1 引言 在已有的桥梁计算软件中，荷载的组合方式有以下2种：（1）通过在软件内部对每种规范的各种组合编制大量的代码实现。特点是使用简单，软件编制和测试工作量大，规范更新时复杂。（2）不提供荷载组合，提供工具供用户自己组合获取结果。其特点是自由，但对用户专业要求高，用户在使用时要保证组合的完整性和正确性，有一定的难度。 经过研究，通用的组合算法和各组合的界面配置结合能解决目前的问题。只需要编制一种通用组合算法，各组合的细节在界面上配置完成后成为规范库，作为软件的一部分。这种方式编码工作量小，组合配置自由透明，用户使用简单。 2 荷载组合分析 桥梁工程设计中，对于结构的验算需要使用荷载组合的结果。每种验算对荷载组合的要求各不同，荷载组合数量繁多。通过深入研究，荷载组合的本质是各荷载类型值按组合系数处理后的汇总值[1]，其特点如表1所示。 从表1可以看出，荷载组合的不同点较多，受外部影响大，表面上难以统一，因此，在以前的软件开发中，每种荷载组合都是独立编码，由于规范多，组合多，导致编码量大，测试工作量大。通用的组合算法把不同点分解成界面配置和通用算法，从而大幅度降低了编码工作量，用一种通用组合就可以实现所有规范的所有组合计算。 表1 荷载组合特点条目 相同 不同荷载类型 由荷载组成 选用哪种荷载与类型相关与荷载值相关组合系数类型分项系数重要性系数调整系数类型分项系数值与荷载类型值相关重要性系数值与荷载类型相关调整系数与很多因素相关效应汇总 按荷载类型组合荷载类型选用与组合相关荷载类型间有互斥关系荷载类型间有合并关系 2.1 荷载类型 荷载类型是荷载组合的核心，不同的荷载类型其系数的特点不同，荷载类型根据作用特点分为永久作用和可变作用。组合时，永久作用始终参加，根据对结构的承载能力是否不利采取不同的系数；可变作用只有在对结构的承载能力不利时才参与组合[2]。可变作用根据特点分为2种：作用的各荷载有可能出现时，此时只要对组合有贡献，即对结构的承载能力不利，都会参与；作用的各荷载只会出现1种时，需要挑出对组合最有贡献的荷载参与组合。 由此可见，根据荷载类型在组合中计算的特点，将其分为3种：都参与组合、挑贡献者参与组合、挑最大值参与组合。 2.2 组合系数 荷载类型在参与组合时，要考虑各类系数。经研究，所有的系数可归类为3种：分项系数、调整系数、重要性系数。（1）分项系数，每种荷载类型都有，对于永久作用，分项系数按是否对组合有利分为2个系数。（2）调整系数只在部分组合中用到，对部分可变作用的系数调整，调整系数有绝对系数和相对系数2种。当为相对系数时，与分项系数结合成为绝对系数，不参与调整的系数为1.0。（3）重要性系数，部分组合的部分作用不计入重要性系数时，其系数为1.0，否则，使用结构的重要性系数，如表2所示[3]。 表2 组合系数系数名称 系数值或决定系数的因素重要性系数 荷载类型，不计时系数为1.0分项系数 荷载类型，荷载类型值，有不利和有利两个系数调整系数 参与调整的荷载类型，荷载类型值，外部条件分绝对系数和相对系数，不调整时相对系数为1.0综合系数 重要性系数、分项系数、调整系数相对系数重要性系数、调整系数绝对系数 各系数根据组合特点分别制定，指定组合中，分项系数与具体的效应值相关，永久作用的分项系数要判断效应值对组合是否有利；调整系数是多项可变作用综合计算比较后得到；重要性系数与具体组合相关。 2.3 效应汇总 效应的组合结果由该效应在各荷载类型中的值合并得到，但是在汇总过程中，需要考虑如下内容：参与的荷载类型有些是互斥的，需要把互斥的荷载类型分成多组，分别计算，然后挑选一组最值；在计算调整系数时，部分荷载类型需要多种合并成一种参与调整计算；对于部分荷载类型，还需要考虑组类型，如汽车荷载，对于多组汽车荷载，其组合时，每组是同时存在的，各组是挑最大值参与组合[4]。 效应的汇总与计算过程密切相关，汇总时，需要按互斥效应进行分组，对各组分别计算。在调整系数计算的过程中，按调整方式分情况计算。对所有组的所有情况分别计算，各效应分别挑选一组最大值效应合并成组合效应。 3 通用组合算法 通用的组合算法有如下内容：荷载类型分组；计算荷载类型初效应；计算组合系数值；汇总组合效应；步骤如下： 1）荷载类型按互斥分成多组，每组分别计算。如果没有互斥，那么就是一组。 2）根据荷载类型的计算特点，挑选效应荷载，计算得到各效应荷载类型的原始值，全零值的效应以及相等值的效应需要根据零值处理原则综合效应结果来挑选。根据组合荷载类型合并荷载类型，对原始值加工，为荷载组合提供初效应。 3）根据荷载类型效应值，荷载类型计算特点，得到分项系数；根据荷载类型，得到重要性系数；调整系数根据调整条件，计算有效的调整情况，对每种调整情况分别计算，挑选最值情况下的调整系数。 4）对互斥的各组比较，选用最值，对各效应合并。对效应分大组，计算大组在组合中的比重，为铁路规范的组合做进一步处理。 在系数定义中，通过引入变量和表达式的计算解决系数的复杂性，变量可以是临时自定义，也可以是规范中外部值[5]。通用组合算法对变量和表达式的计算提供通用算法，从而实现了系数的统一计算。 4 变量和表达式的通用算法 组合配置界面的系数定义中，为了适用各种复杂情况，引入了变量和表达式。在调整系数定义时，判断条件需要支持参数为荷载类型的函数运算、荷载类型的加减运算以及判断表达式的运算。另外，系数值有可能是外部定义的变量，也需要支持，如挠度验算时采用的组合，其系数与外部定义的挠度系数相关。 荷载类型的函数运算需要支持如下内容：对指定的荷载效应，计算有效的荷载类型个数，有效的荷载类型名称，荷载类型效应值最值效应的名称排序[6]。 5 结语 在新开发的桥梁博士V4计算软件中，通用组合代码的编制量是传统所有组合的5%不到，新增规范和组合时不需要修改代码，组合细节在规范界面中配置，完全透明和自由，由专业高端人员完成配置，保证了组合的正确性和完整性。 1 引言在已有的桥梁计算软件中，荷载的组合方式有以下2种：（1）通过在软件内部对每种规范的各种组合编制大量的代码实现。特点是使用简单，软件编制和测试工作量大，规范更新时复杂。（2）不提供荷载组合，提供工具供用户自己组合获取结果。其特点是自由，但对用户专业要求高，用户在使用时要保证组合的完整性和正确性，有一定的难度。经过研究，通用的组合算法和各组合的界面配置结合能解决目前的问题。只需要编制一种通用组合算法，各组合的细节在界面上配置完成后成为规范库，作为软件的一部分。这种方式编码工作量小，组合配置自由透明，用户使用简单。2 荷载组合分析桥梁工程设计中，对于结构的验算需要使用荷载组合的结果。每种验算对荷载组合的要求各不同，荷载组合数量繁多。通过深入研究，荷载组合的本质是各荷载类型值按组合系数处理后的汇总值[1]，其特点如表1所示。从表1可以看出，荷载组合的不同点较多，受外部影响大，表面上难以统一，因此，在以前的软件开发中，每种荷载组合都是独立编码，由于规范多，组合多，导致编码量大，测试工作量大。通用的组合算法把不同点分解成界面配置和通用算法，从而大幅度降低了编码工作量，用一种通用组合就可以实现所有规范的所有组合计算。表1 荷载组合特点条目 相同 不同荷载类型 由荷载组成 选用哪种荷载与类型相关与荷载值相关组合系数类型分项系数重要性系数调整系数类型分项系数值与荷载类型值相关重要性系数值与荷载类型相关调整系数与很多因素相关效应汇总 按荷载类型组合荷载类型选用与组合相关荷载类型间有互斥关系荷载类型间有合并关系2.1 荷载类型荷载类型是荷载组合的核心，不同的荷载类型其系数的特点不同，荷载类型根据作用特点分为永久作用和可变作用。组合时，永久作用始终参加，根据对结构的承载能力是否不利采取不同的系数；可变作用只有在对结构的承载能力不利时才参与组合[2]。可变作用根据特点分为2种：作用的各荷载有可能出现时，此时只要对组合有贡献，即对结构的承载能力不利，都会参与；作用的各荷载只会出现1种时，需要挑出对组合最有贡献的荷载参与组合。由此可见，根据荷载类型在组合中计算的特点，将其分为3种：都参与组合、挑贡献者参与组合、挑最大值参与组合。2.2 组合系数荷载类型在参与组合时，要考虑各类系数。经研究，所有的系数可归类为3种：分项系数、调整系数、重要性系数。（1）分项系数，每种荷载类型都有，对于永久作用，分项系数按是否对组合有利分为2个系数。（2）调整系数只在部分组合中用到，对部分可变作用的系数调整，调整系数有绝对系数和相对系数2种。当为相对系数时，与分项系数结合成为绝对系数，不参与调整的系数为1.0。（3）重要性系数，部分组合的部分作用不计入重要性系数时，其系数为1.0，否则，使用结构的重要性系数，如表2所示[3]。表2 组合系数系数名称 系数值或决定系数的因素重要性系数 荷载类型，不计时系数为1.0分项系数 荷载类型，荷载类型值，有不利和有利两个系数调整系数 参与调整的荷载类型，荷载类型值，外部条件分绝对系数和相对系数，不调整时相对系数为1.0综合系数 重要性系数、分项系数、调整系数相对系数重要性系数、调整系数绝对系数各系数根据组合特点分别制定，指定组合中，分项系数与具体的效应值相关，永久作用的分项系数要判断效应值对组合是否有利；调整系数是多项可变作用综合计算比较后得到；重要性系数与具体组合相关。2.3 效应汇总效应的组合结果由该效应在各荷载类型中的值合并得到，但是在汇总过程中，需要考虑如下内容：参与的荷载类型有些是互斥的，需要把互斥的荷载类型分成多组，分别计算，然后挑选一组最值；在计算调整系数时，部分荷载类型需要多种合并成一种参与调整计算；对于部分荷载类型，还需要考虑组类型，如汽车荷载，对于多组汽车荷载，其组合时，每组是同时存在的，各组是挑最大值参与组合[4]。效应的汇总与计算过程密切相关，汇总时，需要按互斥效应进行分组，对各组分别计算。在调整系数计算的过程中，按调整方式分情况计算。对所有组的所有情况分别计算，各效应分别挑选一组最大值效应合并成组合效应。3 通用组合算法通用的组合算法有如下内容：荷载类型分组；计算荷载类型初效应；计算组合系数值；汇总组合效应；步骤如下：1）荷载类型按互斥分成多组，每组分别计算。如果没有互斥，那么就是一组。2）根据荷载类型的计算特点，挑选效应荷载，计算得到各效应荷载类型的原始值，全零值的效应以及相等值的效应需要根据零值处理原则综合效应结果来挑选。根据组合荷载类型合并荷载类型，对原始值加工，为荷载组合提供初效应。3）根据荷载类型效应值，荷载类型计算特点，得到分项系数；根据荷载类型，得到重要性系数；调整系数根据调整条件，计算有效的调整情况，对每种调整情况分别计算，挑选最值情况下的调整系数。4）对互斥的各组比较，选用最值，对各效应合并。对效应分大组，计算大组在组合中的比重，为铁路规范的组合做进一步处理。在系数定义中，通过引入变量和表达式的计算解决系数的复杂性，变量可以是临时自定义，也可以是规范中外部值[5]。通用组合算法对变量和表达式的计算提供通用算法，从而实现了系数的统一计算。4 变量和表达式的通用算法组合配置界面的系数定义中，为了适用各种复杂情况，引入了变量和表达式。在调整系数定义时，判断条件需要支持参数为荷载类型的函数运算、荷载类型的加减运算以及判断表达式的运算。另外，系数值有可能是外部定义的变量，也需要支持，如挠度验算时采用的组合，其系数与外部定义的挠度系数相关。荷载类型的函数运算需要支持如下内容：对指定的荷载效应，计算有效的荷载类型个数，有效的荷载类型名称，荷载类型效应值最值效应的名称排序[6]。5 结语在新开发的桥梁博士V4计算软件中，通用组合代码的编制量是传统所有组合的5%不到，新增规范和组合时不需要修改代码，组合细节在规范界面中配置，完全透明和自由，由专业高端人员完成配置，保证了组合的正确性和完整性。【参考文献】【1】JTG D60—2004公路桥涵设计通用规范[S].【2】JTG D63—2007公路桥涵地基与基础设计规范[S].【3】JTG D64—2015公路钢结构桥梁设计规范[S].【4】TB 10002.3—2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].【5】JTG D62—2016公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].【6】CJJ 11—2011城市桥梁设计规范[S].

文章来源：《数字技术与应用》 网址: http://www.szjsyyyzz.cn/qikandaodu/2020/0529/337.html