茅以升

（1896年1月9日—1989年11月12日）中国土力学的开拓者、中国近代桥梁事业的先驱。

茅以升（1896年1月9日—1989年11月12日，英语：Thomson Eason Mao），原名茅以昇，字唐臣，江苏镇江人，中国桥梁工程师、工程教育家和科学普及工作者。他的工程活动跨越中华民国和中华人民共和国两个时期，研究范围包括钢桁架桥、桥梁施工、结构次应力、土力学及中国古代桥梁技术史。他先后任唐山工业专门学校教授、国立东南大学工科主任、河海工科大学校长、北洋大学教授、钱塘江桥工程处处长、中国桥梁公司总经理、中国交通大学校长和铁道科学研究院院长，并于1948年当选首批中央研究院院士，1955年成为中国科学院学部委员。

茅以升1916年毕业于唐山工业专门学校，翌年在康奈尔大学取得土木工程硕士学位，1919年以桥梁桁架次应力研究获卡内基理工学院工学博士学位，是该校首位土木工程博士。归国后，他在多所工科院校任教和主持校务。1933年至1937年，他作为钱塘江桥工程处处长组织中国工程人员完成勘测、设计、施工管理和技术试验，并采用中外厂商分项承包的方式修建钱塘江大桥。该桥是中国工程师自行主持设计和施工管理的早期大型铁路、公路两用桥。桥梁在抗日战争初期通车后不久，由茅以升参与组织爆破，以阻滞日军进攻，战后又由原工程团队主持修复。

1949年以后，茅以升的工作重心转向铁路科研组织、重大工程技术审定和工程人才培养。他主持筹建铁道科学研究机构，担任武汉长江大桥技术顾问委员会主任委员，对桥位、基础、通航和结构计算等问题进行审查，但不是该桥的总设计者。他还参与人民大会堂结构方案审定，长期领导中国土木工程、科普和科技团体，并历任全国人大常委会委员、全国政协副主席、九三学社副主席和中国科学技术协会副主席等职。

除工程实践外，茅以升持续讨论工程教育中理论与现场的关系，提出“习而学”的培养制度，并把钱塘江大桥工程作为训练青年工程人员的现场。他也撰写大量桥梁科普文章，系统整理中国古桥的结构、施工和社会文化资料，晚年主持编成《中国古桥技术史》。1982年，他当选美国国家工程院外籍院士，表彰理由涉及交通运输领导工作、桥梁设计和工程教育。

生平

家庭背景与求学

茅以升生于清光绪二十一年十一月二十五日，公历为1896年1月9日，出生地在江苏丹徒县，今属镇江市。祖父茅谦是举人，参与新式教育和报刊活动，父亲茅乃登任职于江南官书编译局。1896年10月，全家迁居南京。茅以升1905年进入思益学堂，翌年转入江南商业学堂。1905年南京文德桥在端午节观灯人群聚集时坍塌，传记和茅以升后来的自述均把这次事故记为他开始关注桥梁安全的经历。

1911年，茅以升考入设于唐山的路矿学堂，学校此后数度改名，他所受训练以铁路和土木工程为中心。1916年，他以全班第一名毕业，并经清华学校留美官费生考试赴美。唐山阶段的课程兼有数学、材料、测量、铁路和桥梁设计，学生还需完成实习与毕业设计，这一训练后来成为他反思工程课程与现场实践关系的基础。

1917年，茅以升在康奈尔大学取得土木工程硕士学位。他的硕士研究以桥梁桁架次应力为题，所得图解与分析方法使他获得康奈尔大学面向工程研究生的富尔特斯奖章。随后他进入卡内基理工学院，一面在桥梁制造企业参加设计工作，一面继续结构研究。1919年完成的博士论文题为Secondary Stresses in Bridge Trusses: Introducing the Graphic Method of Deformation Contour and Its Analytic Solution with Scientific Arrangement of Computations，即《桥梁桁架的次应力，引入变形轮廓的图解法及其分析解和计算的科学编排》。论文把变形轮廓图与解析计算配合，用于整理复杂桁架杆件的次应力计算。他于1919年获博士学位，并在同年末启程回国。

任教与主持工科院校

1920年，茅以升在唐山工业专门学校任教授，翌年升任副主任。1922年，他应邀到国立东南大学任教授兼工科主任，按专业重组工科教学，并推动教学、研究和工程服务相结合。1924年，他出任由河海工程专门学校与东南大学工科改组而成的河海工科大学校长。此后数年，他先后在交通部、唐山大学、北洋大学和北平大学第二工学院任职。1926年发表的《工程教育之研究》从学制、招生、课程、考核、师资、实习和社会服务等方面检讨当时的工科教育，这些问题成为他后来提出“习而学”制度的起点。

1930年，茅以升任江苏省水利局局长，负责水利工程规划和技术行政。1931年江淮大水后，江苏水利机构的财政和行政矛盾加剧，他辞去局长职务，翌年回北洋大学任教。在水利局期间，他接触钱塘江桥早期议案，并对跨江铁路联络、航运和水文条件有所调查。

钱塘江大桥

筹划、组织与经费

建设中的钱塘江大桥

20世纪30年代初，浙江省已有沪杭甬铁路，但列车抵达杭州后须在钱塘江两岸分段运行，旅客和货物依靠轮渡衔接，铁路向浙赣方向延伸也受到江面阻隔。建桥地点水面宽、潮差大，江床覆盖深厚流沙，既要保持通航，又要承受铁路荷载。浙江省建设厅长曾养甫在1933年推动成立钱塘江桥工委员会，并邀请茅以升主持工程。同年8月，茅以升任委员会主任委员，10月提出初步方案，1934年成立钱塘江桥工程处，由茅以升任处长，罗英任总工程师。

早期曾邀请美国桥梁工程师约翰·亚历山大·洛·沃德尔（英语：John Alexander Low Waddell）提出设计。沃德尔方案采用可开启桥跨，估价约758万元银元。工程处根据铁路坡度、通航范围、材料采购和经费条件重新设计，把预算降至约510万元，并采用固定式双层钢桁梁。工程团队除茅以升和罗英外，还有梅旸春、李学海、李文骥、卜如谟等工程师，以及测量、绘图、监工和行政人员。现有工程档案表明，工程的总体设计、技术决策和施工管理由中国工程人员承担，钢梁、桥墩和引桥则分由英国、丹麦和中国厂商承包，因此“自行设计和主持修建”并不等于全部构件与施工均由中国企业完成。

建桥经费起初设想以通行费偿还银行贷款，五家银行组成的银团先行贷款200万元。其后交通部与浙江省政府议定按七比三分担，交通部拨款和贷款合计370余万元，浙江方面承担160余万元。工程委员会和工程处分别负责行政筹措与技术执行，重大合同、材料采购和设计变更须经委员会核定。工程处统一技术指挥，政府拨款和银行贷款则分期到位，进口钢材与设备还须办理外汇采购。

设计与施工

钱塘江大桥全长约1453米，正桥约1072米，北引桥约288米，南引桥约93米。正桥为上下两层，上层设双向公路，下层铺设单线铁路，主体由16孔跨度约65.84米的钢桁梁组成。桥墩基础必须穿过流沙层抵达稳定土层，钢梁则要在不长期封锁航道的条件下架设。1934年11月11日举行开工典礼，基础工程实际于1935年4月6日展开。工程处把不同桥墩和桥跨的工序平行展开，以压缩工期。基础施工采用沉箱，工人在压缩空气环境中开挖，工程人员又试验用高压水流冲动流沙，再配合吸泥和加压下沉，以减少沉箱受阻。钢桁梁在岸上拼装后置于驳船上，利用钱塘江潮位涨落把整孔钢梁浮运到两座桥墩之间，再在落潮时安置。每孔钢梁长约67米，重约260吨，这种整孔浮运使水上装配工序与桥墩施工能够并行。

各项合同按专业分包。主体钢桁梁由英国道门朗（英语：Dorman Long）公司制造和承包，桥墩基础由丹麦商康益洋行承包，北岸引桥和公路面由中国东亚营造厂承建，南岸引桥由中国新亨营造厂承建，部分引桥钢材由西门子洋行供给。工程处负责图纸审查、材料试验、施工标准和现场监理，并在合同执行中调整基础方法和工序。工程处另把现场工作纳入人才训练，招收29名新毕业生参加设计、试验、监造和施工，并在1935和1936年暑期各接收约80名实习生。

施工伴随严重职业风险。1936年7月22日，北岸引桥沉箱内发生一氧化碳中毒，4名工人死亡。1937年1月22日，康益洋行运送工人的汽艇在江面翻沉，船上约70人遇难，工程处事后打捞出60具遗体。1937年8月淞沪会战爆发后，日军飞机多次空袭杭州和桥区，施工人员仍继续最后的铺轨和桥面工程。

战时通车、爆破与修复

1937年经钱塘江大桥撤离的难民

大桥从基础开工到铁路通车共历时925天。下层铁路于1937年9月26日先行通车，上层公路原计划稍后开放。为防日军利用桥梁，工程处奉命在桥墩和钢梁要害部位预装炸药。11月16日夜间，杭州渡船在撤运人群时发生事故，公路层因而于11月17日提前开放，当日有十余万人经桥南撤。铁路军运、难民通行和爆破准备由此在同一时期进行。

1937年12月23日，日军迫近北岸。爆破一度为继续疏散难民而推迟，至约17时实施，第14号桥墩上部和相邻5孔钢桁梁坠毁。茅以升在爆破前后保存图纸、照片、试验记录和未爆炸药位置资料，为战后复桥留下技术依据。抗战期间，他随唐山工程学院迁往湖南、贵州，并继续讲授桥梁工程。1941年，他在贵阳设立中国桥梁设计工程处，1943年扩组为中国桥梁公司，承担战时后方桥梁、厂房和交通工程的设计咨询。

抗战结束后，茅以升于1946年返回杭州主持修桥。修复工作先用临时杆件和桥脚恢复有限通行，1947年3月1日公路开放，铁路列车限速每小时10公里，汽车限速每小时15公里，两者不得同时通过。由于钢材、外汇和经费不足，永久修复延续至中华人民共和国成立以后。1949年9月，上海铁路局接管未完工程，1952年4月完成第5号桥墩，1953年9月完成第6号桥墩及相关钢梁，桥梁才恢复完整结构。

战后工作与1949年后的铁路科研

1946年以后，茅以升除主持复桥外，还任钱塘江桥工程处处长、中国桥梁公司总经理及交通大学唐山工程学院院长。1948年，他当选中央研究院首届院士。1949年，他参加中国人民政治协商会议第一届全体会议，随后任由北平铁道管理学院和唐山工程学院等校组成的中国交通大学校长。院系调整后，他的主要职务逐渐由大学管理转向铁路科学研究。

1950年3月，铁道部在唐山成立铁路技术研究所，同年迁往北京并改组为铁道研究所，由茅以升主持。1956年，机构扩充为铁道科学研究院，他任首任院长。研究院把线路、桥梁、机车车辆、通信信号和运输经济等部门逐步纳入统一研究体系，并面向既有铁路修复、新线建设和运输生产组织课题。茅以升提出“一切为科研，科研为运输”的工作方针，强调研究选题须与铁路运营和工程现场相联系。

1955年修建武汉长江大桥时，国务院批准成立由27名专家组成的技术顾问委员会，茅以升任主任委员。委员会对桥址水文地质、沉井与管柱基础、通航净空、钢梁结构、施工组织和苏联专家方案等14类技术问题提出审查意见。茅以升早在1936年曾组织过武汉过江桥初步研究，但中华人民共和国时期的正桥设计和施工由铁道部武汉大桥工程局承担，他的职责是技术咨询和审定。1959年建设人民大会堂时，他又担任结构审查组召集人，参与审查大跨度屋盖、荷载与施工安全。

文化大革命开始后，茅以升被停止部分工作并遭到批斗，铁道科学研究院的科研组织也受到冲击。1970年代初，他逐渐恢复学术和社会活动。1975年，他把钱塘江大桥施工、爆破和修复形成的13卷档案捐给浙江省档案馆，其中包括设计图、合同、照片、试验记录及往来文件。完整档案使桥梁的技术决策和施工过程能够由工程原始记录复核。

晚年

杭州茅以升故居

1979年，茅以升随中国科协代表团访问美国，恢复与康奈尔大学和卡内基梅隆大学前身学校的联系。1982年，他当选美国国家工程院外籍院士，成为当时少数获该院外籍院士资格的中国工程师。1984年，他当选第六届全国政协副主席，并获加拿大土木工程学会（英语：Canadian Society for Civil Engineering）名誉会员资格。1986年，中国科协第二次全国代表大会推举他为名誉主席，同年他主持的《中国古桥技术史》出版。

茅以升长期以无党派专家身份参加公共事务，1952年加入九三学社，1958年起任九三学社中央副主席。1987年10月12日，经中共中央批准，他加入中国共产党。1989年11月12日，他在北京病逝，享年93岁。

工程研究与教育思想

桥梁工程和土力学

茅以升早期研究集中在钢桁架的次应力。理想桁架计算通常把节点视为铰接，实际钢桥节点却由铆钉和节点板固定，杆件变形和节点转角会产生附加弯矩。其博士论文以变形轮廓图表示各节点位移和杆件转角，再与解析表格配合，以缩短反复计算的过程。这项研究从硕士论文延伸而来，主要处理当时大型钢桥设计中计算量很大的结构分析问题。

钱塘江大桥把茅以升的研究转向深厚流沙地基、沉箱和施工组织。他在工程期间收集砂土颗粒、承载和沉降资料，后来讲授并著述土力学。1941年出版的《土壤力学》介绍土的物理性质、渗流、土压力和基础承载等问题。1948年，他参与在上海组织中国土力学及基础工程学会，1953年又参与成立北京土力学小组，并于1957年出席伦敦国际土力学会议。由工程现场提出问题、再把试验和计算结果组织成研究课题，是他连接桥梁施工与土力学研究的主要方式。

他在中华人民共和国成立后的技术工作多采取专家委员会和科研机构的形式。武汉长江大桥技术顾问委员会对设计方案提出复核，铁道科学研究院则把桥梁试验、材料、线路和运输研究纳入长期机构。在钱塘江大桥、武汉长江大桥和人民大会堂三项工程中，他所任职务分别是工程处处长、技术顾问委员会主任委员和结构审查组召集人。

工程教育

在东南大学主持工科时，茅以升按土木、机械、电机等学科组织系科，课程同时考虑基础科学、专业技术、人格训练和社会服务。有关这一时期的研究认为，他试图使工科不只传授既有设计方法，还承担工程研究和解决地方实际问题的职责。1926年的《工程教育之研究》已主张实习不应成为课程结束后的附属环节，学校、教师和工程单位需要共同安排训练。

1950年至1951年间，他在《光明日报》和校内出版物中集中提出“习而学”。这一制度不是取消理论课程，而是先让学生接触工程对象和现场任务，再学习解释这些问题所需的专业理论和基础科学，并在后续实践中反复检验。他把课程进程设想为由实践到理论、再回到实践的多次循环，主张学校与现场、教师与工程人员共同承担教学。这个方案同时回应了当时扩大工农受教育机会和加快工程人才培养的政策环境，但其完整制度并未在全国高校按原案推行。

钱塘江大桥是这一教育思想形成前的重要实践。工程处让青年工程师在测量、制图、沉箱、材料试验和合同监理之间轮换，并保存每日记录和施工影片，使现场经验能够用于复盘和教学。此后他在铁道科学研究院继续要求研究人员到线路、桥梁和工厂寻找课题，并让试验成果接受运输现场检验。两种做法的共同点是把工程任务作为组织知识的中心，但前者服务于单项桥梁建设，后者依托常设科研机构。

科学普及与桥梁史

1950年成立中华全国自然科学专门学会联合会和中华全国科学技术普及协会后，茅以升任科普协会副主席。他把面向专业人员的“专业科学”、面向公众的普及文章和工程现场的技术创造视为相互联系的环节，主张研究成果需要转化为生产方法，也需要以公众能够理解的方式传播。中华人民共和国成立后，他约有三分之一的文章属于科普写作，主题包括桥的荷载传递、桥型、铁路技术和古桥。

1963年，茅以升在《人民日报》连载《桥话》，从梁桥、拱桥、索桥和浮桥的受力方式讲到材料、施工与交通用途。他也参与中学课文《中国石拱桥》的写作和修订，以赵州桥、卢沟桥说明石拱结构与历史演变。相关作品避免只按朝代罗列桥名，而把结构形式、建造技术、自然环境和社会用途并置，形成他所谓“桥梁文化”的研究范围。

晚年，他主持搜集地方志、古籍、碑刻、图像和现存桥梁调查资料，组织工程师、建筑史和科技史人员合编《中国古桥技术史》。该书按桥梁类型讨论选址、基础、拱券、梁架、材料和施工，并兼顾桥梁管理与交通功能，于1986年出版。这个项目把早年的科普写作推进为专题技术史整理，也保存了一批后来因改建或损毁而发生变化的桥梁资料。

学术团体与公共职务

茅以升长期参与工程和科学团体。中华民国时期，他曾任中国工程师学会会长，并参与中国土木工程学会、桥梁及结构工程和土力学组织。1949年后，他任中国土木工程学会第一至第三届理事长、中国科学院技术科学部副主任和国务院科学规划委员会委员。1958年中国科协成立后，他连续担任第一、第二届副主席，1963年起兼任北京市科协主席，1986年改任中国科协名誉主席。

在国家机构方面，茅以升是第一至第六届全国人民代表大会常务委员会委员，第一至第五届全国政协委员，并于1984年至1988年任第六届全国政协副主席。他还曾任欧美同学会会长及名誉会长。加入九三学社后，他从1958年至1989年任中央副主席，参与该社的科技、教育和知识分子工作。相关公共职务与工程专业职务有交叉，但不等同于具体工程的技术责任。

家庭

1912年，茅以升与戴传蕙结婚，两人婚后育有两子四女。茅以升共有两子五女，其中次子茅于润后来从事音乐表演与教育，长女茅于美和幼女茅玉麟参与整理家庭回忆及茅以升史料。戴传蕙长期管理家庭和往来信件，并在茅以升多地任教、驻桥施工和战时迁校期间照料子女，1967年1月13日在北京去世。

评价与纪念

钱塘江大桥所处时期，近代中国大型工程的技术领导逐渐由外国工程师转向中国工程师群体，专业学会、大学、政府工程机构和本国工程公司也开始形成较稳定的协作关系。钱塘江桥工程处由中国工程师掌握总体设计和施工管理，同时借助国外钢梁制造、基础承包和设备供应，因而常被工程史研究用来说明这种技术领导权变化与跨国采购并存的情形。该桥的技术价值不仅在于双层桥型，还在于流沙基础处理、整孔钢梁浮运、工程记录和现场人才训练所组成的完整工程体系。

美国国家工程院在纪念文集中把茅以升的贡献概括为交通运输领域的领导、桥梁设计和工程教育。这样的评价同时涵盖他作为钱塘江大桥工程主持者、铁道科研机构组织者和教育改革倡议者的不同角色。相较之下，后来的通俗叙述有时把他称为武汉长江大桥的主持设计者，工程档案和机构沿革则显示他在该项目中担任技术顾问委员会主任委员，正桥设计和施工另有负责机构。

钱塘江大桥在2006年列入第六批全国重点文物保护单位。浙江省档案馆保存的建桥档案和照片已成为研究近代工程组织、合同和施工技术的专题档案。1991年，北京茅以升科技教育基金会成立，开展工程教育奖励、桥梁科技活动和史料整理。镇江建有茅以升纪念馆，馆藏包括手稿、证书、工程器物和照片。

2006年，卡内基梅隆大学在校园内揭幕茅以升铜像，以纪念该校首位土木工程博士。西南交通大学保存其在唐山学校任教和任校长的史料，并设有茅以升学院。以学校、基金会、纪念馆和工程档案构成的纪念体系，分别延续其工程教育、桥梁研究和历史保存工作。

主要著述

茅以升的著述包括工程论文、教材、工程报告、科普文章和技术史著作。下列书目以首次发表或初版时间排列，部分文章后来收入《茅以升选集》和《茅以升全集》。

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