橋梁保護(hù)：奇石樂動態(tài)稱重與結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測相結(jié)合，防止坍塌

橋梁對于基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行至關(guān)重要，但由于超重卡車的頻繁通行，橋梁的耐久性往往大打折扣。采用精確測量技術(shù)來保護(hù)橋梁，對于及早發(fā)現(xiàn)和緩解結(jié)構(gòu)問題至關(guān)重要。紐約布魯克林皇后高速公路目前就采用了這種系統(tǒng)。在這里，奇石樂的動態(tài)稱重 (WIM) 系統(tǒng)不僅能自動監(jiān)測商用車輛，還能直接對卡車重量進(jìn)行執(zhí)法。

在美國，超過 25 萬座橋梁的使用年限已超過 50 年，其中 15 萬座被認(rèn)為存在缺陷或已經(jīng)過時。如果其中任何一座橋梁的狀況進(jìn)一步惡化，當(dāng)局可能需要關(guān)閉它們，從而造成嚴(yán)重的交通中斷。奇石樂動態(tài)稱重 (WIM) 和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測 (SHM) 或狀態(tài)監(jiān)測等現(xiàn)代技術(shù)提供了一種解決方案。

▲紐約布魯克林-皇后高速公路采用了奇石樂的動態(tài)稱重系統(tǒng)，可直接進(jìn)行重量檢測。

在紐約直接強(qiáng)制執(zhí)行卡車重量

超載車輛對路面和整體結(jié)構(gòu)造成巨大壓力——隨著車輛重量的增加，橋梁承受的壓力也成倍增加，超重卡車造成的損害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于符合規(guī)定的卡車。遺憾的是，重量限制往往被忽視，限制了其保護(hù)橋梁完整性的效果，這就是商用車輛執(zhí)法的作用所在。

為了解決這一問題，奇石樂的動態(tài)稱重解決方案為世界各地的交通部（DOT）和橋梁業(yè)主提供了幫助。例如，紐約市交通局（NYSDOT）在布魯克林皇后高速公路（BQE）上啟動了全國首個自動 WIM 直接執(zhí)法項(xiàng)目，以解決卡車超重問題。該系統(tǒng)允許交通部僅使用 WIM 數(shù)據(jù)直接執(zhí)行卡車重量限制，是美國唯一的此類執(zhí)法站點(diǎn)。

動態(tài)稱重（WIM）采用壓電傳感器，可提供不受溫度變化影響的高精度免維護(hù)數(shù)據(jù)。堅(jiān)固耐用的石英晶體可承受 30 噸或更大的車軸載荷，具有較高的固有頻率和出色的線性度。這些傳感器與路面無縫集成，可實(shí)現(xiàn)快速、非侵入式安裝，并能以高達(dá) 120 公里/小時的速度實(shí)時監(jiān)測車輛重量。這項(xiàng)技術(shù)不僅有助于監(jiān)測交通荷載，還能幫助橋梁業(yè)主評估結(jié)構(gòu)健康狀況，制定維護(hù)計(jì)劃或計(jì)重收費(fèi)計(jì)劃，防止超載損壞。 

▲SHM 系統(tǒng)包括一個基于云的軟件、KiDAQ 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和一系列用于測量結(jié)構(gòu)、環(huán)境和交通參數(shù)的傳感器。

橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測

將動態(tài)稱重（WIM）與結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（SHM）相結(jié)合，可為橋梁工程師提供更完善的解決方案。SHM 測量系統(tǒng)基于加速度計(jì)、應(yīng)變計(jì)和其他類型的傳感器，這些傳感器被放置在橋梁的關(guān)鍵點(diǎn)上。例如，加速度計(jì)可測量混凝土橋墩中心的振動，或監(jiān)測整個結(jié)構(gòu)，以記錄橋梁固有頻率的任何顯著變化，這表明可能存在損壞。測量結(jié)果的質(zhì)量取決于傳感器的靈敏度、頻率范圍、溫度穩(wěn)定性和線性度。測量專家奇石樂提供的加速度計(jì)具有 0 至 1500 Hz 的寬頻率范圍和 -55 至 +125°C 的工作溫度范圍。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)可對橋梁的移動、振動和撓度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，而 WIM 系統(tǒng)則可收集普通和超載卡車的實(shí)載數(shù)據(jù)。通過這種綜合方法，可以精確計(jì)算出橋梁在標(biāo)準(zhǔn)荷載假設(shè)之外的剩余預(yù)期壽命。

展望未來，動態(tài)稱重系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)可通過第三方技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)，以收集來自多個地點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，從而更深入地了解各州的繁忙交通模式。人工智能技術(shù)在匯總和分析大型數(shù)據(jù)集、促進(jìn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的交通管理、提高道路安全、保護(hù)公路和橋梁方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。未來，奇石樂解決方案和人工智能支持的網(wǎng)絡(luò)攝像頭技術(shù)可以提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，使交通管理部門能夠追蹤超載車輛的確切路線、跟蹤未投保的駕駛者并開出罰單。