1、浅析仿生学在桥梁设计中的应用摘要：将仿生学的分类与应用作为目标,为了解决现代桥梁设计中的一些问题,引入了仿生学的这个理念,建立起桥梁“活体“的概念和生态观在工程设计中的应用,为新型的桥梁设计开创了新的思路,仿生理念的运用定会推动现代桥梁设计进入一个新的阶段,从而为人类建造出更多安全节能、可持续、与自然和谐的桥梁建筑。 关键词：仿生学；桥梁设计；应用 中图分类号：Q692 文献标识码：A 1 仿生学的理念与实践 仿生学属于一门技术性的学科，目的在于研究生物系统特有的结构与性质，国内外很多学者都将仿生建筑作为研究课题，寻求科学的自然规律，以促进现代建筑形体结构与功能布局更具科学性、合理性。通过对建
2、筑仿生学的研究，实现经济效益、生态环境协调发展，实现能源的节约，减少环境污染，促进城市的可持续发展。 经过时间推移，各个生命体结构比较清晰，保持在合理的状态中。该学科具有灵敏、小巧以及高效的特色，逐渐被推广使用。实践证明应用了仿生学之后，工程设计取得了良好成效。仿生学研究可以从两个角度入手，其一宏观角度，其二微观角度。宏观研究主要包含动物、植物、人类以及微生物等，另外，还包含力学结构类型、生物界运行方式、行为规律等等。微观研究主要包含：生物体内部结构和能量转化。人们进行工程研究时，主要研究生命系统组成部分，经过资料分析，使用数据说明，然后进行结构分析，最终形成桥梁。 2 宏观仿生与桥梁设计 2
3、.1 需要明确形态仿生与桥梁设计 众所周知，桥梁设计的精髓基础是自然界，只有如此才能保障桥梁设计符合社会发展需求。桥梁设计灵感很多来自自然界，人们对动物骨骼以及植物形态研究中，领悟其中的韵味，在经过专业知识联组后呈现出设计灵感。进行设计时，应该深入研究仿生学，把握设计原则，以设计出可行性高、科学合理的设计方案为目标，从而保障桥梁设计具有实用价值。 2.2 明确结构仿生与创新设计 人类生活在自然界，对自然界的动物、植物机体研究角度比较广。进行桥梁设计时，也应该需要引入自然界外形结构，设计出具有生命力的桥梁。桥梁设计具有延续性，在不断发展中，应该将淘汰的部分剔除，保留科学、合理的部分。在原有基础上
4、优化设计方案，使得桥梁设计更加合理，实现创新设计。 2.3 明确意象仿生与桥梁美学间关系 自然界之美和生命体之美结合在一起，这是人们一直追求的高境界美。进行桥梁设计时，应该融入美学设计理念，追求更高的境界美。这些美通过比例值、形态美、质感体验以及色彩搭配等等方式进行展现。仿生学设计理念凸显自然之美，当代桥梁设计中，应该基于造型美观、功能实用基础上，激昂美学理念植入设计每个环节，保障自然美学意境，使得桥梁设计更具生命力，富含社会性以及文化性，甚至包含时代情感。2.4 桥梁设计，注意神经系统的应用 在不断变化的社会环境中，想要持续生存下去，应该要有发达的神经系统，能够感知外在环境变化情况，根据变动
5、来调整生存方向。例如：德国工程师使用斜拉索主动控制系统的理论，分析了列车在桥梁上行驶造成破坏的影响，此处可见科技力量进步推动了社会不断发展。应用神经系统，使得桥梁设计更具审美价值，桥梁的生命价值以及外观在该设计模式下变得更具生命，这也正是设计师不断追求的设计结果。否则在进行桥梁设计时，增大一些尺度或者是重量，这些做法会消耗资源，造成浪费现象出现，无法起到有效作用。 3 微观仿生与桥梁设计 3.1 进行设计时，应该明确仿生材料和桥梁新功能之间的关系 桥梁发展水平高低受到材料使用范围限制，这些材料来源于自然界。进行桥梁设计时，应该发挥出材料特质，保障桥梁设计具备持续性。当设计引入仿生学之后，开启桥
6、梁设计新面目，这是创新理念之展现。新型材料在其中占据重要位置，它取代了传统的材料。自然理念引入保障桥梁社会服务功能，这是一个与时俱进的设计理念，彰显设计理念的同时，也凸显时代发展缩影。 3.2 设计应该同仿生功能机理相符 仿生学核心研究问题是动植物功能机理问题，其中包含能量转化、生物演化、力学演变以及能量转化等。比如，人们对鸟类翅膀观察研究发现，鸟的剖面具有飞行的功能，能够控制好空气摩擦力，深入研究之后人们发现了飞机机翼。另外，对蜻蜓的研究，人们处理了颤振问题。这些实例都是仿生学在现实生活使用实况，而且都是成功案例。进行桥梁设计时，应该认识到影响桥梁发展因素中，既有自然因素，也有人为因素。因此
7、，进行桥梁设计时，要借鉴生物体外形，提升桥梁适应性以及调控能力。借助生物性能，将其运用到生命体中，降低自然灾害对桥梁影响。 3.3 桥梁设计和神经系统应该紧密联系 生物之所以进化，是因为要适应生存环境，大脑神经系统是人和动物生存的重要功能之一。进行桥梁设计时，应该重视桥梁内在因素，详细分析受力情况。基于现实需求，认真提出方案。随着社会不断发展，桥梁设计应该融入当代技术，尤其是计算机技术。不断完善系统，使得系统具备大脑功能，在中枢系统指引下，能够观测周遭环境，掌握外在环境变动情况，提升适应环境能力。设计桥梁时，应考虑在外力影响因素下，能基于主动调节基础上，提升桥梁抗震、抗水文以及抗风能力等。3.
8、4 桥梁设计，应该把握生态观 桥梁对社会发展有重要作用，在城市化进程中占据重要地位。设计师进行桥梁设计时，要明确桥梁重要意义。在保护自然资源以及节约资源的基础上，使得桥梁设计更具生态意义。实际设计时，应该尽量降低材料使用，减少桥梁拆建、不断改造已有桥梁的现象，在节能基础上优化桥梁效益，还应该做好照明设计、排水设计以及通风设计，这些设计应该基于节能减排的基础上，保障桥梁具备生命力，以便日后管理时，能够保障设计具有科学性，提升管理效益，发挥桥梁实际作用。 随着桥梁数量不断提升，桥梁跨度逐渐提升，桥梁设计要求逐渐提高，进行设计时，要严格仿造生物机体进行设计。既然生物在经历风吹雨打之后，依旧可以生存下
9、去，能够保障顽强的生命力，说明生物自身具有调节能力，在进行桥梁设计时，可以借鉴生物体的适应能力，使得桥梁能够应对自然灾害危害。举个例子：德国费雷堡大学研究了一些植物，对植物刚性，柔韧性进行研究。发现楔叶类植物的刚性比较强，在巴西这些植物比较普遍，茎节间部位会有明显的裂痕，这些植物组织为加固组织，颜色比较深。经过研究组织细胞发现，这些细胞增压内层比较厚，在表面呈现三角形结构。当这些外形组构成植物体，它的强度比较硬，将这些发现成果应用到桥梁设计中，在桥墩高层结构设计时，设计出具有生命力的方案，提高了桥梁在抗风方面的能力。 4 结束语 随着社会的不断发展，科学技术的速度提升，桥梁设计引入仿生理念，具
10、有重要意义，仿生理念为桥梁设计提供不一样的设计理念及思路，而且还能解决桥梁特殊方面的问题，使得桥梁设计更加美观、更具生命力。 参考文献： 1 陈水生,马涌泉.基于土-结构相互作用的隔震连续梁桥的地震响应J. 北京交通大学学报. 2012(04) 2 尚海涛.严寒地区铁路客运专线桥梁设计特点J. 铁道标准设计. 2012(12) 3 张海荣.中俄铁路钢桁梁桥设计活载标准对比研究J. 铁道标准设计. 2012(12) 4 徐升桥,彭岚平,侯建军,简方梁,赵博,李圣强.铁路桥梁承载能力可靠性分析J. 铁道标准设计. 2013(01) 5 禚一,王菲.E2 地震作用下减隔振桥梁的抗震设计J. 铁道标准设计. 2013(01) 6 严斌.大跨度斜拉桥非线性粘滞阻尼器参数研究J. 铁道标准设计. 2013(01)
