中国未来桥梁发展方向—绿色桥梁
作者：周玉康
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第08期
摘要：绿色桥梁是符合资源节约，可持续发展和绿色设计的主题思想、是桥梁工程全生命周期分析方法的体现，是桥梁工程设计创新发展的一个重要方向，就我国目前现状人均资源稀缺的情况下，应当大力提倡对桥梁工程进行绿色设计，大力发展绿色桥梁。本文具体介绍我国桥梁的发展现状及绿色设计在桥梁中的应用。
关键词：桥梁发展；钢混组合结构；材料结构；桥梁美学；绿色设计
现在桥梁建筑已不单纯地被视为交通线上重要的工程实体，同时也是一个国家科学技术、综合国力的综合体现。当桥梁向大跨度方向发展的同时，未来桥梁新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，对建桥材料也提出了高强、轻质和多功能的要求，创新便是桥梁建筑艺术的灵魂，终究会走向桥梁的艺术范畴。生态连续是未来桥梁设计必须考虑的课题，这也是绿色桥梁设计的基本要求。
1 桥梁的发展现状
1.1 材料结构不断轻型化
当桥梁向大跨度方向发展的同时，未来桥梁新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，对建桥材料也提出了高强、轻质和多功能的要求，桥梁的规模有一个理论上的限度。新型材料不断出现，不过它们的实际应用仅仅受制于对其使用寿命的顾虑。在以保守的方式使用新型材料的初期验证阶段，目前桥梁常用的钢和混凝土，从而实现高强轻质的目标。材料科学的进步为桥梁实现轻巧、简洁、形式的多样化提供了更多的可能性，进一步探索新型的、高强、超高强工程材钱建立其可靠的力学本构关系，以充分发挥材料潜在的承载力，并在结构理论研究上发展更符合实际状态的力学分析方法与新的设计理论，不同类型轻质材料组合拼装的各类新型斜拉桥、悬索桥、轻质拱桥，并向可靠度理论方向进行探索，将一跨而过大川海湾。
1.2 桥梁美学研究
桥梁建筑是建筑艺术的一个分支，属于艺术门类。桥梁通常是社会大型公用设施，与其他土木建筑相比，它具有土木工程建筑的一般属性，桥梁建筑还具有自身的特点，有使用和观赏两重功能。其主要功能是给人们提供跨越障碍的通道，具有形体庞大、位置固定、建造具有不可逆性且耗资巨大等特点。由桥梁的特殊功能决定了桥梁必须是一个开放的体系，结构散布在社会各处，任何人在任何时间都可以使用它。与人类的活动密切相关，具有开放性，使用寿命也比较长。因此，公共性、公平性、安全、适用、经济必然是桥梁设计的原则，桥梁规模越
大，激发了公众参与的热情，经济因素在桥梁建设中所占的分量就越大，人们对其建造都非常关心，这一点在现代桥梁设计实践中已得到足够重视，这就是推动桥梁美学研究的直接动力。 2 桥梁绿色设计
2. 1 绿色设计的涵义
绿色设计（ Green Design） ，也称生态设计（ Ecological Design）、可持续设计
（ Sustainable Design） 、产品全生命周期设计（ Product Life Cycle Design） 等，是指借助产品生命周期中与产品相关的各类信息（ 技术信息、环境协调性信息、经济信息） ，利用模块化设计、并行设计等各种先进的设计理论，使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法。绿色设计着眼于人与自然的生态平衡关系，在设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。绿色设计不仅是一种技术层面的考量，更重要的是一种观念上的变革。
2.2 绿色设计在桥梁工程应用
传统的桥梁工程设计主要考虑四大基本原则： 适用性（ serviceability） 、安全性
（ safety） 、经济性（ economy） 和美观性（ aesthetics）。设计的目标主要是满足桥梁在使用功能的基础上，尽量降低造价的同时增加桥梁的可观赏性。传统的桥梁工程设计几乎是离散考虑的，前后之间的整体利益考虑不够周全。借鉴《绿色建筑评价标准》（ GB/T 50378-2006）中“绿色建筑”定义： 指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（ 节能、节地、节水、节材） ，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。桥梁作为一个有生命周期的建筑，应当在其全生命周期内进行绿色设计。即绿色设计在桥梁中的应用，应从桥梁的生命周期各个阶段上考虑： ①勘测阶段、②设计阶段、③施工阶段、④运营阶段和⑤拆除阶段，主要对勘测，设计阶段进行阐述。
（1） 勘测阶段
桥梁工程的勘测阶段是桥梁生命周期的第一阶段，而且其成果的质量对后续的桥梁设计及施工影响很大。它包括初测、初勘、定测和详勘四部分。除了严格执行当前工程勘测规范之外，还应结合工程实际合理布置勘测任务。在调查研究完桥梁的具体任务和桥上交通种类及其要求后，选择2～ 3 个经济合理的可供比较的桥位方案，再选择过程中除了要充分考虑每个方案能满足使用上的要求外，还要充分考虑方案对后期的影响，如勘测的可操作性、设计的合理性、施工的难易程度、后期运营使用和养护的成本以及未来对环境的影响等。
（2） 设计阶段
桥梁结构的基本体系包括： 梁式桥（ beam bridge） 、拱式桥（ arch bridge ） 、刚架桥（ rigid frame bridge ） 、悬索桥（ suspension bridge） 和组合体系桥如： 斜拉桥（ cable stayed bridge） 、系杆拱桥（ tied arch bridge） 及钢管混凝土拱桥（ concrete-filled steel tubular arch
bridge） 等。每种基本体系都有它自己适用的范围，设计者可根据工程具体实际情况进行因地制宜地合理选用。绿色桥梁结构设计应采用概率性方法，以充分考虑各种作用及其组合、结构及其缺陷、监测误差、自然环境等众多的随机和不确定因素，从而对结构的可靠性、危险性、耐久性、全寿命经济性以及对环境的影响等作出正确的评估。
若设计只追求景观，相邻两座桥采用不同体系，或者在相邻的几座上将不同体系的桥全部应用上，或者沿线的桥型不断变换体系，都是不从工程实际出发，都不是符合绿色设计思想的。这样做的后果带来的负面影响是： 大量的体系变换使得设计者自己计算和绘图工作量加大，勘测成本和设计成本增加； 还使得施工更复杂，对模板和其他设备需求的种类和数量都会加大，不仅会延长工期还会增加施工成本，如某院设计的在建的南大梁高速公路的多跨简支梁，为减小工程量，一座桥梁中存在多种直径的桥墩，相当同一座桥的施工也需要多种模板，直接增加施工成本； 某些体系（ 如索结构） 桥梁对后期的维护和保养费用高，而且不利于后期的改建或扩建。
4 结束语
桥梁从设计建造到使用，直到服役期满，利用绿色设计和生命周期设计。注重生态环境的保护与可持续发展的原则，绿色设计包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处置的各个阶段，既实现社会价值又保护环境价值，对达至设计使用年限的桥梁的处理问题也是不能忽视，生态连续是未来桥梁设计必须考虑的课题，这也是绿色桥梁设计的基本要求。
【参考文献】
[1] 汪昌宁.城市桥梁工程建设的环保与景观探讨J].工程建设与档案， 2 005.4
[2] 郑斐， 贺拴海， 杜恩龙.桥梁上的风景园林艺术—景观生态学在桥梁上的应用J].中外公路， 20 08.5.
[3] 刘鹏， 赵娜.关于桥梁设计问题的探析J].中国新技术新产品， 2 0 12.1 0.
「4] 范立础.桥梁工程安全性与耐久性—展望设计理念进展仁J].上海公路， 2 0 04.1. 3 5 5
作者简介 周玉康（1985-9-25），男，大学本科，助工，从事桥梁设计工作。
中国未来桥梁发展方向—绿色桥梁
作者：周玉康
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第08期
摘要：绿色桥梁是符合资源节约，可持续发展和绿色设计的主题思想、是桥梁工程全生命周期分析方法的体现，是桥梁工程设计创新发展的一个重要方向，就我国目前现状人均资源稀缺的情况下，应当大力提倡对桥梁工程进行绿色设计，大力发展绿色桥梁。本文具体介绍我国桥梁的发展现状及绿色设计在桥梁中的应用。
关键词：桥梁发展；钢混组合结构；材料结构；桥梁美学；绿色设计
现在桥梁建筑已不单纯地被视为交通线上重要的工程实体，同时也是一个国家科学技术、综合国力的综合体现。当桥梁向大跨度方向发展的同时，未来桥梁新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，对建桥材料也提出了高强、轻质和多功能的要求，创新便是桥梁建筑艺术的灵魂，终究会走向桥梁的艺术范畴。生态连续是未来桥梁设计必须考虑的课题，这也是绿色桥梁设计的基本要求。
1 桥梁的发展现状
1.1 材料结构不断轻型化
当桥梁向大跨度方向发展的同时，未来桥梁新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，对建桥材料也提出了高强、轻质和多功能的要求，桥梁的规模有一个理论上的限度。新型材料不断出现，不过它们的实际应用仅仅受制于对其使用寿命的顾虑。在以保守的方式使用新型材料的初期验证阶段，目前桥梁常用的钢和混凝土，从而实现高强轻质的目标。材料科学的进步为桥梁实现轻巧、简洁、形式的多样化提供了更多的可能性，进一步探索新型的、高强、超高强工程材钱建立其可靠的力学本构关系，以充分发挥材料潜在的承载力，并在结构理论研究上发展更符合实际状态的力学分析方法与新的设计理论，不同类型轻质材料组合拼装的各类新型斜拉桥、悬索桥、轻质拱桥，并向可靠度理论方向进行探索，将一跨而过大川海湾。
1.2 桥梁美学研究
桥梁建筑是建筑艺术的一个分支，属于艺术门类。桥梁通常是社会大型公用设施，与其他土木建筑相比，它具有土木工程建筑的一般属性，桥梁建筑还具有自身的特点，有使用和观赏两重功能。其主要功能是给人们提供跨越障碍的通道，具有形体庞大、位置固定、建造具有不可逆性且耗资巨大等特点。由桥梁的特殊功能决定了桥梁必须是一个开放的体系，结构散布在社会各处，任何人在任何时间都可以使用它。与人类的活动密切相关，具有开放性，使用寿命也比较长。因此，公共性、公平性、安全、适用、经济必然是桥梁设计的原则，桥梁规模越
大，激发了公众参与的热情，经济因素在桥梁建设中所占的分量就越大，人们对其建造都非常关心，这一点在现代桥梁设计实践中已得到足够重视，这就是推动桥梁美学研究的直接动力。 2 桥梁绿色设计
2. 1 绿色设计的涵义
绿色设计（ Green Design） ，也称生态设计（ Ecological Design）、可持续设计
（ Sustainable Design） 、产品全生命周期设计（ Product Life Cycle Design） 等，是指借助产品生命周期中与产品相关的各类信息（ 技术信息、环境协调性信息、经济信息） ，利用模块化设计、并行设计等各种先进的设计理论，使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法。绿色设计着眼于人与自然的生态平衡关系，在设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。绿色设计不仅是一种技术层面的考量，更重要的是一种观念上的变革。
2.2 绿色设计在桥梁工程应用
传统的桥梁工程设计主要考虑四大基本原则： 适用性（ serviceability） 、安全性
（ safety） 、经济性（ economy） 和美观性（ aesthetics）。设计的目标主要是满足桥梁在使用功能的基础上，尽量降低造价的同时增加桥梁的可观赏性。传统的桥梁工程设计几乎是离散考虑的，前后之间的整体利益考虑不够周全。借鉴《绿色建筑评价标准》（ GB/T 50378-2006）中“绿色建筑”定义： 指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（ 节能、节地、节水、节材） ，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。桥梁作为一个有生命周期的建筑，应当在其全生命周期内进行绿色设计。即绿色设计在桥梁中的应用，应从桥梁的生命周期各个阶段上考虑： ①勘测阶段、②设计阶段、③施工阶段、④运营阶段和⑤拆除阶段，主要对勘测，设计阶段进行阐述。
（1） 勘测阶段
桥梁工程的勘测阶段是桥梁生命周期的第一阶段，而且其成果的质量对后续的桥梁设计及施工影响很大。它包括初测、初勘、定测和详勘四部分。除了严格执行当前工程勘测规范之外，还应结合工程实际合理布置勘测任务。在调查研究完桥梁的具体任务和桥上交通种类及其要求后，选择2～ 3 个经济合理的可供比较的桥位方案，再选择过程中除了要充分考虑每个方案能满足使用上的要求外，还要充分考虑方案对后期的影响，如勘测的可操作性、设计的合理性、施工的难易程度、后期运营使用和养护的成本以及未来对环境的影响等。
（2） 设计阶段
桥梁结构的基本体系包括： 梁式桥（ beam bridge） 、拱式桥（ arch bridge ） 、刚架桥（ rigid frame bridge ） 、悬索桥（ suspension bridge） 和组合体系桥如： 斜拉桥（ cable stayed bridge） 、系杆拱桥（ tied arch bridge） 及钢管混凝土拱桥（ concrete-filled steel tubular arch
bridge） 等。每种基本体系都有它自己适用的范围，设计者可根据工程具体实际情况进行因地制宜地合理选用。绿色桥梁结构设计应采用概率性方法，以充分考虑各种作用及其组合、结构及其缺陷、监测误差、自然环境等众多的随机和不确定因素，从而对结构的可靠性、危险性、耐久性、全寿命经济性以及对环境的影响等作出正确的评估。
若设计只追求景观，相邻两座桥采用不同体系，或者在相邻的几座上将不同体系的桥全部应用上，或者沿线的桥型不断变换体系，都是不从工程实际出发，都不是符合绿色设计思想的。这样做的后果带来的负面影响是： 大量的体系变换使得设计者自己计算和绘图工作量加大，勘测成本和设计成本增加； 还使得施工更复杂，对模板和其他设备需求的种类和数量都会加大，不仅会延长工期还会增加施工成本，如某院设计的在建的南大梁高速公路的多跨简支梁，为减小工程量，一座桥梁中存在多种直径的桥墩，相当同一座桥的施工也需要多种模板，直接增加施工成本； 某些体系（ 如索结构） 桥梁对后期的维护和保养费用高，而且不利于后期的改建或扩建。
4 结束语
桥梁从设计建造到使用，直到服役期满，利用绿色设计和生命周期设计。注重生态环境的保护与可持续发展的原则，绿色设计包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处置的各个阶段，既实现社会价值又保护环境价值，对达至设计使用年限的桥梁的处理问题也是不能忽视，生态连续是未来桥梁设计必须考虑的课题，这也是绿色桥梁设计的基本要求。
【参考文献】
[1] 汪昌宁.城市桥梁工程建设的环保与景观探讨J].工程建设与档案， 2 005.4
[2] 郑斐， 贺拴海， 杜恩龙.桥梁上的风景园林艺术—景观生态学在桥梁上的应用J].中外公路， 20 08.5.
[3] 刘鹏， 赵娜.关于桥梁设计问题的探析J].中国新技术新产品， 2 0 12.1 0.
「4] 范立础.桥梁工程安全性与耐久性—展望设计理念进展仁J].上海公路， 2 0 04.1. 3 5 5
作者简介 周玉康（1985-9-25），男，大学本科，助工，从事桥梁设计工作。