喜报 | ZJUI CIRCLE团队成员荣获权威刊物Engineering Structures卓越论文奖

近日，土木工程领域权威期刊《Engineering Structures》（IF=5.582，JCR Q1）编辑部公布了该期刊卓越论文奖（Featured Paper Award）遴选结果。浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院（ZJUI）CIRCLE团队联合培养博士后研究员王旭光与ZJUI助理教授Cristoforo Demartino, ZJUI助理教授Yasutaka Narazaki, 建工学院教授Giorgio Monti, ZJUI兼聘教授、UIUC教授Billie F. Spencer Jr.合作的论文《Rapid seismic risk assessment of bridges using UAV aerial photogrammetry》（发表于2023年第279卷）荣获卓越论文奖。据悉，该刊年投稿数量6000余篇，刊登论文1300余篇，录用率仅20%左右。卓越论文奖（Featured Paper Award）每卷仅遴选1篇论文，每年遴选24篇论文，获奖概率不到1.5%。

《Engineering Structures》是荷兰Elsevier科技出版集团在结构工程领域的国际著名期刊，其卓越论文奖（Featured Paper Award）由主编与副主编团队综合论文研究发现的新颖性、独创性、可应用性以及写作质量进行评选，旨在进一步增进学术交流，鼓励高水平创造性学术研究成果。获奖论文成果将在该期刊主页及国内外媒体或社交平台进行广泛宣传推广。

论文成果简介

交通基础设施系统具有重要的环境和经济意义，它们链接社会中的基本服务并提高了社会生产力。而公路桥梁代表了交通基础设施网络中的脆弱环节，其损坏会因道路服务中断而产生严重后果。除了在其使用寿命期间累积的损坏和劣化外，桥梁还可能因发生极端荷载而被破坏，例如地震。因此，道路的抗震性对于确保其在地震后仍能正常运行来说至关重要。传统的风险评估分析模型方法无法反映不确定性的影响，并且受限于数据的采集效率。

为了对桥梁进行快速地震风险评估，本研究提出了一个使用无人机进行航空摄影测量的风险评估框架，并且以置信度分布的方式对来自结构中的不确定性进行表达。此框架包括基于摄影测量的数据采集、3D模型重建、以及基于计算机视觉的几何特征自动提取，将提取的特征组带入到结构模型中进行地震风险评估。评估过程中，通过蒙特卡罗模拟对隐藏变量和不确定性进行补偿，并将结果表达为置信度区间。与传统方法相比，无人机勘测的主要优势是成本效益、时间效率、无法到达的区域的可及性，以及全自动化。本研究对无人机信息采集和3D重建方法进行了验证，所提出的方法对于研究目标具有足够的准确性。

▲ 使用无人机航空摄影测量快速评估桥梁地震风险流程框架

▲ 基于无人机采集数据的桥梁3D重建

由于缺乏原始施工文件的信息，研究保守地确定了隐藏变量的范围，分析所得的承载力置信区间如图三所示。置信分布对于DLS通常是单峰的，对于ULS是双峰的。单峰情况与桥墩底部弯曲屈服点的出现有关，这能够很清晰地将与剪力造成的损伤行为区分。另一方面，双峰案例通常代表具有不同分布的两个过程结果组合成一组数据。两种置信度分布模式不相等，主要模式代表弯曲破坏，而次要模式代表剪切破坏。DLS中的置信分布始终高于1，表明即使在考虑到不确定条件下，桥梁依然被评估为安全。另一方面，ULS中的置信度分布更需要被关注，尤其是对于短的桥墩。例如15m的桥墩大约有18%的累积置信分布低于1。

▲ 评估置信区间

为降低交通网络的地震风险，第一步是确定地震风险最大的桥梁。本研究中介绍的置信度分布可用于基础设施资产管理的决策，以确定交通网络中的维护优先级。同时，研究还提出了一种在自动化框架中用于交通网络设施维护的管理方法，这种方法可被用于交通网络内桥梁的安全排名以及为更详细的调查，置信度超出的最大值可用于对具有较高地震风险的桥梁进行排名。根据预期的地震风险对基础设施网络中的每座桥梁进行排名后，可以通过基于传统方法（破坏性或非破坏性测试）的更详细调查或安装监控系统收集更多信息来减少认知的不确定性。
该研究团队所属的CIRCLE (Center for Infrastructure Resilience in Cities as Livable Environments) 宜居城市基础设施韧性中心是伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区(UIUC) 格兰杰工程学院和浙江大学 (ZJU) 建立的三个联合研究中心之一，聚焦韧性城市基础设施建设，让城市发展更加可持续，生活环境更加宜居。此次论文获奖体现了ZJUI土木工程学科在结构工程创新领域的实力和特色，为该领域的学术发展和国际影响力提升添砖加瓦。

图文 | 王旭光供稿

本期编辑 | 俞梦悦    责任编辑 | 张旖

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