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1、外部缺陷的檢測宜選用全數檢測方案;
2、幾何尺寸與尺寸偏差的檢測宜選用一次或二次計數抽樣方案;
3、結構連接構造的檢測應選擇對結構安全影響大的部位進行抽樣;
4、構件結構性能的實荷檢驗應選擇同類構件中荷載效應相對較大和施工質量相對較差構件,或受到災害影響、環境侵蝕影響構件中有代表性的構件;
5、按檢測批檢測的項目應進行隨機抽樣且最小樣本容量滿足標準規定;
關鍵詞:瀝青混凝土路面;質量控制;技術指標;抽樣方案
中圖分類號: TU37 文獻標識碼: A
瀝青混凝土路面
瀝青混凝土路面【bituminous concrete pavement】指的是用瀝青混凝土作面層的路面。經人工選配具有一定級配組成的礦料(碎石或軋碎礫石、石屑或砂、礦粉等)與一定比例的路用瀝青材料,在嚴格控制條件下拌制而成的混合料。
1.1分類瀝青混凝土按所用結合料的不同,可分為的煤瀝青和石油瀝青的兩大類;有些地區或者國家亦有摻用或采用天然瀝青拌制的。按混合料最大顆粒尺寸不同可分為砂粒(5至7毫米以下)、 細粒(10至15毫米以下)、中粒(20至25毫米以下)、粗粒(35至40毫米以下)等數類。按混合料的密實大小不同,可分為開級配、半開級配和密級配等數類,開級配混合料也叫做瀝青碎石。其中熱拌熱鋪的密級配碎石混合料整體性好,強度高,經久耐用,是修筑高級瀝青路面的代表性材料,應用范圍最廣。按所用集料品種不同,可分為砂質的、礦渣的、碎石的、礫石的數類,以碎石采用最為普遍。每個國家對瀝青混凝土的規范都有著不同的制訂,中國制定的熱拌熱鋪瀝青混合料技術規范,以空隙率10%及以下者稱為瀝青混凝土,又可以分為Ⅰ型與Ⅱ型,Ⅰ型的孔隙率為2(或3)~6%屬于密級配型,Ⅱ型為6~10%屬于半開級配型空隙率10%以上者稱為瀝青碎石,屬于開級配型;混合料的物理力學指標有孔隙率、穩定度和流值等。
1.2配料瀝青混合料的強度其主要表現在兩個方面上。一是集料顆粒間的內摩阻力和鎖結力;另一是瀝青與礦粉形成的膠結料的粘結力。礦粉細顆粒的巨大表面積使瀝青材料形成薄膜從而提高了瀝青材料的溫度穩定性和粘結強度;而鎖結力則主要在粗集料顆粒之間產生。選擇瀝青混凝土礦料級配時兩者都要考慮,以便達到加入適量瀝青后混合料能形成穩定密實、粗糙、度適宜、經久耐用的路面。配合礦料有很多種方法,可憑經驗規定級配范圍,也可以用公式計算。我國目前采用的級配范圍是經驗曲線的。瀝青混合料中的瀝青所用量的多少,應該以工地實際情況和試驗室試驗結果來確定。當瀝青稠度、礦料品種、級配范圍和拌和設施、種類、交通特征及地區氣候較固定時,也可以采用經驗公式估算。
1.3制備工藝熱拌的瀝青混合料在集中地點用機械拌制。一般選用的是固定式熱拌廠,在線路比較長時選擇用移動式熱拌機。冷拌的瀝青混合料可以就地路拌,也可集中拌和。瀝青拌和廠的主要設備包括:砂石貯存處、礦粉倉、瀝青加熱鍋、拌和機、加熱滾筒及稱量設備、瀝青泵及管道、蒸汽鍋爐、除塵設施等,有些還有熱集料的貯存設備和重新分篩 (見瀝青混合料拌和基地)。拌和機又可分為分批式和連續式兩大類。在制備的工藝上,過去的時候多采用先把砂石料烘干與加熱后,然后與熱瀝青和冷的礦粉拌和。近年來,又發展了一種首先用熱瀝青拌好濕集料,然后在加熱攪拌均勻的方法,用來消除因集料在烘干和加熱時飛灰。采用后面一種工藝時,要防止殘留在混合料中的水分影響瀝青混凝土使用壽命,最好同時采用瀝青抗剝落劑以增強抗水能力。
1.4一般來說,瀝青混凝土路面裂縫大體分為兩種類型:一種是非荷載型裂縫,以溫度裂縫為主的溫度疲勞裂縫和低溫收縮裂縫;由于用了不合格材料或施工工藝不當產生的裂縫;另一種是荷載型裂縫,即主要由于行車荷載作用下產生的裂縫。在車輛荷載作用下,半剛性基層底部產生拉應力,若拉應力大于基層材料的抗拉強度,則基層底部開裂,一直影響到瀝青面層。兩種類型的裂縫分別通過縱向裂縫、橫向裂縫、反射裂縫和網裂等形式表現出來。
2.質量檢驗與抽樣檢驗理論
對實體(工程)的一種或多種質量特性進行諸如檢查、度量、試驗、測量,并將規定的質量要求與結果比較,用來確定各個質量特性的符合性的活動稱之為檢驗。質量檢驗它的的作用是:質量檢驗的結論可作為工程質量驗證,確認的依據;質量問題的把關與預防;質量信息的反映。
質量檢驗類型在公路工程中可以分為:(1) 半成品原材料、原材料的檢驗;(2)工序檢驗,在生產、施工現場進行的對工序半成品的檢驗,其目是防止不合格半成品進入下一道工序,判斷工序質量是不是滿足所需工序規格要求, 是不是穩定;(3)成品檢驗,對已經完工程的驗收檢驗,成品檢驗是工程質量的最后檢驗。按檢驗對象的數量,質量檢驗可以分為全數檢驗與抽樣檢驗。抽樣檢驗是根據統計的原理,按照規定的方案從產品中隨機抽取一部分產品而進行檢查,根據檢查出來的結果來判斷這批產品是不是合格的質量管理方法。
計量型抽樣方案確定合理的以概率統計為基礎的抽樣數量,其主要目的就是平衡、減小雙方風險??筛鶕闃永碚摯_定取樣頻率及數量。根據抽樣理論,有計數型抽樣與計量型抽樣方案方案兩類。計數型抽樣方案一般只檢測產品是不是合格,從一個產品所得的信息不是很多,所以需要需要大量的樣品量才能做出正確的判斷。
可設質量特征是正態分布的隨機變量,采用計量標準型抽樣方案常??蓽p少樣本量,但要求測值必須要精確,根據作者所做出的分析,瀝青面層主要技術指標接近正態分布或測值符合,并且檢測手段比較完備,所以可采用計量型抽樣方案。在這里主要討論混合料級配(油石比及)壓實度(厚度)的抽樣頻率問題
3瀝青路面技術指標抽樣方案
3.1壓實度抽樣方案通常包括兩方面的含義,一是判別準則,二是抽樣量。前者根據施工技術規范要求進行判斷。而后者則,在公路工程中,即規定的取樣頻率、取樣數量。本文中主要分析抽樣量的問題。路面工程取樣頻率的方式有兩種:即按數量計算和按時間計算,如現行規范中油石比的檢驗頻率、瀝青混合料級配為每臺拌和樓每d取樣1~2次,即是按面積計算的,這兩種方式各有利弊,則是按時間計算,而壓厚度、實度等規定每2 000 m2取樣一次。
(1)確定單位產品。 (2)確定批量。 (3)按MIL—STD—414的檢查、抽樣方案的程序,確定抽樣量。(4)壓實度抽樣頻率表。,(5)上面層檢驗。
3.2混合料級配(油石比)
下面用統計抽樣理論分析其取樣頻率。
確定單位產品。(2)確定批量。(3)抽樣頻率。
3.3厚度厚度檢測可同壓實度檢測采取同樣的頻率與方法,但在過程控制中,對松鋪系數及松鋪厚度的檢測是非常重要的。
4結論
抽樣方案在質量檢驗中是個重要的問題,抽樣頻率是否合理,直接影響對質量檢驗結果的判定,而且也直接影響工程質量。本文得出如下主要結論。(1) 厚度的檢測頻率同壓實度是相同的,但是在過程控制中,應該檢測松鋪厚度,用來加強事中控制。 (2) 壓實度抽樣頻率應根據當天鋪筑長度來確定。在鋪筑上面層與在滿足相關條件時,可采用放寬檢查水平以減少抽樣頻率。 (3) 油石比的抽檢頻率、瀝青混合料級配取決于當天質量和拌和樓的兩個因素,按正常檢查水平,取樣量比較大,根據目前的實際施工慣性,可以采用特殊檢查水平。
參考文獻:
[1] 扈惠敏.瀝青路面施工質量變異性研究[D].西安:長安大學公路學院,2005.
【關鍵詞】階段抽樣;分層抽樣;樣品量;分配;方案
1.引言
電能表是電網供電系統的主要計量器具,應用廣泛、數量眾多,其質量的分析與監控對于把握電能表質量的變化趨勢、預見電能表運行中可能存在的潛在問題,以及輔助供電企業的電能表選型決策并提高其經營業績具有重要的意義。目前,供電企業的計量部門或電表廠家,在電能表質量預測、監測、跟蹤分析的過程中,經常會遇到這樣的問題:數據存儲分散,非結構化;缺乏科學有效的抽樣檢驗方案等。因此,為掌握電能表各廠家生產的電能表質量狀況,需通過構建電能表質量水平評價指標體系,判斷各廠家電能表質量總體得分。在目前的國家相關標準中,暫無現成的運行電能表抽檢方案。本研究主要以統計學知識為基礎,結合產品質量抽檢相關理論和電能表的特點,制定了一套科學合理的運行電能表抽檢方案。
2.檢驗抽樣方法選擇
目前,抽樣檢驗方法多種多樣,應該如何選擇,首先需要考慮的主要因素有:
2.1 估計精度
因為分層抽樣估計量的方差只和層內方差有關,和層間方差無關,所以與簡單隨機抽樣相比,分層抽樣的抽樣效率較高,即分層抽樣的估計精度較高。這樣可以通過對總體分來盡量地降低層內差異,使層間差異加大,從而提高估計精度。
2.2 檢驗費用
從平均樣本量考慮,二次抽樣比一次抽樣少,多次抽樣比二次抽樣少。所以,從經濟的角度考慮,為節約檢查費用,宜采用平均樣本量少的二次抽樣或多次抽樣。
2.3 抽樣的難易性
2.3.1 如果抽樣較困難,工作量大,特別是要做到隨機抽樣需花費較大的人力和物力時,應采用一次抽樣。
2.3.2 由于計數抽樣只需將產品判斷為合格品和不合格品,而計量抽樣需要對若干件單位產品的某一質量特征值進行測量后得到一組觀測值,然后才能對產品總體做出判斷,因此相對而言,計數抽樣更為簡單。
2.4 抽樣方法的結合
為判斷各個不同廠家生產的電能表之間的質量差別,結合電能表自身的特點,適宜選取階段抽樣和分層抽樣相結合的抽樣方式,主要考慮因素有:
2.4.1 電能表的運行是一個持續的過程,一次抽樣的結果并不能反映全貌,而抽樣的頻率太高又會增加成本。結合浴盆曲線的特點,將電能表的全生命周期假設為5年,則在電能表運行的第2年和第4年需分別進行抽樣,即第2年為浴盆曲線中的早期失效期,第4年為偶然失效期。
2.4.2 運行的電能表具有數量大,分布廣的特點,而電能表的檢測是具有破壞性的,只能采取抽樣檢測的方式。
2.4.3 電能表通常是整批生產的,在生產和安裝過程中受人為及客觀因素影響較小,因此同一批產品的質量狀況往往具有一致性,從中隨機抽取的樣品能夠在一定程度上代表整批產品的實際質量水平。
2.4.4 考慮到各個廠家所生產的電能表之間的存在差異,而同一廠家生產的電能表則質量狀況趨于一致,因而將生產廠家作為分層具有可操作性。
根據目前運行電能表檢驗的數量大、精度要求不一樣特點,從以上主要因素綜合考慮,抽樣檢驗方法宜選計量抽樣、階段抽樣和分層抽樣相結合、多次抽樣的形式。
3.電能表抽樣檢驗樣本量的確定
確定合理的樣本量是電能表抽樣檢驗方案設計中一個十分重要的環節,因為樣本量的大小很大程度上決定了抽樣檢驗的精確度和需要花費的成本,而精度和成本正是評價抽檢方案優劣的兩大指標。由于方案的連續性,在確定了總體的樣本量之后,分層變量的選擇以及樣本量在各層中的分配也是必須解決的問題。因此,總體樣本量的確定是研究運行電能表抽樣檢驗方案的重點。
樣本量是指抽樣調查抽取的樣本單元的數量,是保證達到調查結果預期精確度所必須抽取的最小樣本單元數。樣本量的確定在抽樣設計中是一個十分關鍵又比較復雜的問題。對于電表抽檢樣本量的確定,目前國內外相關研究還不多。
3.1 樣本量的選擇
3.1.1 精度限制
通常,精度由誤差來表現。誤差包括抽樣誤差和非抽樣誤差。抽樣誤差是指由于抽樣的隨機性所引起的樣本值與總體值之間的差異,只要采用抽樣調查,抽樣誤差就不可避免。非抽樣誤差是相對于抽樣誤差而言的,它不是由于抽樣的隨機性,而是由于其它多種原因引起的估計值與總體參數之間的差異。如果不考慮非抽樣誤差,則精度的具體體現就是抽樣誤差。抽樣誤差越小,說明用樣本統計量對總體參數進行估計時的精度越高。估計量方差及估計量標準差都是抽樣誤差的表現形式??刂瞥闃诱`差的根本方法是改變樣本量。在其他條件相同的情況下,樣本量越大,抽樣誤差越小,抽樣誤差與樣本量的平方根大致成反比關系,根據抽樣誤差要求計算出相應的樣本量。
3.1.2 精度與成本的綜合考慮
一個好的抽樣設計必須同時考慮到精度與成本兩個方面。反過來,精度與成本也是評價抽樣設計方案優劣的兩條準則。對于一個具體的抽樣設計,最高的精度和最省的成本是無法同時達到的,因此,在核定的成本范圍內達到最高的精度,或在達到精度要求的條件下使成本最少,則稱這樣的抽樣設計為最優設計。最優設計的抽樣效率最高,此時效率是對精度和成本的綜合權衡。
在實際的抽樣檢驗工作中,確定樣本量除了通過定量的方法之外,還要考慮以下因素:
(1)問題的重要性。對于決策比較重要的問題,所需的信息應該比較準確,因此樣本量要大些。
(2)所研究問題目標量的個數。如果所研究的問題目標量較多,樣本量應適當放大。
(3)參照同類調查。參照以往同類型調查項目確定樣本量。
(4)有效樣本。調查過程中,可能有些接觸的對象不是“合格”對象,我們稱“合格”對象為有效樣本。為了獲得足夠的有效樣本量,以保證推算能夠滿足精度的要求,樣本量也應適當放大。
3.2 電能表抽檢樣本量模型
在電能表抽檢方案的樣本量計算方法及其原理的基礎上,建立電能表抽樣檢驗樣本量確定模型。
3.2.1 模型的構建
根據電表不合格率P的兩種情況,得到電能表抽檢樣本量計算模型:
①當P≤LQL時,有:
(考慮絕對誤差限)
或(考慮相對誤差限)
②當P>LQL時,考慮對電能表總體不經檢驗全部更新。
其中,LQL即極限質量水平,表示當某批產品的不合格率達到一定數值時,該批產品將被抽樣方案以高概率拒收;P代表電表不合格率的估計值;N代表抽樣總體數;t代表信度,為標準正態分布的雙側α分位數;d和r代表精度,以絕對誤差限和相對誤差限表示;n代表樣本量。
3.2.2 模型的求解
在樣本量計算模型中,除總體N易知、臨界值t相關標準有所規定以外,總體不合格率P、極限質量水平LQL、絕對誤差限d和相對誤差限r都是待定系數,需要預先確定。
(1)總體不合格率P的確定
由于在抽樣檢驗進行之前P的真值無法得到,可以根據小規模預抽樣進行估計和利用以前的檢驗結果進行估計兩種途徑得到P的估計值。美國標準ANSIC12.1——1995采用的是將上一次(或累積幾次)抽檢結果計算得到的累積平均損壞率y%作為P的估計值。
(2)極限質量水平LQL的確定
在對電表檢測的相關成本,包括電表誤差損失成本、換表成本及檢測成本進行分析之后可以得到,以6%作為LQL的值。
(3)絕對誤差限d和相對誤差限r的確定
由于絕對誤差和相對誤差是抽檢精度要求的兩種表現形式,抽檢精度一方面與抽檢成本有關,另一方面與抽樣誤差帶來的利益損失的成本也密切相關。
3.3 電能表抽樣檢驗分層設計
電能表抽樣檢驗的分層設計,其過程可分為兩個步驟:第一是選擇分層變量,即選擇按照何種指標對電表進行分層;第二是樣本量分配,即確定各個層中的樣本單元數目。
3.3.1 分層抽樣
分層抽樣又稱類型抽樣,是根據被抽樣對象的性質進行深入分析的基礎上,將其劃分成若干個子總體(即層),然后再按照隨機的原則,從各層中分別抽取一定數目的樣本而構成樣本總體的一種抽樣組織形式。其特點是經過分層將一個內部差異較大的總體劃分為內部差異較小的多個次級總體,以達到提高抽樣的經濟效益和估計精度的目的。
目前,關于分析分層抽樣優點的研究比較多,總結起來主要包括以下幾點:
(1)分層抽樣的抽樣效率較高,也就是說分層抽樣的估計精度較高。這是因為分層抽樣估計量的方差只和層內方差有關,和層間方差無關。因此,在對總體分層時盡可能地降低層內差異,使層間差異加大,從而提高估計的精度。另外,簡單隨機抽樣可能出現極端的情況,樣本偏向某一部分,而分層抽樣每層都要抽取一定的樣本單元,因此樣本在總體中分布比較均勻。
(2)分層抽樣不僅能對總體指標進行推算,而且能對各層指標進行推算。例如,對全市電能表進行抽樣檢驗,要求最終能給出各種類型電表的指標,因此按類型分層后,所得的樣本不僅能推算全市電表的指標,也能對各類型的表分別進行推算。
(3)層內抽樣方法可以不同,便于抽樣工作的組織。考慮到電能表數量大、分布廣且類型多樣的特點,為提高抽樣的精度和效率決定對其采用分層抽樣的方法進行抽檢。由于分層隨機抽樣的精度與各層的方差及樣本量的大小直接相關,因此,如何劃分層以及樣本量在各層中如何分配很大程度上影響到分層抽樣的效果。
3.3.2 樣本量各階段各層的分配
(1)樣本量在第一階段各層的分配
對于分層抽樣與分階段抽樣相結合,是先將電能表全生命周期分為兩個階段,再對各階段采用分層抽樣。而對于分層抽樣,當總的樣本量一定時,還需研究各層應該分配多少樣本量的問題,因為對總體推算時,估計量的方差不僅與各層的方差有關,還與各層所分配的樣本量有關。
第一階段時,樣本量分配以等比例分配為主,從每個層中所選的樣本容量與該層的總體大小成正比,當層之間差異懸殊,而層內又存在同質性時,樣本方差隨之降低;第二階段則根據方差大小進行不等比例分配,可以通過在具有較高差異或較低花費的層中增加抽樣比來提高精度或降低檢驗費用。
等比例分配法是指樣本所有單元在各層分配時,從各層中抽取的樣本容量nh占所有單元數Nh的比例是相等的,等同于樣本容量n占總體容量N的比重,即nh/Nh=n/N或fh=f(h1,2, ……,k)。
這時各層樣本量占總樣本量的比例為:
對于分層抽樣,這時總體均值的無偏估計是:
(2)樣本量在第二階段各層的分配
樣本量在第二階段各層采用不等比例分配方式,主要依據方差大小進行分配。常見的不等比例分配方式有最優分配和內曼分配。
a.最優分配
在分層隨機抽樣中,如何將樣本量分配到各層,使得在總費用給定的條件下估計量的方差達到最小,或在給定估計量方差的條件下是總費用最小,能滿足這樣條件的樣本量分配就是最優分配。
考慮最簡單的線性費用函數:
C為總費用,C0為基本費用且與樣本量無關,Ch為第h層中單位樣本所花費的費用。則最優分配公式是:
b.內曼分配
在最優分配中,倘若每層中單位抽樣費用相等,ch=c,則最優分配簡化為:
這種分配方式稱為內曼分配。
4.運行電能表抽樣檢驗方案
從研究的結果得出,電能表抽樣檢驗流程圖如圖1所示,運行電能表抽樣檢驗方案如下:
4.1 確定檢驗的周期;
4.2 根據相關抽樣統計理論,結合精度、費用等限制條件,確定抽樣方法及總體樣本量;
4.3 將待抽檢電能表按廠家、型號、規格、采購年份等進行分層;
4.4 對每一組抽樣總體確定應抽檢電能表的數量,即確定樣本量在各層的分配;
4.5 進行分階段抽樣,即假如電能表全生命周期為5年時,第1年為首檢;第2年抽檢,按電能表單位所占比例,進行等比例抽樣;第3年為電能表運行;第4年運用第二年抽檢的結果,進行不等比例抽樣;
4.6 根據確定好的樣本量對每組電表進行抽樣,然后按照檢定標準對抽得的每一塊電能表進行性能檢測;
4.7 根據樣本的檢測結果對總體進行推斷,做出總體合格與否的判定。
其中:N代表總體數,n為樣本數,r為不合格數,c為合格判定數。
圖1 電能表抽樣檢驗流程圖
5.抽樣實例分析
5.1 基礎數據
以某市在2010年新安裝的三相電子式多功能電能表為實例驗證,各廠家電能表分布情況如表1所示:
采用上述研究的抽樣檢測方法,2011年設為該批電能表運行的第一年,在2012年進行第一次抽檢,采用等比例的方式確定各層的樣本量,2014年進行第二次的抽檢,采取內曼分配的方式確定各層的樣本量。
5.2 第一次電能表抽樣檢驗樣本量的確認
根據對電表檢測成本和損失成本的估計,并參考我國標準JB/T 50070—2002《電表可靠性要求及考核方法》附錄A的抽樣檢驗方法,確定極限質量水平LQL=6%。根據以往經驗,某市三相電子式電能表的不合格率在0.1%-0.3%之間,故該實例設定的抽樣平均損壞率P=0.3%,由于P
取信度1-α=0.95,即t=1.96;精度要求將絕對誤差d控制在0.004;利用樣本量模型計算應抽取的樣本總數:
在各層中的抽樣比:
考慮到分層所帶來的精度提高的效益可能會被進一步細分產生的成本所抵消,這里只考慮進行一階分層。通過計算,各廠家所要抽取的樣本量具體情況如表2所示:
5.3 第二次電能表抽樣檢驗樣本量的確認
在電能表運行第四年進行第二次抽樣檢查,采取內曼分配的方式確定各層的樣本量。從三相電子式多功能電能表的總量N=139500。根據第一次抽樣檢查結果來確定抽樣平均損壞率P,在該實例中,P=1-(ZA+ZB+ZC+ZD+ZE)/5=0.00116。
參考我國標準JB/T 50070—2002附錄A的抽樣檢驗方法,確定極限質量水平LQL=6%。根據第一次抽樣的結果可知P小于LQL,決定采取抽樣檢驗的方式對該區域的運作電能表進行檢測。
取信度1-α=0.95,即t=1.96;精度要求將絕對誤差d控制在0.004;利用樣本量模型計算應抽取的樣本總數:
根據內曼分配的公式:
按照第二次抽樣檢測方法抽取的278個三相電子式電能表,我們將采取同樣的分析方法進行各項分析。
6.結束語
運行電能表檢驗抽樣方案綜合考慮了精度、費用、難度等因素,設計了階段抽樣和分層抽樣相互結合的抽樣方案。在樣本量的確定方面,從電表可靠性要求及考核方法出發,結合數理統計學原理,在經過一系列推導之后,求解得到運行電能表樣本量模型,在按照廠家對運行電能表進行分層之后,將運行電能表抽檢分為兩個階段,在第一階段采用等比例分配法,第二階段采用不等比例分配方法之內曼分配。最后得出科學有效的運行電能表抽樣檢驗方案,并通過舉例的方式來驗證方案的可行性和實操性。運行電能表抽樣檢驗方案的制定是構建電能表質量水平評價指標體系的重要部分,是供電企業的電能表全生命周期管理的有力支撐。
參考文獻
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作者簡介: