橋梁存在于自然界中，滿足我們的使用要求。不管是在其建造階段還是運(yùn)營階段，都不可避免的受到來自自然界的各種因素的影響，像洪水、地震、風(fēng)沙、冰凍、泥石流等；同時，橋梁也會受到設(shè)計、施工失誤、超載等人為因素的影響；此外，橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分不同程度的損傷和劣化。

    使用NI軟硬件開發(fā)無線測量系統(tǒng)

    無線數(shù)據(jù)采集既要在復(fù)雜，惡劣的現(xiàn)場環(huán)境下將物理量完整的進(jìn)行采集，更要講采集到的數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)端的主控室。DTD110系列無線數(shù)傳模組廣泛應(yīng)用于無線數(shù)傳領(lǐng)域，典型應(yīng)用包括遙控、遙感、遙測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集、檢測、報警、過程控制等環(huán)節(jié)。

    DTD110系列無線PLC有4路開關(guān)量的傳輸，4路模擬量的傳輸，距離100米~3000米均可。即可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信，也可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)通信，不需要編寫程序，不需要布線，一般電工就可以調(diào)試使用。對于工業(yè)現(xiàn)場的遙測遙控實(shí)施簡單、方便、便宜。

    Ferguson結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗室擁有一套結(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，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倍于理論負(fù)載的重量。

    我們又進(jìn)行了動態(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。橋梁又在測試后保持原狀。

    在測試中，我們不斷給橋梁增加載重，直到坍塌。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，并終坍塌。

    由于橋梁坍塌的危險性，測試中需要關(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)在提供快速計算坍塌負(fù)載所需的測量的同時，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）。

    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。

    為了快速安全地進(jìn)行測量，我們將荷重元傳感器附在車載起重機(jī)懸掛鏟斗的承重索上。我們還做了一個木盒收納無線傳輸器及電源（圖4），并將它懸掛在傳感器的邊上。我們采用簡單的筆記本電池來給WLS-9237供電。，我們用鋼索將荷重元傳感器與鏟斗連接，從而提供足夠的空間，使填料傾倒時不會損壞荷重元傳感器或相關(guān)的設(shè)備。WLS-9237Wi-FiDAQ設(shè)備與荷重元傳感器連接，因此載重數(shù)據(jù)能夠被輕松讀取，并直接從現(xiàn)場記錄，而不會受到起重機(jī)運(yùn)行的影響。