—— 記陳寶春教授
雨后的天邊,一道亮麗的彩虹,總是那么令人驚喜、令人愉悅,引得大家駐足欣賞。大地上的
拱橋,也常常被人喻為彩虹,它不僅溝通了此岸與彼岸,方便了人們的生產生活,也以其美好的形象給人以精神的享受。陳寶春教授,自研究生開始,二十余年來一直專注于拱橋的應用與研究,為這一古老的橋型的技術不斷進步做出了突出的貢獻,是為人間彩虹添彩的人。
陳寶春,1978年就讀于福州大學道路與
橋梁工程專業(yè)。1982年畢業(yè),后曾到交通部第二公路工程局第二工程處參與廣東容奇大橋的施工。1983年又考回福州大學攻讀結構工程碩士學位。畢業(yè)后留校任教,期間于2003年獲日本九州大學工學博士學位?,F(xiàn)為福州大學土木工程學院院長、國務院政府特殊津貼專家、福州大學一級崗位教授,中國土木工程學會橋梁與結構工程分會理事、中國公路學會橋梁和結構工程學會理事、福建省公路學會副理事長、福建省交通協(xié)會副理事長、福建省土木建筑學會常務理事,福建省“百千萬人才工程”人選。陳寶春教授在拱橋理論研究與應用工作取得了可喜的成果,在國內橋梁界享有一定知名度的
橋梁專家。
傳承中打下基礎
“我從事的拱橋的研究,是從鄭振飛教授那里傳承下來的。”陳教授一句簡單的話語,卻透露出自豪、感激以及對現(xiàn)在高??蒲泄ぷ鞯膯⑹?。
說到陳教授的拱橋研究,就不得不說到他的導師鄭振飛教授。鄭振飛教授1960年從同濟大學畢業(yè)參加工作后,就一直關注拱橋的教學與研究。對石拱橋、木拱橋的技術史和鋼筋混凝土拱橋極限承載力的研究,都取得了豐碩的成果。1986年主持“五萬千伏安主變壓器運輸方案研究”成功地解決了特殊大噸位荷載通過莆田江口的石拱橋的問題,具有重大經(jīng)濟效益與社會效益,獲得1988年省科技進步獎,對此福建日報曾刊登了以“橋神”為名的報告文學。
通過長期的研究,鄭振飛對石拱橋、混凝土拱橋自重大、施工難度大有很深的體會,所以在上世紀九十年代初,當鋼管混凝土拱橋在我國剛剛興起的時候,他就以敏銳的眼光,覺查到鋼管混凝土拱橋由于通過鋼管與混凝土的組合作用而具有很高的強度,能大大減輕拱橋結構的自重,且施工時先架設空鋼管拱,施工方面具有很強的優(yōu)越性,是一種十分有發(fā)展前景的橋型。因此,通過努力,他帶領福州大學橋梁工程學科的老師在1993、1994完成了福建福清玉融大橋、安溪銘選大橋鋼管混凝土拱橋的設計,率先將這一新橋型引進了福建。
陳寶春教授在大學畢業(yè)參加了一年多的工程實踐工作后于1983年又考回福州大學攻讀碩士學位時,就師從鄭振飛教授,進行拱橋的研究,畢業(yè)論文題目為“鋼筋混凝土無鉸拱非線性平面有限元分析”。研究生畢業(yè)后留校,在承擔本科生教學工作的同時,作為鄭教授的科研助手,繼續(xù)著鋼筋混凝土拱橋的研究。此后在鋼管混凝土拱橋應用中,陳寶春教授發(fā)現(xiàn)這一新橋型中存在著許多尚未解決的問題,從1995年開始著手進行這方面的研究。隨著鄭振飛教授到學校領導崗位工作和年齡的增大,陳寶春逐步地接過了鄭教授拱橋研究的接力棒,拱橋研究與應用不斷取得成果,持續(xù)不斷地擴大著拱橋研究在國內的影響,并將這一影響擴大到國外。
“我是很幸運的。福州大學有著一批非常優(yōu)秀的道路與橋梁方面的師資力量,作為恢復高考后的第一批大學生,我從1978年春進入福州大學道路與橋梁專業(yè)學習開始,到后面碩士研究生畢業(yè)后留校,我一直得到老師們的幫助。”陳教授對我們說。
“除了鄭振飛教授外,我?guī)缀醺^所有路橋專業(yè)的老師。早年國內跨徑最大的預應力混凝土橋烏龍江大橋的設計負責人、福州大學橋梁學科的奠基人郭金瓊教授堅實寬廣的基礎和對橋梁工程學科的高瞻遠矚與宏觀把握能力;道路專業(yè)的奠基人錢士塘教授對事業(yè)的熱愛和豁達的生活態(tài)度;毛承忠教授豐富的實踐經(jīng)驗與踏踏實實的做人做事風格;梁天錫教授現(xiàn)場解決工程問題的能力與深厚的力學底;趙應欽教授對本科教學的認真與對同學的關心;都對我個人的生活態(tài)度、工作作風與做事風格等產生了極大的影響。如今范立礎院士、
林元培院士在我校工作,又給了我極大的關心與幫助。尤其應該指出的是,既是師長又是師兄的房貞政教授和彭大文老師,對我的成長一直非常關心,給了極大的幫助與機會。”
現(xiàn)已是福州大學土木工程學院院長的陳寶春感慨地說“學校是培養(yǎng)人(學生)的地方,學校也是培養(yǎng)培養(yǎng)人的人(教師)的地方。為什么一所學校喜歡說它有多長的歷史?在人才培養(yǎng)過程中,優(yōu)良傳統(tǒng)、優(yōu)秀文化的傳承是非常重要的。我自己的成長得益于福大開拓者一代人的培養(yǎng),我深感到肩上擔子之重。除了做好自己科研、教學與學術團隊的培養(yǎng)工作外,如何在學院營造一種好的氛圍,如何把老一輩教師的優(yōu)良傳統(tǒng)與精神傳承下去、發(fā)揚光大,是我們學院領導要下大力氣去抓的一項重要工作。”從陳教授的談話中,我們可以感受到他的責任感,也感覺到他對學院工作與發(fā)展的長遠眼光。
堅持中形成特色
陳教授近十余年所研究的主要是鋼管混凝土拱橋。自1990年我國第一座鋼管混凝土拱橋――四川旺蒼東河大橋建成之來,這種橋型以其極強的優(yōu)勢迅速推廣到全國,短短十余年在全國建成了200多座,跨徑也從早期的100多米到了現(xiàn)在的最大跨徑的460米??鐝酱笥?00米的鋼管混凝土拱橋分布建設最多的是四川、重慶、浙江與湖北地區(qū)。從地利優(yōu)勢來說,鋼管混凝土拱橋在福建建得并不多,跨徑也不大,開始的時間也不是最早,那么為什么現(xiàn)在橋梁界一提起鋼管混凝土拱橋,都會想到福州大學呢?對這個問題,陳教授認為,堅持是一個很重要的原因。
在確定將鋼管混凝土拱橋作為今后主要的研究方向之后,陳教授收集了大量的資料,但發(fā)現(xiàn)這些資料很零散,在當時這種橋型開始大量應用的情況下,急需一本專門的書籍。 因此,1996年陳教授構思著編寫一本《鋼管混凝土拱橋設計與施工》的書,以供同行參考。與此同時,有關鋼管混凝土拱橋的科研工作也在緊張的開展之中。
對于高校老師來說,職稱評定是一件大事,發(fā)表一定數(shù)量的論文是必要的條件。然而,他深知這樣的一本書是當時國內所急需的,為此,他全身心投入到了此書的寫作工作中去,等書稿交到出版社后才騰出時間來發(fā)表論文。因此,盡管他有可能更早被評上教授,但是他認為教授遲一年兩年問題不大,盡快寫出這本書的社會意義更大。看著身邊許多老師破格評上教授,陳寶春不為所動,始終堅持著。該書歷經(jīng)三年終于于1999年出版,第一次印刷4000冊,很快就銷售一空,在不到數(shù)月的時間內又第二次印刷了4000本,目前已累計銷售了一萬余冊,為我國鋼管混凝土拱橋的技術進步起到了積極的作用。
《鋼管混凝土拱橋設計與施工》出版后贏得了好評,陳教授也于2000年評上了教授。但他并沒有停止前進的步伐,也沒有轉變方向,而是十余年來帶領著他的研究團隊執(zhí)著地進行著鋼管混凝土拱橋的研究,先后獲得三項國家基金、一項省重大和多項省部級科研項目,參與了交通西部課題和交通部規(guī)范的編寫。獲得了有關鋼管混凝土拱橋應用與理論研究的省部級科技二等獎四項、三等獎一項。
2004年,陳寶春教授又著手《鋼管混凝土拱橋設計與施工》的第二版的編寫工作,歷經(jīng)三年于2007年初正式出版(改名為《鋼管混凝土拱橋》。雖然說是第二版,但該書的內容從第一版的46萬多字擴大到了第二版的140多萬字,內容80%以上更新。“也許明年最遲后年,又要考慮第三版的編寫了”,陳教授笑著說。“不斷將階段性成果推出是為了滿足實際工程的需要,但工程技術在不斷發(fā)展與進步,研究工作也在不斷深入,所以需要不斷地再版。”
“不斷地再版,而不是出新書,湊數(shù)量,這是另一種堅持。是嗎?”。陳教授答道“可以這么認為”。
陳教授十分注重將研究成果直接服務于社會。他參與了國內眾多大型鋼管混凝土拱橋的建設咨詢與科研工作,如受聘參加了廣州
丫髻沙大橋、杭州錢江四橋、徐州京杭運河橋、蘭州雁灘黃河大橋、湖南茅草街大橋等專家組的工作,參與設計和承擔了鄭州黃河公路二橋主橋、深圳北站大橋、廣東東莞水道大橋等的科研工作等,足跡遍布全國各地,也將福州大學橋梁工程學科的影響擴大到了各地。
除直接為具體工程服務外,陳教授在應用與研究過程中,不斷總結經(jīng)驗,通過論文與書為工程實踐提供技術指導。2002年由陳教授主編、鄭皆連院士主審的《鋼管混凝土拱橋實例集(一)》出版、2008年《鋼管混凝土拱橋實例集(二)》又將與讀者見面。這兩本實例集,連同前面提到的《鋼管混凝土拱橋》專著的二個版本,陳教授在鋼管混凝土拱橋方面形成了系列的圖書,在業(yè)界內產生了極大的影響,使拱橋的研究成為福州大學橋梁學科最具特色與實力的研究方向,充分體現(xiàn)了堅持的力量。
創(chuàng)新中求得發(fā)展
“傳承也好,堅持也好,并不意味著簡單的重復,當然需要創(chuàng)新。但是創(chuàng)新,不能是為創(chuàng)新而創(chuàng)新,而是因實際需要出發(fā)的創(chuàng)新。”陳教授這樣認為。從鄭振飛教授對石拱橋、木拱橋歷史的研究、到開展鋼筋混凝土拱橋極限承載力的研究;從鄭振飛教授引入鋼管混凝土拱橋新橋型,到陳寶春教授對鋼管混凝土拱橋的深入系統(tǒng)的研究,這本身就是不斷的探索與創(chuàng)新的過程。
中國山地眾多,尤其是在西部,十分適合于修建拱橋;中國又是一個發(fā)展中國家,勞動力相對便宜,而鋼材等建筑
材料費用相對較高,因此,石拱橋、混凝土拱橋長期以來是我國的主要橋型之一。石拱橋曾在我國的
橋梁建設中起到主導的作用,然而由于受到材料強度低、自重大、施工困難、對地質條件要求較高等因素的制約,如今除個別山區(qū)的小跨徑中仍有應用外,它在現(xiàn)代橋梁工程中喪失了競爭能力。鋼拱橋由于使用了具有較高強度的材料,使得拱圈自重減小、架設方便,因此較之于石拱橋、鋼筋混凝土拱橋具有更大的跨越能力,施工工廠化程度高、進度快。然而,由于拱作為以受壓為主的結構,穩(wěn)定(包括整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定)問題成為主要矛盾,鋼材的高強度性能不能得到充分發(fā)揮,需耗費大量的材料在增強結構的剛度上。而且與
斜拉橋相比,其施工架設困難且費用高,在300-500m跨徑內,鋼拱橋的經(jīng)濟指標已不如斜拉橋,因而它向更大跨徑的發(fā)展所遇到的是難以逾越的經(jīng)濟競爭力。這也是為什么在最近的幾十年內,國外鋼拱橋跨徑的增加十分緩慢,新橋修建也很少的重要原因。
以廉價的抗壓強度高的混凝土作為結構主要材料的混凝土拱橋從結構方面而言無疑是合理的。綜合考慮強度與剛度的因素,混凝土拱橋優(yōu)于石拱橋與鋼拱橋,設計理論與工程實踐比鋼管混凝土拱橋成熟,因此,鋼筋混凝土拱橋還將在我國今后的交通基礎設施建設中的發(fā)揮十分重要的作用。
通過對拱橋發(fā)展歷史與現(xiàn)狀的分析,在鋼管混凝土拱橋理論研究不斷深入開展的同時,陳寶春教授近期又開展了混凝土拱橋的研究。陳教授感到,在以往的橋梁研究、應用工作中,研究人員總是跟在設計人員身后,使得理論跟不上應用,于是拓寬思路超前研究,提出“鋼腹板-混凝土箱形拱橋”新橋型。這種新橋型以波形鋼板代替混凝土拱圈中的混凝土腹板,以減輕拱圈的自重,方便施工,從而解決拱橋向更大跨度跨越中最關鍵的兩個問題。為此,他們已開展了兩座實橋的試設計工作,并進行了相關的模型拱試驗研究。通過研究發(fā)現(xiàn),這種橋型能減輕約1/3的拱圈自重,不需澆筑腹板的混凝土,減少了施工工序,可節(jié)省近1/3的拱圈現(xiàn)澆混凝土的時間,由于自重減輕還可以極大地降低地震作用力,節(jié)約基礎工程數(shù)量,降低工程總造價。
通過對拱橋發(fā)展歷史與現(xiàn)狀的分析,在鋼管混凝土拱橋理論研究不斷深入開展的同時,陳寶春近期又開展了混凝土拱橋的研究。在對國內外混凝土拱橋的應用與研究現(xiàn)狀大量調查研究的基礎上,在長期工程應用與研究的基礎上,他們近期開展了鋼-混凝土組合拱的研究。首先開展了“鋼腹板-混凝土箱形拱橋”新橋型。這種新橋型以波形鋼板代替混凝土拱圈中的混凝土腹板,以減輕拱圈的自重,方便施工,從而解決拱橋向更大跨度跨越中最關鍵的兩個問題。為此,他們已開展了兩座實橋的試設計工作,并進行了相關的模型拱試驗研究。通過研究發(fā)現(xiàn),這種橋型能減輕約1/3的拱圈自重,不需澆筑腹板的混凝土,減少了施工工序,可節(jié)省近1/3的拱圈現(xiàn)澆混凝土的時間,由于自重減輕還可以極大地降低地震作用力,節(jié)約基礎工程數(shù)量,降低工程總造價。
目前,陳寶春教授和他的研究團隊已與我國拱橋設計和施工力量很強的四川省交通勘測設計院、廣西路橋公司等單位建立了密切的合作關系,對該新橋型的應用開展進一步的研究。他們提出的“鋼腹板-混凝土箱形拱橋新橋型研究”已獲交通西部項目2008年立項。目前,已有兩座實橋進入設計階段。
與鋼管混凝土拱橋研究是由工程界提出,研究人員跟在設計人員身后開展研究,理論滯后于實踐的情況不同,鋼-混凝土組合拱橋的研究是首先由陳寶春教授等人提出,完成了一定的應用基礎研究之后,再開展工程應用研究與依托工程研究。陳教授希望這種研究路徑有助于改變我國目前工程應用研究中,理論滯后于實際,研究效益不明顯,新結構、新橋型常常會因為先天研究不足夠和時間匆促而給后期的使用與維護留下問題的局面。
世界上已建和在建的跨徑不小于200m的混凝土拱橋共有37座橋梁,分布在17個國家,具體是:中國8座、日本6座、克羅地亞5座、葡萄牙3座、法國與奧地利各2座,
其它11個國家均為11座。跨徑不小于300m的混凝土拱橋全世界有6座,3座在中國,跨徑的排名分別為第1、3、5名,其它3座分別為克羅地亞、美國和澳大利亞。因此,從世界范圍看,混凝土拱橋技術當數(shù)中國最強,其次是克羅地亞、日本等國。
雖然中國的拱橋技術整體上處于世界先進水平,但陳教授認為,技術的先進性是相對的。這種相對一是指時間方面,此時與彼時的先進性是變化的;二是不同方面,各有所長。因此,要發(fā)展我們的技術,要促進拱橋技術的不斷進步,要充分借鑒他人的經(jīng)驗,陳寶春收集了大量國外的有關資料,專程對克羅地亞、日本的拱橋建設進行考察,建立起了合作關系。2007年,以陳寶春教授為中方負責人的 “鋼筋混凝土拱橋極限跨徑研究”獲批成為中國與克羅地亞雙邊政府間科技合作項目之一。目前,陳教授正在組織由福州大學與克羅地亞薩格勒布大學聯(lián)合舉辦的、7月份在克羅地亞舉行的“大跨度拱橋中克學術研討會”。
在拱橋應用與研究領域,有一個世界拱橋大會是這個領域的唯一的世界性的學術會議,從1995年起每三年舉辦一次,至2007年止已舉辦過五屆,從英國開始,到意大利、法國、西班牙,再到葡萄牙,從未離開過歐洲。陳教授1999年到日本訪問期間知道有這么一個會議,2000年投了論文參加,但因當時負責設計與科研的鄭州黃河公路二橋主橋正在緊張的設計之中,所以未能到會。2004年和2007年參加了第四屆和第五屆世界拱橋大會,連續(xù)兩次都受邀請在大會上作了大會報告(每屆大會僅安排四個),第五屆大會上還被邀作為中國唯一的大會學術委員會的成員。陳教授所作的拱橋應用研究方面的成果得到了國內外同行的認可。在第五屆國際拱橋大會上,他們獲得了第六屆國際拱橋大會的申辦權。2010年國際拱橋大會在從開始至今連續(xù)五屆在歐洲舉辦后,第一次走出歐洲,到中國的福州來舉辦。
為辦好這個大會,陳教授團隊目前已建立了一個國際拱橋網(wǎng)站,著力將其打造成一個國際拱橋交流的平臺。陳寶春希望通過這些國際交流宣傳我國拱橋的技術成就,擴大我國在國際橋梁工程領域的競爭能力,借鑒國外先進的經(jīng)驗,不斷推進我國拱橋的結構設計、施工方法和計算理論的進步,使拱橋能夠為我國的交通建設繼續(xù)發(fā)揮著積極的作用,繼續(xù)保持著我國拱橋在
世界橋梁技術上的優(yōu)勢。
拱橋是橋梁的重要型式之一。我國不僅拱橋數(shù)量多,而且有著極高的技術成就。古有享譽世界的趙州石拱橋,今有同類橋梁跨徑的世界記錄保持者,即主跨徑146m的山西丹河新橋(石拱橋)、主跨徑550m的上海盧浦大橋(鋼拱橋)、主跨徑420m的萬州(縣)長江大橋(鋼筋混凝土拱橋)和主跨徑460m的巫峽長江大橋(鋼管混凝土拱橋)。我們相信,在我國橋梁工作者的努力下,拱橋這一人間的彩虹,技術會不斷進步,在我國的交通事業(yè)中繼續(xù)發(fā)揮著重要的作用,會放射出更加燦爛的光彩。
我們相信陳寶春教授能繼續(xù)堅持、不斷創(chuàng)新,為拱橋增添新的光彩。