袁萬城和他的“橋梁抗震”事業(yè)

李明麗

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，在德國達姆施塔特工業(yè)大學(xué)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(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(fā)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(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、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，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)有機結(jié)合，利用互聯(lián)網(wǎng)快速、便捷的優(yōu)勢及其強大的云端系統(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。”

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。他認為，一個人治學(xué)，首先要高瞻遠矚，立志高遠；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，為我國橋梁抗震事業(yè)做出更大的貢獻！