【探访天津“地震大装置”】
根据规划,地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验,一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据,进行智能仿真和数据分析,帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。

《瞭望东方周刊》记者宋瑞 编辑陈融雪

踏入天津大学北洋园校区,教师刘铭劼像往常一样,朝着不远处的建筑工地举起手机,手指轻点后,画面定格。照片中,一幢约10层楼高、红灰相间的巨型钢结构建筑十分显眼,与不远处科技感十足的仿真中心遥相呼应。

这座巨型钢结构建筑是国家大型地震工程模拟研究设施(以下简称“地震大装置”),是我国地震工程领域首个国家重大科技基础设施。

“我亲眼看着地震大装置从无到有,一点点成长起来,内心非常激动。”刘铭劼是该项目建设管理办公室科学工艺部成员,他告诉记者,随着人防、规划、节能、竣工等验收工作陆续完成,地震大装置即将完成土建工程联合验收。

地下“利器”

走进建设现场,只见起重机正将一些大型设备稳稳吊起,运至相应位置供工人们安装。

地上的繁忙是为了“地下工作”。

“地震大装置的秘密就隐藏在这里。”刘铭劼踩了踩脚下,笑着说,“在整个设施中,最核心的部分就是位于地下的大型地震模拟振动台和水下振动台台阵。”

大型地震模拟振动台基础埋深达18米,20米长、16米宽的台面相当于一个标准游泳池1/3的大小,载重能力最大可达1350吨。

“我们在台面下方放置了作动器。试验中,作动器可以模拟横向、纵向的地震动,影响放在台面上的被测建筑,再通过台面上的传感器和周边摄像头,获取精准的振动数据。科研人员利用这些实测数据,可以研究出更具针对性的抗震性能提升方法。”刘铭劼说。

大型地震模拟振动台台面上方的巨大空间可满足大尺寸模型试验。“我们可以在台面上1∶1等比例还原一栋七层楼高的建筑物,比如住宅楼、医院和学校等,以实物形式对其内部进行抗震性能测试。国内外现有的上千条有记载的地震活动都能在此复现。”刘铭劼说罢,指了指实验中心的另一侧,“那边的水下振动台台阵是这个装置的另一‘利器’。”

水下振动台台阵不仅可以模拟不同位置的地震动,还可以模拟河流、海流、海浪等涉水环境,能为跨海大桥、海底隧道、水工大坝和海上风电等海洋中的“超级工程”提供实验环境,助力工程建设。

精雕细琢

“地基不稳,实验不准”。施工过程中出现的一点小纰漏,都会极大地影响未来实验的精准度。为实现“造地震”的设想,“打地基”工作成为重中之重。

“两个大型设备要在地下10多米的深基坑内安全、有效运转,光工艺设备埋件就多达7000余个,最大预埋件的单件重量超过10吨。更重要的是,要保证预埋件设计精度达到±1毫米,获得的地震模拟试验数据才精确有效。”刘铭劼说,这好比让重量堪比“400头大象”的实验器物“震起来”,但运动的精度却要求是毫米级的,难度可想而知。

据介绍,为实现地下施工的精之又精,2万立方米的混凝土进行了一次性浇筑,混凝土浇筑设备连续运转了60多个小时,近300人明确分工,项目成员轮岗值守,实时监测混凝土性能指标,严格控制温度影响。不仅如此,每寸施工材料都被“精雕细琢”,通过数值模拟分析、试验承重和牢固等方式,确保地震大装置在高频抗震试验过程实现功能。

项目建设管理办公室综合事务部成员杨政龙告诉本刊记者,该团队已连续攻克重大技术难题40余项,设施的技术指标和综合性能已进入国际同类装置领先行列。

“国外常见水下振动台台阵是圆形,防水效果更佳,但为了达到更好的地震模拟试验效果,我们将台阵设计为方形,这就对如何提升防水性能提出了挑战。”刘铭劼说。

从2017年着手研究,到2021年设计定型,项目团队与材料、力学、机械、流体等领域的校内外专家和设备生产厂家团队进行了多轮论证,尝试了几十种材料和分析方法,一遍遍将设计方案推倒重来,反复试验,终于取得成功。

值得一提的是,该项目科研团队的平均年龄仅36岁。

29岁的何金明从研究生期间就开始参与到项目中。他对本刊记者说:“我以工地为家,到现在已住了近3年,工地的每个角落都能如数家珍。每天一推开窗,就能看到项目的进展,像是在见证一个孩子的成长。”

一张简易床、一个办公桌,是他屋内仅有的大件家具。“一到冬天,活动板房里的室温和屋外一样冷,电暖气是唯一的取暖依靠,偶尔遇上停电,只有蜷缩成一团再盖上好几层棉被才能睡着。到了夏天,屋里又像桑拿房,酷热难耐,大伙儿经常‘抢’唯一的淋浴喷头。”何金明说。

“但我们都十分幸运,能够参与‘国之重器’的建设,内心无比自豪、干劲十足。”何金明说,“地震大装置是一本土木工程的‘百科全书’。世界范围内可遵循的建设经验不多,很多难题是第一次面对。每天的工作就是解决一个个新问题,面对一个个新挑战。”

“为了将停留在纸面的科学设想落在实处,每个工作人员都必须有钉钉子的精神,将建设中的各个细节反复演练,预判可能出现的隐患风险并做出有效化解。”何金明说。

十年磨一剑

为什么要“人造地震”?

刘铭劼的思绪回到2008年。2008年5月12日,四川汶川发生特大地震。正是从那时起,天津大学的学者下定决心,要建立一个“人造地震”的重大科技基础设施。

“我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位,地震活动频度高、强度大、分布广,而工程结构的失效和倒塌是造成地震中人员伤亡、财产损失和发展受阻的最重要原因。我们想从科学的角度搞清楚,楼房在地震中的薄弱环节到底在哪里?怎样才能抵御地震的破坏?”项目建设管理办公室科学工艺部成员燕翔对本刊记者说。

随着经济社会的发展需求,我国大型基础工程建设日益增多,高层超高层建筑、跨海超长桥隧、大型水利工程、大型能源工程等重大项目都对抗震能力提出更高要求。

据刘铭劼介绍,最初抗震研究主要通过震后观测开展——研究人员将观测仪器设置在震区的房屋结构上,等地震到来时观测记录房屋结构在强地震作用下的反应。但实际发生的强地震相对较少,靠真实的地震来获取研究数据,不仅机会非常少而且周期长。

后来,国内外开始建设地震模拟振动台,但大多规模较小且实验功能单一,不能同时模拟地震与波浪、水流共同作用下的真实境况,无法满足我国重大工程对抗震安全的迫切需求。

因此,建设地震大装置的想法应运而生。团队的设想是:通过建设大型地震模拟振动台和水下振动台台阵,真实再现多种形式的地震,直观了解工程结构在地震中被破坏的机理和特征,为建筑工程结构的抗震减灾技术发展提供数据支撑,进而找到提高工程结构抵御地震的方法。

从行不行到怎么行,从理论到实践,项目团队十年酝酿,经历了上百次论证,终于在2018年8月,世界最大的地震工程模拟研究设施由国家发改委批复立项。2019年10月,项目由天津大学牵头启动建设。

“为了让项目建设精准完成,我们专人专岗,各司其职,团队制定了详细的工作计划,甚至把日程安排具体到每一天。每个阶段的规划都与上一个阶段的规划环环相扣,我们力图完善每一处细节,按时完成每一项节点任务。”杨政龙说,各个部门都建立了清单和工作台账,将节点、任务、负责人、监督人、协调人等事项逐一精细化,“大大小小的清单、台账摞起来有半个人高”。

2022年8月,地震大装置即将迎来土建工程联合验收。

用好是关键

2022年以来,四川雅安“6·1”芦山地震和四川阿坝州“6·10”马尔康地震牵动着项目团队的心。

“从了解到的情况看,当地不少房屋建筑和桥梁隧道在地震中抗震性能良好,这显示出我国工程领域近年来抗震水平不断提升。”刘铭劼认为,如果建筑物不会在地震中被损毁,地震就不再那么可怕。

“我们要做出前人做不出的成果。地震大装置建成后,用得好才是关键。”他说,项目团队最大的愿望是在建成第一天就能立刻投入地震模拟实验。

根据规划,地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验,一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据,进行智能仿真和数据分析,帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。

不仅如此,年轻的团队还希望其能发挥更大的作用——为全世界地震领域的科学家提供开放共享的实验平台,为全社会普及防震减灾的科学知识。

“我们设计了对外开放端口,希望通过设施、数据、成果共享,吸引世界上更多的科学家和工程技术专家共同研究,为人类科学技术发展作出贡献。”杨政龙说。

据介绍,现在已有上百家工程设计院、施工单位和建筑公司关注着地震大装置的建设进展,前来调研并提出合作设想。项目组为此专门成立了用户库,希望通过前期调研和沟通交流,了解现实需求,为后续更好地服务国家重大工程建设做准备。

“我们‘制造’的‘地动山摇’,是为了让世界更加平安美好。”刘铭劼说。

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【凝聚战友力量 勇立创业潮头】#创新驱动崤函引领#

工作设备纤尘不染、文化墙振奋人心……走进三门峡军道企业管理咨询有限公司,威严有序的气息扑面而来,身穿迷彩服的工作人员身姿挺拔,意气风发……7月30日,三门峡军道企业管理咨询有限公司董事长宋占中,正在为参加首届全国退役军人创业创新成果展陈交流活动做最后的准备。

宋占中1972年出生,1990年入伍,中校军衔。2011年,宋占中告别22载的军旅生涯,选择了自主择业。他在河南省军转办组织的培训中了解到许多国家创业扶持政策,更加坚定了创业信心,他将目光瞄准钢结构行业。

在政府的支持和老战友的帮助下,项目审批、公司选址、手续办理、资金筹措等问题一一解决,宋占中很快便与其他人合伙创建了渑池县会盟钢构彩板有限公司。那一年,胸怀蓝图的宋占中在渑池县天坛工业园区的土地上搭起了工棚,搅拌机的轰鸣声,飞溅的焊花,工人们热火朝天的工作场面,令他十分振奋。2012年,凝结着宋占中心血的彩板生产车间完工了。

产品质量是企业发展的灵魂。有一年,宋占中的公司接到客户反馈,有几块售出的复合板脱了胶,得知此事的宋占中立即去车间里挑选新板材上门道歉。随后,他下令停止生产,分析原因,检查设备,并将近日生产的复合板全部返工,售出的上门包换。“做企业一定要对得起自己的良心。”宋占中表示。经过几年的诚信经营,该公司的产品在渑池周边市场牢牢站稳了脚跟。2016年,为了创新发展,公司变更为河南佳鹏停车智能设备有限公司,向智能车库拓展业务。2017年,宋占中单独成立了三门峡会盟彩钢有限公司,主要经营三门峡西部的钢结构工程业务。

创业之路虽然艰辛,但宋占中始终保持着军人本色。看到一些退役军人返乡就业出现困难,他就会施以援手。2020年底,他的公司产值有5000余万元,提供就业岗位40多个,先后安置退伍军人10余名,为国家上缴税收300余万元,被当地选树为企业扶贫基地和十佳双拥企业。今年1月,为了能给退役军人创造更多的就业机会,宋占中在三门峡退役军人创业就业促进会的指导下,与人合伙共同创建了三门峡军道企业管理咨询有限公司,专为退役军人和其家属提供专属就业岗位。

该公司“军道出行”项目发展蒸蒸日上,为退役军人提供以三门峡为中心的共计100个网约车的创业就业机会。退役军人作为专职驾驶员为乘客全程保驾护航,运行三门峡至西安的定制客运,自运行以来,在两地之间好评如潮。宋占中表示:“‘军道出行’项目大胆创新,为乘客提供‘点到点’的接送服务,目前主要服务三门峡在西安上学的学生及家长,往后将根据持续增加的市场需求增设城际快线。”

目前,“军道出行”项目已经成功安排27名退役军人及其家属在该公司就业,这些退役军人把部队作风、军人品质引入企业,形成独特的企业文化。员工以在部队的标准要求自己,组建成一支有组织有纪律、能吃苦耐劳、有强壮体魄和爱国情怀的高质量车队。除了提供出行服务,他们也常开展一些拥军志愿服务。

一面旗帜,铸就一支队伍。这些退役军人在这里不仅能够享受优厚的薪资待遇,更能实现精神上的富足。“退役军人经过军队生活的洗礼之后,回到社会仍然会带着一种使命感责任感,他们有着坚定的精神信仰,更值得信赖。”宋占中表示,他不能让这些战友在就业路上掉队,会继续坚定理想信念,行稳致远。

作为河南省15家优秀军创企业之一,8月24日,三门峡军道企业管理咨询有限公司将代表我市参加首届全国退役军人创业创新成果展陈交流活动。三门峡市退役军人事务局党组成员、副局长王瑞表示,我市长期以“招得来、留得住、不想走”为目标,推进退役军人高质量就业创业工作。“军道出行”是宋占中为退役军人量身打造的专属项目,模式超前,优势突出,前景广阔,能够为我市推进退役军人就业创业工作持续加力。(本报记者 吴若雨)


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