世界上最大的户外地震模拟器进行重大升级

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4月中旬，世界上最大的户外地震模拟器的重大升级达到了一个里程碑，设施的地板——全部30万磅--被放回原处。今年秋天完成后，该模拟器将能够以前所未有的精度再现多维地震运动，从而使建筑物及其居民在强震期间更加安全。

该模拟器或震动台将能够测试世界上最重和最高的结构，以衡量它们承受各种类型地震的能力。振动台将具备再现地面所有六种可能运动的能力，即六自由度。升级后的第一个测试将是一个全尺寸的10层交叉层压木结构建筑。

震动台的首席研究员、加州大学圣地亚哥分校的结构工程教授乔尔·孔蒂(Joel Conte)说:“这个设施将使我们生活和工作的地方在地震中更安全，从而挽救大量人的生命。”孔蒂和同事在2021年1月发表的一篇论文中阐述了升级的细节建筑环境前沿．

在论文中，研究人员还详细介绍了振动台自2004年启用以来对建筑和设计规范的影响。

在旧金山，大约6000座“软层”木结构建筑正在进行改造，以使它们在强烈地震中更安全。2013年，加州大学圣地亚哥分校的震动台对这些软层木结构建筑的改造系统进行了全面测试。来自科罗拉多州立大学的John van de Lindt教授领导了这个项目，他在编写这些建筑改造指南方面发挥了关键作用。

2008年，亚利桑那大学的Robert Fleischman教授和加州大学圣地亚哥分校的Jose Restrepo教授领导的一项测试提出了新的建议，即如何在停车场结构中安装预制混凝土地板，即横隔板，以改善其抗震性能。

2011年和2012年，在一系列具有里程碑意义的测试中，一个团队测试了一栋全尺寸的六层建筑内的电梯和楼梯。这些发现为这些部件与建筑物结构框架的连接方式提供了新的、更好的指导方针，这样它们就不会在地震中脱落。

它是如何工作的

桌子背后的原理相对简单:各种结构建在设施的地板或压板上，压板与一系列水平和垂直执行器或活塞相连，它们来回移动，模拟地震运动。这些移动遵循研究人员从世界各地收集的精确地震记录。

该设施正在从一个自由度(前后移动结构的能力)过渡到六个自由度，增加了上下、左右移动以及俯仰、滚转和偏转运动的能力。为了理解后三者，想象一架飞行中的飞机:俯仰是指飞机机头上升，机尾下降;翻滚是指一个翅膀下沉，另一个翅膀抬起;偏航是指飞机的整个身体从左向右滑动。

两个额外的水平驱动器被添加到两个现有的新配置中，以便水平向前和向后移动桌子;从左到右;然后做一个偏航运动。现有的6个推动工作台上下移动的驱动器被连接到一个新的、更强大的液压电源上。

为什么六个自由度很重要?

在六个自由度上重现地震运动是关键，因为在地震中，地面可能会向不止一个方向移动。例如，在1994年洛杉矶地区的北岭地震中，桥柱穿透了桥面，暗示了强烈的垂直地面运动成分。类似地，在1971年圣费尔南多地震期间，建筑物扭曲摇晃，暗示地面可能在旋转。

首席研究员孔蒂说，他相信，如果之前的测试是在六个自由度而不是一个自由度下进行的，那么他们会发现更多让建筑物更安全的方法。

更大功率，更好的传感器

这次升级还将增加一个新的、最先进的传感和数据收集系统，共有768个通道，携带来自各种传感器的信息，包括高清摄像机、应变计、加速度计等。控制振动台的软件也将升级。

此外，为振动台提供动力的机构也得到了扩展，并与容量增加了四倍的液压动力系统连接。