预应力混凝土用钢绞线抗拉强度测量不确定度的评定

陈 华 梅

(山西省交通规划勘察设计院，山西 太原　030006)

在日常的试验中发现，钢绞线的拉伸强度检验结果很多都在标准值附近，只有给出测量结果的不确定度才能对钢绞线拉伸强度进行准确判定。本文以钢绞线拉伸强度试验为例，对试验结果的不确定度进行评定与探讨，为同类检验结果的不确定度提供依据。

1　检验过程

1.1　测量对象及测量依据

取10根标准型钢绞线(1×7-15.20-1860)。依据：GB/T 5224—2014预应力混凝土用钢绞线。

1.2　测量仪器设备

微机控制电液伺服万能试验机(WAW-1000型)；技术指标：最大试验力1 000 kN；精度0.5级。经检定合格，并在有效检定周期内使用。

2　建立数学模型

抗拉强度Rm定义为试验过程中的最大力Fm与横截面面积Sn之比。即：

其中，Rm为抗拉强度，MPa；Fm为最大力值,N；Sn为钢绞线截面面积,mm2。

3　测量不确定度来源

被测量Rm的不确定度来源有：

1)最大力值Fm的测量重复性，属于A类评定方法。

2)万能试验机最大允许误差引起的最大力Fm的测量不确定度，属于B类评定方法。

3)万能试验机校准引入的测量不确定度，属于B类评定。

4)试样横截面面积Sn的测量不确定度，属于B类评定方法。

4　不确定度传播率

利用不确定度传播率可给出有输入分量标准不确定度表示的输出量标准不确定度。忽略应变速率和温度对测量结果的影响，输入量Fm与Sn互不相关，则输出量(被测量)Rm的相对标准不确定度为：

即：

其中，ucrel(Rm)为输出量Rm的合成相对标准不确定度；urel(Fm)为最大力Fm的测量引起的抗拉强度Rm的相对标准不确定度；urel(Sn)为钢绞线截面面积引起的抗拉强度Rm的相对标准不确定度。

5　输入量的标准不确定度的评定

5.1　输入量Fm测量的相对标准不确定度评定

输入量Fm有3个不确定来源：最大力Fm的测量重复性，采用A类评定方法；最大力Fm的测量不确定度，采用B类评定方法。

5.1.1最大力Fm的测量重复性引入的标准不确定度u′A(Fm)评定

钢绞线最大力Fm的测量重复性引入的标准不确定度预先评定方法：从被测试样中随意截取10根长度为1.2 m的钢绞线，对最大力Fm进行测量，并记录相应的最大力Fm(i=1，2，…，10)。10次测量结果见表1。

表1　钢绞线试件抗拉强度试验结果

则单次测量的标准偏差S(Fm)：

由于钢绞线试验的结果是由一次测量结果给出,根据定义,重复性引入的标准不确定度uA(Fm)等于单次测量的标准偏差S(Fm)：

uA(Fm)=S(Fm)=0.728 kN。

其相对标准不确定度:

5.2　输入量Sn测量的相对标准不确定度评定

GB/T 5224—2014中8.3.1规定，计算抗拉强度时钢绞线的截面面积取公称横截面面积值，即为定值，所以其相对标准不确定度为0。

6　输出量Rm的相对标准不确定度评定

7　抗拉强度Rm的扩展不确定度评定

相对扩展不确定度为合成相对标准不确定度与包含因子(置信因子)的乘积，在置信概率95%时，取k=2：

Ucrel(Rm)=kucrel(Rm)=2×0.32%=0.64%。

8　抗拉强度Rm测量的结果报告

假设某一钢绞线(1×7-15.20-1 860型)的抗拉强度为1 900 MPa，则有：

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

9　结语

通过预应力混凝土用钢绞线抗拉强度不确定的评定，结果表明影响抗拉强度的主要因素是重复性试验。因此，在实际检验检测活动中，应提高检验检测人员素质，以保证检测的准确性。