李國豪(學者)

李國豪
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李國豪 (學者), 1913年4月13日 - 2005年2月23日, 於廣東梅縣出生, 中國著名的橋樑結構力學家、土木工程學家和傑出的教育家。

他是首批中國科學院院士，中國工程院院士，成為如陸元九、王越、嚴悄等是中國少數的雙院士之一。他是國際橋樑與結構工程協會(IABSE)的中國組組長，世界十大著名結構工程專家之一（亞洲僅2人，另1 人為日本學者），1987年又榮獲「國際結構工程功績獎」。

李國豪在德國攻讀博士學位期間，研究出「懸索橋按二階理論實用計算方法」，震動了橋樑工程界，26歲獲得「懸索橋李」美譽。 武漢、南京長江大橋，上海南浦大橋，浙江錢塘江大橋, 東莞虎門大橋，汕頭海灣大橋等設計建造工作，並擔任上海寶山鋼鐵總廠工程技術顧問委員會首席顧問。

目錄

生平

1936年，在國立同濟大學工學院就讀時的李國豪
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李國豪的父親早年參加辛亥革命，後去印度尼西亞經營雜貨小生意。從小與母親相依為命，5歲在村裏上小學， 因天資聰明，13歲便插班讀初二；16歲未讀完高中，李國豪去上海，考入當時以醫科和工科著名的國立同濟大學。大學畢業後，留校擔任結構力學和鋼筋混凝土結構助教。 抗日戰爭爆發，代替離校的德國教授講授鋼結構和鋼橋課程。

留學德國

1938年秋天，李國豪獲德國洪堡獎學金資助到德國達姆施塔特工業大學進修， 由於成績優異，德國破例批准他直接考博士學位。

達姆施塔特工業大學是德國一所歷史悠久的大學, 進入該大學的第二年，李國豪結合當時擬在漢堡修建的一座主跨800米的公路鐵路兩用懸索橋開始博士論文研究工作。 他從懸索橋加勁梁變位理論（二階理論）的彈性彎曲微分方程，悟出懸索橋的受力相當於一個受豎向荷載的梁同時受一個軸向拉力。 由此他延引出《懸索橋按二階理論實用計算方法》概念，並用模型試驗加以驗證。 論文在《鋼結構》雜誌發表後，在橋樑工程界引起了極大迴響，從此他被稱譽「懸索橋李」 ， 當時年僅26歲。

第二次世界大戰期間，在德國發表了近10篇重要論文，成為首名獲得德國「特許任教工學博士」學位的中國留學生，他的論文至今仍作為經典懸索橋二階理論的寶貴歷史遺產，被各國教材所引用。

回歸祖國，發揮建造橋樑才華

南京長江大橋
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第二次世界大戰結束後, 李國豪偕同妻子回國，歷時多月多次輾轉才回到祖國, 在途經法國馬賽時，他的第一個孩子出生, 取名「歸華」。

到達上海後回到同濟大學教書，校內創辦了橋樑工程專業，先後出版了中國第一部在橋樑領域的中文教材《鋼結構設計》和《鋼橋設計》。

1956年，擔任同濟大學副校長，不久創設工程力學專業，並親自講授板、殼力學，培養了首批工程力學專業的大學生。 1977年升任為校長，制定了同濟大學「嚴謹、求實、團結、創新」的校訓，提出兩個轉變辦學方針，恢復德語教學及與德國聯繫緊密的傳統，恢復同濟大學綜合性大學的發展定位。

課堂上, 他時常向學生們重複這一句話，「希望同學們把自己的前途和祖國的命運緊密相連，投身民族復興的偉大事業，為國家多做貢獻。」

李國豪曾參與過國家幾乎所有重要橋樑的建設， 如武漢長江大橋、南京長江大橋，到後來的上海南浦大橋、江陰長江大橋、東莞虎門大橋、汕頭海灣大橋、長江口交通通道、杭州灣交通通道等等。

文化大革命時期，他被單獨囚禁， 在監獄裡進行大量理論分析和數據演算，研究武漢長江大橋的晃動現象，最後確定晃動現像不影響橋樑安全，並寫出專著《桁樑扭轉理論——桁樑橋的扭轉、穩定和振動》。 改革開放初期，上海開發浦東在即，當時日本表示可以提供技術支持建橋樑。 李國豪知道後，大怒：「中國橋樑界完全有信心、有能力在黃浦江上架橋！」從此，開創了中國人自主建設大跨度橋樑的新時代。

近年為中國爭取大跨度橋樑的自主設計權並贏得了許多實踐的機會，為中國提高了橋樑的技術與國際學術地位。他對結構理論包括空間結構、非線性問題、橋樑穩定和振動等創造許多貢獻。

活到老，學到老

李國豪已年屆80多歲，開始學電腦，學漢語拼音、筆劃輸入法等，碰到掌握電腦知識、技能的人，他都虛心請教，後來發E-mail，用電腦寫文章等，他都學會了。

90歲的時候，還買了多種外文書，如法文、西班牙文、德文書等，學習外語以增加知識。 有一次接待法國外賓，他用法語致歡迎詞，法國朋友很高興，立即有親近感，交流氣氛融洽。

李國豪的理論與發展

李國豪研究橋樑模型
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一, 「懸索橋李」----變位理論的實用方法

1925年，E.Melan 建立起懸索橋變位理論的微分方程。 方程中出現的非線性項使基於迭加原理的影響線失效，而且必須反覆迭代求解，當時沒有計算機，還是手算時代, 給工程師們帶來十分繁重的計算工作。 許多學者都想尋求一種近似方法來克服計算的困難，李國豪在他的研究中發現：

1. 懸索橋變位引起非線性項相當於將主索的水平拉力直接作用在加勁樑上的效果。 根據這一發現所提出的等效模型，不但揭示了懸索橋力學本質，而且使這種複雜的結構分析一下子被簡化了，特別是為振動分析鋪平了道路。

2. 雖然非線性項的存在使迭加原理失效，但影響線卻是橋樑計算中確定最不利加載位置的依據。 考慮到大跨度懸索橋中活載相比於恆載較小的特點，李國豪提出了奇異影響線的概念，將非線性問題在有限制的範圍內加以線性化。

3. 為了減輕反複試算和迭代計算的困難，李國豪找到了通過3次線性理論的計算，然後內插求解的途徑，巧妙地解決了問題。

上述3個基本思想構成了他的實用方法的骨架。 這在40年代初是具有重大意義的突破。 他的論文至今仍作為經典懸索橋二階理論的文獻被各國教材所引用。 特別是在德國，「懸索橋李」的美名一直流傳著，在土木工程界受到一代學者的尊敬。

二、結構穩定理論

現時，西德標準DIN 4114 結構穩定規範是全世界結構工程界所熟知的權威性文獻。 當年克雷帕爾教授是主持編寫工作的負責人之一，而李國豪是他的主要助手參加了許多條文的研究和編寫工作，付出了大量的心血。

在40年代初，理想中心壓桿的歐拉臨界力，即第一類穩定的分支壓屈荷載已為工程界所掌握，而偏心壓桿的第二類穩定壓潰荷載的研究尚處於探索階段。 對於壓彎桿件包括一些壓彎的框架和拱是否存在分支點的問題，當時還缺少明確的認識。

李國豪在參加DIN 4114 規範的工作中意識到區分兩類不同性質的穩定問題的重要性。 他以能量變分的形式於1943年提出的《彈性平衡分支的充足辨別準則》一文，從理論的高度闡明了兩者的本質區別和辨別準則。

這一辨別準則具有普遍的指導意義，它對於板的翹曲、樑的側傾、拱和鋼架的屈曲以及桿的彎扭屈曲等都是適用的。

三、離散桿系結構的連續化分析方法和桁樑彎曲與扭轉理論

桁架是一種離散的桿系結構。 在計算機尚未問世的40年代，用傳統的手算方法分析，即使只有10餘次超靜定桁架結構也是一件十分繁重的工作。 1943年，李國豪在分析一座複雜的多腹桿菱形桁架體係時，提出了「桁架和類似體系計算的新方法」，開闢了離散結構分析的新途徑。 1973 年，他又建立了「桁樑的彎曲與扭轉理論」，系統地解決了桁樑結構的空間分析、穩定分析和振動分析的整套計算方法。 同時，也澄清了武漢長江大橋的晃動現象的本質。

李國豪還將有限元法的思想引入了桁樑橋的分析。 他把連續化了的桁樑結構再分段離散, 建立了特殊的「桁樑有限元」，其中包括了反映桁樑橫截面翹曲和畸變的必要的位移參數。 分段離散後的單元又便於處理變截面和多跨連續等的實際情況以及考慮桁樑、拱和懸索等其他體系的相互組合，特別是對於穩定和振動分析，可以大大節省計算時間。

四、結構振動理論

30年代，鐵路橋樑在蒸汽機車牽引的列車通過時的強迫振動問題是一個熱門的課題，當時主要的研究對像是簡支樑橋。 漢堡公路二用懸索橋的設計提出了懸索橋的強迫振動問題，李國豪提出「等代梁」的概念順利地解決了這一難題。 50年代，他又將懸索橋的振動理論推廣應用於拱橋振動問題。

60年代，他承擔了結構抗爆的研究任務。 1976年唐山大地震以後，他帶領大批教師投身到房屋和橋樑的抗震研究，使同濟大學成為中國地震和防護工程學科的研究中心之一。 70年代末，面臨中國大跨度斜拉橋發展的新形勢，他又帶領助手開闢了橋樑抗風研究的新領域，培養了一批人才，確立了同濟大學在中國抗風工程研究中的領先地位。

五、橋樑空間分析

1958年，李國豪發表了《斜交各向異性板彎曲理論及其對於斜橋的應用》一文，他通過斜交坐標將正交各向異性板理論延伸為斜交各向異性板的理論。 這一開拓性工作引起了國外力學界的重視，並以「李氏理論」為名被廣泛引用。

橋樑是一個空間結構，一般都通過荷載橫向分佈的計算使空間分析平面化，世界各國學者在研究中為簡化力學模型形成了許多學派。 70年代初，李國豪提出了一種能概括所有各種算法的新的梁系模型，並編制了許多實用的圖表，新的梁系模型與實際橋樑最為接近，計算簡便，考慮了橫隔樑的重要作用。 1977年，他的《公路橋樑荷載橫向分佈計算》一書的出版是這一延續30年的傳統課題的最後總結。

1978年，李國豪又發表了《拱橋荷載橫向分佈理論》一文，大大改進了當時普遍採用的粗略算法。 1989年，他進一步推廣這種分析方法，完成了曲線橋荷載橫向分佈計算的研究。

六、促進中國大跨度橋樑建設的發展

虎門大橋
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李國豪晚年任上海市政協主席期間，多次向時任上海市市長的江澤民呼籲自主設計南浦大橋，他所建議的結合梁斜拉橋方案, 經專家評審後被選為最後的實施方案，南浦大橋的建成，加強了中國橋樑工程界的信心，和促進了中國大跨度橋樑建設的發展，使中國橋樑技術取得了巨大的進步，提高了中國橋樑界的國際地位。

繼上海南浦大橋之後，他又致函當時的廣東省省長葉選平，力陳廣州虎門珠江大橋應當由中國人自己設計的主張，從而開展了中國自主設計建造現代懸索橋的新時代

七、為解決上海寶鋼工程樁基水平位移問題作出了貢獻

80年代初，李國豪作為上海寶山鋼鐵總廠工程的技術顧問委員會的首席顧問，解決了工程中的樁基水平位移問題中，出色的理論分析作出了重要貢獻。

人物評價

• 吳啟迪：李國豪崇尚真知、嚴謹求實的治學之道，誨人不倦、立校為公的崇高品德，為同濟大學留下了寶貴的精神財富。
• 周祖翼、裴鋼：在同濟大學百年發展史上，李國豪發揮的作用和影響最為長遠而深刻，堪稱「同濟之魂」。
• 中國民主同盟網站評：李國豪院士的一生，幾乎可以用兩個詞來：科學和愛。為愛而獻身科學；一生從事科學卻仍保持一個普通人對人、對人類社會、對祖國的深情的愛。　稱其為「科學孕於率真，偉大寓於平凡」。
• 人民網：一生才智架橋樑。
• 中國土木科技網：在科學研究工作中，李國豪崇尚實事求是的作風和嚴謹科學的態度，以刻苦堅毅的精神解決了結構理論中的許多難題。李國豪的思維方法富於開創性，他的成果閃耀著智慧的光芒，因而在國際、中國贏得了威望。

視頻

上海南浦大橋景彩