將無線數(shù)據(jù)采集方法應用于橋梁坍塌測試

　　挑戰(zhàn)：通過起重機升降臂吊裝道路填料會使到斷裂臨界點的橋梁坍塌，需要尋找一種快速安全測量此時填料重量的方法。

　　解決方案：通過將荷重元傳感器附在車載起重機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)場的載重數(shù)據(jù)，從而測量橋梁路基的重量。

　　“由于橋梁坍塌的危險性，測試中最需要關注的問題是安全性。因此，采用WLS-9237無線數(shù)據(jù)采集模塊，采集荷重元傳感器所測量的施加到橋梁上路基的重量數(shù)據(jù)。無線系統(tǒng)在提供快速計算坍塌負載所需的測量精度的同時，消除了線纜可能導致的安全性問題。”

　　使用NI軟硬件開發(fā)無線測量系統(tǒng)

　　Ferguson結(jié)構(gòu)工程實驗室擁有一套結(jié)構(gòu)測試工具和各類裝載設備,在結(jié)構(gòu)特性領域能夠開展廣泛研究。2009年實驗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行了坍塌試驗,以研究其作為美國國家公路與運輸協(xié)會制定的臨界斷裂的分類。在進行了三輪測試后,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倍于最大理論負載的重量。

　　該測試的目的是觀察機理失效的順序，以及確定導致整體橋梁初始坍塌時所需的最大負載。根據(jù)雙箱形大梁結(jié)構(gòu)橋梁的系統(tǒng)行為，需要進行三輪測試，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，橋梁負載超過360,000磅，并最終坍塌。

　　由于橋梁坍塌的危險性，測試中最需要關注的問題是安全性。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)在提供快速計算坍塌負載所需的測量精度的同時，消除了線纜可能導致的安全性問題。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。