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桥梁抗震研究应适应时代发展 ——专访同济大学教授袁万城

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发表于 2017-4-10 10:08:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

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袁万城在接受本报记者采访   丁傲岸  摄

记者:自1980年起,您在同济大学学习和工作了近40年,而且一直致力于桥梁工程的科研工作。是什么促使您孜孜不倦地研究桥梁工程? 袁万城:同济大学养育了我,我的本科论文、硕士论文、博士论文指导导师都有很高的学术造诣,对我的成长给予了很大的帮助。他们不论是在学术上,还是在为人处世上,都对我产生了很深的影响。我热爱同济大学和桥梁工程专业。我认为如果一个人没有全身心地“钻”到某个专业里去,就会缺乏对它的了解,更不会产生浓厚的兴趣。我比较幸运,自上大学起就碰到了好的机遇,那时适逢上海80年代末建设大发展,如兴建南浦大桥、杨浦大桥等,后来又参与了江阴长江公路大桥、广东汕头海湾大桥的建设等。我在这些工程实践过程中,能力得到了很好的锻炼和提升,发现了知识无穷无尽的魅力。无论是桥梁工程学科本身,还是它的人文、外观等各方面都值得人爱。 

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江阴长江大桥    
记者:工作以来,哪次桥梁震害给您的印象最深?事发之后采取了哪些措施?袁万城:我1995年担任桥梁工程系系主任的时候,日本的阪神大地震对我的震撼非常大。我在上世纪80年代学习桥梁抗震时,对日本的抗震研究非常钦佩。日本在抗震方面经验丰富,而且做得很好,在一般的地震中,日本的桥梁损害和人员伤亡都较少。然而我仔细考量了阪神大地震中桥梁受到的震害后发现,日本对桥梁抗震设计的理念和技术、方法都还存在很多的不足,并不像我在读书时所感到的那么完美,比如有的桥不应该出现落梁,矮的高架建成独柱式高架桥是不合适的。这次地震的教训,对我们以后抗震的改进、理念的进步都有很大的帮助。自1995年以后,全国各地迎来重大工程的大发展时期,国家也开始更重视桥梁的抗震性能。我们在范立础院士的带领下,在桥梁抗震领域做了很多工作,同时,相关的试验研究和计算软件研究也取得了显著进步。   
  记者:我国桥梁抗震研究和技术经历了哪些阶段?目前取得了哪些成果?  袁万城:桥梁抗震研究是基于对震害的认识逐步发展起来的,认识的深入程度体现在抗震发展的水平。抗震研究经历了从静力的到动力的、从线性的到非线性的、从确定性到不确定性的发展历程,都是基于对地震下桥梁结构的力与变形的认识。具体而言,最初是通过对惯性力的认识发展出静力法,之后又通过对复杂结构的动力特征认识发展出反应谱分析法和时程分析法,再通过对结构损伤与破坏过程的认识发展出非线性时程分析法和推倒分析法,目前更重视对结构的不确定性与地震的随机性,进而发展了易损性分析和可靠度分析及相应的设计方法。
  我国的桥梁抗震研究与技术,主要经历了上世纪90年代以前基于对力的设防,90年代以后考虑延性变形的设防,本世纪以来逐步过渡到基于性能目标的抗震设防阶段。这些年来我国在桥梁抗震领域的试验、分析、软件、技术服务和产品应用等都为桥梁工程作出了很大的贡献,相关的文献、专利也很丰富。    目前我们基于力与位移的合理平衡的减隔震设计的核心理念,将传统的被动减隔震理念提升为自适应的减隔震理念。这无论对新桥的设计和建设,还是震后桥梁的修复、加固,都是非常有益的。我们研发的许多减隔震产品,如拉索减震支座,已得到广泛运用,处于国际领先水平。还有高强细密钢丝网加劲板式减震橡胶支座,它的承压能力很强,在地震时有很强的位移适应能力,而且克服了之前一些支座在应用理念、环保等方面的问题。    
记者:2015年,您带领团队研究的课题“桥梁易修复拉索减震支座关键技术及应用”荣获教育部技术发明二等奖,该技术解决了哪些问题?   袁万城:鉴于之前减隔震产品自适应能力差及缺乏易修复性的缺陷,我们提出了一种利用拉索能实现在地震作用下结构受力和位移合理平衡的减震支座。该支座在减小结构地震作用的同时,能有效限制墩梁的最大相对位移,防止落梁灾害的发生。在多项国家科学基金的资助下,我们以实际工程为依托,在提高桥梁抗震性能、研发经济高效的桥梁易修复减隔震装置等方面开展了以下主要技术发明研究:一是桥梁减震体系的“力与位移的合理平衡”核心思想的形成与实现,二是拉索减震装置的易修复性功能实现,三是拉索减震支座的自适应特性研究与广泛应用,四是多台阵振动台模型试验与理论验证。

记者:近年来,我国山区桥梁和跨海桥梁的数量不断增加。这些特殊环境中的桥梁,在抗震设计、施工等方面有哪些特别的考虑?   袁万城:在设计上,我认为要根据桥梁的结构特点和所处的地理环境,以及对当地地震的认识和我们现有的能力来考虑。施工方面,我们应大力开展装配式结构的抗震性能研究。在山区建桥,我们应关注地震的空间效应和近断层效应,可以利用大数据模拟地形地貌和山体滑坡、泥石流等次生灾害的影响。跨海桥梁则需要研究海床地貌、海水腐蚀、海浪以及海啸的影响。我们现在已经能在山区和海洋中设计建造出满足抗震要求的桥梁,但如何做得更科学、更好,提高抗风险能力,我们还有许多问题要解决。

记者:桥梁抗震研究现阶段的重点是什么?需要在哪些方面改进? 袁万城:桥梁抗震研究的发展要与时俱进、与工程的重大需求紧密结合。我们现在处于强调可持续发展的时代,致力于构建智能社会,应结合国际热点和科学前沿,发展桥梁抗震的研究、设计方法,创新抗震装置和技术。以前我们提倡“小震不坏,中震可修,大震不倒”,现在我们要求大震中建筑不仅要不倒,还要便于修复和再利用。目前我们的工作重点包括易修复、广适应的桥梁减隔震技术与装置的研究;针对地震的不确定性,利用大数据和云端化存储技术,进一步拓展支座的性能,进行减震监测智能一体化与即时风险管控研究。  
人物链接: 袁万城教授是范立础院士(已故)领导的同济大学桥梁工程系桥梁抗震研究室学术梯队核心成员,自1984年至今一直在同济大学土木工程学院桥梁工程系从事教学和科研工作,1996年获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)、建设部《城市桥梁抗震设计规范》的编写。1995年5月“大型桥梁抗震、减隔震研究”获教育部科技进步二等奖;2011年“组合结构桥梁抗震性能研究”获浙江省科学技术二等奖;2015年“桥梁易修复拉索减震支座关键技术及应用”获教育部技术发明二等奖。主持开发的“拉索减震支座”、“高性能板式减震橡胶支座”等创新装置在国内多座桥梁上得到应用,多项研究成果被鉴定为国际领先水平。 袁万城教授所带领的科研团队依托同济大学土木工程防灾国家重点实验室,从事桥梁震害分析、破坏模式,大跨桥梁空间非线性抗地震理论及计算方法,桥梁延性抗震,桥梁抗震加固与评估技术,桥梁减、隔震技术等方面研究。近年来结合桥梁抗震理论的发展和国家重大工程的需要,全面开展了基于性能的桥梁抗震设计理论、桥梁结构地震易损性、异型桥梁抗震理论、桥梁减隔震及防落梁措施等方面的研究。
转载自公众号《桥梁建设报》


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