淺談錨索測力計測試斜拉索索力的不確定度分析

(重慶交通大學 土木工程學院　重慶　400074)

一、引 言

錨索測力計廣泛應用于斜拉橋拉索的檢測、施工過程中的張拉力控制。錨索測力計具有讀數簡單、安裝方便等特點。本文在重慶萬橋交通科技有限公司生產車間提供的條件下，選取的錨索測力計為穿心式錨索測力計，測試原理如圖1所示。錨索測力計安裝,是伴隨著預應力錨索張拉進行的,一般工序分為:孔位放樣→造孔→穿索→錨固段灌漿→錨索測力計安裝→張拉,錨索測力計安裝如圖2所示,錨索測力計受張拉端錨具作用而同時受力。

圖1　振弦式錨索測力計結構原理圖

圖2　錨索測力計安裝示意圖

二、測量不確定度的評定

(一)測量不確定度評定過程

不確定度的評定流程基本上是依據上述的A類B類評定先進行準確的分類。再進行每個分量的標準不確定度，合成不確定度和最后的擴展不確定度，最終得出不確定度評定報告。具體的流程如下圖所示：

圖3　不確定度評定流程圖

(二)不確定度的來源

錨索測力計在索力測試時不確定度分量主要來源于以下幾個方面。

1.計算模型帶來的不確定度：用最小二乘法進行參數擬合。

2.錨索測力計重復測量引入的不確定度。

3.上一級儀器引入的不確定度：根據材料試驗機檢定證書給出。

4.鋼弦式錨索測力計測讀儀測量引入的不確定度：根據檢定證書給出。索力動測儀的

三、基于錨索測力計測試索力的不確定度評定

本實驗在重慶萬橋交通科技有限公司生產車間的張拉槽內進行，選取2#塔0號索為測量對象，在車間張拉槽中進行超張拉試驗并收集相關試驗數據。表1匯總了該拉索錨索測力計的20次測試值。

表1　2#塔0號索力測試值

(一)標準不確定度評定

1.A類不確定度的評定

(1)索力重復測量u1的評定

用錨索測力計多次測試索力引入的不確定度，通過多次測量記錄得到，采用A類不確定度。

其算術平均值為：

樣本標準差為：

在重復條件下進行多次測量，以多次測量的算術平均值為測量結果，則標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

2.B類不確定度的評定

(1)計算模型u2的評定

本文采用上述公式(2)進行曲線擬合，計算涉及到弦的自振頻率、有效長度、張力以及弦的材料密度，本次采用的是通過實驗室材料試驗機標定的弦式錨索測力計，根據檢定數據，給出計算模型的不確定度為0.097%，即：

μ2=0.097%

(2)上級儀器u3的評定

根據JJG139-1999《拉力、壓力和萬能試驗機檢定規程》規定，試驗機的重復性誤差為1%，同樣，為安全起見，取最大測量點的重復性誤差，其區間的半寬度為：α=1500KN×1%=7.5KN。

根據檢定證書上的報告，其重復性誤差基本落在±0.1%范圍內，同樣認為其滿足正態分布，取包含因子k=3，得其不確定度分量為：

(3)壓力環測讀儀u4的評定

由于本文采用的測讀儀檢定證書給出的相對測量不確定度為0.006%。

μ4=0.006%

3.相對標準不確定度一覽表

表2　相對標準不確定度一覽表

(二)合成標準不確定度

(三)擴展不確定度

包含因子取k=2，則相對擴展不確定度為：

U=kμc=0.392%

四、結論

本文通過對錨索測力計標定裝置和標定方法的研究，分析了影響錨索測力計標定結果的各項因素，進而對錨索測力計標定結果的不確定度進行了分析和評定。錨索測力計在投入工程應用后，當對觀測結果進行不確定度分析時，除考慮環境因素及設備、人員等因素外，還應考慮標定結果引入的不確定度。