李国豪桥梁 中国桥梁权威李国豪
在最近由同济大学出版社推出的新书《李国豪与同济大学》中,详尽披露了作为中国桥梁界权威,数十年来,李国豪教授与大桥结下的不解之缘。武汉长江大桥、南京长江大桥、南浦大桥、杨浦大桥、广东虎门大桥、汕头海湾大桥……这些著名桥梁工程都倾注了他的心血。
三次人生逆境
从上世纪50年代初,新生的同济大学基础设施建设如火如荼地展开了。也是从这一年开始,李国豪不断地受到猜疑和冲击。最初的冲击源自一栋楼。
当时“三反”运动中,揭发出不法分子与国家机关中的贪污分子相勾结、从事犯罪活动的严重情况。恰在这时,工学院刚刚落成的“解放楼”一扇窗户下出现裂缝。学校迅速成立专案组,事务部主任韩老师最先被揪了出来。经不住不吃不睡疲劳轰炸的韩主任编出校财务主任、秘书长和工学院院长李国豪接受贿赂的“故事”,财务主任和秘书长又顺着“打虎队”的心思继续编故事,一时间,校长夏坚白、院长李国豪接受贿赂的消息传得沸沸扬扬。
学校、华东局,层层审问、对质:“钱、金戒指,总不会一件都没有接受吧?”
“完全是捏造!陷害!”李国豪火上心头。
“好吧,你停下工作,好好考虑考虑吧。”李国豪就这样遭受了第一次隔离审查。
后来,受不了良心煎熬的事务主任跳了黄浦江,对着救他的警察说出了实情。被隔离两个多月的李国豪也重获自由。
50年代末,在“插红旗、拔白旗”的思想改造运动中,写检查成了李国豪的家常便饭。“重业务轻政治”,“好名位,骄傲自大”,“追求个人的学术名誉地位”等字句在那时李国豪的《思想日记》中俯拾皆是。一位学术领导的批评更为严厉,“严重的专家领导思想,重老教师,轻青年教师;重资产阶级专家,重业务轻政治;对培养怎样的人才认识不足,脱离政治倾向严重……”李国豪只能一遍又一遍地“深刻检查”。
1966年“文革”开始后,李国豪再次陷入无休无止的写交代材料、被批斗的境地。批判他的大字报铺天盖地,李国豪的种种言论都成为批判的口实。万念俱灰的李国豪在这一年的10月17日选择了服安眠药自杀,幸亏被妻子叶景恩及时发现,才得以生还。
1968年,李国豪被送到上海市郊罗南公社劳动改造。
解开“大桥晃动”之谜
接受改造的李国豪劳动相当积极,但是很少讲话。其实,还在隔离室的时候,李国豪就偷偷开始了对武汉长江大桥晃动问题的研究。
李国豪清楚地记得1965年在西昌参加全国桥梁会议的情景。那次会上,铁道部王序森副总工程师谈到,武汉长江大桥出现的晃动问题没有得到令人信服的解释。为了确保万无一失,南京长江大桥的设计把钢桁梁加宽了4米,试图解决这个问题。不过,当时李国豪心里还是没底,这多用的4000吨钢,是否有必要?能否起到作用?会不会再次出现晃动?
这些疑虑一直盘旋在李国豪的脑子里,到底是什么原因导致了桥梁的晃动?得到实地去勘查,得去阅读有关资料,得去组织人力仔仔细细地计算、试验。可是,如今身处隔离室,到哪去组织人力攻关?
“一切都会过去……”有一天,李国豪不由自主地哼唱起了那首德国民谣,心情变得坦然起来:“关就关吧,现在正好有时间,我自己来做!”
没有计算工具,没有参考资料,甚至连一本起码的工程计算数值表都没有,李国豪赤手空拳开始了艰难的科研跋涉。
李国豪脑子里浮现出留学德国时对离散杆系结构桁梁的研究结论,他成功地将一座复杂的多腹杆菱形桁架体系桥梁化成连续体系,用微分方程成功推导了刚度转换的等效关系,并用模型试验反复验证,得出了“桁架和类似体系结构计算的新方法”。就用这个思路来处理两座大桥的稳定与振动问题。
思路有了,还要解决三个问题:纸和使用频率极高的三角函数表、积分表。此刻的李国豪被兴奋和热情鼓荡着,全然忘了身处囹圄。
望着桌上看过的报纸,李国豪突然发现:这些边边角角都可以写字!可两份表到哪去弄呢?思来想去,只有凭着自己的基本功一个数值、一个数值地推算了。两个星期后,李国豪硬是凭着极强的记忆力,写出了两座桥梁的基本数据。
看守李国豪的老工友见他每次挨完批斗回到屋里,就急不可待地坐到小桌子前面开始写写画画,甚至连手纸都用上了,就为他偷偷弄来几本学生用的练习簿。
喜出望外的李国豪一个劲道谢,老工友说了句:“造孽!”
“国家不会总是这样子的。”李国豪冲着老工人笑笑。
1969年9月,李国豪终于完成了初步测算;1971年4月,李国豪从理论上成功地给出了大桥晃动的答案。但他知道,仅有理论计算是不行的,必须要由试验来验证。
同年夏天,李国豪被解除了隔离,他可以回家了,但每天得打扫学校里的马路、参加修建四平路。虽然还是受到监视,但终于可以做试验了!李国豪兴奋不已。学校实验室是不让去的,那就想办法在家里做。
没有制作钢桥模型的工具,李国豪思来想去,决定用赛璐珞来替代。可是,在那个针头线脑都需要票证的年代,到哪去弄这个东西?李国豪发动家人上街去寻。
有一天,他的女婿在中央商场发现了一堆因为刻度印错堆在角落里准备当废品卖掉的赛璐珞计算尺,立即掏出10元钱,一口气买了200只,宝贝似地抱着跑回家。
当晚,李国豪急不可待地支上锅灶烧水,开始制作桥梁模型。赛璐珞放入沸腾的开水,不一会就变软了,压、剪、拉,样样随心所欲!外面的蝉鸣仿佛在为他欢乐歌唱,鸣叫也比平日悦耳了许多!
沉浸在科研快乐中的李国豪有些管不住自己了。急急扫完马路,躲到角落里,瞅一眼,四下静悄悄,便赶紧拿出工具,开始制作起桥梁杆件。一天,他正做得投入,突然一声大喝:“还不死心!还在搞!”李国豪一惊,抬头一看,是自己的造反派学生。还好,训完了,事态并没有进一步扩大。几天后,李国豪重新开始了研究,只是行动更隐秘、更小心了。
一年过去了,李国豪的试验数据终于出来了:和理论计算结果完全一致。1974年,李国豪在全国钢铁振动科研协作会议上报告了他的研究成果:武汉长江大桥通车时出现的晃动,是由于涌上大桥的人群荷载造成的桥梁弯曲、扭转共振,大桥自身结构没有问题。因此,南京长江大桥多用的4000吨钢没有必要。
话音刚落,全场掌声雷动。大桥局总工程师紧紧握着他的手说:“困扰我们17年的谜终于解开了!”
1975年,李国豪的《桁梁扭转理论——桁梁的扭转、稳定和振动》一书出版,这一研究成果获得国家自然科学三等奖。
“抗震”、“抗风”研究领先世界
1976年7月28日凌晨,一场7.8级大地震降临到唐山市民头上。李国豪作为专家组成员赶赴唐山参加救援。
现场惨不忍睹。倒塌的房屋、扭曲的铁轨、塌下的桥梁告诉他:必须立即把抗震研究全面搞起来,不能让无辜的百姓再遭此劫难!
大地震后,1974年建成的滦河公路大桥在强烈余震中坍塌。墩倾梁断的大桥残骸呈纵立折线形状,一节一节,头扎于水,尾曳于墩。崩陷之声,惊魂裂胆,断墩内清晰可见小臂粗细的螺纹钢筋。可是,公路桥上游建于1894年、长670米的詹天佑铁路滦河大桥却处变不惊,岿然屹立。
为什么1974年的桥还不如80年前建成的桥坚固?新滦河公路桥设计时,李国豪被请来负责大桥的抗震分析工作。对于这样一座预应力混凝土桥,要扛住强度9级的地震,桥梁振动特性必须要弄清楚。为此,他先后两次带队来到新桥建设工地、坍塌的老桥现场,布置指导现场测试,获得了大量桥墩和成桥状态的振动特性数据。
回到上海,李国豪带领同济大学土木工程学科的同事们开始了桥梁抗震的全面研究,分析数据,组织试验,数月后拿出了老滦河桥的震害分析和对新滦河桥的抗震建议。
短短三年里,李国豪和结构所的同事们共完成52项课题,这些与国计民生联系密切的课题先后获得国家发明奖或上海市重大科技成果奖。
1983年起,斜拉桥的抗风研究开始成为中国桥梁工程界关注的问题。在李国豪、项海帆的带领下,通过实例分析,发现了高阶振型的参数,在国际上率先提出了“多振型耦合颤振”的新概念。现在,多振型耦合颤振和三维颤振理论已成为世界大跨度桥梁抗风研究的理论基础。
开启中国自主设计建造大桥的新时代
1983年,同济大学完成国内第一座斜拉桥——黄浦江大桥全桥气弹模型风洞试验;20世纪80年代,完成了包括上海南浦大桥在内的全部12座大桥抗风研究;20世纪90年代,完成包括上海杨浦大桥和江阴长江大桥在内的全国25座大桥的抗风研究;进入21世纪,又先后完成包括润扬长江大桥、卢浦大桥、苏通长江大桥等10余座大型桥梁的抗风研究。模态耦合法、发展了的多模态法、精确分析法等大跨度桥梁风振应用基础理论得到国际桥梁界的广泛运用;桥梁颤振驱动机理统一性理论、桥梁涡振等效风荷载原理、桥梁风振控制技术等同样得到普遍应用。由此开启了中国大桥自主设计建造的新时代。
“黄浦江上要建桥了!”20世纪80年代初,上海市决定修建连通浦东、浦西的大桥让上海市民兴奋不已。可是,一家日本设计公司却预言:“中国近期不具备设计大跨度桥梁的能力。”
一次,趁市领导聚到一起的机会,早有准备的李国豪走到时任市长的江泽民同志面前,原原本本地讲述了中国人自己建造南浦大桥的理由和已经做了的工作,并建议他“抽空到同济去看看正在进行的大桥抗风试验”。
1987年7月,江泽民如约来到同济大学,听取了同济大学桥梁专家的汇报。“我们自己来做有没有把握?”江泽民问道。
江泽民同志走后,项海帆提笔给市政府写信:“中国桥梁工程界完全有能力自己设计和建造像黄浦江大桥这样规模和技术难度的大跨度桥梁。”“由外国人在国际桥梁会议的讲坛上演讲有关中国大桥的论文是难以想象的,中国工程界需要用实践来提高自己的水平。”李国豪看完,调整了个别字句,就让项海帆赶快发出去。
终于等到了好消息。
1988年初,南浦大桥建设的大幕拉开,由中国人自主建造,同济大学结合梁桥面的斜拉桥方案被定为实施方案。
1991年11月,南浦大桥建成通车,且造价不足日本测算的一半。日本桥梁权威伊藤学参观大桥后感慨地说:“我们本来以为中国工程师不敢自主建设这一工程,但是你们完成了,而且做得很好。按照你们的造价,我们做不下来。”
摘自《李国豪与同济大学》程国政著同济大学出版社2007年3月版
