關于鋼筋抗拉強度檢測中的誤差及不確定度分析

張　淮　（黃山市建設工程質量監(jiān)督檢測中心，安徽 黃山 245000）

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關于鋼筋抗拉強度檢測中的誤差及不確定度分析

張淮（黃山市建設工程質量監(jiān)督檢測中心，安徽 黃山 245000）

首先對鋼筋抗拉強度檢測中的誤差進行了簡要分析，然后闡述了不確定度及其與誤差之間的關系，在此基礎上，以HR B400鋼筋作為研究對象，對鋼筋抗拉強度檢測中不確定度的評定進行論述。期望通過文章的研究能夠對鋼筋抗拉強度檢測結果準確性的提高有所幫助。

鋼筋；抗拉強度檢測；誤差；不確定度

0　引言

不確定度的概念是在20世紀60年代初期由美國標準局的一位數(shù)理統(tǒng)計學專家提出的，這一概念提出后，受到了各國的普遍關注。上個世紀80年代國際計量局發(fā)出了采用不確定度評定測量結果的建議書，其要求在出具測量結果時，應當給出合成標準的不確定度，自此各國在開展檢測工作時，均開始引入不確定的概念。基于此點，下面本文就鋼筋抗拉強度檢測中的誤差及不確定度展開研究。

1　鋼筋抗拉強度檢測中的誤差分析

鋼筋是建筑工程施工建設中使用較多的一種材料，常被用于鋼混結構及鋼筋籠綁扎當中，抗拉強度是鋼筋性能的一個關鍵技術指標，一般在使用之前，需要對該指標進行檢測。對于鋼筋的抗拉強度檢測而言，整個過程會受到各種因素的影響，從而不可避免地會使檢測結果產生一定的誤差，大致可將檢測中的誤差分為以下幾種類型。

1.1系統(tǒng)誤差

這種類型的誤差具體是指對某一個相同的物理量進行2次或以上的同等精度的測量時，誤差始終保持恒定不變的狀態(tài)，或是以特定的規(guī)律發(fā)生變化，具體而言，系統(tǒng)誤差有著某種確定性，但是在實際測量中卻無法有效消除，也就是說，此類誤差會伴隨著測量過程一直存在。

1.2隨機誤差

隨機誤差具體是指在對某一個相同的物理量進行2次或以上的測量過程中，所產生出來的誤差的大小不一致，并且沒有任何變化規(guī)律，有著顯著的隨機性特點，所以必須通過盡可能多的測量次數(shù)來使誤差減小到最低程度。

1.3過失誤差

這類誤差相對于前兩類誤差更容易理解一些，具體是指在對某個物理量進行測量時，由于測量人員采用的方法不合理、操作有誤、測量儀器準確性不夠、測試條件發(fā)生改變而引起的，此類誤差雖然經常會伴隨著測量過程出現(xiàn)，但卻可以通過各種措施予以消除。

2　不確定度及其與誤差之間的關系

2.1不確定度

由上文分析可知，對某個物理量進行測量時，會伴隨產生各種類型的誤差，因測量過程中誤差的存在，使得對被測物理量的值不能準確確定，不能準確確定的程度就是不確定度。對于測量結果而言，其質量如何，直接體現(xiàn)在不確定度上，即不確定度小，測量的結果與真實值越接近，說明測量質量較高，結果具有較高的使用價值；不確定度大，測量結果會偏離真實值，說明測量質量低，結果的使用價值也會隨之降低。因此，物理量檢測中，需要在所得的結果中，給出相應的不確定度，這樣不僅可以讓測量結果的使用者對該結果的可用價值進行評定，而且還能使測量結果間的可比性有所增強。在此需要著重闡明的一點是，目前對于測量儀器的不確定度并沒有具體的定義，所以盡可能不要采用這種說法，而是應當將之理解為在使用測量儀器對被檢測對象進行測量的過程中，儀器提供的標準量值的不確定度。具體而言，不確定度本身是一個參數(shù)，其不是任何一種測量儀器上所固有的特性，一般只會用示值誤差來表征儀器的性能，這個誤差僅與測量結果的不確定度有關。

2.2不確定度與誤差的關系

雖然不確定度與誤差是兩種截然不同的概念，但在測量領域當中，兩者之間有著極為密切的聯(lián)系，它們的關系具體體現(xiàn)在如下幾個方面：

①誤差的大小能夠說明被測量值的準確程度，而不確定度的大小則可以說明被測量值的可信程度；

②誤差實質上是測量結果與參考量值之間的偏離程度，而不確定度所體現(xiàn)的是測量值的分散性；

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③誤差作為一個量值，既有正誤差，也有負誤差，這主要取決于測得值與參考量值之間差的正與負，而不確定度是一個參數(shù)，可以用標準差來表示，其為非負的參數(shù)，且與真值無關；

④當誤差以真值作為參考量值時，它是一個未知數(shù)，而不確定度則是按照各種相關信息對測量結果的評定。

3　鋼筋抗拉強度檢測中不確定度的評定方法

為了便于本文進一步的分析，下面選取工程中較為常用的HRB400鋼筋作為研究對象，對其抗拉強度檢測中不確定度的評定方法進行論述。

3.1檢測方法

本次檢測中，選用的檢測設備為萬能型材料試驗機，該設備最大允許示值誤差為±0.5%，并依據(jù)GB/T228.1-2010中給出的檢測方法對HRB400鋼筋進行檢測，具體做法如下：在適宜的檢測環(huán)境中，以20MPa/s的速率對鋼筋施加荷載，然后再用萬能型試驗機進行屈服，屈服過程以40mm/min對鋼筋施加拉力，直至試樣拉伸至斷裂為止，對該試樣進行拉伸的過程中使用的最大力所對應的強度就是鋼筋的抗拉強度。

3.2檢測中不確定度的來源分析

在鋼筋抗拉強度檢測中，其不確定度的來源主要有以下幾個方面：

①拉伸力的值及測量橫截面積的測量誤差；

②由于試樣在檢測過程中，會受到應力速率控制參數(shù)的影響，從而使其拉伸性能發(fā)生一定程度的變化，由此所產生的誤差累加是不確定度的主要來源；

③萬能型試驗機測力系統(tǒng)的示值誤差會產生相對標準的不確定度。

3.3不確定度的具體評定過程

3.3.1建模

在對不確定度進行評定前，需要先建立如下數(shù)學模型：

在該模型中，Rm代表鋼筋的抗拉強度（單位：MPa）；Fm代表鋼筋被拉伸至斷裂時的最大拉力值（單位：N）；d為鋼筋的內徑（單位：mm）。

3.3.2評定過程

選取一根公稱直徑d=16mm的鋼筋，然后以等長的方式對其進行截割，長度為600mm，并從其中選取10段進行檢測，其結果如表1所示。

試樣抗拉強度檢測結果　表1

將表1中所得的檢測數(shù)據(jù)，帶入到式（2）中：

經過計算后得出如下結果：Rm=525.3MPa，對該結果進行修約之后得Rm=525MPa。

根據(jù)貝塞爾公式對試驗標注偏差Ri進行計算，，相對標準偏差。

依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定要求，本次試驗以3個試樣測量平均值的不確定度進行評定，經過計算后，相對標準不確定度

根據(jù)上文分析，萬能型試驗機的測力系統(tǒng)示值誤差是檢測結果不確定度的主要來源，所以需要對其進行評定，可用來表示試驗機測力系統(tǒng)示值誤差的不確定度，經過計算=0.308%。

經過計算后（限于篇幅，計算過程省略），分別得出試樣原始橫截面積及拉伸速率影響帶來的相對標準不確定度，前者為0.578%，后者為0.44%；對檢測結果進行數(shù)據(jù)修約所引起的不確定度為0.055%。試樣抗拉強度的相對擴展不確定度可用下式進行計算：

4　結論

綜上所述，鋼筋作為建筑工程中的主要材料，它的各項性能指標非常重要，所以在對鋼筋進行使用前，需要進行相關的檢測，抗拉強度是鋼筋的關鍵性技術指標，也是檢測的重點環(huán)節(jié)，但由于檢測過程中難免會產生誤差，所以需要在檢測報告附帶檢測結果的不確定度。本文以HRB400鋼筋作為研究對象，對其不確定度的評定方法進行了詳細論述，期望能夠對鋼筋抗拉強度檢測結果可用性的提高有一定幫助。

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TU502

A

1007-7359(2016)03-0268-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.098

張淮（1979-），男，安徽祁門人，本科，工程師，研究方向：建筑工程檢測。