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为彩虹添彩的人—— 记77级路桥校友陈宝春教授

信息来源: 暂无 发布日期: 2013-12-09 浏览次数:

雨后的天边,一道亮丽的彩虹,总是那么令人惊喜、令人愉悦,引得大家驻足欣赏。大地上的拱桥,也常常被人喻为彩虹,它不仅沟通了此岸与彼岸,方便了人们的生产生活,也以其美好的形象给人以精神的享受。我院77级路桥专业的陈宝春校友,自研究生开始,二十余年来一直专注于拱桥的应用与研究,为这一古老的桥型的技术不断进步做出了突出的贡献,是为人间彩虹添彩的人。

陈宝春,1978年就读于福州大学道路与桥梁工程专业。1982年毕业,后曾到交通部第二公路工程局第二工程处参与广东容奇大桥的施工。1983年又考回福州大学攻读结构工程硕士学位。毕业后留校任教,期间于2003年获日本九州大学工学博士学位。现为福州大学土木工程学院院长、国务院政府特殊津贴专家、福州大学一级岗位教授,中国土木工程学会桥梁与结构工程分会理事、中国公路学会桥梁和结构工程学会理事、福建省公路学会副理事长、福建省交通协会副理事长、福建省土木建筑学会常务理事,福建省“百千万人才工程”人选。陈宝春教授在拱桥理论研究与应用工作取得了可喜的成果,在国内桥梁界享有一定知名度的桥梁专家。

传承中打下基础

“我从事的拱桥的研究,是从郑振飞教授那里传承下来的。”陈教授一句简单的话语,却透露出自豪、感激以及对现在高校科研工作的启示。

说到陈教授的拱桥研究,就不得不说到他的导师郑振飞教授。郑振飞教授1960年从同济大学毕业参加工作后,就一直关注拱桥的教学与研究。对石拱桥、木拱桥的技术史和钢筋混凝土拱桥极限承载力的研究,都取得了丰硕的成果。1986年主持“五万千伏安主变压器运输方案研究”成功地解决了特殊大吨位荷载通过莆田江口的石拱桥的问题,具有重大经济效益与社会效益,获得1988年省科技进步奖,对此福建日报曾刊登了以“桥神”为名的报告文学。

通过长期的研究,郑振飞对石拱桥、混凝土拱桥自重大、施工难度大有很深的体会,所以在上世纪九十年代初,当钢管混凝土拱桥在我国刚刚兴起的时候,他就以敏锐的眼光,觉查到钢管混凝土拱桥由于通过钢管与混凝土的组合作用而具有很高的强度,能大大减轻拱桥结构的自重,且施工时先架设空钢管拱,施工方面具有很强的优越性,是一种十分有发展前景的桥型。因此,通过努力,他带领福州大学桥梁工程学科的老师在1993、1994完成了福建福清玉融大桥、安溪铭选大桥钢管混凝土拱桥的设计,率先将这一新桥型引进了福建。

陈宝春教授在大学毕业参加了一年多的工程实践工作后于1983年又考回福州大学攻读硕士学位时,就师从郑振飞教授,进行拱桥的研究,毕业论文题目为“钢筋混凝土无铰拱非线性平面有限元分析”。研究生毕业后留校,在承担本科生教学工作的同时,作为郑教授的科研助手,继续着钢筋混凝土拱桥的研究。此后在钢管混凝土拱桥应用中,陈宝春教授发现这一新桥型中存在着许多尚未解决的问题,从1995年开始着手进行这方面的研究。随着郑振飞教授到学校领导岗位工作和年龄的增大,陈宝春逐步地接过了郑教授拱桥研究的接力棒,拱桥研究与应用不断取得成果,持续不断地扩大着拱桥研究在国内的影响,并将这一影响扩大到国外。

“我是很幸运的。福州大学有着一批非常优秀的道路与桥梁方面的师资力量,作为恢复高考后的第一批大学生,我从1978年春进入福州大学道路与桥梁专业学习开始,到后面硕士研究生毕业后留校,我一直得到老师们的帮助。”陈教授对我们说。

“除了郑振飞教授外,我几乎跟过所有路桥专业的老师。早年国内跨径最大的预应力混凝土桥乌龙江大桥的设计负责人、福州大学桥梁学科的奠基人郭金琼教授坚实宽广的基础和对桥梁工程学科的高瞻远瞩与宏观把握能力;道路专业的奠基人钱士塘教授对事业的热爱和豁达的生活态度;毛承忠教授丰富的实践经验与踏踏实实的做人做事风格;梁天锡教授现场解决工程问题的能力与深厚的力学底;赵应钦教授对本科教学的认真与对同学的关心;都对我个人的生活态度、工作作风与做事风格等产生了极大的影响。如今范立础院士、林元培院士在我校工作,又给了我极大的关心与帮助。尤其应该指出的是,既是师长又是师兄的房贞政教授和彭大文老师,对我的成长一直非常关心,给了极大的帮助与机会。”

现已是福州大学土木工程学院院长的陈宝春感慨地说“学校是培养人(学生)的地方,学校也是培养培养人的人(教师)的地方。为什么一所学校喜欢说它有多长的历史?在人才培养过程中,优良传统、优秀文化的传承是非常重要的。我自己的成长得益于福大开拓者一代人的培养,我深感到肩上担子之重。除了做好自己科研、教学与学术团队的培养工作外,如何在学院营造一种好的氛围,如何把老一辈教师的优良传统与精神传承下去、发扬光大,是我们学院领导要下大力气去抓的一项重要工作。”从陈教授的谈话中,我们可以感受到他的责任感,也感觉到他对学院工作与发展的长远眼光。

坚持中形成特色

陈教授近十余年所研究的主要是钢管混凝土拱桥。自1990年我国第一座钢管混凝土拱桥――四川旺苍东河大桥建成之来,这种桥型以其极强的优势迅速推广到全国,短短十余年在全国建成了200多座,跨径也从早期的100多米到了现在的最大跨径的460米。跨径大于200米的钢管混凝土拱桥分布建设最多的是四川、重庆、浙江与湖北地区。从地利优势来说,钢管混凝土拱桥在福建建得并不多,跨径也不大,开始的时间也不是最早,那么为什么现在桥梁界一提起钢管混凝土拱桥,都会想到福州大学呢?对这个问题,陈教授认为,坚持是一个很重要的原因。

在确定将钢管混凝土拱桥作为今后主要的研究方向之后,陈教授收集了大量的资料,但发现这些资料很零散,在当时这种桥型开始大量应用的情况下,急需一本专门的书籍。 因此,1996年陈教授构思着编写一本《钢管混凝土拱桥设计与施工》的书,以供同行参考。与此同时,有关钢管混凝土拱桥的科研工作也在紧张的开展之中。

对于高校老师来说,职称评定是一件大事,发表一定数量的论文是必要的条件。然而,他深知这样的一本书是当时国内所急需的,为此,他全身心投入到了此书的写作工作中去,等书稿交到出版社后才腾出时间来发表论文。因此,尽管他有可能更早被评上教授,但是他认为教授迟一年两年问题不大,尽快写出这本书的社会意义更大。看着身边许多老师破格评上教授,陈宝春不为所动,始终坚持着。该书历经三年终于于1999年出版,第一次印刷4000册,很快就销售一空,在不到数月的时间内又第二次印刷了4000本,目前已累计销售了一万余册,为我国钢管混凝土拱桥的技术进步起到了积极的作用。

《钢管混凝土拱桥设计与施工》出版后赢得了好评,陈教授也于2000年评上了教授。但他并没有停止前进的步伐,也没有转变方向,而是十余年来带领着他的研究团队执着地进行着钢管混凝土拱桥的研究,先后获得三项国家基金、一项省重大和多项省部级科研项目,参与了交通西部课题和交通部规范的编写。获得了有关钢管混凝土拱桥应用与理论研究的省部级科技二等奖四项、三等奖一项。

2004年,陈宝春教授又着手《钢管混凝土拱桥设计与施工》的第二版的编写工作,历经三年于2007年初正式出版(改名为《钢管混凝土拱桥》。虽然说是第二版,但该书的内容从第一版的46万多字扩大到了第二版的140多万字,内容80%以上更新。“也许明年最迟后年,又要考虑第三版的编写了”,陈教授笑着说。“不断将阶段性成果推出是为了满足实际工程的需要,但工程技术在不断发展与进步,研究工作也在不断深入,所以需要不断地再版。”

“不断地再版,而不是出新书,凑数量,这是另一种坚持。是吗?”。陈教授答道“可以这么认为”。

陈教授十分注重将研究成果直接服务于社会。他参与了国内众多大型钢管混凝土拱桥的建设咨询与科研工作,如受聘参加了广州丫髻沙大桥、杭州钱江四桥、徐州京杭运河桥、兰州雁滩黄河大桥、湖南茅草街大桥等专家组的工作,参与设计和承担了郑州黄河公路二桥主桥、深圳北站大桥、广东东莞水道大桥等的科研工作等,足迹遍布全国各地,也将福州大学桥梁工程学科的影响扩大到了各地。

除直接为具体工程服务外,陈教授在应用与研究过程中,不断总结经验,通过论文与书为工程实践提供技术指导。2002年由陈教授主编、郑皆连院士主审的《钢管混凝土拱桥实例集(一)》出版、2008年《钢管混凝土拱桥实例集(二)》又将与读者见面。这两本实例集,连同前面提到的《钢管混凝土拱桥》专著的二个版本,陈教授在钢管混凝土拱桥方面形成了系列的图书,在业界内产生了极大的影响,使拱桥的研究成为福州大学桥梁学科最具特色与实力的研究方向,充分体现了坚持的力量。

创新中求得发展

“传承也好,坚持也好,并不意味着简单的重复,当然需要创新。但是创新,不能是为创新而创新,而是因实际需要出发的创新。”陈教授这样认为。从郑振飞教授对石拱桥、木拱桥历史的研究、到开展钢筋混凝土拱桥极限承载力的研究;从郑振飞教授引入钢管混凝土拱桥新桥型,到陈宝春教授对钢管混凝土拱桥的深入系统的研究,这本身就是不断的探索与创新的过程。

中国山地众多,尤其是在西部,十分适合于修建拱桥;中国又是一个发展中国家,劳动力相对便宜,而钢材等建筑材料费用相对较高,因此,石拱桥、混凝土拱桥长期以来是我国的主要桥型之一。石拱桥曾在我国的桥梁建设中起到主导的作用,然而由于受到材料强度低、自重大、施工困难、对地质条件要求较高等因素的制约,如今除个别山区的小跨径中仍有应用外,它在现代桥梁工程中丧失了竞争能力。钢拱桥由于使用了具有较高强度的材料,使得拱圈自重减小、架设方便,因此较之于石拱桥、钢筋混凝土拱桥具有更大的跨越能力,施工工厂化程度高、进度快。然而,由于拱作为以受压为主的结构,稳定(包括整体稳定与局部稳定)问题成为主要矛盾,钢材的高强度性能不能得到充分发挥,需耗费大量的材料在增强结构的刚度上。而且与斜拉桥相比,其施工架设困难且费用高,在300-500m跨径内,钢拱桥的经济指标已不如斜拉桥,因而它向更大跨径的发展所遇到的是难以逾越的经济竞争力。这也是为什么在最近的几十年内,国外钢拱桥跨径的增加十分缓慢,新桥修建也很少的重要原因。

以廉价的抗压强度高的混凝土作为结构主要材料的混凝土拱桥从结构方面而言无疑是合理的。综合考虑强度与刚度的因素,混凝土拱桥优于石拱桥与钢拱桥,设计理论与工程实践比钢管混凝土拱桥成熟,因此,钢筋混凝土拱桥还将在我国今后的交通基础设施建设中的发挥十分重要的作用。

通过对拱桥发展历史与现状的分析,在钢管混凝土拱桥理论研究不断深入开展的同时,陈宝春教授近期又开展了混凝土拱桥的研究。陈教授感到,在以往的桥梁研究、应用工作中,研究人员总是跟在设计人员身后,使得理论跟不上应用,于是拓宽思路超前研究,提出“钢腹板-混凝土箱形拱桥”新桥型。这种新桥型以波形钢板代替混凝土拱圈中的混凝土腹板,以减轻拱圈的自重,方便施工,从而解决拱桥向更大跨度跨越中最关键的两个问题。为此,他们已开展了两座实桥的试设计工作,并进行了相关的模型拱试验研究。通过研究发现,这种桥型能减轻约1/3的拱圈自重,不需浇筑腹板的混凝土,减少了施工工序,可节省近1/3的拱圈现浇混凝土的时间,由于自重减轻还可以极大地降低地震作用力,节约基础工程数量,降低工程总造价。

通过对拱桥发展历史与现状的分析,在钢管混凝土拱桥理论研究不断深入开展的同时,陈宝春近期又开展了混凝土拱桥的研究。在对国内外混凝土拱桥的应用与研究现状大量调查研究的基础上,在长期工程应用与研究的基础上,他们近期开展了钢-混凝土组合拱的研究。首先开展了“钢腹板-混凝土箱形拱桥”新桥型。这种新桥型以波形钢板代替混凝土拱圈中的混凝土腹板,以减轻拱圈的自重,方便施工,从而解决拱桥向更大跨度跨越中最关键的两个问题。为此,他们已开展了两座实桥的试设计工作,并进行了相关的模型拱试验研究。通过研究发现,这种桥型能减轻约1/3的拱圈自重,不需浇筑腹板的混凝土,减少了施工工序,可节省近1/3的拱圈现浇混凝土的时间,由于自重减轻还可以极大地降低地震作用力,节约基础工程数量,降低工程总造价。

目前,陈宝春教授和他的研究团队已与我国拱桥设计和施工力量很强的四川省交通勘测设计院、广西路桥公司等单位建立了密切的合作关系,对该新桥型的应用开展进一步的研究。他们提出的“钢腹板-混凝土箱形拱桥新桥型研究”已获交通西部项目2008年立项。目前,已有两座实桥进入设计阶段。

与钢管混凝土拱桥研究是由工程界提出,研究人员跟在设计人员身后开展研究,理论滞后于实践的情况不同,钢-混凝土组合拱桥的研究是首先由陈宝春教授等人提出,完成了一定的应用基础研究之后,再开展工程应用研究与依托工程研究。陈教授希望这种研究路径有助于改变我国目前工程应用研究中,理论滞后于实际,研究效益不明显,新结构、新桥型常常会因为先天研究不足够和时间匆促而给后期的使用与维护留下问题的局面。

世界上已建和在建的跨径不小于200m的混凝土拱桥共有37座桥梁,分布在17个国家,具体是:中国8座、日本6座、克罗地亚5座、葡萄牙3座、法国与奥地利各2座,其它11个国家均为11座。跨径不小于300m的混凝土拱桥全世界有6座,3座在中国,跨径的排名分别为第1、3、5名,其它3座分别为克罗地亚、美国和澳大利亚。因此,从世界范围看,混凝土拱桥技术当数中国最强,其次是克罗地亚、日本等国。

虽然中国的拱桥技术整体上处于世界先进水平,但陈教授认为,技术的先进性是相对的。这种相对一是指时间方面,此时与彼时的先进性是变化的;二是不同方面,各有所长。因此,要发展我们的技术,要促进拱桥技术的不断进步,要充分借鉴他人的经验,陈宝春收集了大量国外的有关资料,专程对克罗地亚、日本的拱桥建设进行考察,建立起了合作关系。2007年,以陈宝春教授为中方负责人的 “钢筋混凝土拱桥极限跨径研究”获批成为中国与克罗地亚双边政府间科技合作项目之一。目前,陈教授正在组织由福州大学与克罗地亚萨格勒布大学联合举办的、7月份在克罗地亚举行的“大跨度拱桥中克学术研讨会”。

在拱桥应用与研究领域,有一个世界拱桥大会是这个领域的唯一的世界性的学术会议,从1995年起每三年举办一次,至2007年止已举办过五届,从英国开始,到意大利、法国、西班牙,再到葡萄牙,从未离开过欧洲。陈教授1999年到日本访问期间知道有这么一个会议,2000年投了论文参加,但因当时负责设计与科研的郑州黄河公路二桥主桥正在紧张的设计之中,所以未能到会。2004年和2007年参加了第四届和第五届世界拱桥大会,连续两次都受邀请在大会上作了大会报告(每届大会仅安排四个),第五届大会上还被邀作为中国唯一的大会学术委员会的成员。陈教授所作的拱桥应用研究方面的成果得到了国内外同行的认可。在第五届国际拱桥大会上,他们获得了第六届国际拱桥大会的申办权。2010年国际拱桥大会在从开始至今连续五届在欧洲举办后,第一次走出欧洲,到中国的福州来举办。

为办好这个大会,陈教授团队目前已建立了一个国际拱桥网站(http://www.arch-bridges.com/),着力将其打造成一个国际拱桥交流的平台。陈宝春希望通过这些国际交流宣传我国拱桥的技术成就,扩大我国在国际桥梁工程领域的竞争能力,借鉴国外先进的经验,不断推进我国拱桥的结构设计、施工方法和计算理论的进步,使拱桥能够为我国的交通建设继续发挥着积极的作用,继续保持着我国拱桥在世界桥梁技术上的优势。

拱桥是桥梁的重要型式之一。我国不仅拱桥数量多,而且有着极高的技术成就。古有享誉世界的赵州石拱桥,今有同类桥梁跨径的世界记录保持者,即主跨径146m的山西丹河新桥(石拱桥)、主跨径550m的上海卢浦大桥(钢拱桥)、主跨径420m的万州(县)长江大桥(钢筋混凝土拱桥)和主跨径460m的巫峡长江大桥(钢管混凝土拱桥)。我们相信,在我国桥梁工作者的努力下,拱桥这一人间的彩虹,技术会不断进步,在我国的交通事业中继续发挥着重要的作用,会放射出更加灿烂的光彩。

我们相信陈宝春校友能继续坚持、不断创新,保持和发扬拱桥研究这一福州大学桥梁学科的特色与优势方向。

我们期待着陈宝春校友为拱桥增添新的光彩,为福州大学桥梁学科增添新的光彩。