2021年土木工程院士知名专家系列讲座 暨第十二届全国研究生暑期学校系列报道(四)

发布者:张洁琪发布时间:2021-07-29浏览次数:553

728日,暑期学校的结构与防灾、桥梁、岩土、力学、工程管理、市政与智能建造七个分会场,邀请了各领域的知名专家为来自于全国各地的研究生带来精彩的线上报告。

一、结构与防灾专题分会场纪实

在结构与防灾专题分会场,程玉峰院士带来了题为“Enabling improved integrity of energy pipelines in geotechnically unstable regions”的报告,由东南大学单志伟老师主持。程玉峰院士为欧盟科学院院士、卡尔加里大学终身教授、管道工程领域加拿大首席科学家,并入选美国腐蚀工程协会与英国腐蚀协会会士、国家级高层次人才。主要从事管道腐蚀科学与工程、管道装备服役失效与完整性管理研究。

图一 程玉峰院士作报告


程玉峰院士系统介绍了若干重要的地质灾害对管道完整性的影响,从结构力学角度讲述影响管道安全的管-土交互作用,并在十年来的研究成果基础上,介绍了土壤应力与管道服役应力以及局部腐蚀反应的协同作用下发展的新的多物理场耦合科学理论,评估管道安全运行压力的数值模型,以及确定管道服役状态的新方法。报告内容分为三个层次,从概述实际问题的宏观层面出发,讲述地质活动导致的管-土交互作用的科学基础,进而介绍相关的工程与应用科学研究成果。

图二 程玉峰院士讲述管-土交互


程玉峰院士的报告激发了同学们的兴趣,围绕管道加固这一话题踊跃发言提问,程玉峰院士都一一进行了解答。

中南大学国巍教授带来了题为“高速铁路桥梁抗震减震”的报告,报告由东南大学陈耀教授主持。国巍教授为中南大学教授、博士生导师、为国家自然科学基金优秀青年基金获得者,高铁振动台实验室主任、高铁国家工程实验室支部书记。发表学术论文160余篇,SCI论文70余篇,参编10部行业和地方标准。获国家技术发明二等奖、中国铁道学会科技特等奖等。

图三 国巍教授作报告


国巍教授介绍了他领导的课题组近年来在高速铁路列车-轨道-桥梁系统抗震减震技术领域所开展的系统深入的研究工作。聚焦于桥梁结构安全、高速列车运行安全,研究了高铁轨道-桥梁结构的抗震性能以及破坏机理;创新提出了新型的高速列车-轨道-桥梁试验框架和技术,并在控制和智能相关交叉领域研究方面显著改进了执行机构精度,解决理论和数值无法闭环试验验证的问题;针对结构安全和列车安全,建立了相应的能量设计方法,并映射提出了对应列车安全的关键结构指标,为设计设防提供了重要指标和方法;提出了系列的减震和隔震技术策略,结合灾变机理和性能化设计,为结构和行车安全提供了技术保障。

学员们对报告中涉及的软件平台开发和深度学习数据训练部分都展现出了浓厚的兴趣,纷纷向国巍教授请教。国巍教授耐心回答了同学们的疑惑。


哈尔滨工业大学的郑文忠教授带来了题为“混凝土结构抗火研究及相关问题”的报告,报告由东南大学吴京教授主持。郑文忠教授任职于哈尔滨工业大学,为国家级高层次人才,享受国务院政府特殊津贴专家。曾获国家科技进步奖2项、省部级科技进步一等奖和科技发明奖一等奖共6项、省重大科技效益奖2项;获“三个一百”原创图书出版工程奖1项;申请/获得授权国家发明专利和软件著作权80余项;出版专著7部;发表学术论文500余篇;指导毕业博士研究生和硕士研究生191人。

图四 郑文忠教授作报告


郑文忠教授首先介绍火灾的概念,结合上海胶州路教师公寓火灾、央视新大楼北配楼火灾、湖南衡洲大厦火灾、哈尔滨“1.2”火灾、英国伦敦市中心象堡附近火灾等阐述国内外火灾情况。介绍火灾下混凝土爆裂机理及防爆裂验算方法、混凝土和钢筋高温下/高温后力学性能退化规律、预应力筋高温松弛和蠕变性能、混凝土构件明火试验及启示、火灾下/后混凝土及预应力混凝土框架梁/连续梁基于悬链线理论的坍塌验算方法、基于火灾引起的次内力完善梁板配筋构造的思想。介绍混凝土爆裂临界温度的概念及爆裂临界温度与混凝土强度的关系,分别给出防止火灾下混凝土发生爆裂的PP纤维及钢纤维体积掺量计算方法,介绍火灾后混凝土结构加固修复方法。论述哈尔滨金龙商厦火灾及火灾后修复、哈尔滨“1.2”火灾及火灾后应急修复、哈尔滨一商住楼火灾及火灾后修复。最后介绍对建筑火灾的思考与启示。

郑文忠教授的报告与实际紧密结合,在提问环节郑文忠教授解释了一些大家尚未明确的结构抗火知识,耐心回答了同学们的问题。


蔡建国教授带来了题为“工程结构冲击防护超材料研究进展”的报告,报告由东南大学张晋教授主持。蔡建国教授任职于东南大学土木工程学院,为国家自然科学基金优秀青年基金获得者,东南大学青年首席教授,国家预应力工程技术研究中心副主任,国家一级注册结构工程师,中国空间技术研究院兼职博士生导师,钱学森空间技术实验室兼职研究员。蔡建国教授长期从事可展与折叠结构的研究;主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金优秀青年基金、载人航天预先研究项目、航空科学基金等。曾荣获教育部科技进步二等奖、中国钢结构协会科技进步二等奖。











图五 蔡建国教授作报告


蔡建国教授的报告以工程需求为牵引,围绕蜂窝/类蜂窝等轻质耗能材料展开讨论,面向传统蜂窝材料异面共面强度差异大、易失稳等缺点,引入折纸元素提出多种折纸蜂窝材料(折纸型蜂窝、负泊松比折纸型蜂窝、Kresling折纸蜂窝、折叠交叉折纸管超材料以及引入剪切的交叠型超材料),同时阐述了压缩荷载作用下不同材料的响应模式、吸能特性与强化机制,对比分析不同蜂窝材料力学特性。面向现阶段力学超材料设计方法繁琐需要大量迭代运算的问题,以高效全面为目标基于深度学习建立力学超材料结构设计方法,实现力学超材料的按需设计,同时展望了折纸型蜂窝材料在桥梁桥墩防撞、着陆缓冲装置以及抗侵彻结构等工程中的应用。

图六 蔡建国教授讲述折纸型蜂窝

蔡建国教授介绍的蜂窝/类蜂窝等轻质耗能材料十分新颖,学员们对这些材料的工程应用非常感兴趣,从不同角度提出问题,蔡老师一一作答。

二、桥梁专题分会场纪实

在桥梁专题分会场,全国工程勘察设计大师崔冰教授级高工带来了题为“工业化制造、组装化建造—助力高性能钢-混组合结构桥梁绿色建设”的报告,报告由东南大学刘钊教授主持。

崔冰大师以南京长江五桥的设计及建造为出发点,向学员们详细介绍了高性能钢-混组合结构最新的创新成果。崔大师依次讲解了钢-混索塔创新结构的优势、钢-混组合箱梁的创新,以及粗骨料活性粉末混凝土的应用。随后,崔大师针对桥梁工业化制造展开了详细的阐述,将桥梁工业化成果以及未来前景清晰的呈现了出来。

崔大师的报告内容丰富,既介绍了工程实例、又涵盖了桥梁领域最前沿的技术,图文结合,引人入胜。大师对话环节,崔大师与桥梁学子和工程师进行了深入的交流讨论,会场氛围热情高涨,崔大师对大家提出的问题进行了细致耐心的解答。

图七 崔冰大师作学术报告

图八 崔冰大师与学员们交流


下午,比利时根特大学的Wouter De Corte教授带来了题为“Fiber Reinforced Polymers: Research and Applications in Bridge Structures”的精彩报告,报告由东南大学刘钊教授主持。

学术报告分为两阶段,第一阶段Corte教授通过视频方式对根特大学作了简要的介绍,并且对团队的研究成果进行了详细讲解。首先,Corte教授介绍了混凝土3D打印技术,该技术主要涉及机器人技术、材料科学和拓扑优化等。在混凝土材料方面,Corte教授详细介绍了基于拓扑优化设计的3D打印后张预应力混凝土梁设计;然后,介绍了基于多物理目标的拓扑优化结构应用案例。学术报告的第二阶段,Corte教授分别介绍了桥梁发展历程、纤维增强聚合物材料特性、FRP桥梁和研究团队的最新进展等四个部分。FRP材料具备重量轻、耐久性好、易于安装、运营养护简单等优势,可满足工业4.0的需要。最后,Corte教授从材料层面和结构层面介绍了根特大学在FRP应用研究方面的最新进展。

在交流环节,学员们踊跃地提出问题,Corte教授对学员们提出的问题进行了详细的解答,学员们感受到了教授的严谨治学精神,纷纷感谢他耐心的教导,获益良多。

图九 Corte教授作学术报告

图十 Corte教授与学员们交流

三、岩土专题分会场纪实

岩土分会场再次迎来了4场引人入胜的专题讲座,分别是:张友虎教授的“Design of laterally loaded offshore pile foundations”Phil Watson教授的“Design and installation experience with offshore gravity base structures”、田英辉教授的“海洋岩土工程与锚泊系统”以及崔新壮教授的“路基内部变形智能监测号与安全预警”。

首先是东南大学土木工程学院桥隧与地下工程系张友虎教授带来的专题讲座,由东南大学邓文教授主持。张友虎教授长期从事海洋岩土工程领域的科学研究与工程咨询和设计,在海洋岩土领域有着丰富的科研经历和工程经验。短短的90分钟,张友虎教授几乎倾其所能地为参会人员讲解尽可能多的海洋岩土专业知识。张教授首先指明了海洋岩土工程的研究背景,主要包括海上石油钻井平台和海上风力发电平台的应用;随后介绍了海洋岩土工程设施常用的基础形式,包括导管架式基础、锚桩基础和大径单桩基础;接着张教授讲解了本场讲座的核心内容,即水平承载桩的设计方法。围绕水平承载桩的设计方法,张教授作了三个方面的讲解,包括黏土中桩基础极限水平承载力、静态桩土相互作用的本构方程p-y曲线以及循环动荷载作用下的p-y曲线。张教授的讲解收获了超过200多人的在线关注,这远超岩土专题原计划的参会人数。讲座结束后,校内外的众多学子积极地提出了自己的疑问,并与张教授进行了深入的学术交流和专业探讨!

图十一 东南大学土木工程学院桥隧与地下工程系张友虎教授作专题报告

图十二 张友虎教授与众学子进行学术交流

来自西澳大学的Phil Watson教授带来了一场同样干货十足的讲座。Phil Watson教授有着丰富的海洋工程设施设计经验与施工专业知识。Phil Watson教授先简单介绍了西澳大学海洋研究生院,而后切入讲座主题,即海洋重力基础结构的设计和施工安装经验。Phil Watson教授介绍了两种独特的自安装重力式海洋平台——The Yolla A PlatformThe Maari Wellhead Platform,并和参会人员分享了自己对这两种自安装式海洋平台设计和安装施工的经验与思考,令全体参会人员受益匪浅。在Phil Watson教授的讲座结束后,参会的学生们踊跃地提出了自己的疑问,Phil Watson教授也十分详细地解答了这些疑问。

图十三 西澳大学Phil Watson教授作专题报告

图十四 Phil Watson教授解答学生疑问


Phil Watson教授的讲座结束后不久,来自墨尔本大学的田英辉教授锦上添花般地开始了他的讲座“海洋岩土工程与锚泊系统”。田教授先对海洋岩土工程进行了较为详细地介绍,包括海洋岩土所研究的主要内容和海洋岩土所面临的新挑战;随后田教授通过丰富的案例,介绍了目前海洋岩土领域开展科学研究的主要平台和手段;最后田教授介绍了海洋岩土工程应用较为广泛的锚泊系统与浮式风机。

图十五 墨尔本大学田英辉教授作专题报告


下午2点整,山东大学土建与水利学院的崔新壮教授带来了一场关于路基内部变形智能监测与安全预警的专题讲座,由戴国亮教授和邓文教授主持。崔教授根据众多路基破坏案例,指出路基结构破坏往往是从内部开始发生的,而目前缺乏路基内部土体变形的监测,因此路基内部变形智能监测号与安全预警意义重大;随后,崔教授介绍了他们团队研发的嵌入式和积层式两类土体内部变形智能监测材料,并讲解了这两种材料所采用的科学原理;最后崔教授讲解了土工智能感知材料(SEG)及其变形自监测技术。崔教授的讲座让大家体会到了材料学、电子信息学以及土木工程学多学科交叉所带来的强大魅力。讲座结束后,大家积极地与崔教授进行了学术交流和探讨,收获颇丰!

图十六 山东大学土建与水利学院崔新壮教授作专题报告


图十七 崔新壮教授解答学生疑问


四、力学专题分会场纪实

力学专题分会场,上午,东南大学土木工程学院工程力学系郭力教授带来了题为“氯离子侵蚀与载荷共同作用下混凝土破坏过程模拟”的报告,报告由工程力学系糜长稳教授主持。郭教授首先向大家介绍了混凝土材料的广阔应用场景以及在我国的巨大需求和消耗量,进而引出混凝土结构耐久性破坏现象,并指出氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀和碳化作用是造成混凝土侵蚀性破坏的三大主要因素。郭教授详细介绍了三种侵蚀的作用机理,并分析了三种侵蚀作用的异同。

图十八 郭力教授作报告


郭教授从混凝土建模、氯离子输运、裂纹扩展三个方面介绍了是如何对混凝土在氯离子侵蚀与载荷共同作用条件下的破坏过程进行分析的。在混凝土建模方面,郭教授主要介绍了骨料投放和ITZ区域非均匀网格划分等关键技术思路;在氯离子输运方面,郭教授介绍了非饱和混凝土中离子输运问题的建模方法,展示了干湿循环作用下氯离子在混凝土中输运问题的模拟结果;在裂纹扩展方面,郭教授分析了传统有限元方法在模型有效性和计算效率方面的劣势,提出了近场动力学(PD)分析模型,并展示了大量研究结果。郭教授指出,所提出的研究模型不仅仅适用于氯离子侵蚀作用下的混凝土破坏问题的分析,同样可以引申到碳化作用和硫酸盐侵蚀作用下的混凝土破坏问题的分析与模拟。


上午第二场讲座是由东南大学土木工程学院张建教授带来的题为“土木工程结构智能检测与实时监测技术探索”的报告,报告由冯东明教授主持。张建教授首先高屋建瓴地指出,在我国加速建设新型基础设施的时代背景下,保障土木交通基础设施安全与长寿是国家的重大需求。结构检测与监测作为实现战略目标的重要保障手段,却依然存在很多卡脖子问题。张老师分析道,现有的桥梁检测技术具有“自动化”程度低、实时监测系统复杂昂贵、海量数据处理困难三大瓶颈。

图十九 张建教授作报告


针对这些问题,张老师提出了以人工智能为支撑的结构病害检测自动识别方法,展示了其团队研发的多个病害自动检测无人机装备,包括自主检测无人机、吸附式无人机、可碰撞可接触的无人机系统等。最后,张老师向大家介绍了用这些新方法新设备完成的实际检测和监测项目。参会听众对张老师的研究方向和研究成果非常感兴趣,在直播间里踊跃提问,与张老师进行了充分的交流。


下午,第一场报告由东南大学工程力学系杨福俊教授主讲,报告的题目为“光测力学技术的发展与新应用”,报告由工程力学系糜长稳教授主持。杨老师从光测力学技术与方法的发展讲起,主要介绍了光测力学在生物、新型材料与微结构响应与微变形行为的可视化方面的应用。杨老师首先着眼于更广泛的实验力学的概念,阐述了实验力学的任务,向大家讲解了如何利用实验力学的思想来把

可测量或难以测量的物理量转换成可测量和易于测量的物理量,然后实施高精度高效率的测量。

图二十 杨福俊教授作报告


杨老师介绍了光测力学的多种技术与方法,包括光弹性法、云纹法、激光干涉测量技术、栅线投影测量技术和数字图像相关方法。杨老师的报告生动地展示了各种光测技术的原理和应用,系统地分析了不同光测技术之间的异同和优劣。尤其是光测技术在生物力学场景下的应用,杨老师通过对细胞牵引力测量的例子,充分展示了光测技术的强大测量能力,引发了同学们的极大兴趣。最后,杨老师对光测下一步的发展方向进行了展望。


下午第二场报告由东南大学糜长稳教授主讲,报告的题目为“纳米力学及其理论分析、实验研究和数值模拟示例”,报告由工程力学系杨福俊教授主持。糜老师首先介绍了一些自然界中纳米尺度的物体和人造纳米材料、纳米结构,然后带大家回顾了纳米力学概念提出和发展的历史。在理论分析方面,糜老师首先提出了纳米尺度薄膜的表面效应,并推导了相应的理论分析方法,进而将其应用到纳米接触力学的场景中。

图二十一 糜长稳教授作报告


糜老师以球形压头挤压半空间体表面为例,向大家细致地分析和推导了纳米接触力学问题的建模和求解过程。在讲解过程中,糜老师多次将采用的求解思路与弹性力学的分析思路类比,展示了一个从均匀分布力解答到集中力解答再到非均匀分布力解答的推导过程,实现了模型适用范围的不断拓宽。最后,糜老师展示了其团队在纳米力学研究成果的基础上所进行的多个实验研究和分子动力学数值模拟。糜老师的研究从理论分析到数值模拟再到实验验证,向大家展示了一个完整的科学研究过程,给了参会同学很大启发。


五、工程管理专题分会场纪实

工管专题分会场为学员们准备了五场讲座,主讲专家分别为:同济大学李永奎教授、阿德莱德大学左剑教授、香港理工大学李恒教授和香港城市大学骆晓伟教授、大连理工大学朱方伟教授。

李永奎教授的题目为“BIM与复杂工程数字孪生:一个行业的实践思考” ,报告由东南大学苏舒老师主持。BIM在建筑研究领域一直是非常热点的研究话题,李老师给我们带来了关于BIM在行业中应用的相关研究思考,对学员们的启发很大。

李老师首先介绍BIM、建筑工业化与数字孪生的发展史,并就数字孪生的应用价值进行案例介绍和研究探讨。之后李老师对数字孪生概念界定进行了不同的概念介绍并总结自己的观点,在界定好数字孪生概念的基础上,对框架进行介绍。李老师着重介绍可视化、数字化在建筑研究领域的重要性和目前的研究不足,并以医疗建设项目为背景,探讨价值驱动和运营导向下BIM在复杂工程全生命周期中的具体应用,分析BIM与复杂工程数字孪生的关系、应用模式、应用价值、技术体系与科学问题,最后讨论复杂工程BIM应用、智能建造与智慧运营的发展趋势。

李老师的报告由丰富生动、引人入胜,李老师就自己关于BIM的研究和学员们进行讨论,极大地引起了学员们的兴趣,学员们收获颇丰。


图二十二 李永奎教授作报告


左剑教授带来题为“Sustainable construction and carbon neutral cityA case study of Adelaide(可持续建设与碳中和城市:以阿德莱德为例)”的报告,报告由东南大学苏舒老师主持。

左老师首先对循环经济和“碳”有关概念进行详细解释,之后对碳中和城市相关概念如碳中和城市的组成部分、组成系统、各系统主要成分等进行详细介绍,并介绍详细的评估方法。在此基础上,左老师就阿德莱德这个城市进行案例研究讲解。在介绍建筑物和基础设施(如道路、桥梁、发电站、污水处理设施等)为社区和城市的居民提供必要的功能时,左老师表示建筑和基础设施及其组成部分的可持续性表现将对碳中和城市发展做出重大贡献,并且表示建筑和基础设施在循环经济中发挥着重要作用。本次报告重点展示了南澳大利亚州旨在实现可持续建设和碳中和城市的一些实践。

左老师的报告内容活泼生动、通俗易懂、丰富多彩。在汇报最后,左老师就学员们提出的循环经济与城市碳中和方面的问题结合自己的研究过程进行回答,学员们受益匪浅。



图二十三 左剑教授作报告


李恒教授报告的题目为“从BIM,到智能建造,再到人体工程,再到机器人-我的个人科研” ,报告由东南大学林艺馨老师主持。

李老师的报告主要从科研经费和科研经历两方面进行展开报告。首先,李老师在回顾自己的科研经历的基础上,就建筑项目成本分配进行展开介绍。之后李老师就虚拟施工及其智能建造领域对自己的研究和应用进行展开介绍如建筑施工机器人、工人安全行为识别以及计算机视觉和机器学习等技术在建筑施工领域的应用研究等内容。

李老师的报告内容丰富多彩、逻辑严谨。极大地扩宽了学员们的视野。

图二十四 李恒教授作报告


骆晓伟教授带来题为“智能建造人员风险管控”的报告,报告由东南大学林艺馨老师主持。智能建造作为建筑研究领域的热门话题,智能建造专业人才的要求和未来就业等,也是学员们比较感兴趣的内容。

骆老师首先就智能建造的发展和未来趋势对学员进行介绍。之后对智能建造目前的主要研究内容如工地计算机视觉、工地机器人、工地无人化搬运等进行详细的介绍。骆老师强调人行为和环境相关的信息智能建造研究尤其是安全研究过程中非常重要。就无人化工地的话题,骆老师表示未来很长一段时间将是人机共存的工地,并表示人机交互是智能建造研究领域的热点和难点。骆老师就人机相关的数据着重介绍人行为信息的技术提取方法,如利用计算机视觉捕捉人的行为、或穿戴感知设备进行行为捕捉。最后骆老师对智能建造领域未来的一些研究方向进行一些预测。

骆老师的报告系统全面,内容丰富。骆老师就数据集的训练相关问题积极地回答了学员们的问题,学员们获益甚多。

图二十五 骆晓伟教授作报告


朱方伟教授报告的题目为“项目驱动型组织管理” ,报告由东南大学邓小鹏教授主持。在工程管理领域,管理人员需求怎样的素质以及现代项目管理在实际中的应用,是诸多学员们感兴趣的话题。

朱老师首先从玩家的模具进行举例来说明项目的成本进行介绍,并从降低成本的方法来说明项目的管理的重要性。之后对项目的逻辑结构进行详细讲解。在模块化工作结构讲解的基础上,对项目的驱动型组织管理开展案例讲解和理论介绍。朱老师在明确项目管理的三个层次的基础上,对企业规划和项目驱动组织管理之间的联系联合十四五规划进行探讨。对于学生未来进入项目管理行业,朱老师明确表示对管理人员在计划和管理方面的高要求高素质的需求。以及对制度设计等诸多探讨,并确定项目管理其核心是有序。

朱老师的报告内容由浅入深、逻辑严谨、引经据典、引入入胜。报告最后朱老师就学员提出的关于项目管理案例研究的内容进行了积极解答,极大地扩宽了学员们的视野。

图二十六 朱方伟教授作报告

六、市政专题分会场纪实

在市政专题分会场,首先由堪萨斯大学的Edward F. Peltier教授为我们带来主题为“New Technologies for Treating Oil and Gas Production Wastewater”的精彩报告,由东南大学陈明老师主持。

Edward F. Peltier教授首先介绍了石油采出水的概念以及背景,指出石油采出过程中会产生高盐水,而传统的地下深层回灌的处置方式已被证明是诱发微型地震的原因之一。因此如何处置及回用油田采出水成为密切关注的问题。Edward F. Peltier教授指出自己的研究主要是围绕去除高盐度石油采出水中的二价阳离子、硼以及有机物来进行开展。Peltier教授指出经过适当的处理石油采出水能成为一种潜在的水资源,石油采出水高盐分的特性对处理过程产生了一定的影响,未来也需要新的技术和手段来针对不同的回用目的处理石油采出水。

在报告的提问环节,同学们踊跃提问,提出了“微生物在高盐废水中不容易生长,在驯化时如何选择合适的微生物以及生长条件以及电絮凝法投入实际应用还需要解决什么”等问题,Edward F. Peltier教授生动形象的为学员们解答疑惑,也加深了同学们对石油工程和水处理领域的深刻理解。





图二十七 Edward F. Peltier教授作报告


随后由南方科技大学生物医学工程系赵樱灿副教授做了题为“Fate, Transport and Applications of Two-Dimensional Nanomaterials”的报告,由东南大学陈明老师主持。由于二维(2D)纳米材料具有独特的性能,2D纳米材料在许多领域都得到了广泛应用,例如应用于海水淡化领域,因此2D纳米材料也是近些年研究的热点。

首先赵教授向我们概述了她所研究的领域:二维纳米材料对多重耐药细菌的抗菌应用及机理研究、纳米材料的化学转化以及纳米材料膜技术。接着赵教授向我们详细介绍了2D纳米材料(氧化石墨烯、MoS2)的特性,基于2D纳米材料MoS2的特点(具有较好的光热效应、光照情况下尺寸减小)提出了研究问题:如何使用纯的MoS2实现高效抗菌,以及如何处理耐药的细菌。赵教授从自己的研究中向我们讲述二维纳米材料的环境抗菌应用,二维纳米材料对耐药细菌的抗菌效率很高,其独特的抗菌机理也得到了验证。此外,为了更好地利用二维纳米材料,赵教授阐述了其环境命运和迁移,使我们能更好地了解纳米材料将给水生环境带来的潜在环境风险。

报告的最后同学们针对二维纳米材料提出了自己的问题,例如“如何寻找新型的二维纳米材料、何时能将二维纳米材料MoS2应用到实际”等问题。赵教授结合自己研究课题,向同学们耐心认真的解答,相信同学们对生物医学领域与环境领域的结合有更深入的认识。

图二十八 赵樱灿教授作报告


下午市政专题分会场为学员们准备了两场报告,主讲专家分别是:南方科技大学的杜二虎研究员和南京理工大学的张轩教授,报告均由东南大学傅大放教授主持。南方科技大学的杜二虎研究员汇报的主题是“Challenges and advances in flood management: Ensemble forecast, information dissemination, and decision-support systems”。水灾是我国和世界许多国家常见的自然灾害,洪水预警对于减少与洪水有关的经济损失和生命损失至关重要。

杜博士首先用1985年至2010年间世界各地所发生的主要洪水事件综合点图和具体数据及具体洪水事例向大家说明:洪水是世界上最具破坏性的自然灾害之一。接着杜博士介绍了洪水发生的原因,提出了在研究雨洪管理中的两大挑战:如何在足够的预见期内准确预测洪水淹没面积,以及如何采取有效的防洪措施。随后杜博士从系统角度出发,介绍了在防洪工作中的关键步骤,并解释了如何运用数学模型来预测洪水,介绍了集合预测的具体过程,列举了预测过程中的不确定性因素。在集合预测的基础上,提出了杜博士将要分享的三大成果:概率洪水预警中的人类行为;信息传播;洪水管理决策支持系统。

在分析概率洪水预警中的人类行为时,首先解释了为什么要在洪水预报时考虑人类行为,分析了在研究人类行为时具体需要包含的因素,并通过简单的模型诠释了预报信息是如何影响人类做出疏散决定的。接着分别研究了洪水预警的质量(包括准确度和预见期)、人类承受风险的程度、人类应对洪水预警的异质性行为和居住密度等因素与对洪水预警的益处之间的关系。

鉴于人类接收洪水预警信息的途径是随机的,杜博士也对信息传播的技术手段进行了探究,建立了涵盖多种信息传播手段因素在内的数学模型,并将过去的信息和当下的信息因素进行整合,得出了信息是如何影响人类做出行为决策的公式。同时建立了动态的交通模型,分析了各信息传播手段对人类行为的影响,此外还研究了顽固分子对整个疏散过程的影响。

除了研究社会学外,杜博士还尝试建立综合预测模型,以中国的雄安新区为例探究雨洪管理的优化策略,提出了发展紧急事件决策支持工具的目标。

在报告的最后,杜博士结合了最近的郑州洪水事件为同学们解答了我国防洪工作未来的致力完善之处,介绍了干旱地区、洪水地区所适用的水文模型,分享了关于海绵城市是否能从根本上解决防洪问题的看法,学员们受益匪浅。

图二十九 杜二虎博士作报告


接着南京理工大学的张轩教授汇报了题为“High Performance Reverse Osmosis Membrane with Chlorine Resistance”的报告。目前全球供水面临着很大的挑战,使得人们不得不将目光转至海水淡化,在此过程中,膜材料的技术革新又一直备受关注。

报告伊始,张教授简要介绍了反渗透膜在水处理行业的应用占比,介绍了膜材料在海水淡化工艺流程中的应用,借此提出了膜材料应用过程中由于缺乏活性氯出现的生物污染问题。接着张教授就如何制备TFC反渗透膜,在此过程中需要考虑的官能团以及如何优化结构进行了进一步的解释,随后张教授展示了EDBSA的合成方法,并将其与MPD材料进行对比,发现所制备的EDBSA无论是在用途上还是成本上都更胜一筹。此外,张教授还探究了MPD系列材料和磺化PA系列材料受pH值的影响,通过将聚酰等材料和原有材料相结合,大大提高了脱盐性能,同时也改善了膜通量等特征,与商用膜相比关键性能得到很大提升,这对于整个海水淡化脱盐技术而言是一个很大的变革。与此同时,张教授还分享了目前研究的致力方向,扩大膜材料可应用的pH范围,相信在未来这又将是对膜材料的进一步变革。

汇报结束后,张教授向同学们解释了在设计反渗透膜时的思路,分享了在研究膜材料过程中遇到的瓶颈,分析了将学术研究转化为实际应用的难点问题,学员们收获颇丰。

图三十 张轩教授作报告


七、智能建造专题分会场纪实

智能建造专题分会场为学员们准备了两场报告,主讲专家分别为:美国哥伦比亚大学Maria Q. Feng教授,东南大学张建教授。报告由东南大学冯东明教授主持。

 Maria Q. Feng教授的报告题目是“Smart Technology-Enhanced Infrastructure”(使用智能技术增强型基础设施)。随着传感器、计算机视觉、智能手机、互联网和机器学习的最新突破,将人工智能融入工程结构不再是梦想。冯教授首先回顾了结构健康监测(SHM)技术在解决民用基础设施老化问题上的最新研究,并指出了目前所面对的两大问题:数据的挖掘利用和低成本、高可靠性的传感器解决方案。接着,陈老师分享了自己过去三年在该领域的相关研究,主要包括分布式光纤、低功耗无线传感设备、基于智能手机的测量传感APP、基于机器视觉的结构变形测量,以及使用微波技术的结构内部缺陷与钢筋锈蚀检测等。最后,冯老师总结了桥梁智慧运维领域技术的发展历史,并讨论了将智能技术集成到民用基础设施系统智能维护新范式的尝试方向。


图三十一 Maria Q. Feng教授作报告


图三十二 Maria Q. Feng教授与听众交流


第二场报告的专家是东南大学张建教授,报告的题目是“土木工程结构智能检测与实时监测技术”。传统检测技术为保障土木工程结构的安全运营提供了有效手段,但面临依赖人工、效率低、量化难等问题。新型传感、人工智能、云计算等新技术的快速发展为土木工程结构的智能化检测与实时监测提供了独特的发展契机。张老师重点介绍了两方面内容,一是基于自研改装无人机与无人船的特殊环境下结构病害自动识别、定位和几何信息精准测量的成套方法与装备,解决桥梁高墩、桥塔、桥底等关键区域病害难测的问题;二是基于数字图像、三维激光扫描和微波雷达的系列化结构位移非接触测量技术,解决桥梁关键构件变形和位移难以高效、精准测量的问题,最后张老师还介绍了将上述技术用于苏通大桥等重点工程检测和评估工作的应用实例。


图三十三 张建教授作报告


图三十四 张建教授与听众交流


两位教授的报告内容前沿,结合了自己的研究与实践经历,既有详尽的理论知识也有大量的实例说明,为学员们开拓了眼界。报告结束后,线上学员反映热烈,积极参与互动,向两位教授提出了许多的专业问题,得到了教授们的耐心解答。



/文:肖阳功杰、尚旭妍、阮思涵、陈飞、郭子文、时浩天、

王恒心、庞振浩、张洲铭、马艳宁、慈祥、臧凌、项璐