土木系 王仲宇教授專訪

橋梁的守護者─土木系王仲宇教授專訪

現職：國立中央大學土木系教授兼任橋梁工程研究中心主任
學歷：美國德州大學奧斯汀校區航空工程暨工程力學系博士
專長：結構物維修補強、非破壞檢測、顆粒及塊體不連續力學分析、爆炸及撞擊穿甲動力學、固體力學
榮譽：103年國家發明創作獎、交通部運輸研究所96 年度計劃優良獎。「縣市政府所轄老舊橋梁改善可行性評估，交通部運輸研究所(MOTC-IOT-96-EEB007)。(2009) 中央大學教師績優專利獎 (2009-2011年) 
連結：王仲宇教授介紹網頁、國立中央大學橋梁工程研究中心

      臺灣多山多雨且河川眾多、水網密集，為了橫越河流、峽谷及多種地形障礙，讓人類的文明得以傳播、經濟得以互通、人員得以往來，橋梁是必不可少的重要建設，古往今來的工程師們發明了許多的施工方法，搭建了符合各種需求、形形色色的不同橋梁，然而有建設即有破壞，橋梁的破壞、檢測與管理雖然是近代才發展出的一門新興學問，卻因涉及人民生命財產及國土安全，現今已受到世界各國的高度重視。

    王仲宇，中央大學土木工程系教授兼任災害防治研究中心主任及橋梁工程研究中心主任，1995年與蔣偉寧等幾位中大土木系教授共同成立全台唯一的橋樑工程研究中心，常年致力於土木工程非破壞檢測技術（NDT）以及橋樑安全監測資訊系統的研發工作，曾以「結構物內鋼筋尺寸檢測裝置」榮獲經濟部智慧財產局103年國家發明創作獎，不僅擁有多項發明專利，其研究團隊的實地工程結構設施檢監測技術更是國內首屈一指，曾承接桃園機場飛機跨越橋之載重實驗、普悠瑪號及台灣高速鐵路橋梁通車前之軌橋互制行為測試等大型公共建設案件，為維護人們生命安全作出實質貢獻。

中大橋梁中心 獨步全國

    中央大學擁有全台唯一的橋梁工程研究中心（以下簡稱橋梁中心），是1995年時由王仲宇教授和蔣偉寧等幾位中大土木系教授共同成立的，王教授表示，當初選擇「橋梁」成立中心，是因為橋梁包含了結構、交通、大地、水利、材料、測量、管理等技術，可以整合土木工程各個領域，而成立20年至今，承接過的計畫總額高達2億7千多萬，但始終是一個自給自足的單位，不僅扛著許多壓力，還有高額人事成本需要支付，幸而後來接下許多重要案件，打響了名號，奠定下國內橋梁檢測領域不可撼動的地位，而王教授便是其中的重要推手。

    橋梁中心成立之初，為了要讓中央大學的橋梁研究獨步全國，他意識到必須「精確掌握數據，才有科學價值」，因此他向公路總局提出一個計畫：對全台六十餘座重要橋梁進行檢查。這不僅是橋梁中心一項相當成功的計畫，也是國內首次針對重要橋梁進行的詳細健檢，提供了許多關於橋梁結構性及耐久度的重要資料，開展了我國在橋梁診斷、維護、管理技術的一系列研發工作。

    而最近一次替普悠瑪號的軌道測試，更是王仲宇教授及研究團隊的得意之作。由於普悠瑪號為了減少從東部到北部的行駛時間而需要急速行駛，時速最高甚至可以到150公里以上，為了解如此急速是否會對台灣依照舊規範設計的鐵路橋造成影響，王教授研究團隊承接了台灣鐵路管理局的計畫，進行普悠瑪號軌道的動力變形測試。研究團隊先在鐵路上布設了許多感測器，待火車經過時，量測橋梁及軌道的變形程度，並且發展一套電腦模擬技術，以模擬火車經過的實際情況。王教授表示，這是非常高端的技術，實驗結果出爐後，現場量測的數據與電腦模擬數據幾乎相同，證明計算和實驗的技術皆達到極小誤差之境界，台灣鐵路管理局對此計畫的研究成果極為肯定，證明了在車-軌-橋互制行為的研究上，王仲宇教授的技術是獨步全國的。

    如今中央大學橋梁中心在成功執行多次任務後，已成為國內橋梁及軌道監測領域的金字招牌，而最近王仲宇教授又有新點子，計畫針對台灣的預力混凝土橋進行監測。他表示，台灣在1980年代建了很多預力橋，這種橋的優點是增加承載力、跨度大，壽命約30-40年，超過年限後就會開始劣化，雖然國內目前有許多預力橋已陸續超過使用年限，但王教授指出，國內外現在對於如何檢查這些橋梁，以及如何解決橋梁老劣化的困境，仍然沒有良好的對策，所以預力橋的診斷是一項新的研究課題，如何發展技術突破困境更是刻不容緩，期望不久的未來，王教授和他的研究團隊就能在技術方面有重要進展，以解決此一難題。

跨領域找出新生機

    在研發創新上屢創佳績的王仲宇教授，投入「跨領域」研究是其成功祕訣之一，擁有航空工程暨工程力學系博士學位的他，擁有機械及土木背景，再結合中大擅長的地球物理領域，整合出獨特的屬於中大的優勢領域。

    由於近年氣候變遷相當快速，加上地震次數較以往頻繁，大規模的天然災害讓橋梁安全問題一一浮現，日本311強震更讓世人開始重視強震後形成的海嘯問題，面對的橋梁課題不再是河床嚴重局部沖刷、橋基裸露等單一天災造成之問題，而是震後海嘯襲擊、及漂流物撞擊等複合式災害，因此防災的方式必須更積極的應對與突破，因此複合式防災技術提升為現階段全世界所重視的課題。

    為探討洪水與沖刷深度關係，以及分析橋梁受洪水損害的原因，王仲宇教授與水文與海洋科學研究所的吳祚任教授合作，進行「流固耦合互制」的相關研究，「流固耦合分析」指的是固體-流體之互制行為分析，是進行橋梁受洪水沖刷力及地震力綜合作用下之大型計算模擬分析，王教授表示，該模式如能順利應用於台灣橋梁之研究，不僅可提高橋梁與水利工程設施設計之安全及降低養護成本，也會大幅增進台灣在工程分析科技上的技術。

    王教授表示，雖然近年來隨著計算機速度不斷更新，許多學者希望開發數值分析工具模擬流固耦合問題，但均無法有效計算，原因出在不僅要考慮水與空氣兩種流體的交互作用、底床泥沙變動、甚至要考慮浮木撞擊、石塊飄儀等固體動態分析，其困難程度無法單以流體力學或固體力學單獨處理，而吳祚任教授恰好能夠提供流體力學方面的分析，兩人合作得很順利，所開發出的流固互制之三維多相流數值模式也已經過實驗室驗證，分析結果相當良好，可以精確計算流體中固體之浮動、轉動行為及變形、碎裂分析，為後續評估橋梁設計安全、建物耐震能力等提供了很好的診斷工具。

    經過這次成功經驗，王教授希望能跟中大地球物理與太空遙測領域進一步合作，進行全台灣電塔設施的維護管理，包含氣候變遷及預測、衛星定位、地質評估、電塔的倒塌變形及風險評估等，將這些研究議題彙整成一項跨領域的整合型計畫。他進一步解釋，這是全套的管理系統，把電塔及相關電力設施經由衛星定位後，在下雨時監測土質是否會鬆軟，是否會坍方，以及高危險潛勢區在哪裡，甚至可以計算海嘯發生攻擊核電廠的損傷程度，如果研究成果良好，不只可以應用在台灣，還能擴展到國際，王教授強調，如果計畫順利執行，希望能將所蒐集的資料整合起來放在中大，不僅作為發展其他相關研究的基礎，也能發展出中大的獨特性、差異性，大幅增進在業界及學界的競爭力。

促進國際合作 重點在人與經費

    在全球化趨勢的浪潮下，進行國際合作是必然，而牽起國際合作，最重要的條件之一就是人，在陌生的情境下要建立友好關係並不容易，特別是對方如果有著不同的文化背景，那更需要具備一些優勢條件，也就是擁有良好的語言能力、接納不同文化的心胸及學習新事物的熱忱。王教授表示：「擁有獨門絕技的教研人員帶著有規劃且充裕的研究經費是最有利進行國際交流的本錢。除此之外，做國際交流的人除了要能掌握自己研究領域的專業，跨領域的能力也是很重要的，如果自己能力不算頂尖，組成的團隊一定要是頂尖。」

    回想多年前王教授與營管所姚乃嘉教授及黃榮堯教授用幾張投影片就讓法國道路橋梁研究院的學者們刮目相看，進而千里迢迢飛到台灣與我們簽約及建立實質的合作關係，雖然最終合作關係因為最實際的問題，也就是經費不足而結束，但是我方優秀的團隊讓對方願意繼續補助王教授的博士生在法國多停留一年延續交流。

    王教授認為「國際合作是一種行銷」，在雙方認識不深的情況下，要如何透過令人驚豔的簡報，吸引對方的目光，進而變成朋友最後談成合作，雖然就像是打仗一樣充滿挑戰卻也收穫滿滿。

提供交流平台 培育新生代教研人員 

    身處教育第一現場的王教授，長期觀察台灣高等教育的改變，憂心在不甚友善的研究環境下，該如何給新生代教研人員們注入希望、給予機會，努力推動這環環相扣的連結。一天二十四小時裡，王教授時時刻刻都在思考這些問題，他提供想法、爭取計畫，尋找團隊，不為別的，就是希望能夠延續及傳承，他更給自己打氣，雖然土木領域無法像電子產業這樣高利潤、具創新，但是他們很務實，善用基礎知識在日常生活中，他相信如果他們做的事能多救一條人命，一切就都值得了。

    為提高促成跨領域團隊的可能性，他也給予實質上的建議，由學校創造機制、建立平台，讓不同領域的教師們參與，新進的教研人員透過這個機會，分享自己的研究、與資深教授互動，並透過討論交流向資深教授請益，在一來一往的互動中，建立關係，最後整合跨領域團隊，他更表示在這個每分每秒都在進步的年代，善用知識經濟是成功的絕佳利器。