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        地基靜載荷試驗中一般壓力表的應(yīng)用問題

        發(fā)布時間:2018-08-04 15:08:32 瀏覽:次

        JGJ/T 106 - 2003《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》中,規(guī)定用“精度優(yōu)于或等于0.4級”壓力表,以“千斤頂率 定曲線換算荷載”的方式確定試驗力值,實際工作中常用1.5級或1.6級壓力表代替。這種情況能否 滿足地基靜栽荷試驗的要求?本文以試驗方法規(guī)范和收集的計量檢定資料為依據(jù),經(jīng)分析論證,對此 問題作了初步的探討,提出了自己的意見。

        1.前言

        目前在西安地區(qū),至今仍較普遍地用壓力表與千 斤頂組合成地基靜載荷力值測力系統(tǒng)。(下簡稱“測 力系統(tǒng)”)壓力表的計量性能在很大程度上決定著測 力系統(tǒng)的力值準確度,選擇合適的壓力表是確保測力 系統(tǒng)測力性能的一個重要環(huán)節(jié)。在現(xiàn)行《建筑基樁檢 測技術(shù)規(guī)范》⑴中,規(guī)定使用“精度優(yōu)于或等于0.4 級”壓力表,以“千斤頂率定曲線換算荷載,“不得使 用1.5級壓力表”,但“精度優(yōu)于或等于0. 4”的壓 力表屬于精密壓力表,它難以適應(yīng)運輸和地基試驗現(xiàn) 場的工作條件,易于失準和受損,因此至今西安各人 工地基檢測站仍普遍使用1.5 (或1.6)級的一般壓力 表。但是,使用1.5(1. 6)級壓力表能否滿足基樁靜 載荷試驗力值準確度的要求呢?能滿足復合地基等 其它試驗方法的要求嗎?

        我們認為,壓力表雖然在很大程度上決定著測力 系統(tǒng)的測力準確度,但壓力表的準確度等級并不能確 當?shù)卮淼鼗囼灹χ禍y量系統(tǒng)的計量性能,如果測 量系統(tǒng)配置1.5(1. 6)級壓力表,其不確定度滿足試 驗對力值不確定度的要求,那么就應(yīng)給予可以使用的 肯定性結(jié)論,反之則應(yīng)予禁止使用。就此問題,我們 在以往對1.5(或? 1. 6)級壓力表地基靜載荷試驗測 力系統(tǒng)(通常稱千斤頂)力值的計量檢定資料考察的 基礎(chǔ)上,對上述問題作了如下的分析、探討。

        2.檢定資料的考察

        2.1資料樣本

        我們收集了屬于 2003 - 04 -14 ~ 2005 -12 - 27 期間校準的9臺千斤頂、壓力表力值測力系統(tǒng)的計量 檢定資料,考察了它們的示值線性相對性誤差,示值 重復性相對性誤差,示值穩(wěn)定性相對誤差。檢測系 統(tǒng)的進回程誤差也會影響地基靜載荷試驗力值的準 確度,但目前的檢定單位都沒有這方面的資料這9 臺測力系統(tǒng)都由一體式起重千斤頂和一般壓力表組 成,千斤頂?shù)膶嶋H工作壓力在77 ~88MPa間,壓力表 的分度值2MPa,基本情況如下表1所示,檢定所得 ——壓力回歸方程如表2所示。

        2.2樣本的檢定結(jié)果

        1 ~5號測力系統(tǒng)的校準結(jié)果取自校準原始記 錄,其它均取自計量檢定合格證書。校準以3等標準 測力計為標準力值,對千斤頂工作壓力的10% ~ 100%的測量范圍正行程下的壓力表作示值定度,由 6 ~9號樣取自檢定合格證書,證書上沒有出具示 值重復性指標,因此這些樣本中此項指標缺項,我們 也沒有收集到1 ~7號樣本的穩(wěn)定性資料。樣本的各 項計量性能如下:

        2.2.1示值線性相對誤差

        依據(jù)表2的回歸方程可得到一組與標準力值相 對應(yīng)的壓力值。若設(shè)檢定過程中得到的對應(yīng)于標準 測力計力值的壓力值為P。,由回歸方程得到的壓力值 Pl,兩者之間的示值相對誤差為Ul,則有:

        ui = ((Pi ~ P?/ P?) x 100 ( 1) 由式1得到的各樣本在相當于裝置工作壓力 10%?100%范圍內(nèi)各檢定點的示值線性相對誤差如 表3所示。

        2.2.2示值重復性相對誤差 各樣本在相當于裝置工作壓力10% ~ 100%范圍

        若設(shè)定同一檢定點重復校準讀數(shù)的最大值為 內(nèi)由式2得到的各檢定點的示值重復性相對誤差如 ,最小值為,示值重復性相對誤差為u2,則有: 表4所示。 u2 =(( P^x—P-iJ /p。)xlOO (式2)

        2.2.3示值穩(wěn)定性相對誤差

        若上一檢定周期由回歸方程得到的檢定點的平均示值為Pa,本次由回歸方程得到的同一檢定點的示值為Pb,示值穩(wěn)定性相對誤差為u4,則有:

        u4=((p.-ph)/p.) X100 (式3)

        各樣本在相當于裝置工作壓力10% ~ 100%范圍內(nèi)由式3得到的各檢定點的示值穩(wěn)定性相對誤差如表5所示。

        2.3資料分析

        3.1表2 ~表5的結(jié)果表明,樣本的力——壓回歸方 程的相關(guān)性大于0. 9998,標準偏差不大于0. 43MP. (約0.2個分度;除10%定點外,示值線性相對誤差 不大于± 1% (表3);示值重復性相對誤差為0(4) ;9個月的示值相對穩(wěn)定性可得到不大于±1.13% (表5),可以認為配置1.5(1. 6)級壓力表的測量系 統(tǒng)有較好的計量性能性。

        3.2依據(jù)壓力表產(chǎn)品標準[4],1.5(1.6)級壓力表的 分度值是2MP.,分辨率約為1/5分度、0.4MP. ; 10% 檢定點的示值約為8MP.,此時的測力系統(tǒng)的相對分 辨率為0.4/8 =5%。我們認為,分辨率低,易造成較 大的讀數(shù)誤差,這是表3中10%檢定點的最大誤差達 +4.68%、顯著地大于其它檢定點的主要原因。

        3.3表4的檢定結(jié)果表明,使用一般壓力表的測量 系統(tǒng),其重復性指標是比較好的,這可能是因為一般 壓力表產(chǎn)品不規(guī)定重復性指標[4]的原因,即在壓力表 所屬的準確度等級下其重復性誤差是可以被忽略的。 但是,我們并不認為那些測量系統(tǒng)的重復性誤差是 “0.0” ,認為這是壓力表分辨率較低不能準確反映以 相對誤差表達的重復性指標所致,實際工作中10% 檢定點可能產(chǎn)生重復性誤差會比表4樣本誤差再大 —些的測量系統(tǒng)。

        3.4通常,壓力表的計量檢定周期為半年,表5中9 號樣本的檢定結(jié)果表明,樣本9個月檢定周期的穩(wěn)定 性相對誤差在-1.13 ~ +1.09之間,應(yīng)當認為這個樣 本有較好的計量穩(wěn)定性,但鑒于樣本太少和考慮到分 辨率可能帶來的影響,認為在實際工作中也會遇到比 5更大一些誤差的測量系統(tǒng)。

        3.5綜上所述,我們認為,將配置1.5(1. 6)級壓力 表的測力系統(tǒng)的示值線性相對誤差、示值重復性相對 誤差和示值穩(wěn)定性相對誤差的允許值定為3%是比 較合理的。

        3.6地基載荷試驗中,影響測力系統(tǒng)準確度的主要 因素除示值線性相對誤差、示值重復性相對誤差和示 值穩(wěn)定性相對誤差外,尚有進回程相對誤差,偏心受 力誤差附加和溫度附加誤差。若取示值線性相對誤 差、示值重復性相對誤差和示值穩(wěn)定性相對誤差允許 值為3%,參照3級材料試驗機設(shè)定進回程相對誤誤 差為4.5% [5],設(shè)定偏心受力相對誤差為3% ,設(shè)定溫 度誤差為1%(相當于壓力表[4]在極差溫度25T下的 相對誤差),以及壓力表的分辨率誤差4%,按照國家 實驗室認可的規(guī)定[6],此時測力系統(tǒng)的合成擴展相對 不確定度為±8.6%。

        《基樁檢測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:試驗荷載的“變化幅 度不得超過分級荷載的± 10% ”⑴,表明試驗允許的 力值的擴展相對不確定度為不大于± 10% ;上述合成 值士 8? 6%優(yōu)于:110%,因此認為配置1.5 (1 ? 6)級壓 力表的地基靜載荷試驗測力系統(tǒng)的計量性能是有可 能滿足試驗要求的。但考慮到壓力表的分辨率差,可 能導致較大的讀數(shù)誤差,建議配置1.0級一般壓力表 或采用高壓和低壓兩塊壓力表并聯(lián)的方案。

        4.小結(jié)

        依據(jù)以往的計量檢定資料,用1.5(1.6)級壓力 表與千斤頂組成的地基靜載荷試驗力值測量系統(tǒng),其 計量性能有可能達到表6的指標,此時試驗力值的擴 展相對不確定度為± 8. 6%,可以滿足地基靜載荷試 驗的需要。

        1.5(1.6)級壓力表的分辨率低,當力值較低時, 可能產(chǎn)生較大的讀數(shù)相對誤差。為保證試驗力值的 準確性,建議配置1.0級一般壓力表或采用高壓和低 壓兩塊壓力表并聯(lián)的方案。

        4.3本文只是對這方面問題所作的初步探討,限于 測力系統(tǒng)的現(xiàn)狀,文章中有一些數(shù)據(jù)或是較少或是取 自經(jīng)驗估計值,因此我們認為對這方面的問題還有進 一步研究的必要。

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