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桥梁健康的守护者 ——访同济大学孙利民教授

来源:   时间:2003-04-14  浏览:

“拿破仑的军队齐步走过大桥,把桥震塌了。”以这个故事为由头,孙利民教授开始讲起他所钟爱的桥梁结构振动控制与结构健康监测研究:当风吹过桥体,桥会左右或上下摇摆,当摇摆强烈到一定程度,桥上的人会感觉不适,容易造成翻车,甚至会让大桥倒塌。现在的桥越造越纤细,可不能“弱不禁风”。这就需要对导致桥梁结构振动的各种因素进行研究,找到减振对策。同时这些振动对桥梁“健康”可能会产生不良影响,需要找出这些损伤,并加以修复。现代桥梁造价不菲,让现有桥梁“长寿”,将产生巨大经济效益。
   这位于1980年考进清华大学土木工程系的高材生,1986年作为日本文部省资助留学生赴日本东京大学深造,师从日本著名桥梁专家伊藤学和藤野阳三教授。在攻读硕士、博士学位期间,孙利民率先运用浅水波波动理论建立起了调谐液态阻尼器(TLD)的数学模型,并提出了合理估算液体摇动阻尼的理论公式。相关论文于1991年获得了日本土木界最高奖——日本土木学会论文奖。此后,他又进一步开发了性价比更高的重泥水TLD,并申请了4项国际专利。由于他的出色成就,他被聘日本土木学会结构工程委员会以及土木工程学会地震工程委员会委员,成为两个委员会中唯一的外国籍委员。1999年,他被同济大学聘请回国。
   在多年的土木结构工程研究中,去阪神地震现场的调查,给孙教授留下的印象最深刻。1995年,日本阪神大地震。路断、桥塌。当时,日本土木结构工程学界不少人认为,传统的土木工程抗震研究已臻至境,可是阪神地震却轻轻粉碎了这一“安全神话”。地震发生后,孙利民教授受阪神道路公团委托,对阪神高速公路3号线650米高架桥连续倒塌段的震害机理进行实地调查和分析。从大量的实地调查和理论分析中,孙利民意识到,由于输入地震波的加速度很大,以前的非线性分析方法和计算模式都已不再适用。于是,他对一些现有的计算模型进行了补充和改进,提高了计算精度。
   毕竟桥梁受地震“癌症”袭击机会较少,日常的“保健”更显重要。孙教授说,过去我国一些基础设施由于设计理论的局限、施工质量的隐患以及经济发展迅速带来的交通量急剧上升,有不少桥梁已不堪重负,处于“亚健康”状态。尤其是大型桥梁,如听任其“积劳成疾”,将会造成巨大损失。桥梁健康监测包括日常的使用性监测,如风速对桥梁正常通行产生影响时预警封桥,和安全性监测,如索承重桥梁的拉索是否足够坚固等。孙教授进一步强调,我国的桥梁健康监测还刚刚起步,要真正使其发挥作用,还要完善包括损伤识别、退化模型、桥梁生命周期计算等在内的“桥梁管理系统”。作为同济大学桥梁健康监测与振动控制研究室主任,他将为守护桥梁的健康,继续努力。
   孙利民教授在办公室中工作。

《文汇报》2003.04.14 版次:6

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