世界十大著名结构工程专家、中国少数双院士之一李国豪 矢志桥梁心系教育 为家国化天堑为通途

南方日报 2019-06-01 07:02

1936年,在国立同济大学工学院就读时的李国豪。资料图片

李国豪和学生项海帆、范立础等在一起。资料图片

李国豪获颁“从事科学工作五十年”荣誉证书。资料图片

2003年,90岁高龄的李国豪参加同济大学开学典礼。资料图片

除了参与设计和建造武汉、南京长江大桥,虎门大桥等,李国豪在回乡期间,建言东山大桥建设,为工程节约了大量成本。袁群华摄

李国豪祖居。林文君摄

“说起李国豪,人们就会联想起桥梁,就像说起华罗庚,人们就会联想起数学一样。”外界如是评价。

李国豪生于梅州梅江区东郊莲塘村一个贫苦家庭。在德国攻读博士学位期间,他研究出“悬索桥按二阶理论实用计算方法”,震动了桥梁工程界,使这位当时年仅26岁的中国青年获得“悬索桥李”美誉。回国后,他参与了武汉、南京长江大桥,上海南浦大桥,东莞虎门大桥,汕头海湾大桥等设计建造工作,并担任上海宝山钢铁总厂工程技术顾问委员会首席顾问。

他是首批中国科学院院士,也是首批中国工程院院士,是中国为数不多的双院士之一。他是世界十大著名结构工程专家,也是“国际工程功绩奖”获得者。他是卓越的科学家,也是出色的教育家,被评为首批“上海市教育功臣”。

他一生荣誉无数,却始终心系国家发展,家乡建设。他曾为东山大桥建设提供建议,担任嘉应学院名誉校长,并设立“李国豪教育基金”。

青年时期震动桥梁工程界被誉为“悬索桥李”

今年5月初,梅县区举行了一场院士研讨会,邀请了众多梅州籍院士参与,著名客籍作家丘峰教授也应邀出席。看着台上的院士们高谈阔论,丘峰思绪飘向23年前,挚友李国豪在嘉应学院参加“李国豪教育基金”设立仪式。在讲话时,时年83岁的李国豪眼含热泪:“我已取得一些工作上的成就,这使我感到,我该为家乡做一点力所能及的事,些许微薄的贡献,有助于家乡的进步。”

虽然相距28岁,但因为是同乡,是梅州中学的校友,同在上海居住的李国豪和丘峰成为好友。李国豪的晚年生活里常有丘峰相伴,他向丘峰分享了他人生中许多重要时刻。

“从字面看,桥是绕过一个障碍的意思。”这是李国豪广为流传的一句名言,他的人生传奇围绕着桥梁次第展开。

1913年4月13日,在梅江区莲塘村一个贫苦农家里,李国豪呱呱落地。父亲早年参加辛亥革命,后去印度尼西亚经营杂货小生意。母亲是个勤劳俭朴的农家妇女。

从小与母亲相依为命,5岁在村里上小学时,他就开始利用课余帮助母亲做些家务和农活。因为天资聪慧,13岁时,插班读初二;16岁时,未读完高中,李国豪只身去上海,考入当时以医科和工科著名的国立同济大学,并开始了与同济大学的漫长“缘分”。

大学毕业后,李国豪留校担任结构力学和钢筋混凝土结构助教。翌年,抗日战争爆发,李国豪代替离校的德国教授讲授钢结构和钢桥课程,这成了他以后几十年在这个领域锲而不舍地从事科学研究、教学和工程实践的开端。

1938年秋,李国豪由德国洪堡奖学金资助到德国达姆施塔特工业大学进修。由于他的大学学习成绩特别突出,德国破例批准他直接考博士学位。

达姆施塔特工业大学是一所历史悠久的大学,它的土木系居于德国的前列。进入该大学的第二年春天,李国豪结合当时拟在汉堡修建的一座主跨800米的公路铁路两用悬索桥开始博士论文研究工作。他从悬索桥加劲梁变位理论(二阶理论)的弹性弯曲微分方程悟出悬索桥的受力相当于一个受竖向荷载的梁同时受一个轴向拉力。由此他延引出从概念到方法都十分新颖的《悬索桥按二阶理论实用计算方法》,并用模型试验加以验证。

论文在《钢结构》杂志发表后,在桥梁工程界引起了极大反响,从此这个中国人以“悬索桥李”出名。当时,他年仅26岁。

在德国学有所成的李国豪准备回国,却遇上了第二次世界大战的爆发。他只得继续留在德国做研究,一直到战争末期。期间,他除了参加钢结构焊接问题的研究外,对悬索桥、桁梁桥和结构稳定的分析都作出了创造性的成果,发表了近10篇重要论文,成为首名获得德国“特许任教工学博士”学位的中国留学生,他的论文至今仍作为经典悬索桥二阶理论的宝贵历史遗产,被各国教材所引用。

“这期间他继续针对汉堡拟建的悬索桥作了深入的研究。他揭示出三跨连续加劲梁不设中间支座的体系无支承弯矩高峰的优点,这种体系终于在上世纪70年代美国修建的一座斜拉悬索桥上被采用了;他深入分析铁路荷载对悬索桥的动力作用,其分析方法和分析结果都填补了当时的空白。”他的弟子、中国科学院院士、工程力学家孙钧在一篇回忆恩师的文章中如是说到。

他是伟大的科学家也是伟大的教育家

第二次世界大战结束后,即使多人挽留,对他说当下德国是做桥梁工程研究最佳的国度,他还是义无反顾地想要回到朝思暮想的祖国。1946年夏,李国豪偕同妻子回国。

“那时候交通没有那么便利,他回国的路程漫长而艰难。”丘峰说,李国豪时常会回忆起那段归程。“他们多次辗转,历时多月才回到祖国。在途经法国马赛时,他的第一个孩子出生,他为孩子取名"归华"。”可见,他当时回国意念的坚定和期盼。

到达上海后,他又回到同济大学教书,此后便再也未曾离开过。1952年,他领导院系调整学校的专业建设,创办了桥梁工程专业。为了做好桥梁专业教育,他先后出版了中国第一部在桥梁领域的中文教材《钢结构设计》和《钢桥设计》。

在课堂、实验室里工作时,李国豪非常认真、不苟言笑。桥梁及结构工程专家、中国工程院院士项海帆回忆,第一次见到风度翩翩,穿着西装领带、戴茶镜提皮包的老师时,就感到这位只有38岁、正值壮年的工学院院长“身上有一种说不出的威严和令人尊重的气质”。

而桥梁结构工程与桥梁抗震专家、中国工程院院士范立础也始终对李国豪心存敬畏之情。他说,他对李国豪有一种说不清的“怕”。“也许是怕老师说自己笨,不动脑筋”。

1956年,李国豪担任同济大学副校长,不久创设工程力学专业,并亲自讲授板、壳力学,培养了首批工程力学专业的大学生。1977年李国豪任校长,主持制定了同济大学“严谨、求实、团结、创新”的校训,提出“两个转变”办学方针,恢复德语教学及与德国联系紧密的传统,恢复同济大学综合性大学的发展定位。

“希望同学们把自己的前途和祖国的命运紧密相连,投身民族复兴的伟大事业,为国家多做贡献。”课堂上,李国豪时常向学生们重复这一句话。

上世纪50年代至去世时,李国豪曾参与过国家几乎所有重要桥梁的建设。从武汉长江大桥、南京长江大桥,到后来的上海南浦大桥、江阴长江大桥、东莞虎门大桥、汕头海湾大桥、长江口交通通道、杭州湾交通通道……处处都留下了他的足迹,他用他的学识,报答祖国。

文革时期,囚困于隔离室里的李国豪,并未因此沉沦,而是利用这两年空闲时间,研究武汉长江大桥的晃动现象。在监狱里进行大量理论分析和数据演算,最后确定晃动现象不影响桥梁安全,并写出专著《桁梁扭转理论——桁梁桥的扭转、稳定和振动》。

改革开放初期,国家经济繁荣发展,上海开发浦东在即,当时日本传来消息,可以提供技术支持。李国豪知道后,大怒:“中国桥梁界完全有信心、有能力在黄浦江上架桥!”从此,开创了中国人自主建设大跨度桥梁的新时代。

1978年12月23日,宝钢在上海宝山县的长江沿岸动工兴建。20余位科技界、经济界专家学者组成了宝钢技术顾问委员会,李国豪任首席顾问。

当时,宝钢一期工程何去何从,命运未卜。李国豪以一个科学家的科学精神和责任担当,挺身而出,直言相谏:“宝钢不能下马!”宝钢工程就这样得以“起死回生”。同一时期,宝钢突然传出“钢桩基础出现水平位移”消息。又是李国豪带头做试验、作测量,进行理论分析,提出了一套具体可行的加固方案。论证报告一出,顿时化解了众人的疑虑,不仅成功解决了位移问题,还节省了资金,缩短了工期。

在上海成立梅州联谊会为家乡发展出谋划策

丘峰此次回到梅州,顺道也去了一趟李国豪的故居。李氏祖祠“陇西堂”,位于莲塘村高蹬李屋,为两堂四横围龙屋。“李国豪小时候就常在祠堂前的水池玩耍,他的故居离李氏祖祠不到500米。”李国豪的侄子李勇曾说,家里人时常向他讲起李国豪的故事。

由于久无人居,如今的故居已相当破旧。廊上斗拱描红画绿,上有喜鹊登梅、松鹤延年等图案,斑驳不堪却也依稀可辨;香案背后的照壁虽然简朴,但其上密密匝匝的交格窗花足以显示当年制作的精心细致。

虽然早年离开家乡,但李国豪一直心系家乡。李勇曾说,在1982年,李国豪第一次回到家乡,看望了在家乡的亲人。就是在这一次回家乡时,得知梅州要建设东山大桥,李国豪到工地视察,了解工程情况后,对桥梁结构的设计方案提出修改建议。

之后,东山大桥工程指挥部总指挥刘叨东带领工程技术人员前往同济大学,请该校技术人员对原桥上部结构及桥面设计进行修改。设计图修改后,上部结构及桥面造价由369万元减少为230万元左右,节省了一大笔建设资金。

那次回到家乡,李国豪还受聘为嘉应学院名誉会长,为嘉应学院的建设出谋划策。他对嘉应学院的希望是,“培养高级专门人才和发展科学技术与文化艺术的中心,既是大学又是研究院”,并“发展成为具有文、法、理、工、农、医等专业和研究所室的万人大学……”

李国豪共5次回到家乡,后期皆有丘峰陪同。每一次回来,无论大小活动,特别是嘉应学院举办的各项活动,他都会积极参与。1996年,他捐赠50万元设立“李国豪教育基金”,奖励在社会科学、自然科学、艺术、体育等方面作出贡献的学子。

上世纪80年代开始,由李国豪牵头在上海成立梅州知识分子联谊会,并一直担任会长直至逝世。联谊会让在上海的梅州人有了聚集一起,交友、学习的地方。丘峰便是在联谊会上与李国豪相识。“他把联谊会的每件事情都挂在心上,他熟知联谊会的每个人,特别是对年轻一代,充满关爱。”丘峰说,在联谊会的大会上,李国豪时常勉励大家要好好学习、努力奋斗,远离家乡在上海要互相帮助、互相关爱,如果有能力,要多为家乡做贡献。“他是我们许多在上海的梅州人心中的榜样。”

在同济师生的记忆里,李国豪一生勤奋好学,时刻不忘学习。活到老,学到老。上世纪90年代,他已经80多岁,开始学电脑,学汉语拼音、笔画输入法等,碰到掌握电脑知识、技能的人,他都虚心请教,后来发E-mail,用电脑写文章等,他都学会了。

李国豪近九十岁的时候,还买了多种外文书,如法文、西班牙文、德文书等,学习外语以增加知识。有一次接待法国外宾,他用法语致欢迎词,法国朋友很高兴,立即有亲近感,交流气氛融洽。

延伸

李国豪的家国情怀

作为著名科学家,李国豪在结构力学和桥梁工程领域的重大系统性成就和开创性的贡献,举世公认。提起“李国豪”这个名字,人们总会联想起几个重要的历史性时刻。上世纪50年代,李国豪参与了武汉、南京长江大桥的设计建造工作,从此,奠定了他“桥梁大师”的地位。然而在中国,说到李国豪与桥的故事,最令人难忘的是上海南浦大桥和广东虎门大桥。

上世纪80年代中期,上海开发浦东在即,黄浦江上造桥迫在眉睫。当时,日本传来消息,他们愿意提供技术支持、提供贷款,但条件是必须由日本人施工。李国豪对此提出反对意见。他认为,中国桥梁界完全有信心、有能力在黄浦江上架桥。

当时,李国豪当面向当时的上海市长反映了这个想法,力称中国人自己设计、建造南浦大桥的理由,后来市长到同济大学考察后,于1987年9月在信中批示“我看主意应该定了,就以中国人为主设计、集思广益。”从此,开创了中国人自主建设大跨度桥梁的新时代。南浦大桥的成功兴建,极大鼓舞了全国桥梁工程界的信心,形成了中国自主建设大桥的高潮。由此赢得了中国桥梁赶超世界先进水平的机会。

万顷波涛上长虹飞架,天堑变通途。一座座气势雄伟的中国大桥,深深镌刻着李国豪的爱国情怀和卓著智慧。作为我国第一座真正意义上的跨海大桥,绵延32.5公里的东海大桥,凝结着一代桥梁大师多少情感和心血:无论是它的总体设计,还是工程建设,每当遇到一个重要关口,都有这位耄耋长者倾心指点、严格把守。他曾深情地说:“这是我这辈子最后关心的一座大桥,真想到大桥上去走一走,看一看!”

之后,李国豪又得知有关部门邀请英国专家参与作为献礼香港回归的世纪工程虎门大桥建设,李国豪马上致信广东省领导,他说,国内已有技术可以自力更生建设此类大桥。建造虎门大桥过程中,突破许多艰难险阻,拥有18项国内或国际先进水平工程技术和工艺。1997年,虎门大桥正式通车,珠江口东西两岸的大量货物交流变得十分便捷,各市的经济交流和合作因此而增加。

“他时常与我讲起这两段故事,他说,中国的桥梁怎么能让外国人来建,何况是日本和英国。”著名作家、李国豪的挚友丘峰说。

知多点

“悬索桥李”——变位理论的实用方法

李国豪在研究悬索桥变位理论实用方法中发现:

1.悬索桥变位引起非线性项相当于将主索的水平拉力直接作用在加劲梁上的效果。根据这一发现所提出的等效模型不但揭示了悬索桥力学本质,而且使这种复杂的结构分析一下子被简化了,特别是为了振动分析铺平了道路。

2.虽然非线性项的存在使迭加原理失效,但影响线却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中活载相比于恒载较小的特点,李国豪提出了“奇异”影响线的概念,将非线性问题在有限制的范围内加以线性化。

3.为了减轻反复试算和迭代计算的困难,李国豪找到了通过三次线性理论的计算,然后以内插求解的途径,巧妙地解决了问题。

上述三个基本思想构成了他的实用方法的骨架。这是在20世纪40年代具有重大意义的突破。即使在计算机已经普及的今天,人们已能方便地进行各种复杂非线性分析,但李国豪的贡献在方法论上的意义却是永存的,他的论文至今仍作为经典悬索桥二阶理论的宝贵历史遗产而被各国教材所引用。

梅江宣

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