吳炳焜

吳炳焜，岩土工程專家，資深教授，我國土力學及基礎工程學科的開拓者之一。長期致力於土力學及基礎工程的教學和科學研究工作，尤其在樁基理論方面具有深厚的造詣，並取得了豐碩的成果，為該學科的發展和我國的鐵路工程建設做出了重要貢獻。

基本介紹

• 中文名：吳炳焜
• 國籍：中國
• 出生地：浙江省杭州市
• 出生日期：1914年10月4日
• 職業：岩土工程專家，資深教授
• 畢業院校：天津北洋工學院（現天津大學）土木系
• 性別：男
• 學歷：大學學歷

人物生平

吳炳焜，幼年在浙江鎮海讀國小，1927年入杭州安定中學，1930年入浙江省立杭州高級中學。1933年考入天津北洋工學院（現天津大學）土木系，修水利專業。在此期間， 他參加了著名的“一二·九”運動，作為學生會常務幹事，他積極發表演講，宣傳抗日救國道理。1937年夏畢業後，在南京資源委員會水利處工作。隨後抗日戰爭爆發，單位內遷至武漢，他未隨行前往，並自1938年始，先後在昆明大昌建築公司、重慶工務局、兵工署建庫委員會等單位工作。1940年回昆明與同學、朋友們創建了致遠建築公司，並出任經理，主要承擔機場跑道及房屋建築的建設。1947年赴美留學，在耶魯大學研究生院學習結構工程和土力學，次年轉至威斯康新大學水利系學習，並於1949年初獲科學碩士學位。其時，正值解放大軍渡江在即，他毅然放棄繼續深造的機會，回國迎接解放。同年8月，受聘為交通大學唐山工學院（現西南交通大學）水利工程教授。到校後，講授水工課程並籌建水力學實驗室。1950年，開設土力學課程，隨後相繼籌建了土力學實驗室和土力學地基及基礎工程教研室，並任教研室主任。1980年後，曾擔任西南交通大學套用力學研究所所長。他在20世紀50年代主要從事土力學理論的研究工作，60年代至80年代初的20多年中，則致力於樁基礎的理論研究工作。80年代始，他獨闢蹊徑，開始了以機率方法研究粒性介質力學，進而建立土力學基本理論的艱難探索，直到生命的最後一刻。

吳炳焜

吳炳焜自1957年中國土木工程學會土力學及基礎工程委員會成立時，即當選為理事，1986年後為名譽理事。1980年由學會推薦，成為國際土力學與基礎工程學會會員。他還曾任唐山市城市建設委員會委員、鐵路高等學校橋樑與隧道專業教材編審委員會委員。由於科研成績突出，他曾於1978年分別被評為鐵道部鐵路科技戰線先進個人和四川省科學技術先進工作者。

主要科學技術成就

我國土力學理論研究的開拓者之一

1949年在唐山工學院任教後，吳炳焜即在唐山工學院開出土力學課程，隨後籌建了土力學實驗室。實驗室擁有三軸試驗儀等當時最先進的土工試驗設備，為研究工作的開展創造了良好的條件。 1954年，他在 《土木工程學報》 上發表長篇論文 《散體的限界平衡》 ，將索柯洛夫斯基的粒性介質理論系統地介紹到我國。稍後，又在《土木工程學報》上發表討論文章，對土力學中兩個經典土壓理論提出了自己的獨到見解，澄清了人們的一些模糊認識。第一個五年計畫期間，在我國西北地區進行的鐵路等基本建設中，依照前蘇聯對黃土的研究成果指導設計和施工，結果出現了邊坡坍塌等許多問題，這說明我國黃土具有其自身的特點，為此，國內開展了對黃土的系統研究工作。在此期間，他於1956年帶領學校一批年輕教師參加了鐵道部組織的考察組，前往西北地區進行實地調查，並進行了相應的研究工作：一是在具有典型濕陷性質的蘭州近郊東崗鎮第四級台地上進行現場荷載試驗，研究黃土地基的承載特性；二是取土樣在室內進行試驗，研究黃土的力學性質。在歷時一年半的試驗期間，他多次親臨工地指導和參加試驗工作。現場試驗完成後，根據試驗結果，他對黃土地基的承載特性進行了深入的理論分析，並完成長篇論文《由地基載入試驗研究蘭州台地淺層黃土的變形》。同一時期，還自東崗鎮和距蘭州五六十公里的邵家堂取回大量原狀土樣，套用當時最先進的土工儀器——三軸試驗儀進行了總計80餘組的三軸壓力試驗。之後，套用塑性理論對試驗結果進行分析研究，確定出黃土的強度及變形性質，其成果以長篇論文《蘭州黃土的變形性質和抗剪強度》發表於第一屆全國土力學與基礎工程論文報告會上。上述研究成果為當時我國黃土地基基礎規範的制定做出了重要貢獻。 以粒性力學為基礎建立土力學的基本理論，是他自20世紀50年代起就開始探索的一個難題，為此，他一直堅持不懈地大量閱讀數學、力學、物理等有關書籍，為相應的研究工作奠定理論基礎。但由於其他工程科研項目的緊迫性和其間各種政治運動的干擾，一直未能全身心地投入到相應的研究工作中。進入20世紀80年代後，已逾古稀之年的他又重新開始了新的攀登。他從機率的角度出發，將土顆粒的受力和變形作為隨機過程來研究，針對粒性介質的特點，重新定義了應力的概念，並建立了相應的平衡方程。在此基礎上，又引入靜定應力張量的概念，對半無限體在帶狀荷載作用下的應力分布等問題進行了求解，並相繼發表了《The Probabilistic Aspects of Stress Tensors in Mechanics of Particulate Media》（粒性力學中應力張量的機率形態）等4篇研究論文，還有許多後期的研究成果尚未及整理髮表，他便溘然長逝了，給我們留下了無盡的遺憾。

對樁基理論發展的貢獻

吳炳焜的研究工作總是與國家工程建設的需要密切結合。20 世紀50至60年代，我國修建武漢長江大橋和南京長江大橋時，採用了管柱這種新型基礎形式，他承擔了管柱振沉過程中土阻力的變化規律及管柱岩石地基承載力這兩個重要問題的研究工作。對第一個問題，他建立了不同的土阻力模型，並套用非線性振動理論計算分析了管柱的下沉及管柱應力等問題，給出了土阻力係數的確定方法，相應的研究成果於1962年以長篇論文 《管柱振沉運動》 發表於《全國鐵路論文報告會土建組論文集》。在此基礎上，又著重研究了管柱振沉時土阻力的變化規律，完成論文《The Resistance of Soils in Vibro-sinking of Precast Reinforced Concrete Pipe Piles of Large Diameter》（大直徑鋼筋混凝土管柱振沉過程中的土阻力），發表於第六屆國際土力學與基礎工程會議論文集，產生較大學術影響，國外學者的著作中多有引述。對第二個問題，即管柱岩石地基承載力的確定，當時並無章可循，於是他套用塑性力學中的界限分析法對此進行了深入的理論分析，提出極限荷載的計算公式。另一方面，他還套用回歸法對大橋工程局在武漢和南京進行的大型模型試驗的試驗數據進行了計算分析，最後提出相應的承載力計算公式，這些成果為後來鐵道部制定嵌岩柱基岩石承載力規範公式提供了參考依據。由於貢獻突出，他於1985年獲得“南京長江大橋建橋新技術”首屆國家科學技術進步特等獎的榮譽獎。 進入20世紀70年代，吳炳焜對樁基的研究工作主要集中在兩個方面：一是樁的承載特性及土阻力、橫向抗力的確定，二是樁基的結構計算。對第一個問題，他主要研究了如何對試樁的測試數據進行合理處理和分析，從而得到正確的結論。事實上，早在1963年，他就提出了用數理統計理論確定樁的容許荷載的新方法，並以論文《由靜載試驗決定樁的容許荷載》發表於 《唐山鐵道學院學報》 。到70年代後期，他與四川省交通廳科研所合作，對大量的試樁數據進行分析，並創造性地將樣條函式和非線性規劃方法用於試樁容許荷載和土阻力及橫向抗力的確定，為試樁數據的分析提供了有效的方法，其相應的研究成果發表於《Nonlinear Programming Method in the Analysis of Test Pile Data》（試樁資料分析中的非線性規劃方法）及《從試樁數據估算土支承力係數》等論文中。在樁基計算方面，則以高承台樁基為主要研究對象，這也是當時的一個熱點問題。他首先就樁的橫向抗力計算模型及相應的求解方法進行了理論分析，然後套用無量綱化方法，以樁基的剛度係數為核心，對樁基礎的計算方法進行了系統深入的研究，並發表了一系列科研論文。其中，《樁和樁基的剛度係數及其套用》被第一屆全國科技大會評為優秀科技論文。他的這些成果對我國樁基理論的發展做出了重要貢獻。

博學多識 教書育人

吳炳焜為人民教育事業辛勤工作了50餘年，為國家培養了大量優秀人才。1949年回國在校任教後，他即開始講授水工課程並籌建水力學實驗室。次年，開出土力學課程，隨後籌建土力學實驗室，不久又成立了土力學地基及基礎教研室，並任教研室主任。他學識淵博，講課時對問題的闡述既高屋建瓴，又深入淺出，同學們普遍感到學得紮實，畢業工作後更覺受益匪淺。他在1958年主持編寫的教材《土力學地基和基礎》，不僅為各鐵路高校廣泛採用，還深受從事鐵路建設的技術人員的歡迎，且影響深遠，直到20世紀70年代還供不應求。 他非常注意對青年教師的培養，除嚴把試講、備課、講課各教學關外，還特別鼓勵並指導他們參加科學研究工作，提高業務水平。為使青年教師有更多的機會參加現場實踐，他將大量的教學工作壓在自己肩上，曾一人同時講授三個不同專業班級的課程。除此之外，在20世紀五六十年代，不少高校相繼派青年教師來我校土力學教研室進修，在他的指導下，這些教師的業務水平得到了大幅度的提高，以後大都成為學校教學和科研的帶頭人。 早在20世紀60年代初，吳炳焜就開始招收土力學基礎工程學科的研究生。1979年我國開始實行學位制度後，他成為國家批准的首批博士生導師。他對研究生指導細緻而要求嚴格，特彆強調“認真”二字，即嚴謹的科學態度和一絲不苟的學習工作作風，事實上，他本人的一生就是如此，這點對其學生的影響極大。他培養研究生不求量多，但必保質高，即使在已逾80高齡之際，無論是制定培養計畫，講授課程，還是論文輔導，都是親自動手，決不委託他人。 吳炳焜一生喜書好讀，他個人就曾有逾萬冊的藏書，其中除專業書籍外，還有大量數學、力學、物理以及文學、哲學、大百科全書等。他的語言天賦很高，在中學時已熟練掌握了英語，並學習了德語，在以後的學習和工作中，又相繼掌握了俄語、法語、日語，這使他能及時掌握世界科技的最新理論和動態，並將其用於自己的研究中。凡是和他接觸過的人，無不敬佩於他深厚的理論功底和淵博的學識。

主要論著

[1] 吳炳焜.散體的限界平衡.土木工程學報，1954（2）：131-162.

[2] 吳炳焜，等.蘭州黃土的變形性質和抗剪強度.第一屆全國土力學及基礎工程論文報告會論文集，1958.

[3] 吳炳焜，等.土力學地基和基礎.北京：高等教育出版社，1958.

[4] 吳炳焜，等.由地基載入試驗研究蘭州台地淺層黃土的變形.黃土資料（第三輯）.北京：人民鐵道出版社，1959. [5] 吳炳焜.由靜載試驗決定樁的容許荷載.唐山鐵道學院學報，1963（1）：1-9.

[6] 吳炳焜.岩石地基的承載力.西南交通大學科研報告，1963.（見吳炳焜土力學與基礎工程論文選集189-214） [7] Wu Bingkun.The Resistance of Soils in Vibro-sinking of Precast Reinforced Concrete Pipe Piles of Large Diameter.第六屆國際土力學與基礎工程會議論文集，1965.

[8] 吳炳焜.管柱振沉運動.全國鐵路科研論文集——橋樑墩台基礎及水工文輯.北京：人民鐵道出版社，1965.

[9] 吳炳焜.管柱振沉時土的阻力.土木工程學報（岩土力學及基礎工程分冊），1966.

[10] 吳炳焜.關於橫向受力樁的理論解.西南交通大學科研論文，1974.（見吳炳焜土力學與基礎工程論文選集299-310）.

[11] 吳炳焜.樣條函式的套用.西南交通大學科研報告，1975.（見吳炳焜土力學與基礎工程論文選集264-298）.

[12] 吳炳焜.平板網路分析.西南交通大學學報，1977（1）：43-54.

[13] 吳炳焜.樁和樁基的剛度係數及其套用.橋樑建設，1977（3）：1-33，72-99.

[14] Wu Bingkun.Nonlinear Programming Method in the Analysis of Test Pile Data.英國土木工程學會樁和樁基會議交流論文，1979.

[15] 吳炳焜.從試樁數據估算土支承力參數.中國土木工程學會第三屆土力學及基礎工程學術會議論文選集.北京：中國建築工業出版社，1981.

[16] 吳炳焜.桁架網路的環路分析.西南交通大學學報，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] 吳炳焜.吳炳焜土力學與基礎工程論文選集.北京：中國鐵道出版社，1998.