吴炳焜

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吴炳焜,岩土工程专家,资深教授,我国土力学及基础工程学科的开拓者之一。长期致力于土力学及基础工程的教学和科学研究工作,尤其在桩基理论方面具有深厚的造诣,并取得了丰硕的成果,为该学科的发展和我国的铁路工程建设做出了重要贡献。
中文名
吴炳焜
国    籍
中国
出生地
浙江省杭州市
出生日期
1914年10月4日
职    业
岩土工程专家,资深教授
毕业院校
天津北洋工学院(现天津大学)土木系
性    别
学    历
大学学历

吴炳焜人物生平

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吴炳焜,幼年在浙江镇海读小学,1927年入杭州安定中学,1930年入浙江省立杭州高级中学。1933年考入天津北洋工学院(现天津大学)土木系,修水利专业。在此期间,
吴炳焜 吴炳焜
他参加了著名的“一二·九”运动,作为学生会常务干事,他积极发表演讲,宣传抗日救国道理。1937年夏毕业后,在南京资源委员会水利处工作。随后抗日战争爆发,单位内迁至武汉,他未随行前往,并自1938年始,先后在昆明大昌建筑公司、重庆工务局、兵工署建库委员会等单位工作。1940年回昆明与同学、朋友们创建了致远建筑公司,并出任经理,主要承担机场跑道及房屋建筑的建设。1947年赴美留学,在耶鲁大学研究生院学习结构工程和土力学,次年转至威斯康新大学水利系学习,并于1949年初获科学硕士学位。其时,正值解放大军渡江在即,他毅然放弃继续深造的机会,回国迎接解放。同年8月,受聘为交通大学唐山工学院(现西南交通大学)水利工程教授。到校后,讲授水工课程并筹建水力学实验室。1950年,开设土力学课程,随后相继筹建了土力学实验室和土力学地基及基础工程教研室,并任教研室主任。1980年后,曾担任西南交通大学应用力学研究所所长。他在20世纪50年代主要从事土力学理论的研究工作,60年代至80年代初的20多年中,则致力于桩基础的理论研究工作。80年代始,他独辟蹊径,开始了以概率方法研究粒性介质力学,进而建立土力学基本理论的艰难探索,直到生命的最后一刻。
吴炳焜自1957年中国土木工程学会土力学及基础工程委员会成立时,即当选为理事,1986年后为名誉理事。1980年由学会推荐,成为国际土力学与基础工程学会会员。他还曾任唐山市城市建设委员会委员、铁路高等学校桥梁与隧道专业教材编审委员会委员。由于科研成绩突出,他曾于1978年分别被评为铁道部铁路科技战线先进个人和四川省科学技术先进工作者。[1] 

吴炳焜主要科学技术成就

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我国土力学理论研究的开拓者之一
1949年在唐山工学院任教后,吴炳焜即在唐山工学院开出土力学课程,随后筹建了土力学实验室。实验室拥有三轴试验仪等当时最先进的土工试验设备,为研究工作的开展创造了良好的条件。 1954年,他在 《土木工程学报》 上发表长篇论文 《散体的限界平衡》 ,将索柯洛夫斯基的粒性介质理论系统地介绍到我国。稍后,又在《土木工程学报》上发表讨论文章,对土力学中两个经典土压理论提出了自己的独到见解,澄清了人们的一些模糊认识。第一个五年计划期间,在我国西北地区进行的铁路等基本建设中,依照前苏联对黄土的研究成果指导设计和施工,结果出现了边坡坍塌等许多问题,这说明我国黄土具有其自身的特点,为此,国内开展了对黄土的系统研究工作。在此期间,他于1956年带领学校一批年轻教师参加了铁道部组织的考察组,前往西北地区进行实地调查,并进行了相应的研究工作:一是在具有典型湿陷性质的兰州近郊东岗镇第四级台地上进行现场荷载试验,研究黄土地基的承载特性;二是取土样在室内进行试验,研究黄土的力学性质。在历时一年半的试验期间,他多次亲临工地指导和参加试验工作。现场试验完成后,根据试验结果,他对黄土地基的承载特性进行了深入的理论分析,并完成长篇论文《由地基加载试验研究兰州台地浅层黄土的变形》。同一时期,还自东岗镇和距兰州五六十公里的邵家堂取回大量原状土样,应用当时最先进的土工仪器——三轴试验仪进行了共计80余组的三轴压力试验。之后,应用塑性理论对试验结果进行分析研究,确定出黄土的强度及变形性质,其成果以长篇论文《兰州黄土的变形性质和抗剪强度》发表于第一届全国土力学与基础工程论文报告会上。上述研究成果为当时我国黄土地基基础规范的制定做出了重要贡献。 以粒性力学为基础建立土力学的基本理论,是他自20世纪50年代起就开始探索的一个难题,为此,他一直坚持不懈地大量阅读数学、力学、物理等有关书籍,为相应的研究工作奠定理论基础。但由于其他工程科研项目的紧迫性和其间各种政治运动的干扰,一直未能全身心地投入到相应的研究工作中。进入20世纪80年代后,已逾古稀之年的他又重新开始了新的攀登。他从概率的角度出发,将土颗粒的受力和变形作为随机过程来研究,针对粒性介质的特点,重新定义了应力的概念,并建立了相应的平衡方程。在此基础上,又引入静定应力张量的概念,对半无限体在带状荷载作用下的应力分布等问题进行了求解,并相继发表了《The Probabilistic Aspects of Stress Tensors in Mechanics of Particulate Media》(粒性力学中应力张量的概率形态)等4篇研究论文,还有许多后期的研究成果尚未及整理发表,他便溘然长逝了,给我们留下了无尽的遗憾。
对桩基理论发展的贡献
吴炳焜的研究工作总是与国家工程建设的需要密切结合。20 世纪50至60年代,我国修建武汉长江大桥和南京长江大桥时,采用了管柱这种新型基础形式,他承担了管柱振沉过程中土阻力的变化规律及管柱岩石地基承载力这两个重要问题的研究工作。对第一个问题,他建立了不同的土阻力模型,并应用非线性振动理论计算分析了管柱的下沉及管柱应力等问题,给出了土阻力系数的确定方法,相应的研究成果于1962年以长篇论文 《管柱振沉运动》 发表于《全国铁路论文报告会土建组论文集》。在此基础上,又着重研究了管柱振沉时土阻力的变化规律,完成论文《The Resistance of Soils in Vibro-sinking of Precast Reinforced Concrete Pipe Piles of Large Diameter》(大直径钢筋混凝土管柱振沉过程中的土阻力),发表于第六届国际土力学与基础工程会议论文集,产生较大学术影响,国外学者的著作中多有引述。对第二个问题,即管柱岩石地基承载力的确定,当时并无章可循,于是他应用塑性力学中的界限分析法对此进行了深入的理论分析,提出极限荷载的计算公式。另一方面,他还应用回归法对大桥工程局在武汉和南京进行的大型模型试验的试验数据进行了计算分析,最后提出相应的承载力计算公式,这些成果为后来铁道部制定嵌岩柱基岩石承载力规范公式提供了参考依据。由于贡献突出,他于1985年获得“南京长江大桥建桥新技术”首届国家科学技术进步特等奖的荣誉奖。 进入20世纪70年代,吴炳焜对桩基的研究工作主要集中在两个方面:一是桩的承载特性及土阻力、横向抗力的确定,二是桩基的结构计算。对第一个问题,他主要研究了如何对试桩的测试数据进行合理处理和分析,从而得到正确的结论。事实上,早在1963年,他就提出了用数理统计理论确定桩的容许荷载的新方法,并以论文《由静载试验决定桩的容许荷载》发表于 《唐山铁道学院学报》 。到70年代后期,他与四川省交通厅科研所合作,对大量的试桩数据进行分析,并创造性地将样条函数和非线性规划方法用于试桩容许荷载和土阻力及横向抗力的确定,为试桩数据的分析提供了有效的方法,其相应的研究成果发表于《Nonlinear Programming Method in the Analysis of Test Pile Data》(试桩资料分析中的非线性规划方法)及《从试桩数据估算土支承力系数》等论文中。在桩基计算方面,则以高承台桩基为主要研究对象,这也是当时的一个热点问题。他首先就桩的横向抗力计算模型及相应的求解方法进行了理论分析,然后应用无量纲化方法,以桩基的刚度系数为核心,对桩基础的计算方法进行了系统深入的研究,并发表了一系列科研论文。其中,《桩和桩基的刚度系数及其应用》被第一届全国科技大会评为优秀科技论文。他的这些成果对我国桩基理论的发展做出了重要贡献。
博学多识 教书育人
吴炳焜为人民教育事业辛勤工作了50余年,为国家培养了大量优秀人才。1949年回国在校任教后,他即开始讲授水工课程并筹建水力学实验室。次年,开出土力学课程,随后筹建土力学实验室,不久又成立了土力学地基及基础教研室,并任教研室主任。他学识渊博,讲课时对问题的阐述既高屋建瓴,又深入浅出,同学们普遍感到学得扎实,毕业工作后更觉受益匪浅。他在1958年主持编写的教材《土力学地基和基础》,不仅为各铁路高校广泛采用,还深受从事铁路建设的技术人员的欢迎,且影响深远,直到20世纪70年代还供不应求。 他非常注意对青年教师的培养,除严把试讲、备课、讲课各教学关外,还特别鼓励并指导他们参加科学研究工作,提高业务水平。为使青年教师有更多的机会参加现场实践,他将大量的教学工作压在自己肩上,曾一人同时讲授三个不同专业班级的课程。除此之外,在20世纪五六十年代,不少高校相继派青年教师来我校土力学教研室进修,在他的指导下,这些教师的业务水平得到了大幅度的提高,以后大都成为学校教学和科研的带头人。 早在20世纪60年代初,吴炳焜就开始招收土力学基础工程学科的研究生。1979年我国开始实行学位制度后,他成为国家批准的首批博士生导师。他对研究生指导细致而要求严格,特别强调“认真”二字,即严谨的科学态度和一丝不苟的学习工作作风,事实上,他本人的一生就是如此,这点对其学生的影响极大。他培养研究生不求量多,但必保质高,即使在已逾80高龄之际,无论是制定培养计划,讲授课程,还是论文辅导,都是亲自动手,决不委托他人。 吴炳焜一生喜书好读,他个人就曾有逾万册的藏书,其中除专业书籍外,还有大量数学、力学、物理以及文学、哲学、大百科全书等。他的语言天赋很高,在中学时已熟练掌握了英语,并学习了德语,在以后的学习和工作中,又相继掌握了俄语、法语、日语,这使他能及时掌握世界科技的最新理论和动态,并将其用于自己的研究中。凡是和他接触过的人,无不敬佩于他深厚的理论功底和渊博的学识。

吴炳焜主要论著

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[1] 吴炳焜.散体的限界平衡.土木工程学报,1954(2):131-162.
[2] 吴炳焜,等.兰州黄土的变形性质和抗剪强度.第一届全国土力学及基础工程论文报告会论文集,1958.
[3] 吴炳焜,等.土力学地基和基础.北京:高等教育出版社,1958.
[4] 吴炳焜,等.由地基加载试验研究兰州台地浅层黄土的变形.黄土资料(第三辑).北京:人民铁道出版社,1959. [5] 吴炳焜.由静载试验决定桩的容许荷载.唐山铁道学院学报,1963(1):1-9.
[6] 吴炳焜.岩石地基的承载力.西南交通大学科研报告,1963.(见吴炳焜土力学与基础工程论文选集189-214) [7] Wu Bingkun.The Resistance of Soils in Vibro-sinking of Precast Reinforced Concrete Pipe Piles of Large Diameter.第六届国际土力学与基础工程会议论文集,1965.
[8] 吴炳焜.管柱振沉运动.全国铁路科研论文集——桥梁墩台基础及水工文辑.北京:人民铁道出版社,1965.
[9] 吴炳焜.管柱振沉时土的阻力.土木工程学报(岩土力学及基础工程分册),1966.
[10] 吴炳焜.关于横向受力桩的理论解.西南交通大学科研论文,1974.(见吴炳焜土力学与基础工程论文选集299-310).
[11] 吴炳焜.样条函数的应用.西南交通大学科研报告,1975.(见吴炳焜土力学与基础工程论文选集264-298).
[12] 吴炳焜.平板网络分析.西南交通大学学报,1977(1):43-54.
[13] 吴炳焜.桩和桩基的刚度系数及其应用.桥梁建设,1977(3):1-33,72-99.
[14] Wu Bingkun.Nonlinear Programming Method in the Analysis of Test Pile Data.英国土木工程学会桩和桩基会议交流论文,1979.
[15] 吴炳焜.从试桩数据估算土支承力参数.中国土木工程学会第三届土力学及基础工程学术会议论文选集.北京:中国建筑工业出版社,1981.
[16] 吴炳焜.桁架网络的环路分析.西南交通大学学报,1986(1):17-31.
[17] Wu Bingkun. The Probabilistic Aspects of Stress Tensors in Mechanics of Particulate Media. Journal of Southwest Jiaotong University. 1993, (1):1-16,(2):91-108.
[18] Wu Bingkun. Statically Determinate Equations of Equilibrium in Particulate Mechanics. Journal of Southwest Jiaotong University, 1996(1) : 1-14.
[19] Wu Bingkun. An Analytical Study on Distribution of Statically Determinate Stresses in Particulate Half Space. Journal of Southwest Jiaotong University, 1996, (2) : 101-119.
[20] Wu Bingkun. Distribution of Stresses in Particulate Half Space under Surface Pressure. Journal of Southwest Jiaotong University, 1997(1) :1-19.
[21] 吴炳焜.吴炳焜土力学与基础工程论文选集.北京:中国铁道出版社,1998.
参考资料
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