袁万城和他的“桥梁抗震”事业

本刊记者　李明丽

袁万城和他的“桥梁抗震”事业

本刊记者李明丽

专家简介：

袁万城，同济大学桥梁工程系抗震研究室教授、博士生导师，长期从事桥梁抗震、振动及安全评价方面的研究工作。1980年考入同济大学桥梁工程系，先后获得学士、硕士、博士学位。承担国内多座大桥的抗震设计研究项目，主持和参与完成了国家攀登B计划项目、国家科技支撑计划项目以及国家自然科学基金项目等多项科研项目。

曾入选“上海市青年科技启明星计划”，并享受国务院政府特殊津贴。参与《公路桥梁抗震设计规范》的两次修订和《公路悬索桥设计规范》(抗震部分)、《城市桥梁抗震设计规范》的编写。研究成果先后获国家科技进步奖一等奖，省部级科技进步奖一等奖1项、二等奖3项、三等奖1项。在国内外学术期刊与会议上发表论文200多篇，其中SCI与EI检索80多篇。

我国是一个地震多发的国家，破坏性地震会造成重大灾难和巨大的经济损失，这对作为生命线工程的桥梁结构来说“生死攸关”。袁万城自1980年考入同济大学桥梁工程系以来，一直从事桥梁结构的振动与抗震方面研究。一路走来，创造了多项具有国际领先水平的科技成果。在大跨度桥梁抗震理论与分析方法研究中，他紧密结合桥梁工程建设，特别是针对上海南浦大桥、杨浦大桥、汕头海湾大桥等国内的一些特大型桥梁，自主编写了国内首部大跨桥梁空间非线性地震反应分析软件(NSBAP)，并在上述桥梁抗震计算中得到成功应用。

持续创新，桥梁减震装置发明的引领者

1993年，在德国达姆施塔特工业大学混凝土研究所进修期间,袁万城开展了高强约束混凝土墩柱的延性研究。1994年回国后，他又专注于桥梁墩柱的延性抗震与加固研究，成果在上海高架桥梁中得到应用，并且为抗震规范的修订提供依据。另外，在桥梁减隔震的优化设计、悬索桥反应谱分析方法、新型抗震橡胶支座的开发研制等领域取得了系列成果。袁万城作为主要研究人员完成的科研项目“大型桥梁抗震、减隔震研究”获1994年国家教委科技进步奖二等奖。

在多年的桥梁抗震研究中，袁万城凝练出桥梁减震体系的“力与位移的合理平衡”这一核心思想，并基于此提出了弱固定式减震体系的理念。并且，在多项国家基金的资助下，以实际工程需求为依托，创造性地发明了拉索减震支座，一种将抗震领域广泛使用的限位拉索与普通盆式支座/球型钢支座巧妙的结合在一起的新型减隔震支座，一方面具备了滑动摩擦隔震支座的优点，另一方面弥补了纯滑动摩擦支座无限位能力的缺陷，能够避免地震中因梁体位移过大造成的落梁灾害。

经过几年的工程实际应用，袁万城和他的科研团队进行了大量的探索和研究，并以此为契机申请了多项实用新型和发明专利，研究了拉索减震支座在远近场地震、不同桥型、场地条件等情况下的适应性；制订了拉索减震支座的系列化规格、技术要求、试验检验方法、应用指南及在各类型桥梁中的规范化的抗震设计流程；以南昌朝阳大桥为背景，就易修复拉索减震支座开展了多塔斜拉桥的多台阵振动台试验，验证了理论研究的准确性及所采取减隔震措施的安全有效性。

拉索减震支座的创新性和可靠性得到了海内外工程抗震领域知名学者的高度评价。该技术经过科技成果鉴定，总体达到国际领先水平，并荣获教育部2015年度高等学校科学研究优秀成果技术发明奖二等奖。同时由于其理念先进、技术成熟、性能稳定、造价低廉、性价比高，自适应能力强，更换简单便捷，在城市、公路及铁路桥梁抗震领域中具有广阔的应用前景。项目成果自2009年首次在杭州九堡大桥上成功应用后，相继在福建、山西、四川、江西、上海、北京等地重大桥梁工程中应用。这一技术的应用，可以避免地震中桥梁毁坏造成的人员伤亡及物质财产损失，具有巨大的直接和间接经济效益，对我国桥梁工程防震减灾起到了重要的推动作用。

近年来，袁万城又从桥梁结构体系防灾角度提出了拉索模数伸缩缝，将伸缩缝从一个在防灾领域没有作为的构件，提升到了兼具主动控制与防落梁、防碰撞等功能于一体的结构装置，极大丰富了伸缩缝的使用功能。

为改善高烈度地区公路桥梁抗震现状，针对现有简支体系桥梁和连续梁桥常用的板式橡胶支座的抗震性能薄弱，袁万城还提出了一种具有良好减隔震性能且兼有板式橡胶支座构造安装方便优点的新型减隔震支座——高性能板式减震橡胶支座，能够适应上下部结构间更大的水平位移而不发生失稳或滑动破坏，其优良的力学性能在理论分析和试验研究中都得以证实，具有广阔的应用前景。

把握热点，长桥监测—减震智能一体化的倡导者

目前，长联多跨桥梁应用越来越广泛，作为整个桥梁系统中体量最大的长联多跨桥梁尚缺少有效的监测与预警，超载、偏载等造成的桥梁倒塌事故时有发生；同时，长联多跨桥梁的地震响应的特殊性对其抗震安全性也提出了更高的要求。

袁万城敏锐洞察到了这一研究热点和工程实际需求，依托团队在桥梁减震防灾和风险管控方面的研究优势，提出了长联多跨桥梁监测—减震体系智能一体化安全管控系统：聚焦支座受力性能的监测可行性研究，保证智能一体化系统简单有效；智能支座的易监测、易修复及多重缓冲型研究，使新系统可高效减震；智能减震支座在长联多跨桥梁减震场地环境特别是浅层脉冲地震适应性研究，使新系统能够适应各种复杂地震环境；风险评价与决策管控研究，将易损性分析方法、互联网先进技术等引入该系统，快捷准确地做出结构的风险决策。

该课题通过开展运营状态与地震作用下长联多跨桥梁支座受力与变形的敏感性研究，基于浅层强震的需求分析提出多重缓冲型抗脉冲拉索减震支座的本构模型，开展智能拉索减震支座设计研究，将减震系统与监测技术有机结合，利用互联网快速、便捷的优势及其强大的云端系统，通过关键数据的在线采集、处理和分析，可实现对长联多跨桥梁正常运营状态的监测、实时预警、评估和风险管控。同时，新型智能拉索减震支座能够有效降低桥梁地震响应，并可实现在震后对桥梁的性能进行快速有效的诊断与评估。

长联多跨桥梁监测与减震体系智能一体化研究，可为长联多跨桥梁在运营环境作用及地震作用下预警、快速有效评估以及风险转移策略的制定提供科学支撑，是对长联多跨桥梁监测与抗震理论的重要补充。其工程实际应用能够有效提高长联多跨桥梁正常运营情况下的预警能力，降低地震下的风险，极大地提高整个交通系统的安全性。

崇尚“道”智慧，教书育人的好老师

多年来，袁万城受益于他的两位院士导师在道德、人格、治学等方面对他的影响，始终把老子“道”的智慧“后其身而身先，外其身而身存”作为自己做人、做事和做学问的座右铭。作为一名教师，袁万城在培养学生上也有自己独特的理念。他说“每个学生都是千里马，关键在于如何发挥他们自己的优势”；他认为“即使是最普通的孩子，只要教育得法，也会成为不平凡的人”；他“量体裁衣”，按照学生本人的兴趣和知识结构帮他们提出适合自身特点的课题方向；他强调“研究生做研究的目的主要是培养创新能力和建立有自己特色的科研基础，而不应该仅仅为导师做课题或帮助导师做研究；学生获得的不仅仅是知识，还应包括科学精神和做人做事的道理。”

近年来，袁万城有意识地在为研究生授课之初，将科学精神的培养、科学方法的介绍和创新思维的训练相结合。他认为，一个人治学，首先要高瞻远瞩，立志高远；其次要经过一番辛勤劳动，坚定不移；下足功夫后，自然会豁然开朗，渐入佳境，有所创新。

对于未来，袁万城和研究团队信心十足，科技创新的终极目的是服务社会、造福人民。30多年来，袁万城凭着对桥梁抗震事业的挚爱，以桥梁抗震安全为己任，带领科研团队不畏艰险、勇于开拓，实现了一系列技术创新成果。布满荆棘的创新道路没有终点，但我们坚信袁万城会在创新发展的道路上越走越远，为我国桥梁抗震事业做出更大的贡献！