预应力混凝土之父—林同炎

写在前面的话:
作为土木工程的学生,如果问你,世界上有多少著名的结构工程师?你能答得上来吗?而相同的问题去问建筑系的学生,大家一个个如数家珍:贝聿铭、柯布、安藤忠雄、密斯、赖特、扎哈......因此,我搜集了网上的资料,来介绍一下20世纪以来那些著名的结构工程师,看他们是如何满足建筑师那优美的造型,如何完成那些复杂的结构工程。

不知道你有没有读过《结构概念和体系》一书,今天要介绍的就是这本书的作者,著名的“混凝土预应力之父”、桥梁大师——林同炎先生。

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林同炎在伯克利分校钟楼前

工程师

林同炎1912年出生于福建省福州市,后来在北京成长。14岁他就以数学第一的成绩及其他科第二名的入学考试成绩进入国立交通大学唐山工学院(今西南交通大学)就读,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19岁(1931年)获得土木工程学士学位,随后前往美国加州大学伯克利分校攻读硕士学位。1933年他就以优异成绩毕业,他的硕士论文《力距分配法》受到美国建筑学界的重视和采用,是美国土木工程师学会(ASCE)第一个于会刊刊登的学生论文,被命名为“林氏法”。

林同炎学成归国后,到铁道部工作,担任成渝铁路的桥梁总工程师,工信公司总工程师和台湾糖业铁路处长等职务,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。

林同炎自信,治学严谨,他曾回忆道: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,我并不畏惧,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。”

教师

林同炎性格耿直,在当时的政治环境下,他不愿同流合污,于是在1946年,他应美国加州大学伯克利分校之聘,前往美国任教。

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。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” (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,成为世界性的企业家了。

预应力混凝土之父

林同炎被誉为“预应力混凝土之父”。

在伯克利分校任教后,林同炎认识到了预应力混凝土的巨大潜力,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。

他开创了预力混凝土工程标准化的先河,他在加州埃尔塞里托的住宅是世界上第一个使用预应力混凝土的住宅结构。

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。

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地震后的美洲银行大厦

1969年,美国土木工程师学会(ASCE)将该学会的“预应力混凝土奖”改名为“林同炎奖”,这是美国科技史上第一次以一个华人名字命名的科学奖项。

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。

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。

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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。

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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。

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台湾关渡桥

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”,并赞誉道“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”。

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、他的思想还在影响关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。

参考文献
维基百科——林同炎
我是福州人——记桥梁大师林同炎

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