桥梁设计创新

1、桥梁设计创新一、创新的思路创新是桥梁发展的动力，是桥梁建筑艺术的灵魂，没有创新的艺 术犹如一潭死水，没有一点活力，日复一日，终究会越来越腐朽。同 时，创新也必须以实践为基础，也需要用理论来指导。作为设计人员， 如何在设计中寻求创新，同时在创新的同时也能实现结构的合理呢?1、设计人员应具有创新的意识，必须意识到创新的重要性和必 要性。同时应具有创新的能力，掌握一定的创新技巧，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， 不迷信权威，发展广泛的兴趣。创造力并不是在任何情况下都能自发 地表现出来的，必须通过创新的素质教育和训练才能获得开发和提 高。2、设计人员应以本专

2、业的基础知识为核心，建立起创造发明的游击区”使专业基础知识与其他知识相互渗透，共同结合成一个网 络式整体结构。还应开发智能因素，包括培养精确的观察力，提高记 忆力，培养注意力、想象力和操作能力。除了创造力之外，创造性人 才还应具备创造精神和创造人格。 创造精神主要包括有好奇心、探究 兴趣、求知欲、对新事物的敏感、对真知的执着追求，勇于发现、发 明、革新，有开拓进取、百折不挠的精神，这是一个人创造的灵魂和 动力;创造人格主要包括创造责任感、使命感、事业心、执着的爱、 顽强的意志和毅力，能经受挫折、失败的良好心态，以及坚韧顽强的 性格，这是创造出成果的根本保证。3、桥梁设计中的创新必须以结构受力合

3、理为基础，以满足功能 要求为前提。力是创新应考虑的主导因素。因此，设计人员应掌握好 力学知识，桥梁结构必须能明确反应力流，使力的传递途径一目了然。4、由于美学具有相对性，人类审美观念是会发生变化的，桥梁美学设计实践应与人们不断变化的美学观念同步， 创新不能脱离人类 审美观念。桥梁设计人员应该对人们美学观念的变化具有敏锐的洞察 力，美学观念的变化是微妙的，因此应不断以新的眼光观察这些微妙 的变化，不能墨守成规，从这些微妙的变化中预测出美学观念的发展 趋势，作为未来设计创新的依据。5、要努力推进新材料与新工艺的发展， 不断改进力学分析方法，提高分析技能、分析速度和准确度，在掌握好力学知识和分析手段

4、的 前提下，运用各种创新手段，充分发挥人的想象力和创造力，争取不 断创造出结构更合理、更先进、更美观的桥梁形式以适应不断变化的 美学观念。最后，还要注意总结前人的设计经验和教训，前事不忘，后事之师”学习前人并不是照抄照搬别人的劳动成果，也不是纯粹 学习已经过时的结构形式，而是学习前辈在当时历史条件下的创新精 神和创新方法。二、创新的基本技法1、组合法组合法，是一种以综合分析为基础，并按照一定的原理或规则对 现有事物或系统进行有效的综合，从而获得新事物、新系统的创造方 法。组合法的内在原理很复杂，形式也多种多样。组合法在具体应用 中可有多种形式，其中形态分析法、信息交合法、焦点法可广泛用于 桥梁

5、设计中。（1）形态分析法形态分析法是组合法中的经典方法，具体是指通过对各形态要素 的各种组成形态进行排列组合，就可以获得各种可能的方案，根据桥 梁功能、安全、经济、美观四要素，对各种方案进行筛选，选出合理 的方案。这里的形态要素不仅指事物的形状或表现， 如事物的体积、外观 形状、颜色、质地等，而且包括内部构造、组成机理等内在因素。形 态分析法的本质就是排列组合。（2）信息交合法信息交合法，也称为魔球法，是利用不同的信息进行交合而获得 新的设想。例如，钢架桥与上承式拱桥交合出现钢架拱桥，梁桥与下 承式拱桥交合出现系杆拱等。（3）焦点法焦点法，即指定一个事物为中心（焦点），依次与罗列的各元素一 一

6、组合，得到多种组合方案。焦点可以是需要创新的事物，也可以是 新技术、新思想等。如在悬索桥设计中，以 便于观赏周围景观”为目 标，可将其与桥塔、桥面、锚碳等一一组合，在桥塔上面、人行道、 锚旋部分等设观景合。2、类比法类比法，是通过对两个对象之间某些方面的相同或相似之处进行 比较分析，从而推出这两个对象在某些方面的相同或相似的方法。两事物相同或相似的属性可以是形状、结构、功能或原理。类比法的关 键是发现和找出原型，从熟悉的对象类推出陌生的事物， 从己知探索 未知。在人类社会的创造活动中，不断出现和完善了一系列建立在类比 基础上的具体技法。这些技法包括综摄法、原型启发法、移植法、仿 生法、等价变换

7、法、中山正和法和中山-高桥法等。（1）综摄法综摄法是从已知的事物出发，将毫无联系的不同知识要素结合起 来，从不同的角度分析未知的事物，从而使理想中的未知事物成为现 实的过程。它是一种适用于集体创造的专业性技法， 能较好地克服个 体联想的局限性。综摄法在桥梁设计中也占有举足轻重的作用， 由于目前大多数桥 梁的设计仍然由结构工程师来承担，但结构工程师由于所学专业的限 制，在设计时往往将视野集中在较专业的领域，思路不开阔。如果设 计中将多个领域专家的意见引入进来， 在更广阔的领域展开问题，解 决问题，结构工程师从中得到启发然后从更专业的领域选出合理的设 想，这样设计出来的作品应该是既合理，又独特新颖

8、的。（2）原型启发法原型启发法是指通过观察找到原型， 在原型的启发下，产生新设 想的技法。它是根据人的创造思维和运行方式，将偶然遇到的某些事 物，经过观察和分析，突然间启发出灵感。它以创造欲望为前提，以 类比为基础。这种方法带有偶然性和机遇性。因此，创造发明人需要具有敏锐 的观察力，不轻易放过在别人看来微不足道的现象，并及时把它与发 明联系起来进行创造性思考。如早期的罗马人在做泥坯墙时，为了提 高墙的抗裂强度，在泥土中掺入一定量的稻草。根据这一发现，法国 园艺家蒙耶在用混凝土做花盆时在混凝土中放些钢条， 这样钢筋混凝 土便诞生了，这对桥梁建设具有革命性的意义。 又如早期人类还没有 造桥之前，利

9、用深沟或河边被风吹倒的树干跨越深沟险壑， 人们把这 一原理运用到造桥技术中便有了最古老的桥 梁桥的出现。（3）移植法移植法是将其他领域的原理、方法等应用和渗透到研究领域，用 以改造旧事物或创造新事物。将移植法运用到桥梁设计领域，可以对 原有形式进行改造或创造出新的形式。移植法的种类很多，可以是原理、结构、方法或材料的移植。如 在修补沥青路面时，常需将原有沥青烤软，但用红外线加热或烧烤的 方法均只对表面有效，难以使内部软化。在日常的生活中，人们利用 微波炉却可以将食品内部迅速加热。 于是，将微波技术移植到筑路机 上，就可以达到修补路面时的软化目的，解决了筑路中的特定问题， 通过发酵蒸制或烤制的面

10、包松软可口，这种发酵技术中的关键是发泡 方法，日本人铃木信一博士将这种发泡方法移植到水泥制品的生产 中，发明了发泡混凝土预制件，广泛用作隔音保暖材料。又如有的专 家设想将珊瑚生长的原理移植到桥梁施工中。碳纤维材料也被移植到 旧桥加固中等。房屋结构中的覃形结构、薄壳结构也常用于桥梁设计 中。（4）仿生法 仿生法是目前在各种领域得到广泛关注的方法， 它是通过模拟生物的结构、功能或原理等进行发明创造。生物在自然 进化中，经历了亿万年的筛选、淘汰和改进，每种存活至今的生物都 有独特的特点和功能，这些特点和功能便为人类向各种生物模仿、 学 习提供了很多机会。仿生最早是从形式上效法自然，桥梁的基本形式 梁

11、、拱和吊桥都是从自然界现象中得出的。但是，真正的仿生法并不是照搬形式，而是深入其内容，要采用 其对于桥梁功能所适合的部分。鲁道尔夫？特劳斯泰参照水滴在重力 作用下表面张力形成的造型，建议以充气壳体如倒置的水滴造型做桥 梁的浮墩。从本质上模仿自然目前还处于初级阶段，模仿自然需要对自然物 的形成过程加以研究，从而实现真正意义上的仿生。3、列举法列举法是将研究对象的特点、缺点、希望点罗列出来，提出改进 措施，形成独创性的设想。根据列举对象的不同，列举法可分为属性 列举法、缺点列举法、希望点列举法、成对列举法、综合列举法等。（1）属性列举法是通过对研究对象进行分析，逐一列出其属性并以此为起点探讨 对研

12、究对象进行改进的方法，因此这种方法适合于旧事物的改造创 新。研究对象的属性一般可分为名词、形容词和动词以及量词属性。 然后从需要出发，对以上列出的属性进行分析、抽象、与其他物品进 行对比，通过提问的方式来诱发创新思想， 采用替代的方法对原属性 进行改造。（2）缺点列举法是将事物的缺点具体地一一列举出来， 然后针对发现的缺点，分 析原因并提出具有针对性的改进方案。 从而获得创造发明的成果。这 种方法简洁高效，适合对产品的改造，但容易受已有事物的某些属性 所束缚。（3）希望点列举法是通过列举事物被希望具有的特征，从而寻找创造目标和方向的 方法，希望点有些是从缺点直接转化而来的，这种方法比缺点列举法 优越的地方是它能从正面、积极的因素出发考虑问题，不受现有事物 的约束，易产生较大的突破，能在更大程度上开阔思考问题的空间。（4）成对列举法是通过列举两种不同事物的属性，并在这些属性间进行强制组 合，通过相互启发而发现发明目标，列出的两个事物互为焦点和参考 物，因此成对列举法是在属性列举法和焦点法的基础上形成的， 该方 法利用列举法务求全面的特征，又吸取了强制组合法易于产生新颖想 法的优点，更容易产生独特的创意。（5）综合列举法是针对所确定的研究对象，从属性、缺点、希望点或其他任意创造思路出发列举出尽可能多的思路方向， 对每一思路方向开展充分的 发散思维，最后进行分析筛选，寻找出最佳创新思