泰国地震研究中心(EARTH)联合泰国国家研究委员会(NRCT)、朱拉隆功大学工程学院以及泰国皇家御赐工程研究所,共同举办了一场大型学术会议,纪念2025年3月28日大地震发生一周年。会议主题为“2025年3月28日地震一周年:泰国的经验教训与未来安全”,旨在审查安全措施并加强应对未来灾害的准备工作。
会议的一大亮点是日本筑波大学教授庄司岳(Gaku Shoji)发表的主题演讲,题为“桥梁的动态响应分析与监测:从观测到设计规范”。
在演讲中,他深入分析了主要城市基础设施在地震事件中的脆弱性。
长周期波与曼谷面临的危险
庄司教授首先对2025年3月28日地震的受灾者表示哀悼。
他指出,尽管震中距离曼谷超过1000公里,但震动仍可能对首都的大型建筑产生重大影响。
这种现象是由长周期地震波引起的,这类波常在拥有厚层松软沉积土壤的区域(如曼谷盆地)出现。
根据他的分析,被归类为“长周期”结构的基础设施面临与这类波发生共振的高风险。
需要特别密切监测的结构包括高架交通系统和城市轨道交通网络(如蓝线MRT,其自振周期为0.5至1.2秒)、大型斜拉桥(如新的拉玛九世大桥,其自振摆动周期可高达3.0至5.0秒),以及储油罐和污水处理系统(由于罐体的大小和形状不同,液体的晃动周期可能在2.0至30秒之间)。
来自日本的昂贵教训:低加速度,重破坏
为了更清楚地说明危险,庄司教授引用了2011年日本东北大地震的案例。
尽管东京湾和横滨地区距离震中达400公里,记录的峰值加速度仅为约2.0 m/s²(属于相对较低水平),但震动持续时间超过五分钟(300秒),并包含超过两秒的长周期波成分。
这导致斜拉桥和高层建筑因严重的动态响应而遭受轻微至中等程度的结构损坏。
“破坏并非由剧烈的即时冲击造成,而是由长时间震动引起,这使得结构能够积累能量并发生共振,从而导致交通系统的大范围中断。”
从观测到虚拟模型
为应对这一挑战,庄司教授以东京鹤见翼大桥为例,介绍了一种结构监测方法。
这座全长超过1020米的斜拉桥已配备了现代化的地震传感器系统。
该系统使工程师能够在桥梁运行期间进行“系统识别”,以确定桥梁的实际物理特性。
关键步骤包括:数据收集,记录结构在垂直、水平和扭转方向的运动;计算机建模,创建高度详细的数学模型以模拟桥梁行为(本案例中使用了超过773个节点);以及验证,将实测数据与模型进行比较,以提高破坏预测的准确性。
庄司教授表示,实际观测数据至关重要,因为它能帮助工程师确定桥梁支座和抗震阻尼器等保护装置是否仍按设计运行。
模拟未来情景
研究团队还利用曼谷实际记录的地震波以及预测的未来地震波,对斜拉桥模型进行了情景模拟测试。
研究发现,在曼谷此前经历过的地震强度下,符合现行标准的斜拉桥结构仍能保持足够的安全水平。
然而,如果发生最大预测地震(如矩震级7.9级的关东大地震情景),结构可能会出现非线性行为,意味着结构某些部位可能开始发生永久性损坏。
结论与建议
在演讲结束时,庄司教授提出了一种“数据驱动的基础设施韧性设计”方法作为泰国的参考模式,强调将现实世界与虚拟世界的数据进行整合。
他指出,在泰国桥梁和关键基础设施上安装传感器系统,不仅仅是为了收集研究数据,更是预防性维护的重要工具。
这将有助于相关机构在事件发生后迅速评估损坏情况,并在下一次灾害发生前精确规划结构加固方案。
此次会议不仅是对过去事件的纪念,更是为了奠定重要的工程基础,使泰国能够克服未来的地震挑战,以可持续的方式长期建设具有韧性和更安全基础设施的社会。
