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文檔簡介
第三章橋梁結(jié)構(gòu)的美學(xué)設(shè)計
第一節(jié)梁橋第二節(jié)拱橋第三節(jié)
剛構(gòu)橋第四節(jié)懸索橋第五節(jié)斜拉橋第六節(jié)附屬設(shè)施第一節(jié)梁橋
1、主梁形態(tài)2、橋墩3、橋臺3.1減輕橋臺體量3.2橋臺與梁端的結(jié)合3.3橋臺與周圍環(huán)境的結(jié)合
1、主梁形態(tài)
主梁是梁橋的主構(gòu)要素,其形態(tài)的纖細(xì)、輕巧、連續(xù)流暢是橋梁美學(xué)設(shè)計的重點。
1.等高度梁的長細(xì)比當(dāng)采用等高度梁時,梁底線與橋面線平行,如果作成多跨連續(xù)梁,不僅能滿足現(xiàn)代交通高速車流的要求,而且形態(tài)上簡潔坦直,此時確定形態(tài)纖細(xì)感的重要準(zhǔn)則是梁的長細(xì)比,即跨度L與梁高H之比(L/H)。梁的長細(xì)比不同,會使人得到笨重壓抑與纖細(xì)輕巧的不同感受。
在《橋梁建筑藝術(shù)與造型》一書中萊昂哈特所提出的梁的長細(xì)比應(yīng)在5~30之間,連續(xù)梁可達45,有較大的選擇余地,應(yīng)充分進行比較和研究。圖3-1是長細(xì)比分別采用10和20時的單跨梁橋形態(tài),顯然圖b)效果較好。
2.加腋梁
為了抵抗支承處的強大負(fù)彎矩,連續(xù)梁橋主梁高度向橋墩處逐漸增加形成梁腋。此時梁下側(cè)邊緣形成弧線或斜線,這種形態(tài)與等跨等高度梁橋的單調(diào)相比,增加了美觀和情趣感,呈現(xiàn)了一越而過的跨越感。根據(jù)不同跨徑及受力狀態(tài),如圖3-3所示有多種加腋梁形態(tài)。
萊昂哈特指出,如果橋面是水平或傾斜的直線時,采用直線加腋較協(xié)調(diào),剛勁大方,加腋長度不要大于0.2l,而斜度不大于1:8。因為較陡較長的梁腋會影響梁的力度與纖細(xì)感。加腋梁橋的邊孔跨徑一般都應(yīng)小于主孔跨徑,為主孔的0.7~0.8,這樣使邊孔正彎矩不致大于主孔的正彎矩,且在梁的端部不必加梁腋,這不僅符合力學(xué)原理,而且外觀也穩(wěn)定美觀。如果橋面具有豎曲線,則宜采用與之相協(xié)調(diào)的曲線加腋,如拋物線、擺線等,其曲率向主孔跨中逐漸減小。梁底曲線應(yīng)與梁緣相平行的線相切,尤其在邊跨末端更應(yīng)如此。圖3-4為相切與不相切時高度方向放大示意圖。
圖3-6為德國科隆的多伊茨橋,是一座建于40年代又于70年代拓寬了的老橋,其加腋曲線在底翼緣的勾勒下顯得非常優(yōu)美,使得主梁纖細(xì)而有生氣。
相反,當(dāng)加腋曲線為圓弧線時,在主孔跨中梁高很小,而墩上梁高很大,邊孔的梁底曲線在末端又向上傾斜時,看上去形態(tài)似拱非拱,削弱了梁橋特征。圖3-7中的橋梁就是一個例證。
圖2-63中瑞典的奧蘭德橋也是如此,厚的加腋與薄的梁頂之間的對比明顯地妨礙著梁的體量與高的纖細(xì)橋墩之間的視覺平衡。
3.主梁預(yù)拱度與橋面豎曲線
大跨度橋梁的主梁水平延伸較長時,會產(chǎn)生中部下垂這一視覺錯誤,再加上橋梁自重及活載產(chǎn)生的撓度,使中部下垂感更顯突出,它不僅在外形上不美觀,也會削弱穩(wěn)定感。在這種情況下,往往對梁加設(shè)預(yù)拱度(反撓度)。預(yù)拱度的大小一般采用相當(dāng)于恒荷載和一半活荷載產(chǎn)生的撓度值,但跨度增大時,應(yīng)附加從視覺上所需的反撓度。一般來說,當(dāng)跨度很大時,預(yù)拱度在人們的視覺上會感到明顯地減小,即使取稍微大一點的預(yù)拱度也不醒目,但在小跨度情況下,預(yù)拱度往往有過大之感,因此必須仔細(xì)體察圖紙與實際之間所存在的差異。
圖3-8為德國最早的長跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋——內(nèi)卡運河橋(建于1950年,主跨96m)看上去像座剛構(gòu)橋但實際上是3跨連續(xù)梁橋,邊跨在翼墻后面,長細(xì)比為25~56,預(yù)拱度幾乎覺察不出,梁底曲線緩和而優(yōu)美,懸臂橋面形成薄的“飾帶”,而其陰影又增加了梁的纖細(xì)輕巧,加上柔和的乳黃色彩,與自然景色一起構(gòu)成一幅令人陶醉的畫面。
另外由于橋下凈空的需要而橋面設(shè)計豎曲線時,其橋面頂部也呈現(xiàn)出曲線美,增加了梁橋的風(fēng)韻。為了使這種優(yōu)美形態(tài)鮮明,一般取主梁頂面與底面平行。但如果大跨徑橋梁其孔徑布置采用邊孔漸小,則主梁底緣豎曲線形也可曲率半徑稍大些,這樣各跨主梁高度不等,并隨跨徑減小梁高略減低,既能適合跨徑與梁高比例、又能使梁底曲線與橋面豎曲線協(xié)調(diào)順暢,如圖3-10所示。
應(yīng)注意的是橋梁縱斷線形不僅僅是考慮橋的本身,而是由包含引橋部分道路路面總體線形所控制,因受多種制約條件的影響,必須使橋立面形態(tài)銜接順適,自然流暢,和諧優(yōu)美。圖3-11為日本的浜名湖大橋,具有矮的梁腋和橋墩。它們和順地追隨著高速公路的S形曲線,連續(xù)而流暢。
4.主梁斷面
主梁的長細(xì)比最能體現(xiàn)梁橋的形態(tài),但梁實際的長細(xì)比常常由于技術(shù)上或經(jīng)濟上的原因而受到限制,此時可設(shè)法改進主梁斷面造型,以達到使橋梁形態(tài)看上去比實際更纖細(xì)輕巧的目的。具體有以下措施:1)橋面板向邊梁外側(cè)懸伸。2)選擇緣梁(飾帶)高度d是增強長細(xì)比的方法。3)改變主梁斷面形狀是增加長細(xì)比的有效途徑。
5.梁底的處理上部構(gòu)造的底部包括縱、橫梁或橫構(gòu)的梁底面及排水管、電氣設(shè)備、管理用線等附屬設(shè)施。從橋下方看上去,繁雜而陰暗,成為視覺障礙。從景觀角度考慮,上部構(gòu)造底部應(yīng)該進行處理,尤其是城市內(nèi)橋梁,視點比較靠近,更應(yīng)十分重視。
一般說采用箱梁時,可將管道線路等盡可能安放在箱體內(nèi),外面看上去較舒暢輕松。而板梁梁的根數(shù)多,在構(gòu)造上必須有橫梁橫構(gòu),加上管道線路外露,更顯繁雜,此時應(yīng)采取相應(yīng)措施:
1)盡可能將管道線路裝在梁的內(nèi)側(cè),或者嵌人墩壁內(nèi)減少外露,如圖3—14所示。
2)采用裝飾面板進行遮蓋。圖2—15為日本東京市區(qū)一座高架橋,其鋼橋墩采用全焊結(jié)構(gòu),制作精良,非常漂亮,而鋼梁的側(cè)面用傾斜的裝飾板,梁底則用百葉窗一樣的格板覆蓋,再加上色彩的調(diào)配,使橋下空間明亮而舒暢。
3)如果管線只能外露時,為了使其不醒目,可涂上與主梁相同或近似的色彩。
4)如果梁根數(shù)較多,也可以從整體角度去考慮,通過精巧施工著重強調(diào)其形成獨特韻律的景觀效果,如圖所示。
應(yīng)該注意的是在橋梁設(shè)計的初期,對影響環(huán)境與美觀的附屬設(shè)施就應(yīng)進行綜合考慮,進行適當(dāng)?shù)拿缹W(xué)處理,而不要在橋修成之后再進行補救。
6.桁架梁
桁架梁是將實腹梁構(gòu)造多余部分去掉的合理構(gòu)造。自19世紀(jì)以來,幾乎所有大跨度鋼橋均離不開桁架,而預(yù)應(yīng)力混凝土的使用,使桁架梁橋也得到了發(fā)展。對于桁架梁,從美學(xué)觀點看在水平方向延伸的動勢起主要作用的是上、下平弦桿,而以相同幾何圖形反復(fù)布置的腹桿形成了明確的節(jié)奏與韻律。但另一方面,由于不同方向、不同尺寸的桁桿組合,從斜方向注視時錯綜復(fù)雜,原有的空間圖案被切割得經(jīng)緯不清、視覺混亂,成了美學(xué)設(shè)計上的大忌。
如圖3—18所示,當(dāng)通過這座下承式桁架橋時,真感到鉆進了一個巨大的鐵籠中。
精心安排與組織桁桿對桁架構(gòu)造是至關(guān)重要的,需注意以下幾點:
1)桁架中桁桿的不同傾斜方向應(yīng)限制到最少,而且盡量互相平行而有規(guī)則,看上去會更輕快。
2)桁架的空間形狀盡可能適應(yīng)不同方向的視線,不能僅僅滿足立面圖上的良好布置,從斜方向看上去也能減少交叉和相互干擾,因為桁架斜桿只限于兩個方向,使桁架由許多等邊三角形構(gòu)成,能令韻律簡潔清新。圖3-19所示的日本一座桁架橋就是一個例子。圖3-20是我國位于四川省成昆線上的三堆子金沙江橋,桁架采用交叉斜桿構(gòu)成,由于也只有兩個傾斜方向,并彼此平行,看上去也很輕巧簡潔。
3)桁桿尺寸比例也十分重要,既不能太細(xì)也不能太粗,表面應(yīng)該是封閉的,與弦桿連接應(yīng)采用小的、甚至不用節(jié)點板。有條件時應(yīng)盡可能采用焊接,以減少表面上大量鉚釘或螺釘所帶來的繁亂和沉重感。
4)引起繁雜感的原因之一還在于保證弦桿的抗風(fēng)強度及橫向穩(wěn)定的風(fēng)構(gòu)(即上、下風(fēng)架)。橋面不太寬時,上弦桿在橋面5m以下可不設(shè)置風(fēng)構(gòu)。即使設(shè)置,讓風(fēng)構(gòu)僅有兩個方向傾斜的斜桿,并彼此交叉布置是最佳的解決方法。
5)橋梁較長時,同一方向斜桿連續(xù)出現(xiàn)也會產(chǎn)生單調(diào)感,此時可在腹桿的排列上進行適當(dāng)?shù)淖兓?/p>
6)大跨度桁架橋采用曲弦桁架時其整體形態(tài)變得柔和美觀,既顯示了橋梁整體所設(shè)置的預(yù)拱度,同時又很好地體現(xiàn)出將很大空間—跨而過的力動感。如圖3-22所示為日本大阪港大橋,其姿態(tài)雄偉壯觀又柔美生動。如設(shè)計成直線平弦,則必然呆板機械了。
7)如圖3-23a)所示的多跨簡支桁架橋,小規(guī)模而重復(fù)出現(xiàn),使人感到厭煩,視覺也不連續(xù)。如果將上弦桿連成整體或者改為連續(xù)桁架(圖b)則會感受到更為輕快而連續(xù)的韻律。
2、橋墩
橋墩必須具備安全可靠地傳遞上部結(jié)構(gòu)的力傳到基礎(chǔ)以及承受水壓力、風(fēng)力和防撞等功能。橋墩設(shè)計除必須考慮其功能、經(jīng)濟、施工技術(shù)及管理各種因素外,還必須考慮與上部構(gòu)造中的梁及周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),特別是城市內(nèi)高架橋,墩比梁更靠近人的視點,墩的形狀、體量、表面處理及附屬物等都形成了景觀要素,是美學(xué)設(shè)計的重點。
1.橋墩形態(tài)以混凝土材料為主的橋墩最富可塑性,創(chuàng)作自由度極大,美學(xué)設(shè)計上要注意其結(jié)構(gòu)上的輕型合理與藝術(shù)造型上的美觀,注意立體形態(tài)的虛實、剛?cè)?、凸凹及光影變化,力求多樣而統(tǒng)一,一般橋墩造型設(shè)計為對稱。
圖3-25~圖3-27分別是奧地利三座橋所采用的X型、V型、四叉型和薄殼式橋墩的實例,特色鮮明。四叉形橋墩薄殼形橋墩
圖3-28為日本的辰已高架橋,因橋面高低不同而巧妙地利用了Y型橋墩。
圖3-29為日本位于大阪灣的南港東雙層高架橋,近似H型的橋墩,形態(tài)簡潔、空透輕巧,功能合理而經(jīng)濟。
2.橋墩纖細(xì)感的美學(xué)處理
橋墩的體量大小與上部構(gòu)造的輕巧纖細(xì)有關(guān),對橋的整體景觀影響很大,因此要使橋墩看上去輕盈纖細(xì)而有韻味,并與纖細(xì)的主梁相協(xié)調(diào)是一個重要問題,可以采取以下做法:
1)墩表面增加縱向線條與凹槽:橋墩表面上增加縱向裝飾線條或開槽形成凹入部分,可以強化豎直的方向性,產(chǎn)生挺拔直立的纖細(xì)感,加上凹入部分使反光面減少,對減輕笨重的體積感,改善單調(diào)呆板的表面都很有利。如果線條較細(xì)或凹人較淺時,這種效果也相對減弱。帶有縱向線條的圓柱墩帶有凹槽的Y形墩,墩面的處理增加了韻律感。
2)改變橋墩斷面形狀:橋墩斷面形狀取決于功能、應(yīng)力及施工技術(shù)。斷面形狀對墩的造型起著關(guān)鍵性作用,應(yīng)予充分比較和考慮,并且如果橋墩上要安置排水管、電纜等附屬物,在設(shè)計橋墩斷面初期就應(yīng)一并考慮、精心安排。橋墩常見斷面形狀有矩形、多角形、圓形、橢圓形等。對有棱角的斷面切角或圓弧過渡,使橋墩棱角處變?yōu)樾泵婊蚯?,是改善橋墩形狀的有效方法,使橋墩看上去更富有柔和輕巧感。
圖3-32中雖然是上小下大的笨重橋墩,但由于采用空透形態(tài),使其體量感有所減輕。
如圖3-25中的X形墩與圖2-64中的V形墩都顯得非常輕快而有韻味,與優(yōu)美的環(huán)境相協(xié)調(diào)。
3.橋墩的配置
橋墩配置包括橋墩的數(shù)量和位置。從景觀上講,希望橋墩數(shù)量少,梁下空間大,采光充分。但墩數(shù)、位置及形狀與墩位處的地形、上部構(gòu)造形式及橋?qū)?、荷載等因素有關(guān),在充分考慮這些因素的前提下,應(yīng)盡可能數(shù)量少,形態(tài)統(tǒng)一,注意整體橋墩在景觀上的連續(xù)性與韻律感,特別是高架橋,要避免墩高、量多,橋下視野狹窄如同墩林一般,如圖3-33所示。
圖3-34為日本東京灣橫斷道路橋的橋墩造型,經(jīng)過反復(fù)論證后的形態(tài)非常優(yōu)美,整體韻律感很強,為這座大橋增色不少。
4.橋墩與梁的結(jié)合
橋上部構(gòu)造與支持它的橋墩間的連接關(guān)系在造型上也要注意,特別是視點距離較近時影響更大。其美學(xué)處理要點主要是考慮視覺上的自然、連續(xù)及解決繁雜感問題。
1)二者接合處應(yīng)盡可能自然、順暢、簡潔、無橫梁,以減少視覺障礙。如圖3-35所示由于采用了隱式帽梁。使上部構(gòu)造底面看上去連續(xù)、通暢。
2)如果墩柱通過蓋梁與上部連接,這種結(jié)合,沿橋軸方向看去,橋下面連續(xù)性被橫梁隔斷,墩成為視覺重點,要特別注意墩的造型與表面處理,改善視覺印象,如圖3-37中的橋墩,造型考究,蓋梁與墩柱巧妙結(jié)合,形態(tài)優(yōu)美而柔和。
另外這種情況下,蓋梁端頭或耳梁盡量不要突出,否則會對橋梁的整體連續(xù)性有所削弱,留下遺憾,如圖3-38。
3)橋墩與上部構(gòu)造結(jié)合設(shè)置有支座等構(gòu)造時,看上去有繁雜感,采取如圖3-39所示的方法,將橋墩向梁的外側(cè)上延一部分,可起到遮擋作用,從而改善了景觀。要注意突起部分與梁的結(jié)合要自然簡潔,否則會削弱主梁的連續(xù)感。由于墩高在視覺上的加大,相應(yīng)增加了墩的纖細(xì)感。
圖3-40也是這樣的例子,上延部分與梁結(jié)合自然,線條非常柔順。
3、橋臺
橋臺位于橋梁兩端將荷載與自重力傳遞到地基,上部構(gòu)造在此處通過橋臺與道路和地基連接。為了確保橋梁順暢連續(xù),橋臺的形態(tài)及與地基的良好結(jié)合也是構(gòu)成景觀美的因素。橋臺的位置、形式取決于橋型及地形、水文地質(zhì)等各種制約條件,但視覺印象好的橋臺應(yīng)具備:①能充分體現(xiàn)其功能及存在感;②與上部構(gòu)造相協(xié)調(diào);③與地基周圍環(huán)境相結(jié)合,從而創(chuàng)造優(yōu)美的環(huán)境景觀與梁下空間,為此應(yīng)從以下幾點著手:
1.減輕橋臺體量
橋臺的大小要與上部構(gòu)造相適應(yīng),小跨徑用大橋臺顯然不好;另外與上部構(gòu)造的材料有關(guān),同規(guī)模的橋,鋼橋橋臺自然應(yīng)比混凝土橋橋臺小;上部構(gòu)造纖細(xì),橋臺也應(yīng)相對輕盈;而梁高較大,橋臺也自然應(yīng)有一定的體量以承受其重量。總之,橋臺的尺度,要與上部構(gòu)造協(xié)調(diào)均衡,使人產(chǎn)生穩(wěn)定、安全、可靠的美感。但無論如何,橋臺形態(tài)的發(fā)展趨勢仍然是減輕體量,盡可能輕型化、小型化。
1)橋臺退后是使之變小的有效方法之一,如圖3-41所示中的跨線橋,圖a)橋臺前面被道路寬度充滿,而圖b)跨徑間有一余地,橋臺后退一些,相比之下,圖b)梁下空間較寬敞,保持了前后景觀的連續(xù)性,梁下道路上駕車行駛的司機心理感覺上阻礙感小。
2)變更橋臺形狀,如圖3—42所示跨線橋的幾種方案中,由于橋臺形狀不同,對橋梁形象有較大影響,a)是常見的臺前為垂直式,梁下空間較小,形態(tài)單調(diào);b)、c)的臺前面為傾斜式,在橋梁的長度方向加強了延伸的動態(tài),梁下空間相應(yīng)增大,使橋梁整體形象顯得輕快活潑。
3)在橋臺周圍進行植栽或盡量使橋臺隱敝在樹叢中,也是減輕橋臺體量的有效方法。
2.橋臺與梁端的結(jié)合
梁、橋臺、地基三者順暢連接對橋梁造型的優(yōu)劣有重要關(guān)系。如圖3-43是常見的結(jié)合形式,其中a)由于欄桿端頭的不連續(xù)性而破壞了連接上的流暢連續(xù)感,同時在結(jié)合處懸伸出的橋面、暴露的橋臺胸墻及支座構(gòu)成的端頭空間看上去也很繁雜;b)在同樣形式下,欄桿向橋臺末端延伸,同時橋面下緣線在橋臺側(cè)面也同樣延伸,這樣改造后看上去較為順暢;c)進一步在b)的基礎(chǔ)上去掉了在結(jié)合處產(chǎn)生繁雜感的空間,這種形式適用改變橋臺形狀與使用橡膠伸縮縫、支座、且不需涂裝的混凝土橋;圖d)是鋼橋或使用鋼制伸縮縫裝置、支座并需進行噴涂維護管理的混凝土橋,此時,結(jié)合處需要留下空間,但可采用一種遮板,這樣從側(cè)面看如b)的效果(從下面看則不一樣);如橋臺寬度較窄,結(jié)合處可如圖e)的形式,此時梁底與臺寬相等,看上去較順暢;或者如圖f)那樣,橋臺也采用懸臂設(shè)計,這樣在光影的效果下,梁的連續(xù)性得到了強調(diào),相應(yīng)的減輕了體量感。
3.橋臺與周圍環(huán)境的結(jié)合
要使橋臺在視覺上良好,還必須注意與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)。當(dāng)在綠樹覆蓋的山坡上設(shè)橋臺時,盡可能要隱蔽不要突出,盡可能利用原有地形,防止大量削坡破壞景觀。但對城市附近橋梁,如前所講它是與人們產(chǎn)生密切關(guān)系的良機,小化與隱蔽是消極態(tài)度,應(yīng)該在橋臺尺度、形態(tài)上十分注意當(dāng)?shù)仫L(fēng)情與時尚,并充分考慮人們的親水性,創(chuàng)造令人滿意的環(huán)境景觀。
1)橋臺表面處理:按照橋梁設(shè)計不得不采用大型橋臺時,大的混凝土壁面有損景觀,應(yīng)作適當(dāng)處理,或襯砌石料、瓷磚,或噴涂著色圖案等(詳見第四章第三節(jié))。圖3-44是用瓷磚處理了表面的橋臺,人們利用橋下空間或側(cè)面的踏步時,給人以親切,光潔、明亮;舒暢的感受。
2)橋臺前面作為與地面或河道結(jié)合的斜坡,也是影響景觀的因素,可采用植栽或鋪砌,最好二者相結(jié)合。但如果梁下空間小時,日照雨淋不到、草木生長條件差,則得不到預(yù)期效果,這時應(yīng)避免采用植栽方式。另外,迎水面如常被水浸泡,還要注意排水,防止坍塌。圖3-45為某橋橋臺前坡面鋪設(shè)了明亮色調(diào)的瓷磚,避免了梁下視覺暗的感覺,并與周圍植栽一起形成了良好景觀。
3)如果伸縮縫、排水設(shè)施不完善,污水會流落于橋臺表面,或者鋼橋、欄桿、防護柵的銹蝕也會污染臺面,在設(shè)計初期應(yīng)考慮有效的防范措施,如將橋面懸伸出一定的寬度就可以防止污水流落臺面,同時懸伸而產(chǎn)生的陰影對體現(xiàn)梁的纖細(xì)及連續(xù)性均有利,如圖3-43中圖f)所示。
4)橋臺往往是人們能接近水面的地方,因而在考慮安全的前提下,應(yīng)結(jié)合建筑小品設(shè)計營造出溫馨優(yōu)雅的橋臺空間,滿足人們的親水性,如圖3-46所示。第二節(jié)拱橋
2.1主拱形態(tài)
2.2主拱與橋面的相對位置
2.3各類拱橋的美學(xué)特性
2.4拱橋的橋臺與橋墩
拱橋天生是美麗的,歷來被人們比喻為天上的彩虹。它的美在于優(yōu)美的主拱曲線孕育著強大的力量,產(chǎn)生著一躍而過的力動感與跨越感,加上柔美拱曲線與直線形的梁柱、桿結(jié)合,呈現(xiàn)出剛?cè)岵㈨嵚蓛?yōu)美的綽約豐姿。正因為如此,作為五大基本橋型之一的拱橋,既是最古老的也是最年青的橋型,在幾千年來的橋梁發(fā)展中充滿了旺盛的活力,直至今天,拱橋在結(jié)構(gòu)形式上已多姿多彩。
2.1主拱形態(tài)
主拱形態(tài)是拱橋美的最重要因素。拱圈線形主要有圓弧拱、拋物線拱及懸鏈線拱等。圓弧拱主要適用于小跨徑,施工簡便,形態(tài)簡潔柔美、寧靜穩(wěn)定;拋物線拱與懸鏈線拱是大中跨拱橋普遍采用的拱軸線形,從外觀上看,前者力動感強烈,后者則更趨向自然和諧。
矢跨比是主拱圈形態(tài)的重要參數(shù),它的大小不僅影響著拱圈內(nèi)力的變化,也直接影響著形態(tài)外觀,矢跨比一般為1/5~1/10,也有采用1/2.5~1/17的,鋼拱、剛架拱與圬工拱橋相比矢跨比可更小。從美學(xué)觀點看,矢跨比較小即坦拱比陡拱更顯優(yōu)雅、美觀,跨越感強,但矢跨比過小,推力增大,對墩臺、基礎(chǔ)不利,也不經(jīng)濟,輕盈扁薄的拱配上厚重的橋臺也不會協(xié)調(diào)。
另外沿著拱軸線拱截面可以作成等截面拱或變截面拱,如圖3—47所示。等截面拱構(gòu)造簡單;施工方便,形態(tài)自然和諧,應(yīng)用最普遍(圖a);無鉸拱從力學(xué)觀點看可采用從拱頂?shù)焦澳_截面逐漸增大的形態(tài)(圖b),穩(wěn)定而合理,但因增加了施工難度,仍常常作成等截面拱;而對三拱和兩鉸拱,由于最大內(nèi)力的截面位置分別約在1/4跨徑或跨中處,因此常采用圖c)、d)中的形態(tài)(又稱月牙形或鐮刀形)。
法國跨越洛特河的克拉雷克橋,是一座三跨雙鉸拱橋,其月牙形的坦拱形態(tài)優(yōu)美、輕盈、空透。
2.2主拱與橋面的相對位置
拱與橋面的相對位置分上承式、中承式、下承式和混合式。相比之下,上承式最為自然,應(yīng)用也最為廣泛。但上承式過橋者不能欣賞拱橋的美,下承式、中承式等過橋者可以感受到拱曲線的起伏和韻律的優(yōu)美。
上承式拱,拱圈與水平橋面線關(guān)系自然,沉著穩(wěn)定;下承式拱,其穩(wěn)定感似乎差一起,但突現(xiàn)于空中的天際輪廓線非常醒目,加上連拱產(chǎn)生了優(yōu)美的韻律;中承式拱,其穩(wěn)定感介于二者之間,但拱肋與水平橋面的交點處,如處理不當(dāng)會產(chǎn)生視覺障礙,力的傳遞不明確,不自然不連續(xù)。
當(dāng)然中承式由于起伏明顯、剛?cè)嵯嚅g、空間形態(tài)既穩(wěn)健又柔美,而且富有彈性,更受青睞,如西安公路交通大學(xué)跨越二環(huán)路貫通南北院的人行天橋,在征求方案時,廣大師生在梁橋、斜拉橋與中承式鋼管拱橋三個方案選中了后者,目前已建成的中承式鋼管拱橋,(圖3-51,1996年完工)跨徑100米,矢跨比大,看上去形似彎月,比較優(yōu)美,成為校園一景。
建于長江上的九江大橋(圖3-52)的中部采用了三跨中承式鋼拱橋,并且中間大,兩側(cè)略小,這種變化,給長達1806m的鋼桁梁橋增姿添色,改變了在寬闊江面上的單調(diào)感,成為跨越江西與湖北兩省的標(biāo)志。
建于60年代的加拿大溫哥華的博德曼橋與70年代建于美國的弗利蒙特橋,1994年建成于日本大阪的新木津川大橋,都采用于伸臂式。圖3-53為新木津川大橋,形態(tài)優(yōu)美富有彈性,力動感極強,懸臂拱與螺旋式引橋銜接自然,連續(xù)而流暢,是一座充分體現(xiàn)輕巧感與現(xiàn)代感的橋梁。
2.3各類拱橋的美學(xué)特性
拱橋的類型很多,從形態(tài)上可分為實腹拱、空腹拱、桁架拱、剛架拱及組合體系拱等。
1.實腹拱常用于小跨徑橋。由于拱圈與側(cè)墻連成一整體,面積較大,因而從美學(xué)觀點上需注意:①橋梁整體的均衡感,即拱頂不宜太薄,特別是有懸挑的橋面時,拱頂會消失在陰影中,這樣會損害拱的形象及整體連續(xù)性,如圖3-54所示。
②要盡可能利用天然材料,充分體現(xiàn)堅實、古樸、厚重的材質(zhì)感,如圖中的美國華盛頓橋,其花崗巖的墻面莊重而穩(wěn)定。
③連拱等跨時,因缺少變化略顯單調(diào),應(yīng)按照地形特點及通航需要,采用從中孔向邊孔矢高與跨徑遞減的方案,形成既統(tǒng)一又有變化,美寓其中的漸變韻律。日本道路公團新建的高速道路上的高架橋采用了連續(xù)等跨的實腹拱橋(圖3-55),拱橋主要構(gòu)件采用了混凝土,實腹中填土、砂,這樣可以取消容易損壞、維修費工且不利行車的伸縮縫。從整體上看高墩、薄壁、拱頂薄,雖然較為輕巧韻律感強,但有不穩(wěn)定感。這是難得的古典橋型在現(xiàn)代橋梁上的應(yīng)用實例。
日本連續(xù)等跨的實腹拱橋
2.空腹拱
當(dāng)跨徑大于40m,而矢跨比大于1/7時,采用實體側(cè)墻,看上去就感到笨重了。空腹拱則不僅可以減輕自重,節(jié)省材料,而且可以更好地利用拱上構(gòu)造以增加虛實、空透的變化,并形成節(jié)奏韻律來統(tǒng)一整體,給人以美感,特別適合自然風(fēng)光十分優(yōu)美的環(huán)境,景觀視域障礙小。萊昂哈特認(rèn)為腹拱的拱墻厚度與拱墻間距比例至少應(yīng)為1:4,而且等厚度的拱墻看上去似嫌僵硬,因此拱墻應(yīng)微帶傾斜,其斜度約為1:60;腹拱拱墻空間為豎向長方形以突出主拱;拱圈厚度也可自拱頂向拱腳隨著受力逐漸增加而加厚,形成穩(wěn)重的美感。
如位于法國的維爾納主拱肩墻上砌著呈現(xiàn)紅色的筒拱,在綠色河岸映襯下,韻律色彩均十分優(yōu)美典雅。
我國是空腹石拱橋的鼻祖。隨著技術(shù)的進步,拱橋橋型進一步發(fā)展,拱上建筑從拱墻改為立柱式,主拱圈也從板拱改進為箱型、拱片或拱肋,使拱橋形態(tài)進一步輕盈、纖細(xì)。
圖3-57為1990年建成的位于我國湖南省沱江源頭上的烏巢河橋,是一座主跨為120m的雙肋石拱橋。該橋因地制宜,就地取材,綜合應(yīng)用和發(fā)展了中國近20年來建設(shè)石拱橋的經(jīng)驗,結(jié)構(gòu)合理輕盈,造型輕巧美觀,是目前世界上最大跨徑石拱橋記錄的保持者。(山西省一座跨徑140m的石拱橋正在建設(shè)中。)
1997年我國建成了可稱世界之最的特大跨勁性骨架混凝土拱橋——跨度為420m的重慶萬縣長江大橋(圖3-58),主拱與立柱均為空箱薄壁結(jié)構(gòu),形態(tài)輕盈,為我國建橋史上增添了光輝的一頁。
前南斯拉夫沿亞得里亞海連結(jié)克拉克島的是跨徑分別為244m和390m鋼筋混凝土拱橋,造型非常簡潔、纖細(xì)、空透、特別是橋臺與小島的結(jié)合處理,自然和諧(圖3-59)。
3.桁架拱橋
自人類進人鋼鐵時代起,主拱圈采用鑄鐵鍛鐵進而為鋼桁架的桁架拱橋得到迅速發(fā)展,目前世界上跨度最大的鋼拱橋是建于1977年美國西弗吉尼亞的新河谷橋(跨徑518.2m,圖3-60),從遠(yuǎn)處看橋梁巨大的跨度與纖細(xì)的結(jié)構(gòu)形式形成強烈對比,驚心動魄,嘆為觀止,令人不得不佩服掌握現(xiàn)代先進工程技術(shù)的橋梁工程師的杰作。
我國河南省跨越伊河的嵩縣大橋,全長494m,是9孔跨徑50m的斜拉式預(yù)應(yīng)力混凝土桁架拱橋,矢跨比1/7,看上去比例和諧,韻律輕快;1995年建成的貴州江界河大橋,主跨達330m,是我國最大跨的桁架拱橋。
桁架拱橋仍在不斷發(fā)展中,但與桁架梁橋一樣,桁桿的配置存在著錯綜繁亂的景觀問題。一般中小跨橋桁桿數(shù)量少,容易取得較好的外觀,圖3-62為我國貴州跨清水江的劍河橋看上去簡潔、輕巧而優(yōu)美。
4.剛架拱橋
剛架拱橋是在桁架拱、斜腿剛架等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的另一種新橋型,屬于有推力的高次超靜定結(jié)構(gòu),由于構(gòu)件比桁架橋少,自重輕、剛度大,更經(jīng)濟合理,且造型優(yōu)美簡練,已得到廣泛應(yīng)用。剛架拱橋結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)是否合理、優(yōu)美,是設(shè)計中的關(guān)鍵,實腹段和弦桿的上緣線一般與橋面線平行;實腹段下緣一般采用拋物線、圓弧線或懸鏈線;主拱腿可根據(jù)跨徑大小和施工方法不同,設(shè)計成等截面直桿或變截面直桿,有時從美觀考慮,也可采用與實腹段同一曲率的弧形桿。
圖3-63為位于江蘇省無錫市近郊跨越京杭大運河的三座跨徑均為100m的姐妹橋之金匱橋,全橋構(gòu)造簡潔,受力明確,線條明朗,色彩柔和。遺憾的是邊孔與中孔不甚協(xié)調(diào)。
5.組合體系拱
組合體系拱是將行車系結(jié)構(gòu)與主拱按不同構(gòu)造方式構(gòu)成一個整體共同受力的橋梁,一般為下承式或中承式,其在橋面上空呈現(xiàn)的曲線輪廓會給人留下深刻印象,優(yōu)美的形態(tài),加上協(xié)調(diào)的色彩,令人賞心悅目,不僅給人心理上帶來滿足,也改善了環(huán)境景觀,所以是現(xiàn)代拱橋常用的橋式。在剛拱柔梁(羅茲拱)中,由剛拱懸吊橋面,梁可做得更纖細(xì);而在剛梁柔拱(朗格爾拱)中,受力以橋面系的主梁為主,則拱可做得十分纖細(xì);如采用斜吊桿組成三角形或網(wǎng)狀(即尼爾森拱),可起到桁架作用,拱圈與主梁均可做得更纖細(xì)輕盈。
從美學(xué)處理角度講應(yīng)注意以下幾點:
1)當(dāng)拱與梁的厚度接近時,則在美學(xué)感受上不能令人滿意,因為拱與梁究竟何者真正承受荷載不十分明確,使結(jié)構(gòu)力線不明快。
2)一般系桿是鋼索制作的,很纖細(xì),在橋梁空間中的視覺感受較弱,遠(yuǎn)視中幾近消失,應(yīng)采取一些措施,如進行色彩處理,施加與背景有鮮明對比的色,以顯示出系桿的存在。
3)橋面上的拱圈要保證拱肋的側(cè)向穩(wěn)定以抵抗風(fēng)荷載,通常是增加橫向風(fēng)撐,這就容易導(dǎo)致上空的繁雜與壓抑感,是美學(xué)設(shè)計的難點,必須精心設(shè)計。
著名的費曼恩海峽橋(參閱圖1-12),提籃式造型本身顯示了一種抗風(fēng)與壓曲的穩(wěn)定形態(tài),二根拱肋彼此向內(nèi)靠攏,橫向聯(lián)結(jié)十分簡潔,是技術(shù)與美觀結(jié)合的典范。
日本也建造許多這樣的橋,如圖3-65所示的大阪長柄橋等。
橋面越寬時,橫向風(fēng)撐越難于被接受,因而最好是不要橫向聯(lián)結(jié),將拱肋放寬,并在拱腳處很好地固定,使之有足夠的橫向剛度。如圖3-66所示的德國斯凡貝爾威橋,具有寬闊的矩形箱拱截面,無橫向風(fēng)撐形態(tài)簡潔,橋面空間通暢。
我國位于廣東省惠州市的水門大橋建于1991年,全長315m,其中三跨(40+60+奶)為無風(fēng)撐的預(yù)應(yīng)力系桿拱。拱、梁為白色,系桿為藍色、醒目、典雅,與背景中的惠州城市風(fēng)貌相協(xié)調(diào)(圖3-67)。
日本大阪附近的泉一大津橋,建于1976年跨徑175m,中央采用憑借寬的鋼板吊桿固定在橋面上的單拱,來增大橫向抗撓剛度(圖3-68)。
我國廣東省三埠橋也是中央三跨單拱,形態(tài)簡潔,韻律優(yōu)美,橋面開敞(圖3-69)。
前面提到的建于1992的西班牙巴爾蓋塔橋(參閱圖2-60),是將單弦拱肋在端部附近分離而成為三角形橋門架,造型獨特新穎且非常優(yōu)美輕盈。
西班牙巴塞羅那的另一座橋(圖3-70)也令人耳目一新,一對提籃式拱在兩側(cè)人行道上將橋面懸吊而起。
此橋雖然是羅森體系的下承式拱橋,但從側(cè)面看,混凝土橋墩做成拱肋延伸的形狀,好像中承式,同時橋墩兼作行人用臺階,避免了繁雜,設(shè)計者構(gòu)思巧妙大膽,頗費匠心,再加上下部結(jié)構(gòu)上的雕刻,給行人創(chuàng)造了美好舒暢的橋上與橋下空間。上海交通大學(xué)的一座雙肋系桿拱橋,兩片拱肋一端相合,一端張開,從正面看,尤如熱情的主人伸出雙臂歡迎來客,給人以賓至如歸的親切感;在兩根拱肋頂部通過橫梁用一組預(yù)應(yīng)力吊桿將橋面中心吊住,柔美的拱肋與纖細(xì)勁直的吊桿形成強烈對比;從側(cè)面看,拱肋宛如一張巨型的弓,而吊桿如弦上之箭,具有奮發(fā)向上的啟迪;在平面上兩根拱肋又組成一個大寫的人字,隱喻學(xué)校是造就人才的場所。
雖然是座校園橋,但橋型構(gòu)思巧妙,手法簡潔自然適度,有著獨具匠心的內(nèi)涵美。
2.4拱橋的橋臺與橋墩
1.橋臺
當(dāng)拱橋橋臺承受較大推力時,必然體量大,厚重而穩(wěn)定,但視覺上有笨重感,且與輕盈優(yōu)美的拱曲線不協(xié)調(diào),因此應(yīng)盡可能采取使其隱蔽的方式,如對于跨越山谷的拱橋,可以充分利用山體做埋置式橋臺,加上被山林樹叢遮掩,橋很自然的溶合于景觀之中。當(dāng)不得不采用大體量橋臺時,要注意盡可能減輕其體量感。另外,在大體量的橋臺壁面上如前所述可采用凹槽、切角、雕刻等減輕體量感或大面積單調(diào)感。
2.橋墩多跨連拱的橋墩造型相對比梁橋橋墩變化小,常見的斷面為長圓形或帶分水尖的長方形即實體墩,上小下大,厚重而穩(wěn)定。對于坦拱,相對其拱跨與拱矢,應(yīng)采用較低矮而寬厚的橋墩。對于多跨高架拱橋,相對墩也較高,此時注意墩、拱結(jié)合要流暢簡潔,混然一體,可以構(gòu)成很強的韻律感,如圖3-75所示。連拱多跨高架橋
另外,在墩、拱結(jié)合上當(dāng)坦拱建在高橋墩上,看上去結(jié)合處生硬欠和諧,缺乏穩(wěn)定感;如果起拱點高度不同時,不僅從力學(xué)平衡上說是不利的,而且外觀上也難以取得視覺上的平衡。總之,拱橋墩臺美學(xué)設(shè)計要點與梁橋的墩臺一樣,要體現(xiàn)力線明確,給人穩(wěn)定安全感,體量盡可能輕盈、形態(tài)上要注意與整體的協(xié)調(diào)。第三節(jié)剛構(gòu)橋
剛構(gòu)橋是指將梁和橋墩剛結(jié)為整體而構(gòu)成的橋型,與剛架拱一樣,它可以使構(gòu)件斷面減小而經(jīng)濟合理,整體性強,不同的是剛構(gòu)橋主要由直線形態(tài)構(gòu)成,形態(tài)上更加簡潔洗練,力線明,更富于力動感與輕快感。這類輕快的橋型特別適合于跨線橋,因為對急駛而來的駕駛員來說,通過笨重橋梁的下部空間,心理上會產(chǎn)生緊張、壓抑感,另外輕快冼煉的橋型也與高速公路的環(huán)境氛圍相協(xié)調(diào)。
剛構(gòu)橋形態(tài)主要有門式剛構(gòu)、T型剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)及斜腿剛構(gòu)等,其美學(xué)設(shè)計要點在于比例尺度、構(gòu)件斷面的變化及構(gòu)件的銜接搭配是否得當(dāng),是否協(xié)調(diào)。圖3-78所示的斜腿剛構(gòu)橋由于斜腿過細(xì),整體比例不協(xié)調(diào),穩(wěn)定感差,力感表現(xiàn)不夠理想。
第二章中圖2-57中的斜腿剛構(gòu)呈現(xiàn)怪異畸形不能令人滿意。圖3-79為一座設(shè)計較好的橋梁。
門式剛構(gòu)形似簡支梁橋,但由于它的腿部固接產(chǎn)生的負(fù)彎矩用以減少正彎矩,使其能獲得相當(dāng)纖細(xì)的剛構(gòu)梁,如圖3-81所示的德國索杜橋(Sordo)就是一個例子,其跨徑58m,跨中梁高僅1.15m。
T形剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)從外觀上也類似于連續(xù)加腋梁橋,但由于沒有支座等設(shè)施,梁、墩一體化,橋梁更顯簡潔流暢,具有現(xiàn)代感。剛構(gòu)橋墩形可千變?nèi)f化,形成多姿多態(tài)的橋梁形態(tài),也是剛構(gòu)橋藝術(shù)魅力之所在。圖3-83為我國建于1980年的重慶長江大橋,正橋全長1120m,分八跨,橋墩為等截面空心鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),形態(tài)非常簡潔。日本1980年修建于神奈川的巖大橋(圖3-84)是圓柱形墩,與主梁一體似機翼一般,在藍色海灣的襯托下形態(tài)非常簡潔、優(yōu)美,延伸感很強。
荷蘭鹿特丹的布里爾斯馬斯橋(圖3-85)采用了V形剛構(gòu)墩,配以梁底緣的微彎曲線,剛?cè)嵯酀?,形態(tài)空透輕穎。
日本茨城縣的十王川橋(圖3—86)也采用了V形剛構(gòu)墩,配以梁底緣的微彎曲線,剛?cè)嵯酀?,形態(tài)空透輕穎。
我國建成于1996年的黃石長江大橋,主橋長1060m,是5跨連續(xù)剛構(gòu)橋,采用了雙薄壁墩(圖3-87)。
江蘇省豐城贛江橋(1992年建,圖3-88)采用了Y形墩。
從以上看出剛構(gòu)橋冼煉、剛勁,明快、優(yōu)美,是一種技術(shù)與藝術(shù)、功能與美觀、形式與內(nèi)容高度統(tǒng)一的現(xiàn)代橋型,只要注意比例恰當(dāng),墩形新穎,施工精細(xì),就可以創(chuàng)造出令人滿意的橋梁造型。反之,由于過分簡潔,如果處理不當(dāng),也會流于呆板單調(diào)和簡陋而缺乏吸引力。第五節(jié)斜拉橋
5.1概述
5.2斜拉橋主構(gòu)要素的美學(xué)設(shè)計
5.2.1整體均衡穩(wěn)定美
5.2.2主梁
5.2.3主塔
5.2.4拉索
5.2.5細(xì)部構(gòu)造與景觀設(shè)計
5.1概述
斜拉橋與懸索橋同屬懸吊式結(jié)構(gòu),在景觀特征上有其共同之處,如與其他橋型相比,都增加了塔和索的構(gòu)造,在空間構(gòu)圖上對單維突出的水平大梁起到了協(xié)調(diào)比例的作用,塔、索等構(gòu)件的形式和組合可有多種形態(tài)與選擇,設(shè)計自由度大大增加,有利于大膽構(gòu)思與創(chuàng)新,大跨度斜拉橋從整體感覺上也和懸索橋一樣,由于其巨大的規(guī)模與高聳的主塔起到了象征性標(biāo)志作用,產(chǎn)生著震撼人心的魅力,具有強大的生命力。
但斜拉橋與懸索橋在視覺印象和美學(xué)感受上還有很大不同,懸索橋是以柔美的主纜曲線為基調(diào)的,而斜拉橋是以直線的剛性為基調(diào)的,它由直線的塔、索、梁構(gòu)成更為簡潔、穩(wěn)定的三角形幾何形態(tài),充分體現(xiàn)了與現(xiàn)代高速度、高節(jié)奏相適應(yīng)的時代感,因此成為現(xiàn)代最為流行的橋型之一。
世界著名的斜拉橋如圣·納澤爾橋
日本本州一四國聯(lián)絡(luò)橋群中的巖黑島橋與柜石島橋(中跨均為420m)橫浜港灣橋上海南浦大橋上海楊浦大橋贛江上的南昌八一大橋日本的多多羅大橋中跨已達890m
圖3-117所示為日本大阪市的一座人行引橋,其纖巧如箭般的塔柱與以它為主軸回轉(zhuǎn)布置的拉索非常巧妙的同螺旋式踏步相結(jié)合,既形態(tài)輕巧獨特又與背景中的高層建筑相協(xié)調(diào)。
圖3-118是一座由美籍華人工程專家林同炎先生在加利福尼亞的一條峽谷河流上設(shè)計的曲線斜拉橋,由于橋址谷深、流急、多地震,兩岸山崖陡峭,開辟引線工程量大,林先生的設(shè)計避開了上述障礙,利用兩岸陡壁固定的鋼索斜拉橋身,以橋身奇巧的曲彎弧度自然連接兩岸,真是復(fù)道行空、飛架南北,不但在工程結(jié)構(gòu)上化險為夷而且外觀上也以靜致動,新穎獨特,充滿了生機與魅力,是結(jié)構(gòu)與地理環(huán)境結(jié)合的典范。曲線斜拉橋
同樣在日本兵庫縣小野市的一座通向高爾夫球場的人行橋(圖3—119),由于橋面很窄,因而想從一側(cè)將梁懸吊起來,如果采用直橋而在單側(cè)懸吊時,會給主梁施加很大的扭矩,故采用了曲梁,這是一座結(jié)構(gòu)合理與造型美觀相結(jié)合的典范。
5.2斜拉橋主構(gòu)要素的美學(xué)設(shè)計
自二次世界大戰(zhàn)以后,斜拉橋的發(fā)展與變革一方面是由于技術(shù)的進步,另一方面更多可以說還是美學(xué)上的考慮,如整體的均衡協(xié)調(diào)、塔的多種形式、索的疏密及配置方式、梁的纖細(xì)等等都伴隨著技術(shù)上的改進,在更為理想和美觀的造型設(shè)計中進行探索和實踐。也是今后斜拉橋美學(xué)設(shè)計的方向。
1.整體均衡穩(wěn)定美一般斜拉橋以高聳的主塔為對稱軸的構(gòu)圖能呼吁左右均衡的穩(wěn)定感,加上斜拉索明快的力線,加強了橋梁平衡的姿態(tài),其空間形態(tài)在景觀上已具備了先天的優(yōu)勢,因而斜拉橋均衡美的關(guān)鍵在于主構(gòu)要素間比例與尺度的和諧。
1)跨徑分割之比
作為斜拉橋基本形態(tài)的三跨情況,斜拉橋的中跨跨徑,一般由橋位處的地形、地質(zhì)及航運條件確定,其邊跨與中跨合理而均衡的跨度比為1:2:1。當(dāng)邊跨比較大時,可通過在邊跨中間增設(shè)橋墩來改善視覺中的構(gòu)圖比例。而后拉索錨固的邊跨則應(yīng)小于主跨的一半,即取0.3~0.4,此時,體系的剛度增加,主跨更為突出,后拉索將受到最大的作用力,將在端支點產(chǎn)生負(fù)反力,應(yīng)設(shè)置拉力支座,甚至應(yīng)在邊跨內(nèi)增加平衡重。
斜拉橋的中跨,從經(jīng)濟性考慮為400m~500m左右,但隨著結(jié)構(gòu)分析方法的完善,分析手段的進步,新材料,新結(jié)構(gòu)和新施工方法的開發(fā),這種跨徑已被不少橋梁打破,通過主梁的改造,已出現(xiàn)了1000m級的超長斜拉橋設(shè)計,如德國萊昂哈特教授設(shè)計的橫跨意大利墨西拿海峽主跨為1800m的鋼斜拉橋方案。斜拉橋設(shè)計為兩跨時,除了對稱均衡構(gòu)圖外,還可以按橋位具體條件設(shè)計成不對稱的兩跨,據(jù)統(tǒng)計至今建造的超過100m跨徑的鋼斜拉橋中有1/3以上是非對稱的,其跨徑比多為1:1.2-1:1.6。圖3-120為德國萊茵河上一座比較新的兩跨不對稱斜拉橋,由于河水偏向一側(cè),在高河灘一側(cè)架設(shè)了邊跨為13跨的梁橋。德國萊茵河上一座兩跨不對稱斜拉橋
斜拉橋跨徑比例的均衡,還應(yīng)包含引橋部分在內(nèi)的總體橋梁區(qū)間跨徑變化的節(jié)奏韻感及視覺上的均衡與連續(xù)性,特別是引橋部分采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋時,其與主橋的銜接和過渡更應(yīng)注意此點。
2)梁高與中跨之比斜拉橋由于梁被拉索懸吊,梁高可比連續(xù)梁橋更小,而跨徑更大,產(chǎn)生輕巧的跨越感。據(jù)國內(nèi)外資料統(tǒng)計,梁高與中跨之比在1/80~1/300之間,大多超過1/200,既使是1/100以下和梁橋相比,仍是非常纖細(xì)的。我國上海的南浦大橋為1/180、楊浦大橋為1/200左右。
3)塔高與中跨之比
主塔高度與拉索角度有關(guān),統(tǒng)計資料表明,塔高與中跨之比約在1/4~1/7范圍內(nèi),這個范圍從景觀角度來看也是合適的。塔高與梁下空間也應(yīng)均衡,確保梁下有足夠的空間,使之與高聳的塔柱、水平的大跨度主梁比例尺度和諧,產(chǎn)生視覺上的均衡美感。圖3—121是日本大阪的一座橋,橋面曲線與主塔形態(tài)、拉索配置看上去都很簡潔美觀,但梁下空間低矮妨害了視覺均衡。日本大阪的一座橋
4)塔、索、梁的均衡構(gòu)圖
斜拉橋的均衡美并不只存在于對稱靜態(tài)均衡構(gòu)圖中,也可以存在于非對稱的動態(tài)均衡中,而且后者往往更有創(chuàng)意,更新穎更生動。如已經(jīng)提到過的斯洛伐克多瑙河橋和曲線斜拉橋等。但這種非對稱結(jié)構(gòu)中如何保持視覺均衡,是件煞費苦心的事,構(gòu)圖關(guān)系據(jù)日本專家分析:設(shè)二線夾角所具有的方向性由其內(nèi)角平分線來代表,角度愈小,方向性愈強,當(dāng)塔為鉛直線而左右兩側(cè)索的傾角相等時,索線間夾角的方向線與塔柱方向一致,則橋梁形態(tài)構(gòu)圖給人以靜態(tài)的穩(wěn)定感,如圖a);當(dāng)塔兩側(cè)索的傾角不同,塔應(yīng)沿著其夾角方向線后傾布置,既可保持均衡穩(wěn)定,又可產(chǎn)生明顯的動勢如圖b);而塔與夾角的方向線不一致時,則顯示出不穩(wěn)定態(tài)勢,視覺均衡效果差如圖c)。塔的造型也存在類似問題,如塔為鉆石形時,塔柱形成的折角方向線和主梁呈現(xiàn)的水平方向一致時則具有穩(wěn)定感如圖d);反之則不穩(wěn)定如圖e)。曲線斜拉橋多瑙河橋
2.主梁
斜拉橋主梁由于密索體系的發(fā)展可以做的更加輕薄纖細(xì)。
主梁斷面形態(tài),目前以抗扭剛度大且便于拉索與主梁連接的箱梁為多,其斷面形態(tài)多為倒梯形,如圖3—123所示,不僅滿足抗風(fēng)穩(wěn)定要求,而且在光影效果下更顯纖細(xì)輕盈。
雙層橋面采用桁架梁時,與前述桁架要求一樣,要盡可能簡潔,圖3—124為日本東神戶大橋,腹桿采用了最簡單的三角形形態(tài),加上施工精細(xì),看上去簡潔冼煉、空透而不繁雜。
斜拉橋主梁縱斷線型通常采用水平直線,坦直似箭,簡潔、明快、舒展,并具有速度感和連續(xù)流暢感。對三跨斜拉橋當(dāng)橋跨較大或因橋下凈空需要時,也采用縱向豎曲線,不僅避免了大跨徑梁的下垂感,使側(cè)面景觀形態(tài)優(yōu)美,而且形成極強的跨越感。
3.主塔
1)主塔形態(tài)
作為斜拉橋主構(gòu)要素而在力學(xué)上起著重要作用的主塔與懸索橋橋塔一樣,其高聳的形象引人注目,起著象征、標(biāo)志的作用,是景觀中最重要的因素,而且與懸索橋橋塔以門形為基本形態(tài)相比,斜拉橋的主塔形狀卻可以多變而對構(gòu)造整體沒有大的影響,設(shè)計制約小而選擇余地大是其最大的特點。從僅用一根獨柱構(gòu)成到雙柱式、門形、H形、A形、倒Y形等等。甚至可采用曲線形、弓形、L形等其他形態(tài),圖3-125所示是部分主塔形態(tài)。
獨柱式斜拉橋是常見的形式,形態(tài)簡潔單純,雖然構(gòu)造上并無必要,但為了提高橋梁整體景觀平衡,常常超過最上段拉索的錨固點而向上延伸一段,以增加高聳挺拔感和向上的動勢。另外為減少風(fēng)振,在塔上部可做成間隙,讓風(fēng)穿過,如圖2-39。
獨柱式主塔與主梁剛結(jié)而又支承在體量大的混凝土橋墩上,再加上要考慮與引橋橋墩的協(xié)調(diào),這種制約加大了造型美學(xué)設(shè)計的難度。而以這方面處理成功的例子是如圖3-127所示的日本首都高速公路上的鶴見橋,其鋼制的主塔在下部分開,形成倒Y形和混凝土橋墩構(gòu)成一個整體,結(jié)合自然,形態(tài)似一把刺向青天的利劍,給人很強的力感。
雙柱式主塔橋面空間通暢,無壓抑感,如德國萊茵河上初期建造的幾座中小跨橋梁均是這樣(參見圖3-120),外觀單純、簡潔、視野良好。但對大跨度橋梁,為增強穩(wěn)定性常將兩根塔柱用橫梁聯(lián)系形成門形、H形塔,如圖3-114中使塔柱微向內(nèi)傾斜的橫濱港橋。橫浜港灣橋
A形塔與門型、H型相比,則形態(tài)更生動活潑、向上的動勢更強。梁下塔柱部分對于門形H形、A形、倒Y形塔有兩種處理方法,一種是將塔柱就那樣延伸,給人以堅挺的力感與雄踞屹立的形象,另一種則是不使基礎(chǔ)尺寸變大而將塔柱向內(nèi)收縮為鉆石形,不僅增加梁下空間,看上去也優(yōu)雅美觀。為了經(jīng)濟穩(wěn)定,有時用橫梁或斜桿把梁下塔柱連接起來形成框架如圖3-128所示,這樣做往往會損害橋梁整體景觀,引起繁雜感,故必須仔細(xì)研究。日本天保山橋
主塔除了上述常見的形式外,近年來還出現(xiàn)不少造型獨特構(gòu)思巧妙的主塔,如建于西班牙南部塞維利亞市的阿拉米羅橋(圖3—129)是為了配合在當(dāng)?shù)嘏e行的世界博覽會而建造的,是一座中間為人行道、兩側(cè)各為兩車道的公路橋。由于只需單跨,因而拉索只配置在塔的一側(cè),塔身傾斜,基部斷面加大以平衡單側(cè)的拉索拉力,構(gòu)成了均衡穩(wěn)定的造型,橋的整體形態(tài)既像一個I字母,又似一把豎琴,梁的纖細(xì),使主塔非常醒目,給人一種紀(jì)念碑一樣的強烈感受,其新穎而巧妙的構(gòu)思令人耳目一新。阿拉米羅橋
位于日本靜岡縣的一座斜拉橋,主塔似弓形,力感十分強烈,底部寬大,均衡而穩(wěn)定。
日本東京羽田空港新候機廳正面架設(shè)的斜拉橋,是采用與橋梁正交的鋼拱作為橋塔,用拉索將相隔80m的兩座平行的、橋跨度為100多米的橋面懸吊起來形成一空間結(jié)構(gòu),其拱、梁全部都是焊接,拉索錨具從外面也看不見,使橋梁格外簡潔流暢,加上拱為紅色,十分醒目而優(yōu)美。
2)塔柱斷面
塔柱斷面不大時,一般采用圓形、長圓形、矩形等;當(dāng)斷面較大時,應(yīng)進行“切角”或“凹槽”處理。經(jīng)試驗證明,在原斷面總尺寸相同情況下,隨著切角大小不同,“視覺寬度”有顯著不同。多角斷面與凹槽產(chǎn)生的縱向線條增加了纖細(xì)感與聳立向上的動勢,若加上斷面隨塔柱升高而遞減,不僅符合力學(xué)性能,而且高聳的態(tài)勢將更為有力。另外凹槽也利于錨具的安置,減少外露的繁雜感。
塔柱斷面直角處如改為圓弧面,使塔在光影效果下更顯柔和,對抗風(fēng)穩(wěn)定也更有利。
從圖3-132可看出日本鶴見橋的塔柱斷面為帶凹槽的八角形。
4.拉索
拉索的斜向直線配置與主塔、梁一起形成簡潔、穩(wěn)定的幾何構(gòu)圖,蘊藏著明確、強勁的力感。拉索不僅是斜拉橋的主要構(gòu)造單元,而且也是決定橋梁景觀的重要因素,對調(diào)整橋梁形態(tài)構(gòu)圖比例,獲得視覺均衡方面起著十分有效的作用。目前建造的斜拉橋多采用密索配置,形成的韻律感很強,從遠(yuǎn)處看索面似薄紗,虛實相生,近看纖細(xì)而力勁。拉索的縱向布置方式如圖3-133所示。
1)放射形(圖a)全部拉索匯集到塔頂,每根拉索都具有可能的最大傾角,斜拉力較小,可減少拉索用鋼量,但要求主塔有較大的抗彎剛度,而且拉索集中于塔頂,構(gòu)造處理較困難,形成體積較大且笨重的頂部,如果拉索軸線分散而不共面,從橋軸方向看,則因索線交叉而產(chǎn)生令人生厭的繁雜感。
2)平行式(圖b)全部拉索彼此平行,序列規(guī)則,索與塔的連接構(gòu)造易于處理,外形整齊美觀,但這種布置形式,拉索的用鋼量較大,主梁軸力也較大。
3)扇形(圖c)介于前二者之間的形式,一般在塔上和梁上分別按等間距布置,它同時兼?zhèn)淞藢ωQ直承重有利的放射形和橋軸方向剛性高且序列優(yōu)美的平行式的優(yōu)點。此外,斜拉索有時還根據(jù)美觀、地形等特殊需要采用星形(圖d)和其他各種混合型式不對稱的布置方式(圖e),另外還有如前所述曲面的布置方式。
以上各種形式的拉索還可分為配置于中央的單面索和兩側(cè)的雙面索,橋梁橫向的設(shè)置方式如圖3—134中圖a)、b)、c)、d)所示。
從景觀上看,視點位于側(cè)面時雙面索因重疊錯綜易產(chǎn)生繁雜感,當(dāng)采用A形塔時,容易造成帳篷似的空間封閉感,車行其中,展望性差,塔柱較低時,會產(chǎn)生壓迫感。單面索不會有交錯現(xiàn)象,從各個視點上看都很美,展望性好,橋上空間舒暢,但必須采用抗扭剛性強的主梁斷面。
在滿足構(gòu)造要求的基礎(chǔ)上,考慮橋上空間的視覺印象是拉索景觀設(shè)計的關(guān)鍵。對于設(shè)置8車道以上的寬橋還采用更為經(jīng)濟合理的三索面或四索面結(jié)構(gòu),如圖3-134中e)、f)所示。圖3-135為西班牙的一座三索面斜拉橋,其主塔形態(tài)獨特上大下小,看上去非常生動別致。
三面索斜拉橋
5.細(xì)部構(gòu)造與景觀設(shè)計
細(xì)部構(gòu)造的美學(xué)處理是進一步體現(xiàn)斜拉橋近景美觀的重要因素,不可忽視。拉索的錨固部應(yīng)盡量隱蔽不外露、不醒目;單面索時,中央分隔帶的壁式墻略做高一些,以遮掩錨固構(gòu)造;雙面索時,錨固構(gòu)造盡量置于橋面內(nèi)側(cè)及加勁梁內(nèi),若必須置于外側(cè)或橋面上時,應(yīng)通過涂裝進行掩遮或美化。
梁端結(jié)合部盡量避免及緩和因主橋與引橋在梁形狀、高度、材料的不同而產(chǎn)生的不連續(xù)感;塔、墩、梁斷面的圓角化或多角化,使光影效果更柔和優(yōu)美;橋臺應(yīng)盡量少破壞原自然景觀,并通過植被綠化與原自然環(huán)境融為一體;排水管道及電氣線路既要考慮使用、安裝、維修的便利,又要盡可能置于梁內(nèi)、壁內(nèi)、凹槽內(nèi)而不外露,而在外露的情況下應(yīng)考慮與其他構(gòu)件在序列、色調(diào)上協(xié)調(diào)一致;欄桿與燈柱應(yīng)與斜拉橋總體氣勢相適應(yīng)。第六節(jié)附屬設(shè)施
6.1欄桿
6.2照明
6.3橋頭建筑與橋頭廣場
6.4橋面鋪裝與植栽
橋梁的附屬設(shè)施包含欄桿、照明、橋面鋪裝及橋頭建筑等,也是橋梁建筑美學(xué)設(shè)計體系中重要的一部分,特別是這些附屬設(shè)施常成為人們的近景,或置身于其空間,或可直接觸摸。因此,除了使這些設(shè)施滿足功能要求外,其在景觀中的美學(xué)效果、視覺印象顯得更為重要。人們不僅利用橋,而且要在渡橋中或臨橋眺望中獲得愉悅感和美的享受。
6.1欄桿
欄桿是用來保障行人或車輛行駛安全、防止墜落或沖撞的一種必備的安全設(shè)施,也是與行人最接近的部分,其造型設(shè)計影響著橋梁的整體景觀。一座大橋如果能配置與橋型風(fēng)格及周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的欄桿,就如畫龍點睛一般,使橋梁變得更加完美而瑰麗多姿。
欄桿美學(xué)設(shè)計主要針對欄桿與望柱的造型、整體布局、連接配合、比例尺度以及欄桿與橋型和周圍環(huán)境協(xié)調(diào)等,是集功能、強度、經(jīng)濟、美觀為一體的綜合構(gòu)思。
1.欄桿、望柱形式
欄桿形式雖變化多樣,但主要分四大類型,即柵欄式、欄板式、欞格式和混和式,如圖3—136所示。
1)柵欄式:欄桿與立柱按等間距或有規(guī)則變化排列,用一根通欄扶手(或斷開)連接如圖a)所示。這種欄桿一般不加雕飾,只求規(guī)格嚴(yán)整、簡潔明快、連續(xù)流暢、施工簡便,適用于各種橋型。
2)欄板式:欄板式可分實體欄板、鏤空欄板。實體欄板是在兩個立柱之間置以預(yù)制的欄板,上面常常有各種雕飾來體現(xiàn)民俗風(fēng)情,增加情趣感,如圖b)所示,適用于中小型的石橋、混凝土橋及園林橋。對于長大橋也采用實體護欄,則主要突出其安全防護作用,可兼作“飾帶”。鏤空欄板式是將欄板按設(shè)計的圖案和紋樣以不同方式鏤空,留出不同幾何形狀的孔洞如圖c)所示。
3)欞格式:是以構(gòu)件組成(或砌成)多變的欞格圖案,活潑生動,形成韻律很強的一種風(fēng)格,如圖d)。
4)混合式:是前幾種形式的結(jié)合,即在柵欄式基礎(chǔ)上,有規(guī)則的布置圖案,如圖e)所示,可避免立柱式欄桿的單調(diào)感,還可賦于欄桿一定的內(nèi)涵。
望柱位于欄桿的端頭,較為醒目是體現(xiàn)風(fēng)格、創(chuàng)意及銘刻橋名等標(biāo)志的重要部分,古今中外橋梁在望柱造型上都很重視表現(xiàn)。如我國古代橋梁望柱及柱頭上的獅獸雕飾及西方望柱上的神化人物雕飾等。
日本廣島和平大橋的望柱,造型別致,令人難忘,其向上翹起的望柱造型猶如伸向天空的雙臂,在它頂部的半圓球,如東方升起的太陽,整體上表達了對原子彈殉難者的安慰和對和平的祈盼,有深刻的寓意。
2.欄桿的美學(xué)設(shè)計:
盡管欄桿、望柱造型千變?nèi)f化,但在美學(xué)設(shè)計上應(yīng)注意以下幾點:
1)欄桿的尺度欄桿的首要功能是保證人、車的安全,如無安全感,自然也就談不到美感。這就要求欄桿要有足夠的強度與剛度。原則上講,欄桿高度不應(yīng)阻礙人們的視野,當(dāng)橋面高出水面(即梁下凈空)3m以上時,欄桿扶手頂面高約1m;當(dāng)凈空小于3m的小橋時,可降底欄桿高度;當(dāng)橋下凈空較高時,欄桿高度可達1.3m。同時欄桿如果過于纖細(xì)、稀疏、也會令人望而生畏,也影響駕駛員心理上的安全感。同樣對于寬橋面或具有分隔帶的多車道橋梁相對欄桿高度及斷面尺寸可略大些,以增加莊重穩(wěn)健感。欄桿造型構(gòu)圖中,不僅要考慮各構(gòu)件本身幾何形狀尺寸,還要注意它們組合之后是否美,如立柱間隙大小及組成的圖案空間是否美?虛實、凹凸、明暗、曲直搭配是否協(xié)調(diào)恰當(dāng)?如圖3—138所示的同樣菱形圖案中,當(dāng)b≠a和c,則圖形疏密不當(dāng),中間相交所形成的小菱形不是過大就是過小,只有當(dāng)b=a和c時較理想,給人一種內(nèi)在的均衡和諧感。
2)欄桿設(shè)計中的多樣與統(tǒng)一
現(xiàn)代橋梁的欄桿設(shè)計雖然多采取千篇一律和簡單明快的格調(diào),但是構(gòu)成欄桿的各個構(gòu)件及圖案造型還是可以靈活多變的,統(tǒng)一與變化是相輔相成、相得益彰的,既要避免單調(diào)乏味,又要和諧統(tǒng)一,切不可顧此失彼而傷害橋梁主體的大局。在造型變化中還應(yīng)避免瑣碎和零亂。造成欄桿雜多而不統(tǒng)一的原因有三點,其一是不顧橋型,追求古橋欄桿的形式,顯得無章法,其二是本身過多的裝飾或雕飾,紋樣無規(guī)則,畫蛇添足,如山西霍縣一座石橋欄桿柱頭上有人物、動物、用具等等,缺乏統(tǒng)一主旨令人發(fā)笑;三是構(gòu)成欄桿的各個構(gòu)件過于細(xì)小密集。
南昌八一大橋是一座宏偉壯觀的現(xiàn)代斜拉橋,欄桿也采用了與現(xiàn)代化相適應(yīng)的不銹鋼材料,光潔明亮,但欄桿中間鑲有十二生肖圖案的漢白玉雕飾,雖然原意是為渡橋人增加情趣,但與大橋風(fēng)格不相協(xié)調(diào),另外欄桿構(gòu)造不夠簡潔,增加了費用而收效甚微。
3)欄桿造型要與橋型相適應(yīng)
欄桿造型是橋梁總體造型的一部分,要對橋梁整體美觀起到襯托和加強作用,因此欄桿造型要適應(yīng)橋型,格調(diào)要一致。如現(xiàn)代長大橋梁的美學(xué)特征是簡潔明快、纖細(xì)輕巧、連續(xù)流暢,欄桿造型也應(yīng)相對簡潔明快,并能增加連續(xù)流暢的韻律感,避免雜亂、怪形或扭曲而分散高速行駛中駕駛員的注意力,造成不安全因素。圖3—140為日本沖繩瀨底大橋,其欄桿、望柱、燈柱均采用了鋁合金材料,簡潔光亮,與橋型協(xié)調(diào),連續(xù)流暢,時代感非常強。
日本沖繩瀨底大橋
相反,城市人行橋或游覽區(qū)的橋梁是人們經(jīng)常駐足觀賞的地方,則應(yīng)精心設(shè)計增加情趣感,如日本大阪的大正橋欄桿似五線譜一般,上面表現(xiàn)了貝多芬的第九交響曲——歡樂頌,邊走邊擊,樂音入耳給渡橋人帶來了無限樂趣(圖3-141a)。還有一座橋梁的欄桿圖案,表達了人們希望美麗的河川永遠(yuǎn)魚歡水暢的良好愿望如圖3-141b)。
另外,如斜拉橋的斜拉索與直立主塔形成傘狀輪廓,欄桿一般采用豎桿加通欄扶手的簡潔形態(tài)為好,顯得輕快平穩(wěn),可增加斜拉橋的均衡感;梁橋則以水平、坦直為基調(diào),欄桿造型可適當(dāng)多樣化,以改變過于單調(diào)的景觀。采用豎直欄桿顯然可以協(xié)調(diào)單維突出的比例,改善視覺均衡;而采用曲線輪廓可以增加柔美感、活潑感。如圖3-142所示為梁橋欄桿上的曲線造型。
拱橋在主拱圈和腹拱的曲線基調(diào)下,一般宜采用直線形欄桿,如果再用曲線輪廓欄桿易感到雷同。但處理得好,卻會互相呼應(yīng),容易取得和諧,圖3-143所示日本靜岡縣的潤井川橋是一座單弦鋼拱橋,人行道一側(cè)欄桿帶有曲線與拱肋相呼應(yīng),從外側(cè)看富有情趣,靠車道一側(cè)則采用直線形欄桿,簡潔明快對駕車行駛者有利,可以感到設(shè)計者的周到考慮。
當(dāng)然,欄桿形式也要和所建橋梁規(guī)模及道路等級、服務(wù)對象相適應(yīng),如果把造型精微、裝飾華麗的欄桿安裝于人煙稀疏、廣漠環(huán)境中的橋梁上將是徒勞的,相反在旅游觀覽環(huán)境中的橋梁欄桿形式處理得過于簡單也是不適宜的。規(guī)模大,難度高、成為當(dāng)?shù)鼐坝^主體的橋梁,欄桿設(shè)計還要注意遠(yuǎn)觀與近觀效果的統(tǒng)一,對整體效果的影響尤為重要。
4)欄桿造型與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)
事實上,自古以來設(shè)計者都很重視利用欄桿造型來體現(xiàn)橋梁所處地區(qū)的風(fēng)土人情和歷史文化背景,憑借欄桿造型創(chuàng)造出一種為當(dāng)?shù)厝嗣裣猜剺芬姷囊饩澈头諊?,啟人心智、抒人胸懷。如欄板上的花紋雕飾多取材于日常生活生產(chǎn)中的美好事物及神話傳說,用以表達勞動人民的智慧和力量,象征善與美、貶責(zé)丑與惡等。圖3-144b)所示某小橋位于以制作眼鏡片而著稱的地區(qū),其欄板上圖案就似眼鏡一般,讓人感到親切。圖a)為日本大阪的神崎橋,由于周圍古代遺跡很多,所以采用代表古代的紋樣“直弧文”作為欄桿圖案,與地域文化背景相協(xié)調(diào)。
如第二章第五節(jié)中所述,橋梁建筑的地域風(fēng)格民族風(fēng)格也常常體現(xiàn)在欄桿造型上,新疆地區(qū)的橋梁欄桿上常有伊斯蘭教風(fēng)格的圖案;云南西雙版納的橋梁欄板上雕有象征傣族人民吉祥的孔雀;漢族地區(qū)石欄桿上常雕有石獅等。圖3-145是廈門一座橋梁欄板上的白鷺圖案,因廈門又稱鷺島,突出了地方特性,為人民所喜愛。
圖3-146為英國一座橋梁上的欄桿圖案,則帶有濃厚的歐洲風(fēng)格。
當(dāng)然,欄桿造型無論考慮地域風(fēng)格還是民族風(fēng)格,均要和橋梁整體形態(tài)相結(jié)合,如果在斜拉橋橋頭建民族形式的六角涼亭或在高速公路的高架橋上雕刻石獅,就會象穿西裝帶瓜皮帽一樣不合時宜而貽笑大方。另外還要考慮結(jié)構(gòu)功能上的合理,如日本的一座橋梁因所處城市以生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品而著稱,小橋欄桿也用陶瓷做成(圖3-147),雖然體現(xiàn)了當(dāng)?shù)氐奈幕?jīng)濟背景,但陶瓷強度低,不耐荷載與沖撞,損壞嚴(yán)重,修復(fù)困難,反而影響了景觀。陶瓷欄桿
3.防音壁
近年來,環(huán)境保護已日益成為引起人類重視的話題。為防止噪聲,在高速公路或城市高架橋上設(shè)置防音壁的已漸漸多起來。而當(dāng)初主要還是從功能上考慮得多,景觀上考慮得較少。但防音壁與欄桿一樣,無論遠(yuǎn)觀還是近看,都對橋梁整體景觀影響很大,因為一方面它高大而連續(xù),且外觀顯示出裝配上的繁雜以及橋梁形態(tài)隱蔽在內(nèi)而損害了景觀,另一方面由于遮擋了通行者的視線,造成封閉空間,在心理上產(chǎn)生了壓抑感與不安感。防音壁的功能與景觀要求如何協(xié)調(diào)?這是一個需要努力解決好的難題。防音壁使用的材料大都是重量輕的金屬吸音板,對板的大小形式應(yīng)精心設(shè)計。
如圖3-148所示,為了避免高壁式狹窄通道的單調(diào)、枯燥,而在板上設(shè)計了圖案和標(biāo)識使景觀產(chǎn)生了變化。
圖3-149所示的防音壁與路面坡度相適應(yīng),采用階梯式并巧妙地與綠化結(jié)合,使枯燥的結(jié)構(gòu)物顯示出勃勃生機。另外為了使通行者能夠眺望外面景色,可采用開縫的形式。
有條件時可采用透明的鋼化玻璃材料,如圖3-150所示。
6.2照明
橋是路的延伸,夜間照明是必不可少的設(shè)施,而且隨著現(xiàn)代生活夜間活動日趨豐富和延長,夜間照明的功能已不僅僅是“照明”了,更重要的是通過五光十色的裝飾照明去體現(xiàn)橋梁夜間景觀的魅力,形成觀光的景點,豐富文化生活,所以照明也是創(chuàng)造精神感受的重要手段,是橋梁美學(xué)設(shè)計的內(nèi)容之一。
1.普通照明為滿足夜間行車需要設(shè)置的普通照明設(shè)施一般多采用燈柱式構(gòu)造,光源位置稍高以滿足照明范圍,其式樣造型及配置位置可多種多樣,但在美學(xué)上要求:
1)必須保證橋梁與前后道路在視覺上的連續(xù)性。一般應(yīng)造型一致,等距布置,根據(jù)不同情況,間距5m-10rn,并左右交叉配置,如是曲線梁橋,加密布置于曲線外側(cè),視線誘導(dǎo)效果好。橋兩端與道路照明相銜接要自然順適,充分強調(diào)連續(xù)流暢感,如圖3-152所示。
2)照明燈柱造型與橋梁形態(tài)、規(guī)模及橋位環(huán)境等相協(xié)調(diào),特別是當(dāng)橋梁規(guī)模大、地域風(fēng)格特征性強時應(yīng)精心設(shè)計,能提高橋梁整體美學(xué)效果。一般對現(xiàn)代橋梁采用與之相適應(yīng)的簡潔輕型的造型充分體現(xiàn)時代感,如圖3-140所示。充滿現(xiàn)代意識的燈柱
對于有歷史文化背景及古典式的橋梁自然應(yīng)采用仿古式的、古樸凝重、具有民族風(fēng)格的造型燈柱,營造一種文化氛圍,如圖3-154所示。
3)照明燈柱應(yīng)與欄桿在材料、形式上盡可能基調(diào)統(tǒng)一,如圖3-140所示。設(shè)置位置也可與欄桿相結(jié)合,如日本大川市的飛翔橋(圖3-155),欄桿扶手內(nèi)配置燈管兼作照明設(shè)施,使橋面空間更加簡潔,空暢。
我國廈門的白鷺橋也是將照明燈裝置在立柱內(nèi)與欄桿構(gòu)成一整體的(圖3-156)。燈柱與欄桿結(jié)合的例子
2.裝飾照明
隨著高科技發(fā)展,裝飾照明為人類提供了未能想象到的形與色的世界。新的能源、新的照明系統(tǒng)使現(xiàn)代橋梁建筑呈現(xiàn)出嶄新的空間形態(tài),輕巧、開放、自由、延伸。霓虹燈、旋轉(zhuǎn)燈、投射燈,加上流動的車燈光曳與波光粼粼的水面,展現(xiàn)了一個動態(tài)的、飄浮的、神秘而美妙的世界,給人帶來遐想與憧景,開創(chuàng)了新的生活環(huán)境。裝飾照明已成為建筑空間設(shè)計中重要的一環(huán)。
1)裝飾照明設(shè)計的基本原則
①安全:照明設(shè)施安裝、維護、檢修要方便,安全運行可靠,消除火災(zāi)及電器故障隱患。
②適用:要能夠提供一定數(shù)量和質(zhì)量的照明度。燈具類型、照明度高低、光色強弱、色彩選擇搭配等均應(yīng)由專家設(shè)計。
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