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桥梁不仅仅是桥梁：桥梁设计中的美学，成本和伦理
摘要
功利主义经济方法控制着大多数的工程决策，常常把成本和价值混淆。在桥梁设计中这种方法的结论导致极端的不足和过量：一方面，对低估外观和环境的中短跨径桥梁标准化；另一方面，对标志性桥梁的结构标准化。这种桥梁，即使不常建造也会让人们对桥梁工程的认知产生很大的影响。一般的看法是桥梁美学将导致更大的经济负担。这不是正确的。如果我们认为美学是多余的，而不是它本身内在的东西的时候，这种增长才会发生。
关键词：美学，桥梁，成本，设计，伦理
图1：葡萄牙波尔图杜罗河上的玛丽亚皮亚大桥T.Seyrig和G.Eiffel（1877）
介绍
把一个大块东西放在山谷或河流上面是一个挑战，这一进程已经持续了几个世纪。桥梁是一种结构，超出了文献[1]指出的连接分开的功能，以克服障碍，使道路和铁路可以沿着其路径行驶，并能够移动那些考虑到的桥梁。
一座桥梁也是历史上的一页，反映了生产它的社会；它的结构类型，建筑材料，建造过程以及它所在时代的文学和美学价值仍然呈现在内。桥梁是所属社会文化遗产的一部分。作为一项长期工作，它更改了它所处的环境和影响了使用者和观察者的生活。很难想象纽约、匹兹堡和波尔图没有桥梁。
桥梁是艺术品？
在法国，艺术作品用于复杂的建筑物，像桥梁或隧道。之所以用“艺术”这个词，是因为它们的建筑物将科学的理论知识和实践经验相结合，构成了“工程师的艺术”。
如果我们从传统意义上理解艺术，理解为一种寻找美的方式，一种没有任何义务的思想感情的表达方式，那么桥梁就不是一件艺术作品。桥梁的出现时工程和建筑实践的结果，而不是艺术创造的结果。桥梁总要实现一个功能，尽管有时候它们可能有其他意图，就像象征性的桥梁一样。另一方面，一个更现代的艺术理念将作品概念化，如果观察者确定一件作品就是艺术。在这个意义上，一座桥梁可以被认为是一件艺术作品。
传统的工程愿景
因为工程师们的技术知识，他们可能会发现没有很好构想的东西没有任何美感（从功能上来说）。因为它不是“真的”，不是好的，也因为它不是美的。因此，我们得出结论，任何工程师会有他自己的审美。就像艺术家有艺术一样，桥梁工程也是如此。这种亚里士多德使得观点被Menn教授表述为美学上令人愉悦的结构形式可以从效率、和谐和艺术塑造方面加以表征。如文献[3]所述“正如每一件艺术品，一座美丽的桥梁的许多美学特征都体现在它的形式中，正是它的这种形式，桥梁设计师可以给予它美。艺术审美和技术能力同样要求；因为否则就不能保证一个想法可以被实现。”Gimsing教授将同样的想法表述为“诚实的设计”。正如参考文献[4]所述，“桥梁的设计应使结构形式和效率在形式中得到表达。”这些表述遵循了参考文献[5]中Torroja提出的理性主义设计方法和Leohartdt等其他主要工程师所说的“形式中的纯洁中有美。”
Billington创造了“结构艺术”这个词，尽管他的影响在美国桥梁美学的书中是有意义的，但是他的想法在实践中却常得不到实施。Billington说：“一个高效、经济、优雅的结构是一种结构艺术。“这一提议在参考文献[9]中被改写为“美学的卓越在于工程形式的完美”。也许“结构艺术”的用辞不是最准确的，因为当代艺术不是特别注重寻找美，而是唤起情感、新思想和信仰。这可能会使人困惑，除非我们在结构艺术家的情况下把艺术理解为特定学科的能力或掌握。从这个意义上来说，高效、经济和优雅的桥梁可以被认为是结构艺术作品:从一个小的地下通道到一个天桥，或者是暗示拱门和斜拉桥，如果他们达到卓越的效率、经济和优雅的三个设计原则。
位于波尔图（葡萄牙）的玛利亚皮亚大桥由G. Eiffel和T. Seyrig设计，是一件结构艺术的杰出例子（图1）。这座令人印象深刻且透明的大桥体现了经济、高效和美学，已经成为了波尔图的标志性桥梁之一。这座早期的杜罗河铁桥是为了连接波尔图和里斯本的铁路路线而建造。结构是双环轻拱，呈新月形。它的跨度是160米，是当时建筑的一个大胆的世界纪录。在一个设计和建造的比赛中，埃菲尔铁塔公司提出的建议是和其他三个参赛者中最低报价。这座桥显露和反映了深刻的结构知识和创造力。设计理念包含了美学、功能性、强度、施工便利性、材料消耗最小化和经济性。在这座桥上，美学依靠简单、透明、不同组成部分的比例、连接处的细化、平滑的形状变化、结构内部的秩序、和周围环境的和谐和拱门的表现力。
人们的审美感觉是与生俱来的，审美价值随着时间的推移而变化。巴黎人在埃菲尔铁塔的建造过程中拒绝了它，只有创造者的坚持才维护了它的建造，现在它已经成为这座城市最卓越的象征。在一封信中，一些当代的艺术家公开反对这座铁塔，并称其为“巴黎的耻辱”。埃菲尔回应争论：“有没有可能人们认为，因为我们是工程师，所以美不是我们建造的一部分？如果我们追求的是坚固耐用的东西，我们就不能同时追求优雅？”
什么事永恒的崇高。西班牙的图拉真桥，R. Maillart的拱桥或者O. Ammann设计的悬索桥都是壮观的，令人欣喜的是，这些独特的、功能性的、情景化的、富有表现力的桥梁都超越了它们建造时代的技术限制。
桥梁是一件艺术品吗?在作者的观点中，这个问题很难给出一个答案。它似乎只是一个标签，然而重要的是，在作者的观点中，在没有教条主义的情况下，平衡技术和形式的方法来创造功能性的、美学上令人愉悦的、情景化的桥梁，为服务公众利益。
美学和成本
美学和成本的张力是土木工程项目中经常出现的问题，是指美学选择意味着成本增加的观点。在桥梁领域中，这种张力甚至更大。凄惨的是，这种情况发生在工程师身上，但最明显的原因似乎与一个事实有关，作为一个工程师，我们所接受的教育使土木工程的历史和美学不具有应有的重要性。
M. Schlaich很好的表达了历史的重要性:“一个学音乐的学生不知道巴赫和莫扎特是无法想象的。”但是，许多工程师大学毕业时对历史和特尔福德、斯蒂芬森、罗布林、埃菲尔、梅勒特、弗雷斯涅、托罗哈、涅尔夫、坎德拉、莱昂哈特等等的作品一无所知。这使我们倾向于认为结构是功能性的、安全的和廉价的；其他的考虑变得不太重要了。
此外，批判也是教育的宝贵的工具；正如参考文献{11}中所述，“完整结构的批判性研究不仅仅被视为结构分析中一个主要工作。必须对做出重要性原因进行批判性讨论，并评估提议的解决办法是否真的是最好的解决办法”。参考文献[12]中也有类似的评论:“hellip;hellip;讨论和批判的文化——设计批判的建立，必须成为工程的一部分”。
一般的观点是改善道路、桥梁或其他公共基础设施的美观无疑将会导致更大的经济负担。这是不正确的。只有我们把美学理解为多余的——作为建筑的装饰，而不是作为作品本身的东西，这样成本增加才会发生。装饰增加了建筑的成本，但是美学它本身不会。在建造糟糕的结构概念时也会出现同样的情况。
在桥梁设计中，成本增加额美学的矛盾总是存在的。因此，工程师们需要量化多少成本增加对考虑美学来说是可以被接受的。Menn是非常精确的：“因此建议提供稍长于经济最小跨径，特别是突出暴露的桥梁。为了这个目标，应该允许成本增加到最经济方案成本的7%。”但是，同一个作者进一步建议“在最便宜的解决方案上，额外成本增加5%到20%（对于人行天桥来说甚至更高）的成本可以合理地改善桥梁的视觉外观”。作者的观点是，合理的增加成本来选择一个视觉上有吸引力的桥梁总是合理的，没有必要严格地固定这种增加。相反，考虑应以基于项目的道德和具体情况。
功利主义的方法主导了大多数工程决策；因此，最好的解决方案给更多的人产生最大的利益。不幸的是，这种方法持续到现在。通常情况下，解决方案的选择仅仅是基于建造成本，只是偶尔会考虑项目的全球成本，其中会考虑桥梁未来的检查或维护。考虑美学或文化维度的附加价值则更为罕见。如果成本是与价值相混淆，最好的解决方案是最经济的解决方案（最典型的是最低成本工期）。这种方案在桥梁设计中的结果导致了极端的不足和过度：一方面，低估外观和环境的中短跨径桥梁的标准化；另一方面，标志性桥梁的建设为经济和政治利益服务，而经济和政治利益往往凌驾于全球公共利益和可持续发展之上。
极端的不足和后果完全标准化
高效经济的桥梁不一定是美丽的。“形式服从功能”原则的教条应用——解释为纯粹合理和单调的设计——导致平庸。这种现代主义信条，伴随着工业化的原则和包豪斯式元素的重复，在大城市的发展过程中，在消费社会和中产阶级的出现过程中，都有着充分的意义。严格适用这一信条将导致一种简单的情况;每座中等跨径的桥梁都是I型梁，这是最有效的抗弯结构体系，也是最便宜的结构体系。仅仅按照目录中提供的内容进行创作就像做数独游戏一样;它创造的时候没有注意到每个个体环境的变迁。这将是一个创造性被摒弃的过程。作者认为，明智的做法是摆脱这种不合时宜的学说及其所带来的负担。
近60年来，大量交通基础设施的建设为桥梁设计的标准化创造了空间。桥梁设计和建造方面的技术进步，其中许多与数字计算机的发展有关，使得通过系统化来建造便宜的桥梁成为可能。在20世纪，标准化使得基础设施规划的制定成为可能，获得经济、安全的项目是有益的，但在设计过程中，创造性思维并不是必需的;这就归结为应用规则的问题。由于这种千篇一律的过程，大多数中小型现代桥梁都是重复的，对城市、道路和景观的感知都有负面影响。桥梁以财务预算为首要任务，在短期内从头到尾完成。通常，一个杰出的项目或质量结构是不被欣赏的。太多的基础设施不顾其环境，平庸而单调，很少尊重其环境及其历史。
你能想象每个人都穿着同样的衣服，同样的设计和颜色，只是为了经济效益吗?工业设计领域已经做出了反应——可能是由于市场的需求——它产生了适合客户的美观而廉价的产品。从这个意义上说，宜家就是典范。
奇观社会中过度的极端
社会似乎有一种像钟摆一样的运动;由于这种功能性方法出现了一种反常现象:厌倦了忍受近年来极端的缺陷，社会现在要求在建设公共工程时给予更大的尊重，这导致建设走向了相反的方向。许多建筑作品和城市桥梁，在没有泛化意图的情况下，成为了设计不严谨、过度的消费品。即使这些地标性桥梁不经常建造，它们也会对公众及其对桥梁工程的认知产生巨大影响。
什么是好的桥梁和什么是象征性的桥梁之间有混淆。后者是除了其主要功能之外，还与构建它的社区的有意义事件有相关联的桥梁。不幸的是，象征性的桥梁往往与巨大的过剩和奢侈联系在一起。如今，所有的东西都可以被绘制、虚拟模拟和建造，甚至有艺术家和其他专业人士在设计桥梁时甚至连最基本和必要的知识都没有。一个社会越需要重申自己，物质符号的必要性就越大。因此，更多的作品，如更豪华的建筑和更多的荒谬和规模过大的桥梁建设。每个“物有所值”的城市都希望有一个像毕尔巴鄂的古根海姆博物馆和一座斜拉桥这样的博物馆。此外，如果这座桥是由著名的媒体建筑师或艺术家设计的，那就更好了。
由非工程专业人士设计的象征性桥梁已成为一种时尚。即使他们缺乏结构意识，但它们是可以建造的，而且它们中的大多数相当昂贵。这条线的前身是塞维利亚的阿拉米洛大桥(图2)，它的高潮是为2008年萨拉戈萨(西班牙)世博会建造的桥梁展馆，现在几乎已经废弃。阿拉米洛大桥的造价约为6500万美元(在2012年每平方米19800美元)而萨拉戈萨的桥亭造价为1.14亿美元(16300美元每平方)。这些桥梁打破了传统的观点，在设计时没有寻求任何结构效率。它们来自于新的技术可能性，使我们能够可视化任何形式，并建立它。它们通过诱惑，将一个糟糕的技术解决方案转变成看似美丽的东西，但实际上只不过是烟花和无端的轻浮，以满足客户的意图。价格并不重要，因为是公众买单。塞维利亚美丽的La Barqueta大桥(图3)与Alamillo建于同一时期，尺寸相似，但也有成本建筑面积1100万美元(每平方米2400美元)。
图2：塞维利亚瓜达尔基维尔河上的阿拉米洛大桥（西班牙，1992年）由S. Cala特拉瓦设计
图3：塞维利亚瓜达尔基维尔河上的拉巴奎塔大桥（西班牙，1992年）由胡安·J·阿雷纳斯设计
地标性人行天桥的造价和价值总的详见参考文献[16]。这些价格合理、颇具吸引力的建筑的建造成本中值约为每米5万美元(每平方米1万至1.2万美元)，但其中一些建筑，在无视基本结构原则的情况下，形状和形式决定了设计时的成本要高得多。例如,盖茨黑德的千禧桥每平方米5.74万美元，伦敦千禧桥每平方米4.75万美元，威尼斯的本瑟桥每平方米2.23万美元。
参考文献[17]对多座人行天桥的造价进行了评估。一些不考虑经济工程伦理的概念的不合理性导致了极其昂贵的解决方案。作者得出结论，独特的地标建筑不需要极端的成本。媒体建筑师的参与也在工程师中引发了一场激烈的争论。即使很明显,工程师应该带领桥梁的设计，建造师可以提供帮助如果工程师感觉他或她在美学需要帮助，两者都是由工程师设计的许多桥梁的美学缺陷。事实上，这些建筑师在推广他们的项目上是大师，在公众中造成了困扰。好的桥梁是由建筑师设计的，并要求工程师将这些专业性创造变成可能。这可能是结构工程作为一种创造性职业的终结。这种误解的最好例子之一是法国的米洛高架桥，它是桥梁工程的杰作，由法国工程师M. Virlogeux在建筑师诺曼·福斯特爵士和许多其他工程师和技术人员的准时合作下构思设计。
在某一点，钟摆会达到它的静态平衡位置。
极端之间的中庸之道:基于虚拟的设计方法
大多数工程师职业道德守则均表明，工程师应以服务公众利益和福利为最高原则，并致力遵守可持续发展的原则。由于桥梁是由专业工程师设计的，这一基本准则为桥梁工程提供了一般的指导。
参考文献[4]中定义的“诚实设计”在作者看来并不是“道德设计”的同义词。一座桥的设计遵循
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