冶金专家:王铁梦

作者:中国科学技术专家传略              发布时间:2015-07-20


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     王铁梦,工程裂缝控制专家。在国家重大工程建设实践中解决和处理了诸多重大技术难题,特别在工程结构裂缝控制、地基处理及结构安全等领域创新发展了工程结构裂缝控制理论,取得独创性成果。为国家节约了大量投资,确保了工程质量,加快了工程进度,为国家建设作出了突出贡献。    

王铁梦,满族,193012月出生于辽宁省铁岭市。1955年毕业于哈尔滨工业大学土木工程系工民建专业。毕业后留校任助教,后借调北京中国建筑研究院工作,于1961年正式调入冶金工业部建筑研究总院从事工程地基基础与工程结构裂缝控制研究。50余年间辗转于国家重点建设工程现场,如“156项重点建设”、人民大会堂等十大工程、武钢、鞍钢、包钢、太钢、攀钢、上海宝钢等工程。他参加了大量现场科学实验工作,在工程结构裂缝控制、地基处理及结构安全等领域作出了突出的贡献。特别是在地下工程中超长大体积混凝土温度伸缩缝间距理论方面,取消伸缩缝和后浇带的条件,提供了理论计算公式,提出“抗与放”的设计原则,统一了国际上设计方面设缝与不设缝的两大流派的方法,编制了行业规范YBJ224-91。他提出应用“跳仓法”施工解决结构温度收缩应力,控制裂缝的理论依据并在许多重点工程中得到应用。在软土地基处理方面解决了宝钢重大技术难题如地基水平位移问题,在上海合流污水工程、地铁工程、核电站建设、上海浦东新区建设、巴基斯坦核电站、伊朗地铁、香港水处理、美国M-1工程等国内外重大工程技术问题中做出了杰出的贡献。他完成了4部专著、有50余篇论文在国内外发表。

王铁梦曾任党的十二大代表,荣获全国劳模、冶金部劳动英雄、上海市劳动模范、上海浦东新区建设首届科技功臣等荣誉称号,曾获国家科技进步特等奖,国家科技进步二等奖,全国科学大会奖。其著作获国家新闻出版署1999年全国优秀科技图书二等奖和国家科技进步二等奖,冶金部科学技术进步二等奖

解决工程裂缝等难题取得独创性成果 

40余年来,王铁梦解决了大量工程技术难题。对工业与民用建筑钢筋混凝土及大体积混凝土温度伸缩裂缝与工程裂缝问题进行了深入系统研究,取得了独创性的成果。

1957年,他首次对我国沿用的苏联规范提出异议并接合实践进行研究,建立了工业厂房结构温度伸缩缝许可间距的计算公式及温度应力计算新方法,提出了取消伸缩缝的条件及开裂机理,并解释建设实践中的反常现象。该论文经苏联建筑科学院推荐,两次发表于苏联《工业建筑学报》,引起国内外工程技术界的重视。1958年从事北京十大工程中的科技工作,针对人民大会堂132米主体框架,提出了不设伸缩缝(超过规范要求3倍 )的理论依据,并为设计施工所采纳。该理论至今应用于结构裂缝控制分析和结构抗震、抗差异沉降、防水、标准化等方面。为鞍钢、包钢、太钢、舞阳钢厂、武钢、攀钢二期等工程解决了大量工程裂缝及危险建筑问题。1961年在沈阳建立了第一座工业建筑无伸缩缝的试点工程,取得了成功。其研究成果有效地应用于国内重点建设现场并在及辽南地震和唐山地震区结构物破坏诊断与加固工程中,为重灾区厂矿128个项目做出鉴定,其中42项得到恢复生产。从舞阳4200毫米轧机和武钢1700毫米热轧机基础建设工程开始,他深入探索大体积混凝土设备基础无伸缩缝和裂缝控制问题。通过大量工程观测,模拟实验以及理论分析,探索出控制裂缝的主要因素,证实结构物长度与约束应力呈非线性关系,最先提出“抗与放”设计原则和裂缝出现及扩展宽度的新计算公式,并成功运用于宝钢多项超长大体积钢筋混凝土基础工程。其后又成功应用在许多大中型建设项目中,如哈尔滨9兆伏加速器探伤室、两淮煤矿竖井、上海、深圳、珠海等高层箱体基础,北京正负电子对撞机隧道、大型钢铁企业的高炉基础、炼钢厂基础、轧钢厂基础、航天部140工程试验基地、秦山核电站、巴基斯坦核电站、浙江三门核电站、山东海阳核电站、广东台山核电站、阳江核电站等核电建设领域。

19796月宝钢现场急需的5台超大型300吨吊车,由于通道上的吴淞大桥大量裂缝,被禁止通行。王铁梦运用自己的计算公式和处理裂缝经验,认定可以正常通过。在吊车过桥时,为了记录吊车过桥时裂缝的动态反应,他采用裂缝刻度放大仪并将自己悬吊在桥下观测,并指挥吊车安全通过。

援外项目巴基斯坦恰希玛(CHASHMA)核电站工程,要求严格控制裂缝,防止射线泄漏。当地气候恶劣,气温最高达49℃,湿度低于30%以下。王铁梦赴现场提出了综合控制裂缝方法,从材料优选、滑动层设置、合理构造配筋、人工冷却及养护措施等方面,确保了大体积混凝土不出现有害裂缝。

他提出的关于裂缝分为有害与无害两大类的观点,对处理上海浦东等地混凝土工程质量及裂缝问题作出了突出的贡献。上海民生路码头大体积混凝土基础超长、超厚,在上海50年一遇的零下8℃气温下,连续无缝浇筑,取得了温控及裂缝控制的成功,突破了国内外惯用的有关最低温度最大厚度的规范。1996年王铁梦赴香港处理新界水厂的大批工程裂缝,提出报告分析原因,指出设计中配筋不当的问题。事后英方承认设计中存在问题,并承担一定的责任。

王铁梦对裂缝控制的研究与目前国际上俄国、美国、日本、英国等的专题性研究不同,认为工程裂缝受设计、施工、生产及使用等诸多因素影响,有极大的综合性。他系统地研究变形效应工程裂缝理论及裂缝加固的工程处理经验,并应用在大量工程实践中,以解决危房、危桥等技术难题。为推广该项技术,王铁梦和他的同事共同开发出了建筑物裂缝控制专家系统,已应用于工程实践。其成果已在美国第六届土木工程会议论文集上发表,引起普遍重视。

近几年,他应用“抗与放”的理论,多次为解决国际工程难题作出重要贡献。如伊朗德黑兰地铁隧道2号线混凝土道床裂缝控制、香港派安地下大型灌注桩内部裂缝难题及埃及国会大厦裂缝控制、中国驻美大使馆、俄罗斯波罗地海明珠等工程裂缝控制。

王铁梦应邀参加美国国际土木工程计算技术会议,宣读关于采矿竖井裂缝控制论文,并被美国选入论文集,1996年他参加了中日结构交流会并宣读《软土地基处理及混凝土裂缝控制》论文,结合设计施工研究开发无伸缩缝、无沉降缝、无后浇带的“跳仓法”,即“船式基础”新技术,并在上海世博会主题馆工程中(超长达350米)获得成功应用,引起日方与台湾同行的极大重视。在上海、大连、北京、厦门及深圳等地应用“跳仓法”施工设计,建成30余项超长无缝大型地下工程,控制裂缝取得圆满的成功。

在宝钢建设中,中方耗资125万元委托日方进行钢管桩极限承载力试验未取得最终结果。王铁梦提出在钢管桩中灌注混凝土形成复合桩基,并进行试验,取得了桩基极限承载力数据,已应用于二、三、四期工程,节约投资20%。炼钢厂一侧需开挖7米深的连铸工程基础,日本专家断定炼钢厂将产生220毫米的有害位移。日方提出“分十块”开挖方案,王铁梦与施工单位合作,做了位移有限元和温度应力分析,采取地下连续墙与拉锚结合新工艺,一次大面积开挖,150米超长基础一次浇灌取得成功,缩短工期6个月,节约1200万元,节约特种钢材1000吨。因此,该项目1988年获冶金工业部科技进步一等奖。另外,还应邀赴国外,为美国、俄罗斯、伊朗、巴基斯坦及南非和中东地区处理技术难题。

19851988年间浙江义乌大桥,大连高速公路大桥以及近年来建造的两座跨海大桥和几座长江大桥,奥运会场馆,海峡西岸重点工程,某些国防工程以及20067月中国驻美国大使馆等超长大体积混凝土工程都遇到了不同程度的裂缝控制问题,引起人们的担心,但在王铁梦的协助下,圆满地解决了工程疑难问题,使工程建设安全可靠。

提出软土地基桩基水平位移理论及其实践 

王铁梦为解决宝钢软土地基、桩基位移、钢管桩承载力及滑坡等技术问题作出了突出贡献。1980年,宝钢在建设中发现地基水平位移达550毫米,王铁梦率领技术人员开展了现场科学实验,确定了位移与承载力的关系和处理新工艺,提出了“变形理论”分析,这个方法较日本岩土力学专家的方法更为精确合理。王铁梦解决了地基位移问题并撰写了论文,为全国软土地基,桩基水平位移问题提供了重要的参考。

王铁梦赴日本审查宝钢技术设计时,日方根据SeedRees理论,要求中方将钢管桩承载力降低30%,经王铁梦的推算,发现日方计算中边界条件错误并提出宝钢软土地基条件下全摩擦钢管桩的极限承载力,为此,节约外汇5千余万美元。山西平朔安太堡露天煤矿精煤仓为世界最大选煤厂精煤仓,基础深度为40米,施工中发现基础位移达258 毫米。他提出处理方案,实施后完全控制了水平位移,节约投资370 万元。1993年王铁梦参加了宝钢1号高炉延长一代炉齡的重大课题研究,与宝钢设备部、钢研所合作并领导炉壳温度场及应力场的监测组,克服重重困难,对在的役4063立方米大型高炉进行监测,取得了大量第一手资料,通过强度试验并进行了温度应力计算和分析,为成功地延长1号高炉一代炉齡作出了贡献。

1983年在建设宝钢的三大煤气柜过程中,在基础施工时回填土采用宝钢电厂的粉煤灰,对此,日方计算的台风作用下水平位移竟达7.6厘米。按此数据,有可能产生不可想象的严重事故。王铁梦进行了复核,并组织冶建院结构试验室进行现场测试,在最强台风作用下,其位移值是波动在0.71.0毫米范围内,远低于理论计算值,宝钢大型煤气柜均安全生产至今。

提出“抗与放”设计原理并在超长混凝土结构中应用

近年来,我国在建的工程结构形式日趋复杂,工程规模日益扩大,曾发现在施工过程中结构尚未承受外荷载作用之前就出现大量裂缝,引起严重渗漏,导致停工整顿,而且裂缝程度与长度、厚度结构形式有关。

按国内外多年来的规范,结构承受温度变化和伸缩作用时必须设置伸缩缝,在差别较大的荷载作用下,地基产生不均匀沉陷时必须设置沉降缝。上述变形缝必须同时满足抗震缝要求。20世纪70年代以后又在地下工程中应用温度后浇带及沉降后浇带。温度后浇带封闭时间须大于45天,沉降后浇带在结构封顶后封闭60天。实践证明留置变形缝的做法既拖延工期,增加投资,而且是造成渗漏的主要原因,给生产和生活带来极大的困难,是各种工业与民用建筑中的难题。

王铁梦从50年代开始结合工程实践及现场科学试验,探索温度伸缩缝许可间距的基本理论,得出温度应力和结构长度的非线性关系以及引起结构开裂的7方面因素。他应用“抗与放”的设计原理,提出取消伸缩缝,取消沉降缝,取消后浇带的条件。即超长不分缝,超厚不分层,不埋冷却水管(水工大体积混凝土的常规温控方法),不采用膨胀剂及其他特殊外加剂的控制裂缝的综合方法。其中包括:结构设计的原则,控制由于温度收缩及不均匀沉陷引起的最大主拉应力小于抗拉强度、最大主拉应变小于极限拉伸强度以及最新提出的控制不出现有害裂缝的理论;材料配比及外加剂、掺合料的优选满足最小温度及收缩变形的要求;减少结构的约束作用;合理的配置构造钢筋;特别注重在不同季节条件下施工中的保温保湿措施等。

上述措施在上海、北京、深圳、等地的一些重点工程中试点应用,并逐步推广结构不设缝的长度从百余米、四五百米、直至近千米。应用于钢铁工业、核工业、地铁隧道及桥梁、工民建地下空间开发等多个领域。

他在国内外发表论文50余篇;专著《建筑物的裂缝控制》一书,多次再版,并获国家优秀图书奖。专著《工程结构裂缝控制》1997年第一版后,至今已连续再版或重印14次,并获得国家科技进步二等奖;《“抗与放”的设计原理及其在“跳仓法”施工中的应用》2007年出版后,至今已再版两次。

王铁梦长期坚持理论联系实际,为国内诸多跨行业重点建设确保质量与安全作出突出贡献。被国内同行誉为“中国裂缝控制王”,被国际同行誉为“控制裂缝的临床医生”。

                                (陈冬丽)

     

193012     出生于辽宁省铁岭市。

19491955    在哈尔滨工业大学学习、毕业。

19551958    在哈尔滨工业大学任教。

19581961    在中国科学院科技情报研究所二部任工程师。

19611978    在冶金部建筑研究总院任研究组组长、工程师。

19781997    在冶金部建筑研究总院和上海宝钢工程指挥部任副院长、副总工程师。

1997~2009     在宝钢集团、上海市建委、浦东新区、广东核电集团任技术顾问。

 

         

1  王铁梦.  工业及民用建筑温度伸缩缝的研究.哈尔滨工业大学学报, 19573.     

2  王铁梦.  大型公共建筑的温度伸缩缝问题. 建筑学报,19592.

3  王铁梦.  工业厂房的温度变形的研究.工业建筑(前苏联杂志),19604.

4  王铁梦.  框架结构温度应力计算.土木工程学报,19603.

5  王铁梦.  建筑结构温度收缩应力与裂缝的研究. 结构物裂缝问题学术会议论文集(内部资料).1963

6  王铁梦.  高温车间等高排架热应力分析.中国金属学会论文集冶金建筑文集(内部资料).1963

7  王铁梦,赵希正等.薄壳基础工程.北京:科学出版社,

             1975.

8  王铁梦.  变形变化引起的结构裂缝问题.冶金建设,197646),197716),19781.

9  王铁梦.大型钢筋混凝土设备基础的裂缝控制.宝钢工程技术,

           19797.

10 王铁梦.冬季混凝土工程质量与裂缝控制.宝钢工程技术,

           1979

11 王铁梦.控制泵送7000立方米钢筋混凝土基础裂缝成果.施工1980

12 王铁梦.钢筋混凝土地下隧道的裂缝.宝钢工程技术, 1981

13 王铁梦,周志道.软土地基桩基位移的研究.全国桩基工程学术会议论文集(内部资料).1981

14 王铁梦.A Study of sinking deep shafts using artificial freezing design of shaft linings a↑nd method of preventing seepage.   The Third International Symposium On GROUNDFREEZING HanoverU.S.A.1981.

15 王铁梦.桩基位移的实验研究与理论分析.土木基础,1986

16 王铁梦.建筑物的裂缝控制.上海:上海科技出版社,1987.

17 王铁梦.超长体积混凝土基础的裂缝控制.混凝土坝技术.1988(3).

18 王铁梦.An expert system fo↑r diagnosing repairing cracks  sixth intern conference computing in civil engineeringATLANTA   U.S.A.1989.

19 王铁梦.超长超厚现浇混凝土结构的裂缝控制.工业建筑,1990(3).

20 王铁梦,牟宏远.块体基础大体积混凝土施工技术规范(YBJ224-91)   1991.

21 王铁梦,秦权,李永录.大体积现浇混凝土裂缝控制专家系统在地下工程中的应用.工业建筑,19914.

22 王铁梦.Interaction of soil a↑nd foundation fo↑r cracking in foundation engineering. Intemational Symposium on Soil Improvement a↑nd Pile Foundation Proceedings Nanjing China 1992.

23 王铁梦.关于地下工程裂缝问题.特种结构,19922.

24 王铁梦.上海地铁工程大体积混凝土裂缝机理及处理技术.上海土木工程论文集(内部资料).1992.

25 王铁梦.PAKISTAN CHASHMA核电站基础底板大体积混凝土结构裂缝对策专家系统分析报告(内部资料).1994.

26 王铁梦.工程结构裂缝控制.北京:中国建筑工业出版社,1997.

27 王铁梦.上海软土地基上基础工程的若干新进展.中日第二届建筑结构技术交流会论文集.(内部资料)1995.

28 王铁梦.“抗与放”的设计原则及其在施工中的应用. 北京:中国建筑工业出版社,2007.

 

 

 

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