從1931—1933黃文喜在上海申昌洋行擔任結構設計師,參與多個建築的結構設計。在設計壹個17層的剛架結構時,他創造了設計這種框架結構的“框架彎矩直接分配法”,獲得了當時建設部主任的贊賞。用這種方法進行扭矩分配,計算工作量也小於克勞斯的扭矩分配法。他的論文發表在6月1934+00日出版的《工程》雜誌第9卷第5期,比國外其他學者發表的同主題論文早了兩個月。
從65438年到0935年,他開始研究拱壩結構分析的新方法——網格法,經過多年的努力完成。在這種方法中,拱壩(或殼)被視為由許多水平拱段和垂直梁段組成的網格,這些拱段和垂直梁段剛性地連接到網格的節點上。這種將結構離散化的方法是目前廣泛使用的有限元方法的先例。與三維彈性理論、薄殼理論和試驗載荷法相比,它可以考慮各種主要影響因素和邊界條件,適合計算機求解,也可用於研究各向異性板殼及其動力響應分析。博士論文《格柵法在拱壩、殼板分析中的應用》完成後,受到導師和答辯委員會的高度評價。
新中國水利水電研究的先驅
建國後,黃文熙不僅在壹些大學講授水利,還擔任南京水利實驗部主任,負責這個國內最早的、具有壹定規模的水利水電研究機構的工作。他積極計劃進壹步豐富和發展它,並創造了新的研究領域,如沈積物,潮汐波和結構材料。承擔了治理黃河、治理淮河、華東水電工程等試驗研究任務,解決了大量實際工程問題。開發了許多水力和土工試驗儀器,編寫了試驗手冊,培訓了試驗技術人員,開設了三個水力試驗班。上述工作使南京水利實驗所成為當時國內規模最大、水平最高的水利水電研究機構,為新中國早期水利水電建設做出了巨大貢獻。
1956後,黃文熙出任水利院副院長,並擔任學術帶頭人直至文革。經過10年的努力,水利科學研究院擁有9個研究室和完整的技術後勤體系,具備承擔各種重大水利水電科研項目的能力,開發了壹批高質量的科研成果,解決了壹大批水利水電工程中的難題,在國內外舉足輕重。黃文喜本人結合工程實踐提出了許多創造性的研究成果。
黃文熙不僅是壹位在巖土力學和結構理論方面有傑出成就的學者,而且是壹位思維敏銳、經驗豐富的工程師和解決實際工程問題的專家。他參與了大量的閘門、土石壩、混凝土壩和基礎的研究和咨詢工作。他根據我國的實際情況,引進和推廣了許多先進技術,如用砂井預壓法加固軟土地基,用反濾法和減壓井防止滲透破壞,用補償地基原理修建無樁基礎水閘,用現澆混凝土防滲墻防止砂礫地基地下滲漏等。結合我國大量水下淤地壩和水墊壩的建設,從理論和試驗上分析和驗證了大壩填築特性、大壩孔隙水壓力估算和施工特點,豐富和推廣了這壹具有中國特色的築壩技術。還積極參與黃河、淮河、上海、西南、三峽等國家重大項目的咨詢工作。
中國土力學的奠基人
1925年,太沙基出版了《土力學》壹書,該書成為壹門技術科學。早在美國留學期間,黃文熙就對土力學給予了高度關註,這在當時是壹門新興學科。回國後,他在國內率先開設了土力學課程,並在國內大學建立了第壹個巖土實驗室。
新中國成立後,他在擔任南京水利實驗部主任期間,組織研制了許多土工勘探設備和土工試驗儀器,編寫了土工試驗手冊、野外標準貫入、貫入試驗、取樣等講義和資料,開設了四個土工試驗班,為新中國的土工試驗工作鋪平了道路。他在北京擔任水利水電研究院副院長期間,還兼任巖土研究所所長,對巖土研究傾註了大量心血。
黃文熙是中國土力學的奠基人。幾十年來,他始終站在該學科的最前沿,在不同的研究課題中取得了高水平的研究成果。
從1942到1957,他創造了新的地基沈降和地基中應力分布的計算方法。用壹般的分層總和法計算地基沈降時,假定地基土不會側向變形,這顯然不符合實際情況。然而,壹些考慮地基土側向變形的計算方法需要計算兩個水平正應力並確定土的泊松比,使得計算復雜而困難。他建議用三個正應力之和來計算,既考慮了地基土的側向變形,又簡化了計算,減少了編制計算圖表的工作量。他還建議用三軸壓縮試驗來研究土的彈性模量和泊松比與土的應力值及其比值之間的函數關系,這是70年代國際上流行的應力路徑法的先驅。
地震、爆破等動力作用引起的飽和松散砂土液化對建築物危害很大。因此,砂土液化的機理、識別和滲流控制是許多學者致力研究的對象。然而,直到20世紀50年代中期,砂筒壹般用於振動臺實驗,以研究地基的液化。這在理論上是有缺陷的,不能用於動態分析。黃文喜建議用振動三軸儀測試砂土的動力特性,測定不排水試樣和不同密度試樣在不同應力狀態下不同振動強度引起的主應力變化作用下的孔隙水壓力U的變化規律和絕對值。他首先提出了解釋液化機理的有效應力原理,即利用上述試驗結果,確定壹定條件下砂地基或砂坡中任意壹點可能產生的最大孔隙水壓力,並據此采用有效應力法進行動力穩定性分析。這項研究成果受到了國際專家的高度關註。他提出的振動三軸儀及其試驗方法已在國內外廣泛應用,成為壹種常規的動力試驗方法。
20世紀70年代,他註意到電子計算機和有限元方法的發展,必然要求建立壹種能夠全面、真實反映土的應力應變關系的數學模型。針對當時建立的土體彈塑性模型對屈服面和硬化參數的人為假設過多的缺點,他提出了從試驗數據直接確定土體彈塑性模型的理論。經過10年的努力,他領導的清華大學研究組建立了“清華彈塑性模型”,並做了大量的驗證工作,還用於實際工程的計算分析,受到國內外同行的高度評價。這項科研成果獲得國家自然科學三等獎。
他80多歲後還發表了《土壩彈塑性應力的簡易方法》壹文,對飽和土體加載後的初始孔隙水壓力、瞬時變形和最終變形的計算方法提出了新的建議。
20世紀80年代以來,隨著土體本構關系和巖土計算的發展,他看到了各種模型試驗特別是巖土模型試驗在驗證理論和計算模擬實際工程中的重要作用,也看到了我國在水工模型試驗方面與世界先進國家的巨大差距。1984年親自率團赴西歐、日本、美國考察。回國後,他多方呼籲,最終在國內建立了不同規模的離心模型試驗裝置,這必將對我國巖土工程的發展起到巨大的推動作用。
此外,他還組織專門人員進行滲透力模型試驗,支持旁壓試驗的理論研究,大力開展水壓致裂試驗和機理研究,對土工合成材料的應用和研究寄予極大熱情,推動土工合成材料在水利工程中的應用。這些項目有的在國外還處於探索階段,有的具有很大的工程意義和潛力。
培養了壹大批水利水電科技人才。
黃文熙從事教育工作半個多世紀,做到了教書與育人並重。它教會了學生許多有價值的知識,也以自己的模範作用鼓舞了他們。
他工作努力,效率極高。他經常壹天工作14小時以上。他廣博精深的知識和解決難題的能力,都來自於勤奮。教書的時候,他每次講課都花很多精力認真備課。70多歲時,他仍親自給學生、青年教師和研究生講授結構力學和高等土力學。其中復雜的數學公式都是靠黑板上的記憶推導出來的,讓他的弟子們驚嘆不已。80多歲後,他仍然壹如既往地每天處理大量稿件,準確而迅速。寫論文時,公式推導、插圖繪制、文獻檢索都是手工完成。
他提倡啟發式教育,強調學生自學能力的培養。他壹直主張學生基礎理論和基本工程技能訓練並重,強調實驗在土力學教學和研究生培養中的地位。他要求他的研究生閱讀大量文獻,盡可能多地做實驗。他主張從有實際工程經驗的技術人員中招收工科研究生,從實際工程中急需解決的問題中選取科研課題。
他學習嚴謹,非常嚴格地檢查論文和報告,非常仔細地修改它們。要求反復核對理論推導,試驗結果必須重復多次。他的研究生在論文工作中經常有100多個實驗。
他善於發現和培養人才,不遺余力地提拔後進。在他工作的單位,他註重組織和培養多層次的優秀團隊。在文革後壹切已成廢墟的時候,他以七十歲的高齡擔任清華大學土力學教研組主任。他調整科研項目,確定科研方向,組織調配人員,選派教師和研究生出國留學,培養了壹批高水平的碩士和博士。
他已經在國內外教書50多年了。他的壹些學生已經成為教員、博士生導師、知名學者和專家。還培養了壹大批工程技術骨幹人才,活躍在我國水利水電戰線等行業。
編輯了《土的工程性質》,在1984出版了《水工建築中的結構力學和巖土力學》,黃文熙選集。黃文熙為我國水利水電教育做出了巨大貢獻,成為幾代水利水電工程技術人員的楷模。
1955黃文喜加入中國* * *產黨,先後當選為第壹屆江蘇省人大代表、第三屆全國人大代表、第二屆、第三屆CPPCC全國委員會代表、第五屆、第六屆CPPCC京華市委代表。1955當選中國科學院學部委員(現為中國科學院院士)。1956年參與制定中國第壹個中長期科技發展規劃,即1956至1967年的《國家科技發展展望規劃》。歷任中國水利學會副理事長兼名譽理事、巖土力學專業委員會主任、中國水電工程學會副理事長、中國土木工程學會名譽會員、中國理論與應用力學學會理事、中國土力學與基礎工程學會理事長兼名譽理事。他還曾擔任《水利學報》和《巖土工程學報》的編委、《中國科學報》和《清華大學學報》的編委。他還積極參加國內外的學術活動。曾赴西歐、日本、美國進行學術考察,多次參加國際學術會議,發表學術論文,進行學術交流。他是國際知名的專家。
1955,黃文熙加入中國* * *產黨,當選為第三屆全國人民代表大會代表,第二、三屆全國政協委員。1956當選中國科學院學部委員。歷任中國水利學會副理事長、名譽理事,兼任巖土力學專業委員會主任,中國水電工程學會副理事長,中國土木工程學會名譽會員,中國理論與應用力學學會名譽理事,中國土力學與基礎工程學會理事長、名譽理事。他還擔任過《水資源雜誌》編委會主任和《巖土工程雜誌》編委會主席。他積極參加國內外學術活動,率團或參加赴西歐、日本、美國考察,多次參加國際學術會議並為其撰寫論文。