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美學(xué)并不是橋梁設(shè)計(jì)的附加屬性，而是設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮的重要因素。橋梁之美一直是人們對(duì)成功橋梁的基本要求之一。

一處成功設(shè)計(jì)的橋梁必然是自然的、簡(jiǎn)單的、獨(dú)創(chuàng)的，且其設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)與周圍環(huán)境相得益彰。所以，在概念設(shè)計(jì)階段，就要兼顧橋梁的結(jié)構(gòu)與美觀。

大約2000年前，偉大的建筑師馬可·維特魯威·波利奧曾向羅馬皇帝提議：“建筑結(jié)構(gòu)宜安全、實(shí)用、美觀！”對(duì)于維特魯威而言，由于他為皇帝工作，其建筑成本并不需著重考慮。

但今天的建筑工程師們卻沒(méi)有這樣的奢侈體驗(yàn)。因此，我們今天的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)是:“建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)且美觀！”。一座成功的橋梁應(yīng)當(dāng)是“安全、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)且美觀”的，確保橋梁的舒適與便利。

橋梁最初被設(shè)計(jì)與建造是出于人們跨越河流或山谷或是鏈接兩點(diǎn)的需求。這樣的需求決定了橋梁的功能。

橋梁的功能建立在交通規(guī)劃的基礎(chǔ)上，并與社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市研究成果相結(jié)合。交通工程師根據(jù)預(yù)測(cè)的交通流量和設(shè)計(jì)限速確定車道的數(shù)量。

當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛才c其他當(dāng)?shù)貤l件則決定著所需橋面的幾何形狀，包括長(zhǎng)度、最小跨距、建材最高等級(jí)和最小間隙等參數(shù)。

橋梁功能一旦確定，橋梁工程師就會(huì)選擇橋梁的形式，以滿足其既定的功能——因此遵循著“功能決定形式”的箴言。然而在構(gòu)建橋梁形式之前，橋梁工程師們還必須考慮適宜的橋梁建造材料。

美學(xué)是最終確定橋梁設(shè)計(jì)的另外一個(gè)因素。我們不會(huì)制造丑陋的橋梁,它會(huì)污染環(huán)境。

全世界的橋梁可分為四類：梁橋，拱橋，斜拉橋以及懸索橋。所有這些主要的橋梁類型幾乎與人類文明一樣古老。橋梁形式的演變可以在不同時(shí)期的建筑材料中覓得蹤跡。

從大約4000年前直到19世紀(jì)初，人們可用的建筑材料只有木材和石材。人們伐木造橋；當(dāng)面臨較大的跨度時(shí)，人們就建造石墩，再用樹(shù)干橫跨石墩。由于石材的強(qiáng)度比木材的大很多，更加耐候，早期的埃及和希臘的建筑均由石材建造。由于石材不能承受由彎曲造成的高拉應(yīng)力，因此這些建筑物柱子的間距非常近。拱橋是羅馬人、中國(guó)人最大程度充分利用石材抗壓強(qiáng)度的巧妙發(fā)明。此外，磚作為一種壓縮材料，在隨后的某些應(yīng)用領(lǐng)域中替代了石料。

鐵比石材具有更高的強(qiáng)度與可塑性，鐵鏈可以用于建造鐵索橋，這是一種“應(yīng)力帶橋”——即懸索橋的早期形式。

據(jù)報(bào)道，第一座主要的鐵索橋誕生于公元60年左右的中國(guó)：云南省的蘭津橋，其主橋跨度約60米。有許多鐵索橋建造于中國(guó)，其中一些我們?cè)诮裉烊钥梢砸欢蔑L(fēng)采。

中國(guó)最大跨度的鐵索橋梁之一，瀘定橋，建成于約400年前，鐵鏈也被用作該懸索橋的主纜; 然而，這些鐵索橋往往結(jié)構(gòu)較小，因?yàn)橥念愃?，鐵缺乏較強(qiáng)的張力。

鋼材的應(yīng)用真正革命性地推動(dòng)了橋梁建設(shè)的發(fā)展，因?yàn)殇摬募瓤梢猿惺芨邏?，也可用于壓縮。

19世紀(jì)中葉鋼鐵大規(guī)模生產(chǎn)成為可能，工程師們開(kāi)始能夠建造大跨度的梁橋、桁架橋以及大而細(xì)長(zhǎng)的拱橋。通過(guò)將鋼筋與混凝土相結(jié)合，更多大跨度鋼筋混凝土橋被建造。

高強(qiáng)度鋼絲經(jīng)冷拔工藝生產(chǎn)，這些高強(qiáng)度的鋼絲使得大跨度懸索橋的建造成為可能，極大程度上刺激了斜拉橋的發(fā)展。在高強(qiáng)度鋼絲大規(guī)模商用之前，人們?cè)捎娩撴溑c榫卯結(jié)構(gòu)來(lái)建造懸索橋，但這種橋梁的跨度是有限的。

特定材料的選用影響著橋梁形式的選擇。因此，橋梁的發(fā)展可劃分為兩個(gè)時(shí)期：拱橋時(shí)代和當(dāng)代的四種橋梁時(shí)代。拱形時(shí)代跨越了4000年，而四種橋梁時(shí)代則只有不到200年時(shí)間。

展望未來(lái)，諸如碳纖維、超高性能混凝土和納米材料等諸多新材料可用于發(fā)展全新的橋梁形式。然而，這些材料尚未完善到可以進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。

盡管梁橋、桁架橋、拱形橋、斜拉橋和懸索橋這五種基本形式可能看起來(lái)彼此非常不同，但這些橋梁類型中的每一種卻又僅由三個(gè)基本結(jié)構(gòu)元素組成：軸向參數(shù)，彎度和曲度參數(shù)（結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)元素）。通過(guò)重組與混合這三種基本結(jié)構(gòu)元件，我們可以創(chuàng)建不同的橋梁結(jié)構(gòu)。

當(dāng)我們企圖建橋跨越大江河灣時(shí)，總會(huì)不禁自問(wèn)：“我們可以建造多大跨度的橋梁呢？”回顧歷史可能會(huì)為我們回答這個(gè)問(wèn)題提供一些幫助。據(jù)統(tǒng)計(jì)每種類型的橋梁都在隨著時(shí)間推移增加其最大跨度。（點(diǎn)擊文末“閱讀原文”，即可查看統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）

我們應(yīng)當(dāng)以謙遜的態(tài)度預(yù)測(cè)未來(lái)。新材料，如復(fù)合材料等，在建筑領(lǐng)域顯示出一定發(fā)展?jié)摿?。然而，這些新材料在實(shí)際應(yīng)用前將需要更多的測(cè)試與實(shí)際性能記錄，才能將材料用于大跨度的橋梁設(shè)計(jì)與施工。

鑒于目前可用的材料，高強(qiáng)度鋼仍然是適用于大跨度結(jié)構(gòu)的唯一真正高強(qiáng)度材料。 因此，我們的問(wèn)題變成了：“鋼橋的極限是什么？”

我們可以生產(chǎn)斷裂強(qiáng)度高達(dá)2000MPa的鋼絲。基于這些鋼筋驚人的強(qiáng)度，懸索橋的最大跨度可達(dá)10000米，斜拉橋的最大跨度可達(dá)5500米，拱橋的最大跨度可達(dá)3500米。梁橋的極限跨度沒(méi)有明確的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

然而，出于實(shí)際情況與經(jīng)濟(jì)因素考慮，我們可能將橋梁跨度限制在約550米。

每座橋都應(yīng)當(dāng)是原創(chuàng)的，有自己的風(fēng)格，與其本身的需求與特殊的環(huán)境相適應(yīng)。

與周圍環(huán)境相和諧并不一定意味著橋梁必須迎合環(huán)境追求完全融合。建筑應(yīng)當(dāng)與環(huán)境相適宜，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，常常會(huì)使橋梁從周圍環(huán)境中脫穎而出。

一座橋主要由梁、橋墩、塔樓（以及有時(shí)會(huì)由鋼纜）組成。大梁相對(duì)水平，而橋墩和塔樓通常是垂直的。 一座橋通常有兩個(gè)橋臺(tái)，分別位于橋的兩端。

通常我們認(rèn)為橋梁美學(xué)元素包括以下方面：

• 橋梁拱腹宜向上彎曲以避免外觀下垂。腰梁部的曲線應(yīng)當(dāng)平滑。

• 懸鏈線，圓形和拋物線拱形等設(shè)計(jì)元素應(yīng)各具姿態(tài)。

• 橋梁外形通常是筆直的，彎曲的橋總給人以不穩(wěn)定的感覺(jué)。然而，如若對(duì)曲線精心處理，從不同的角度看去，恰當(dāng)應(yīng)用的曲線會(huì)為橋梁創(chuàng)造完全不同藝術(shù)效果。

• 對(duì)于箱梁而言，傾斜的腹板設(shè)計(jì)看起來(lái)更加輕巧，然而，當(dāng)橋梁形態(tài)為曲線時(shí)，該設(shè)計(jì)的應(yīng)用可能會(huì)形成復(fù)雜而混亂的線條。

• 對(duì)稱的設(shè)計(jì)看起來(lái)更加穩(wěn)健傳統(tǒng)，但不對(duì)稱的設(shè)計(jì)提供了更加多變的外觀。

• 觀察者可能位于橋上、橋下，或從周圍的任意角度看橋。從一個(gè)特定的角度去贊美橋梁設(shè)計(jì)而忽略其他角度的行為是不可取的。

• 碼頭的設(shè)計(jì)通常用以展現(xiàn)負(fù)載路徑的交通流量。紋理設(shè)計(jì)則用來(lái)減少外觀的單調(diào)性。

• 箱形梁上的長(zhǎng)懸臂板會(huì)產(chǎn)生陰影，這會(huì)使梁看起來(lái)更加纖細(xì)。

當(dāng)然，上面列出的幾條因素只是常識(shí)性觀察的產(chǎn)物，并不是規(guī)則。橋梁設(shè)計(jì)的基本思想是激發(fā)觀眾的情緒反應(yīng)，甚至給其一種驚喜的感覺(jué)。而實(shí)現(xiàn)這一效果的方法正是藝術(shù)。

努力尋找最美的橋梁設(shè)計(jì)備選方案需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與精力。但是，一旦這種做法在設(shè)計(jì)中變得日?；?，額外的努力就不再顯得那么重要。

橋梁不是雕塑；除卻迷人的設(shè)計(jì)之外，橋梁還必須兼顧安全性、功能性和經(jīng)濟(jì)性。而這些問(wèn)題最好由工程師處理。

把所有的橋梁美學(xué)問(wèn)題留給建筑師去解決并不是一個(gè)好主意；建筑師們不能將一座完整的橋概念化，因?yàn)樗麄儾](méi)有接受足夠的結(jié)構(gòu)工程培訓(xùn)來(lái)使其完成這項(xiàng)任務(wù)。

在工程師完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后再交付建筑師或許也不是個(gè)好主意，盡管許多工程師都這樣做并嘗試讓建筑師來(lái)美化橋梁。那時(shí)，建筑師所能做的只是為橋梁添加裝飾，而這些裝飾可能并不適宜。

美學(xué)不是橋梁的補(bǔ)充，而是橋梁設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分。在橋梁設(shè)計(jì)的概念階段，我們必須同時(shí)將其結(jié)構(gòu)配置與美學(xué)元素同時(shí)考慮在內(nèi)。為了完成這樣的任務(wù)，橋梁工程師必須對(duì)結(jié)構(gòu)理論和橋梁美學(xué)同時(shí)具有深刻的理解。

不幸的是，大多數(shù)工科學(xué)校不開(kāi)設(shè)美學(xué)課程。橋梁工程師必須學(xué)習(xí)美學(xué)，無(wú)論是在其受教育期之內(nèi)還是之外。通常，橋梁的主要設(shè)計(jì)師必須是工程師。他/她應(yīng)當(dāng)將橋概念化并滿足所有的結(jié)構(gòu)與功能要求并適當(dāng)考慮美觀。作為折中，他/她也可以在橋梁設(shè)計(jì)的概念階段與建筑師一起工作。