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栉风沐雨“勤”为先




朱伯芳院士(左)与老伴

朱伯芳院士(左)与老伴


        美国著名发明家爱迪生曾经说过:“天才就是百分之九十九的汗水加百分之一的灵感。”鲁迅先生在上个世纪更是形象透彻地说道:“哪里有天才,我是把别人喝咖啡的工夫都用在学习上的。”“而我是利用别人逛街的时间来看书的”,我国当代著名水工结构和固体力学专家朱伯芳院士如此笑谈。
        原来,朱伯芳院士一直有一个多年来的“保留节目”。每逢陪妻子逛街,他总要带上一个“小马扎”。“我这人本来就不大喜欢逛商场,总觉得把时间这样消磨掉怪可惜的。”朱院士笑着说,“当然妻子有令,有时也不好违抗,于是只好出此下策:她进得店去,我便在门口守候,并趁机看上几页书。”

        勤学出英才

        在问及他的工作经历时,朱伯芳院士开玩笑地说:“我是一个地地道道的‘土包子’。”
        在中国科学院和中国工程院的两院院士中,绝大数人都是从国外留学归来或在外进修深造过的,还有一些人即使没有出国留学也在国内取得了博士、硕士学位。而朱伯芳却只读了三年大学,严格地说,他连大学都未毕业。参加工作以后,朱伯芳一直忙于工作,放弃了很多进修的机会,但他几十年如一日坚持“白天好好工作,晚上好好学习”的信条,利用业余时间,争分夺秒地系统学习与工作有关的基本理论与科技文献,取得了一系列令世人瞩目的成就。所以,大家都说他是一位真正的“国产科学家”。
        “大学本科一般都是四年,为什么您只读了三年?最后一年您做什么去了呢?”面对我的诸多疑问,朱伯芳院士娓娓道来:
        “1928年10月17日,我出生于江西省余江县马岗下朱村的一个书香之家。我的祖父朱际春是前清秀才,一生以教书为业;我的父亲朱祖明,毕业于北平大学电机系,一生从事技术和教学工作。我读小学和中学时,正值抗日战争时期,生活与求学之路,颠沛流离,历尽坎坷。敌寇入侵,国运危殆,激励着我勤奋学习,所以各科成绩一直名列前茅。”
        “解放前,江西余江的工业极少,当地比较现代化的设施只有一条浙赣铁路。我中学时代的人生目标,就是希望做一名铁路工程师。1948年,我从南昌一中高中毕业后,以第一名的成绩考取上海交通大学土木系。进入上海交大后,因为经济拮据,只好半工半读,一边读书,一边做家庭教师。大学生活开阔了我的眼界,于是立志都市规划建设,大学三年级选择了市政工程专业。然而,一场天灾改变了我的命运。1950年淮河发生了历史上罕见的洪水,国家成立了治淮委员会,并决定华东、中南两个大区所有大学土木、水利系的四年级学生,中断学习参加治淮工程,一年后回校学习。1951年,我参加第二批大学生治淮,被分配到了安徽,参加佛子岭水库连拱坝的设计。一年期满后,大坝的设计工作尚未完成,由于工作需要,我提前毕业,留在了治淮委员会。”
        从此,朱伯芳彻底放弃了都市建设的梦想,结束了求学生涯,开始了为之奋斗一生的水利事业。

        成功须三“勤”

        之后,朱伯芳参加了多个水利工程的施工设计,但由于他大学只读了3年,数学只学过微积分和常微分方程,连水工结构都没有学过,因此工作的需要迫使他不得不去学习大量的自己从未接触过的新东西。
        刚参加工作时,朱伯芳所在的单位身处大别山腹地,非常闭塞,没有书店,没有图书馆,想买本书看是非常难的。他就利用同事出差、探亲到大城市的机会,开出长长的书单,托他们代为买书。功夫不负苦心人,勤奋学习的结果,使得他在迅速积累工作经验的同时,急剧提高了自己的理论水平。1953年,他用弹性力学求出了变厚度支墩坝应力的理论解;1955年,他又用拉普拉斯变换、贝塞尔函数和积分方程给出了有热源水管冷却和烧筑层水化热温升的理论解。这些在50多年后的今天仍不断被人们引用的高水平的成果,表明他当时不但掌握了现代坝工设计技术,还具备了精湛的理论水平。
        1960年夏天,年轻的朱伯芳出差到丹江口水电站工地。当时气温高达40多度,坐在屋子里身上的汗都直往外冒,既没电扇也没冷饮,除了白天8小时的工作外,朱伯芳每天都还要坚持看书3~4小时。
        “在那种环境下还坚持学习,真是够苦的啊!”我不由地感叹。“当时的心情是舒畅的,尽管条件比较差,但那时我每天都感觉自己有所收获,因为晚上看书所学的东西,白天拿来就可解决工地上所遇到的实际问题。”朱伯芳继续说道,“那时我几乎天天熬夜,到后来便养成了熬夜的习惯。”
        为了挤出时间学习,朱伯芳几乎放弃了所有的娱乐和休息。在丹江口水电站时,尽管工地上每天都有电影,但整个夏天他仅看过一次;1957~1969年,在北京的13年间,朱伯芳没有去过一次长城,尽管当时他所在的水电科学院每年都组织职工去浏览长城。就这样,朱伯芳凭着顽强的毅力,硬是啃完了一本又一本的专业书籍,并阅读了大量的科技文献,写出了一篇又一篇高质量的论文。
        朱伯芳不仅在工作和学习上比他人勤奋,在思考问题方面,他也是胜人一筹。对于自己的研究课题,他常常提出比较高的目标,然后反复琢磨;对于一个问题,他经常是把各种影响因素找出来,梳理排序,并在研究工作中从不同角度反复思考、探究。他非常重视对中间成果的检查分析,以便从中发现问题。
        “对于一个科技工作者来说,勤于工作,勤于学习是必要的。但光有这两条还不够,还要勤于思考。”朱伯芳把自己总结的这些宝贵经验,毫无保留地传授给了年轻人。他担任了20多年研究生导师,培养出一批又一批的博士、硕士,如今他们都是各自岗位上的骨干力量。
        朱伯芳的工作效率极高,虽年逾古稀,仍主持着国家重点科研项目,每年在国内外刊物上发表5~6篇论文。所有文章的中英文都是他亲自撰写,其中的主算方法和公式大都也是他亲手推导的。

        逆境更须“勤”

        机遇对于一个人的事业是有影响的,但在相同的环境下,各人的成就并不相同,说明本人的主观努力还是起着主要作用。我们对客观大环境是难以改变的,但主观努力却是自己可以把握的。在不利的环境下,只要自强不息、奋发进取,仍然可以做一些工作,并有所收获。
        十年动乱期间,水电科学院被撤消,朱伯芳全家从北京下放到三门峡工地。住在“聊避风雨”的破棚中,当时连取暖炊饭的煤都要去40里外的三门峡去购买,生活十分艰难,科研人员在当时是最不受欢迎的“臭老九”,既无任务,更无设备。当时都不知道“四人帮”何时会垮台,前途渺茫,不知所终。在这种情况下许多好同志消沉了。朱伯芳也面临着严峻的抉择:要么随波逐流,消沉下去,自己经过多年辛勤劳苦所积累的知识和经验都将付之东流;要么振作起来,自己主动找工作干。当时他才40岁,至少还能工作20年,还能干不少事情。
        经过认真的考虑,朱伯芳选择了第二条道路,决定自己主动找活干。于是,他联合同事宋敬廷,把当时国外刚兴起的有限元方法引到国内来。工地缺乏图书资料,他们就利用到北京等地出差机会查阅文献,几年下来,也阅读了近三百篇文献,基本上掌握了当时国际上的动态。朱伯芳结合自己的工作经验还提出了一些新的算法,在这个基础上他们编制出了中国第一个不稳定温度场程序、第一个混凝土温度徐变应力程序、第一个弹性厚壳程序等5个有限元程序,先后在三门峡改建、乌江渡、葛洲坝、朱庄、龙羊峡等水电工程设计中应用,提供了大量计算成果;并出版了75万字的《有限单元法原理与应用》一书,为在我国推广有限单元方法发挥了较好作用,获广泛好评。
        在当时条件下,因机构撤消,上面没有人布置科研任务,生活条件又十分艰难,很多人都是无所作为,浪费了10年宝贵的年华,但朱伯芳却夜以继日地工作了10年,完成了大量工作,日子过得非常充实。尽管在当年的条件下,对于他所完成的大量工作不可能给予任何物质上的报酬和精神上的鼓励,但他自己却因没有虚度年华而在内心获得极大的安慰,感到对得起自己过去多年的苦学和辛勤工作。

        拓新始于“勤”

        朱伯芳院士是一位集理论与实践于一身的科学家,他将水工混凝土结构的理论和实际完美地结合在一起,造就出我国杰出的水利工程和固体力学专家。他的个人经历,涉及设计、施工、科研各个领域。从朱伯芳身上,我们看到了科学家兼工程师的许多优良品质。他不断开拓新的研究领域,始终站在科学研究的第一线。为了摸清生产中存在的问题,他几乎跑遍了国内所有混凝土坝工地;面对现代科学技术的飞速发展,他广泛涉猎周围学科,跟踪国际新技术的发展趋势;他紧密联系实际,勇于开拓,不断创新,为我国水利工程的设计、科研和施工提供了一系列开拓性的成果。
        他在我国先后开辟了混凝土温度应力、混凝土徐变理论、拱坝优化和高坝仿真等四个新的研究领域,并取得了丰硕的成果,使我国在这些领域居于国际领先水平。
        1949年以前,我国只有一座日本人建造的丰满混凝土重力坝,没有自行设计的混凝土高坝,中国在混凝土坝的设计和施工方面是一片空白。1951~1956年,朱伯芳参加了我国第一批三座混凝土高坝——佛子岭连拱坝、梅山连拱坝、响洪甸拱坝的设计,并担任响洪甸坝施工组长。佛子岭是我国自行设计建造的第一座混凝土高坝,梅山是当时世界上最高的连拱坝,响洪甸是我国第一座混凝土拱坝。通过这三座大坝的建设,他为我国从无到有掌握现代混凝土坝设计技术做出了贡献,并有所创新。
        温度应力是水工混凝土结构设计和施工的一个关键问题。1955年,朱伯芳在国内首先开辟了这一研究领域,他阐明了混凝土温度应力发展的基本规律,提出了混凝土浇筑块、基础梁、重力坝、拱坝、船坞、孔口、库水温度、寒潮、水管冷却等一系列计算方法,广泛应用于实际工程,其中9项已纳入我国重力坝、拱坝、船坞、水工混凝土结构等设计规范。他建立了完整的水工混凝土温度徐变应力理论体系,使我国在混凝土徐变温度应力分析方面的研究工作,处于世界领先水平。
        20世纪70年代初,他首次用有限元方法对三门峡重力坝底孔段进行二维仿真分析,计算结果与实测结果符合得比较好,但混凝土高坝三维有限元仿真分析是十分困难的。近年他提出了一系列新的计算方法,包括仿真并层算法、并层坝块接缝单元、应力场分区异步长算法、温度场分区异步长算法、水管冷却等效热传导方程等,使这个难题得到了解决。
        在国外,拱坝优化问题至今仍停留在研究阶段,未能实用化,朱伯芳却已把拱坝优化完全实用化。过去设计一个拱坝体形一般需几个月甚至半年以上时间,现在用优化方法设计拱坝体形只需3~5天,一般可节约投资10%~25%,效益显著,使我国拱坝设计水平上了一个新台阶。而拱坝优化已先后应用于近百个实际工程,节约了大量投资。我国的瑞洋拱坝是世界上第一座用优化方法设计的拱坝,节省投资30.6%,已于1988年竣工,运行良好,被评为优秀工程。
        国内外混凝土坝“无坝不裂”是长期困扰水工界的一个世界性难题,朱伯芳对此进行了长期的系统研究。他先后提出了加强混凝土施工质量控制、优化材料抗裂性能、适当提高抗裂安全系数、严格控制基础温差和内外温差等指导思想,特别着重批判了广为流行的混凝土龄期28d后无需表面保护的片面观点,强调多数情况下应进行全年保温。在他指导下进行温控设计的江口拱坝和三江河拱坝,由于温控措施得当,竣工数年未出现裂缝。三峡三期工程开始前,他建议加强表面保护,采用上游面5cm、下游面3cm泡沫塑料长期保温。三峡三期工程实施时采纳了他的意见,工程竣工后,未出现一条裂缝。全世界“无坝不裂”的历史可望结束。
        2007年10月17日,是朱伯芳院士的80岁华诞。80年的生命旅程就像一座里程碑,承载着他为祖国水利水电事业栉风沐雨56年的辛勤耕耘。
        在从事水利事业的56年时间里,朱伯芳硕果累累:出版著作6本;以第一作者发表论文180余篇;1982年以水工混凝土结构温度应力研究获国家自然科学三等奖;1988年以拱坝优化方法、程序与应用获国家科技进步二等奖;2002年以混凝土高坝仿真分析获国家科技进步二等奖;2007年获国际大坝会议荣誉奖……
        56年来,朱伯芳把全部的精力和智慧倾注在我国水利水电科学事业的发展中,忘我地工作着。他为我国水利工程攻克了一个又一个难题,为我国水利事业做出了巨大的贡献。
        “科学是一个奇妙的海洋,当你遨游在其中而不断有所收获时,你会感到其乐无穷。”回顾自己几十年的科研生涯,朱伯芳院士终始无怨无悔、乐此不疲。
 


人物背景介绍

        朱伯芳:著名水工结构和固体力学专家,中国工程院院士,中国混凝土温度徐变应力、拱坝优化及混凝土坝仿真的创建者和奠基人。江西余江人。1951年毕业于上海交通大学。提出非均质弹性徐变体两个基本定理及有限元徐变应力隐式解法。提出了库水温度、温度荷载及重力坝、拱坝、船坞、水闸、浇筑块等一系列水工结构温度徐变应力计算方法,建立了混凝土温度应力和温度控制较完整的理论体系,提出了结束“无坝不裂”历史的策略和技术,并已在部分工程实现。提出了拱坝优化数学模型和求解方法,用优化方法设计的拱坝已建成170余座,可节约投资10%~30%。提出了混凝土坝仿真的一整套计算方法。提出的各种计算方法和设计准则获广泛应用,纳入我国重力坝、拱坝等设计规范的即有14种。“拱坝优化方法、程序与应用”、“混凝土应力研究”获国家科技进步二等奖,“水工混凝土结构温度徐变应力研究”获国家自然科学三等奖,“高拱坝应力控制标准研究”获中国电力科学进步一等奖。