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记桥梁大师林同炎

我是福州人

――记世界桥梁大师林同炎

林同炎,原名林同棪,西方常称之为T. Y. Lin或Tung-yen Lin。华裔美国工程专家。美国工程科学院院士,中国科学院外籍院士。

美国政府赞誉林同炎“是工程师、教师和作家。他的科学分析、技术创新和富于想象力的设计,不仅跨过了科学与艺术的壕沟,还打破了技术与社会的隔阂”。

林同炎创立了预应力结构设计理论,并致力于推广应用,人称“预应力混凝土先生”。

林同炎设计过许多桥梁,其中有许多创新、精巧的设计,令人赞叹,成为经典,传为佳话,是一位世界闻名的桥梁大师。

林同炎在庆祝福州建城2200年时题词:“我是福州人”。

一 工程师、教师和作家

林同炎1912年出生,1931年毕业于交通大学唐山工程学院。当时唐山交大校长是中国著名桥梁专家茅以升,他在桥梁建设和建筑结构力学方面渊博的科学理论和工程知识,给林同炎很深的影响。他曾说,我的科学工程的真正基础是在唐山交大4年学习期间奠定的。林同炎后来接受恩师茅以升的建议,把“棪”改为“炎”,认为“好懂,又代表自己是炎黄子孙”。反过来,茅以升对林同炎的印象也相当深刻,十分赞赏这位才华出众的学生。数十年后,在北京欧美同学会上茅老还回忆道,当年林同炎“思路敏捷,理解力强,加上他在文史哲和英语方面的良好基础和广泛知识,他总是名列前茅”。

林同炎交通大学唐山工程学院毕业后,前往美国加州大学伯克利分校继续攻读,1933年他以优异成绩获得硕士学位。他的毕业论文《力距分配法》受到美国建筑学界的重视和采用,被命名为“林氏法””。

1933年林同炎从美国加州大学伯克利分校研究生毕业后,为了报效祖国,回国参加铁路建设,曾任成渝铁路桥梁课长、滇缅铁路设计课长、工信公司总工程师及台湾糖业铁路处长等职。主持过沱江大桥、成昆铁路及宝天铁路的设计与施工,为成渝铁路设计了1000多座桥涵。关于获得成渝铁路桥梁课长一职的事,林同炎曾回忆说,归国时,我在成渝铁路工作。有一天我到总局,正、副局长(拥有美国康奈尔大学的博士学位一),要我看他们新设计的一座长达1.5公里的沱江大桥设计图,他们对这同作品感到非常的骄傲。我很直接地告拆他们,他们的设计图完全错误。当时我只是个23、24岁的年轻小伙子,我並不畏惧,也认为自己只是想做好工作罢了。结果,局長火冒三丈地把我赶出去。接着局长、副局长等人开了二个小时的会议后,又把我叫回去,局长说:“小林,你刚才所说的全对,从明天开始,你就是桥梁课的课长。”林同炎十分赞赏罗斯福的一句名言,“There is nothing to fear,but fear itself”。自信心是成功的最基本保证。所以林同炎无论干什么事,第一不害怕,第二不后悔,这是他成大事所具备的性格之一。同时,这件事使林同炎终身难忘,从这件事中他学到了前辈科学家提携后生、严谨治学的精神。

林同炎性格耿直。在当时的政治环境下,他既不愿同流合污,又不能谋生路,曾一度(1943—1945年)被迫做包工商。1944年,他在夫人高训铨的建议下,写信给加州州立大学的杰姆逊教授,表示愿意回到母校教书。1946年,他携夫人赴美定居。

1946年至1976年,林同炎在美国加州大学伯克利分校任

教,教授、结构工程系主任、结构工程实验室主任,也曾

任学校教育发展委员会主席,他的“预应力混凝土理论”

即是在伯克利校园创立的。1976年他从加州大学柏克利分

校退休时,获得该校的最高奖状——“伯克利”和“终身

荣誉教授”称号。其后,该校还特地建立了“林同炎纪念

堂”作为永久性纪念。1994年林同炎获得学校每年一位的

加州大学杰出校友奖。

林同炎1954年创办林同炎工程事务所,1972年,他

将“林同炎工程事务所”改名为“林同炎国际咨询公司”

林同炎在Berkeley钟楼前(T.Y. LIN INTERNATIONAL INC.),亲任董事长,还在世

界各国分设了子公司,大规模开展建筑设计的施工业务,

一年的营业额就高达10亿美元。他的活动已超越一个单纯的学者范围,而成为世界性的企业家了。

2003年11月15日林同炎在其艾尔赛利度的家中逝世,享年91岁

林同炎1986年3月12日荣获美国总统里根亲自颁发的美国科技界最高荣誉——“国家科学奖”。美国政府给他的获奖词,赞誉道“他是工程师、教师和作家。他的科学分析、技术创新和富于想象力的设计,不仅跨过了科学与艺术的壕沟,还打破了技术与社会的隔阂”。

二 预应力混凝土先生

林同炎被誉为“预应力混凝土先生”。

预应力混凝土是法国土木工程师E.Freyssinet(弗莱西奈)1928年发明的。在1930年建成的布鲁格斯藤(Plougastel)桥中(3跨,净跨径172.6m,当时跨度最大的钢筋混凝土拱桥),他首次在拱顶采用扁千斤顶落架并预加应力,在拱趾处采用混凝土铰。他的最大贡献是对混凝土收缩和蠕变的定量估算,并认识到只有采用高强度钢筋,才能在混凝土中获得足够的永存预应力。1938 年他发明了一套张拉和锚固钢丝的工具后,预加应力法才在全世界得到普遍采用。

法国布鲁格斯藤桥

在伯克利任教后,林同炎注意到这种新型结构的巨大的潜力,并把全部心血都投入到预应力混凝土结构的研究中去,每周工作达60小时以上,几乎到了废寝忘食的地步。1951年,他为美国加利福尼亚州设计了一座跨度为33m的桥梁,并在工程中运用了预应力混凝土技术,收到神奇的效果。这项工程检测后,林同炎为此发表了两篇专题论文,引起美国土木工程界的重视,开始了他事业上

的重大转折。1953年,他因得到美国政府的奖金而去比利时,在国际知名的预应力权威马涅耳(Magnel)教授的指导之下,进行了整整一年的预应力混凝土的研究。1956年他用英语写作完成厚达466页的成名力作《预应力混凝土》一书,被公认为预应力学术界的权威著作,同时被美国土木工程学会评选为大学最好教科书之一,翻译成日、俄、西班牙等多种文字出版。他的理论很快在许多预应力工程界推广应用,仅美国到1960年为止,就建造了2052座预应力桥梁,总长达68英里。预应力混凝土桥梁更是今天中国最主要的桥梁结构。林同炎首创的“荷载平衡法”设计理论,成为预应力混凝土设计三大基础理论之一,被尊为现代建筑的一代宗师。

在进行预应力混凝土结构理论研究的同时,林同炎十分注重工程应用。他通过自己创办的“林同炎工程事务所”,将研究成果应用于工程实践中去,一方面通过实践检验自己的研究成果,另一方面使研究成果及早的发挥经济效益。

他所设计的有18层的美洲银行大厦,座落于尼加拉瓜首都马拉瓜市。在1972年2月23日的大地震中,全城许多建筑变成一片废墟,而位于地震震中的这座大厦却巍然独存。就在它前面的街道上,地面上下错动了1/2英寸。但这个18层的大厦的损坏却仅限于电梯井壁联系梁开裂。

他还用预应力技术设计了旧金山莫斯康(Moscone)会议中心的地下展览厅。这个展览厅跨度为90m,长240m,上面将覆盖1m厚的土壤以建成地面花园,要求厅内无柱支撑。在这种条件下,要达到经济、美观、安全的要求是颇不容易的。在各种候选方案中,连钢结构方案都不理想,最后选定了预应力混凝土拱架。展览大厅由16个拱组成主体结构。每个拱架的间距为27m,每平方米荷载为3418kg。由于其载重比一般桥梁大三倍,所以在拱脚处加了一根由预应力钢索组成的拉条,对拉条施加12,000t的预应力,使拱的中部向上凸起10cm。

林同炎在旧金山莫斯康(Moscone)会议中心的地下展览厅

林同炎生前获得无数奖项,荣誉辉煌。1974年,国际联合预应力协会颁发给他该学会最高荣誉———“福森厄特奖章”和“福纳西内奖”。

美国科学院和工程院联合房屋研究委员会曾颁发给他“四分之一世纪贡献成就奖”。

1987年,林同炎得到美国咨询工程师学会的最高奖状———“功绩奖”,表彰他在建筑工程方面的突出成就,称他是“工程界的先驱者”,说他“具有高瞻远瞩的眼光,同时是教育家、研究者,其工程设计的创意和优雅造型,使全人类均受其利”。

美国土木工程学会为了表彰他在建筑设计方面的特殊功绩,特将该学会的“预应力奖”改为“林同炎奖”。此奖为最早以中国人的名字命名的科学奖。

1975年,来自27个国家的1200名代表在美国旧金山举行世界预应力混凝土结构设计讨论大会。林同炎作为大会主席主持了这次讨论会。会议将林同炎有关预应力混凝土结构设计的文章汇编成册,出版了《林同炎专刊》。林同炎由此获得“预应力混凝土之父”、“美国预应力的功勋人”的桂冠。因此可以说,Freyssinet发明了预应力混凝土,欧洲的的土木工程

师是先驱试用者,而林同炎则将其发扬光大、推向全世界。“预应力混凝土之父”的桂冠,林同炎是当之无愧的。

三 桥梁大师

林同炎一生设计过无数的桥梁,其中有许多创新、精巧的设计,令人赞叹,成为经典,传为佳话。

横跨加州美国河的Ruck-A-Chucky 桥,这是他设计的一座平面为弧形的斜张桥,全长400m ,平面弯曲450,跨过深150m 的河谷,一百多根预应力拉索从悬崖上挂下来,中间没有一个桥墩。这个设计是在激烈的竞争中被美国政府内务部选中的,1979年荣获美国全国建筑设计比赛第一名,并荣获美国建筑学会芝加哥分会颁发的荣誉奖。该桥虽然因故未建,但其巧妙利用周围地形进行拉索锚固的设计,为世界桥梁界所津津乐道。

Ruck-A-Chucky 桥设计方案

林同炎应用预应力的思想,首创了上承式悬索桥,并设

计了哥斯达黎加跨越深谷的第一座上承式悬索桥。

他为台湾设计了多座精美的桥梁,如关渡桥、碧潭

桥、麦帅二桥等。其中关渡桥主桥长539m ,净宽19m ,

为中承式5孔连续系杆拱桥,跨径组合为44+143+165

+143+44m 。从最边的半跨,依次向中间跨径不断增大,

拱的高度也不断增高,变化有序,韵律感极强,红色的

桥体与周围山景的色绿相映,精美异常。

上承式悬索桥

台北关渡桥

碧潭桥全长781.5m,为分离式上下行两座桥,各3车道。桥面宽16.35m。桥梁为亦拱亦梁的预应力混凝土结构,主跨160m和两边跨各100m,有称之为无推力空腹式拱的,也有称之为带V型墩的连续刚构的。

台湾碧潭桥

福州是林先生的家乡。2003年福州建成了尤溪洲闽江大桥,主桥采用了与碧潭桥结构相似的桥型,主跨为120m,两边跨各80m。横跨闽江,宛如两只海鸥掠江而过,给人以梦幻闽江的悠然意境,为闽江再添一处秀丽的景色。

福州尤溪洲闽江大桥

直布罗陀海峡是地中海通向大西洋的唯一出口,最窄处13公里,平均深达310米;北为西班牙,南为摩洛哥,将欧、非两洲隔开。林同炎大胆构思了横跨直布罗陀海峡连接西班牙和摩洛哥长达9km的跨海大桥。如果该大桥顺利建成,将是世界上最长的悬索桥。

直布罗陀海峡大桥方案

作为一代桥梁大师,长期秉持世界和平理念的林同炎,在林同炎不仅设计了许多物质的桥,20世纪冷战中期,提出了连接美国阿拉斯加和苏联西伯利亚的白令海峡大桥。他的构想是:220孔预应力混凝土预制桥梁,主跨550米,桥下净空60米,以便通航,其他跨度360米。桥修成箱形封闭式,箱上桥面在短暂的暖和季节可以走汽车,箱内有暖气设备,上层是双轨火车道,冷天汽车装进火车过桥,下层供管道和其他设备。林同炎说:“(造桥)技术上没有问题。建桥估计要用约600万立方米的钢筋混凝土材料,造价42亿美元,工期5年……”。林同炎说,造桥目的是联通阿拉斯加和西伯利亚两岸,贯通世界各大洲。两个半球的联通不仅只是“实”的连接,它还将成为东西方之间的政治文化联系的纽带。对于林同炎来说,桥梁不仅是连接两块有形土地的实体,也是连接两个文化和政治的象征。

林同炎生前得奖无数,最高奖项是美国科技界最高荣誉“国家科学奖”,986年由里根总统亲自颁发,林同炎趁颁奖机会,海峡世界和平桥设计方案,并说:“上海市长的江泽民提出了建造连接上海和浦东的大桥和开发浦东的方案随父亲移居北京。虽然林同炎4就离开了福州,但他对家乡有着特殊的感情。

1998年06月09日福州纪念建城22。这看似平淡无奇朴素的题词,实际上包含着大师对家乡的深深的热爱。福州是我们的家乡,们关心她,热爱她,虽然那时偷渡客中很多是福州人,而且还有什么“福清帮”,在美国的声1向里根呈上16页的白令这是修建联通美苏‘和平桥’的建议。40亿美元造价像是很高,但如采纳建议修桥,那省下的军备费用,足够修一百多座这样的桥。”里根笑着接下了建议书。林同炎此举成为当时轰动国际的新闻。

林同炎称这座桥为“国际和平之桥”,他说:“这座桥将会告诉世界人民,人类的能力和技术可以被更好地投入到建设而不是毁灭我们的家园和财富上去。”林同炎曾对美联社的记者说:“花无数的钱制造威力无比的炸弹和其它武器,不到十年它们就落后了,你不得不抛弃甚至销毁它们。我们建造大桥吧,因为她是永恒的!”

四 我是福州人

林同炎先生一生热爱世界和平,追求人类幸福,也深深地热爱他的祖国,不仅为祖国的桥梁事业做出了极大的贡献,而且对国家的发展也给予了很大的关注,并积极献计献策。他在80年代中期就向时任,并在1989年获得了邓小平的首肯。现在,浦东已经非常繁荣,这也有着这位杰出华人科学家不可或缺的贡献。

林同炎祖籍福建省福清市东瀚镇东瀚村北窗自然村,祖父为清代进士,后迁居福州,住在当时最繁华的乌石山下。1912年林同炎出生,1914 年4岁时岁00年的题词是“我是福州人”

林同炎院士曾对他人说,我誉不大好,但我走到任何地方,我都告诉他们我是福州人。在庆祝福州建城2200年的时候,我的题词是“我是福州人”。

1988年林同炎回国时,特地到福州祭扫祖墓,并观看了道山路的祖居。时任福州大学土建系的郭金琼教授,是1970年建成的当时国内最大的预应力混凝土T 型刚构桥――乌龙江大桥的设计负责人,国内较早开展预应力结构应用与研究的专家,对林同炎先生在预应力方面的成就非常熟悉,获知林先生大学,参观了校革开放、经济是回到福州,就邀请林先生来学校参观、座谈。林同炎先生欣然应充,携夫人来到了福州园与实验室,并与福州大学桥梁工程专业的老师进行了座谈。林同炎先生很高兴国家改发展,勉励大家抓住大好时机,为家乡的建设、为国家的桥梁事业做出积极的贡献。

左起:郭金琼、罗孝登、林同炎

前排左起:郭金琼、罗孝登、林同炎、林同炎夫人、高有潮、梁天赐、周瑞忠

后排左起:房贞政、赵振铭、陈宝春、郑振

如今,林同炎先生已离我们而去,但他所设计的建筑与桥梁仍在发挥着积极的作用,他的著作、他的思想还在影响着今天的教育与土木工程界,他所创办的“林同炎国际工程咨询公司”,还活跃于包括中国在内的世界的土木工程建设中。

福州大学的桥梁专业的老师,深深地记着他

的期望,切切地体会着他的精神,不仅在桥梁工

程的教学与实践中,而且在于爱乡、爱国、爱和

平的崇高的精神境界,利用所处的地理条件,积

极投身于促进两岸关系发展、祖国统一的大业中。

福州大学桥梁专业的老师多次承办了“台湾

海峡通道工程学术研讨会”,积极参与推动厦门-

金门大桥的台湾林同棪工程咨询公司保

工程建设,前往金门查看桥位,并与

持着联系。

林同炎是是福州人的骄傲,也是福州大学桥梁工程师生永远学习的楷模。

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