李国豪对中国桥梁事业有什么贡献?
1936同济大学土木工程系毕业,1938至1945德国达姆施塔特工业大学桥梁工程与结构力学专业。分别在1940和1942获得工学博士学位和特许教育博士学位,发表重要论文《悬索桥按二阶理论实用计算方法》。从1946回国后,李国豪先后担任上海市工务局工程师和同济大学教授。1977-1984任校长,1994当选中国工程院首任院士。[1]
李国豪主要从事土木工程和桥梁工程领域的教学和研究。他倡导并亲自组织实施了同济大学的“两个转变”,对同济大学的发展产生了长远而深远的影响。其桥梁工程专业达到国内领先水平,在国际上有重大影响。他是世界十大著名结构工程专家之一。[2]
1913年4月13日,李国豪出生在广东梅州市梅县区李安堂村的一个贫苦农民家庭。我父亲早年参加过辛亥革命,后来到印尼经营一家小杂货店。我母亲是个农妇。李国豪五岁时在村里上小学,放学后帮妈妈做家务和农活。13岁时,李国豪进入梅州市中学二年级,在学校呆了三年。李国豪取得了优异的成绩,获得了全校演讲比赛的奖项。
在16岁时,李国豪把目光转向了外面的世界。大一的时候,我离开了梅州,一个人去了上海,顺利考上了同济大学。
我在德国预科班学习了两年,预科班毕业的时候学了英语和德语,为以后的学习、深造和国际学术交流打下了基础。李国豪升入同济大学时选择了工科,三年级分科时从机械工程转到了土木工程。李国豪1936
16岁的李国豪。
以优异成绩毕业于。毕业前夕的实习经历决定了他未来的职业方向:他在杭州钱塘江大桥工地工作了一个月,从此桥梁设计在他的生活中占据了重要位置。[4]
李国豪院士与外国专家在一起。
1938年秋,李国豪获得德国洪堡奖学金,赴德国达姆市斯塔德理工大学深造。在留学期间,他的表现和潜力引起了新任命的土木工程教授克雷贝尔的注意。渴求人才的克拉布看中了李国豪,并招募他攻读博士学位。
1939年春天,李国豪结合当时汉堡即将修建的主跨800米的悬索桥项目,开始了他的博士论文研究。他从二阶理论的弹性弯曲微分方程中认识到,悬索桥的应力相当于同时承受竖向荷载和轴向拉力的梁。由此引申出博士论文《基于二阶理论的悬索桥实用计算方法》,该论文概念新颖,方法新颖,并通过模型试验验证,从而以优异的成绩获得了工学博士学位。论文发表在钢结构杂志上。这一年,李国豪刚刚26岁。
1939年第二次世界大战全面爆发。获得博士学位后,李国豪不能回国,留在克雷贝尔的教研室进行科学研究。1942年,李国豪以论文《钢结构分析的几何方法》成为第一个在德国获得“特许教学工程博士”学位的中国留学生。这位双博士在悬索桥、桁架桥和结构稳定性分析方面取得了创造性的成果。他的论文至今仍是经典悬索桥二阶理论的宝贵历史遗产,被各国教材引用,尤其是在土木工程界流传“悬索桥李”的德国。[4]
第二次世界大战结束后,李国豪和他的妻子登上了一辆美国军用火车,赶往巴黎。叶金根在回国途中生下了李贵华。几个月后,他们乘船从法国到越南,于3月1946到达西贡(现改名为胡志明市)。
不久,李国豪带着叶金根和李贵华从西贡返回中国。还有刘闲的家人。到上海后,他在救济处等了三天。工业部主任赵祖康安排他进入工务局结构部。后来同济大学从四川迁回上海。从65438年到0946年,李国豪回到母校,成为土木工程系的主任。1946任上海市工务局工程师。[4]
李国豪同志。
1948,同济大学工程学院院长。
1952,院系调整后,被任命为同济大学教务长,领导学校的专业建设,建立桥梁工程专业。1953年5月加入中国民主同盟。1955入选中国科学院第一届委员(院士),同年任武汉长江大桥技术咨询委员会委员。1955开始培养桥梁工程研究生。1956起,历任同济大学副校长、第一副校长,国务院科学发展计划委员会主任。1956年2月加入中国* * *产党。1958南京长江大桥技术咨询委员会主任。上海力学学会成立于1959,并担任首任理事。
65438年至0977年任同济大学校长。他主持制定了同济大学“严谨、求实、团结、创新”的校训,提出了“两个转变”的方针,以恢复德国教学和与德国密切联系的传统以及同济大学的综合性大学发展定位。65438-0979任上海市科学技术协会第二届主席,宝钢顾问委员会首席顾问。
1981年论证提出宝钢项目不要下马,让项目继续建设。65438-0982,李国豪被任命为中国理论与应用力学学会第二副主席。1983年4月至1988年4月,任第六届上海CPPCC主席。1984年,不再担任同济大学校长,出任名誉校长。1987以来,历任上海南浦大桥、上海洋浦大桥、汕头海湾大桥、虎门珠江大桥项目组组长,广东伶仃洋大桥工程咨询委员会首席顾问,上海至崇明公路穿越方案比选会专家组组长。
1994当选中国工程院首任院士。1996–2002年担任上海国际航运中心洋山深水港项目历次论证预评估会议专家组组长。2000年,他们与14院士联名上书中央领导,建议加快洋山深水港建设。2002年担任东海大桥名誉顾问。
2005年2月23日,17: 37,一代桥牌大师在上海华东医院去世,享年92岁。[4]
主要成就编辑
教学成果
在同济大学的历史上,李国豪发挥的作用最为长久和深远。李国豪在同济大学的建设和发展中发挥了重要作用,他所从事的桥梁工程学科达到了国内领先水平,在国际上具有重大影响。
在同济大学做学术报告。
他倡导并亲自组织实施了同济大学的“两个转变”,领导学校恢复与德国的联系和德国教学传统的转变,从以土木工程为主的单科性大学转变为以理工科为主的多科性大学。“两个转变”的战略构想,为同济大学全方位、国际化建设格局的确立奠定了坚实基础。他提出建设教学和科研两个中心,组织学校大批科技人员带头进行经济建设,促进了教学、科研和经济建设的紧密结合。他还参与了上海黄浦江大桥的建设规划和宝钢的建设论证。为了实现综合性大学的理念,恢复医学专业,他遍访海内外,广泛接触校友,推荐优秀人才。这期间学校经历了很多大事,包括民主选举校长,“211工程”,“985工程”,两次合并等等。
理论成果
1,悬索桥位移理论的实用方法
李国豪在研究悬索桥挠度理论的实用方法中发现:
(1)悬索桥位移引起的非线性项相当于主缆水平拉力直接作用在加劲梁上的效应。根据这一发现,等效模型不仅揭示了悬索桥的力学本质,而且一下子简化了这一复杂的结构分析,特别是为振动分析铺平了道路。
(2)非线性项的存在虽然使叠加原理失效,但影响线是桥梁计算中确定最不利加载位置的依据。考虑到大跨度悬索桥的活载小于恒载,李国豪提出了“奇异”影响线的概念,将非线性问题在有限的范围内线性化。
(3)为了减轻反复试算和迭代计算的困难,李国豪找到了用三次线性理论计算然后插值的方法来解决问题。
以上三个基本思想构成了他实践方法的骨架。这是20世纪40年代初具有重大意义的突破。在计算机普及的今天,人们可以轻而易举地进行各种复杂的非线性分析,但李国豪的贡献在方法论上具有永恒的意义,他的论文至今仍被各国引为悬索桥经典二阶理论的宝贵历史遗产。特别是在德国,土木工程界一直流传着“悬索桥李”的美誉。[7]
2.结构稳定性理论
在20世纪40年代初,理想中心压杆的欧拉临界力,即第一类稳定分支屈曲载荷已被工程界所掌握,而偏心压杆的第二类稳定压溃载荷的研究仍处于探索阶段。当时对于压弯杆件是否存在分支点,包括一些框架和拱,还缺乏明确的认识。
李国豪参与DIN4114规范的重要性在于区分两种不同的稳定性问题。在1943中,他以能量变分的形式,提出了《弹性平衡分支的充分判别准则》一文,从理论高度阐述了二者的本质区别和判别准则。他的研究表明,齐次方程描述的平衡是其他可能的非齐次方程或积分方程描述的平衡问题的特例。平衡点存在分歧点的条件是给定的平衡态不包含系统最低本征函数形式的变形分量。
该准则虽然没有提供具体的稳定性验算方法,但具有普遍的指导意义。它适用于具有初始弯曲或扭转的实际结构,如板的翘曲、梁的倾斜、拱和刚架的屈曲、杆的弯扭屈曲和桁架桥的侧向稳定性。[8]
3.离散杆系结构的连续性分析方法和桁架梁的弯扭理论。
桁架是一种离散的杆系结构。在计算机出现之前的20世纪40年代,用经典力法分析超静定桁架结构,即使只有十几次,也是一件非常繁重的工作。1943年,李国豪在分析一个具有多个腹杆的复杂菱形桁架体系时,想到了当时处理悬索桥吊杆的“膜理论”,将离散的桁架体系变成连续体系,用微分方程处理。他精心推导了刚度换算的等效关系,并用模型试验反复验证。经过多次改进,他终于达成了理论与试验的一致,写出了题为《桁架及类似体系的新计算方法》的论文,为桁架结构分析开辟了一条新的途径,在离散结构和连续结构之间架起了一座桥梁。30年后,李国豪又拿起了这个武器,将桁架桥这种空间杆系结构与闭口薄壁构件的弯扭理论联系起来,建立了“桁架梁的弯扭理论”,系统地解决了桁架结构空间分析、稳定分析、振动分析的整套计算方法。同时也阐明了武汉长江大桥摇晃现象的实质。
李国豪还将有限元法这一新的概念引入桁架桥的分析中。他将连续桁架结构分成段,建立了专门的“桁架有限元”,其中包含了必要的位移参数,以反映桁架截面的翘曲和畸变。分段离散单元便于处理变截面、多跨连续的实际情况,并考虑桁架梁、拱和悬索的相互组合,达到了灵活多变的境界。特别是对于稳定性和振动分析,不仅可以大大节省计算时间,而且可以得到准确的结果。[9]
4.桥梁振动理论
在20世纪30年代,蒸汽机拉动火车通过时铁路桥梁的强迫振动和冲击系数问题是一个非常热门的前沿课题,没有人想到研究悬索桥这样复杂结构的振动。他很快找出了悬索桥的自振特性,并成功地将英格利斯移植到梁式桥的振动理论中,得到了满意的答案。
50年代,他将悬索桥的振动理论推广到“拱桥的振动问题”。
20世纪60年代,他承担了结构抗爆的研究任务。结构抗爆问题的实质涉及钢筋混凝土地下防护结构的弹塑性振动力学、土动力学和爆炸波力学,是一门前沿的非线性振动学科。李国豪使同济大学逐渐成为中国防护工程和地震工程的研究中心之一。
从1978开始,面对我国日益增多的大跨度斜拉桥,李国豪从斜拉桥动力分析的有限元方法研究入手,开辟了桥梁抗风研究的新领域。经过多年的努力,培养了一批人才;在桥梁风振理论领域,创造性地提出了“多模态耦合颤振”的新概念,澄清了国际上悬索桥颤振理论直接应用于斜拉桥所带来的一些模糊问题。改进了颤振分析的实验方法和数值计算方法,不仅在国内占据领先地位,而且引起了国际工程界的关注。
在1988中,李国豪探索了斜拉桥的颤振后性能,这是一个以前从未研究过的领域。目的是使斜拉桥这种经济合理的桥型向更大跨度发展,最大限度地发挥其抗风潜力。他的理论研究取得了重大成果,阐明了斜拉桥颤振后振动不迅速发散的原因是由于拉索“有效弹性模量”的非线性,而不是实际中不存在的所谓“系统阻尼”。
在结构振动领域,他的贡献涵盖了车辆抗冲击、抗爆、抗震、抗风等各个方面。从基于变分原理的近似解析方法到有限元的数值解,他经历了计算机之前和计算机之后两个不同的时代。他不仅是驾驶经典技术的大师,也是运用新技术的专家。[10]
5.梁桥荷载横向分布理论及桥梁空间分析。
桥梁是一种空间结构。为了使空间分析扁平化,荷载横向分布的计算必不可少。各国学者在处理这个问题的过程中形成了许多派别。他们的力学模型大多是近似处理,都有各自的缺点。20世纪70年代初,李国豪被派到镇北黄河大桥工作时,结合工程实际,分析比较了现有方法的优缺点,提出了一种新的梁系模型,该模型原理简单,也可以概括所有其他计算方法。这种力学模型的特点是将桥面纵向切开形成各个主梁单元,将几个横隔梁的刚度分配到桥面上。切割板缝中忽略法向力和纵向剪力,只保留两个对荷载分配起主要作用的竖向剪力和弯矩。最后,利用计算荷载横向分布的基本假设:用正弦荷载代替实际列车荷载,计算是实用的。通过模型试验,验证了该方法的合理性和足够的精度,并进一步编制了方便的图表。新的梁系模型最接近实际桥梁,其精度高于梁网格系统模型。克服了各向异性板模型需要来回转换的缺点,也体现了少数横隔梁在计算中的重要作用。对于常用的铰接板和铰接T梁桥,只要进一步略去板缝中的弯矩。于是,1977年,李国豪的著作《公路桥梁荷载横向分布计算》的出版,成为了这个持续了30年的传统课题的最后总结。
1978年,李国豪还发表了《拱桥荷载横向分布的理论分析》一文,大大改进了当时拱桥设计中普遍采用的荷载横向分布非常粗糙的计算方法,如平均分布法或刚性分布法。拱桥作为一种既受轴力又受弯矩作用的结构,其荷载分布规律与梁桥不同。在理论分析中,必须考虑相邻拱单元之间的所有内力。李国豪将梁式桥的分析方法推广到拱桥,建立了这一理论,并用现场试验结果验证了这一理论。1989年,他进一步推广了这种分析方法,完成了曲线桥梁荷载横向分布计算的研究。
在李国豪对桥梁空间分析的贡献中,除了他在《桁架梁的弯曲和扭转理论》中所说的以外,特别应该提到他在1958中发表的文章《斜交各向异性板的弯曲理论及其在斜桥中的应用》。针对斜桥的实际结构,他通过斜坐标将正交异性板理论推广到斜各向异性板的弯曲理论,使各向同性斜板理论和斜梁格构系统理论成为两个特例。李国豪的开创性工作很快引起了国外力学工作者的注意,并被学术界以“李氏理论”的名义引用。[11]
论文作品
主要论文
1939基于二阶理论的悬索桥实用计算方法
1942钢结构分析的几何方法
1943“桁架和类似系统结构分析的新方法”
主要作品
1952年,中国人在该领域编写的第一本中文教材《钢结构设计》和《钢桥设计》相继出版。
1973桁架梁的扭转理论-桁架梁的扭转、稳定和振动,
李国豪的主要作品(5)
1977公路桥梁横向荷载分布计算,
1980工程结构的地震动力学
1983桥梁结构的稳定性和振动
1987英文版箱形梁桁架桥专论分析。
1989工程结构抗爆动力学。[6]
获奖记录
1977上海市重大科技成果奖
1978全国科学大会奖
1981被协会选为世界十大著名结构工程专家。
1982上海市重大科技成果一等奖
1982国家自然科学三等奖
1982年,李国豪获得了德意志联邦共和国的歌德奖章。
1985年,达姆施塔特工业大学授予他工程学荣誉博士学位。
1985国家教委科技进步一等奖
1986上海市科技进步一等奖
1987国家科技进步二等奖
1987年,联邦德国授予他大十字功勋奖章。
1987被协会授予“国际结构工程优秀奖”。
1988上海市科技进步一等奖
1993中国教育委员会科技进步三等奖
1995获“贺亮合力基金科技进步奖”。
1996获“陈嘉庚技术科学奖”。
2003年当选首届“上海教育英雄”[5]。
外部评估编辑器
吴:李国豪崇尚真知、严谨求实的学风,孜孜不倦教书育人、立校为公的高尚品德,为同济大学留下了宝贵的精神财富。[3]
周祖翼和裴钢:“在同济大学的百年历史中,李国豪发挥的作用和影响最长久、最深远,堪称‘同济之魂’。”[3]
中国民主同盟网站评论:李国豪院士的一生几乎可以用两个字来形容:科学和爱情。为爱献身科学;他一生从事科学,至今仍保持着一个普通人对人民、对人类社会、对祖国的深深热爱。正所谓“科学孕育真实,伟大在于平凡”。[12]
人民网:用终身人才搭建桥梁[13]
中国民间科技网:在科研工作中,李国豪倡导实事求是的作风和严谨科学的态度,以艰苦奋斗、锲而不舍的精神解决了许多结构理论中的难题。李国豪的思维方法是开创性的,他的成就闪耀着智慧的光芒,从而在世界和中国赢得了威望。[14]
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