结构的形意之境——桥梁美学理念与实践

桥梁不仅是交通基础设施，更是人类智慧与艺术的结晶。在21世纪工程技术革新与社会文明演进的交汇点上，新材料、智能建造与参数化设计赋予结构形态突破性可能，桥梁美学设计已逐渐突破传统工程约束，从“附属考量”转变为“核心要素”，推动桥梁从功能载体升华为文化符号。这一转变背后，折射出社会经济发展阶段跃升带来的深层需求——当基础交通网络逐步完善，公众对基础设施的期待已超越基本功能，转向兼具审美价值与文化意蕴的精神共鸣。

粤港澳大湾区是中国开放程度最高、经济活力最强的区域之一，是中国建设世界级城市群和参与全球竞争的重要空间载体。港珠澳大桥、虎门大桥、南沙大桥、深中通道、黄茅海跨海通道等一系列标志性工程的建设实践，为粤港澳大湾区注入了发展的活力。这些超级工程不仅以跨径突破、结构创新刷新世界纪录，更通过系统性美学设计重构基础设施的文化属性。本文结合黄茅海跨海通道的实践，探讨桥梁美学的核心理念，揭示力学与艺术、自然与人文的和谐统一。

桥梁美学绝非空中楼阁，其本质是科学逻辑与艺术感知的精密耦合。从黄金分割到动态韵律，从力线造型到材料质感，每一处设计细节均需遵循严谨的科学法则。

黄金分割比(0.618)是自然与艺术的通用法则。从建筑美学的角度，在满足结构受力合理的前提下，桥梁的边中跨比越大，桥梁整体感便更纤细、更优雅；反之，边中跨比越小，桥梁的优雅纤细感就会降低，从而损害大桥的均衡性和韵律感，故桥梁的边中跨比应尽可能高，并控制在0.5左右。黄茅海大桥采用跨径布置100+280+720+720+280+100=2200(m)，边中跨比0.528，辅助墩分割比例0.36；高栏港大桥采用跨径布置110+248+700+248+110=1416m，边中跨比0.511，辅助墩分割比例0.31；中引桥采用跨径布置6×100+5×100+5×100=1600m，离水面平均高度约58m，与跨径的比值为0.58；中引桥TY墩盖梁宽度37.4m，宽高比0.64。主体结构的构造尺寸比例接近黄金分割法则，这种比例不仅优化了结构受力，更在视觉上形成稳定与轻盈的平衡。

桥梁的韵律美源自结构元素的有序重复与动态平衡。黄茅海通道中引桥19座TY墩的阵列式排布，这种通过几何母题的重复形成的连续视觉符号，既强化了结构稳定性，更在视觉层面构建出类似音乐节拍的空间序列。TY墩盖梁宽度37.4m，宽高比0.64，墩身以1∶25斜率自下而上渐缩，Y形分枝段高11.5m，截面由圆端形向方形渐变。这种标准化构件的序列化布置，在开阔海域中构建出刚柔并济的垂直韵律，与主桥塔柱的纵向节奏形成对位呼应。

图1 体现刚柔并济的实景

黄茅海大桥在桥梁整体空间布局设计中，利用整体对称设计方法，使大桥整体给人稳定、和谐之美。通过比例图解法验证其空间序列的和谐性：边跨（380m）与中跨（720m）形成波长1/2与1的斐波那契数列关系，辅助墩位置依据黄金分割点调整，平衡主梁压重感的同时强化视觉均衡，这种数学美学的具象化表达，使桥梁在静态中蕴含动态势能，犹如凝固的乐章。单扇索面水平投影360m（边跨380m）与半桥长（1100m）、全桥长（2200m）同样构成波长为1/6、1/3、1的递进音阶比例，斜拉索在主梁与索塔上的间距变化，既满足力学要求，又形成类似钢琴键渐强渐弱的视觉节奏构建动态音阶美感。分体式流线型钢箱梁通过倾斜腹板与风嘴设计，形成类平行线组合，增强视觉流动感。

图2 利用和谐音阶比例的黄茅海大桥跨径布置及流动视觉

桥梁的力线造型是力学内涵外化为视觉张力的核心表达，其本质在于通过结构形态的优化，实现荷载传递路径的可视化。黄茅海跨海通道的实践表明，力线造型需同步满足抗风稳定性、结构合理与空间韵律的需求。

黄茅海独柱桥塔采用变截面力线造型：索塔的水平切面由圆弧或相切弧边组成，通过截面的变换，创造了一个体态优雅、线条柔美的造型，形成具有动感的曲线表达和“纤腰”的视觉效果。根据索塔受力特点，通过力线造型和拓扑优化寻求在荷载作用及使用功能要求下桥梁构件最佳材料布置，在索塔受力最大的下塔柱和上塔柱锚固区加宽截面尺寸，在受力减小的上塔柱下部减小截面尺寸。此外，根据空气动力学原理，截面的变化使得高耸索塔结构的气流旋涡脱落频率也呈现宽带特征，避免了单频涡致振动，从而改善索塔的气动性能。因此，独柱塔柔和优雅的线条使其呈现雕塑般的质感，美丽修长，同时又反映了其内在的结构力学特性。针对变截面的独柱索塔，如何合理确定索塔“腰部”位置，直接影响索塔的整体均衡性。利用黄金分割比例处理手法，应该将“腰部”设置在黄金分割点位置最为合理。以中塔为例，中塔总高度为257.83m，按黄金分割确定“腰部”位置为距离塔顶98.49m位置处；然而，考虑到主梁对索塔造成的压重感，在黄金分割比基础上对“腰部”以下的塔柱长度增加6%～10%，以平衡主梁带来的压重感。因此将索塔“腰部”设置在距离塔顶86m处，避免了“头重脚轻”，使得索塔更具灵动感，展现扶摇直上的聚力融合之势。

图3 桥塔结构

为与独柱式桥塔布置相适应，结合地处台风频发登陆海域的桥梁抗风稳定性要求，主梁采用流线形分体式箱梁。从建筑美学的角度，流线形箱梁风嘴与内腹斜腹板、箱梁顶板与底板共同构成两组类平行线，左、右两幅箱梁通过横梁连接对称分布在桥塔两侧，几何重心位于主梁截面中央偏上位置，主梁高程设置于塔高0.25～0.3倍区间，形成水平力线与垂直塔身的黄金分割交汇、和谐融合，主梁荷载通过两扇斜拉索传递给桥塔，斜拉索、主梁、索塔构建出稳定的力线三角构图，形成了三个方向的力线融合。

图4 主梁与桥塔美学融合效果与实景呈现

通过在中跨纵向设置交叉索，解决了桥梁主梁竖向刚度不足等问题，也避免了采用更大尺寸而显臃肿的中塔。从美学要求出发，为了获得更具通透性的视觉效果，在满足受力要求条件下，斜拉索与主梁横梁的数量尽可能少以保证桥梁的轻盈设计，且具有优异的空气动力性能，根据流体力学原理，将主梁箱梁下底板收窄、减小箱梁外侧斜腹板倾角，并设置流线形风嘴，从而获得优异的颤振稳定性能和涡振性能。

图5 主梁-桥塔-交叉斜拉索空间布局

图6 主梁结构断面图

桥梁与环境的共生关系体现在空间形态、生态与文化的深度融合。粤港澳大湾区独特的自然基底与人文特质，不仅要求超级工程顺应地理格局，更应成为地域精神的载体。

黄茅海通道海域段采用C型平面线位。线路先后与东东航道、东航道、西航道等多个航道交叉，路线设计需处理好与航道的关系，路线方案与航道尽量正交。综合考虑线形对车辆行驶的舒适性影响、线形整体流畅性和连续性、以及景观敏感性，在引桥段采用大直径缓和曲线，尽最大努力保证线位有流畅的弧度和过渡，从而提升驾驶体验。

图7 融合自然与视觉的跨海通道总体线位美学设计

图8 海域桥梁实景照片

斜拉桥的伞形对称外轮廓与竖琴呈现，能够与周边自然山峦呼应，与生态保护区三顶塔楼的水闸相得益彰。独柱塔造型简洁轻盈，视野通透，索塔基础规模小。索塔采用简洁优雅的单柱形，通过截面的变换，创造了一个体态优雅、线条柔美的造型，犹如被海风吹拂海水雕琢而成，并于实现了与环境的充分融合。

图9 自然环境和谐相融的桥型美学设计

桥梁景观通过桥梁造型元素与桥梁所在地区特征元素的呼应，从而达到桥梁与周围环境之间的和谐统一。塔是桥梁的最强视觉识别，是表达斜拉桥个性和景观效果的最重要结构物，本项目从索塔造型设计入手，实现桥梁与区域特征的融合。粤港澳大湾区的海洋文化和航海精神极其浓郁，结合“简约”设计思想，根据黄茅海跨海通道开阔的海洋环境特点，从大海航船的桅杆、珠海港灯塔、广府镬耳屋、广州塔等典型环境元素中，提取“圆”“柱”作为桥梁结构的基本造型元素，体现出圆融至境的禅意和圆融湾区的理念，桥塔底部直径渐变则呼应了岭南传统建筑收分比例，展现湾区海陆交汇的地理特质。

图10 地域环境与“圆”“柱”元素

珠海是珠三角中海洋面积最大、岛屿最多、海岸线最长的城市，素有“百岛之市”之称；江门东部与珠海相邻，南部濒临南海，全市岛屿数量在广东省内仅次于珠海，市内生物种类繁多被巴金先生誉为“鸟的天堂”，一树便天堂的天然奇观每年吸引无数观鸟者前来观光。本项目西引桥穿越江门侧围垦滩涂地，为了减少对海岸天际线的影响，在纵断面上采用了低高程平纵坡的设计。

图11 绿美生态的实景

桥梁美学中的文化表达，本质上是地域文脉与时代精神的跨时空对话。黄茅海跨海通道的实践，通过提炼禅宗美学与极简主义的共通基因，实现了东方意境与现代工程语言的创造性转化。

黄茅海大桥的禅宗美学与西方极简主义在哲学根基上形成深刻共鸣。禅宗“空观”主张剥离表象直指本质，与密斯·凡德罗“少即是多”的极简主义理念殊途同归。这种跨文化对话在桥塔造型中具象呈现：独柱塔彻底摒弃冗余装饰，以圆形独柱塔和流线主梁展现结构本质，通过直径渐变的圆形截面完成从承台到塔冠的过渡。正如禅宗“不立文字”的直觉体悟，桥塔通过截面的优化实现结构效率与形式纯粹的同步提升——下塔柱直径18m强化抗船撞能力，中塔柱收至8.5m展现力学逻辑，塔冠回归11米圆形完成视觉收束。这种“减而不简”的设计策略，既呼应包豪斯学派“形式追随功能”的工业美学，又暗合禅宗“直指心性”的悟道路径。黄茅海大桥清水混凝土桥塔冷灰色调与海域天光形成微妙对话，在阳光折射下呈现从铅灰到银白的渐变光谱，营造出“本来无一物，何处惹尘埃”的东方意境。

桥梁通过实体构造与光影变化的交融构建哲学意蕴。塔冠环形观景舱采用超白PC板，其折射率与海水形成光学差异，晴天正午时分，玻璃幕墙将海天倒影折叠成环状光晕，形成“空纳万境”的禅意空间。

斜拉索密索体系在500m视距外呈现薄纱状透明质感，索距渐变形成的疏密节奏，在晨昏低角度光照下投射出琴弦般的阴影韵律，在夜间则辅以LED点光源勾勒索面音阶韵律。

黄茅海跨海通道所在的江门地区，是全国侨乡文化发源地之一，侨乡文化的植入体现于结构细部隐喻。TY墩Y形分枝暗合侨乡“三家巷”传统民居的院落布局逻辑——主墩象征家族根基，Y形分枝隐喻海外分支，截面从圆端形向方形的渐变，既对应镬耳墙的弧线收分，又融入罗马柱的垂直线条。墩身表面预制模板留下的竖向肌理，暗合侨民“金山箱”藤编工艺，这种手工编制技艺与工业建造技术的叠合，实现了工匠精神的跨世纪对话。

大桥色彩是影响桥梁景观效果的重要因素之一，是大桥外观形象及展示桥梁个性的直接表现。主塔保留清水混凝土冷灰原色，与海域雾霭天色形成渐变融合，在阴晴雨雾中呈现“灰-银-蓝”动态光谱。桥面护栏涂装采用交通灰（RAL 7042），避免驾驶眩光的同时与海天背景达成色相统一。

图12

每根拉索上都布置有灯具，沿拉索线条照亮拉索。斜拉索上的灯具也会在垂直面上一定程度上照亮桥塔，但随着桥塔升高，距离灯具越来越远，桥塔上的光度逐渐变弱，照明和配色注重突出独特的索面布置，为桥塔和常规斜拉索设计了平静柔和的照明效果，和辅助索的彩色灯光形成了鲜明对比；在斜拉索光度最弱的塔冠处设置了环形灯带，夜间呈现“海上明月”的光晕效果。

图13

混凝土本身拥有柔软感、钢硬感、温暖感、冷漠感等特性，随着国民经济的发展和科学技术的进步以及人们欣赏水平的不断提高，用混凝土作为结构材料与生俱来的装饰性特征来表达建筑传递出的情感越来越受到人们的普遍青睐。黄茅海跨海通道索塔表面采用清水混凝土材质，表面平整、色泽自然，同时施工中保留了模板拼缝所形成的自然凹槽肌理，整体温润质朴，成为大湾区跨海通道的基调。所有钢结构涂装面漆采用交通灰，与索塔材质呼应，成为索塔的水平延伸。

图14

桥梁之美，在于力学与艺术的共生，在于历史与未来的对话。黄茅海跨海通道的实践表明，唯有将科学理性与人文感性深度融合，才能打造“力与美”的永恒地标。未来，桥梁美学将继续突破边界，成为连接人类文明与自然智慧的纽带。