非破損檢測(cè)中混凝土強(qiáng)度的推定方法

　　上述各方法可分為統(tǒng)計(jì)方法與非統(tǒng)計(jì)方法兩類，其中，CECS 02 批構(gòu)件強(qiáng)度推定方法與J GJ / T 23 方法基本相同，以下統(tǒng)稱為J GJ / T 23 方法，J GJ / T 23 方法、GBJ 107 標(biāo)準(zhǔn)差未知統(tǒng)計(jì)方法和GB 50292 方法均為統(tǒng)計(jì)方法，CECS 02 單構(gòu)件強(qiáng)度推定方法和GBJ 107 非統(tǒng)計(jì)方法為非統(tǒng)計(jì)方法。

 

　　各統(tǒng)計(jì)方法均假定混凝土強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，其中，J GJ / T 23 方法不考慮樣本（測(cè)區(qū)） 數(shù)量對(duì)推定結(jié)果的影響，只要測(cè)區(qū)數(shù)不小于10 ，統(tǒng)一取正態(tài)分布的0.05 下分位值作為混凝土強(qiáng)度推定值； GBJ 107 標(biāo)準(zhǔn)差未知統(tǒng)計(jì)方法和GB 50292 方法均考慮了測(cè)區(qū)數(shù)量對(duì)推定結(jié)果的影響，當(dāng)測(cè)區(qū)數(shù)量相對(duì)較少時(shí)，推定條件相對(duì)苛刻；但GBJ 107 標(biāo)準(zhǔn)非破損檢測(cè)中混凝土強(qiáng)度的推定方法———蔣利學(xué)，等差未知統(tǒng)計(jì)方法是以混凝土試驗(yàn)強(qiáng)度為依據(jù)的，數(shù)據(jù)的離散性較小，因此又對(duì)推定條件作了放松；故在多數(shù)情況下， GBJ107 標(biāo)準(zhǔn)差未知統(tǒng)計(jì)方法推定結(jié)果大于J GJ / T 23 方法，而J GJ / T 23 方法推定結(jié)果又大于GB 50292 方法；當(dāng)測(cè)區(qū)數(shù)量足夠大時(shí)，GB 50292 方法與J GJ / T 23 方法推定結(jié)果趨于一致。

 

　　顯然，從方法本身講，統(tǒng)計(jì)方法優(yōu)于非統(tǒng)計(jì)方法，但當(dāng)測(cè)區(qū)數(shù)量較少（一般不超過10 個(gè)） 時(shí)，又不得不采用非統(tǒng)計(jì)方法。可以看出，GBJ 107 非統(tǒng)計(jì)方法的條件式（4b） 比CECS02 單構(gòu)件強(qiáng)度推定方法條件式（1） 放松，但GBJ 107 非統(tǒng)計(jì)方法的條件式（4a） 又往往比CECS 02 單構(gòu)件強(qiáng)度推定方法條件式（1） 苛刻。

 

 

　　因混凝土強(qiáng)度推定值具有95 %的保證率，對(duì)批構(gòu)件各測(cè)區(qū)混凝強(qiáng)度換算值按由小到大的順序排列，去除最小的5 %（當(dāng)5 %的測(cè)區(qū)數(shù)為非整數(shù)時(shí)去除取整測(cè)區(qū)數(shù)） ，取余下測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的最小值作為批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度的推定值，這就是直接概率法。

 

　　直接概率法是基于下述考慮提出的：現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)（子樣容量） 總是有限的，但有限的子樣并不一定服從正態(tài)分布，用現(xiàn)有各種基于正態(tài)分布假設(shè)的統(tǒng)計(jì)方法推定批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度可能帶來較大誤差，而直接概率法可適用于各種分布的檢測(cè)數(shù)據(jù)；另一方面，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用回彈法或超聲回彈綜合法檢測(cè)批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度時(shí)，抽樣構(gòu)件數(shù)量不應(yīng)少于同批構(gòu)件總數(shù)的30 %且不應(yīng)少于10 個(gè)，因此，批構(gòu)件的測(cè)區(qū)數(shù)一般不少于100 個(gè)（一個(gè)構(gòu)件測(cè)區(qū)數(shù)一般不少于10 個(gè)） ，較多的測(cè)區(qū)數(shù)量為采用直接概率法推定批構(gòu)件強(qiáng)度創(chuàng)造了條件。

 

 

　　以某3 層框架結(jié)構(gòu)房屋中65 根柱的混凝土強(qiáng)度回彈法檢測(cè)結(jié)果為例，分析各種方法對(duì)單構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定結(jié)果的差異。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20 ，采用現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土澆搗，回彈法檢測(cè)按照《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（J GJ / T 23 - 2001） ，檢測(cè)結(jié)果見表3 。在按GBJ107 標(biāo)準(zhǔn)差未知統(tǒng)計(jì)方法推定的兩種方法中，按式（3a） 推定的單構(gòu)件混凝土強(qiáng)度中有80 %的構(gòu)件比按式（3b） 的推定結(jié)果低； 在按GBJ 107 非統(tǒng)計(jì)方法推定的兩種方法中，按式（4a） 推定的單構(gòu)件混凝土強(qiáng)度中有95.4 %的構(gòu)件比按式（4b） 的推定結(jié)果低；在CECS 02 方法- 式（1） 與J GJ / T 23 方法- 式（2） 中，按J GJ / T 23 方法- 式（2） 推定的單構(gòu)件混凝土強(qiáng)度中有7815 %的構(gòu)件比按CECS 02 方法- 式（1） 的推定結(jié)果低。在各種方法中，100 %的構(gòu)件以按GBJ 107 標(biāo)準(zhǔn)差未知統(tǒng)計(jì)方法- 式（3a） 或（3b） 推定的強(qiáng)度最高；96.9 %的構(gòu)件以按GBJ 107 非統(tǒng)計(jì)方法- 式（4a） 或GB 50292 方法-式（5） 推定的強(qiáng)度最低。

 

　　對(duì)該65 根構(gòu)件檢測(cè)數(shù)據(jù)的A² 檢驗(yàn)表明，89.2 %的構(gòu)件測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值不拒絕正態(tài)分布假設(shè)，因此，多數(shù)情況下在單構(gòu)件強(qiáng)度推定中采用正態(tài)分布假設(shè)是可行的（對(duì)少量拒絕正態(tài)分布假設(shè)的構(gòu)件，按正態(tài)分布假設(shè)的推定結(jié)果一般偏于保守） ；另一方面，因GBJ 50292 方法考慮了檢測(cè)數(shù)量對(duì)推定強(qiáng)度的影響，從理論上講，比不考慮檢測(cè)數(shù)量影響的JGJ / T 23 方法更加合理、可靠。GB 50292 - 式（5） 推定的強(qiáng)度最低。對(duì)于10 個(gè)測(cè)區(qū)的構(gòu)件， GB 50292 方法- 式（5）可以改寫為：

　　　　f _{cu ，e} = m – 2.103 S        （6）

 

　　可以證明， 當(dāng)測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的變異系數(shù)為0.062 時(shí)，式（6） 與式（4a） 等價(jià)；當(dāng)變異系數(shù)大于0.062 時(shí)，按式（6） 推定結(jié)果比按式（4a） 推定結(jié)果低；當(dāng)變異系數(shù)小于0.062 時(shí)，按式（6） 推定結(jié)果比按式（4a） 推定結(jié)果高。還可證明，按式（6） 推定結(jié)果與按J GJ / T 23 方法- 式（2） 推定結(jié)果的誤差（負(fù)誤差） 為0.458δ/ （1 – 1.645δ） ，其中δ為變異系數(shù)，一般單構(gòu)件測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的變異系數(shù)多不超過0.1 （如本例中僅6.2 %的構(gòu)件的變異系數(shù)超過0.1） ，因此，按式（6） 推定結(jié)果比按J GJ / T 23 方法- 式（2） 推定結(jié)果的誤差（負(fù)誤差） 多不超過5.5 %（如本例中各構(gòu)件推定結(jié)果的平均誤差為3.3 %） 。因此，由J GJ / T 23 方法- 式（2） 改為GB50292 方法- 式（6） 后，因方法變化帶來的推定結(jié)果差異在工程實(shí)踐中是可以接受的。

 

　　上述分析表明，無論從理論上還是工程實(shí)踐上講， GB50292 方法均是最適合于單構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定的方法，可按式（6） 計(jì)算單構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值，但建議在實(shí)測(cè)變異系數(shù)小于0.06 時(shí)取0.06 。