浅谈锚索测力计测试斜拉索索力的不确定度分析

　

(重庆交通大学 土木工程学院　重庆　400074)

一、引 言

锚索测力计广泛应用于斜拉桥拉索的检测、施工过程中的张拉力控制。锚索测力计具有读数简单、安装方便等特点。本文在重庆万桥交通科技有限公司生产车间提供的条件下，选取的锚索测力计为穿心式锚索测力计，测试原理如图1所示。锚索测力计安装,是伴随着预应力锚索张拉进行的,一般工序分为:孔位放样→造孔→穿索→锚固段灌浆→锚索测力计安装→张拉,锚索测力计安装如图2所示,锚索测力计受张拉端锚具作用而同时受力。

图1　振弦式锚索测力计结构原理图

图2　锚索测力计安装示意图

二、测量不确定度的评定

(一)测量不确定度评定过程

不确定度的评定流程基本上是依据上述的A类B类评定先进行准确的分类。再进行每个分量的标准不确定度，合成不确定度和最后的扩展不确定度，最终得出不确定度评定报告。具体的流程如下图所示：

图3　不确定度评定流程图

(二)不确定度的来源

锚索测力计在索力测试时不确定度分量主要来源于以下几个方面。

1.计算模型带来的不确定度：用最小二乘法进行参数拟合。

2.锚索测力计重复测量引入的不确定度。

3.上一级仪器引入的不确定度：根据材料试验机检定证书给出。

4.钢弦式锚索测力计测读仪测量引入的不确定度：根据检定证书给出。索力动测仪的

三、基于锚索测力计测试索力的不确定度评定

本实验在重庆万桥交通科技有限公司生产车间的张拉槽内进行，选取2#塔0号索为测量对象，在车间张拉槽中进行超张拉试验并收集相关试验数据。表1汇总了该拉索锚索测力计的20次测试值。

表1　2#塔0号索力测试值

(一)标准不确定度评定

1.A类不确定度的评定

(1)索力重复测量u1的评定

用锚索测力计多次测试索力引入的不确定度，通过多次测量记录得到，采用A类不确定度。

其算术平均值为：

样本标准差为：

在重复条件下进行多次测量，以多次测量的算术平均值为测量结果，则标准不确定度为：

相对标准不确定度为：

2.B类不确定度的评定

(1)计算模型u2的评定

本文采用上述公式(2)进行曲线拟合，计算涉及到弦的自振频率、有效长度、张力以及弦的材料密度，本次采用的是通过实验室材料试验机标定的弦式锚索测力计，根据检定数据，给出计算模型的不确定度为0.097%，即：

μ2=0.097%

(2)上级仪器u3的评定

根据JJG139-1999《拉力、压力和万能试验机检定规程》规定，试验机的重复性误差为1%，同样，为安全起见，取最大测量点的重复性误差，其区间的半宽度为：α=1500KN×1%=7.5KN。

根据检定证书上的报告，其重复性误差基本落在±0.1%范围内，同样认为其满足正态分布，取包含因子k=3，得其不确定度分量为：

(3)压力环测读仪u4的评定

由于本文采用的测读仪检定证书给出的相对测量不确定度为0.006%。

μ4=0.006%

3.相对标准不确定度一览表

表2　相对标准不确定度一览表

(二)合成标准不确定度

(三)扩展不确定度

包含因子取k=2，则相对扩展不确定度为：

U=kμc=0.392%

四、结论

本文通过对锚索测力计标定装置和标定方法的研究，分析了影响锚索测力计标定结果的各项因素，进而对锚索测力计标定结果的不确定度进行了分析和评定。锚索测力计在投入工程应用后，当对观测结果进行不确定度分析时，除考虑环境因素及设备、人员等因素外，还应考虑标定结果引入的不确定度。