袁萬(wàn)城和他的“橋梁抗震”事業(yè)

李明麗

我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，破壞性地震會(huì)造成重大災(zāi)難和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，這對(duì)作為生命線工程的橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)“生死攸關(guān)”。袁萬(wàn)城自1980年考入同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系以來(lái)，一直從事橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與抗震方面研究。一路走來(lái)，創(chuàng)造了多項(xiàng)具有國(guó)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(duì)上海南浦大橋、楊浦大橋、汕頭海灣大橋等國(guó)內(nèi)的一些特大型橋梁，自主編寫了國(guó)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(jì)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(guó)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(wàn)城開(kāi)展了高強(qiáng)約束混凝土墩柱的延性研究。1994年回國(guó)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(jì)、懸索橋反應(yīng)譜分析方法、新型抗震橡膠支座的開(kāi)發(fā)研制等領(lǐng)域取得了系列成果。袁萬(wàn)城作為主要研究人員完成的科研項(xiàng)目“大型橋梁抗震、減隔震研究”獲1994年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

在多年的橋梁抗震研究中，袁萬(wàn)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(xiàng)國(guó)家基金的資助下，以實(shí)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(dòng)摩擦隔震支座的優(yōu)點(diǎn)，另一方面彌補(bǔ)了純滑動(dòng)摩擦支座無(wú)限位能力的缺陷，能夠避免地震中因梁體位移過(guò)大造成的落梁災(zāi)害。

經(jīng)過(guò)幾年的工程實(shí)際應(yīng)用，袁萬(wàn)城和他的科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的探索和研究，并以此為契機(jī)申請(qǐng)了多項(xiàng)實(shí)用新型和發(fā)明專利，研究了拉索減震支座在遠(yuǎn)近場(chǎng)地震、不同橋型、場(chǎng)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(yàn)檢驗(yàn)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(jì)流程；以南昌朝陽(yáng)大橋?yàn)楸尘?，就易修?fù)拉索減震支座開(kāi)展了多塔斜拉橋的多臺(tái)陣振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，驗(yàn)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(píng)價(jià)。該技術(shù)經(jīng)過(guò)科技成果鑒定，總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，并榮獲教育部2015年度高等學(xué)?？茖W(xué)研究?jī)?yōu)秀成果技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。同時(shí)由于其理念先進(jìn)、技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、造價(jià)低廉、性價(jià)比高，自適應(yīng)能力強(qiáng)，更換簡(jiǎn)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(xiàng)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(cái)產(chǎn)損失，具有巨大的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)我國(guó)橋梁工程防震減災(zāi)起到了重要的推動(dòng)作用。

近年來(lái)，袁萬(wàn)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(gè)在防災(zāi)領(lǐng)域沒(méi)有作為的構(gòu)件，提升到了兼具主動(dòng)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(duì)現(xiàn)有簡(jiǎn)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(wàn)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(diǎn)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(dòng)破壞，其優(yōu)良的力學(xué)性能在理論分析和試驗(yàn)研究中都得以證實(shí)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

把握熱點(diǎn)，長(zhǎng)橋監(jiān)測(cè)—減震智能一體化的倡導(dǎo)者

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

袁萬(wàn)城敏銳洞察到了這一研究熱點(diǎn)和工程實(shí)際需求，依托團(tuán)隊(duì)在橋梁減震防災(zāi)和風(fēng)險(xiǎn)管控方面的研究?jī)?yōu)勢(shì)，提出了長(zhǎng)聯(lián)多跨橋梁監(jiān)測(cè)—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(cè)可行性研究，保證智能一體化系統(tǒng)簡(jiǎn)單有效；智能支座的易監(jiān)測(cè)、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(zhǎng)聯(lián)多跨橋梁減震場(chǎng)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(xiǎn)評(píng)價(jià)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(xiǎn)決策。

該課題通過(guò)開(kāi)展運(yùn)營(yíng)狀態(tài)與地震作用下長(zhǎng)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(kāi)展智能拉索減震支座設(shè)計(jì)研究，將減震系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，利用互聯(lián)網(wǎng)快速、便捷的優(yōu)勢(shì)及其強(qiáng)大的云端系統(tǒng)，通過(guò)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的在線采集、處理和分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)聯(lián)多跨橋梁正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)預(yù)警、評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)管控。同時(shí)，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(shí)現(xiàn)在震后對(duì)橋梁的性能進(jìn)行快速有效的診斷與評(píng)估。

長(zhǎng)聯(lián)多跨橋梁監(jiān)測(cè)與減震體系智能一體化研究，可為長(zhǎng)聯(lián)多跨橋梁在運(yùn)營(yíng)環(huán)境作用及地震作用下預(yù)警、快速有效評(píng)估以及風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移策略的制定提供科學(xué)支撐，是對(duì)長(zhǎng)聯(lián)多跨橋梁監(jiān)測(cè)與抗震理論的重要補(bǔ)充。其工程實(shí)際應(yīng)用能夠有效提高長(zhǎng)聯(lián)多跨橋梁正常運(yùn)營(yíng)情況下的預(yù)警能力，降低地震下的風(fēng)險(xiǎn)，極大地提高整個(gè)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(lái)，袁萬(wàn)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(duì)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(wèn)的座右銘。作為一名教師，袁萬(wàn)城在培養(yǎng)學(xué)生上也有自己獨(dú)特的理念。他說(shuō)“每個(gè)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(shì)”；他認(rèn)為“即使是最普通的孩子，只要教育得法，也會(huì)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(shí)結(jié)構(gòu)幫他們提出適合自身特點(diǎn)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(shí)，還應(yīng)包括科學(xué)精神和做人做事的道理。”

近年來(lái)，袁萬(wàn)城有意識(shí)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(gè)人治學(xué)，首先要高瞻遠(yuǎn)矚，立志高遠(yuǎn)；其次要經(jīng)過(guò)一番辛勤勞動(dòng)，堅(jiān)定不移；下足功夫后，自然會(huì)豁然開(kāi)朗，漸入佳境，有所創(chuàng)新。

對(duì)于未來(lái)，袁萬(wàn)城和研究團(tuán)隊(duì)信心十足，科技創(chuàng)新的終極目的是服務(wù)社會(huì)、造福人民。30多年來(lái)，袁萬(wàn)城憑著 對(duì)橋梁抗震事業(yè)的摯愛(ài)，以橋梁抗震安全為己任，帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)不畏艱險(xiǎn)、 勇于開(kāi)拓，實(shí)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(méi)有終點(diǎn)，但我們堅(jiān)信袁萬(wàn)城會(huì)在創(chuàng)新發(fā)展的道路上越走越遠(yuǎn)，為我國(guó)橋梁抗震事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)！