陳政清：專治大橋“顫抖病”

胡宇芬

編者按：在2015年新增選的兩院院士中，湖南大學(xué)陳政清教授當(dāng)選為中國工程院土木、水利與建筑工程學(xué)部院士，羅安教授當(dāng)選為中國工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部院士。兩位新晉院士深耕科研數(shù)十年，是各自領(lǐng)域的學(xué)術(shù)領(lǐng)跑者，為各自領(lǐng)域的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

風(fēng)，有時(shí)是和煦的，有時(shí)卻是殘暴的。當(dāng)大橋遇上了后者，就會得一種學(xué)名叫“風(fēng)雨振”的“顫抖病”，輕則橋面晃動，影響交通；重則被風(fēng)刮倒，橋毀人亡。

陳政清忙乎了20多年，研究出一套專治大橋“顫抖病”的藥方。對橋梁風(fēng)導(dǎo)致振動的幾種典型病害，如板式吊桿振動、長吊索振動和主梁多階渦振等，他及時(shí)找出了病害原因并提出了有效又經(jīng)濟(jì)的解決辦法。這些研究成果在我國結(jié)構(gòu)抗風(fēng)理論從引進(jìn)到超越的過程中發(fā)揮了重要作用，在國際上產(chǎn)生了重要影響。

全長5747.8米的洞庭湖大橋，是我國第一座三塔斜拉橋。洞庭湖大橋拉索出現(xiàn)的“風(fēng)雨振”，是各種拉索“風(fēng)振”中破壞力最嚴(yán)重的一種。而且，大風(fēng)作用下的雨水在拉索上形成了“上雨線”，大大增強(qiáng)了振動的強(qiáng)度，造成大雨與大風(fēng)共同“搞破壞”。

陳政清經(jīng)過反復(fù)思考，決定用磁流變阻尼器取代油阻尼器。這種阻尼器是高級賽車的減振設(shè)備，可以極大地減輕高速行駛中的車輛振動。然而，磁流變阻尼器只能在受壓狀態(tài)下起作用，抗力的方向與大橋需要剛好相反，怎樣才能將它用在大橋上？

為了解決這個(gè)大難題，陳政清時(shí)而泡在實(shí)驗(yàn)室，時(shí)而驅(qū)車到大橋現(xiàn)場考察。想方案，否定；又想方案，又否定。十幾天下來，人都瘦了一圈。一天晚上，他苦苦思索到很晚才入睡。一覺醒來，猛然“看見”頭上有個(gè)“三維設(shè)計(jì)圖”，這不就是他日思夜想的理想設(shè)備嗎？他興奮得一下坐起來，對磁流變阻尼器改造的最佳方案，就在這一瞬間閃現(xiàn)了。這種手電筒大小的全新設(shè)備被連在每根拉索的下端，洞庭湖大橋的“顫抖病”頓時(shí)痊愈。這項(xiàng)成功整治“風(fēng)雨振”的成果，美國權(quán)威刊物《土木工程》雜志稱其為“世界上第一套應(yīng)用磁流變技術(shù)的拉索減振系統(tǒng)”。

院士檔案

陳政清，出生于湖南湘潭。湖南大學(xué)本科和碩士畢業(yè)，西安交大博士畢業(yè)。現(xiàn)任湖南大學(xué)風(fēng)工程研究中心主任、教授。

他長期從事工程力學(xué)研究，以工程中亟待解決的工程重大疑難力學(xué)問題為導(dǎo)向，在結(jié)構(gòu)非線性分析理論與應(yīng)用、結(jié)構(gòu)減振技術(shù)、結(jié)構(gòu)抗風(fēng)理論與技術(shù)等三個(gè)領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)。提出了梁桿索結(jié)構(gòu)三維大變形的有限元方法并據(jù)此開發(fā)出計(jì)算程序，最早用于我國第一座和第二座懸索橋及后續(xù)一系列重要橋梁工程。他發(fā)明的電渦流減振技術(shù)，已經(jīng)在上海中心大廈等多項(xiàng)減振工程中成功應(yīng)用。