只有我最“摇摆”!探秘西南交通大学首个国家工程实验室

只有我最“摇摆”!探秘西南交通大学首个国家工程实验室

在犀浦校区东北角上有一幢白色的实验大楼,给人以大气端庄、明快而又充满活力的感觉,那就是我校刚刚通过验收的陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室的一个重要组成部分——地震灾害防治技术研发平台,里边有着国内试验能力最强、世界第二的大型高性能地震模拟振动台。这一试验平台的建成来之不易,人们不会忘记初创时期的艰难。

要建就建最高大上的试验平台

2008年5月12日,那是国人永远铭记的日子,14时28分04秒,大地剧烈摇晃,天昏地暗,地陷山崩,房屋倒塌,交通阻断,汶川大地震让8万余位同胞永远离开了这个世界。值此国人悲痛之际,西南交大人决定用自己的专业特长服务抗震救灾,更通过基础研究为四川及西南地区交通土建工程及城市建筑的抗震需求提供全面技术保障。为此,在四川省支持下,抗震工程技术四川省重点实验室于2008年6月6日在我校揭牌成立。其后,学校先后组建了建筑、规划、道路交通等五个灾后重建支援专家团队,依托抗震工程技术四川省重点实验室,充分发挥学校土木工程、交通运输工程、地质工程等学科优势,为四川省灾后重建提供科学理论和关键技术支撑。

但那时从平台建设而言,实验室,特别是土木工程学科的实验室硬件建设仍是软肋。2011年,转机到来,学校开始了陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室(以下简称国工实)的申报工作。2012年9月4日,交大人欣喜地获知,国工实获得国家发改委批准立项建设。由我校联合中铁二院工程集团有限责任公司、中国科学院山地所、四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院与成都市新筑路桥机械股份有限公司共同建设,包括三个研究平台:山地灾害防治技术研发平台、风致灾害防治技术研究平台和地震灾害防治技术研发平台。国家发改委和交通运输部均配套资金。这意味着,在资金支持下,地震灾害防治技术基础研究将在平台硬件支撑下取得长足发展。

2013年,是国工实建设中关键的一年,主要的工作是围绕建设好地震模拟综合试验系统开展的。那一年,土木工程学院组织团队走访了中南大学、昆明理工大学、东南大学和新西兰地质与核研究所(GNS)、坎特伯雷大学、台湾国家地震工程研究中心等地震相关单位和院校调研及技术交流。那一年,团队成员确定下了振动台和拟动力加载系统的技术参数,并完成了初步设计、招标等工作。成员们认为,要做就要做一流的,那就是中国最大、最先进的双台阵地震模拟振动台

进入到2014年,国工实的建设已初具规模,在犀浦校区新建的抗震试验室主体框架已完工。

2015年,陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室技术委员会成立了。技术委员会有25名成员,主任由中国地震局工程力学研究所谢礼立院士担任,包括王梦恕、周福霖、王景全、秦顺全、郑晓静、龚晓南、杜彦良、崔鹏等院士在内的国内外专家担任委员。其后成立的顾问委员会也是星光闪耀,主任由解放军理工大学钱七虎院士担任,成员包括郑皆连、梁文灏、何华武等院士,以及凤懋润、沈大元、关宝树、万复光、强士中等校内外专家。他们都为国工实的建设提出了大量宝贵意见和建议。那一年,实验室土建工程建设要基本完成。让团队成员们振奋不已的是,12月28日,国内台面最大、负载能力最强的地震模拟振动台主台主要设备运抵抗震试验中心。

直到2017年12月2日,经过了近两年的设计施工安装调试,8mx10m大型高性能地震模拟振动台终于通过验收。在20余天后,我校建设的首个国家工程实验室——陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室通过验收。这也使得国工实成为我校建成的第二个国家级平台。

只有我最摇摆

抗震试验中心到底建成了什么样子呢,国内试验能力最强、世界第二的大型高性能地震模拟振动台到底能怎样的“摇摆”?

只有我最“摇摆”!探秘西南交通大学首个国家工程实验室

走进抗震试验中心大门,视野一下变得很开阔,长112.5m、宽36m、净高22m的试验大厅显得大气十足。首先映入眼帘的,便是一个T字型的基坑。基坑的左边便是地震模拟振动台的主台——8m x10m三向六自由度的地震模拟振动台。作为目前国内试验能力最强、世界第二的大型高性能地震模拟振动台,它的负载能力为160吨,可以让建筑、桥梁、隧道、岩土等结构物在较大比例尺下,实现震害再现。利用振动台可以人工模拟各种条件下地震发生的情况,模拟各种工程结构震害再现的破坏形态,验证各种建(构)筑物抗震性能。也就是说,无论上下左右前后、或轻或重的振动摇晃,这些结构物均能一一“体验”。通过这样的试验,可以让研究者提前预知地震会带来什么损害,了解这些结构物的抗震性能如何,并采取相应措施来整治,以及在实际的工程中予以应用,最终,在地震灾害来临时,能减少生命财产损失。据介绍,还正在修建的成兰高铁的桥墩刚刚在这个试验台上完成了抗震试验,团队成员正是模拟了汶川地震震源地映秀当时的地震烈度,验证了桥墩设计的可靠性,并根据其破坏形态提出了改进的建议,让桥梁设计更为安全、可靠、耐久而又经济。

基坑的右边也就是“T”字下边的一竖,有32米长,目前还未安装振动台,据悉,该振动台是3m×6m三向六自由度可移动式地震模拟振动台,建成后将和现有主台构成地震模拟振动台台阵,可以完成大跨度结构的多点激励研究,如在主台和小振动台上分别放置桥墩,架设桥梁,在启动信号输入以后,两个试验台将同时启动且震动烈度、震动方式相同,从而验证该结构物的抗震性能。同时,这个台子也可以单独用于各类工程结构、工业装配的抗震性能试验研究。据悉,这一振动台即将开始安装。

如果模拟8级地震的话,如何确保试验大楼不会被震垮呢?团队成员申玉生副教授介绍,试验大楼在设计时就已经考虑到抗震减震的问题了。在振动台模拟强震时,大楼可能会产生一点震动,但其安全性都没有问题。比如,试验大厅的T型坑道周围都设有隔震沟,而试验大楼采用的框架结构,从里边看大楼,梁和柱赫然在目,墙是没有混凝土和砖块填充的墙,而梁和柱都采用了加粗的钢筋,也就是说,这幢试验大楼的外立面实际上是类似卷帘门构造的不锈钢“墙”。这就使得在模拟强震时,没有砖块会被震落,确保了建筑的可靠性。同时,试验大楼在降噪方面,也进行了专门的设计。

国工实主任、土木工程学院院长蒲黔辉表示,在新的平台上,我校抗震工程技术研究必将步上一个新的台阶,面向国民经济建设一线,服务国家相关工程需求,创出交大人的新作为。

作者:陈姝君

本期编辑:交大新媒体中心 张文欣

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