冷軋帶肋鋼筋應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果不確定度的評定和分析

于翔　楊章程　云騰

摘要：采用GB/T10120-2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對冷軋帶肋鋼筋進(jìn)行了應(yīng)力松弛試驗(yàn)，根據(jù)JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》對試驗(yàn)結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評定和分析，提供了評定同類試驗(yàn)結(jié)果不確定度的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：冷軋帶肋鋼筋；應(yīng)力松弛試驗(yàn)；不確定度評定

中圖分類號：TU831文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2017）01-110-03

引言

冷軋帶肋鋼筋，亦稱冷軋螺紋鋼筋，它是采用普通低碳鋼或低合金鋼熱軋圓盤條為母材，經(jīng)多道冷軋減徑，一道壓肋并經(jīng)消除內(nèi)應(yīng)力后形成的一種帶有二面或三面月牙形的鋼筋。冷軋帶肋鋼筋是國家建設(shè)部建議推廣使用的一種新型建筑用鋼材，冷軋帶肋鋼筋的應(yīng)用，采用小斷面鋼材代替大斷面鋼材，在當(dāng)前資源緊缺的情況下，相信有很大的發(fā)展?jié)摿Α＠滠垘Ю咪摻钤趪鴥?nèi)應(yīng)用比較廣泛，已大量用于預(yù)應(yīng)力混凝土空心板等混凝土預(yù)制構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛值對建筑預(yù)制件的力學(xué)性能有直接影響，因此，在國內(nèi)外的有關(guān)頂應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，都對預(yù)應(yīng)力冷軋帶肋鋼筋的應(yīng)力松弛值給出具體規(guī)定。冷軋帶肋鋼筋在較高應(yīng)力（高于松弛底限）作用下會(huì)產(chǎn)生一定的流變。隨著時(shí)間的推移，冷軋帶肋鋼筋的比例應(yīng)變減少，非比例應(yīng)變增加。當(dāng)總的應(yīng)變受到約束而保持恒量時(shí)，其應(yīng)力將隨時(shí)間推移而降低，這種現(xiàn)象被稱為應(yīng)力松弛。應(yīng)力松弛性能對預(yù)應(yīng)力冷軋帶肋鋼筋而言極為重要，而應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果的分散性普遍較大，特別是試驗(yàn)結(jié)果處在臨界值時(shí)，唯有給出測試結(jié)果的不確定度，才可能對預(yù)應(yīng)力冷軋帶肋鋼筋的應(yīng)力松弛性能是否符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)要求做出正確的判斷。作者用冷軋帶肋鋼筋應(yīng)力松弛試驗(yàn)為例，對該試驗(yàn)的測量不確定度進(jìn)行評定和分析，為同類型測量結(jié)果的不確定度評定提供了參考方法。

2.試驗(yàn)方法和數(shù)學(xué)模型

2.1試驗(yàn)方法

試樣為5mm冷軋帶肋鋼筋，強(qiáng)度等級CRB650（既650MPa）。按照GB/T10120-2013的要求，用RLTl305應(yīng)力松弛試驗(yàn)機(jī)將冷軋帶肋鋼筋樣品沿軸向加載至初始試驗(yàn)力Fo=8.918kN（公稱最大力的70%），在環(huán)境溫度（20±2）℃下保持試樣應(yīng)變恒定，持續(xù)至規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間（該試驗(yàn)t=1000h），根據(jù)此時(shí)刻試樣軸向力殘余值f=8.204kN計(jì)算出應(yīng)力松弛率r=8%。

2.2數(shù)學(xué)公式

3.不確定度的來源分析

由于應(yīng)力松弛試驗(yàn)是一種不可逆的試驗(yàn)，其同一個(gè)樣品上進(jìn)行多次測量的結(jié)果具有不可重復(fù)性，故無法進(jìn)行重復(fù)測量的A類不確定度評定，只有對其進(jìn)行B類不確定度評定。

3.1初始力值測量的不確定度來源

測量Fo時(shí)引入的不確定度分量主要有以下幾方面：①試驗(yàn)機(jī)力值示值誤差實(shí)際Fo值與給定值的誤差，考慮到計(jì)算，時(shí)并未按給定值進(jìn)行，在評定不確定度時(shí)可不計(jì)算該分量。

3.2t時(shí)刻剩余試驗(yàn)力值測量的不確定度來源

f時(shí)刻市測量Ft的不確定度分量有以下幾方面：①試驗(yàn)機(jī)力值示值誤差：②應(yīng)變控制不穩(wěn)定的因素：③試驗(yàn)環(huán)境溫度控制的因素。

3.3其他來源

除上述不確定度分量，最終測量結(jié)果r還應(yīng)考慮結(jié)果數(shù)值修約的影響。4評定不確定度分量

4.2.2U2（FTt）的評定

當(dāng)試驗(yàn)時(shí)，其環(huán)境溫度的變化對樣品軸向應(yīng)變有明顯影響，由于軸向變形進(jìn)而會(huì)影響到t時(shí)刻試驗(yàn)力值的大小。若溫度上升則樣品會(huì)在軸向邊長，既軸向應(yīng)變提高，由于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)力松弛試驗(yàn)是采取的恒應(yīng)變控制方式，這一溫度引起的軸向變形必將導(dǎo)致試驗(yàn)機(jī)測試系統(tǒng)通過減小樣品拉力的方式來抵消增長的軸向應(yīng)變，以保持恒應(yīng)變控制，這樣就會(huì)造成該時(shí)刻^。會(huì)變小，r變大。反之亦然。GBl3788-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)整個(gè)過程中應(yīng)該將實(shí)驗(yàn)室溫度控制在（20±2）℃范圍內(nèi)，t時(shí)刻和0時(shí)刻的溫差不能操作3°C，溫度變化的分布可以考慮為反正弦分布。整個(gè)試驗(yàn)過程中樣品的形變基本均為彈性形變，不考慮冷軋帶肋鋼筋的彈性模量E的變化有：

7.結(jié)果與分析

（1）上述評定結(jié)果表示，的真值落入（8±0.8）%區(qū)間的置信概率為95%，它表述了檢測結(jié)果的可疑程度。

（2）評定的情況表明，冷軋帶肋鋼筋r=8%時(shí)，u（r）為5%可以看出，試驗(yàn)結(jié)果的分散性是比較小的。

（3）可以看出，力值示值誤差、應(yīng)變控制精度、數(shù)值修約等因素帶入的不確定度分量對測試結(jié)果的不確定度的貢獻(xiàn)較小，所以其對測量結(jié)果的離散性影響較小。溫度控制精度、應(yīng)變控制及數(shù)值修約等分量對測量結(jié)果的不確定度的貢獻(xiàn)量表1。可見，溫度控制和數(shù)值修約的相對貢獻(xiàn)超過了90%，是最最主要的影響因素，而應(yīng)變控制精度和力值示值誤差的相對貢獻(xiàn)總和不到6%，可以忽略不計(jì)。