冷軋帶肋鋼筋應力松弛試驗結果不確定度的評定和分析

于翔　楊章程　云騰

摘要：采用GB/T10120-2013標準規定的方法對冷軋帶肋鋼筋進行了應力松弛試驗，根據JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》對試驗結果的不確定度進行了評定和分析，提供了評定同類試驗結果不確定度的參考依據。

關鍵詞：冷軋帶肋鋼筋；應力松弛試驗；不確定度評定

中圖分類號：TU831文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）01-110-03

引言

冷軋帶肋鋼筋，亦稱冷軋螺紋鋼筋，它是采用普通低碳鋼或低合金鋼熱軋圓盤條為母材，經多道冷軋減徑，一道壓肋并經消除內應力后形成的一種帶有二面或三面月牙形的鋼筋。冷軋帶肋鋼筋是國家建設部建議推廣使用的一種新型建筑用鋼材，冷軋帶肋鋼筋的應用，采用小斷面鋼材代替大斷面鋼材，在當前資源緊缺的情況下，相信有很大的發展潛力。冷軋帶肋鋼筋在國內應用比較廣泛，已大量用于預應力混凝土空心板等混凝土預制構件中預應力鋼筋的應力松弛值對建筑預制件的力學性能有直接影響，因此，在國內外的有關頂應力混凝土結構設計規范中，都對預應力冷軋帶肋鋼筋的應力松弛值給出具體規定。冷軋帶肋鋼筋在較高應力（高于松弛底限）作用下會產生一定的流變。隨著時間的推移，冷軋帶肋鋼筋的比例應變減少，非比例應變增加。當總的應變受到約束而保持恒量時，其應力將隨時間推移而降低，這種現象被稱為應力松弛。應力松弛性能對預應力冷軋帶肋鋼筋而言極為重要，而應力松弛試驗結果的分散性普遍較大，特別是試驗結果處在臨界值時，唯有給出測試結果的不確定度，才可能對預應力冷軋帶肋鋼筋的應力松弛性能是否符合相應標準或設計要求做出正確的判斷。作者用冷軋帶肋鋼筋應力松弛試驗為例，對該試驗的測量不確定度進行評定和分析，為同類型測量結果的不確定度評定提供了參考方法。

2.試驗方法和數學模型

2.1試驗方法

試樣為5mm冷軋帶肋鋼筋，強度等級CRB650（既650MPa）。按照GB/T10120-2013的要求，用RLTl305應力松弛試驗機將冷軋帶肋鋼筋樣品沿軸向加載至初始試驗力Fo=8.918kN（公稱最大力的70%），在環境溫度（20±2）℃下保持試樣應變恒定，持續至規定的試驗時間（該試驗t=1000h），根據此時刻試樣軸向力殘余值f=8.204kN計算出應力松弛率r=8%。

2.2數學公式

3.不確定度的來源分析

由于應力松弛試驗是一種不可逆的試驗，其同一個樣品上進行多次測量的結果具有不可重復性，故無法進行重復測量的A類不確定度評定，只有對其進行B類不確定度評定。

3.1初始力值測量的不確定度來源

測量Fo時引入的不確定度分量主要有以下幾方面：①試驗機力值示值誤差實際Fo值與給定值的誤差，考慮到計算，時并未按給定值進行，在評定不確定度時可不計算該分量。

3.2t時刻剩余試驗力值測量的不確定度來源

f時刻市測量Ft的不確定度分量有以下幾方面：①試驗機力值示值誤差：②應變控制不穩定的因素：③試驗環境溫度控制的因素。

3.3其他來源

除上述不確定度分量，最終測量結果r還應考慮結果數值修約的影響。4評定不確定度分量

4.2.2U2（FTt）的評定

當試驗時，其環境溫度的變化對樣品軸向應變有明顯影響，由于軸向變形進而會影響到t時刻試驗力值的大小。若溫度上升則樣品會在軸向邊長，既軸向應變提高，由于根據標準要求應力松弛試驗是采取的恒應變控制方式，這一溫度引起的軸向變形必將導致試驗機測試系統通過減小樣品拉力的方式來抵消增長的軸向應變，以保持恒應變控制，這樣就會造成該時刻^。會變小，r變大。反之亦然。GBl3788-2008標準規定試驗整個過程中應該將實驗室溫度控制在（20±2）℃范圍內，t時刻和0時刻的溫差不能操作3°C，溫度變化的分布可以考慮為反正弦分布。整個試驗過程中樣品的形變基本均為彈性形變，不考慮冷軋帶肋鋼筋的彈性模量E的變化有：

7.結果與分析

（1）上述評定結果表示，的真值落入（8±0.8）%區間的置信概率為95%，它表述了檢測結果的可疑程度。

（2）評定的情況表明，冷軋帶肋鋼筋r=8%時，u（r）為5%可以看出，試驗結果的分散性是比較小的。

（3）可以看出，力值示值誤差、應變控制精度、數值修約等因素帶入的不確定度分量對測試結果的不確定度的貢獻較小，所以其對測量結果的離散性影響較小。溫度控制精度、應變控制及數值修約等分量對測量結果的不確定度的貢獻量表1。可見，溫度控制和數值修約的相對貢獻超過了90%，是最最主要的影響因素，而應變控制精度和力值示值誤差的相對貢獻總和不到6%，可以忽略不計。