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著名水利水电专家——清华大学水利系刘光廷教授

2010-06-25

 

著名水利水电专家——清华大学水利系刘光廷教授

 

刘光廷教授是我国著名的水利水电工程专家。他1951毕业于北京大学土木系,1952年至今一直在清华大学水利系任教。1980年被评为教授,1984年任博士生导师,水利研究所所长。1954年任苏联专家哥日夫尼柯夫的水力学讲课口译,1955年至1957年借调武汉大学任苏联专家叶非莫夫的施工组织及水利机械化专业口译。1958年至1965年参加平谷灌区工程、三家店枢纽工程设计、密云潮河工程施工、腹拱坝研究(三峡、湖南镇、建溪、青石岭)。1969年至1971年参加三门峡改建联合设计组。因打开深埋底孔引起溯源冲刷改善库区土地盐碱化受表彰。1971-1980年研究应用光学基础力学及仿真计算进行腹拱坝研究(凤滩、石泉、牛路岭),进行东江拱坝,安康,大黑汀等工程结构研究。1979年被聘为中国水利学会水工结构专业委员会委员。1993~1995任福建溪柄(碾压混凝土薄拱坝)工程设计总工程师、材料结构科研负责人;1998年应聘为美国纽约科学院院士; 1997~2002年任新疆塔西河石门子(碾压混凝土拱坝)工程设计总工程师、材料结构科研负责人、新疆水利水电勘测设计院顾问。1985~2003任国务院学位委员会学科评审组水利组召集人;1986~1993任国家自然科学基金(水利)评审组(1-3届)组长、自然科学奖励委材料与工程学部评审组委员。

刘光廷教授的主要科学技术成就可以概括为三个方面:

光侧新技术及腹拱坝研究 刘光廷教授长期从事混凝土坝及基础仿真分析和新坝型结构及施工研究,发展光测试验仿真技术,变弹摸整体模型初应力控制(安康),光测累计应力(青石岭),温度光弹技术(古田),光测应变计(凤滩、市政工程),曲面散斑变温场应力(东风)和仿真累计计算方法(东江),用以解决腹拱坝、拱坝建设的关键技术问题。首次研究腹拱坝的仿真累计温度自重应力与工艺相关(湖南镇方案)的整体腹拱坝双向拱三维仿真应力(凤滩)和工艺,研究复连域结构传力特点利用双向应力场改善坝体孔口应力(牛路岭、凤滩),用局部冷却降低封拱温度应力,用大坝电厂平行作业方法使牛路岭腹拱坝减少干扰、加快施工。凤滩和石泉腹拱坝分别节约投资11.9%24.7%刘光廷教授的系统研究和参与促成我国腹拱坝工程成功实践。1985年刘教授作为第一获奖人获国家科技进步二等奖。

拱坝和重力坝的仿真试验和计算方法 教授结合三门峡改造、龙羊峡、安康、东江拱坝、东风拱坝、温泉堡、铜街子、龙滩、二滩等进行的研究和国家攻关项目工作,受到国家和有关部委的表扬和奖励11项。

断裂解析数值解、不均质体强度、软弱地基上碾压混凝土拱坝研究 近二十多年来,刘光廷教授解决了第二类边界积分方程的二维及三维基本解、多裂隙体解析数值解、温度断裂解及其“应变”强度因子,进行试验验证,解决成层介质内力分布基本解、压剪断裂解及判别、弯曲裂缝及三维断裂解析数值解等,研究三维仿真应力程序,将断裂研究引入工程,提出人工短缝释放应力新结构及阻裂结构,并作为研究和设计总工程师成功地设计和建造了世界上第一座大仓面强约束的福建溪柄溪碾压混凝土薄拱坝,工期缩短一年,经三年超校核水位运行正常,短缝保持稳定,载入1998年国际水电和大坝建设年鉴(IWPDCY)。研究混凝土及软岩(泥质砾岩)多轴徐变和工程侧约束效应,提出可控新结构软岩上“柔性坝”以适应拱座大变位,“铰接拱”以适应拱坝降温同时保持拱的传力提前蓄水等,研究人工短缝减震、研究湿热传导、浸泡动力降温和保温保湿抗裂设施、新材料。研究坝肩非稳定渗流及饱和砾岩强度折减,并作为研究和设计总工程师在软弱地基、高寒、强震地区设计建造世界第一座高难度百米以上新疆玛河石门子碾压混凝土拱坝。他还研究随机温度及随机徐变应力计算方法及不均质体强度,为缺陷材料及结构提供修复和安全保障,也为进一步发展混凝土计算强度提供条件。

教授积极参加国际学术交流,为提高我国水利水电研究在国际上的影响力做出了重大贡献。1979年、1991年赴美国参加国际会议并讲学,1988年、1996年、1997年赴日本讲学;1995年赴西班牙国际会议报告(碾压混凝土薄拱坝计算和设计)。2002年作为特邀代表赴约旦参加国际碾压混凝土坝大会(欧美等30多个国家参加),并作特邀报告。

50年来,刘教授的研究工作紧密结合我国工程建设的需要,先后参加了国内32座水利水电工程的科研和设计工作,解决工程的技术关键和理论依据。出版专著三部:《水工结构的光侧试验应力分析》、《腹拱坝的研究与实践》、《碾压混凝土拱坝的研究与实践》;译著五部:《施工组织与计划》俄文原版、《施工方法与施工机械》俄文原版、《水利机械化》俄文原版、《现代试验应力分析I》英文原版、《现代试验应力分析II》英文原版;第一发明人获专利四项:软弱地基上碾压混凝土柔性拱(专利号:01130892.3)、碾压混凝土拱坝铰结拱结构(专利号:01123975.1)、碾压混凝土拱坝人工短缝结构(专利号:01142035.9)、一种防表面裂缝的大坝(专利号:01259064.9)。发表工程研究报告72份及论文170多篇。其中被SCIEICSCDISTP共收录104篇。 培养 硕士生14名、博士生21名,博士后10名,进修教师20多名,1980年以来指导22名本科生的毕业论文,并被聘为福州大学,广州大学,郑州大学及华侨大学的兼职教授。

由于在教学、科研方面做出的突出贡献,刘光廷教授1984年、1987年两次获得清华大学教学工作优秀二等奖,1992年获得福州大学研究生教育荣誉奖,1993年获得君安——清华科学家奖,1989年与1993年两次被评为清华大学先进工作者。 2002年被教育部和国务院学位委员会授予“全国优秀博士生导师”,2006年被评为清华大学优秀博导。“混凝土腹拱坝”成果获1985年国家科技进步二等奖;1989年获得水利发展荣誉奖;1992年“高混凝土拱坝防裂技术及应用”获国家科技进步二等奖,“东风双曲拱坝防治裂缝的研究”和“混凝土多轴力学特性及拱坝混凝土设计准则”同获能源部科技进步一等奖;1995年“石子和砂浆界面裂隙对混凝土断裂性能影响”获福建省科技进步二等奖;1997年“温泉堡水库碾压混凝土拱坝试验研究”获水利部科技进步二等奖、国家科技进步三等奖;1998年“龙滩碾压混凝土重力坝结构设计与施工方法研究”获电力部科技进步二等奖; 2002年“碾压混凝土拱坝设人工短缝的应力释放及止裂作用”获首届中国-东盟科技能源交通及经济合作前景一等奖;2008年“碾压混凝土拱坝的新设计理论与实践”获水利部大禹一等奖,2009年获国家科技进步二等奖。