大国重器！探访中国首个地震大科学装置来看看它能做什么

2024-09-08

<article><section data-type=“rtext”>进一步全面深化改革，天津坚持科技创新和产业创新一起抓，在加强科创园区建设的同时，还在发挥科教资源丰富的优势，用更多国之重器，为产业创新赋能。在天津大学里，国家大型地震工程模拟研究设施，就是通过模拟地震来检验建筑物的抗震性能。在未来，像高层建筑、跨海大桥也许就将会有更多更优的抗震新方案。模拟地动山摇，国之重器如何助力防灾减灾，走，跟我一起去看看。整个试验中心约有10层楼高，巨大的空间可以满足大尺寸的模型试验。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/918decd2436882a482baaaf93ca31c58.jpeg?imageView2/2/w/750" />天津大学国家大型地震工程模拟研究设施科学工艺部部长刘铭劼：我们这个场地高度有31米，跨度有43米，这部分区域的长度是120米。我们这个振动台台面尺寸20米乘16米，最大载重1350吨，大概是二十多辆重载卡车的重量。我们在满载情况下可以运行的最大加速度是2.0个重力加速度。这么大的加速度实际上已经超过了我们9度烈度条件下的地震动的水平。为什么要“人造地震”？这是目前研究结构抗震性能最直接的试验方法，为工程的设计、建造提供依据。这个地震大装置可以真实复现国内外发生过的4700多条有记载的地震活动，可观测工程结构在地震中的损伤和破坏情况。现在，科学家们要对振动台上一座1∶1大小的七层钢框架结构的建筑模型，开展抗震水平测试。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/284757b02e10c9eb37111d58c58289f3.jpeg?imageView2/2/w/750" />天津大学国家大型地震工程模拟研究设施科学工艺部部长刘铭劼：我们安装的传感器加在一起有500多个，那么这些传感器它的精度也都是非常高的，比方说我们测量结构变形的传感器，它的最小测量的值是0.1个毫米，比我们头发丝直径还要再小。每个传感器每秒可以测试1000次数据，高速采集的数据传输到控制室中，让科研人员了解建筑在地震中的位移、形变等情况。那么这栋七层楼的建筑能否承受住9级烈度的考验呢？振动马上开始。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/602d2bbb18642145108a252fb2bfd4d1.jpeg?imageView2/2/w/750" />天津大学国家大型地震工程模拟研究设施科学工艺部部长刘铭劼：通过这些数据我们可以看到，目前这个建筑物对于我们输入地震动的放大的程度和我们预期的指标是非常接近的，我们的地震大装置的秘密实际上都藏在我们的地下室。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/fe0e8c474363c4fdf089aa6fbeec5956.jpeg?imageView2/2/w/750" />天津大学国家大型地震工程模拟研究设施科学工艺部部长刘铭劼：这里面就是安装我们大型振动台的液压作动器的场地，一共有46条作动器，这里面竖向的作动器最大的出力是450吨，水平向的最大的出力是250吨，每一条作动器的控制精度可以到0.1个毫米。以往，受振动台尺寸的限制，抗震性能试验只能把建筑物等比例缩小，而大型振动台，可以实现建筑1∶1还原，试验结论更为准确，对于地震多发地区的民房抗震性能提升等领域极具科研价值。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/078c589463a0a0abcc18768ad2b0d97c.jpeg?imageView2/2/w/750" />天津大学国家大型地震工程模拟研究设施科学工艺部部长刘铭劼：我们这里面是世界上唯一的一套，可以实现水下双台地震、波浪、水流联合模拟的一个试验装置，可以在3米水深下工作，可以针对我们的跨海大桥、海上风电这些海上“超级工程”进行更加真实的地震模拟研究。</section></article>