茅以升:中国现代桥梁建设第一人

茅以升是中国著名的桥梁专家,上个世纪三十年代主持设计并建造了中国第一座现代化大型桥梁——钱塘江大桥,五十年代又主持设计了武汉长江大桥,武汉长江大桥是中国在长江上修建的第一座现代化桥梁,被誉为“万里长江第一桥”。

毛泽东曾以“一桥飞架南北,天堑变通途”诗句,描述了武汉长江大桥对沟通中国南北交通的重要作用,1962年4月,中国人民银行发行的第三套人民币,将武汉长江大桥作为正面图案,印制在贰角纸币上,更是让武汉长江大桥的形象,深深地刻印在国人的脑海之中。

茅以升:中国现代桥梁建设第一人

第三套人民币之一

茅以升(1896—1989)字唐臣,江苏镇江人,1896年1月9日出生于江苏镇江,祖父茅谦为清末举人,曾创办《南洋官报》,是镇江的名士,父亲茅乃登,母亲韩石渠,茅以升是他们第二个儿子。

茅以升出生不久,茅家从镇江迁居南京,茅以升自幼随母亲识字,跟祖父习毛笔字,并随哥哥入私塾学习《论语》,7岁时入读南京第一所新式小学堂——思益学堂。

“思益学堂”是晚清诗人陈三立于1903年在南京家中创办的,教授四书五经,数学、英文、体育、音乐、绘画等课程,先后延聘王伯沆、柳诒徵、周大烈等人教授国文,也延聘外国教师,教授英语等新式科目。

“思益学堂”在南京领风气之先,深得时任两江总督张之洞的赞赏,茅以升在“思益学堂”三年,不但接受了传统的国学教育,也接受了现代教育的启蒙,1905年,茅以升考入“江南中等商业学堂”,并在这所由张謇创办的学堂求学五年。

1911年暑期,茅以升前往北京参加清华留美预备生考试,却因消息闭塞而错过考期,随赶往天津参加“邮传部唐山路矿学堂”的考试,被录取为预科生,当时“唐山路矿学堂”只有土木工程科,茅以升没有任何选择的余地,却由此奠定了他的人生方向。

茅以升在“唐山路矿学堂”师从恩师罗忠忱学习了五年,罗忠忱曾在美国康奈尔大学学习土木工程,是中国当时最早的工程教育学家之一,主讲材料力学、应用力学等应用技术学科及基础理论。

罗忠忱在教学上培养学生严谨的科学态度,严格训练学生的逻辑思维以及计算能力,而且计算结果要精确到小数点后三位,否则就被判为零分,以防止今后在工程设计中出现误差而导致严重事故。

“唐山路矿学堂”深受西方教育思想影响,尤其是康奈尔大学的影响,当时教师全部用英文授课,教科书也为原版英文教材,老师只能用英文授课,尤其是罗忠忱英语极佳,讲课引人入胜,为近代中国培养了一大批优秀工程技术人才。

1916年夏,茅以升从已经更名为“唐山工业专门学校”土木工程系毕业,适逢“清华学校”拟招收10名大学毕业生,公派至美国大学读研究生,由全国各地大学保送毕业生应考。

因为茅以升在校期间成绩优秀,每次考试都是全班第一,在学五年各科总平均成绩为92.5分,实为该学堂历史上所罕见,被学校保送到“清华学校”参加考试,茅以升自认为录取无望,因为他认为“考试题太容易了,人人可录取”,但等到发榜时,茅以升名列第一,被派往康奈尔大学土木工程系学习。

1916年9月21日,茅以升等人经过21天海上航行,在美国旧金山登陆,转乘火车前往新泽西州,茅以升非常顺利地通过了康奈尔大学研究生的入学考试,其考试成绩之优秀,使得该校教授们都大为惊讶和赞叹。

茅以升进入康奈尔大学研究生院,师从桥梁系主任贾柯贝教授攻读桥梁专业,导师贾柯贝教授是美国工程界著名专家,在美国桥梁学界具有很高的威望和话语权,著有《结构学》等著作,茅以升从导师身上看到了美国人注重实践的精神,导师曾再三告诫他,“实践对桥梁专业至关重要,没有实际工作经历和工作经验,你等于什么也没有学会。”

1917年,茅以升仅用一年时间就获得了康奈尔大学硕士学位,就是因为茅以升出类拔萃的缘故,康奈尔大学决定以后免试接收“唐山工业专门学校”毕业生来本校读研究生,茅以升为母校在美国赢得了极大的声誉,被誉为“东方的康奈尔”。

茅以升:中国现代桥梁建设第一人

留美时期的茅以升

当时康奈尔大学云集了一大批中国留学生,并创办了《科学》杂志,1917年4月该刊发表了茅以升撰写的《中国圆周率略史》。

这一时期,凌鸿勋在哥伦比亚大学组织发起成立了“中国工程师学会”,茅以升很快就成为“中国工程师学会”会员。

经导师贾柯贝教授介绍,茅以升到“匹兹堡桥梁公司”实习,他牢记导师的教导,一定要到工厂去实习,要尽快学会和掌握绘图、设计、金工、木工、油工等一切与造桥有关的技术和施工。

茅以升身穿工装与工人师傅一起摸爬滚打,一开始他还有些顾虑和委屈,认为自己是一个硕士研究生,拉不下脸面,但他很快就发现,工地上与他身份一样的人很多,茅以升为美国人的实践精神和务实作风所折服,当时匹兹堡是美国工业中心,这段匹兹堡的实习经历,让茅以升终生受益。

当茅以升发现匹兹堡卡耐基理工学院招收夜校学生,而且能够授予博士学位,这让茅以升异常兴奋,他一边在工厂实习,一边开始利用业余时间攻读博士课程,但攻读博士学位是有条件的,一是要有一篇有建树的论文,二是要选修一门主科,二门副科,三是除英文之外,还要精通两门外语,茅以升选择桥梁作为主科,副科选了经济工程和高等数学,外语则选了中文和法文。

茅以升用一年时间完成了博士学位的积分,只待完成博士论文写作,但他很快就发现,工厂实习和论文写作不能兼顾,便辞去工厂工作而专心论文的写作,自茅以升硕士毕业之后,他的公派留学金就已经被停发了,生活陷入比较窘迫的状态,茅以升此时唯一的经济来源,就是来自于实习工厂微薄的补助金。

茅以升省吃俭用,将全部的精力都用来撰写博士论文上,其博士论文是《桥梁桁架的次应力》,全书共计30多万字,提出了一些新的力学理论,茅以升这些独立的科学创见,被国际桥梁界称之为“茅氏定律”。

茅以升很顺利地通过了校方组织的答辩,该领域内的教授们一致认为,茅以升的博士论文达到了世界水平,《桥梁桁架的次应力》在美国发表后,立即在美国土木工程界引起轰动。

导师贾柯贝还把这篇论文介绍给了康奈尔大学,康奈尔大学为此把一枚“斐蒂士”金质研究奖章颁发给茅以升,“斐蒂士”曾担任康奈尔大学土木工程系主任,他捐款设立了“斐蒂士”奖,专门用于奖励在土木工程领域有杰出贡献的人。

1919年,茅以升从美国匹兹堡卡耐基理工学院获得工学博士学位,他是该校历史上第一位工科博士,当茅以升60年之后应邀访问母校卡内基·梅隆大学时,校长授予茅以升“卓越校友”奖章,以表彰茅以升对世界工程技术方面做出的杰出贡献。

茅以升:中国现代桥梁建设第一人

茅以升60年之后赴美留影

1919年12月17日,茅以升从美国乘火车抵达加拿大温哥华,乘“昌兴号”邮轮启程回上海,又乘火车回到南京家中。

茅以升回国之前,曾接到“唐山工业专门学校”的聘书,邀请他回母校担任教授,茅以升对此颇为踌躇,他在美国时曾定下“三不主义”即“不当洋奴,不做官,不教书”,只想在国内经营桥梁实业,但在妻子戴传蕙的劝说之下,茅以升于1920年8月独自北上履职,24岁的茅以升成为当时国内最年轻的工科教授,他每周授课在20节以上,教授结构力学、桥梁设计、桥梁基础、土木力学等课程。

1921年,北洋政府交通部交通总长叶恭卓建议组建交通大学,把总部设在北京,在北京、唐山、上海设三个学校,“唐山工业专门学校”更名为“交通大学唐山学校”,任命罗忠忱出任交通大学唐山学校校长,茅以升出任副校长,但罗忠忱对校务不大过问,全权交给自己的学生茅以升主持。

茅以升开始组织修建校舍,裁减不合格教员,整顿和破除学校的陈规陋习,茅以升对学校实施的改革,尽管受到学生们的欢迎,但也触动了一些人的既得利益,告状到叶恭卓处,叶恭卓见到茅以升之后,表示他很欣赏和信任茅以升,送了茅以升八个字:“磨砻砥砺,以备大用”。

1922年5月,“直奉战争”兵祸乍起,波及唐山,交通大学唐山学校解散,学校更名为“交通部唐山大学”,并派来了新的校长,罗忠忱和茅以升则继续留校任教,不再过问学校事务,新来的校长表明要接替茅以升的任课,茅以升深知其意,随辞去教职,携家眷返回南京。

1922年7月,茅以升应郭秉文之邀,到新成立不久的国立东南大学担任土木系教授,当时的国立东南大学是国内最好的工科大学,汇集了一大批理工科方面的学者和教授。

1923年3月,国立东南大学正式组建工科,由茅以升出任第一任工科系主任,当时工科只有机械工程系,茅以升联合一些工科教授向学校建议增设土木工程系和电机工程系,以扩大工科办学规模,茅以升开设了结构力学、桥梁设计、土木工程学、建筑学等课,1924年4月,国立东南大学董事会因经费困难决定停办工科。

1924年秋,国立东南大学机械、土木、电机三个系划出,与“河海工程专门学校”合并,组建了国立河海工科大学,“河海工程专门学校”是由时任北洋政府实业总长、著名教育家张謇于1915年在南京创办的,是中国历史上第一所培养水利技术专门人才的高等学府。

国立河海工科大学设水利、土木、机械、电机等系科,由茅以升出任第一任校长,康奈尔大学电机系毕业的杨孝述担任教务长,一年以后,茅以升辞去校长职务,由杨孝述接替茅以升出任第二任校长。

茅以升:中国现代桥梁建设第一人

茅以升校长

1926年1月,茅以升回母校出任交通部唐山大学校长,期间应北洋大学校长刘仙洲之邀,前往位于天津的北洋大学担任教授。

1928年7月,茅以升出任北平大学第二工学院院长,国民政府教育部推行大学区制实施后不久,北平大学第二工学院又更名为北洋工学院,茅以升继续担任院长。

茅以升的一生中,曾有过几次短暂为官经历,1930年6月,茅以升在时任江苏省建设厅厅长孙揆伯游说之下,出任江苏水利局局长,主管全省水利事务,茅以升因当过国立河海大学校长,与水利有过渊源,再加上老朋友的热情相邀,不好意思推辞。

茅以升在妻子戴传蕙的反对声中赴任,茅以升原本想在水利工程建设上有所作为,却正遇上淮河洪水导致堤坝溃决,茅以升被撤职查办,这件事对其整个家庭都造成很大的影响,尤其是其妻子因此受到惊吓而患上了忧郁症。

1933年,时任浙江省建设厅厅长曾养甫邀请在北洋大学任教的茅以升速往杭州面唔,洽谈筹建钱塘江大桥一事。

曾养甫毕业于北洋大学,曾获得美国匹兹堡大学硕士学位,1928年出任“中华建设委员会”副委员长并主持工作,他依据孙中山《建国方略》,提出一系列国家建设规划,最早萌发建设钱塘江大桥设想。

时任浙赣铁路局局长兼总工程师杜镇远来信力促茅以升接手建桥项目,杜镇远为茅以升的同学,毕业于唐山路矿学堂,又获美国康奈尔大学硕士学位,当时正在建设浙赣铁路,如果钱塘江大桥建成,浙赣铁路将全线贯通,对中国国防和经济将大有补益。

针对这一难得的造桥机遇,茅以升辞去北洋大学教职南下,就任浙江省钱塘江建桥工程处处长,全权负责建造钱塘江大桥的一切工程技术事宜,此前中国的所有铁路桥梁都有外国人承包,而钱塘江大桥则将由中国人自己承担设计和建设。

1934年8月8日,钱塘江大桥开始动工兴建,11月11日,钱塘江大桥建设委员会举行了开工典礼,大桥位于杭州西湖之南六和塔附近的钱塘江上,由茅以升主持设计。

茅以升:中国现代桥梁建设第一人

钱塘江大桥开工典礼时情景

钱塘江大桥全长1453米,宽9.1米,高71米,为双层钢铁桥梁,下通火车,上驶汽车,横贯钱塘江南北,连接沪杭甬铁路和浙赣铁路,是中国人自行设计建造的第一座双层铁路、公路两用现代化钢铁大桥,也是中国桥梁史上一座不朽的丰碑,1937年9月26日,钱塘江大桥建成通车,历时三年零一个月,总投资540万银元。

历时记住了茅以升,却遗忘了曾养甫。当年曾有许多人质疑钱塘江大桥建设时,时任铁道部次长的曾养甫专门将茅以升叫到南京,正颜厉色地说:“我一切相信你,如果桥造不成功,你得跳钱塘江,我也跟你后头跳。”

如果没有曾养甫,钱塘江大桥的建设必将会延迟很多年,但如果没有茅以升,钱塘江大桥的建设必将委托外国人设计建造,这是毋庸置疑的,因此历史不但要铭记茅以升,也要铭记曾养甫,对于钱塘桥大桥的建设,曾养甫和茅以升的作用都是不能缺失的。

建造一座现代化大型钢铁桥梁,无论在什么历史条件下,都不是一件容易的事情,何况是在抗日战争前夕。

建桥首要问题是资金,没有资金一切都无从谈起,建桥资金由浙江省自行筹集,中央政府铁道部甚至不同意建设钱塘江大桥,地方与中央的协调,承建方与银行财团的协调,大都由曾养甫斡旋解决。

茅以升主持设计了几套钱塘江大桥建设方案,又延揽了一批工程技术和施工精英,成立了钱塘江建桥公司,茅以升为董事长、总经理,总管全面事务和筹款、筹料等工作。

茅以升的同窗罗英担任总工程师,负责解决设计、建造过程中的一切具体事务和技术问题,梅旸春也发挥了不可替代的作用,罗英和梅旸春在钱塘江大桥建设中的作用,不亚于茅以升,但他们的名字只是留存在历史的档案中,现代人却鲜为人知。

建桥过程中遇到的技术问题,更是一个接着一个,犹如唐僧取经历经八十一难。第一个困难是打桩,为了使桥基稳固,需要在9个桥墩位置打入1440根木桩,打桩要穿透40多米后的泥沙层,泥沙层又厚又硬,打轻了桩下不去,打重了则容易断桩,茅以升从浇花壶水把土冲出小洞中受到启发,采用射水法,将泥沙层冲出深洞之后再打桩,提高了工作效率,原先一昼夜只能打一根桩,提高到可以打30根桩,大大加快了工程进度。

茅以升:中国现代桥梁建设第一人

打木桩时情景

第二个困难是水流湍急,难以施工作业。茅以升又发明了“沉箱法”将钢筋混凝土做成箱子,口朝下沉入江底,再用高压气挤走箱里的水,工人可在箱中作业,使沉箱与木桩结为一体,在沉箱上再浇筑桥墩。

第三个困难就是架设钢梁,工程技术人员利用水的浮力,涨潮时将钢梁运至两个桥墩之间,潮落时钢梁便稳落在桥墩上,省工又省时。

钱塘江大桥施工现场,成为当时中国最大的实习工厂,全国许多土木工程技术人员在这里学到了造桥技术,也培养了一大批技术工人,为中国储备了造桥技术资料和技术人才,此后中国的桥梁建设,大都以钱塘江大桥为蓝本进行规划、设计和施工。

1937年12月23日,为了阻止日军进攻杭州,茅以升又被迫将刚刚建成两个月的钱塘江大桥炸毁,大桥建设者们在靠近南岸的第二个桥墩预设了一个长方形的空间,以备不时之需,但却没有想到,刚刚诞生的钱塘江大桥,却要亲手炸毁在自己手中,这是一件多么残忍的事情,但在残酷的战争面前,谁也无法把握自己的命运,更何况关乎军情大势的桥梁呢?

茅以升:中国现代桥梁建设第一人

钱塘江大桥被炸毁时情景

1938年2月,正是抗日战争最为艰苦的年代,茅以升又回到了大学校园,出任国立交通大学唐山工程学院代院长、院长。

但此时的唐山校址,早已落入日寇的铁蹄,学校被迫南迁至湖南湘潭复校,随着战局恶化,学校又迁址贵州平越办学,这里是茅以升亲自选定的办学地址,学校在这里坚守了整整七年。

1944年,学校又迁址四川璧山县的丁家坳,直到抗日战争胜利后,才迁回唐山复校。茅以升的母校经常易名,局外人根本搞不清楚,不是专门研究这所学校历史的人,恐怕也是理不清楚的。

1942年至1943年,茅以升赴贵阳出任交通部桥梁设计工程处处长,筹备创建中国桥梁公司,为国家聚拢和培养人才,他将建造钱塘江大桥时工程技术人才,全部吸收到中国桥梁公司,培养他们成为中国桥梁建设的技术骨干,为抗战胜利后的国家建设储备工程技术力量,1943年至1949年,茅以升出任中国桥梁公司总经理,在大后方进行桥梁建设。

1941年,国民政府教育部颁布《部聘教授办法》,实行“部聘教授”制度,茅以升当选第一批“部聘教授”,第一批为30人,第二批部为15人,能够当选为“部聘教授”者,常被称之为“教授中的教授”,是当时中国教育界的最高荣誉。

茅以升:中国现代桥梁建设第一人

茅以升

1948年3月,茅以升又被评选为国立中央研究院第一届院士,首批院士人数为81人,是国家给予科学家的最高荣誉。

1949年7月,时任中国人民革命军事委员会铁道部部长滕代远签署命令,决定将国立唐山工学院、国立北平铁道管理学院、华北交通学院合并组建中国交通大学,学校校部设在北京东交民巷34号,毛泽东主席亲自颁发任命书,任命茅以升为中国交通大学校长。

1950年,为了区分上海的交通大学,中央人民政府政务院令中国交通大学更名为北方交通大学,1952年,全国高等院系进行调整,一些综合性大学被裁撤,改设专科性高校,北方交通大学分别被改为唐山铁道学院和北京铁道学院。

自1951年开始,茅以升担任铁道技术研究所所长、铁道科学研究院院长,并且长达30年之久,1955年,茅以升被选聘为中国科学院学部委员。

1955年至1957年,茅以升出任武汉长江大桥技术顾问委员会主任,主持设计了武汉长江大桥,这是中国第一座跨越长江的大桥,也是一座铁路公路两用的双层钢桁桥梁,这座跨越长江的大桥,将京汉铁路和粤汉铁路衔接起来,成为贯通中国南北之交通大动脉。

茅以升:中国现代桥梁建设第一人

武汉长江大桥通车时情景

1959年,为庆祝中华人民共和国成立10周年,中央政府集中全中国的力量在北京建设了十大建筑,时任国务院总理周恩来亲自指定茅以升担任人民大会堂结构审查组组长。

1977年,已经80高龄的茅以升,又主持设计了重庆石板坡长江大桥,1982年,又当选了美国国家工程院外籍院士。

1989年11月12日,耄耋之年的茅以升在北京走完了他93年的人生旅途。


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