預應力混凝土用鋼絞線拉伸強度試驗結果不確定度的評定

尹仁奎

(無錫市政工程質量檢測中心，江蘇 無錫214011)

預應力施工技術在我國也被應用于鐵路、公路橋梁和建筑物施工中。為了確保預應力工程材料的質量，檢測單位檢測數據必須嚴格執行GB/T5224－2003《預應力混凝土用鋼絞線》標準檢測。通過對預應力混凝土用鋼絞線拉伸強度試驗結果進行了不確定度評定和分析，為提高檢測水平提供依據，也為同類試驗結果的不確定度評定提供了參考依據。

1 測量過程

測量對象:取六根試樣，公稱直徑為15.20 mm，強度級別為1860 MPa 的七根鋼絲捻制的標準型鋼絞線(預應力鋼絞線1 ×7－15.20－1860－GB/T 5224－2003)

測量標準:GB/T5224－2003《預應力混凝土用鋼絞線》

GB/T 228.1－2010《金屬材料 拉伸試驗 第一部分:室溫試驗方法》

測量環境:溫度(為20 ±2)℃

測量儀器:WGJ－600 型液壓鋼絞線試驗機(精度為級)，游標卡尺(精度為0.02)。

測量原理:用WGJ－600 型 液壓鋼絞線試驗機加荷速度在標準規定范圍內，將整根鋼絞線拉伸至斷裂，試驗拉斷過程中最大力所對應的應力Fm除以鋼絞線截面積Sn即為鋼絞線的抗拉強度。

2 建立數據模型

在實際工作試驗中，由于檢測壞境的溫度和試驗機的加荷速度均在標準的控制允許范圍內，對鋼絞線拉伸強度試驗的影響很小，可忽略不計。但是在重復性試驗的檢測下測量同一批次鋼絞線有6 根樣品，計算該觀測列的標準偏差，作為各種隨機因素合成重復性不確定度分量。因此，改不確定度的數學模型為:

式中Rm:鋼絞線的抗拉強度，單位為MPa

Fm:鋼絞線破壞時的最大荷載力，單位為kN

Sn:鋼絞線的截面積，單位為mm2

Dn:鋼絞線的公稱直徑，單位為mm

rep:試驗的重復性

于是傳播定律為:

其中urel(Fm):最大破壞荷載力Fm的測量所引起的不確定度;rel 代表屈服強度;

urel(Dn):鋼絞線的公稱直徑測量所引起的不確定度;

urel(rep):重復性試驗所引起的不確定度。

取6 根鋼絞線試件的抗拉強度的試驗結果如表1。

表1 鋼絞線試件抗拉強度的試驗

3 計算測量不確定度分量

3.1 計算重復性引起的不確定度

i=1，2，3，…，6(n)

代入試驗數據得:

重復性引起的標準不確定度u(Rm)

重復性引起的相對不確定度urel(rep)

3.2 最大破壞荷載Fm 的測量不確定度urel(Fm)

最大破壞荷載Fm的測量不確定度來源于儀器的測量不確定度和儀器校準的不確定度兩個方面。

3.2.1 儀器的測量不確定度，u1rel(Fm)

因為儀器的準確度等級為Ⅰ級，由于儀器說明書未說明置信概率，認為示值是分布均勻的，故取k=，于是標準不確定度為:

3.2.2 儀器校準的不確定度，u2rel(Fm)

依據計量鑒定機構出具的檢定證書查看，儀器校準不確定度為0.3%，于是標準不確定度為:

于是最大破壞荷載Fm的測量不確定度為:

3.3 公稱直徑的測量不確定度urel(Dn)

樣品1 ×7 結構鋼絞線的公稱直徑Dn為15.20 mm，其直徑的允許偏差為(+0.40，－0.20)mm，屬于B 類評定，但是標準GB/T5224－2003 中8.4.1 要求計算抗拉強度時取鋼絞線的參考截面積值Sn，所以鋼絞線的公稱直徑Dn的相對標準不確定度為:

3.4 不確定度分量

匯總見表2。

表2 不確定度分量匯總表

從表中可以看出，重復性試驗所引起的不確定度分量對總的不確定度占的比例較大，需控制其影響因素。

4 合成標準不確定度，ucrel(Rm)

5 擴展不確定度U

根據JTF1059.1－2012《測量不確定度評定與表示》4. 5. 2 條，取包含因子k = 2(置信概率為95%)

6 不確定度評定

［1］GB/T5224－2003《預應力混凝土用鋼絞線》國家質量監督檢驗檢疫總局發布［M］.北京:中國標準出版社.

［2］GB/T 228.1－2010《金屬材料 拉伸試驗 第一部分:室溫試驗方法》［M］.北京:中國標準出版社，2010.

［3］JJF1059.1－2012《測量不確定度評定與表示》國家質量監督檢驗檢疫總局發布［M］. 北京:中國質檢出版社，2012.