袁萬城和他的“橋梁抗震”事業(yè)

本刊記者　李明麗

袁萬城和他的“橋梁抗震”事業(yè)

本刊記者李明麗

專家簡介：

袁萬城，同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系抗震研究室教授、博士生導(dǎo)師，長期從事橋梁抗震、振動及安全評價方面的研究工作。1980年考入同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系，先后獲得學(xué)士、碩士、博士學(xué)位。承擔(dān)國內(nèi)多座大橋的抗震設(shè)計研究項目，主持和參與完成了國家攀登B計劃項目、國家科技支撐計劃項目以及國家自然科學(xué)基金項目等多項科研項目。

曾入選“上海市青年科技啟明星計劃”，并享受國務(wù)院政府特殊津貼。參與《公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》的兩次修訂和《公路懸索橋設(shè)計規(guī)范》(抗震部分)、《城市橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》的編寫。研究成果先后獲國家科技進(jìn)步獎一等獎，省部級科技進(jìn)步獎一等獎1項、二等獎3項、三等獎1項。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊與會議上發(fā)表論文200多篇，其中SCI與EI檢索80多篇。

我國是一個地震多發(fā)的國家，破壞性地震會造成重大災(zāi)難和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這對作為生命線工程的橋梁結(jié)構(gòu)來說“生死攸關(guān)”。袁萬城自1980年考入同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系以來，一直從事橋梁結(jié)構(gòu)的振動與抗震方面研究。一路走來，創(chuàng)造了多項具有國際領(lǐng)先水平的科技成果。在大跨度橋梁抗震理論與分析方法研究中，他緊密結(jié)合橋梁工程建設(shè)，特別是針對上海南浦大橋、楊浦大橋、汕頭海灣大橋等國內(nèi)的一些特大型橋梁，自主編寫了國內(nèi)首部大跨橋梁空間非線性地震反應(yīng)分析軟件(NSBAP)，并在上述橋梁抗震計算中得到成功應(yīng)用。

持續(xù)創(chuàng)新，橋梁減震裝置發(fā)明的引領(lǐng)者

1993年，在德國達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)混凝土研究所進(jìn)修期間,袁萬城開展了高強(qiáng)約束混凝土墩柱的延性研究。1994年回國后，他又專注于橋梁墩柱的延性抗震與加固研究，成果在上海高架橋梁中得到應(yīng)用，并且為抗震規(guī)范的修訂提供依據(jù)。另外，在橋梁減隔震的優(yōu)化設(shè)計、懸索橋反應(yīng)譜分析方法、新型抗震橡膠支座的開發(fā)研制等領(lǐng)域取得了系列成果。袁萬城作為主要研究人員完成的科研項目“大型橋梁抗震、減隔震研究”獲1994年國家教委科技進(jìn)步獎二等獎。

在多年的橋梁抗震研究中，袁萬城凝練出橋梁減震體系的“力與位移的合理平衡”這一核心思想，并基于此提出了弱固定式減震體系的理念。并且，在多項國家基金的資助下，以實際工程需求為依托，創(chuàng)造性地發(fā)明了拉索減震支座，一種將抗震領(lǐng)域廣泛使用的限位拉索與普通盆式支座/球型鋼支座巧妙的結(jié)合在一起的新型減隔震支座，一方面具備了滑動摩擦隔震支座的優(yōu)點，另一方面彌補(bǔ)了純滑動摩擦支座無限位能力的缺陷，能夠避免地震中因梁體位移過大造成的落梁災(zāi)害。

經(jīng)過幾年的工程實際應(yīng)用，袁萬城和他的科研團(tuán)隊進(jìn)行了大量的探索和研究，并以此為契機(jī)申請了多項實用新型和發(fā)明專利，研究了拉索減震支座在遠(yuǎn)近場地震、不同橋型、場地條件等情況下的適應(yīng)性；制訂了拉索減震支座的系列化規(guī)格、技術(shù)要求、試驗檢驗方法、應(yīng)用指南及在各類型橋梁中的規(guī)范化的抗震設(shè)計流程；以南昌朝陽大橋為背景，就易修復(fù)拉索減震支座開展了多塔斜拉橋的多臺陣振動臺試驗，驗證了理論研究的準(zhǔn)確性及所采取減隔震措施的安全有效性。

拉索減震支座的創(chuàng)新性和可靠性得到了海內(nèi)外工程抗震領(lǐng)域知名學(xué)者的高度評價。該技術(shù)經(jīng)過科技成果鑒定，總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平，并榮獲教育部2015年度高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果技術(shù)發(fā)明獎二等獎。同時由于其理念先進(jìn)、技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、造價低廉、性價比高，自適應(yīng)能力強(qiáng)，更換簡單便捷，在城市、公路及鐵路橋梁抗震領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。項目成果自2009年首次在杭州九堡大橋上成功應(yīng)用后，相繼在福建、山西、四川、江西、上海、北京等地重大橋梁工程中應(yīng)用。這一技術(shù)的應(yīng)用，可以避免地震中橋梁毀壞造成的人員傷亡及物質(zhì)財產(chǎn)損失，具有巨大的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益，對我國橋梁工程防震減災(zāi)起到了重要的推動作用。

近年來，袁萬城又從橋梁結(jié)構(gòu)體系防災(zāi)角度提出了拉索模數(shù)伸縮縫，將伸縮縫從一個在防災(zāi)領(lǐng)域沒有作為的構(gòu)件，提升到了兼具主動控制與防落梁、防碰撞等功能于一體的結(jié)構(gòu)裝置，極大豐富了伸縮縫的使用功能。

為改善高烈度地區(qū)公路橋梁抗震現(xiàn)狀，針對現(xiàn)有簡支體系橋梁和連續(xù)梁橋常用的板式橡膠支座的抗震性能薄弱，袁萬城還提出了一種具有良好減隔震性能且兼有板式橡膠支座構(gòu)造安裝方便優(yōu)點的新型減隔震支座——高性能板式減震橡膠支座，能夠適應(yīng)上下部結(jié)構(gòu)間更大的水平位移而不發(fā)生失穩(wěn)或滑動破壞，其優(yōu)良的力學(xué)性能在理論分析和試驗研究中都得以證實，具有廣闊的應(yīng)用前景。

把握熱點，長橋監(jiān)測—減震智能一體化的倡導(dǎo)者

目前，長聯(lián)多跨橋梁應(yīng)用越來越廣泛，作為整個橋梁系統(tǒng)中體量最大的長聯(lián)多跨橋梁尚缺少有效的監(jiān)測與預(yù)警，超載、偏載等造成的橋梁倒塌事故時有發(fā)生；同時，長聯(lián)多跨橋梁的地震響應(yīng)的特殊性對其抗震安全性也提出了更高的要求。

袁萬城敏銳洞察到了這一研究熱點和工程實際需求，依托團(tuán)隊在橋梁減震防災(zāi)和風(fēng)險管控方面的研究優(yōu)勢，提出了長聯(lián)多跨橋梁監(jiān)測—減震體系智能一體化安全管控系統(tǒng)：聚焦支座受力性能的監(jiān)測可行性研究，保證智能一體化系統(tǒng)簡單有效；智能支座的易監(jiān)測、易修復(fù)及多重緩沖型研究，使新系統(tǒng)可高效減震；智能減震支座在長聯(lián)多跨橋梁減震場地環(huán)境特別是淺層脈沖地震適應(yīng)性研究，使新系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地震環(huán)境；風(fēng)險評價與決策管控研究，將易損性分析方法、互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)等引入該系統(tǒng)，快捷準(zhǔn)確地做出結(jié)構(gòu)的風(fēng)險決策。

該課題通過開展運營狀態(tài)與地震作用下長聯(lián)多跨橋梁支座受力與變形的敏感性研究，基于淺層強(qiáng)震的需求分析提出多重緩沖型抗脈沖拉索減震支座的本構(gòu)模型，開展智能拉索減震支座設(shè)計研究，將減震系統(tǒng)與監(jiān)測技術(shù)有機(jī)結(jié)合，利用互聯(lián)網(wǎng)快速、便捷的優(yōu)勢及其強(qiáng)大的云端系統(tǒng)，通過關(guān)鍵數(shù)據(jù)的在線采集、處理和分析，可實現(xiàn)對長聯(lián)多跨橋梁正常運營狀態(tài)的監(jiān)測、實時預(yù)警、評估和風(fēng)險管控。同時，新型智能拉索減震支座能夠有效降低橋梁地震響應(yīng)，并可實現(xiàn)在震后對橋梁的性能進(jìn)行快速有效的診斷與評估。

長聯(lián)多跨橋梁監(jiān)測與減震體系智能一體化研究，可為長聯(lián)多跨橋梁在運營環(huán)境作用及地震作用下預(yù)警、快速有效評估以及風(fēng)險轉(zhuǎn)移策略的制定提供科學(xué)支撐，是對長聯(lián)多跨橋梁監(jiān)測與抗震理論的重要補(bǔ)充。其工程實際應(yīng)用能夠有效提高長聯(lián)多跨橋梁正常運營情況下的預(yù)警能力，降低地震下的風(fēng)險，極大地提高整個交通系統(tǒng)的安全性。

崇尚“道”智慧，教書育人的好老師

多年來，袁萬城受益于他的兩位院士導(dǎo)師在道德、人格、治學(xué)等方面對他的影響，始終把老子“道”的智慧“后其身而身先，外其身而身存”作為自己做人、做事和做學(xué)問的座右銘。作為一名教師，袁萬城在培養(yǎng)學(xué)生上也有自己獨特的理念。他說“每個學(xué)生都是千里馬，關(guān)鍵在于如何發(fā)揮他們自己的優(yōu)勢”；他認(rèn)為“即使是最普通的孩子，只要教育得法，也會成為不平凡的人”；他“量體裁衣”，按照學(xué)生本人的興趣和知識結(jié)構(gòu)幫他們提出適合自身特點的課題方向；他強(qiáng)調(diào)“研究生做研究的目的主要是培養(yǎng)創(chuàng)新能力和建立有自己特色的科研基礎(chǔ)，而不應(yīng)該僅僅為導(dǎo)師做課題或幫助導(dǎo)師做研究；學(xué)生獲得的不僅僅是知識，還應(yīng)包括科學(xué)精神和做人做事的道理?！?/p>

近年來，袁萬城有意識地在為研究生授課之初，將科學(xué)精神的培養(yǎng)、科學(xué)方法的介紹和創(chuàng)新思維的訓(xùn)練相結(jié)合。他認(rèn)為，一個人治學(xué)，首先要高瞻遠(yuǎn)矚，立志高遠(yuǎn)；其次要經(jīng)過一番辛勤勞動，堅定不移；下足功夫后，自然會豁然開朗，漸入佳境，有所創(chuàng)新。

對于未來，袁萬城和研究團(tuán)隊信心十足，科技創(chuàng)新的終極目的是服務(wù)社會、造福人民。30多年來，袁萬城憑著對橋梁抗震事業(yè)的摯愛，以橋梁抗震安全為己任，帶領(lǐng)科研團(tuán)隊不畏艱險、勇于開拓，實現(xiàn)了一系列技術(shù)創(chuàng)新成果。布滿荊棘的創(chuàng)新道路沒有終點，但我們堅信袁萬城會在創(chuàng)新發(fā)展的道路上越走越遠(yuǎn)，為我國橋梁抗震事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)！