何梁何利基金

林元培

      林元培，福建莆田人，1936年生于上海。1954年毕业于上海土木工程学校，历任上海市政工程设计研究总院技术员、工程师、副总工程师、总工程师，1989年由建设部批准为中国工程设计大师，2005年当选中国工程院院士。
　　主要从事桥梁理论研究及桥梁工程设计。
　　理论方面主要成果有：梁式桥横向分布理论；铰接板横向分布理论；斜交异性板弯曲理论；非线性闭口薄壁空间杆件稳定有限元法。
　　桥梁工程设计主要成果有：上海泖港大桥、上海南浦大桥、上海杨浦大桥、上海徐浦大桥、上海卢浦大桥、上海东海大桥等50余座桥梁。
　　曾三次获得国家科技进步奖一等奖，一次国家科技进步奖二等奖，一次全国最佳工程设计特等奖，三次全国优秀工程设计金奖，1994年上海市科技功臣。2004年美国国际桥梁会议授予他设计的卢浦大桥EUGENE C. FIGG,JR奖。
      林元培，福建莆田人，1936年生于上海，1954年毕业于上海土木工程学校。历任上海市政工程设计研究总院技术员、工程师、教授级高级工程师、副总工程师、总工程师，1989年由建设部批准为中国工程设计大师，2005年当选中国工程院院士。
      林元培早年做桥梁理论研究工作，1964年起做桥梁工程设计工作。
一、在桥梁理论研究工作方面的成果
1.20世纪70年代以前电子计算机应用尚未普遍，许多问题通过弹性力学近似解的方法去求解桥梁理论计算问题。
(1)建立梁式桥荷载横向分布理论，解决包括悬臂梁、连续梁在内的桥梁内力分析问题。在20世纪60年代，国际上尚只能解决简支梁的横向分布系数计算，但实际的桥梁设计中不止有简支梁形式，更有悬臂梁、连续梁等结构形式无法计算，林元培用变分方法求出悬臂梁、连续梁的横向分布系数。通过模型试验证明理论是正确的，此后即在工程中大量推广应用。
(2)建立铰结板桥的横向分布理论。铰结板式桥是中小桥中最常用的结构。60年代，国内外尚没有准确计算理论。林元培假定每块铰接板是正交各向异性板，横向为直线变形，推导出横向分布系数满足差分方程，求得解析解，并与模型试验结果完全吻合。之后在中小桥设计中被广泛应用，并作为标准图设计的依据。
2.70年代以后，计算机开始在工程中逐步推广，理论研究工作重点已从求近似解到基本理论的建立，其主要工作有：
(1)重构了斜交异性板的弯曲理论。1957年，李国豪教授在《力学学报》提出斜交异性板弯曲理论。1962年日本成岡昌夫教授在德国Bau Engineer杂志提出按李国豪的理论用电子计算机求解与试验结果有一定差距。林元培在研究李国豪的理论中发现李的刚度系数Dik不对称，林元培重新推导公式证明Dik必然对称，并得到正确表达式，通过电子计算机求得新的四阶偏微分方程解，结果与成岡昌夫的模型试验结果相当一致。此结论得到李国豪院士的书面认可，并推荐至第11届国际桥梁会议发表。
(2)提出“非线性闭口薄壁空间杆件稳定有限元法”。卢浦大桥是超大跨度的拱桥，主拱为闭口薄壁箱形结构，设计中首要问题是整体结构是否稳定。由于闭口薄壁杆件非线性分析没有现有理论，常规的通用软件不能解决问题，但设计卢浦大桥必须解决这个问题。为此，建立新的闭口薄壁杆件空间14×14的单元刚度矩阵，开口薄壁杆件和普通杆件均为其特例。最后编制成程序，算出卢浦大桥结构稳定安全系数为23，确定了卢浦大桥的安全。
二、在桥梁设计方面工作的成果
20世纪60年代初工作从桥梁理论研究，转到工程设计，先后主持设计并指导建成的桥梁50余座，近20年来担任上海泖港大桥、上海南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥、卢浦大桥、东海大桥和嘉陵江石门大桥等大型桥梁总设计师，典型的工程主要有以下几个方面。
1.上海泖港大桥
这是我国第一座现代化斜拉桥，设计跨度为200m，一切从零开始，首次提出设计、施工、控制一体化的设计理论，应用现代控制论，准确控制钢束拉力和结构变形。
1982年建成泖港大桥。
2.上海南浦大桥
1989年前，通过对上海恒丰北路桥、广州海印大桥、嘉陵江石门大桥这三座中小型斜拉桥进行80m深钢管桩实践；拉索锚头和防护系统的改进；230m单塔斜拉桥(如果做双塔即可达460m跨度)跨度的成功实践，证明林元培带领的团队已具备400m以上斜拉桥的设计施工能力，1989年上海开发浦东赶上机遇，同时对加拿大Auasi桥产生的桥面裂缝进行深入分析，最后提出上海南浦大桥实施方案，1991年建成，为我国400m以上现代斜拉桥大规模开展开了先河。
3.上海杨浦大桥
上海杨浦大桥跨度602m，创当时斜拉桥世界纪录。
为提高抗风能力，须提高扭转自振频率，采用空间放射形索结构。在我国首创提出预应力混凝土桥塔拉索锚固构造，在梁上创新提出拉索锚固，横梁与钢箱之间连接构造，成功地应用于杨浦大桥256个节点上，至今安全可靠。
在理论上提出“空间结构稳定理论”（是前面提到“非线性闭口薄壁空间杆件稳定有限元法”的前身)，证明602m大跨度的杨浦大桥结构是稳定的。由于构造和理论上的可靠，1993年建成了杨浦大桥。使中国斜拉桥达到国际先进水平。
4.上海徐浦大桥
上海徐浦大桥跨度为590m，为桥宽8车道的混合型斜拉桥，结构中孔为叠合梁，边孔为混凝土连续梁，具有运营性能好、造价低、工期短优点，建成于1997年。
5.上海卢浦大桥
卢浦大桥为超大跨径全焊钢拱桥，其跨度为550m，居世界第一位。在卢浦大桥设计和建造中，主要解决以下重大技术关键：
(1)主拱采用全焊接的钢箱形构造，造型简洁流畅，指标先进。
(2)提出闭口薄壁空间杆件非线性有限元理论，并应用于结构的总体稳定分析中，证明总体安全系数为2.3，保证结构安全。
(3)通过设置超长水平拉索，成功解决软土地基上超大跨径拱桥的水平推力问题。
(4)集成三种不同的施工工艺，成功解决斜拉桥体系向拱桥体系的转化，高精度实现主拱线形控制。
大桥于2003年建成，使中国拱桥达到国际领先水平。
6.上海东海大桥
上海东海大桥是我国第一座超长距离跨外海大桥，总长32km。
由于海上工作条件十分恶劣，一年中施工作业时间仅有180天，施工进度是关键。结合国情，在设计中提出结构设计适应施工工艺的理念，首次采用海上桥梁大型构件预制、运输和吊装一体化的设计施工技术，确保大桥在3年半内成功建成，实现了中国桥梁从江河到海洋的跨越。2005年建成。
　　林元培在国内外著名专业期刊发表重要论文24篇，专著有《斜拉桥》（1996年再版），2007年主编出版《桥梁设计工程师手册》。他曾三次获得国家科技进步奖一等奖，一次国家科技进步奖二等奖，一次全国最佳工程设计特等奖，三次全国优秀工程设计金奖，1994年上海市科技功臣，2004年美国国际桥梁会议授予卢浦大桥EUGENE C. FIGE,JR奖。

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