预应力混凝土用钢绞线应力松弛试验结果不确定度的评定和分析

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1、http://www.paper.edu.cn预应力混凝土用钢绞线应力松弛试验结果不确定度的评定和分析陈绪宏，重庆市计量质量检测研究院，重庆(400020)E-mail:chenxuhong79@163.com摘要：本文采用GB/T11020-1996标准方法对预应力混凝土用钢绞线进行了应力松弛试验，根据JJF1059-1999《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。关键词：钢绞线；应力松弛试验；不确定度评定中图分类号：O213.21.引言应力松弛松弛性能对于预应力钢材而言非常重要，而应力松弛试验结果的稳定性普遍较差

2、，特别是试验结果在极限值附近时，只有给出测量结果的不确定度，才能对预应力钢材应力松弛性能是否符合相应等级做出准确判定。本文以预应力混凝土用钢绞线应力松弛试验为例，对试验结果的不确定度进行了的评定和探讨，为同类试验结果的不确定度评定提供了参考依据。2.试验方法和数学模型2.1试验方法[1]试样为Φ15.20-1860预应力混凝土用钢绞线。按照GB/T10120-1996的要求，用WSC-300微机控制应力松弛试验机将试样轴向拉力加载至F0=208kN（公称破断力的80%），保持试o样应变恒定，环境温度保持（20±2）C，持续至规定的试验时间（本试验中，试验时间τ=100h），τ时刻试

3、样轴向拉力剩余值Fτ计算出应力松弛率R。试验结果见表1。表1应力松弛试验数据Tab.1DataofStressRelaxationTestF0,(kN)Fτ,(kN)τ,(h)R,(%)207.93199.6910004.02.2数学模型应力松弛率的数学模型为：F−FR(%)=0τ×100F0式中R—应力松弛率，%-1-http://www.paper.edu.cnF0—初始试验力，kNFτ—τ时刻剩余试验力，kN3.不确定度来源由于应力松弛试验的不可重复性，只能对应力松弛率的不确定度进行B类评定。3.1初始试验力F0的测量不确定度初始试验力F0的测量不确定度主要来源于以下几方面：

4、1）试验机力值传感器精度；2）实际F0值与设定值的差异。无法估计其对结果的影响。3.2τ时刻剩余试验力Fτ的测量不确定度τ时刻剩余试验力Fτ的测量不确定度主要来源于以下几方面：1）试验机力值传感器精度；2）变形控制波动的影响；3）环境温度的影响。3.3其他不确定度来源除上述不确定度外，最终试验结果R还有数值修约引入的不确定度。4.标准不确定度分量的评定4.1初始试验力F0的测量不确定度u(F0)初始试验力F0的测量不确定度主要是由试验机力值传感器精度引入的不确定度。本试验的力值传感器精度为0.5级，其示值误差不大于±0.5%，区间半宽为0.5%，为矩形分布，因此该项标准不确定度0.

5、5%×F0.5%207930×0uF()===600N0334.2τ时刻剩余试验力Fτ的测量不确定度u(Fτ)1）试验机力值传感器精度引入的不确定度本试验的力值传感器精度为0.5级，其示值误差＜±0.5%，区间半宽为0.5%，为矩形分布，因此该项标准不确定度0.5%×F0.5%19969×τuF()===576N1τ332）环境温度的波动对试样变形有明显影响，进而影响到τ时刻试验力。若环境温度升高，试样膨胀，应变增加，由于试验控制是恒应变方式，势必导致系统以减小试样张力的方式来抵消膨胀应变，维持应变不变，导致该时刻Fτ偏小，R偏大。反之亦然。oGB/T10120-1996规定试验期

6、间环境温度应为（20±2）C，τ时刻和零时刻的温度差最o大为4C，温度分布可以视反正弦分布。考虑到试验过程中试样的变形基本可以视为弹性变形，不考虑材料弹性模量E的变化，有ΔFE=⋅Δ⋅εAmax-2-http://www.paper.edu.cnΔε=⋅ΔλTmaxmax式中Δεmax—最大应变波动ΔF——试验力波动最大值，N-6oλ——热膨胀系数，取12.2×10mm/mm·CoΔTmax—温度变化最大值，取4C2A——受力面积，取141mm3E——弹性模量，取200×10MPa试验力值受温度影响的最大波动36−Δ=F(20010)(12.210)41411376N×××××=此

7、处忽略上述计算引入的不确定度，由于温度可以视为反正弦分布，所以有，1376uF()==973N2τ23）变形控制波动引入的不确定度本试验系统变形恒定控制采用光栅位移传感器，分0.001mm辨力0.001mm，为矩形分布，因此其标准不确定度为=0.006mm，试验控制标距3为1000mm，仿照2）的方法可以得到，0.00063uF()=×20010××14117N=3τ1000以上三项中，u1(Fτ)、u2(Fτ)和u3(Fτ)相互独立，根据合成法则，τ时刻剩余试验力F