李杰

李杰:揭秘"随机世界"、为重大工程抗震加固的力学泰斗

李杰
中国科学院院士、结构工程专家
他是中国科学院院士、同济大学结构工程学科特聘教授。从河南开封乡间的泥土房出发,到提出"广义概率密度演化方程"被国际称为"李—陈方程",再到创立大型生命线工程网络可靠性分析"RDA方法",李杰用四十余年坚守揭示了不确定性世界的科学规律,让上海中心大厦等超高层建筑有了抗震"定心丸",也守护着千万城市居民的生命线安全。

李杰是中国科学院院士、同济大学土木工程学院结构工程学科特聘教授、上海防灾救灾研究所名誉所长。他长期在结构工程与工程防灾领域从事研究工作,在随机力学、工程结构可靠性与大型工程网络抗震研究方面取得了具有国际声望的成果,创立了概率密度演化理论体系,解决了复杂结构在不确定灾害下的灾变分析难题。

从草房少年到"随机世界"的探索者

1957年10月,李杰出生于河南省开封市一个普通家庭。少年时代,他亲眼目睹了河南乡村满眼草顶土墙的简陋房屋在风雨中摇摇欲坠,立下了"要把它们都设计建造成砖房"的朴素理想。1977年恢复高考后,他如愿考入郑州工学院(今郑州大学)土木工程系,后于1984年获重庆建筑工程学院硕士学位,1988年在同济大学获工学博士学位,成为恢复高考后最早的博士生之一。

博士毕业后,李杰放弃境外高薪邀约,留在同济大学做"书生"。那时他意识到,传统结构工程理论面对地震、风灾等随机载荷时往往束手无策,而"真实世界充满不确定性"——这个信念推动他走上了一条全新的学术道路。经过十余年潜心探索,他在国际学术界首次提出了"基于物理研究随机系统"的思想,彻底改变了人们看待结构可靠性的方式。

概率密度演化理论:揭示"随机世界"的底层密码

李杰与合作者提出的"广义概率密度演化方程",深刻揭示了确定性系统与随机系统之间的内在联系,被国外学者称为"李—陈方程"。这一理论突破了经典随机动力学难以处理复杂结构非线性响应的瓶颈,为大型复杂工程结构的灾变分析提供了精确而高效的方法。

该理论成果直接支撑了一系列国家重大工程:我国容积最大的1.2万立方米特大型混凝土消化池抗震设计、华东500千瓦骨干电网高压输电塔抗风可靠性设计、牙买加西摩兰大桥(位于10度高烈度地震区)抗震可靠度设计、总高632米的上海中心大厦抗震可靠性分析……这些工程均受益于"概率密度演化理论"的科学支持。该成果荣获2016年度国家自然科学奖二等奖,已被40余个国家土木工程、航空航天工程、海洋工程乃至生物医学等领域的学者引用与应用。

"科学领域的根本创新,来源于一群人的长期坚守,是厚积薄发的结果。"

——李杰

为城市"生命线"筑起安全屏障

地震突如其来,供水中断、电力中断、煤气中断、交通瘫痪……如何让大城市的"生命线"在地震中免遭重创?李杰另辟蹊径,提出了"基于结构函数递推分解"的技术思路,建立了大型工程网络抗震可靠性分析与优化设计理论,为上千个节点的特大型城市供水、供电、供气网络提供了精确的抗震评估工具。同期,国内外同类研究最好水平仅为100个节点以内的中小型生命线工程。

2008年汶川大地震后,李杰带领课题组应用该技术,完成了都江堰、绵竹等6个受灾城市供水网络系统的应急恢复和灾后系统改造,为灾区节省了大量工程投资。他担任所长的上海防灾救灾研究所,还与上海市相关部门合作,将地震、火灾、风灾等灾害数据纳入计算机模拟,初步建成多种灾害风险预警与管理系统。

关键信息

  • 出生:1957年10月,河南省开封市
  • 身份:中国科学院院士(2021年当选),同济大学结构工程学科特聘教授、博士生导师,上海防灾救灾研究所名誉所长,国际结构安全性与可靠性学会前主席
  • 成就:创立随机系统分析的概率密度演化理论("李—陈方程"),解决复杂结构整体抗灾可靠度分析问题;建立大型工程网络抗震可靠性分析与优化设计理论("RDA方法")
  • 荣誉:国家自然科学奖二等奖(2016)、国家科技进步三等奖、美国ASCEFreudenthal奖章(首位亚洲获奖者)、丹麦奥尔堡大学荣誉博士学位

结语

数十年如一日,李杰在"随机世界"中追寻确定性的答案,用原创理论为国家重大工程建设保驾护航。他常说"荣誉属于学术梯队",并把每位学生的学术成长档案珍藏至今。在结构工程的浩瀚星空中,他是一颗踏实而明亮的星,照亮了无数城市居民安心生活的夜晚。