冷轧带肋钢筋应力松弛试验结果不确定度的评定和分析

于翔　杨章程　云腾

摘要：采用GB/T10120-2013标准规定的方法对冷轧带肋钢筋进行了应力松弛试验，根据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》对试验结果的不确定度进行了评定和分析，提供了评定同类试验结果不确定度的参考依据。

關键词：冷轧带肋钢筋；应力松弛试验；不确定度评定

中图分类号：TU831文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）01-110-03

引言

冷轧带肋钢筋，亦称冷轧螺纹钢筋，它是采用普通低碳钢或低合金钢热轧圆盘条为母材，经多道冷轧减径，一道压肋并经消除内应力后形成的一种带有二面或三面月牙形的钢筋。冷轧带肋钢筋是国家建设部建议推广使用的一种新型建筑用钢材，冷轧带肋钢筋的应用，采用小断面钢材代替大断面钢材，在当前资源紧缺的情况下，相信有很大的发展潜力。冷轧带肋钢筋在国内应用比较广泛，已大量用于预应力混凝土空心板等混凝土预制构件中预应力钢筋的应力松弛值对建筑预制件的力学性能有直接影响，因此，在国内外的有关顶应力混凝土结构设计规范中，都对预应力冷轧带肋钢筋的应力松弛值给出具体规定。冷轧带肋钢筋在较高应力（高于松弛底限）作用下会产生一定的流变。随着时间的推移，冷轧带肋钢筋的比例应变减少，非比例应变增加。当总的应变受到约束而保持恒量时，其应力将随时间推移而降低，这种现象被称为应力松弛。应力松弛性能对预应力冷轧带肋钢筋而言极为重要，而应力松弛试验结果的分散性普遍较大，特别是试验结果处在临界值时，唯有给出测试结果的不确定度，才可能对预应力冷轧带肋钢筋的应力松弛性能是否符合相应标准或设计要求做出正确的判断。作者用冷轧带肋钢筋应力松弛试验为例，对该试验的测量不确定度进行评定和分析，为同类型测量结果的不确定度评定提供了参考方法。

2.试验方法和数学模型

2.1试验方法

试样为5mm冷轧带肋钢筋，强度等级CRB650（既650MPa）。按照GB/T10120-2013的要求，用RLTl305应力松弛试验机将冷轧带肋钢筋样品沿轴向加载至初始试验力Fo=8.918kN（公称最大力的70%），在环境温度（20±2）℃下保持试样应变恒定，持续至规定的试验时间（该试验t=1000h），根据此时刻试样轴向力残余值f=8.204kN计算出应力松弛率r=8%。

2.2数学公式

3.不确定度的来源分析

由于应力松弛试验是一种不可逆的试验，其同一个样品上进行多次测量的结果具有不可重复性，故无法进行重复测量的A类不确定度评定，只有对其进行B类不确定度评定。

3.1初始力值测量的不确定度来源

测量Fo时引入的不确定度分量主要有以下几方面：①试验机力值示值误差实际Fo值与给定值的误差，考虑到计算，时并未按给定值进行，在评定不确定度时可不计算该分量。

3.2t时刻剩余试验力值测量的不确定度来源

f时刻市测量Ft的不确定度分量有以下几方面：①试验机力值示值误差：②应变控制不稳定的因素：③试验环境温度控制的因素。

3.3其他来源

除上述不确定度分量，最终测量结果r还应考虑结果数值修约的影响。4评定不确定度分量

4.2.2U2（FTt）的评定

当试验时，其环境温度的变化对样品轴向应变有明显影响，由于轴向变形进而会影响到t时刻试验力值的大小。若温度上升则样品会在轴向边长，既轴向应变提高，由于根据标准要求应力松弛试验是采取的恒应变控制方式，这一温度引起的轴向变形必将导致试验机测试系统通过减小样品拉力的方式来抵消增长的轴向应变，以保持恒应变控制，这样就会造成该时刻^。会变小，r变大。反之亦然。GBl3788-2008标准规定试验整个过程中应该将实验室温度控制在（20±2）℃范围内，t时刻和0时刻的温差不能操作3°C，温度变化的分布可以考虑为反正弦分布。整个试验过程中样品的形变基本均为弹性形变，不考虑冷轧带肋钢筋的弹性模量E的变化有：

7.结果与分析

（1）上述评定结果表示，的真值落入（8±0.8）%区间的置信概率为95%，它表述了检测结果的可疑程度。

（2）评定的情况表明，冷轧带肋钢筋r=8%时，u（r）为5%可以看出，试验结果的分散性是比较小的。

（3）可以看出，力值示值误差、应变控制精度、数值修约等因素带入的不确定度分量对测试结果的不确定度的贡献较小，所以其对测量结果的离散性影响较小。温度控制精度、应变控制及数值修约等分量对测量结果的不确定度的贡献量表1。可见，温度控制和数值修约的相对贡献超过了90%，是最最主要的影响因素，而应变控制精度和力值示值误差的相对贡献总和不到6%，可以忽略不计。