——訪中國工程院院士曾慶元
陽春三月的一天下午,記者慕名來到長沙城南的中南大學鐵道學院,拜訪中國工程院院士、該校教授和博士生導師曾慶元。這位慈祥面善的長者,瘦高個子,穿著樸素,談吐嚴謹,給人以深刻的印象。
中國工程院院士曾慶元
1925年出生的曾慶元,原籍江西省泰和縣。在這里他度過了青少年時代,留下了求學的足跡。曾慶元作為一個貧苦農民的兒子,自幼就讀于家鄉(xiāng)的同族私塾先生門下,當時家人的目的無非是讓他讀點書,認幾個字,能寫自己的名字。然而,曾慶元一開始讀書就表現(xiàn)出他的聰明好學,令人羨慕。每天早上在先生檢查學生閱讀和背誦課文的時候,曾慶元總是背誦得很流利。他還主動要求先生多教他一些新內容,只要先生帶著讀二三遍,自己再閱讀幾十分鐘,就能順利背誦過關了。四年時間,曾慶元沒有挨過先生的“板子”,卻比別的學生學得更多的知識。那時,他讀了《幼學瓊林》、《論語》、《大學》、《禮記》、《中庸》、《孟子》、《易經(jīng)》、《左傳》等古籍,打下了中國古文知識基礎,但是沒有學數(shù)學。
曾慶元由于學習認真,成績優(yōu)秀,深受私塾先生和周圍人們的喜歡。他的堂伯父曾肇元看出曾慶元的智力非凡,就勸導慶元的父母一定要節(jié)衣縮食送子讀書。后來,曾慶元到離家七八里遠的鎮(zhèn)上讀小學,一進去就讀五年級,雖然是初接觸數(shù)學,但是他不怕困難,通過努力很快跟上了班,14歲就高小順利畢業(yè)。那時候,他的伯父在小學所在地的鎮(zhèn)上開了個小店,隔三岔五,叫曾慶元去吃飯,補充營養(yǎng),對他講一些讀書能改變人的命運的淺顯道理,并寄予鼓勵和希望。對此,曾慶元至今難以忘懷。
曾慶元的初中學業(yè)是在泰和縣立中學完成的。那年月,他主要靠父親在家務農的微薄收入來維持學費,生活很艱苦。加上抗日戰(zhàn)爭爆發(fā),日軍入侵,泰和縣城常聽到嗚嗚的防空警報聲,老師帶著學生東躲西避,后來學校遷到鄉(xiāng)下。這動蕩生活磨礪了曾慶元的意志,他懂得人窮志不窮的道理,更加發(fā)奮讀書。他在初中,除了完成課堂學習任務之外,還自學了范氏大代數(shù),比別人高出一籌。
曾慶元院士
1943年,他以出色的成績考入吉安國立十三中學高中部,又度過了難忘的三個春秋。有一次夏天他父親去看望他,手頭緊巴巴的,舍不得花錢住旅社,晚上睡在拼攏的飯桌上過夜,第二天清早曾慶元看到這番情景十分心酸。他深知父親的難處,在學校從不亂花錢,勤儉節(jié)省,潔身自好。當時國民黨、三青團在學校拉幫結派,曾慶元只埋頭讀書,從不沾邊。他假期回家?guī)透改缸鲂┝λ芗暗霓r活,割禾鋤草,體會“鋤禾日當午,汗滴禾下土”的滋味。1946年,他又順利考入南昌國立中正大學土木系。1950年畢業(yè)后留校任助教。
1953年院系調整,曾慶元調到長沙中南土建學院(今湖南大學)橋隧系任教。1954年,他到清華大學土木系當研究生,學習鋼結構。在讀研期間,他好似得了知識饑餓癥,除學習規(guī)定課程外又攻讀了彈性力學、彈性穩(wěn)定理論、空間結構分析理論、結構動力學等課程,并圓滿完成了畢業(yè)設計,為今后的事業(yè)發(fā)展打下了良好的基礎。1956年,曾慶元研究生畢業(yè),回湖南大學任教,同時進行廠房鋼結構階梯柱自由長度計算方法的研究,并提出三節(jié)柱自由長度系數(shù)計算式及考慮總空間工作、廠房柱自由長度計算法,寫出了論文,公開發(fā)表。這種計算方法還被當時的武漢建筑設計院采用。
曾院士(前排右六)和他的研究生們
1960年8月,長沙鐵道學院成立,曾慶元調到該院橋梁系。從此,他長期從事橋梁振動與穩(wěn)定的教學和研究,獨辟蹊徑,勇于創(chuàng)新,創(chuàng)立了“列車—橋梁時變系統(tǒng)橫向振動分析理論”,解決了鐵路橋梁橫向剛度的分析問題。
1964年,曾慶元在邊教學邊研究中,克服重重困難,寫出了《鋼連續(xù)梁橋豎向振動近似計算》一文,并提出了計算式。這一成果對鐵路橋梁豎向振動的分析計算原理有了重要發(fā)展。但是,“文化大革命”的動亂打斷了科研的正常進展。曾慶元說:“真正從事橋梁振動研究是從1972年開始的。”當年他有幸參加鐵道部大橋工程局橋梁研究院主持的鋼橋振動專題研究,研究鋼橋空間自由振動及靜力偏載分析。在研究過程中,曾慶元寫出了《簡支下承桁梁偏載變位、內力及自由振動計算方法》等兩篇論文,成為解析法桁梁空間分析的范例。1976年,長沙鐵道學院赴
九江長江大橋開門辦學,曾慶元應邀將他的理論和計算方法用于解決該橋設計中的難題并發(fā)揮重要作用。他初露鋒芒就引起同行的關注。
曾慶元選擇鐵路橋梁橫向振動研究課題,作為主攻方向真正進入關鍵階段是1979年。那時“科學的春天”已經(jīng)來到,科研環(huán)境更加寬松,他已升為副教授開始帶研究生,同年鐵道部第四設計院邀請他參加京廣復線武水大橋連續(xù)箱形梁橋扭轉的分析計算。在研究中,他提出了形成矩陣的“對號入座”法則,可使任何橋梁復雜系統(tǒng)的剛度矩陣以及荷載列陣均可簡便建立。這使傳統(tǒng)的結構矩陣分析產(chǎn)生了質的變化,具有重大理論和實用價值。
1984年,上海鐵路局橋檢隊教授級高工潘震濤交給曾慶元一份在滬杭線上41號橋實測的車輛構架橫向振動波形圖。他用此波形圖及自創(chuàng)的“對號入座”法則和“列車----橋梁時變系統(tǒng)空間振動方程”,首次計算出了橋梁橫向振動的波行圖。此波行圖與實測波形圖非常接近,這是在國際上從未有過的事。因為橋梁振動的隨機性非常大,按照國內外慣例,一般都用時不變系統(tǒng)振動隨機分析理論來研究的。而曾慶元卻突破了固有的認識。他發(fā)現(xiàn)同一機車、同一橋梁、同一軌道,在同樣車速下的多次實測,橋梁橫向振動位移會相差幾倍。他用能量守恒和轉換定律來解釋這種現(xiàn)象。他說,比如燒開水,火燒得猛,水分子的能量就越大,水分子振動也就越厲害。由此他提出了“列車----橋梁時變系統(tǒng)橫向振動能量隨機分析理論”,按此理論計算與大量的實測結果相符,解決了橋梁橫向振動的隨機分析問題。后來他又提出橋梁橫向剛度分析理論,算出橋梁橫向剛度限值,與國內外按經(jīng)驗制訂的限值接近。1987年他主持了九江長江大橋拱桁組合體系鋼橋動力特征及橫向剛度的研究,歷時3年順利完成。中間雖遇一些波折和麻煩,但最終仍按照曾慶元的計算結果施工,一切正常,大橋通車至今列車運行時安全平穩(wěn)。
上世紀90年代中期,曾慶元又應邀與西南交大、上海鐵大等單位合作進行“廣深高速鐵路主跨72米部分預應力混凝土連續(xù)橋”研究。其成果分別于1996年、1997年獲得鐵道部科技進步二等獎和國家科技進步三等獎。90年代后期,我國決定列車提速。如何經(jīng)濟地加固橋梁,防止大橋晃動,做到行車平穩(wěn),成了列車提速的關鍵技術之一。曾慶元的理論又派上用場。1997年曾慶元克服缺經(jīng)費少資料等困難,幫助某設計院解決了“京沈線大凌河多跨32米簡支上承鋼板梁橋”的分析計算。隨后該研究院又寄來
其它鋼板橋梁原型和加固方案,曾慶元和研究生們用3個月時間完成十多座橋梁的分析計算。此后又為鄭州、上海等鐵路局進行了幾座橋梁的分析計算,拿出了加固方案,為線路列車提速解決橋梁橫向車振問題提供了科學依據(jù)。
1998年5月,鐵道部對“列車----橋梁時變系統(tǒng)橫向振動分析理論”課題通過了專家鑒定。結論是:此項研究實現(xiàn)了重大理論突破,具有很高的學術水平,顯著的社會效益和經(jīng)濟效益以及廣闊的應用前景。其研究理論、研究方法、研究成果都達到國際領先水平。同年,這項研究成果獲得鐵道部科技進步二等獎,1999年獲得國家科技進步三等獎。1999年,曾慶元當選為中國工程院院士。2000年2月,德高望重的李國豪院士給曾慶元寫信,祝賀他當選為院士。信中表示:“你多年從事鐵路橋梁振動研究,取得了很好的成果,當之無愧。”
曾院士參加成果鑒定會
多少年來,曾慶元都是以教學為主,兼顧科研。而今,他年歲大了,主要是帶研究生。他說:“帶研究生不能誤人子弟。”他回憶當年自己從南昌大學畢業(yè)后,輾轉到了長沙,在當助教時,比起當年武漢大學同來的老師,有很多知識不曾學過,有的理論甚至沒有聽說過,他感到很遺憾。所以他后來去讀清華大學研究生,抱著追趕的態(tài)度給自己加油、加壓。他在清華大學讀了很多書,聽了很多課,才開闊了眼界,增長了知識。至今,這些學歷使他久久難忘。推己及人,他認為當個研究生很不易,人生就這么一次,千萬耽誤不得。他希望年輕科技工作者“善于學習、銳意創(chuàng)新、平凡做人”。他認為研究生打好理論功底很重要,缺乏經(jīng)驗可以在實踐中補上。
曾慶元認為,作為導師,不能“以其昏昏,使人昭昭”,一定要從嚴治學,要“以其昭昭,使人昭昭”。常言說“學高為師,身正為范”。他給學生上課,自己寫講義,講自己的觀點,面對面輔導學生,釋惑解難。對論文,他要求有理論、有特色、有新意,又能解決實際問題。比如,用穩(wěn)定理論解決列車脫軌問題,他就帶領駱寧安、江鋒、朱漢華、郭向榮、郭文華等眾多研究生,經(jīng)歷較長時間研究,創(chuàng)立了一套嶄新的列車橋梁時變系統(tǒng)橫向振動分析理論。在此基礎上,又帶領由向俊、周智輝、婁平等博士生組成的研究小組經(jīng)過近十年的研究,提出了列車脫軌力學機理及基于此機理的列車脫軌能量隨機分析理論,有著廣泛應用空間:包括制訂預防列車脫軌措施及預防脫軌標準;制訂預防脫軌的橋梁橫向剛度限值及其橫向振幅行車安全限值;制訂預防脫軌的線路標準,分析既有線路提速的允許極限車速;分析橫向振幅超限橋梁的列車走行安全性、舒適性及平穩(wěn)性;設計具有預防脫軌功能的機車車輛等等。所以2005年5月15日,鐵道部科技司在長沙召開了“列車脫軌分析理論與應用研究”成果鑒定會,順利通過了成果鑒定。專家們一致認為,這項理論研究成果為原始創(chuàng)新,實現(xiàn)了列車脫軌分析理論的重大突破,達到國際領先水平,為制訂預防列車脫軌措施及預防列車脫軌標準提供了理論依據(jù),具有很高的實用價值和廣泛應用前景。
淡泊名利是治學不可缺少的美德。曾慶元多次參與或幫助設計單位和施工單位解決關鍵技術難題,使工程進展順利,為國家節(jié)省了資金,帶來了重大的社會效益。但是,在成果獲獎時,他從不計較得失。1976年,他在長沙鐵道學院開門辦學實踐隊時參與對九江大橋的研究,成果獲獎時,沒有出現(xiàn)鐵道學院和他的名字;列車提速時的研究項目,在獲獎名單中他也沒有名字。1997年石長線
湘江大橋動工時,他研究解決了造橋機的關鍵技術。因為這個造橋機具有重大的實用價值,分別獲得鐵道部和國家科技進步獎,但還是沒有他的名字。這些他都無怨無悔、無私奉獻。他認為,只要解決了問題就行,誰做的并不重要。為人師表的他常對學生說:“一個人不要白吃飯,只要在某方面有新發(fā)展,有所前進就行。”曾慶元的高尚品格,時常激勵著學生做正直有用的人?,F(xiàn)在在他門下畢業(yè)的博士生20名、碩士生16名,在讀的12名。許多研究生因為專業(yè)理論和基礎理論扎實,又能聯(lián)系實際,受到用人單位好評,在工作中取得了出色的成績。有個
橋梁博士,畢業(yè)后去浙江省從事隧道施工,他把導師曾慶元的理論和研究方法用于隧道施工,解決了難解的問題,被浙江省交通廳聘為副總工程師,主管全省公路建設與維修工作,成了全省該領域的棟梁之才。
從江西革命老區(qū)紅土地上走出的曾慶元,始終不忘井岡山“紅米飯,南瓜湯”的艱苦奮斗的優(yōu)良傳統(tǒng),雖說身在城市,依然過著儉樸的生活。
曾慶元衣著很普通,身上的鴨絨衣穿了一年又一年。他平時不抽煙、不喝酒,愛好讀書和散步,每天持之以恒。他出門喜歡走路。雖然他和另一位院士備有專用小車一輛,但他很少乘坐,進城去商店總喜歡步行。他訂閱了《參考消息》、《光明日報》和《中國教育報》,愛看電視新聞,關心國家大事。他常說:“自己是‘土生土長的土包子’,如果說今天做出一些成績的話,也是應該的。”
曾慶元有個溫暖的家。老伴董梅英,也是故鄉(xiāng)人,現(xiàn)已年過八旬,耳聰目明,原來在長沙鐵道學院幼兒園當保育員。她雖然文化不高,但是為人厚道,勤儉持家,通情達理,充滿愛心。她幾十年如一日,始終支持丈夫的教學和科研工作。應該說,曾慶元的成績有他夫人的一份功勞。在長沙鐵道學院建院之初,生活條件艱苦,那時曾慶元又患了坐骨神經(jīng)病,教學繁忙,病未愈就出院上課,腳一拐一拐的,服藥、飲食、起居,全仗夫人照料。前些年,曾慶元又一次重病住院做手術,董梅英無微不至地關心他,端茶倒水,調理飲食,常陪伴在側,好言寬慰丈夫樹立信心,戰(zhàn)勝疾病?,F(xiàn)在她每天安排清淡飲食,督促丈夫按時休息,為曾院士創(chuàng)造了良好的生活條件。
曾慶元有兩子一女,各得其所,過著平淡而充實的生活。大兒子在另一所大學當汽車司機,二兒子在圖書館當管理員,女兒當資料員,現(xiàn)已退休,有一個外孫在讀研究生,子女們和和氣氣,對老人孝順,?;丶铱纯?,問寒問暖。曾慶元夫婦沒有請保姆,有些重一點的家務活,子女常來幫忙打理。
少小離家的曾慶元對故鄉(xiāng)充滿著眷戀之情,每逢佳節(jié)倍思親,時常與家鄉(xiāng)親友有電話聯(lián)系。有一次,他侄女來電話問候,順便談到曾慶元父親的墳墓年久失修。曾慶元爽快地回答,因自己年邁體弱,不能回家修墓,要他們親屬后人代勞幫忙,所需修理費用全由他承擔。每當他在報紙上和電視里看到家鄉(xiāng)發(fā)生了巨大變化,山變綠了,路變寬了,人變富了,他就感到無比興奮。他表示,可惜年歲大了,不能為家鄉(xiāng)建設做更多的事,但希望江西的明天更加繁榮發(fā)達,廣大群眾生活更加美好。
時間一分一秒地過去,轉眼快要下班了,曾慶元看看手表,愉快地結束了我們的談話。