让大桥巍然屹立在风中

2011-01-01 00:00:00杨逍
湘潮 2011年5期


  早就知道“君子盛德,深藏若虚”的道理,陈政清教授安静地坐在风工程研究中心,平和,亲切,淡然……他的微笑和皱纹向我们讲述着这位德高望重的老教授风轻云淡的内心世界。
  
  求学一波三折
  
  1947年,陈政清出生在湖南省湘潭市一个银行职员家庭,良好的家庭环境给了他良好的修养和家庭教育。1968年,品学兼优的陈政清从湘潭市一中毕业。在取消高考制度的情况下,他被下放到岳阳市钱粮湖农场当知青。从此,大部分的青春年华就将在一个陌生的农村度过,在这样一个本该读大学的年龄,陈政清没有怨天尤人,而是坦然接受了命运的安排。天有不测风云,他不幸感染了血吸虫病。1971年春天,身体强壮的陈政清彻底病倒了,但幸运的是,通过酒石酸锑钾一个月“以毒攻毒”的治疗,大病竟一天天地好了。因为这场大病,陈政清还错过了被推荐读工农兵大学的宝贵机会。
  时间一年一年过去了,当初一起来到农场的知青已经陆陆续续回城招工了,陈政清还是在那个不通公路的偏远小镇上做民办教师。直到1977年的夏天,一个好消息如同春风吹过久冻的大地,高考恢复了。陈政清不想浪费机会,继续读书的渴望是如此强烈而明确,8年来数学民办老师的教书生涯帮助他一举考取了湖南大学力学系,而且数学还是全省第一名。这一年,他30岁了,是一个两岁孩子的父亲。面对迟来的求学机会,陈政清珍惜着,努力着,不知不觉7年过去了,已经获得硕士学位的他还是忍不住对知识的渴求。在那个研究生像大熊猫一样珍贵的年代,他没有忙着找工作和赚钱,而是在恩师熊教授的推荐下前往西安交通大学杜庆华院士“门下”攻读固体力学博士。在王磊教授的介绍下,陈政清认识了地基专家王贻荪教授和许多土木工程的教授。这不但拓宽了他的知识面,更加深了他对土木工程专业与实践背景的了解,从而有利于他认识和分析怎样将力学原理运用到土木建筑上去。这些为陈政清多年后在力学与桥梁专业之间找到一个自己的空间奠定了良好的基础。
  也许是丧失了太多的宝贵时光,孜孜以求的陈政清对知识表现出了惊人的热情。在获得博士学位以后仍然渴望抓住每一个学习和深造的机会。1991年,英国政府向中国政府提供了一个专项资助项目,教育部首先在国内选拔一批“可造之材”组成一个培训班,先在国内进行为期半年的语言培训再进行考试。陈政清有幸进入培训班,并且顺利通过了由英方组织的雅思考试,考取了英国文化委员会奖学金来到英国。这时,英国在世界桥梁研究领域处于领先地位。自从1940年美国旧塔科马桥在建成3个月后就毁于颤振后,英国率先做成模仿飞机机翼理论的悬索桥。陈政清来到英国GLASGOW大学专攻桥梁的抗风工程研究。他曾回忆道:“在英国留学期间,我不像别的博士那样自由散漫,有些博士好几天都不出现一次,而我自己每天都去研究所,很认真地做事情,事情多得做不过来,以至于有人误会我是那个研究所的员工呢。”2002年他又飞往美国,在著名的伊利诺伊大学土木系作高级访问学者,学习美国在桥梁抗风领域的最新成果。
  
  专攻桥梁抗风
  
  陈政清对研究方向的判断也许给今天的青年们有很好的启示。陈政清始终相信兴趣是最好的老师,自己感兴趣的事情才能真正做好,人生最美好的事情就是把兴趣变成工作,把工作变成兴趣。另外,陈政清之所以成就斐然,与他对国家发展的大环境和未来趋势的准确判断也是分不开的。
  1987年,博士毕业后,陈政清分配到湖南铁道学院桥梁研究室工作。我国是一个桥梁大国,早在1400多年前,我国已经建造了被誉为“国际历史土木工程的里程碑”的赵州桥。然而,近代以来,我国桥梁建设方面已经全面落后。陈政清认定,随VKQuzb9DwmdaPlJPJZaIhg==着国家经济建设如火如荼的开展,桥梁必然成为最重要的土木工程之一。特别是桥身长、跨度大的桥梁必将成为下一阶段的重点。桥身变长和跨度加大,大桥就会产生一个非线性问题。
  1988年到1989年,铁道部大桥局开始设计中国第一座跨度达400米大桥——武汉长江二桥。当时该桥的设计人员只是了解到,这种大桥会有一种非线性效应,但他们当时只能用线性理论来计算,不能确定非线性效应的影响程度。
  获悉这个消息,陈政清敏锐地感觉到自己的机遇未了!因为非线性分析正好是他的博士论文的研究方向。他注意到在桥梁设计中采用的两参数搜索法,计算十分复杂而且需要人工干涉,难于在设计中直接应用,便开始研究颤振临界风速预测方法。他在国际上最先提出了单参数搜索的思想,创立了预测桥梁颤振失稳临界风速的三维分析方法(简称MS法),大大简化了搜索过程,而且可实现自动搜索。国际风工程权威Seanlan 教授曾撰文对陈政清的方法作了全面肯定。找准切入口,陈政清仅用6个月的时间,就成功开发出一套悬索桥与斜拉桥的非线性分析计算理论,并依据这个理论为武汉长江二桥编成实用计算程序,为设计方计算出了全桥各部位的非线性影响因子。随后,设计方又引进国外另一套程序核算,与陈政清的计算结果完全吻合。
  这套计算方法在1993年的全国风工程会议上公开后,引起我国风工程领域的权威、同济大学项海帆院士的极度关注。他邀请陈政清到同济大学做专场讲学,随后又派出3个研究生前来调研学习,并引进了全套计算程序。这次成功使陈政清成为中国桥梁界横空杀出的一匹“黑马”。
  1999年,在上述研究成果的基础上,陈政清又开发出大跨度桥梁空间静动力非线性分析NACS程序。这套具有完全自主知识产权的程序,解决了我国大跨度桥梁建设急需空间非线性分析程序的难题,在我国大跨度桥梁建设史上发挥了重要作用。他的这套理论先后被同济大学、铁道部、云南省设计院、湖南省交通设计院等多家单位采用。陈政清的名字也被更多的业内人士所熟悉。
  随着经济的发展,我国大桥建设项目越来越多,跨度越来越大,桥梁受到的大风挑战也越来越大。跨度大了,桥梁结构刚度就变小,风吹过就会有振动,因此在抗风性研究方面面临更多挑战,桥梁抗风已经成为造桥中最主要的安全问题!这需要领先的理论和方法为我国大跨度桥梁建设提供科技支撑,陈政清不敢懈怠。他在向着更尖端的技术、更高的目标去探究……
  
  硕果累累
  
  岳阳洞庭湖大桥是1997年开始设计的,陈政清负责大桥结构静动力特性研究。陈政清敏锐地觉察到岳阳是风雨区,桥建成后可能会碰上“风雨振”。这种“风雨振”的特点是大风作用下雨水在拉索上形成了“上雨线”,大大增强了振动的强度,造成大雨与大风共同“搞破坏”。1940年美国塔科马海湾跨海大桥被风刮倒的场景,曾被电影摄影师真实地记录下来:桥面像纸片一样被吹起,又像油条一样扭曲在一起,坍塌入海中。作为桥梁抗风专家,陈政清明明白白地告诉自己,决不能让这个悲剧在洞庭湖上重演!
  然而,让陈政清始料不及的是,2001年4月10日,8级大风连续20多个小时摇撼着岳阳洞庭湖大桥,上百根碗口粗的钢丝拉索上下大幅度地晃动,整个桥身在颤抖,靠近拉索的路灯被打碎。横跨东洞庭湖区的洞庭湖大桥,全长5747.8米,主桥长880米,是我国第一座三塔斜拉桥。为了解决洞庭湖大桥的“风雨振”这个大难题,陈政清时而泡在实验室,时而驱车到大桥现场考察。有一次,他甚至冒着风雨翻越栏杆去观察情况。陈政清经过反复思考,决定用磁流变阻尼器取代油阻尼器。这种阻尼器是高级赛车的减振设备,可以极大地减轻高速行驶中的车辆振动。然而,磁流变阻尼器只能在受压状态下起作用,抗力的方向与大桥需要刚刚相反,怎样才能将它用在大桥上?2001年11月,他兴奋地一下坐起来,对磁流变阻尼器改造的最佳方案,就在他脑海中一瞬间闪现了。这种手电筒大小的全新设备被连在每根拉索的下端,洞庭湖大桥的“颤抖病”顿时痊愈。这项成功整治“风雨振”的成果,立即获得世界同行的赞誉,美国权威刊物《木工程》杂志称其为“世界上第一套应用磁流变技术的拉索减振系统”。2003年,包括陈政清这项成果在内的洞庭湖大桥的设计,获得全国科技进步二等奖。
  战胜洞庭湖大桥“风雨振”之后,陈政清冷静地考虑了一个问题:中国桥梁修得太快,创新不够,技术上比较相似,包括施工方法等都没有太多特色。在桥梁的建设中,大风很可能还会给我们提出各种意想不到的难题,要迎接更大的挑战,就应该拥有更好的实验手段。他四处奔波,精心设计,终于在2004年10月建成了达到国内一流水平的湖南大学风洞实验室。这个实验室占地约1800平方米,在国内建筑风洞中,总规模仅次于同济大学。高速段长度第一,能提供最好的边界层风环境。而低速段尺寸已与加拿大安大略试验中心风洞相等,截面积与同济3号风洞相等,还可满足大跨度桥梁及大型建筑群的要求。而桥梁节段模型试验台还将引进美国的三向自由振动台设计和国防科技大学在国内首次开发的三向强迫振动台,将具有桥梁空气动力学测量技术上的领先优势。
  这个实验室可以用各种“人造狂风”冲击大桥模型和重要部件,能为大桥设计提供准确数据。实验室里除了风洞外,还有核电站的冷却塔、风力发电机输电塔、上海的一栋高层建筑和山东东平的一个体育馆模型等等。因为现代化的核电站、风力发电机输电塔以及高层建筑越来越多,如何确保他们不会因为大风的作用而发生危险已经成为一个新的研究课题。陈政清认为:今后,风工程应该逐渐从单一的桥梁方向转向核电站的冷却塔、风力发电机输电塔、房屋抗风、环境中的有害气体扩散等多个领域拓展。
  如今,陈政清作为湖南大学985工程首席科学家,主持包括国家自然科学基金在内的科研课题多项,发表论文60多篇。他所提出的“双重非线性边界元方法”、“空间杆系结构大挠度问题内力分析的UL列式法”、“桥梁断面颤振导数识别的强迫振动法”、“桥梁三维颤振分析的多模态单参数搜索M-S法”以及“磁流变式拉索减振系统研究”等理论和方法在国外已被SCI、EI、ISTP、Sciencedirect等收录引用累计100多次……陈政清还担任了许多社会职务,他是中国土木工程学会桥梁与结构学会常务理事、湖南省人大常委会委员、美国土木工程师学会(ASCE)《桥梁工程杂志》(JournalofBridgeEngineering)副主编等等。
  在成果和荣誉面前,陈政清始终是平静的。因为在他心里是国家的好政策、好的机遇给了自己的机会,每个人在时代和社会面前,都应该抱有一颗感恩的心!
  
  名师风范
  
  在湖南大学,陈政清带着几位博士和硕士,专攻抗风研究课题。已经站讲台40多个年头的他仍然备课认真,从项目实践中来的经验和理论更加容易理解,他在课堂上风趣幽默,深入浅出,受到广大研究生的追捧。他热爱学生,热爱讲台,多次被评为“湖南省优秀名师”等荣誉称号。
  面对荣誉,陈政清一笑而过,面对金钱,如云卷云舒。在中央电视台对陈政清的科研成果做过报道之后,有上百个电话要求和他合作开公司,可他坚决不同意。“我的时间很紧,要用来研究新东西,研究新东西比花时间推广我的旧东西有价值,重要的多。”为了把自己的成果转化为生产力,为社会做贡献,他不是自己开公司赚钱,实现所谓的“产学研一体化”,而是将专利技术无偿转让给了广西柳州欧维姆公司(OVM),不仅免费让他们生产,还主动指导和提供帮助。
  如今,作为国内举足轻重的专家人才,陈政清每年都承担了大量纵向课题和横向课题,科研费用金额很大。但是对于金钱报酬,他身上有着中国传统文人的从容,金钱够用就行,“有钱人为了把钱花出去,还要逛商店,累死人”。
  在陈政清的眼里,学生是可爱的,金钱是随意的,生活是通透的,每周在游泳池的时光他快乐得像个孩