車 義 （安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 230031）

1 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線是工程結(jié)構(gòu)主要的材料，是由多根高強(qiáng)度鋼絲組成的，具有強(qiáng)度大、松弛性能好的特征，被廣泛應(yīng)用于各類橋梁建筑工程中，在建設(shè)工程中通常使用6 根鋼絲圍繞1 根鋼芯扭結(jié)而成的1×7結(jié)構(gòu)鋼絞線。鋼絞線的抗拉強(qiáng)度與橋梁結(jié)構(gòu)的承載力密切相關(guān)，其性能參數(shù)直接關(guān)系橋梁的質(zhì)量和穩(wěn)定性，和我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民財產(chǎn)和生命安全息息相關(guān)。因此檢測預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，特別是針對其中的抗拉強(qiáng)度檢測，如何考慮測量不確定度的影響并對測量結(jié)果進(jìn)行判定就顯得十分重要。

在試驗過程中，由于受到測量方法、人為讀數(shù)誤差、測量儀器最大允許誤差、儀器分辨力、試驗環(huán)境溫濕度及振動、試驗樣片代表性不足等的影響，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗方法進(jìn)行試驗得到的測量結(jié)果并不是確定值，在多次重復(fù)性測量下，每次測量結(jié)果存在差別，是以一定的概率分布在區(qū)間范圍內(nèi)的。測量不確定度是一個非負(fù)參數(shù)，表征測量結(jié)果的可信程度[1]。所以，檢測試驗時應(yīng)對測量結(jié)果的不確定進(jìn)行分析，確定各個不確定度引入分量貢獻(xiàn)的大小，再根據(jù)判定規(guī)則，結(jié)合檢測結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行判定。

2 工程實例

宣城市巷口橋鐵路二級物流基地配套基礎(chǔ)設(shè)施項目采用了公稱直徑15.20mm、抗拉強(qiáng)度1860MPa 的預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線，該型號鋼絞線廣泛應(yīng)用于大型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中。通過對該項目送檢的鋼絞線樣品進(jìn)行力學(xué)性能拉伸試驗，分析影響鋼絞線抗拉強(qiáng)度檢測結(jié)果的因素。

2.1 技術(shù)要求

結(jié)合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224-2014）[2]，混凝土用鋼絞線在力學(xué)方面的性能與表1 數(shù)據(jù)指標(biāo)相符。

表1 鋼絞線力學(xué)性能數(shù)據(jù)

2.2 樣品性能

由樣品質(zhì)量證明書可知，送檢的預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（1×7-15.20-1860）抗拉強(qiáng)度為1860MPa，整根鋼絞線最大力為260～288kN，最大總伸長率不小于3.5%。

3 檢測分析過程

3.1 檢測對象及依據(jù)

拉伸試驗時選擇的試驗對象為預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線，通過對宣城市巷口橋鐵路二級物流基地配套基礎(chǔ)設(shè)施項目送檢的鋼絞線進(jìn)行隨機(jī)性抽取，鋼絞線的尺寸為1×7-15.20-1860，數(shù)量總計6 根。在進(jìn)行檢驗時參考《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224-2014），檢驗方式參考《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼材試驗方法》（GB/T 21839-2019）[3]，實際評定過程中結(jié)合《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1-2012）[4]進(jìn)行分析。

3.2 測量裝置

在實際測量時選擇電液伺服萬能試驗機(jī)作為測量設(shè)備，其具體型號為SHT4106-G，能達(dá)到一級準(zhǔn)確度級別，可進(jìn)行區(qū)間為100～1000kN 的測量，而且在有效期之內(nèi)需要達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 測量模型的構(gòu)建

抗拉強(qiáng)度定義為試驗過程中的最大力與標(biāo)稱橫截面積之比，按下方公式（1）計算：

其中，F(xiàn)m表示實際實驗時力的最大值，計量單位為N；

Rm表示抗拉強(qiáng)度，計量單位為MPa；

Sn代表標(biāo)稱橫截面積，計量單位為mm2。

由公式（1）可以導(dǎo)出鋼絞線抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定模型計算公式（2）：

由于Fm與Sn彼此獨(dú)立，對應(yīng)靈敏系數(shù)如下所示。

Fm靈敏系數(shù)按公式（3）計算：

Sn靈敏系數(shù)按公式（4）計算：

故將公式（3）、（4）帶入公式（2）中得到導(dǎo)出公式（5）：

3.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源

Fm測量重復(fù)性引入的u(Fm1)，電液伺服萬能試驗機(jī)準(zhǔn)確度等級引入的u(Fm2)，電液伺服萬能試驗機(jī)讀數(shù)分辨力引入的u(Fm3)，鋼絞線標(biāo)稱橫截面積引入的u(Sn)。

3.5 計算標(biāo)準(zhǔn)不確定度

則單次測量試驗標(biāo)準(zhǔn)偏差S，按公式（6）計算得：

結(jié)合試驗流程，實際工作中以單次測量結(jié)果給出，于是Fm測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Fm1)等于單次試驗標(biāo)準(zhǔn)偏差S，按公式（7）計算：

3.5.2 電液伺服萬能試驗機(jī)準(zhǔn)確度等級引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Fm2)

可借助于電液伺服萬能試驗機(jī)設(shè)備中檢定證書中的數(shù)據(jù)通過計算獲取u(Fm2)，選擇應(yīng)用的評定方式為B 類方法。結(jié)合試驗機(jī)檢定證書，試驗設(shè)備可達(dá)到一級準(zhǔn)確度級別，允許的誤差最大值是±1.0%，依據(jù)均勻分布，其中的k 取值為，則按公式（8）計算得：

3.5.3 電液伺服萬能試驗機(jī)讀數(shù)分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確度分量u(Fm3)

因為電液伺服萬能試驗機(jī)設(shè)備能達(dá)到0.1kN 的讀數(shù)分辨力，且完全符合均勻分布要求，取則按公式（9）計算得：

3.5.4 輸入量u(Fm)合成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于u(Fm1)、u(Fm2)、u(Fm3)三者相互獨(dú)立，所以合成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式（10）計算：

3.5.5 鋼絞線標(biāo)稱橫截面積引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Sn)

因為《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224-2014）中有明確要求，在對鋼絞線抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計算過程中選擇公稱截面面積作為截面面積，此值根據(jù)型號為固定值，故其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0[5]。

3.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.6.1 主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

3.6.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

上述不同標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量之間是相互獨(dú)立的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式（11）計算：

3.7 擴(kuò)展不確定度的評定

取置信概率p=95%，包含因子k=2時，按公式（12）計算得到鋼絞線抗拉強(qiáng)度的擴(kuò)展不確定度：

3.8 試驗結(jié)論

經(jīng)過對該項目送檢的1 組3 根預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線檢測后得到以下試驗數(shù)據(jù)（見表4）。

表4 檢測結(jié)果

通過計算可以得到3 次最大力實測平均值為271.3kN，由于鋼絞線的公稱直徑為15.2mm 時相應(yīng)的截面積能達(dá)到140mm2，因此能夠知道抗拉強(qiáng)度可達(dá)到1938MPa，擴(kuò)展不確定度為34MPa。

4 試驗結(jié)果的判定

4.1 判定規(guī)則

在實際檢測活動中，需考慮不確定度的影響，如果忽視測量結(jié)果的不確定度對結(jié)論判定的影響而直接做出結(jié)論，那么當(dāng)測量結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)要求的限值附近時，則可能有較高風(fēng)險造成對結(jié)果的誤判，因此在對檢測數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行判定

3.5.1Fm測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Fm1)

借助于統(tǒng)計方式，通過計算可獲取不確定度分量Fm，因此選擇的評定方式為A 類方式。在宣城市巷口橋鐵路二級物流基地配套基礎(chǔ)設(shè)施項目送檢的預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線樣品中隨機(jī)選取6 根鋼絞線，在重復(fù)條件下測量6 次得到一組測量列，由貝塞爾公式得實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差S如表2。時，需考慮測量結(jié)果不確定度的影響[6]，通常會存在以下幾種可能：

表2 鋼絞線測量重復(fù)性試驗數(shù)據(jù)

①當(dāng)測量結(jié)果≤標(biāo)準(zhǔn)要求-U(Rm)時，說明檢測結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)要求與測量不確定度的差值小，即低于符合要求的下限時，則被測鋼絞線抗拉強(qiáng)度結(jié)論不合格；

②當(dāng)測量結(jié)果≥標(biāo)準(zhǔn)要求+U(Rm)時，說明檢測結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)要求與測量不確定度的差值大，即高于符合要求的上限時，被測鋼絞線抗拉強(qiáng)度結(jié)論合格；

③當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)要求-U(Rm)≤測量結(jié)果≤標(biāo)準(zhǔn)要求+U(Rm)時，被測鋼絞線抗拉強(qiáng)度測量數(shù)據(jù)處于風(fēng)險區(qū)。

4.2 判定結(jié)論

由此次試驗結(jié)果可知，該組預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)鋼絞線抗拉強(qiáng)度測量結(jié)果為1938MPa，擴(kuò)展不確定度為34MPa（k=2），測量結(jié)果大于標(biāo)準(zhǔn)要求與測量不確定度的差值，即1860MPa+34MPa=1894MPa，因此很明顯檢測結(jié)果符合合格要求。

5 結(jié)語

結(jié)合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼材試驗方法》（GB/T 21839-2019）和《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224-2014），檢測預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（1×7-15.20-1860）的抗拉強(qiáng)度，同時完成不確定度分析，按照不確定度判定規(guī)則分析獲得，此樣品抗拉強(qiáng)度性能與標(biāo)準(zhǔn)要求相符。

借助于確定導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生不確定性的來源，明確主要是測量設(shè)備產(chǎn)生的誤差和重復(fù)性試驗對鋼絞線抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生主要影響，為以后類似檢測工作的判定和改進(jìn)提供借鑒與參考。