一種大型橋箱梁地磅秤體的稱重裝置設(shè)計(jì)要求
隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的飛速發(fā)展，橋箱梁的稱重在橋梁建設(shè)中的重要性日益體現(xiàn)，而橋箱梁的精確稱重在實(shí)現(xiàn)上有一定難度。本文通過設(shè)計(jì)一種大秤量的秤臺組合裝置，來實(shí)現(xiàn)大型橋箱梁等類似大型物體的精確稱重，并通過不確定度評定等驗(yàn)證了用該橋箱梁稱重裝置符合用戶所需的準(zhǔn)確度要求。
一、概述
隨著我國科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，道路橋梁等基礎(chǔ)建設(shè)也進(jìn)入一個日新月異的時代，同時由于我國幅員遼闊，公路、鐵路橋梁眾多，如何在基礎(chǔ)建設(shè)中確保橋梁的安全一直是一個重大的研究課題。近期，國外的相關(guān)領(lǐng)域研究相當(dāng)活躍，其中橋梁的箱梁的精確稱重是確保橋梁安全的一種有效手段，但由于橋梁的箱梁體積大、重量重，安裝之前檢測其實(shí)際重量是否符合設(shè)計(jì)要求有較大難度，如果使用計(jì)算箱梁制造所用材料重量累計(jì)，則誤差較大；如單獨(dú)制造一臺大臺面的平臺秤，則成本較高且施工難度大；本文提出一種使用 2%的壓力傳感器對 70m 箱梁稱重的方法，但只使用了 2 只傳感器，誤差對結(jié)果影響較大。通過綜合考慮，本文設(shè)計(jì)了一種大噸位的橋箱梁的稱重裝置。
二、稱重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
1.系統(tǒng)組成及框圖
該系統(tǒng)由四個稱重平臺組成。單個稱重平臺由 4 個大秤量的鈕環(huán)式模擬稱重傳感器構(gòu)成初始的信號發(fā)生端，模擬信號匯集到數(shù)據(jù)采集器，該數(shù)據(jù)采集器對每個稱重傳感器進(jìn)行獨(dú)立的數(shù)據(jù)采樣，并將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再將數(shù)字稱重信號傳輸?shù)椒Q重儀表中。
如圖 1 所示，整個稱重系統(tǒng)由四個如圖 1 所示的稱重平臺 A、B、C、D 組成，其中橋箱梁是平放于 ABCD 四個小臺面秤臺上，由四個稱重系統(tǒng)對其進(jìn)行稱重。
2. 稱重平臺的設(shè)計(jì)
因橋箱梁體積通常都較大，再加上秤體有一定的高度，若發(fā)生秤體傾斜搖晃等異常情況，所承載的橋箱梁便有滑落的危險，故秤體的高度應(yīng)控制在 20cm 以內(nèi)較為恰當(dāng)。此時，傳感器的高度就成了關(guān)鍵所在，故本設(shè)計(jì)選取了 NHS-A 鈕環(huán)式的傳感器，傳感器為 C2 級，高度低 （75mm），穩(wěn)定性好，承載能力大。
該系統(tǒng)每個秤臺裝有四個 100t 的鈕環(huán)式傳感器。秤體的鋼板厚 20mm，不易變形，秤體的限位采用四角限位，即秤體底部與秤臺面板之間用直角板限位，且直接限位板之間有安全銷，臺面與底板不易脫開，限位板的間隙控制在 5mm 之內(nèi)，故秤體不易移位。
三、稱重方案的實(shí)施
根據(jù)橋箱梁制造方實(shí)際要求，橋箱梁的稱重誤差不超過橋箱梁總重的 2%。
每個秤準(zhǔn)確標(biāo)定后，將此秤臺放置于可以上下調(diào)節(jié)高度的平臺上，在稱重橋箱梁時將平板車放置于橋箱梁的下面，然后再將橋箱梁運(yùn)往平臺處，將橋箱梁置于平臺上，再升起平臺，使四個秤臺頂起橋箱梁，再根據(jù)水平狀況上下調(diào)節(jié)平臺的高度，來調(diào)節(jié)橋箱梁的偏載，使橋箱梁處于水平狀態(tài)，再根據(jù)四臺秤的讀數(shù)總和，來確定橋箱梁的重量。
四、稱重準(zhǔn)確性驗(yàn)證
為了驗(yàn)證方案的準(zhǔn)確性，先用已知重量的平板 m1 放置于四個秤臺上，將一定重量的砝碼 m2 置于平板上，如圖 2 所示，待儀表讀數(shù)穩(wěn)定后，觀察四個儀表各自的讀數(shù)，將其相加，所得結(jié)果為 mt。表 1 所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在平板與秤臺都保持水平狀態(tài)下，mt=m1+m2。稱重平臺稱重測試如表 1 所示。
五、不確定度評定
對本測量方案的測量結(jié)果的測量不準(zhǔn)確度評定如下。
1.概述
測量依據(jù)：JJG 539-1997 《數(shù)字指示秤》。
測量方法：用砝碼直接加載的方法，測量示值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量值之差。
測量標(biāo)準(zhǔn)：M1 等級砝碼。
測量環(huán)境：溫度 18℃，相對濕度 63%RH。被測對象：橋箱梁稱重裝置，d=50kg。
2.測量模型
E=I-m
式中：E—為示值誤差；
I—為示值；m—為標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量。
六、總結(jié)
通過不確定度評定，該裝置的相對不確定度在 100t 約為 0.18%，相對于橋箱梁的 0.1%的稱重準(zhǔn)確度要求較低，該裝置通過寧波地區(qū)幾個大型橋梁建設(shè)時實(shí)際使用，結(jié)果令人滿意，具有一定的科學(xué)性，在大噸位稱重方面具有一定的可操作性與實(shí)用性。
