摘要：经济的快速发展带动了各行各业的蓬勃发展。我国桥梁建设工程也随之发展，新的施工技术、设计理念也不断引入桥梁工程之中。仿生学是一门价值非常高的学科，将仿生学引入桥梁概念设计中，这是一种全新的应用，为桥梁设计提供创新设计理念以及设计思路。本文简单介绍了仿生理念，分析了仿生理念在桥梁设计的应用，提升了桥梁设计方案的创新性。
关键词：仿生理念；桥梁；应用
1仿生学的意义
仿生设计以生物界某些生物体功能组织和形象构成规律为研究对象，探寻自然界中科学合理的建造规律，并通过这些研究成果的运用来丰富和完善建筑的处理手法，促进建筑形体结构以及功能布局等高效设计和合理形成。对于仿生建筑的研究被认为赋予了提供健康生活，改善生态环境的目标，体现了社会可持续发展意识和对人类生存环境的关怀。另外，从建筑创作研究的角度看，仿生与生态构思有相通之处，它们的过程和出发点相对于其他的构思方法或类型有自己的特点。
仿生设计可以是多方面的，也可以是综合性的，如能成功应用仿生原理就能创造出新奇和适应环境生态的建筑形式。同时仿生建筑学也给人们暗示着必须遵循和注重许多自然界的规律，它告诉我们建筑仿生应该注重环境生态、经济效益与形式新奇的有机结合，仿生创新更需要学习和发挥新科技的特点，要做到这一点，建筑师必须善于应用类推的方法，从自然界中观察吸收一切有用的因素作为创作灵感，同时学习生物科学的肌理并结合现代建筑技术来为建筑创新服务。建筑仿生学是新时代的一种潮流，今后也仍然会成为建筑创新的源泉和保证环境生态平衡的重要手段。
2 宏观仿生与桥梁设计
2.1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。
3微观仿生与桥梁设计
3.1仿生材料与桥梁设计
科技水平不断发展，出现了多种新型材料，新材料的应用对于桥梁结构设计有效性具有重大意义。自然界中物种成千上万，科研人员充分研究生物体内的化学成分和生物组织结构研发出具有高效实用性的材料被称为仿生材料。
我国现阶段桥梁设计领域中仿生材料的应用主要包括材料颜色、成分等。比如具有自然颜色的漆料等，用于桥梁建设的水泥等，水泥主要得益于对贝壳化学成分的研究。
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在桥梁工程施工过程中，设计师将不断应用新型仿生材料，新型仿生材料对于桥梁结构的使用性能大大提高。
3.2工能机理仿生与桥梁设计
工程仿生在整个仿生学的研究中占据着重要地位，是一项具有高价值的项目，但是我国在功能机理仿生的桥梁设计上还处于比较薄弱的环节。自然界的各种生物都是生命体，而桥梁是没有生命，如何将两者功能机理联系在一起，是桥梁设计师一直都在研究的问题。
工程仿生是设计者对自然界中生物的生长机理以及自然界的生态规律进行研究并把这些特征应用到桥梁的设计当中，从而达到桥梁的设计更具有节能化，使得原本没有生命的桥梁具备了生命的特征。
桥梁经常受到自然灾害的破坏，比如地震等就严重的影响了桥梁的质量。桥梁设计人员提出的流线型翼型断面设计就是借助对鱼鳍和飞鸟的翅膀研究发现的。
3.3神经系统的仿生与桥梁设计
生物群体为了适应不断变化的自然环境，自身进行调节，发生调节作用的就是生物群体的神经系统。桥梁本身所处的环境（季节、温度等）也是时刻在变化的，桥梁想要承受住外不断变化的环境也需要自身进行调节。有些设计者认为加大桥梁的尺寸和重量就可以避免一些地质灾害，其实这样既浪费了资源也没有什么大的效果。随着计算机技术的使用是桥梁逐渐具备了神经系统，比如桥梁利用斜拉索的主动控制功能把火车通过桥梁时候产生的不均匀难度问题解决，大幅度的提高了列车的走行性。
4仿生理念在桥梁中的具体应用
4.1仿生理念在桥梁形态上的应用
最早的仿生学桥梁设计师对仿生桥梁的设计是一种纯粹的模仿，设计出来的桥梁形象怪异，甚至有些脱离实际，造成施工难度很大，有的根本无法与施工技术相匹配。随着设计人员设计理念的成熟，桥梁设计师渐渐意识到，仿生学在桥梁建筑中的应用，需要立足于实际状况进行设计，脱离实际的形态仿生是完全没有应用价值的，也是完全没有意义的。例如，尽管自然界中很多的生物形态具有很好的仿效价值，然而在实际的桥梁施工中，则很容易面临负荷超重，结构复杂，没有可靠的施工技术等问题，因此在桥梁设计中，必须根据现实需求科学合理地运用仿生学理论，严格分析其可行性，确定其实际可行了之后才能进行桥梁的设计工作。
4.2仿生理念在桥梁结构中的应用
如果注意观察，可以发现在生物界中，有许多动物的骨骼结构、植物的外形结构均对桥梁的结构设计有很好的参考作用。另外，随着生物学科的迅速发展，生物知识不断在日常生活中普及，人们也逐渐认识到了自然界中更多的生物结构形态，而这些结构形态无疑为桥梁的结构设计提供了更多的设计思路，如果可以将这些生物结构应用于桥梁结构，则桥梁设计必定会有愈加广阔的发展空间。自然界的生物充满了宇宙的智慧，许多结构均有完美的对称性和实用性，一旦将这些原则恰当地运用到桥梁设计中，那么必定可以设计出低耗能、高质量并拥有美好外观的新型桥梁。
结束语
仿生学的理念与实践众所周知，生物界经过亿万年的进化，已经形成了非常合理的生命结构，其小巧性、灵敏性、高效性等优点令人惊叹不已。在工程技术领域，许多有影响的技术突破都或多或少地反映了仿生的概念。仿生学的理念帮助工程师们打破思维的局限，为工程设计提供新的概念、思路和方法。
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论文作者:潘常建
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/7
标签：桥梁论文; 仿生学论文; 结构论文; 自然界论文; 生物论文; 理念论文; 自然论文; 《基层建设》2017年第24期论文;