橋梁工程的產(chǎn)品化概念設計問題探析

張勇

摘 要：橋梁工程的概念設計的核心是在定性分析、經(jīng)驗積累、鼓勵估算的基礎上，總體把握橋梁的設計構(gòu)思。創(chuàng)新性作為橋梁概念設計的關鍵，集中體現(xiàn)在美學、經(jīng)濟、技術等對橋梁選型的重要影響。本文討論了橋梁工程前沿的設計理念，完善了橋梁的概念設計內(nèi)容。

關鍵詞：橋梁工程 概念設計 產(chǎn)品概念化

中圖分類號：U442 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0059-01

為滿足人類之間的實踐交流、跨越空間障礙的需求，政府部門投資建設了多數(shù)橋梁，隨著社會的發(fā)展，橋梁也需要不斷的地更新、改造?；跇蛄汗こ淘谏鐣?jīng)濟發(fā)展中的重要地位，作為橋梁建造開端的橋梁設計顯得尤為重要。而橋梁的概念設計是具體設計的先導，是對橋梁設計的總體把握與構(gòu)思，其思想貫穿橋梁設計的全過程，并隨著項目的進行而不斷完善。在橋梁建造工程中，高達70%以上的生產(chǎn)成本取決于概念設計，做好橋梁工程的概念設計才能造出“精品”橋梁，才能從根源上節(jié)約工程的建造價值，提升美學內(nèi)涵。

1 橋梁工程概念設計綜述

1.1 橋梁概念設計的過程

橋梁的概念設計主要是在一定經(jīng)濟條件下，提出滿足結(jié)構(gòu)造型要求、耐久性和使用功能要求、滿足形變與受力要求的合理設計方案?，F(xiàn)行的橋梁建設主要以結(jié)構(gòu)設計與橋梁施工為核心，按照時間進行相關組織與實施，設計人員的主要職責是依照必要規(guī)范產(chǎn)生經(jīng)濟安全的橋梁結(jié)構(gòu)設計方案。橋梁的概念設計活動除包含上述功能外，還要綜合考慮影響設計初步階段的環(huán)境、人文、美學等要素，完善了傳統(tǒng)設計的表現(xiàn)手法與設計理念。

1.2 橋梁的產(chǎn)品化概念設計

橋梁是一種特殊產(chǎn)品，它具備土木工程結(jié)構(gòu)的基本特征，也具備產(chǎn)品的一般屬性。橋梁產(chǎn)品的建設規(guī)模大、投資巨大；橋梁的建造一般由政府根據(jù)社會、經(jīng)濟、交通需求確立實施，與市場關系較?。粯蛄旱氖褂媚晗揲L，達到壽命后將成為廢棄物，在其長壽命周期內(nèi)需具備抵御環(huán)境侵害的能力。鑒于產(chǎn)品概念設計的思想和橋梁概念設計的重要指導，將現(xiàn)有的橋梁概念設計內(nèi)容從橋梁設計各步驟里提煉歸納出來，形成如下的橋梁概念設計新思路。

（1）設計定位階段主要包含環(huán)境總體分析、使用方式分析、用戶群體分析和壽命期成本分析這四個層次[2]。只有充分分析影響橋梁設計的主客觀因素，才能合理定位設計走向。環(huán)境分析主要是對擬建橋區(qū)的水文、地形、氣象、地質(zhì)等條件的分析，這將決定了橋梁設計的抗震、抗風設計需要；橋梁的用戶群體主要是社會、業(yè)主和生態(tài)環(huán)境，設計中要注重橋梁的生態(tài)性、安全性、景觀美學性、經(jīng)濟性等；使用方式?jīng)Q定了線性布置、建設規(guī)模的大小、上下部結(jié)構(gòu)設計、斷面布置等；壽命期成本主要包含間接成本、直接成本和災害事故成本。橋梁概念設計的主體由設計、施工、運營、管養(yǎng)等多單位與部門構(gòu)成，在其壽命期內(nèi)的所有部門被稱作利益共同體。

（2）方案初擬階段是在對橋梁概念設計精準定位后，從結(jié)構(gòu)體系、橋位、景觀、橋梁造型、施工方案等方面擬定橋梁建造的初步方案。橋位選擇將決定工程造價、施工和運營的安全性、施工操作的難易程度；結(jié)構(gòu)體系的選擇要注意結(jié)構(gòu)的可達到性和可維護性，為今后的橋梁檢修提供便利條件，整體節(jié)約橋梁壽命期的總成本；橋梁的造型與景觀設計要以工程師為主導，同時邀請建筑師及其他專業(yè)人員加入，形成合理的設計模式；施工方案直接影響著橋梁工程的質(zhì)量、安全、工期，在考慮結(jié)構(gòu)、線性、橋位條件之后形成了初步的施工方案。經(jīng)反復對比分析，篩選出兩三個可行的推薦方案。

（3）方案比選階段的主要工作是依據(jù)項目的相關規(guī)定和工程師的相關經(jīng)驗，從若干推薦方案中擇優(yōu)選取最終設計方案。經(jīng)濟指標是大多數(shù)橋梁最終方案決定的關鍵性要素，但在一些景區(qū)橋梁或標志性大橋的設計方案比選中，景觀美學價值也是不容忽視的重要因素。

1.3 橋梁概念設計的階段劃分

橋梁的概念設計工作主要集中在工程的可行性分析、初步設計、施工圖設計三個階段。這三個階段設計橋梁工程的技術層面的具體細部與結(jié)構(gòu)設計，具體每階段的概念設計內(nèi)容如表1所示。

2 橋梁設計的前沿設計理念

這里主要介紹三類較具代表性的設計理念，即橋梁的耐久性設計理念、橋梁的生態(tài)性設計理念和橋梁的全壽命周期設計理念。

（1）耐久性設計理念是指在橋梁的設計使用期限內(nèi)，保證橋梁的安全性、使用性及外觀功能的設計理念。耐久性的設計需要在明確設計中可能的侵蝕類型和不同狀況下的耐久性要求；評估特定條件下的侵蝕嚴重程度；明確橋梁的各個構(gòu)件對侵蝕作用的防護水平與防護方法；提出設計、養(yǎng)護、維修等后續(xù)方案。

（2）橋梁的生態(tài)設計理念是充分利用生態(tài)學的設計思想，綜合考慮橋梁相關的生態(tài)環(huán)境，在橋梁的設計規(guī)劃中，提出滿足人們需求且與生態(tài)環(huán)境和諧共存的設計方案。生態(tài)設計中要堅持生態(tài)保護的原則，盡可能選取對周圍植被、水文、氣候破壞程度最小的施工方法，嚴格控制施工范圍；施工堅持使用清潔能源，選取無毒無害的裝飾與建造材料，從而利于橋梁報廢后的物料回收；橋梁建造需保證施工工藝先進、材料先進、設計和施工組織合理。

（3）橋梁的全壽命周期設計包含橋位的規(guī)劃、方案的設計、性能的分析、詳圖的設計、建造的施工、管理的養(yǎng)護和拆除這幾個階段的全面規(guī)劃和系統(tǒng)考慮，從而達到最優(yōu)目標。橋梁的全壽命周期設計將使用、資金、文化、生態(tài)等需求細化成具體指標，并采用恰當?shù)姆绞綄崿F(xiàn)橋梁壽命周期的各類指標要求。

3 結(jié)語

本文介紹了橋梁概念設計的具體定義、相關特點、設計的步驟和流程，并從定性分析、經(jīng)驗積累、合理估算的基礎上總體把握橋梁設計構(gòu)思。借鑒產(chǎn)品設計的成熟經(jīng)驗，將橋梁作為產(chǎn)品，嘗試橋梁的產(chǎn)品化概念設計，進而深入探討工程的可行性研究、初步設計、施工圖設計三個階段的技術層面的橋梁概念設計。最后，介紹了現(xiàn)今的一些前沿橋梁概念設計理念，如生態(tài)設計理念、耐久性設計理念、全壽命周期設計理念等，對以后的橋梁概念設計發(fā)展有一定的啟迪意義。

參考文獻

[1] 邵旭東，程翔云，李立峰.橋梁設計與計算[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 沙莎，王強，賴疆.仿生學在橋梁建筑中的應用及前景展望[J].建筑科學，2007（27）.endprint

摘 要：橋梁工程的概念設計的核心是在定性分析、經(jīng)驗積累、鼓勵估算的基礎上，總體把握橋梁的設計構(gòu)思。創(chuàng)新性作為橋梁概念設計的關鍵，集中體現(xiàn)在美學、經(jīng)濟、技術等對橋梁選型的重要影響。本文討論了橋梁工程前沿的設計理念，完善了橋梁的概念設計內(nèi)容。

關鍵詞：橋梁工程 概念設計 產(chǎn)品概念化

中圖分類號：U442 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0059-01

為滿足人類之間的實踐交流、跨越空間障礙的需求，政府部門投資建設了多數(shù)橋梁，隨著社會的發(fā)展，橋梁也需要不斷的地更新、改造?；跇蛄汗こ淘谏鐣?jīng)濟發(fā)展中的重要地位，作為橋梁建造開端的橋梁設計顯得尤為重要。而橋梁的概念設計是具體設計的先導，是對橋梁設計的總體把握與構(gòu)思，其思想貫穿橋梁設計的全過程，并隨著項目的進行而不斷完善。在橋梁建造工程中，高達70%以上的生產(chǎn)成本取決于概念設計，做好橋梁工程的概念設計才能造出“精品”橋梁，才能從根源上節(jié)約工程的建造價值，提升美學內(nèi)涵。

1 橋梁工程概念設計綜述

1.1 橋梁概念設計的過程

橋梁的概念設計主要是在一定經(jīng)濟條件下，提出滿足結(jié)構(gòu)造型要求、耐久性和使用功能要求、滿足形變與受力要求的合理設計方案?，F(xiàn)行的橋梁建設主要以結(jié)構(gòu)設計與橋梁施工為核心，按照時間進行相關組織與實施，設計人員的主要職責是依照必要規(guī)范產(chǎn)生經(jīng)濟安全的橋梁結(jié)構(gòu)設計方案。橋梁的概念設計活動除包含上述功能外，還要綜合考慮影響設計初步階段的環(huán)境、人文、美學等要素，完善了傳統(tǒng)設計的表現(xiàn)手法與設計理念。

1.2 橋梁的產(chǎn)品化概念設計

橋梁是一種特殊產(chǎn)品，它具備土木工程結(jié)構(gòu)的基本特征，也具備產(chǎn)品的一般屬性。橋梁產(chǎn)品的建設規(guī)模大、投資巨大；橋梁的建造一般由政府根據(jù)社會、經(jīng)濟、交通需求確立實施，與市場關系較小；橋梁的使用年限長，達到壽命后將成為廢棄物，在其長壽命周期內(nèi)需具備抵御環(huán)境侵害的能力。鑒于產(chǎn)品概念設計的思想和橋梁概念設計的重要指導，將現(xiàn)有的橋梁概念設計內(nèi)容從橋梁設計各步驟里提煉歸納出來，形成如下的橋梁概念設計新思路。

（1）設計定位階段主要包含環(huán)境總體分析、使用方式分析、用戶群體分析和壽命期成本分析這四個層次[2]。只有充分分析影響橋梁設計的主客觀因素，才能合理定位設計走向。環(huán)境分析主要是對擬建橋區(qū)的水文、地形、氣象、地質(zhì)等條件的分析，這將決定了橋梁設計的抗震、抗風設計需要；橋梁的用戶群體主要是社會、業(yè)主和生態(tài)環(huán)境，設計中要注重橋梁的生態(tài)性、安全性、景觀美學性、經(jīng)濟性等；使用方式?jīng)Q定了線性布置、建設規(guī)模的大小、上下部結(jié)構(gòu)設計、斷面布置等；壽命期成本主要包含間接成本、直接成本和災害事故成本。橋梁概念設計的主體由設計、施工、運營、管養(yǎng)等多單位與部門構(gòu)成，在其壽命期內(nèi)的所有部門被稱作利益共同體。

（2）方案初擬階段是在對橋梁概念設計精準定位后，從結(jié)構(gòu)體系、橋位、景觀、橋梁造型、施工方案等方面擬定橋梁建造的初步方案。橋位選擇將決定工程造價、施工和運營的安全性、施工操作的難易程度；結(jié)構(gòu)體系的選擇要注意結(jié)構(gòu)的可達到性和可維護性，為今后的橋梁檢修提供便利條件，整體節(jié)約橋梁壽命期的總成本；橋梁的造型與景觀設計要以工程師為主導，同時邀請建筑師及其他專業(yè)人員加入，形成合理的設計模式；施工方案直接影響著橋梁工程的質(zhì)量、安全、工期，在考慮結(jié)構(gòu)、線性、橋位條件之后形成了初步的施工方案。經(jīng)反復對比分析，篩選出兩三個可行的推薦方案。

（3）方案比選階段的主要工作是依據(jù)項目的相關規(guī)定和工程師的相關經(jīng)驗，從若干推薦方案中擇優(yōu)選取最終設計方案。經(jīng)濟指標是大多數(shù)橋梁最終方案決定的關鍵性要素，但在一些景區(qū)橋梁或標志性大橋的設計方案比選中，景觀美學價值也是不容忽視的重要因素。

1.3 橋梁概念設計的階段劃分

橋梁的概念設計工作主要集中在工程的可行性分析、初步設計、施工圖設計三個階段。這三個階段設計橋梁工程的技術層面的具體細部與結(jié)構(gòu)設計，具體每階段的概念設計內(nèi)容如表1所示。

2 橋梁設計的前沿設計理念

這里主要介紹三類較具代表性的設計理念，即橋梁的耐久性設計理念、橋梁的生態(tài)性設計理念和橋梁的全壽命周期設計理念。

（1）耐久性設計理念是指在橋梁的設計使用期限內(nèi)，保證橋梁的安全性、使用性及外觀功能的設計理念。耐久性的設計需要在明確設計中可能的侵蝕類型和不同狀況下的耐久性要求；評估特定條件下的侵蝕嚴重程度；明確橋梁的各個構(gòu)件對侵蝕作用的防護水平與防護方法；提出設計、養(yǎng)護、維修等后續(xù)方案。

（2）橋梁的生態(tài)設計理念是充分利用生態(tài)學的設計思想，綜合考慮橋梁相關的生態(tài)環(huán)境，在橋梁的設計規(guī)劃中，提出滿足人們需求且與生態(tài)環(huán)境和諧共存的設計方案。生態(tài)設計中要堅持生態(tài)保護的原則，盡可能選取對周圍植被、水文、氣候破壞程度最小的施工方法，嚴格控制施工范圍；施工堅持使用清潔能源，選取無毒無害的裝飾與建造材料，從而利于橋梁報廢后的物料回收；橋梁建造需保證施工工藝先進、材料先進、設計和施工組織合理。

（3）橋梁的全壽命周期設計包含橋位的規(guī)劃、方案的設計、性能的分析、詳圖的設計、建造的施工、管理的養(yǎng)護和拆除這幾個階段的全面規(guī)劃和系統(tǒng)考慮，從而達到最優(yōu)目標。橋梁的全壽命周期設計將使用、資金、文化、生態(tài)等需求細化成具體指標，并采用恰當?shù)姆绞綄崿F(xiàn)橋梁壽命周期的各類指標要求。

3 結(jié)語

本文介紹了橋梁概念設計的具體定義、相關特點、設計的步驟和流程，并從定性分析、經(jīng)驗積累、合理估算的基礎上總體把握橋梁設計構(gòu)思。借鑒產(chǎn)品設計的成熟經(jīng)驗，將橋梁作為產(chǎn)品，嘗試橋梁的產(chǎn)品化概念設計，進而深入探討工程的可行性研究、初步設計、施工圖設計三個階段的技術層面的橋梁概念設計。最后，介紹了現(xiàn)今的一些前沿橋梁概念設計理念，如生態(tài)設計理念、耐久性設計理念、全壽命周期設計理念等，對以后的橋梁概念設計發(fā)展有一定的啟迪意義。

參考文獻

[1] 邵旭東，程翔云，李立峰.橋梁設計與計算[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 沙莎，王強，賴疆.仿生學在橋梁建筑中的應用及前景展望[J].建筑科學，2007（27）.endprint

摘 要：橋梁工程的概念設計的核心是在定性分析、經(jīng)驗積累、鼓勵估算的基礎上，總體把握橋梁的設計構(gòu)思。創(chuàng)新性作為橋梁概念設計的關鍵，集中體現(xiàn)在美學、經(jīng)濟、技術等對橋梁選型的重要影響。本文討論了橋梁工程前沿的設計理念，完善了橋梁的概念設計內(nèi)容。

關鍵詞：橋梁工程 概念設計 產(chǎn)品概念化

中圖分類號：U442 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0059-01

為滿足人類之間的實踐交流、跨越空間障礙的需求，政府部門投資建設了多數(shù)橋梁，隨著社會的發(fā)展，橋梁也需要不斷的地更新、改造?；跇蛄汗こ淘谏鐣?jīng)濟發(fā)展中的重要地位，作為橋梁建造開端的橋梁設計顯得尤為重要。而橋梁的概念設計是具體設計的先導，是對橋梁設計的總體把握與構(gòu)思，其思想貫穿橋梁設計的全過程，并隨著項目的進行而不斷完善。在橋梁建造工程中，高達70%以上的生產(chǎn)成本取決于概念設計，做好橋梁工程的概念設計才能造出“精品”橋梁，才能從根源上節(jié)約工程的建造價值，提升美學內(nèi)涵。

1 橋梁工程概念設計綜述

1.1 橋梁概念設計的過程

橋梁的概念設計主要是在一定經(jīng)濟條件下，提出滿足結(jié)構(gòu)造型要求、耐久性和使用功能要求、滿足形變與受力要求的合理設計方案。現(xiàn)行的橋梁建設主要以結(jié)構(gòu)設計與橋梁施工為核心，按照時間進行相關組織與實施，設計人員的主要職責是依照必要規(guī)范產(chǎn)生經(jīng)濟安全的橋梁結(jié)構(gòu)設計方案。橋梁的概念設計活動除包含上述功能外，還要綜合考慮影響設計初步階段的環(huán)境、人文、美學等要素，完善了傳統(tǒng)設計的表現(xiàn)手法與設計理念。

1.2 橋梁的產(chǎn)品化概念設計

橋梁是一種特殊產(chǎn)品，它具備土木工程結(jié)構(gòu)的基本特征，也具備產(chǎn)品的一般屬性。橋梁產(chǎn)品的建設規(guī)模大、投資巨大；橋梁的建造一般由政府根據(jù)社會、經(jīng)濟、交通需求確立實施，與市場關系較小；橋梁的使用年限長，達到壽命后將成為廢棄物，在其長壽命周期內(nèi)需具備抵御環(huán)境侵害的能力。鑒于產(chǎn)品概念設計的思想和橋梁概念設計的重要指導，將現(xiàn)有的橋梁概念設計內(nèi)容從橋梁設計各步驟里提煉歸納出來，形成如下的橋梁概念設計新思路。

（1）設計定位階段主要包含環(huán)境總體分析、使用方式分析、用戶群體分析和壽命期成本分析這四個層次[2]。只有充分分析影響橋梁設計的主客觀因素，才能合理定位設計走向。環(huán)境分析主要是對擬建橋區(qū)的水文、地形、氣象、地質(zhì)等條件的分析，這將決定了橋梁設計的抗震、抗風設計需要；橋梁的用戶群體主要是社會、業(yè)主和生態(tài)環(huán)境，設計中要注重橋梁的生態(tài)性、安全性、景觀美學性、經(jīng)濟性等；使用方式?jīng)Q定了線性布置、建設規(guī)模的大小、上下部結(jié)構(gòu)設計、斷面布置等；壽命期成本主要包含間接成本、直接成本和災害事故成本。橋梁概念設計的主體由設計、施工、運營、管養(yǎng)等多單位與部門構(gòu)成，在其壽命期內(nèi)的所有部門被稱作利益共同體。

（2）方案初擬階段是在對橋梁概念設計精準定位后，從結(jié)構(gòu)體系、橋位、景觀、橋梁造型、施工方案等方面擬定橋梁建造的初步方案。橋位選擇將決定工程造價、施工和運營的安全性、施工操作的難易程度；結(jié)構(gòu)體系的選擇要注意結(jié)構(gòu)的可達到性和可維護性，為今后的橋梁檢修提供便利條件，整體節(jié)約橋梁壽命期的總成本；橋梁的造型與景觀設計要以工程師為主導，同時邀請建筑師及其他專業(yè)人員加入，形成合理的設計模式；施工方案直接影響著橋梁工程的質(zhì)量、安全、工期，在考慮結(jié)構(gòu)、線性、橋位條件之后形成了初步的施工方案。經(jīng)反復對比分析，篩選出兩三個可行的推薦方案。

（3）方案比選階段的主要工作是依據(jù)項目的相關規(guī)定和工程師的相關經(jīng)驗，從若干推薦方案中擇優(yōu)選取最終設計方案。經(jīng)濟指標是大多數(shù)橋梁最終方案決定的關鍵性要素，但在一些景區(qū)橋梁或標志性大橋的設計方案比選中，景觀美學價值也是不容忽視的重要因素。

1.3 橋梁概念設計的階段劃分

橋梁的概念設計工作主要集中在工程的可行性分析、初步設計、施工圖設計三個階段。這三個階段設計橋梁工程的技術層面的具體細部與結(jié)構(gòu)設計，具體每階段的概念設計內(nèi)容如表1所示。

2 橋梁設計的前沿設計理念

這里主要介紹三類較具代表性的設計理念，即橋梁的耐久性設計理念、橋梁的生態(tài)性設計理念和橋梁的全壽命周期設計理念。

（1）耐久性設計理念是指在橋梁的設計使用期限內(nèi)，保證橋梁的安全性、使用性及外觀功能的設計理念。耐久性的設計需要在明確設計中可能的侵蝕類型和不同狀況下的耐久性要求；評估特定條件下的侵蝕嚴重程度；明確橋梁的各個構(gòu)件對侵蝕作用的防護水平與防護方法；提出設計、養(yǎng)護、維修等后續(xù)方案。

（2）橋梁的生態(tài)設計理念是充分利用生態(tài)學的設計思想，綜合考慮橋梁相關的生態(tài)環(huán)境，在橋梁的設計規(guī)劃中，提出滿足人們需求且與生態(tài)環(huán)境和諧共存的設計方案。生態(tài)設計中要堅持生態(tài)保護的原則，盡可能選取對周圍植被、水文、氣候破壞程度最小的施工方法，嚴格控制施工范圍；施工堅持使用清潔能源，選取無毒無害的裝飾與建造材料，從而利于橋梁報廢后的物料回收；橋梁建造需保證施工工藝先進、材料先進、設計和施工組織合理。

（3）橋梁的全壽命周期設計包含橋位的規(guī)劃、方案的設計、性能的分析、詳圖的設計、建造的施工、管理的養(yǎng)護和拆除這幾個階段的全面規(guī)劃和系統(tǒng)考慮，從而達到最優(yōu)目標。橋梁的全壽命周期設計將使用、資金、文化、生態(tài)等需求細化成具體指標，并采用恰當?shù)姆绞綄崿F(xiàn)橋梁壽命周期的各類指標要求。

3 結(jié)語

本文介紹了橋梁概念設計的具體定義、相關特點、設計的步驟和流程，并從定性分析、經(jīng)驗積累、合理估算的基礎上總體把握橋梁設計構(gòu)思。借鑒產(chǎn)品設計的成熟經(jīng)驗，將橋梁作為產(chǎn)品，嘗試橋梁的產(chǎn)品化概念設計，進而深入探討工程的可行性研究、初步設計、施工圖設計三個階段的技術層面的橋梁概念設計。最后，介紹了現(xiàn)今的一些前沿橋梁概念設計理念，如生態(tài)設計理念、耐久性設計理念、全壽命周期設計理念等，對以后的橋梁概念設計發(fā)展有一定的啟迪意義。

參考文獻

[1] 邵旭東，程翔云，李立峰.橋梁設計與計算[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 沙莎，王強，賴疆.仿生學在橋梁建筑中的應用及前景展望[J].建筑科學，2007（27）.endprint