引言

　　本文通過將荷重元傳感器附在車載起重機(jī)懸掛鏟斗的承重索上，并與NIWLS-9237Wi-Fi數(shù)據(jù)采集(DAQ)模塊連接，輕松讀取并記錄現(xiàn)場的載重?cái)?shù)據(jù)，從而測量橋梁路基的重量。

　　使用NI軟硬件開發(fā)無線測量系統(tǒng)

　　Ferguson結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室擁有一套結(jié)構(gòu)測試工具和各類裝載設(shè)備，在結(jié)構(gòu)特性領(lǐng)域能夠開展廣泛研究。2009年實(shí)驗(yàn)室的研究人員成功對一座120英尺并帶有人為裂面的橋梁進(jìn)行了坍塌試驗(yàn)，以研究其作為美國國家公路與運(yùn)輸協(xié)會制定的臨界斷裂的分類。在進(jìn)行了三輪測試后，大橋終于承因承載不了高于360,000磅的重量而坍塌。研究人員通過對其進(jìn)行測試，以確定橋梁在產(chǎn)生裂面后的損傷特性其大梁斷裂后的易損性，結(jié)果是該橋承受住了約4.5倍于最大理論負(fù)載的重量。

　　該測試的目的是觀察機(jī)理失效的順序，以及確定導(dǎo)致整體橋梁初始坍塌時所需的最大負(fù)載。根據(jù)雙箱形大梁結(jié)構(gòu)橋梁的系統(tǒng)行為，需要進(jìn)行三輪測試，兩次動態(tài)和一次靜態(tài)。在第一輪測試中我們使用爆炸裝填物人為破壞了一側(cè)大梁的底部邊緣。如果此時橋梁處于臨界斷裂，則此斷裂將導(dǎo)致橋梁坍塌;然而，橋梁在第一輪測試后沒有明顯損壞。

　　我們又進(jìn)行了一次動態(tài)測試以引發(fā)坍塌，橋梁被從原始位置頂起，斷裂大梁的裂紋呈網(wǎng)狀擴(kuò)張，隨后被頂起部迅速消除。橋梁又一次在測試后保持原狀。

　　在最后一次測試中，我們不斷給橋梁增加載重，直到坍塌。最初加載了1倍的理論載荷，隨后通過起重機(jī)鏟斗傾倒填料不斷增加載荷，每次1,500到3,000磅(圖1)。100多次以后，橋梁負(fù)載超過360,000磅，并最終坍塌。

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　　圖1

　　由于橋梁坍塌的危險(xiǎn)性，測試中最需要關(guān)注的問題是安全性。因此，我們采用NIWLS-9237無線數(shù)據(jù)采集模塊，采集荷重元傳感器測量的施加到橋梁上路基的重量數(shù)據(jù)。無線系統(tǒng)在提供快速計(jì)算坍塌負(fù)載所需的測量精度的同時，消除了線纜可能導(dǎo)致的安全性問題。系統(tǒng)允許使用簡單而安全的IEEE802.11g協(xié)議，以無線方式與傳感器直接連接。

　　我們使用LabVIEW 軟件來遠(yuǎn)程監(jiān)控負(fù)載信號。內(nèi)置的信號調(diào)理和最高級別的商用網(wǎng)絡(luò)安全性使我們能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)郊s50 英尺 之外的遠(yuǎn)程監(jiān)控地點(diǎn)(圖2)。

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　　圖2

　　測試過程

　　我們通過在橋面上放置箱式結(jié)構(gòu)的混凝土梁來模擬車輛載重，并通過在橋上加載傾倒物來增加重量(圖3)。路基因其易于獲得、低成本及較高密度被選擇作為填料。

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　　圖3