功能，营造出人文景观的高度和谐，达到整体最佳效果。当景观桥梁与周围环境、附属设施统一成整体时，体现在多样统一与形式均衡、形式契合、层次感清晰等特征。

4.1整体性设计的环境特征景观桥梁整体性设计需将桥梁建筑与周围环境融为一体，这里的环境不仅包含自然环境还包含人文环境。桥梁的建造必然会给自然环境带来干扰，整体性设计理念倡导利用自然条件，减少对环境的人工干扰。城市景观桥梁还要与桥梁所处城市的其他景观相呼应，共同构成具有城市象征价值的和谐映证。

4.2整体性设计的自身特征桥梁一般分为上部构造、附属构造、下部构造等主要构件，在运用整体性设计手法时还需注意桥梁本身的协调性。给人美感的景观桥梁具有如下特征：各构件有序组合、外型流畅轻盈、构件通透纤细、色彩明快、形式结构反映传力特点等。

4.3整体性设计的建筑群体特征桥梁的存在并不是孤立的，而是与其所处的建筑群相互映照，整体呈现出来。自然环境中的景观桥梁需与自然景观以及已有建筑相适应，共同呈现出景观主题。城市环境里的景观桥梁设计时，需将环境里的各种建筑进行整体配合，做到桥梁与周围建筑的和谐并存、相映生辉，为城市整体景观增添美感。整体性的景观桥梁设计手法为桥梁设计提供重要指导，使得桥梁在体现自身特色时，也能满足城市整体景观的需求。

参考文献

[1]西蒙•贝尔，著.景观的视觉设计要素[M].王文彤，译，王方智，校.北京:中国建筑工业出版社,2004.

[2]杨士金,唐虎翔.景观桥梁设计[M].上海:同济大学出版社,2003.

桥梁工程的概念范文第5篇

关键词：道桥设计；问题；措施

中图分类号：U448文献标识码： A

引言

随着国民经济增长,人民生活水平提高,对铁路运输安全性、时间性、舒适性要求越来越高,为适应国民经济发展的需要,以既有铁路提速(客车160～ 200 km/h,货车90 km/h)、较高速度的客货共线(客车200～ 300 km/h,货车120 km/h)、较高速度的客运专线(客车250～ 350 km/h)的铁路建设新高潮已经拉开序幕。

1、铁路桥梁现状

随着改革开放的不断深入发展，我国的铁路工程建设得到了迅速的发展。作为道路工程的重要组成部分，桥梁的建设速度非常快。近年来，我国的桥梁建设进入了一个新时期，主要表现为一大批结构新颖、跨度大、技术含量高的桥梁被建成，这表明我国的桥梁建设已经达到国际先进水平。我国最近几年来建成的大跨度桥梁在世界桥梁建设领域中产生了广泛的影响，取得了显著的地位。

2、高速铁路桥梁的特点

高速铁路由于具有高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点,对其土建工程提出了极其严格的要求。由于速度大幅提高,高速列车对桥梁结构的动力作用远大于普通铁路桥梁,桥梁出现较大挠度会直接影响桥上轨道平顺性,造成结构物承受很大冲击力,旅客舒适度受到严重影响,轨道状态不能保持稳定,甚至危及列车运行安全。这些都对桥梁结构的刚度和整体性提出了严格的要求。高速铁路桥梁的特点可概述为:

2.1、桥梁所占比例大,高架长桥多桥梁在高速铁路中所占的比例较大,主要原因是因为在平原、软土以及人口和建筑密集地区,通常采用高架桥通过。高速铁路桥梁技术标准要求高,因而投资也较高,桥梁设计和建造对高速铁路的建设周期和造价都会产生重大的影响。

2.2、以中、小跨度为主由于高速铁路对桥梁刚度要求严格,因此,桥梁不宜采用大跨度,应以中、小跨度为主。

2.3、桥梁刚度大,整体性好为了保证列车高速、舒适、安全行驶,高速铁路桥梁必须具有足够大的竖向和横向刚度以及良好的整体性,以防止桥梁出现较大挠度和振幅。同时,还必须严格控制由混凝土产生的徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形,以保证轨道的高平顺性。

2.4、限制纵向力作用下结构产生的位移,避免桥上无缝线路出现过大的附加力由于桥梁结构的温度变化、列车制动、桥梁挠曲会使桥梁在纵向产生一定的位移,引起桥上无缝线路钢轨产生附加应力,过大的附加应力会导致桥上无缝线路失稳,影响行车安全,因此,要求桥梁墩、台具有足够的纵向刚度,以尽量减少钢轨附加应力和梁轨间的相对位移。

3、应对铁路桥梁设计出现问题的措施

3.1、落实桥梁设计的可持续发展观，加大科技的投入

现代铁路桥梁设计中，需要采用到多方面的科学技术辅助，例如采用计算机对数据进行精确运算、绘制图纸等；应用桥梁智能制造系统；采用遥控技术控制铁路桥梁的施工。在设计中增加科技的投入，尽量减小成本、缩短施工周期及施工消耗，这一切都遵循了可持续发展的观念，符合当前经济发展趋势。

3.2、抗震设计

3.2.1、抗震设计参数

桥梁结构的刚度、强度和延性,是桥梁抗震设计的三个主要参数。桥梁抗震设计应同时考虑刚度、强度和延性,尤应注重提高桥梁结构整体的延性能力。刚度为了正确可靠地计算结构在地震侧向力作用下的变形,进而控制其变形,设计时必须估算出结构的实际刚度。这个量值把荷载或作用力与结构的变形联系起来。对结构刚度的估计值将直接影响到对结构地震反应位移的预期值。强度要保证桥梁结构在预期的地震作用下免遭破坏,结构就必须具有足够的强度,以抵抗结构在其弹性地震反应时所产生的内力。延性延性是位于地震区的桥梁结构所必须具备的一个重要特性。由于地震动对结构的作用是以运动方式,而非力的方式出现,当大地震迫使桥梁产生大变形时(这些变形可能远远超出了弹性范围),结构必须仍能维持其大部分初始强度,能够依靠其延性在大地震中免于倒塌,把严重的破坏降低到最低限度。《铁路震规》规定:对简支梁桥,按多遇地震检算墩身的强度、偏心和稳定性,并按罕遇地震对钢筋混凝土桥墩的延性进行检算。

3.2.2、抗震概念设计

抗震概念设计是从概念上,特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策。对地震区桥梁,必须选用合理的结构体系。从抗震角度出发,合理的结构体系应符合下列各项要求。具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变而成为薄弱部位;具备必要的承载力、良好的变形能力和耗能能力;从以上概念出发,理想的桥梁结构体系布置应是:从几何线形上看,桥梁是直的,各墩高度相差不大。因为弯桥或斜桥使地震反应复杂化,而墩高不等则导致桥墩刚度变化,使抗侧力桥墩中刚度较大的最先破坏。

3.3、上部结构型式设计

高速铁路一般按双线修建,在双线并列的情况下梁部结构可采用两单线桥的分离式结构,如T形梁和分离式箱梁;也可采用双线桥的整体式结构,如整体式箱梁。从理论上讲,整体式与分离式应具有相同的竖向刚度,但由于在计算中,整体式结构按双线活载进行了折减,因而其变形较小;从车辆运行的平稳性上看,整体式由于自重加大,旅客乘坐舒适度有更大改善;从结构来说,整体式结构由于腹板少,有利于节省施工量,且较厚的腹板对布筋和提高耐久性都有利;从施工来看,整体式在制梁速度上也比分离式明显加快。因此,设计上部结构时,应优先考虑整体式结构。

3.4、桥面设计

高速铁路桥梁设计主要分为桥面宽度设计和桥面布置两个方面内容。第一,高速铁路桥梁的桥面宽度较普速铁路桥宽,以适应高速行车要求,并便于检查和养护。为了检查人员安全,人行道内侧距车辆壁应≥1.2m(风压带宽度)。同时人行道直接布置在主梁翼缘上而不采用在主梁外侧加托架的方案。第二,高速铁路为了便于桥上线路养护维修作业,不设护轮轨,而采用加高挡碴墙的措施,以防止列车倾覆。道碴槽的宽度根据满足道床清筛的要求而定。接触网支柱在桥上的位置是根据接触网专业的技术要求和曲线内侧限界加宽要求确定的。为满足桥上行走桥梁检修小车的要求,接触网支柱外侧至护栏内侧至少需要0.8m的宽度。

4、结语

铁路桥梁由于其特殊性，在施工质量方面要求十分严格。然而，影响混凝土浇筑质量的因素众多，以上这些因素只是其中一部分，还有很多可知和不可知，可预料和不可预料的因素。因此，为了保证施工质量，必须从源头开始，首先从人的质量意识开始抓起，每一步工序都应进行严格的质量控制，对已经出现的问题及时补救，对未出现的问题应防患于未然，抓好每一个质量关。

参考文献

[1]项海帆,吴定俊. 我国铁路桥梁的现状和展望[J]. 铁道建筑技术,2001,02:1-5+0.