孔子说:“君子之中庸也,君子而时中。”君子所以能够做到“中庸”,是因为君子随时把事情做到适中,没有偏激,没有过犹不及!这是处世良言。桥梁施工组织设计,做人如是;造桥也如是!

  社会对桥梁的4项要求是“安全、实用、经济和美观” ,每一项都有它的重要性。一座最合理的桥梁应该同时“适当地”考虑这4项要求。其中“安全” 和“实用” 在一定程度上可以根据设计规范处理。“经济”和“美观” 没有规范可循,不容易评判。那么“中庸之道” 就是一个重要的准则,在这里,我们就只谈“经济”和“美观”,它们相互影响比较密切。

  对一座桥梁来说,美观有一定的价值,这是大家的共识,问题只是这个价值如何厘定。在这里,我们必须先对“美观”下一个定义,除外表好看之外,美观也必需包括我们对这座桥的形态和意义的要求。譬如在一些情况下,我们可能要求一座桥能表达当地的文化或历史;在另一些情况下,我们可能要求此桥能作为一个城市的名片,那么,这座桥的美观价值就不能纯粹以“好看”来表达了。也许我们可以把这类价值归纳在“实用” 的价值中,但是,因为这种价值只能从桥梁的形态表达,所以,把它放在“美观”中,会更容易解释。这样,我们可以简单地把美观的价值定义为:美观的价值=好看的价值+标志性价值。

  桥——城市的名片与标志

  当然,桥必须是桥,它必须提供交通的功能!但一座桥也可同时提供交通之外的功能。许多新建的车站就是很好的例子。从前,车站就是车站,也只是车站。新的设计构思认为除了是车站外,还可有其他的利用价值。近年各国新建的车站都在利用它的空间,建成商场、写字楼、酒店等等,使一个车站的价值大大地提升了。许多城市也至少把车站建造得美轮美奂来吸引游客。

  吸引游客对一个城市有很重要的经济价值。许多城市中一些很著名的建筑物,例如巴黎的埃菲尔铁塔,纽约的自由女神像,哥本哈根的美人鱼等,是没有实用价值的,但没有实用价值不等于没有价值,这些建筑物都已经变成了城市的名片。现在,任何人看到铁塔的图片,会立刻想到巴黎。如果有人想把巴黎铁塔拆除,定会引发大革命般的抗争。(意大利的Monza and Brianza Chamber of Commerce曾根据它们对当地的经济的影响、对世界几个著名的标志性建筑做过评价,认为巴黎铁塔的价值最高,价值5440亿美元,罗马的斗兽场价值900亿美元。伦敦的塔桥价值700亿美元。)如果我们能建造一座桥,除了可以满足交通需求之外,还能作为这个城市的名片,它的价值就自然会大大增加了!这就是增加了“标志性价值”的结果。标志性可以是特殊的造型、可以是历史的标记、可以是文化的表达,也可以是对某人、某事或者某个典故的叙述,甚或是几个不同标志的组合。例如巴黎的亚历山大三世桥,在结构上是一座不很特殊的钢拱桥,但它却成为巴黎一景,也是巴黎市内保养和维护得最好的一座桥,永远都被粉刷得金碧辉煌。它吸引人的地方主要是它那“洛可可”(Rococo) 型式的装饰,与桥两端的宫廷建筑相得益彰,人们看了就不会忘记。同时它也是纪念法国与俄国友好缔盟的标志。毫无疑问,这座世界名桥的价值远远超过了它附近其他同类桥梁的价值,这就是“美观价值”的作用。但是,它的造价也高于其他桥梁。那么,值得吗?

  很多人都说瑞士漂亮。主要是瑞士的桥梁和建筑,一般都很好看,也和当地的环境很配合。瑞士的每一座桥的外型,都必须郑重地考虑与周边环境的协调,而不是最便宜的结构。所以,在适当的情况下适当多花一些钱,把桥梁建造得更好看、能美化环境,使一个城市更漂亮,使市民觉得更舒适,也是值得的。近年我写过几篇提倡桥梁美观的文章,我觉得我国现在有一个十分难得的机会,可以把国家建设得很美。但是,究竟应该花多少钱在桥梁美观上,是一个不容易解释的事情,毕竟美观的价值不能用数字表达。什么是适当,没有公式可循。事实上,对美观的价值,每一个人都会有其主观的衡量。那么,桥梁工程师在这个问题上如何可以做到适当?桥梁工程师的“中庸之道”如何拿捏?

  工程师喜欢规范,如果我们能够把适当美观的费用规范为一座桥造价的一个百分比之内,例如20%,事情就简单多了!就是说,如果一座可以满足实用要求的桥,价格是100万元,那大家在不超20万元的范围内去美化就算合理。但是,我总觉得这样不妥当。第一,一座桥的标志性价值应该和桥本身的造价无关;第二,如果大家把一座桥标志性的价值定为桥造价的一个百分比,譬如20%,结果可能导致所有桥梁都多花20%,否则工程师和领导们就会被认为忽略了桥梁美观的要求,这样反而不经济;第三,这20%如何计算也是个难题,只算主跨的价格还是包括边跨,还是整个工程的价格作为底价?

  桥梁之美——自然、简洁、原创、协调

  一座桥是这个城市的一部分,所以,每座桥在这个城市里担任什么角色应该是城市计划的一部分,这不是桥梁工程师决定的。如果城市计划中某一座桥被指定作为这个城市的名片,我们设计这座桥的时候就要考虑这个要求。作为桥梁工程师、我们的责任就是要完成这个任务,我们没有否定这个要求的权力。所以、在开始设计之前,桥梁工程师必须先搞清这座桥的要求是什么。显然,业主对一座桥的要求愈多或者愈高,桥的造价就可能愈高。桥梁工程师应该让业主理解桥梁造价与这些要求的关系。让业主能够做出理智的选择。

  当我们看一幅画时会有一定的感应。有些画我们觉得特别好看,有些画我们不喜欢。一座桥也如是。我们会喜欢某一座桥,也会不喜欢另外某一座桥。但是,一座桥和一件像画一样的纯艺术品有两个不同的地方:第一,桥是公共建设,市民们每天都会看到和使用,或者说是不可避免地看到和使用。一座桥建好了,市民没法选择看不到,常常也没法选择用不用。而纯粹的艺术品一般会被收藏在博物馆等地方,给有兴趣的人欣赏,对此没兴趣的人可能一生都看不到。第二,纯艺术品的美与不美,可以是很少数人的意见,而一座桥美不美,应该由大众来评判,应该是许多人的意见。所以,在设计一座桥的时候,桥梁工程师应该尽可能考虑大众的意见。在一般的情况下,城市的领导应该是群众的代表。所以,有时候大众的意见应该由领导去确认。当领导的意见和市民的意见相左时,工程师就会很被动。这是政治体制的问题,桥梁工程师没有解决这个问题的能力。但是,我们应该明白,每个人对美观的评价都有可能不同,工程师绝不能把一己之见,硬加于大众的头上。

  什么桥梁是美?什么桥梁不美?我在几次演讲中提出过我的意见,例如:2003年11月11日在日本东京日本土木工程师学会大会,2009年12月13日在广西南宁的国际论坛,我认为一座桥对美有4个要求:“自然、 简洁、 原创、协調” ,能满足这4个要求,就应该会很美。“自然” 是要看起来顺畅。人类生活在大自然中,受大自然的熏陶,无形中会形成许多对物体形态的意识。一座桥的结构如果能顺其自然,就会与我们的潜意识发生共鸣,看起来就觉得舒服。“简洁”就是把不需要的东西删除、最后剩下的都是必需的结构,这就达到简洁的目的。如果大家细心观察会发现,大自然里的事物几乎都是最简洁的结构。甚至大自然的物理定律,例如F=ma,都简单到不能再简单!当一座桥的结构达到“自然、简洁” 的层次它就会顺眼。顺眼就是好看!“原创” 很重要。我们有时听到一些人说要建一座像金门大桥或悉尼港湾桥那样的桥,有些工程师也会去抄一个。但是,每一座桥都有不同的需求,所以,在设计一座桥的时候,我们应该完全根据这座桥的需求去设计。这里,原创并不是不可以造一座人家已经造过的桥型,只是在设计时不能盲目抄袭。“协调”是与周边环境的配合。金门大桥在旧金山海湾很漂亮,但把它搬到北京就没有这个效果了!金门大桥的红颜色很微妙,它让大桥在空旷的海湾中突出。但如果把这个颜色应用在市区的桥上,就会显得太沉重。桥梁工程师应该尊重一个城市的总体设计,把桥适当地拼凑进去。一座本身很好看的桥放在不适当的环境中只会破坏了周边环境的氛围,也可以说会是“两败俱伤”!

  纵观这个宇宙,大自然的一切都是以最低能量来达到最大效果。当我们把“自然、 简洁” 作为美观设计的标淮时,结果会是一座既好看、又经济的桥梁。因为自然和简洁的结构是顺从大自然法则造成的结构,就应该是最经济的结构。所以,在绝大部分情况下,“经济”和“美观” 并不冲突。经济和美观如果有冲突,绝大多数是人为的、非自然的要求。例如,当我们要求一座桥要作为一个城市的名片时,这就是人为的要求。大自然不需要名片!

  非交通功能

  一座桥的基本功能是疏导交通。交通除车辆和行人外,也可承载水管,电缆,甚至运河等等。但一座桥也可以同时提供游览观光,作为纪念碑,美化环境等等与交通无关的功能。金门大桥两侧人行道常常挤满了游客,悉尼港湾大桥也在拱肋上设有游览行人道,专为游客观光之用。这些非交通功能,有的是原来设计之中的,有的是后来加上的。大桥也因为这些功能而得到价值的提升。又如加拿大多仑多郊区的上中路桥,Upper Middle Road Bridge,这座桥坐落在一个很漂亮的公园中,所以,把行人道加宽、在桥上设置可以让行人驻足休息、欣赏风景的小平台,是很好的构思。在提供行人交通外,舒适的功能会提高造价,但也提高了桥梁的价值!

  上面说过,秉持“自然、简洁”原则设计的桥梁应该会是既好看又经济的桥梁。但是,在特殊情况下,我们可能有不同的要求。我们常常会希望一件艺术品能令观众感到惊讶,意想不到,从而对它留下深深的记忆。当我们要求一座桥能成为一个城市的名片时,其实就是希望人们看后除了感觉好看外,还不会忘记,那么这座桥就必须有特殊的造型。

  西班牙Serville城的Alamillo桥的桥塔背面没有拉索,是人们意想不到的,就是因为它不自然,所以人们看后会特别记住它的外形。当然,要达到这种让人惊讶的目的,我们要付出一定的代价。这个代价是否合理,桥梁的设计师很难评判,因为这是整个城市的价值问题。要了解这个问题,我们必须从整个城市设计的意向着手。毫无疑问,Alamillo这座桥提升了Serville城市的知名度。我自已也特地坐飞机去了一趟Serville,主要目的也是要看这座桥。至于这个城是否应该花这个代价去建这样一座桥,就只有这个城市的领导们能做决定。这已经超出了桥梁工程师的能力和责任了!桥梁工程师的责任是给业主提供足够的资料和不同的方案,让业主去决定。假如业主(领导)觉得自己没有足够的经验去做这样的决定,就应该请专家帮忙。显然,纯粹从一座桥的观点说,这座桥是不合理的;它的价格比一座最便宜的桥至少贵了两三倍。但从整个城市的观点看,会有完全不同的结论。毕竟,虽然这座桥的价格高了许多,但对整个城市的价值来说这些钱可能是微不足道的。那么从一个城市的角度看它的合理性就完全是另外一回事了!

  美国旧金山海湾大桥是一个很好的例子。这座桥本来可以是一座很简单的桥,因为它的航道只需要170m的主跨。但当地居民需要一座非常漂亮的桥,愿意提供2.3亿美元为“美观”埋单。如果真的建造一座170m主跨的梁桥或者拱桥,工程造价大概用不了2.3亿美元。所以,当时的2.3亿其实是比一座最简单的桥梁造价至少高100%。后来为了避免过度限制将来的航运,交通厅把主跨跨度增加到285m,当地居民又为了美观再增加到385m,结果主跨的工程造价达到将近17亿美元(当然,385m也比170m长了226%。)。在这里,我们可以分析一下:在湾区居民提出愿意为增加这座桥的美观埋单的时候,当时主跨的要求是170m,居民们提供的2.3亿元至少是最低造价的一倍。最后大桥主跨的造价,不算下部结构,不包括设计、监理、征地、管理等其他费用是14.3亿美元,那么这2.3亿就相当于16%。如果包括主墩的基础,造价是17亿元,2.3亿就等于14%;但这座桥其实很长,并不是只有主跨。整座桥的工程造价是34亿美元,这2.3亿就是6.7%。加上管理、设计、征地等所有其他费用,加州政府的公告上这座桥的总价是65亿美元。那么,这2.3亿就只是3.5%。当然,再进一步的话,我们无法估算整个湾区的总体价值,所以,我们也无法估算这2.3亿对整个湾区价值的百分比是多少。显然它是微不足道的!

  这个例子提供了几个信息:第一,如果我们要把“美观”的价格规定在某一个百分比内,我们无法确定应该用哪个数字为底数。上面海湾桥的几个百分比的数字,都有其可用的理由;第二,一座桥美观的价值不能只从这座桥的价格下定论,因为桥是城市的一部分,它的美观对城市的贡献才是重点;第三,把一座桥建成一个城市的名片可能是有意义的。但是,要把城里所有的桥都建造成城市的名片就会很昂贵而不合理了。综合来说,既然一座桥为美观付出的代价不能表达它的合理性,我们就不能用这座桥价格的百分比来确定一座桥梁美观的价值的合理性。它的美观和价格对整个城市的影响才是最重要的事情!同时,当我们有了一张城市的名片,多印一张名片就没有什么用途了。但是我们也不可以为了省钱而建造一座破坏城市景观的桥梁!

  中庸之道

  《礼记·大学》:“古之欲明明德于天下者,先治其国;欲治其国者,先齐其家;欲齐其家者,先修其身……”。那就是说:“修身、齐家、治国” 的道理是一样的,一个人买衣服,一个家长买桌子和一个城市的领导选择一座桥的方案,虽然责任的轻重不同,但在道理上并无分别。都要秉持着中庸之道来执行才算是合理。都必须做“适当”的选择!一个人、一个家、一个城市的资源都是有限的。如何利用这有限的资源来取得最高的回报是必须小心考虑和计划的事情。凡事都要有个“度”!能好好拿捏这个度,就是中庸!