中国由桥梁大国迈向强国，关键在于依靠自主创新，提升竞争力。兼具力学及美学的桥梁，是创新的主轴，由建造最大、最长桥梁，变成最美桥梁，桥梁的创新创意，展现出了桥梁设计的软实力。本文将由国际大师的设计作品，探索桥梁创新。深入评说国际大师林同棪、邓文中、贝聿铭、Zaha Hadid、Santiago Calatrava、Norman Foster、Jean Muller等的代表作品，了解其设计理念及创新构想，提供桥梁创新的关键密码。
每个桥址都有其适合的美的桥型，好看不是专家说了算，要经得起公众的检验。
林同棪
——拉克尔恰科大桥
创新关键：
弯月桥形融合地景 无塔斜拉绿色环保
拉克尔恰科大桥
美国加州拉克尔恰科大桥（Ruck-a-Chucky Bridge）为独特的无塔斜拉桥，跨越沙加缅度河近奥本水库（Auburn Dam），全长396米，桥宽16.5米，是林先生最具前瞻性但未能施工的设计。桥址位于两山之间，跨越水库。若依照一般设计，为两端山头配置隧道，再以拱桥、斜拉桥或吊桥跨越水库，两端山坡上需设置拱座或桥塔基础，大开挖施工将影响生态环境。本方案联合林先生好友——建筑师歌德·史密斯（Mylon Goldsmith）共同创作，以桥梁力学呈现最佳美学。只有吊索而无桥塔的斜拉桥，充分融合了桥址周遭环境，跨越水库段配置于圆曲线形之桥梁（半径为457米）上，顺接两端现有公路，避免桥梁垂直衔接公路而影响行车安全。林先生集合12位专业顾问，经过6个月的构思，1976年提出了这个最佳的斜拉桥方案，打败了其他3家顾问公司而中标。
该桥考虑坐落于强震区，以及不落墩于蓄水坝中的需求，所以布设斜拉桥直接跨越蓄水坝；并且，为了降低对生态环境的冲击，舍弃传统斜拉桥主塔的配置，直接以吊索锚碇至两侧岩坡，可减少两端桥塔基础大开挖，除兼顾交通及结构强度需求外，更塑造区域整体景观，降低对周遭环境的破坏。同时避免了原规划两座隧道的额外需求，大大节省了整体工程造价。施工中最大的考虑，是以吊索稳定未闭合状态的曲线斜拉桥。该桥后来虽由于水坝取消因素而未能成形，但仍获得高度肯定。《先进建筑杂志》（Progressive Architecture Magazine）在1979年给予颁奖肯定。该桥堪称“柏拉图式概念之设计”，若以当今工程技术对山坡地开挖保护仍无法确实掌控的情况下，该桥的设计概念实为“绿色环保桥梁工程”的最佳案例。
邓文中
——新东海湾大桥主桥
创新关键：
桥型呼应西桥 优化桥塔耐震系统
新东海湾大桥主桥（参考TYLin International 网站）
美国旧金山新东海湾大桥（San Francisco-Oakland Bay Bridge New East Span）主桥为单塔非对称跨径自锚式吊桥，主跨径385米，总桥宽达79米(两侧各5车道)，桥下的航道净空为48米。东海湾大桥老桥因为耐震能力不足而被全部拆除，需另外建造一座新桥。现有的西海湾大桥为两座吊桥串联，旧金山湾区居民要求新建的东海湾大桥与环境相配，主桥造经过评选，有斜拉桥及吊桥两个方案，初步设计提出门形塔及单塔各两个方案。湾区居民钟情于单柱式桥塔方案，最后为了与西海湾大桥的吊桥主索弧线造型相对应，舍弃了斜拉桥，采取造价昂贵的单塔吊桥，整体造型呈现出最佳的桥梁力学及美学。
新东海湾大桥主桥因地质不好，采自锚式吊桥，两端无需设置传统吊桥主索锚座。因桥位处于美国地震最严重的地区，单柱式桥塔属于非赘余结构，大地震后若造成塔底塑性铰而不稳定，耐震设计理念是不允许的。为考虑美学及耐震需求，桥塔依旧是中央门形塔四柱系统，车道配置在两侧桥面，主索配置似A形悬吊两侧桥面板，对于路人开车视觉感受强烈，两外侧主梁中间以横梁连接。主桥将传统门形塔四柱内移，缩短水平横梁(剪力杆)，外观看似单柱式桥塔，实际仍是门形塔系统。大地震后，横梁(剪力杆)吸收能量产生塑性铰，如同弃车保帅，桥塔仍可稳定，满足设计要求及耐震能力，既创新又稳妥，且安全耐久，设计寿命达150年。该桥2015年获得国际桥梁与结构工程协会（IABSE）颁发的“最优秀结构奖”。
贝聿铭
——美秀博物馆桥
创新关键：
桥梁结合隧道 塑造桃花源意境
美秀博物馆桥（参考M. Wells “30 Bridges”)
日本美秀博物馆桥（Miho Museum Bridge）为单钢拱非对称跨径斜拉桥，主跨径120米，拱高20.6米，桥宽7.5米。该桥特色为塑造桃花源意境，游客要进入博物馆参观，首先迎接的是山脚入口的日本式建筑，然后要通过一座隧道，接着走过一座桥，才能到达博物馆的公共展览区，真像魏晋诗人陶渊明所描述的世外桃源，这也是贝先生所想要表达的意境。在《桃花源记》中，渔夫因为迷路进入一座山洞，出了洞口便看到一个迥然不同的太平世界。整座桥由上向下俯视，又如同一把大提琴，将隧道及桥梁两种不同类的构造，予以巧妙故事性的结合。
该桥造型非常奇特，属于背拉式的斜拉桥结构（Back-stay Cable Structure），吊索先锚定在隧道里四周的衬砌上，呈放射状，沿着拱圈配置44条吊索，山洞外的钢拱充当作塔柱。采用斜拉桥的主要目的，可以大跨径跨越山谷，不必再额外立墩柱，巧妙地运用隧道衬砌作为背拉支点，再以同造型的拱圈替代传统塔柱，形成绝妙的设计。主梁为特殊的空间桁架梁（Space truss beam）构造，穿透性较传统的板梁构造更佳。为何要倒立于桥面板下，主要考虑可避免影响游客的视野。主梁前半段以吊索支撑，后半段则以倒立桁架来支撑，免除了额外支撑柱。值得一提的是，绿色环保设计概念，桥面板采用渗透性陶质材料填充于钢格网中，下雨后会将雨水自动排放至桥下，使其对结构物存在的冲击降至最低。该桥因为造型杰出，获得国际桥梁及结构工程协会（IABSE）颁发的“2002年优秀构造奖”。
札哈哈迪(Zaha Hadid)
——淡江大桥主桥
创新关键：
保留淡水夕照美景 桥塔宁静舞者意象
淡江大桥主桥（中兴顾问提供）
台湾淡江大桥，主桥采单塔非对称跨径斜拉桥，主跨长450米，满足桥下航道净空需求，桥面总宽度为44米。淡水河口具独特的自然和城市景观，民众常聚集于此，欣赏台湾海峡日落美景。为降低周边景观的视觉冲击，选择单塔斜拉桥而非双塔悬索桥，考虑到单塔斜拉桥的体量小，斜拉缆索可视性相对较低。反观若采用双塔悬索桥，桥塔体量大，将会影响“淡水夕照”的视觉景观。
主桥造型设计意象为“宁静的舞者”，其灵感来自云门舞集舞者跳跃向上的舞姿，人字形主塔如双手合十，沐浴在淡水夕照中为台湾祈福，日夜呈现不同意境。流线型桥塔的设计灵感，源于舞者曼妙舞动的躯体向天空伸展的情景，保持大桥结构合理及简洁的特点之外，期望为邻近的云门剧场及观赏日落的游客带来美好回忆。主桥设有观景平台，其设计延续了淡江大桥的设计语言，设有现代风格的街道设施、长凳和低照度灯具。夜间照明设计以柔化结构为原则，沿桥面而设的造型灯杆，凸显了垂直主塔和斜拉缆索。灯杆的高度随斜拉缆索倾角变化，带来生动且难忘的驾驶体验，彰显了淡江大桥独一无二的设计。
克拉特拉瓦 (Santiago Calatrava)
——日晷桥
创新关键：
生态公园入口地标 桥塔日晷双功能
日晷桥（Dr. Suppe提供）
美国加州雷丁（Redding）日晷（音guǐ）桥（Sundial Bridge），为单塔斜拉桥，全长210米，塔高66米，提供前往海龟湾探索公园（Turtle Bay Exploration Park）的行人及自行车通道。为避免影响鲑鱼产卵生态，以不落墩单跨跨过沙加缅度河（Sacramento River）。桥梁结构采单塔斜拉桥系统，立面造型像帆船之桅杆，吊索锚碇桥塔外侧悬挑。该桥与西班牙阿列米诺大桥（Alamillo Bridge）同为无背拉式吊索，构想类似“奔跑的躯干”，完全依靠桥塔平衡桥面及主梁重量，以桥梁力学呈现最佳美学。缺点是少了背拉吊索，造价较高。桥塔设于北岸并充当日晷立柱，采用42度倾斜式尖塔方向朝北，广场设有整点时间圆球，可依桥塔投射阴影确认时间。主梁采倒三角形桁架与桥塔不在同一轴线，桥面板特别采用防滑透光性的一块块玻璃板组合而成，配合桥面灯光，营造夜间照明特色。
福斯特 (Norman Foster)
——千禧桥
创新关键：
彩带桥形意象 一道曙光跨越河面
英国千禧桥
英国伦敦千禧桥(Millennium Bridge)跨越泰晤士河，为三跨连续彩带桥，主跨径144米。该桥位于古老的圣保罗大教堂(St Paul cathedral)及摩登的泰特现代美术馆(Tate Modern Art Gallery)连接之轴线。由著名的建筑大师福斯特(Norman Foster)、雕刻艺术家卡罗(Anthony Caro)与工程顾问阿路普(Ove Arup)共同合作，以曙光的彩带桥造型夺标。
千禧桥入选的整体造形彷佛是一条彩带，以3段曲线飘越过泰晤士河。造型设计的主要考虑为，提供行人充分的视野，及减少周遭环境构造量体的视觉突兀。它是泰晤士河上第一条完全人行的跨河桥，如同一片优雅的刀刃横跨河上，以避免巨大的构造体喧宾夺主，抢了周遭地标的光芒。有人甚至称许它为“一道曙光穿越泰晤士河”，借以开启21世纪。此桥的轴线串连南北两岸，连接商业及艺术两区，建筑意象取“重生”。
该桥结构系统同彩带桥（ribbon bridge），采用3跨连续配置，其复杂度较单跨径更高。可以想象，如果在侧跨挤满了人，中间跨则会翘起。墩柱采用Y形的设计，涨潮时，桥面距河面约为10.8米。最特别的是，采用侧向悬吊（lateral suspension）系统，以避免一般吊桥型式产生高塔柱，造成周遭视觉上的大障碍，并使用超低比值的悬吊垂距。试想144米主跨仅用到2.3米的垂距，若以传统吊桥 1/10的比例，需配置约14米的垂距，该桥大约是比传统吊桥浅6倍。两条主悬索一边各5根，固定在两侧岸上的桥台上，以间隔8米的横梁支撑铝质构造的桥面板。在完工开放后，却因为行人通过造成过大的异常变位而封桥。在相隔1年多，经过分析研究加装阻尼测试后，终于又开放行人通行。该桥建造费用达1800万英镑，可是却花费了500万英镑来做人行步伐稳定性振动补强工作。尽管使用的过程如此曲折，但它仍然是伦敦客心目中的千禧桥。
尚穆勒（Jean Muller）
——阳光高架公路桥
创新关键：
帆船桥型地标，预铸化快速施工
阳光高架公路桥（参考Sunshine Skyway Bridge 网站)
美国佛州阳光高架公路桥（Sunshine Skyway Bridge），为双塔三跨斜拉桥，主跨径为366米，桥宽29米，塔高127.3米，全桥长达6669米，坐落在美国佛罗里达州西海岸，经过坦帕湾（Tampa Bay），远看全桥像艘大帆船竖立在海上，与周遭环境相融合，已成为佛罗里达的地标。该桥的设计为费格及穆勒工程公司（Figg and Muller Engineers）所承揽，主桥为双塔单柱预力混凝土斜拉桥，配置单索面扇状的吊索84条，并采黄色的涂装，甚为鲜明。
该桥的特色承续穆勒的预力专长，采用预铸节块工法，方便在海上吊装施工。除了大梁外，连桥墩都采用预铸节块，再吊装至现场以预力钢腱锁紧，最大节块重达220吨。该桥的杰出设计获颁总统奖（Presidential Award for Design），以及1988年国家捐赠基金的艺术奖（National Endowment for the Arts）。
1999年，英国《桥梁设计与工程》杂志（Bridge Design & Engineering）票选20世纪最美的桥梁，前15名桥梁都具有较高的美学和景观价值。其中，13座的设计者来自欧洲，由此可见，欧洲对桥梁美学的重视，才能培养出高艺术修养的设计大师。美学创意是桥梁创新技术最好的策略选项，回顾林同棪、邓文中等国际桥梁大师，都靠着创新设计而名扬国际，其过程虽艰辛，但成果是丰硕的。笔者在此建议，成立国际桥梁创新博物馆，专门搜集国际大师桥梁设计作品，介绍其设计理念及创新构想，以实体及数字博物馆的形式，提供一个创新概念的交流平台，相信对中国迈向桥梁强国会有实质帮助。
作者 / 蔡俊镱，系台湾桥梁专家
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