袁萬城和他的“橋梁抗震”事業

本刊記者　李明麗

袁萬城和他的“橋梁抗震”事業

本刊記者李明麗

專家簡介：

袁萬城，同濟大學橋梁工程系抗震研究室教授、博士生導師，長期從事橋梁抗震、振動及安全評價方面的研究工作。1980年考入同濟大學橋梁工程系，先后獲得學士、碩士、博士學位。承擔國內多座大橋的抗震設計研究項目，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”，并享受國務院政府特殊津貼。參與《公路橋梁抗震設計規范》的兩次修訂和《公路懸索橋設計規范》(抗震部分)、《城市橋梁抗震設計規范》的編寫。研究成果先后獲國家科技進步獎一等獎，省部級科技進步獎一等獎1項、二等獎3項、三等獎1項。在國內外學術期刊與會議上發表論文200多篇，其中SCI與EI檢索80多篇。

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

持續創新，橋梁減震裝置發明的引領者

1993年，在德國達姆施塔特工業大學混凝土研究所進修期間,袁萬城開展了高強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用，并且為抗震規范的修訂提供依據。另外，在橋梁減隔震的優化設計、懸索橋反應譜分析方法、新型抗震橡膠支座的開發研制等領域取得了系列成果。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，創造性地發明了拉索減震支座，一種將抗震領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點，另一方面彌補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害。

經過幾年的工程實際應用，袁萬城和他的科研團隊進行了大量的探索和研究，并以此為契機申請了多項實用新型和發明專利，研究了拉索減震支座在遠近場地震、不同橋型、場地條件等情況下的適應性；制訂了拉索減震支座的系列化規格、技術要求、試驗檢驗方法、應用指南及在各類型橋梁中的規范化的抗震設計流程；以南昌朝陽大橋為背景，就易修復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。

拉索減震支座的創新性和可靠性得到了海內外工程抗震領域知名學者的高度評價。該技術經過科技成果鑒定，總體達到國際領先水平，并榮獲教育部2015年度高等學校科學研究優秀成果技術發明獎二等獎。同時由于其理念先進、技術成熟、性能穩定、造價低廉、性價比高，自適應能力強，更換簡單便捷，在城市、公路及鐵路橋梁抗震領域中具有廣闊的應用前景。項目成果自2009年首次在杭州九堡大橋上成功應用后，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用。這一技術的應用，可以避免地震中橋梁毀壞造成的人員傷亡及物質財產損失，具有巨大的直接和間接經濟效益，對我國橋梁工程防震減災起到了重要的推動作用。

近年來，袁萬城又從橋梁結構體系防災角度提出了拉索模數伸縮縫，將伸縮縫從一個在防災領域沒有作為的構件，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構裝置，極大豐富了伸縮縫的使用功能。

為改善高烈度地區公路橋梁抗震現狀，針對現有簡支體系橋梁和連續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造安裝方便優點的新型減隔震支座——高性能板式減震橡膠支座，能夠適應上下部結構間更大的水平位移而不發生失穩或滑動破壞，其優良的力學性能在理論分析和試驗研究中都得以證實，具有廣闊的應用前景。

把握熱點，長橋監測—減震智能一體化的倡導者

目前，長聯多跨橋梁應用越來越廣泛，作為整個橋梁系統中體量最大的長聯多跨橋梁尚缺少有效的監測與預警，超載、偏載等造成的橋梁倒塌事故時有發生；同時，長聯多跨橋梁的地震響應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，依托團隊在橋梁減震防災和風險管控方面的研究優勢，提出了長聯多跨橋梁監測—減震體系智能一體化安全管控系統：聚焦支座受力性能的監測可行性研究，保證智能一體化系統簡單有效；智能支座的易監測、易修復及多重緩沖型研究，使新系統可高效減震；智能減震支座在長聯多跨橋梁減震場地環境特別是淺層脈沖地震適應性研究，使新系統能夠適應各種復雜地震環境；風險評價與決策管控研究，將易損性分析方法、互聯網先進技術等引入該系統，快捷準確地做出結構的風險決策。

該課題通過開展運營狀態與地震作用下長聯多跨橋梁支座受力與變形的敏感性研究，基于淺層強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模型，開展智能拉索減震支座設計研究，將減震系統與監測技術有機結合，利用互聯網快速、便捷的優勢及其強大的云端系統，通過關鍵數據的在線采集、處理和分析，可實現對長聯多跨橋梁正常運營狀態的監測、實時預警、評估和風險管控。同時，新型智能拉索減震支座能夠有效降低橋梁地震響應，并可實現在震后對橋梁的性能進行快速有效的診斷與評估。

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

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師在道德、人格、治學等方面對他的影響，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、做事和做學問的座右銘。作為一名教師，袁萬城在培養學生上也有自己獨特的理念。他說“每個學生都是千里馬，關鍵在于如何發揮他們自己的優勢”；他認為“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”，按照學生本人的興趣和知識結構幫他們提出適合自身特點的課題方向；他強調“研究生做研究的目的主要是培養創新能力和建立有自己特色的科研基礎，而不應該僅僅為導師做課題或幫助導師做研究；學生獲得的不僅僅是知識，還應包括科學精神和做人做事的道理。”

近年來，袁萬城有意識地在為研究生授課之初，將科學精神的培養、科學方法的介紹和創新思維的訓練相結合。他認為，一個人治學，首先要高瞻遠矚，立志高遠；其次要經過一番辛勤勞動，堅定不移；下足功夫后，自然會豁然開朗，漸入佳境，有所創新。

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