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杜修力:孜孜二十载 不倦抗震路
作者:   时间:2013年10月08日 【字号: 】【打印本页】【关闭】

杜修力 博士,教授,博士生导师,北京工业大学建筑工程学院院长、岩土工程学科首席教授。兼任国务院学位委员会学科评议组成员、国家自然科学基金学科评议组专家及杰出青年科学基金会评专家、国家自然科学基金重大研究计划“重大工程动力灾变”专家组副组长等二十余个学术职务。国家杰出青年基金获得者、新世纪百千万人才工程国家级人选、教育部长江学者特聘教授,在土木、水利工程结构抗震防灾研究领域作出了创造性的学术贡献,曾获国家科技进步奖二等奖3项,省部级科技进步奖7项,发表学术论文150余篇,撰写著作2部。先后主持并完成20余项国家重点科技攻关、国家自然科学基金,省部级重点和中美国际合作项目,完成了秦山核电站、巴基斯坦恰希玛核电站、小湾高拱坝,溪落渡高拱坝、百色重力坝等重大工程项目中的关键设备和结构抗震安全分析。

提起杜修力,北京工业大学宣传部的老师这样向记者介绍:“他很厉害的,我们学校建工学院院长,长江学者、‘杰青’,获过3项国家科学技术进步奖二等奖。”

“杜老师呀,学术上很严谨,但又不是那种不苟言笑的教授,他开朗、充满活力,挺亲切、挺热情的。”建工学院的学生如是说。

“我没有精彩的故事,没有曲折的经历,很多选择都很偶然。从小按部就班上学、考学,直到攻读完博士,踏上工作岗位,所走过的人生道路一直比较顺利。”接受记者采访时,杜修力轻描淡写地总结了他的经历。

当经过近一个小时的深入交谈后,记者发现,面前这位国内防灾减灾与防护工程领域的著名学者,之所以能够取得一系列令世人瞩目的成绩,绝非偶然,凭的是他的勤奋与执著。

二十年磨一剑

“我目前从事的专业研究领域主要是地震工程,通俗地讲,就是从工程的角度研究减轻或防止发生地震灾害的学科。”杜修力说,自己走上抗震研究之路是出于偶然。

1983年,从现中国人民解放军理工大学工程兵工程学院本科毕业的杜修力,考入现中国地震局工程力学研究所攻读防灾减灾与防护工程专业的研究生,从此与抗震结下了不解之缘。

1992年,杜修力从现哈尔滨工业大学力学博士后站出站到中国水利水电科学研究院工作。“我从那时开始研究高坝抗震。”杜修力说。

2008年杜修力经历了近20年的艰辛探索和不懈追求,以他作为第一完成人的“高坝抗震分析时域显式整体分析法与场址地震动输入确定及工程应用”项目获得了国家科学技术进步奖二等奖。

再次回首这近20年的研究历程,杜修力淡然一笑。这一笑,饱含了过程的枯燥和曾经的挫折。

“八五”期间,结合小湾工程将显式有限元结合透射人工边界的方法用于三维高拱坝抗震分析的初步尝试取得成功,让杜修力和合作者们看到了希望的曙光。

“九五”期间,国家开始新一轮水利水电开发高潮,而杜修力的研究项目在结合小湾高坝抗震方面的工作取得初步成功的基础上,申请并获得了国家重大科技攻关课题,这让杜修力及其团队受到了很大的鼓舞,更加坚定了他继续做项目的信心。

然而,从事任何项目研究都不可能一帆风顺,更何况高坝抗震这个颇有难度的课题。杜修力回忆,由于当时很多复杂的问题还没有解决,因此设计开发的软件所计算出来的结果很不稳定。大约有三个月时间,大家经常工作到凌晨一两点,但还是没有任何进展。“当时情绪十分急躁,甚至对自己产生过怀疑,但最终还是坚定了原来的研究思路”。

此后,杜修力结合工程应用中出现的问题,进一步调整思路、完善方法。“特别是在调入北京工业大学工作后,更加注重基础方法和理论的完善。”杜修力提到。

在经历了近20年的艰辛探索之后,凝聚着杜修力及其团队汗水与心血的“高坝抗震分析时域显式整体分析法与场址地震动输入确定及工程应用”项目终于取得了成功。

“获奖只是一种肯定”

“其实获奖不是目的。”杜修力坦言,作为一名科学家,他所追求的是科学理想。

多年的研究,使得杜修力对抗震有了更深刻地认识。他说,国外发达国家近十几年发生的强地震,虽然遭受的经济损失严重,但由于城市基础设施总体上抗震能力较强,房屋倒塌较少,交通、供水、供热、供电、供燃气和通信等生命线网络系统破坏轻,破坏后的次生灾害也相对较轻,人员伤亡更远低于发展中国家。我国是一个多地震的发展中国家,地震灾害严重威胁着我国经济建设的成就和社会的可持续发展,这就迫切需要科学的理论指导提高防震减灾能力。

杜修力介绍,我国西部地区水资源丰富,是国家水电开发的重点,同时也是世界上少见的高地震危险区。近年来,国家在这一地区规划和修建了一批近300米的特高拱坝,如正在修建和拟建的小湾(292m)、溪洛渡(278m)、锦屏一级(305m)、白鹤滩(279m)等。

然而,这一地区恰恰又是世界上少数几个高地震烈度区之一,这些近300米级的高拱坝设计地震烈度多高达9度,尤其是位于大渡河上的大岗山拱坝设计烈度更高达10度。

由于高坝工程的效益和投资规模都十分巨大,因此它的抗震安全性也显得十分重要。而国际上并没有可资借鉴的经验,因此高拱坝抗震问题成为我国西部水电开发建设中碰到的突出难题。这一科学难题也成为了杜修力多年来的研究目标。

不同于普通建筑抗震,高坝抗震有其复杂性。由于高坝是大体积建筑结构,库容水的体积也十分巨大,因此在其抗震安全评估中要考虑坝体和地基的耦合作用,即高坝建筑结构和地面之间的相互作用。杜修力的高坝抗震项目集成创新形成了一套系统完整的时域显式整体波动分析法,并将之应用于高坝抗震安全评价。

“项目成果中结合工程实际的高拱坝系统地震反应分析模型,是迄今为止在国际上考虑因素最全面、最系统的研究成果。”杜修力介绍说。

高坝抗震研究的另一难点是,属于高地震烈度区的西南地区虽然地震频繁,但却缺少强震的详实的数据记录资料,因此设计时使用的数据是依据国外数据和两地间历史上的宏观震害经验转换获得的。杜修力的高坝抗震研究提出的整套场址地震动输入确定的方法结合了我国的国情和地震地质环境条件,具有创新性。

两项具有创新性和实用性的成果让杜修力和他的团队摘取了国家科学技术进步奖二等奖。

“获奖只是一种肯定。”让杜修力更加感到欣慰的是,“研究成果已被应用于小湾、溪洛渡、大岗山等重大水电工程的立项论证和抗震设计,创造了显著的社会效益和经济效益。”这些研究成果不仅对开发我国西部的水电资源能发挥重要作用,同时也将对地震区核电等同类重大工程的建设发挥重要作用。

谈到未来的研究方向,作为国家自然科学基金委“重大工程动力灾变”重大科学计划项目学术指导专家组副组长,杜修力表示,他在继续进行高坝抗震研究的同时,还将致力于结合高层建筑结构、桥梁结构、地下结构等开展抗震研究工作,重点放在应用基础理论和方法方面,并努力使研究成果更具创新性和实用性,“希望通过自己和同行们的努力,尽量减轻地震给社会造成的损失”。

“院长是为全院服务的”

杜修力走上抗震研究之路是偶然,他说自己来到北工大也是“偶然”。

9年前,杜修力在并不十分了解北工大的情况下,成为了一名北工大人。渐渐地,他喜欢上了这里宽松、自由的科研环境,“可以自发进行一些探索性的基础研究”,而且这9年的工作,“一直很顺利”。

更让杜修力感到欣慰的是,北工大这些年的土木工程学科发展迅速。“我刚来北工大那会儿,建工学院只有一个二级学科的博士点,经过这些年我们的努力,博士、硕士授权涉及土木工程、交通工程、水利工程3个一级学科,二级学科博士学位授权点达到了7个,土木工程学科建有博士后流动站,结构工程成为国家重点学科。”

看得出来,身为建工学院院长的杜修力,关心的已经不仅仅是自己的抗震研究了,他现在更多的是关心整个建工学院的发展。

在杜修力看来,院长这个职务在给他带来压力的同时也带来了拓宽知识面的动力,“作为大学的学院院长,要以培养人才为第一要务,开展服务和管理工作。学术研究、学科建设是提升师资队伍水平和大学文化建设的核心,也是高水平人才培养的基础。因此,学院院长除要必须懂得传统意义的管理艺术和具备为全院师生服务的意识之外,从战略层面布局学院的发展是院长更应关心的首要任务,这需要院长对院内各学科和国内相关学科以及学科的国际发展趋势的深入了解,必须更努力地学习和与外界交流才能适应发展的需要,这实际上也对自己的学术研究很有帮助。”杜修力说。

同时身为一名教授的杜修力,给学生传授知识,更以自己的言传身教来影响学生的行为,让他们懂得如何做人、行事。杜修力说:“我遇到几位科学大师,并有幸成为他们的学生,使自己不但学业有成,更重要的是学会了如何做人、如何做学问。如今我也成为一名教师,也要努力像他们那样教导我的学生们。”

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