将无线数据采集方法应用于桥梁坍塌测试 (1)

　　挑战：通过起重机升降臂吊装道路填料会使到断裂临界点的桥梁坍塌，需要寻找一种快速安全测量此时填料重量的方法。

　　解决方案：通过将荷重元传感器附在车载起重机悬挂铲斗的承重索上，并与NIWLS-9237Wi-Fi数据采集(DAQ)模块连接，轻松读取并记录现场的载重数据，从而测量桥梁路基的重量。

　　“由于桥梁坍塌的危险性，测试中最需要关注的问题是安全性。因此，采用WLS-9237无线数据采集模块，采集荷重元传感器所测量的施加到桥梁上路基的重量数据。无线系统在提供快速计算坍塌负载所需的测量精度的同时，消除了线缆可能导致的安全性问题。”

　　使用NI软硬件开发无线测量系统

　　Ferguson结构工程实验室拥有一套结构测试工具和各类装载设备,在结构特性领域能够开展广泛研究。2009年实验室的研究人员成功对一座120英尺并带有人为裂面的桥梁进行了坍塌试验,以研究其作为美国国家公路与运输协会制定的临界断裂的分类。在进行了三轮测试后,大桥终于承因承载不了高于360,000磅的重量而坍塌。研究人员通过对其进行测试,以确定桥梁在产生裂面后的损伤特性其大梁断裂后的易损性,结果是该桥承受住了约4.5倍于最大理论负载的重量。

　　该测试的目的是观察机理失效的顺序，以及确定导致整体桥梁初始坍塌时所需的最大负载。根据双箱形大梁结构桥梁的系统行为，需要进行三轮测试，两次动态和一次静态。在第一轮测试中我们使用爆炸装填物人为破坏了一侧大梁的底部边缘。如果此时桥梁处于临界断裂，则此断裂将导致桥梁坍塌；然而，桥梁在第一轮测试后没有明显损坏。

　　我们又进行了一次动态测试以引发坍塌，桥梁被从原始位置顶起，断裂大梁的裂纹呈网状扩张，随后被顶起部迅速消除。桥梁又一次在测试后保持原状。

　　在最后一次测试中，我们不断给桥梁增加载重，直到坍塌。最初加载了1倍的理论载荷，随后通过起重机铲斗倾倒填料不断增加载荷，每次1,500到3,000磅（图1）。100多次以后，桥梁负载超过360,000磅，并最终坍塌。

　　由于桥梁坍塌的危险性，测试中最需要关注的问题是安全性。因此，我们采用NIWLS-9237无线数据采集模块，采集荷重元传感器测量的施加到桥梁上路基的重量数据。无线系统在提供快速计算坍塌负载所需的测量精度的同时，消除了线缆可能导致的安全性问题。系统允许使用简单而安全的IEEE802.11g协议，以无线方式与传感器直接连接。