预应力混凝土用钢绞线拉伸强度试验结果不确定度的评定

尹仁奎

(无锡市政工程质量检测中心，江苏 无锡214011)

预应力施工技术在我国也被应用于铁路、公路桥梁和建筑物施工中。为了确保预应力工程材料的质量，检测单位检测数据必须严格执行GB/T5224－2003《预应力混凝土用钢绞线》标准检测。通过对预应力混凝土用钢绞线拉伸强度试验结果进行了不确定度评定和分析，为提高检测水平提供依据，也为同类试验结果的不确定度评定提供了参考依据。

1 测量过程

测量对象:取六根试样，公称直径为15.20 mm，强度级别为1860 MPa 的七根钢丝捻制的标准型钢绞线(预应力钢绞线1 ×7－15.20－1860－GB/T 5224－2003)

测量标准:GB/T5224－2003《预应力混凝土用钢绞线》

GB/T 228.1－2010《金属材料 拉伸试验 第一部分:室温试验方法》

测量环境:温度(为20 ±2)℃

测量仪器:WGJ－600 型液压钢绞线试验机(精度为级)，游标卡尺(精度为0.02)。

测量原理:用WGJ－600 型 液压钢绞线试验机加荷速度在标准规定范围内，将整根钢绞线拉伸至断裂，试验拉断过程中最大力所对应的应力Fm除以钢绞线截面积Sn即为钢绞线的抗拉强度。

2 建立数据模型

在实际工作试验中，由于检测坏境的温度和试验机的加荷速度均在标准的控制允许范围内，对钢绞线拉伸强度试验的影响很小，可忽略不计。但是在重复性试验的检测下测量同一批次钢绞线有6 根样品，计算该观测列的标准偏差，作为各种随机因素合成重复性不确定度分量。因此，改不确定度的数学模型为:

式中Rm:钢绞线的抗拉强度，单位为MPa

Fm:钢绞线破坏时的最大荷载力，单位为kN

Sn:钢绞线的截面积，单位为mm2

Dn:钢绞线的公称直径，单位为mm

rep:试验的重复性

于是传播定律为:

其中urel(Fm):最大破坏荷载力Fm的测量所引起的不确定度;rel 代表屈服强度;

urel(Dn):钢绞线的公称直径测量所引起的不确定度;

urel(rep):重复性试验所引起的不确定度。

取6 根钢绞线试件的抗拉强度的试验结果如表1。

表1 钢绞线试件抗拉强度的试验

3 计算测量不确定度分量

3.1 计算重复性引起的不确定度

i=1，2，3，…，6(n)

代入试验数据得:

重复性引起的标准不确定度u(Rm)

重复性引起的相对不确定度urel(rep)

3.2 最大破坏荷载Fm 的测量不确定度urel(Fm)

最大破坏荷载Fm的测量不确定度来源于仪器的测量不确定度和仪器校准的不确定度两个方面。

3.2.1 仪器的测量不确定度，u1rel(Fm)

因为仪器的准确度等级为Ⅰ级，由于仪器说明书未说明置信概率，认为示值是分布均匀的，故取k=，于是标准不确定度为:

3.2.2 仪器校准的不确定度，u2rel(Fm)

依据计量鉴定机构出具的检定证书查看，仪器校准不确定度为0.3%，于是标准不确定度为:

于是最大破坏荷载Fm的测量不确定度为:

3.3 公称直径的测量不确定度urel(Dn)

样品1 ×7 结构钢绞线的公称直径Dn为15.20 mm，其直径的允许偏差为(+0.40，－0.20)mm，属于B 类评定，但是标准GB/T5224－2003 中8.4.1 要求计算抗拉强度时取钢绞线的参考截面积值Sn，所以钢绞线的公称直径Dn的相对标准不确定度为:

3.4 不确定度分量

汇总见表2。

表2 不确定度分量汇总表

从表中可以看出，重复性试验所引起的不确定度分量对总的不确定度占的比例较大，需控制其影响因素。

4 合成标准不确定度，ucrel(Rm)

5 扩展不确定度U

根据JTF1059.1－2012《测量不确定度评定与表示》4. 5. 2 条，取包含因子k = 2(置信概率为95%)

6 不确定度评定

［1］GB/T5224－2003《预应力混凝土用钢绞线》国家质量监督检验检疫总局发布［M］.北京:中国标准出版社.

［2］GB/T 228.1－2010《金属材料 拉伸试验 第一部分:室温试验方法》［M］.北京:中国标准出版社，2010.

［3］JJF1059.1－2012《测量不确定度评定与表示》国家质量监督检验检疫总局发布［M］. 北京:中国质检出版社，2012.