地基靜載荷試驗中一般壓力表的應用問題
JGJ/T 106 - 2003《建筑基樁檢測技術規范》中，規定用“精度優于或等于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？本文以試驗方法規范和收集的計量檢定資料為依據，經分析論證，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，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。（下簡稱“測 力系統”）壓力表的計量性能在很大程度上決定著測 力系統的力值準確度，選擇合適的壓力表是確保測力 系統測力性能的一個重要環節。在現行《建筑基樁檢 測技術規范》⑴中，規定使用“精度優于或等于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“精度優于或等于0. 4級”的壓 力表屬于精密壓力表，它難以適應運輸和地基試驗現 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 系統的測力準確度，但壓力表的準確度等級并不能確 當地代表地基試驗力值測量系統的計量性能，如果測 量系統配置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，那么就應給予可以使用的 肯定性結論,反之則應予禁止使用。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(通常稱千斤頂）力值的計量檢定資料考察的 基礎上，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，示值穩定性相對誤差。（檢測系 統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 臺測力系統都由一體式起重千斤頂和一般壓力表組 成，千斤頂的實際工作壓力在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 力——壓力回歸方程如表2所示。
2.2樣本的檢定結果
1 ~5號測力系統的校準結果取自校準原始記 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 于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
依據表2的回歸方程可得到一組與標準力值相 對應的壓力值。若設檢定過程中得到的對應于標準 測力計力值的壓力值為P。，由回歸方程得到的壓力值 為Pl，兩者之間的示值相對誤差為Ul,則有：
ui = ((Pi ~ P?/ P?) x 100 (式 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
若設定同一檢定點重復校準讀數的最大值為 內由式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%范圍內由式3得到的各檢定點的示值穩定性相對誤差如表5所示。
2.3資料分析
3.1表2 ~表5的結果表明，樣本的力——壓回歸方 程的相關性大于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(表 4) ;9個月的示值相對穩定性可得到不大于±1.13% (表5)，可以認為配置1.5(1. 6)級壓力表的測量系 統有較好的計量性能性。
3.2依據壓力表產品標準[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的檢定結果表明，使用一般壓力表的測量 系統，其重復性指標是比較好的，這可能是因為一般 壓力表產品不規定重復性指標[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% 檢定點可能產生重復性誤差會比表4樣本誤差再大 —些的測量系統。
3.4通常，壓力表的計量檢定周期為半年,表5中9 號樣本的檢定結果表明，樣本9個月檢定周期的穩定 性相對誤差在-1.13 ~ +1.09之間，應當認為這個樣 本有較好的計量穩定性，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 表5更大一些誤差的測量系統。
3.5綜上所述，我們認為,將配置1.5(1. 6)級壓力 表的測力系統的示值線性相對誤差、示值重復性相對 誤差和示值穩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定性相對誤差允許 值為3%，參照3級材料試驗機設定進回程相對誤誤 差為4.5% [5]，設定偏心受力相對誤差為3% ,設定溫 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 實驗室認可的規定[6],此時測力系統的合成擴展相對 不確定度為±8.6%。
《基樁檢測技術規范》規定: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的方案。
4.小結
依據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，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， 可能產生較大的讀數相對誤差。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 測力系統的現狀，文章中有一些數據或是較少或是取 自經驗估計值，因此我們認為對這方面的問題還有進 一步研究的必要。
