西南交通大學(xué)犀浦校區(qū)東北角矗立著一幢白色大樓，給人以大氣端莊、明快而又充滿活力的感覺。
這就是西南交大剛剛通過驗(yàn)收的陸地交通地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱國(guó)工實(shí)）的一個(gè)重要組成部分——地震災(zāi)害防治技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，而它里面“藏著”目前國(guó)內(nèi)試驗(yàn)?zāi)芰ψ顝?qiáng)、世界第二的大型高性能地震模擬振動(dòng)臺(tái)。
這一試驗(yàn)平臺(tái)的建成是如此的來之不易，使得人們至今仍不能忘記其初創(chuàng)時(shí)期的艱難。
要建就建最好的
2008年5月12日是國(guó)人永遠(yuǎn)銘記的日子。14時(shí)28分04秒，大地劇烈搖晃，天昏地暗，地陷山崩，房屋倒塌，交通阻斷，汶川大地震讓8萬余同胞永遠(yuǎn)離開了這個(gè)世界。
值此國(guó)人悲痛之際，西南交大人決定用自己的專業(yè)特長(zhǎng)服務(wù)抗震救災(zāi)，同時(shí)致力于通過基礎(chǔ)研究為四川及西南地區(qū)交通土建工程及城市建筑的抗震需求提供全面的技術(shù)保障。
為此，在四川省的支持下，2008年6月6日，抗震工程技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在西南交大揭牌成立。之后，西南交大先后組建了建工、規(guī)劃、道路交通等5個(gè)災(zāi)后重建支援專家團(tuán)隊(duì)，依托抗震工程技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，充分發(fā)揮學(xué)校土木工程、交通運(yùn)輸工程、地質(zhì)工程等學(xué)科優(yōu)勢(shì)，為四川省災(zāi)后重建提供了科學(xué)理論和關(guān)鍵技術(shù)支撐。
彼時(shí)，從平臺(tái)建設(shè)而言，實(shí)驗(yàn)室特別是土木工程學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)仍是軟肋。在這一大背景下，2011年，西南交大開始著手陸地交通地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室的申報(bào)工作。
2012年9月4日，西南交大欣喜獲知，國(guó)工實(shí)獲得國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)立項(xiàng)，由西南交大聯(lián)合中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司、中國(guó)科學(xué)院山地所、四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院以及成都市新筑路橋機(jī)械股份有限公司共同建設(shè)。建成后的國(guó)工實(shí)將包括三個(gè)研究平臺(tái)：山地災(zāi)害防治技術(shù)研發(fā)平臺(tái)、風(fēng)致災(zāi)害防治技術(shù)研究平臺(tái)以及地震災(zāi)害防治技術(shù)研發(fā)平臺(tái)。
2013年可謂是國(guó)工實(shí)建設(shè)中的關(guān)鍵一年，主要工作均圍繞建設(shè)好地震模擬綜合試驗(yàn)系統(tǒng)而展開。這一年，西南交大土木工程學(xué)院專門組織團(tuán)隊(duì)，走訪了中南大學(xué)、昆明理工大學(xué)、東南大學(xué)和新西蘭地質(zhì)與核研究所（GNS）、坎特伯雷大學(xué)等地震相關(guān)單位和院校進(jìn)行調(diào)研及技術(shù)交流。之后，團(tuán)隊(duì)成員確定了振動(dòng)臺(tái)和擬動(dòng)力加載系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，并完成了初步設(shè)計(jì)、招標(biāo)等工作。團(tuán)隊(duì)成員們一直認(rèn)定：要做就要做一流的，即打造中國(guó)最大、最先進(jìn)的雙臺(tái)陣地震模擬振動(dòng)臺(tái)。
2014年，國(guó)工實(shí)建設(shè)已初具規(guī)模，位于西南交大犀浦校區(qū)的抗震試驗(yàn)室主體框架基本完工。
2015年，國(guó)工實(shí)技術(shù)委員會(huì)正式成立。技術(shù)委員會(huì)設(shè)置有25名成員，由中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所謝禮立院士出任主任，包括王夢(mèng)恕、周福霖、王景全、秦順全、鄭曉靜、龔曉南、杜彥良、崔鵬等在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外專家擔(dān)任委員。
緊隨其后成立的顧問委員會(huì)也同樣“星光閃耀”：由解放軍理工大學(xué)錢七虎院士擔(dān)任主任，成員包括鄭皆連、梁文灝、何華武等院士以及鳳懋潤(rùn)、沈大元、關(guān)寶樹、萬復(fù)光、強(qiáng)士中等校內(nèi)外專家。他們都為國(guó)工實(shí)的建設(shè)提出了大量寶貴意見和建議。
同年，國(guó)工實(shí)土建工程建設(shè)基本完成。12月28日，國(guó)內(nèi)臺(tái)面最大、負(fù)載能力最強(qiáng)的地震模擬振動(dòng)臺(tái)主臺(tái)主要設(shè)備運(yùn)抵抗震試驗(yàn)中心。
2017年12月2日，經(jīng)過了近兩年的設(shè)計(jì)、施工、安裝、調(diào)試后，8米×10米大型高性能地震模擬振動(dòng)臺(tái)終于通過驗(yàn)收。20多天后，西南交大建設(shè)的首個(gè)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室——陸地交通地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室通過驗(yàn)收。
搖擺振動(dòng)臺(tái)
抗震試驗(yàn)中心到底是什么樣子的？國(guó)內(nèi)試驗(yàn)?zāi)芰ψ顝?qiáng)大型高性能地震模擬振動(dòng)臺(tái)又是怎樣搖擺的？
走進(jìn)抗震試驗(yàn)中心，視野一下變得開闊，長(zhǎng)112.5米、寬36米、凈高22米的試驗(yàn)大廳大氣十足。
首先映入眼簾的便是一個(gè)T字型基坑�；拥淖筮叡闶堑卣鹉M振動(dòng)臺(tái)的主臺(tái)——8米×10米三向六自由度的地震模擬振動(dòng)臺(tái)。作為目前國(guó)內(nèi)試驗(yàn)?zāi)芰ψ顝?qiáng)、世界第二的大型高性能地震模擬振動(dòng)臺(tái)，它的負(fù)載能力達(dá)到了160噸，可以讓建筑、橋梁、隧道、巖土等結(jié)構(gòu)物在較大比例尺下，實(shí)現(xiàn)震害再現(xiàn)。
利用振動(dòng)臺(tái)可以人工模擬各種條件下地震發(fā)生的情況以及各種工程結(jié)構(gòu)震害再現(xiàn)的破壞形態(tài)，驗(yàn)證各種建（構(gòu)）筑物的抗震性能。也就是說，無論上下、左右、前后、或輕或重的振動(dòng)搖晃，這些結(jié)構(gòu)物均能一一“體驗(yàn)”到。通過這樣的試驗(yàn)，可以讓研究者提前預(yù)知地震會(huì)帶來何種損害，了解這些結(jié)構(gòu)物的抗震性能并采取相應(yīng)措施進(jìn)行整治，并在實(shí)際工程中予以應(yīng)用，從而能夠在地震災(zāi)害來臨時(shí)減少生命財(cái)產(chǎn)損失。
據(jù)介紹，目前正在修建中的成蘭高鐵的橋墩就剛剛在這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)上完成了抗震試驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)成員模擬了汶川地震震源地映秀當(dāng)時(shí)的地震烈度，驗(yàn)證了橋墩設(shè)計(jì)的可靠性，并根據(jù)其破壞形態(tài)提出了改進(jìn)建議，從而使橋梁設(shè)計(jì)更為安全、可靠、耐久、經(jīng)濟(jì)。
基坑右邊是目前尚未安裝完畢的振動(dòng)臺(tái)。該振動(dòng)臺(tái)是3米×6米三向六自由度可移動(dòng)式地震模擬振動(dòng)臺(tái)，建成后將和現(xiàn)有主臺(tái)構(gòu)成地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣，可以完成大跨度結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)激勵(lì)研究，如在主臺(tái)和小振動(dòng)臺(tái)上分別放置橋墩，架設(shè)橋梁。啟動(dòng)信號(hào)輸入后，兩個(gè)試驗(yàn)臺(tái)將同時(shí)啟動(dòng)，且震動(dòng)烈度、震動(dòng)方式相同，從而驗(yàn)證該結(jié)構(gòu)物的抗震性能。同時(shí)，這個(gè)振動(dòng)臺(tái)也可以單獨(dú)用于各類工程結(jié)構(gòu)、工業(yè)裝配的抗震性能試驗(yàn)研究。
這時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)疑問：如果模擬高烈度地震的話，如何才能確保試驗(yàn)大樓不被震垮呢？團(tuán)隊(duì)成員申玉生副教授介紹，試驗(yàn)大樓在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮到抗震減震的問題。在振動(dòng)臺(tái)模擬強(qiáng)震時(shí)，大樓可能會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)震動(dòng)，但其安全性完全不用擔(dān)心。
比如，試驗(yàn)大廳的T型坑道周圍都設(shè)有隔震溝，而試驗(yàn)大樓采用了框架結(jié)構(gòu)，墻是沒有混凝土和磚塊填充的，梁和柱都采用了加粗的鋼筋。換句話說，試驗(yàn)大樓的外立面其實(shí)是類似卷簾門構(gòu)造的不銹鋼“墻”，這就使得在模擬強(qiáng)震時(shí)，不會(huì)有磚塊被震落，從而確保了建筑的可靠性。同時(shí)，試驗(yàn)大樓在降噪方面也進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)。
國(guó)工實(shí)主任、西南交大土木工程學(xué)院院長(zhǎng)蒲黔輝表示，在新的平臺(tái)上，西南交大抗震工程技術(shù)研究必將步上一個(gè)新的臺(tái)階，面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)一線，服務(wù)國(guó)家相關(guān)工程需求，創(chuàng)出交大人的新作為。■
（作者單位為西南交通大學(xué)）