邵阳院士风采录 | 半生与风较劲 喜看飞虹凌空——记邵阳籍中国工程院院士陈政清
中国造桥领先世界,有他的贡献。哪里风大,他往哪里去,76岁高龄依然风尘仆仆奔赴各地,带领团队为大型桥梁建设提供抗风减振方案。中国工程院院士、湖南大学土木工程学院教授陈政清,妥妥的“追风少年”,不老的“风口人物”!
“等了11年,终于等到高考”
陈政清祖籍邵东,1947年出生于湘潭。成绩优秀的他,从小就向往当一名科学家或工程师。然而,1966年高中毕业时,等来的却是高考取消。
1968年,陈政清被下放到位于岳阳市的钱粮湖农场成为一名知青。从事了两年农业劳动后,1971年,他被选拔到农场的七分场中学当初中教师,1973年9月又被提拔为总场中学高中教师。1974年,他结了婚,妻子是一同下乡的知青。1976年,他当了父亲。
1977年,命运迎来转机。十年来从未到过陈政清工作地方的母亲,赶了一天的路,为他带来了国家恢复高考的消息。母亲通知他赶紧备考,还将他一岁半的小孩带回老家抚养,让他专心复习。
“等了11年,我终于等到了高考。”陈政清对高考充满信心,一是他毕业于省重点高中,学习基础扎实;二是他下乡后无论是参加劳动,还是任教,从未放弃过学习,不仅阅读了大量书籍,还自学完了大学的高等数学、无线电基础等课程。
陈政清一边当着高考补习班的老师,一边进行高考前的复习。一个多月后的冬天,30岁的他和他的学生们一起走进了高考考场。成绩出来后,大家都知道了,就是那个农场老师数学考了岳阳地区第一名。
终于等来了录取通知书,通知书上写的是“湖南大学力学专业”。入校之后的摸底考试,陈政清又考了第一。
“咬着牙也要与时间赛跑”
1978年3月入校,已过而立之年的陈政清是全班年龄最大的学生。“我这么大年龄了,再也不能耽误了,咬着牙也要与时间赛跑。”
当时大家最大的学习困难是学英语。对于陈政清而言,学英语还有一样格外的困难。“我有神经性耳聋,高音频的音标听不太清,第一堂英语课几乎没有听懂教授一句话。”为此,他花“巨资”买了一台收音机,连睡觉都戴着耳机听。英语书更是不离手,每晚10时熄灯后在路灯下看半小时,每天早上6时起床晨读一小时。“4年坚持下来,学习英语不再是难题。”
随着学习不断深入,陈政清对力学专业也越来越喜爱了。在湖南大学7年,他师从当时被誉为国内塑性力学“三巨头”之一的熊祝华教授和结构力学的王磊教授,相继获得学士、硕士学位。
陈政清没有忙着找工作和赚钱,而是继续和时间赛跑,追赶科学梦想。1984年,他考上了西安交通大学固体力学的博士研究生,师从杜庆华教授(后成为中国工程院院士)和嵇醒教授。
1987年,40岁的陈政清博士毕业。考虑到已有家小,他回到湖南,进了长沙铁道学院(现中南大学铁道校区)工作。
当时的长沙铁道学院没有力学专业,陈政清被分配到该院桥梁研究室,担任桥梁动力学专家、中国工程院院士曾庆元的助手。桥梁对他来说 ,是个不熟悉的领域,但是他积极向老师请教,还跟着学生一起上课,很快就进入角色。
立足本土、放眼世界拓新法
“随着国家大搞建设,桥梁越来越热。因为建设项目中,桥梁是最难的。”陈政清说,关起门来做学问是做不出什么名堂的。在解决实际问题中,中国的桥梁技术得到了快速发展,也给他创造了机会。
在长沙铁道学院,陈政清以自己的真才实学,于1993年破格晋升教授,1996年遴选为博士生导师,先后任土木工程系副主任、研究生处处长、土木建筑学院院长。工作期间,由国家留学中心派遣,于1991年和2002年分别赴英国格拉斯哥大学和美国伊利诺伊大学进修。2002年6月,他调入湖南大学土木工程学院工作。
20世纪80年代末,铁道部大桥局开始设计中国第一座跨度达400米的大桥——武汉长江二桥。工作人员找到曾庆元,曾庆元推荐了陈政清。经过6个月的努力,陈政清成功开发出适用于悬索桥与斜拉桥的非线性分析计算理论,依据这个理论为武汉长江二桥编成实用计算程序,并为设计方计算出全桥各部位非线性影响因子。该方法的计算效率比当时的通用程序提高50倍以上。
陈政清的这套理论与方法被用于多座重大桥梁工程的设计与咨询,包括我国最大的斜拉桥苏通大桥和悬索桥西堠门大桥,以及首座三塔悬索桥泰州大桥,被业内评价为“根本性的改进”。2007年,陈政清获得国家科学技术进步奖二等奖。
随着国家经济建设如火如荼地开展,陈政清放眼世界前沿,结合实践不断探索前进,在桥梁等大型结构的工程力学问题研究方面取得一系列开创性突破。他不仅最早解决了中国悬索桥和斜拉桥的三维非线性设计计算问题,还解决了颤振、多阶涡振等多个计算与实验难题,发明了永磁式磁流变减振技术、电涡流减振技术。上述研究成果已成功应用于国内外多项重大工程,其中电涡流减振技术已逐渐成为土木、机械等多个行业的共性关键技术。
陈政清先后获国家科学技术进步奖二等奖3项,省部级一等奖8项。2015年,他当选中国工程院院士。
年过七旬、与风较劲的“少年狂”
从1992年开始,陈政清开始向攻克大跨度桥梁抗风难题进军,在由技术引进到逐步超越的过程中,作出了重要贡献。
1991年,陈政清到英国做研究,报的就是桥梁抗风这一方向。经过刻苦研究,他在国际上最先提出了单参数搜索的思想,创立了预测桥梁颤振失稳临界风速的三维分析方法。如今,三维颤振理论被广泛应用到大桥建设中,大幅提升了大桥抗风水平。
随着中国桥梁建筑的发展,大跨度桥梁越来越多,桥梁跨度也越来越大。如今全世界大跨度桥梁,有一半在中国。其中,由陈政清及其团队提供抗风减振技术服务的各种桥梁有200多座,主要分布在长江和沿海风大的地方,省内著名的桥梁有岳阳的洞庭湖大桥、湘西矮寨大桥等。
2001年4月,8级大风连续20多个小时摇撼着洞庭湖大桥。为了解决洞庭湖大桥“风雨振”这个难题,陈政清不仅泡在实验室做研究,还多次驱车到大桥现场考察,甚至冒着风雨翻越栏杆去观察情况。在不断实验后,陈政清开发了磁流变拉索减振系统,洞庭湖大桥的“颤抖病”顿时痊愈。2003年,包括陈政清这项成果在内的洞庭湖大桥的设计,获得国家科学技术进步奖二等奖。
“中国桥梁修得太快,创新不够,要迎接更大的挑战,就应该拥有更好的实验手段。”陈政清四处奔波,精心设计,于2004年10月建成了达到国内一流水平的湖南大学风洞实验室。这个实验室占地约1800平方米,可以用各种人造狂风冲击大桥模型和重要部件,能为大桥设计提供准确数据。
2007年动工修建的湘西矮寨特大悬索桥,飞越1000多米的德夯大峡谷。陈政清带领团队把几千米范围内的峡谷地形全都做了模型,并制作了桥址地形模型,进行风洞实验。根据风洞实验的结果,陈政清采用既经济又便利的“多稳定板技术”,成功解决了原设计方案抗风性能不足的问题。
在研究桥梁减振过程中,陈政清发明了电涡流减振技术,为结构减振和缓冲提供了一种新技术和系列产品。2008年开工的中国第一高楼上海中心大厦,就是用了他们的技术减振。
在科研工作中,陈政清一直遵循“问题导向创新,创新实现超越”的原则,年过七旬依然不减与风较劲到底的“少年狂”。他说:“今后,我们的风工程要逐渐从单一的桥梁方向,转向核电站的冷却塔、风力发电机、大型输电塔、房屋抗风、环境中的有害气体扩散等多个领域。”
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