混凝土強度隨機檢測結果評定理論的方法及應用

顏冕樺 覃振

摘 要：背景：目前按照《混凝土強度檢驗評定標準》（GB/T 20107-2010）進行混凝土強度評定時，由于受到大量隨機因素的影響，導致檢測結果具有一定的分散性和不確定性。目的：依照工程上的需要，在深人研究現有規范、規程的前提下，系統地提出了隨機檢測結果評定的針對不同特征量的評定方法。方法：即“強一強評定”、“弱一強評定”、“極弱一強評定”、“強一弱評定”、“強一極弱評定”的基本理念；建立了當特征值為正態母體下百分位值時的評定公式和強度特征為間接檢測量時的評定公式，并提出了兩種減少待定區間長度的技術途徑。結論：在實際工程中，為了使判定結論可信，我們一方面可以通過改進檢測方法或通過數據融合來提高檢測精度，更重要的是在現有條件下針對不同的工程特點尋求合理的評定方法，以便得到相對確切的判定結論。

關鍵詞：混凝土強度檢驗評定標準；分散性；不確定性；強一強評定；弱一強評定；極弱一強評定；強一弱評定；強一極弱評定

1 隨機檢測評定理論存在的實際意義和基本定義

自《混凝土強度檢驗評定標準》（GB/T 20107-2010）頒布實施以來，為混凝土的強度驗收提供了科學的評定方法，以假設檢驗為基礎，原假設為不合格，不能高概率地說明混凝土強度合格時，便認為強度不符合設計要求，判定為合格理由充分，判定為不合格缺乏充足的理由和證據，即采用“不肯定便否定”的原則。但隨著混凝土技術的發展尤其是高強混凝土技術的發展，有些檢驗評定方法已不能滿足工程要求，當標準差較小時，由于存在韌健性問題，形式上通過驗收混凝土總體，并不能確保總體具有95%的保證率。其中非統計法對不同強度等級的評判寬嚴程度不同，錯判和漏判的情況時有發生。難以控制混凝土強度的分散性和不確定性。

而在本文中提出的隨機檢驗結果評定的基本理念是針對不同特征量的評定方法。基本理論是設被測構件（母體）x的一個強度特征值（如母體均值、百分位值等），fk為被測構件的設計值，當滿足f≥fk時時，認定被測構件強度合格；當滿足f2 理論在不同樣本情況下的評定方法

2.1 強一強評定

定叉：得出構件（或結構）強度合格結論有充分把握（概率至少為90%～95%），得出構件（或結構）強度不合格結論也有充分把握（概率至少為90%～95%），具有上述特征的評定為強一強評定。（圖1）

即當滿足fk≤fγL時，有式3成立，因此，至少有Y（=90%～95%）的把握定構件（或結構）的實際強度高于設計強度，可高概率判定構件（或結構）強度合格；當滿足fk≥fγL時，有式4成立，因此，至少有y（=90%～95%）的把握判定構f（或結構）的實際強度低于設計強度，可高概率判定構件（或結構）強度不合格；當滿fγL

當滿足fk≤fγL，時，有式15成立，因此至少有y1（=90%～95%）的把握判定構件（或結構）的實際強度高于設計強度，可以高概率（=90%～95%）判定構件（或結構）強度合格；當滿足，fk≥fγu時，有式16成立，因此，至少有y2（=50%）的把握判定構件（或結構）的實際強度低于設計強度，可以較高概率判定構件（或結構）強度不合格。當滿足fγL2.5 強一極弱評定

定義：得出構件（或結構）強度合格結論有充分把握（概率至少為90%～95%），而得出構件（或結構）強度不合格結論沒有把握（概率大于5%～10%）具有上述特征的評定為強一極弱評定。（圖5）

設z=（x1，x2……xn，）是來自被測構件（母體）X的檢測結果（一個樣本），那么由經典數理統計方法，可以求得強度特征值f的置信度為y（=90%～95%）的單側置信下限fγL，即有：

式17和式18中的f是一個確定的量，fγL是樣本x和y的函數，當樣本x隨機變化時，

fγL也隨機變化，所以fγL是隨機變量。

由式17和式18中可知，當滿足，fk≤fγL或_ fk≥fγL時，分別有：

當滿足fk≤fγL時，有式19成立，因此至少有y（90%～95%）的把握判定構件（或結構）的實際強度高于設計強度，可高概率判定構件（或結構）強度合格；當滿足，fk≥fγL時，有式20成立，因此僅能以至少1一y（=5%～10%）的把握判定構件（或結構）的實際強度低于設計強度，以小概率（≥5%）判定構件（或結構）強度不合格。

采用上述方法，當判定構件（或結構）強度合格時，其結論是強有力（高概率）的，當判定構件（或結構）強度不合格時，由于遵循的是“不否定便肯定”的原則，因此其結論是沒有說服力（小概率）的。因此我們定義此評定方法為強一極弱評定。

3 工程實際應用范圍

不同的評定方法對合格和不合格的把握程度不一樣、檢測成本不一樣，因此適用于不同類別的工程和不同的檢測目的。

強一強評定：無論得到合格或不合格的結論，都具有充分的把握，但檢測成本很高。該評定方法適用于對安全性（或適用性）要求特別高、造價特別昂貴、加固難度特別大的工程結構或構件（諸如重要橋梁、核電站、大壩、重要建筑等），其檢測目的具有最終裁定性質。

弱一強評定：得到合格結論沒有充分把握，得到不合格結論有充分把握。如果通過過程控制或前期檢測，已經對結構的合格性有了較充分的認可，可運用該評定方法對重要工程結構或構件（諸如重要橋梁、核電站、大壩、重要建筑等）進行復核性檢測，如果得到合格結論應接受合格性認可；如果得到不合格結論可以否定前面合格性的認可。

極弱一強評定：得到合格結論沒有把握，得到不合格結論有充分把握。如果通過過程控制或前期檢測，已經對結構的合格性有了較充分的認可，該評定方法適用于對一般工程結構或構件（諸如一般居民住宅、辦公樓等）進行復核性檢測，如果不能得到不合結論應接受合格性認可。

強一弱評定：得到不合格結論沒有充分把握，得到合格結論有充分把握。如果通過過程控制或前期檢測，已經對結構的合格性有較大的懷疑，但對于那些造價特別昂貴、加固難度特別大的工程結構或構件（諸如高層建筑結構、大壩等）.可運用該評定方法進行復核性檢測，如果得到不合格結論應確認結構不合格；如果得到合格結論可以考慮解除懷疑。

強一極弱評定：得到不合格結論沒有把握，得到合格結論有充分把握。如果通過過程控制或前期檢測，已經對結構的合格性有較大的懷疑，但對于那些造價比較昂貴、加固又有一定難度的工程結構或構件（諸如一般多層建筑結構等），只有得到合格結論才可以考慮解除懷疑，否則應確認結構不合格。

還需要特別注意的是，對于主要結構的主承力構件，由于一旦發生失效可能導致災難性的后果，所以當給出“合格”判定結論時一定是高概率的；對于那些造價昂貴的工程結構或構件，由于一旦作出“不合格”的誤判，將會帶來重大的經濟損失，因此當給出“不合格”判定結論時也要求是高概率的；對于某些特定的工程結構在特定的情況下，有時則需要采用“不肯定便否定”或“不否定便肯定”的評定方法。如何依照檢測結果盡可能合理地得到強度“合格”或“不合格”的判定結論是工程上亟待解決的問題。

參考文獻

[1]高素新.混凝土強度隨機檢測結果評定方法研究[D].河北理工大學，2009.

[2]王立平，夏樹威.綜合法在混凝土強度檢測評定中的應用[J].山西建筑，2007，33（9）：98-99.

（作者單位：云南省建筑科學研究院）