預應力混凝土用鋼絞線抗拉強度測量不確定度的評定

陳 華 梅

(山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原　030006)

在日常的試驗中發現，鋼絞線的拉伸強度檢驗結果很多都在標準值附近，只有給出測量結果的不確定度才能對鋼絞線拉伸強度進行準確判定。本文以鋼絞線拉伸強度試驗為例，對試驗結果的不確定度進行評定與探討，為同類檢驗結果的不確定度提供依據。

1　檢驗過程

1.1　測量對象及測量依據

取10根標準型鋼絞線(1×7-15.20-1860)。依據：GB/T 5224—2014預應力混凝土用鋼絞線。

1.2　測量儀器設備

微機控制電液伺服萬能試驗機(WAW-1000型)；技術指標：最大試驗力1 000 kN；精度0.5級。經檢定合格，并在有效檢定周期內使用。

2　建立數學模型

抗拉強度Rm定義為試驗過程中的最大力Fm與橫截面面積Sn之比。即：

其中，Rm為抗拉強度，MPa；Fm為最大力值,N；Sn為鋼絞線截面面積,mm2。

3　測量不確定度來源

被測量Rm的不確定度來源有：

1)最大力值Fm的測量重復性，屬于A類評定方法。

2)萬能試驗機最大允許誤差引起的最大力Fm的測量不確定度，屬于B類評定方法。

3)萬能試驗機校準引入的測量不確定度，屬于B類評定。

4)試樣橫截面面積Sn的測量不確定度，屬于B類評定方法。

4　不確定度傳播率

利用不確定度傳播率可給出有輸入分量標準不確定度表示的輸出量標準不確定度。忽略應變速率和溫度對測量結果的影響，輸入量Fm與Sn互不相關，則輸出量(被測量)Rm的相對標準不確定度為：

即：

其中，ucrel(Rm)為輸出量Rm的合成相對標準不確定度；urel(Fm)為最大力Fm的測量引起的抗拉強度Rm的相對標準不確定度；urel(Sn)為鋼絞線截面面積引起的抗拉強度Rm的相對標準不確定度。

5　輸入量的標準不確定度的評定

5.1　輸入量Fm測量的相對標準不確定度評定

輸入量Fm有3個不確定來源：最大力Fm的測量重復性，采用A類評定方法；最大力Fm的測量不確定度，采用B類評定方法。

5.1.1最大力Fm的測量重復性引入的標準不確定度u′A(Fm)評定

鋼絞線最大力Fm的測量重復性引入的標準不確定度預先評定方法：從被測試樣中隨意截取10根長度為1.2 m的鋼絞線，對最大力Fm進行測量，并記錄相應的最大力Fm(i=1，2，…，10)。10次測量結果見表1。

表1　鋼絞線試件抗拉強度試驗結果

則單次測量的標準偏差S(Fm)：

由于鋼絞線試驗的結果是由一次測量結果給出,根據定義,重復性引入的標準不確定度uA(Fm)等于單次測量的標準偏差S(Fm)：

uA(Fm)=S(Fm)=0.728 kN。

其相對標準不確定度:

5.2　輸入量Sn測量的相對標準不確定度評定

GB/T 5224—2014中8.3.1規定，計算抗拉強度時鋼絞線的截面面積取公稱橫截面面積值，即為定值，所以其相對標準不確定度為0。

6　輸出量Rm的相對標準不確定度評定

7　抗拉強度Rm的擴展不確定度評定

相對擴展不確定度為合成相對標準不確定度與包含因子(置信因子)的乘積，在置信概率95%時，取k=2：

Ucrel(Rm)=kucrel(Rm)=2×0.32%=0.64%。

8　抗拉強度Rm測量的結果報告

假設某一鋼絞線(1×7-15.20-1 860型)的抗拉強度為1 900 MPa，則有：

Rm=1 900 MPa，U(Rm)=Rm×Ucrel(Rm)=1 900×0.64%=12.2 MPa，k=2。

9　結語

通過預應力混凝土用鋼絞線抗拉強度不確定的評定，結果表明影響抗拉強度的主要因素是重復性試驗。因此，在實際檢驗檢測活動中，應提高檢驗檢測人員素質，以保證檢測的準確性。