欢迎您访问科普小知识本站旨在为大家提供日常生活中常见的科普小知识,以及科普文章!
您现在的位置是:首页  > 历史

茅以升:桥梁专家 “钱塘江大桥”设计建造者

科普小知识2022-08-03 22:15:20
...

茅以升:桥梁专家 “钱塘江大桥”设计建造者

茅以升(1896-1989),1896年1月29日出生于南京一个贫困的知识分子家庭,从小衣食无着,过着艰苦的生活。他7岁进入小学。他年轻的时候,家里有人开玩笑说,茅以升不是毛的家人,而是从外面接走的。茅以升深感惭愧,于是产生了外出吃饭和自力更生的想法。他的家人认为这是一个玩笑。尽管茅以升的心是稳定的,但他从此树立了“人是宝贵的,独立的”的思想。

1906年,茅以升进入江南中等商业学校学习。1908年,慈禧太后和光绪去世,学生们被要求每天“哀悼”。茅以升很不满,剪掉了“辫子”,在学校引起轩然大波,受到了记大过处分。每年夏天,当他回家时,他的祖父坚持每天教毛一生学古代汉语。

1911年的暑假,当她听说北京清华学校正在招收学生去美国学习时,茅以升向她母亲提出了申请,想北上北京参加考试。她慷慨地给了茅以升差旅费。到了北京后,茅以升才意识到清华已经通过了考试,必须转到唐山路矿学校。进入学校后,我了解到这所学校只有土木工程系。由于土木工程专业需要更多的数学和物理知识,茅以升决定选择“桥梁”作为专业。

1912年南京临时*成立后,茅以升想加入南京革命。他的母亲写了一封信劝他不要说“革命前要学习”,并警告他,“如果你离开学校,你就不是儿子了。”茅以升大为震惊、不安,决心努力工作。他在唐山已经呆了五年了,每次大的考试他都是班上第一名。

1916年夏天,茅以升毕业了。就在那时,清华大学招收了10名毕业生,送他们去美国大学攻读研究生,毕业生们在各大学的陪同下参加了考试。茅以升被唐山路矿学校录取,并被送到康奈尔大学土木工程系。康奈尔大学注册主任说:“唐山从来没有听说过这所学校。在你进入学院之前,你必须通过考试才能注册。”考试后,毛一生考得很好。学校让茅以升注册为桥梁专业的研究生,并在美国桥梁专家雅各布教授的指导下学习。1917年夏天,茅以升获得了硕士学位。贾教授对茅以升说:“光靠理论是建不起来的。你必须有实践经验。”介绍毛宜生到匹兹堡的一家桥梁公司实习。

茅以升到匹兹堡桥梁公司后,去加利利理工大学土木工程系夜校学习并申请博士学位。1919年底,他以世界级论文《框架结构中的二次应力》获得国防博士学位,成为加利利理工大学的第一位工程博士,并获得该大学颁发的金牌。1979年,学校授予茅以升荣誉校友一枚奖章。

1917年秋,茅以升和当地的中国学生成立了匹兹堡中国学生协会,并担任副主席。1919年12月,正当茅以升在美国加利利理工大学完成博士论文时,他在唐山的母校写道,一位美国教授在充分就业后离职,并邀请茅以升填补空缺。

从此,茅以升开始了长达30多年的教育生涯。回国后,茅以升在唐山交通大学担任教授,偶尔参加一些小型桥梁设计工作。他于1923年在南京东南大学担任教授和工程主任,并成功地成为南京何海工程大学的教授和校长。1933年任天津北洋技术学院教授、院长,1949年10月任北京北方交通大学校长。

自1920年以来,茅以升一直服务于教育工作的第一线,开设结构力学、桥梁设计、桥梁基础、土力学等课程。在最初的几年里,茅以升每周举办20多门课程。当时,茅以升尽可能在四天内安排好这20门课程,以便腾出一两天时间进行学术和科普活动以及改进教学方法的研究。在多年的教学工作中,茅以升一方面力求概念清晰,逻辑严密;另一方面,应特别注意对理论概念进行深入简明的解释,并应根据学生的知识水平尽可能用有趣的例子来解释理论概念,使学生能够彻底理解和消化它们,不仅知道它们是什么,而且知道它们为什么。茅以升也经常邀请他的同学在家聊天。一方面,他建立了师生之间的友谊。另一方面,他了解学生的接受程度,给予充分的指导,纠正他们的误解和误解,征求他们的意见,并不断改进自己的工作。

茅以升的教学方法与众不同之处在于,它通过高先生来测试学生。每节课前十分钟,茅以升首先指定一名学生问他一个关于前一节课的难题。从他问的问题的深度,我们可以知道他是否对这门课进行了深入的研究和讨论,以及他对这门课的理解程度。如果问题提得好,即使是茅以升也不能在课堂上回答,将会得到满分。如果真的没有问题,另一个学生会问,前一个学生会回答。该法实施后,不仅学生们在学习上取得了很大进步,而且茅以升也接触到了许多前所未有的问题,受到了启发,获得了教与学的效益。茅以升参观的学校和他所教授的课程不仅受到了本系学生的欢迎,也受到了本系上一级学生的欢迎。教室经常很拥挤。当他在东南大学担任工程主任时,学校采用了“学分制”,有时有100多人选择他的课程。

在茅以升的作品中,最引人注目的是他参与了杭州钱塘江大桥的建设。

1933年,茅以升任浙江省建设厅钱塘江大桥工程委员会主任,后又任浙江钱塘江大桥工程部主任,负责该桥的建设。钱塘江大桥长1453米,由两部分组成:主桥和引桥。整个大桥采用双层结构,承载公路和铁路。这是中国自行设计建造的第一座现代铁路公路两用桥,是中国桥梁建设史上前所未有的伟大工程。

钱塘江的潮水和流沙是罕见的自然障碍,在其他地方极难克服。当潮水到来时,它不仅汹涌澎湃,而且以惊人的破坏力急剧上升。流沙是极细且轻的沙粒,被水冲走。在河底,石头层被流沙覆盖,深度超过40米。被覆盖的流沙是河底,没有稳定的形状。因此,杭州人有一句谚语“钱塘江没有底”。对于钱塘江大桥的设计和施工,不寻常的方法是可行的。茅以升采用“气压沉箱法”施工。沉箱是沉入水中并覆盖河底的盒子。它分为上下两半。下部是一个中空的工作室。高压空气被放入室内排水,让工人在河底挖流沙。上部是“围堰”,四面与水隔离,以便在中间建造桥墩。在沉箱下挖砂,在沉箱上建造桥墩,同时,当沉箱沉入石层时,桥墩几乎完成,然后沉箱下降到石层,工作腔充满混凝土,从而成为桥墩的基础。“气压沉箱法”有一个其他桥墩施工方法所没有的特点,即在施工期间,工程师可以亲自进入沉箱车间检查桥墩基础情况,以采取措施确保安全。

钱塘江大桥设计时,日本帝国主义从东北入侵华北。这时江浙一带要设立一个庞大的工程,不得不加快进度。通常,桥梁建设分为“三部曲”。

先建造桥墩基础,再建造地基上的桥墩,最后建造桥墩上的桥梁的顺序从未改变。因此,桥墩等待基础和桥梁等待桥墩的时间是不可避免的。由于时间的限制,茅以升想出了一个前所未有的施工方法:“一步到位”。当沉箱下沉时,基础工程与码头工程齐头并进;桥墩工程在河中进行时,桥梁的钢梁组装工程在岸上进行。当两个相邻的桥墩完工后,整个岸上组装好的钢梁将通过船只运输,桥墩将通过潮汐涨落安装形成一条“生产线”,这条生产线将一个接一个紧密连接在一起,不管是水还是岸。钱塘江大桥在中国是一个比较大的工程,由中国的工程师和技术人员亲自掌握。因此,它也是培养桥梁工程师和技术人员的绝佳场所。当桥梁工程办公室开始组织时,茅以升和罗英联合起来了。除了招募几名中国著名的桥梁工程师,还招募了29名刚从大学工程专业毕业的年轻人。在室内学习绘画和设计的同时,他们也在室外练习测量和各种建筑。这样,这批人将被训练成为设计和施工的骨干力量,加上各种相关项目的技术人员,桥梁工程办公室将组织成一个强大的设计和施工战斗小组。此外,为了培养国家在未来修建桥梁的能力,已经制定了一项计划来利用钱塘江大桥的建设机会。在1935年和1936年的暑假期间,中国各大工科院校都派三年级本科生到杭州桥梁工程办公室实习两个月。办公室将提供食宿,每年将招收80名学生。中国所有的大学都积极响应。除了每天一两个小时的课程,这些实习生被分配到不同的建筑工地。期满后,他们轮流执业并颁发证书。

钱塘江大桥项目种类繁多,内容复杂。最终,它经历了许多失败。因此,它的成功经验非常宝贵。为了记录这些成功的经验,茅以升在项目进行过程中做了两件事:一是分段写和画出各个项目的进度;另一个是根据他们的实际经验制作各种项目的电影。钱塘江大桥电影不仅是一部纪录片,也是一部科技教育电影。拍摄期间,工程师编辑并指导工作。所有在场的技术员和工人都必须按照工程师的指示工作。因此,镜头是一致的,使观众了解项目的事件顺序,这是非常重要的桥梁教育。

钱塘江大桥还没有建成,日本帝国主义就已经进攻上海了。这座桥建成仅三个月后,杭州就被占领了。在沦陷的那天,茅以升对大桥的爆炸负有责任。为了为大桥的爆炸做准备,在一座主桥的桥墩上预留了一个炸药腔。建造这座桥不容易,炸毁这座桥也不容易。有必要在许多钢梁爆炸点放置足够的炸药,并用导线将它们连接到岸上雷管上。当桥梁被炸毁时,雷管将被引爆,整个桥梁将被炸毁。因此,炸药只能在桥被炸毁后才能投放,但它们应该按照计划提前投放到所有需要爆炸的地方。桥上的铁路于1937年9月26日与火车相连。由于空袭,大桥上的道路被推迟到1937年11月17日。在道路开通的那一天,超过10万人过桥。然而,自11月17日以来,所有经过这座桥的火车、汽车和行人都在爆炸物上行走,这在所有国家的桥梁史上从未出现过。

1937年12月23日,日本侵略者入侵杭州,大桥在那一天被炸毁。前一天,铁路车辆在桥上撤退,300多辆机车和2000多辆客货车以及无数其他物资被撤回。茅以升修建的钱塘江大桥在抗日战争中发挥了重要作用。

1941年,中国工程院在贵阳召开年会。茅以升因对大桥建设的贡献而被授予荣誉奖章。钱塘江大桥的建成已成为中国桥梁史上的一座里程碑。

抗日战争胜利后,茅以升奉命重建钱塘江大桥。整座桥被修复成了永久性建筑。1946年,茅以升以优异的成绩被任命为*研究院院士,后来又被任命为院士。

1949年3月,中国工程院大会五大代表之一的茅以升前往南京,向国民*呼吁和平。9月,茅以升作为自然科学工作者的代表参加了中国人民政治协商会议。10月,他成为了北方交通大学的校长。随后,茅以升先后担任铁路科学研究院院长、全国科协副主席、全国政协副主席等职务。

1953年,他当选为中国土木工程学会主席,1958年当选为中国科学技术协会副主席。他参与了人民大会堂和武汉长江大桥的建设和设计。1979年,他主持编写了《中国古代桥梁技术史》。1982年2月,他被国家工程学院选为外国院士。1984年,他被选为中国科学技术协会名誉主席,并于88岁加入中国*。1989年11月12日,茅以升在北京因病去世,享年93岁。出版的著作有《茅以升文集》、《茅以升文选》和《茅以升科普文集》。