1.1设计目的及意义

毕业设计是土木工程专业教学中的重要环节。其主要目的是：培养学生综合应用所学基础理论和专业知识，解决一般工程技术问题的能力，进一步提高和训练学生的工程制图、理论分析、结构设计、施工方案设计、计算机应用和外文阅读能力。通过毕业设计，使学生对一般土木工程的土建设计与施工内容、施工全过程有比较全面的了解，熟悉有关规范、规程、手册和工具书，为今后独立工作打下基础。毕业设计应强调理论联系实际，提高学生分析、解决工程实际问题的能力，注意培养学生踏实、细致、严格、认真和吃苦耐劳的工作作风。本次的设计题目是东三环C4立交工程主桥设计，其为我们提供了综合应用专业知识的机会，对于提高综合素质和提升实际工作能力有着非常巨大的帮助，对能熟练掌握CAD，MIDAS等设计软件的操作方法等也具有十分重要的意义。修建东三环C4立交桥，可极大的改善交通压力，对人民的出行方便提供了极大的便利

1.2国内外研究现状分析

1.2.1城市桥梁发展现状

近十年来，引进、消化、吸收外国建桥经验，以先进的技术集成为依托，建成各种体系桥梁占据世界桥梁跨径记录的半壁江山。桥梁结构分析手段、分析方法等全面与世界先进水平接轨。特别是通过大跨进跨河、跨海桥梁工程，把世界桥梁工程界的目光聚焦在中国。随着城市交通的爆炸性增长，城市桥梁设计建造理念发生了改变，桥梁不再仅仅省交通功能，它越来越成为城市景观、城市标志性建筑的重要体现。注重以人为本、环境保护，一大批城市景观桥梁建成通车，不仅完善了城市交通网络，改善了城市通通行，也为城市创造了亮丽的风景线。

以拱 － 梁组合、辅索结构、空间索结构、辅助墩为代表，将“不能”变成现实，打破了传统合理桥梁结构布置的限制。以钢 － 混凝土组合结构发挥了不同材料性能的各自优越性，以体外预应力技术改善了结构的耐久性。整孔预制架设、移动模架、节段拼装、组合梁的钢骨架假设与混凝土桥面板现浇，转体施工等施工工法，保证了城市在不中断交通

1.2.2我国公路桥梁发展趋势

随着科技的发展，新材料的开发和应用，在桥梁设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段，进行有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。目前，我国桥梁建设正在与国际接轨，开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。

（1） 跨径不断增大

目前，世界上钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m，钢斜拉桥为890m，而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径已经突破1000m，钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥，梁桥的最大跨径为300m，拱桥已达420m，斜拉桥为530m。

（2） 桥型不断丰富

本世纪50～60年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力；斜拉桥的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力；悬索桥采用钢箱加劲梁，技术上出现新的突破。

（3） 结构不断轻型化

悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板，使梁的高跨比大大减少，非常轻盈；拱桥采用少箱

甚至拱肋或桁架体系；梁桥采用长悬臂、薄板件等，这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。

（4） 重视美学及环境保护

桥梁是人类最杰出的建筑之一，闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥，这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品，成为陆地、江河、海洋和天空的景观，成为城市标志性建筑。因此，21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计基本内容

从方案性能、工程数量、材料用量、工程造价、投资来源、美学特点、施工难易程度和施工力量等方面，综合分析比较，对一座5跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥进行结构计算和施工图设计。

主要设计内容包括：

1.进行方案比选，确定主要技术指标，编制设计说明；

2.桥跨总体布置及结构尺寸拟定，完成主梁高度、横截面形式、箱梁底板厚度、腹板宽度等细部尺寸设计，进行支撑体系设计；

3.建立有限元计算模型，完成内力效应计算及荷载组合；

4.预应力体系设计，预应力钢束的估算及布置，预应力损失及有效应力的计算；

5.温度、徐变、预加力、支座位移等引起的次内力的计算；

6.主梁截面验算，强度验算，抗裂验算、挠度验算等；

7.主要工程量计算；

下部结构主要构件（墩、台、基础）的设计和验算。

按任务书规定完成所有设计内容，编写设计计算说明书，并绘制详细的设计及施工图纸

2.2拟采用的技术方案及措施

（1）学习使用CAD，MIDAS软件

（2）查找相应规范并收集图纸

（3）正确使用规范及手册

（4）综合分析比较，选出一个最优桥梁方案：变截面混凝土连续箱梁，桥梁结构30 30 40 30 30m

（5）选取合理桥型并拟定结构尺寸，截面形式等，进行桥梁总体布置

（6）根据桥型特点和施工条件，设计合理的施工方案

（7）建立桥梁上部结构的有限元模型，利用Midas软件计算各种荷载作用下结构的内力、位移及反力

（8）计算活载和荷载组合，验算上部结构主要构件的强度、刚度与稳定性；

（9）通过适当的手算完成下部结构主要构件（墩、台、基础）的设计和验算

[1] 公路工程技术标准（JTG B01-2014）北京：人民交通出版社，2014

[2] 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）北京：人民交通出版社，2015

[3] 钢-混凝土组合桥梁设计规范(GB 50917-2013) 北京：中国计划出版社，2013

[4] 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2012）北京：人民交通出版社，2012

[5] 公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）北京：人民交通出版社，2007

[6] 公路工程抗震设计规范（JTGB02-2013）北京：人民交通出版社，2013

[7] 公路桥涵施工技术规范（JTGTF50-2011）北京：人民交通出版社，2011

[8] 毛瑞祥、程翔云主编．公路桥涵设计手册·基本资料．北京：人民交通出版社，2004

[9] 徐光辉、胡明义主编．公路桥涵设计手册·梁桥（上、下册）．北京：人民交通出版社，1996

[10] 江祖铭,王崇礼主编．公路桥涵设计手册·墩台与基础．北京：人民交通出版社 1996

[11] 汪祖铭,王崇礼主编．公路桥涵设计手册·桥梁附属构造与支座．北京：人民交通出版社，1993

[12] 陈忠延等编著．土木工程专业毕业设计指南：桥梁工程分册．北京：中国水利水电出版社，2000

[16] Phillip F.G. Banfill, Ewan M. Szadurski, Alan M.Forster. Deterioration of natural hydrauliclime mortars, II: Effects of chemically accelerated leaching on physical andmechanical properties of carbonated materials[J]. Constructionand Building Materials, 2016, 111.

[17] Dinesh Kumar, Shibayan Sarkar. Numerical investigation of hydraulicload and stress induced in Savonius hydrokinetic turbine with the effects ofaugmentation techniques through fluid-structure interaction analysis[J]. Energy,2016, 116.

[18] Michael J. Reardon, Neal S. Kleiman. Highway to the Heart or one more forthe road? The continued life of direct aortic access for TAVR[J]. TheJournal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, 2016.

[19] Fabien Ezedine, Jean-Marc Linares, Jean-Michel Sprauelet al.. Smart sequential multilaterationmeasurement strategy for volumetric error compensation of an extra-smallmachine tool[J]. Precision Engineering, 2016, 43.

1.1设计目的及意义

毕业设计是土木工程专业教学中的重要环节。其主要目的是：培养学生综合应用所学基础理论和专业知识，解决一般工程技术问题的能力，进一步提高和训练学生的工程制图、理论分析、结构设计、施工方案设计、计算机应用和外文阅读能力。通过毕业设计，使学生对一般土木工程的土建设计与施工内容、施工全过程有比较全面的了解，熟悉有关规范、规程、手册和工具书，为今后独立工作打下基础。毕业设计应强调理论联系实际，提高学生分析、解决工程实际问题的能力，注意培养学生踏实、细致、严格、认真和吃苦耐劳的工作作风。本次的设计题目是东三环C4立交工程主桥设计，其为我们提供了综合应用专业知识的机会，对于提高综合素质和提升实际工作能力有着非常巨大的帮助，对能熟练掌握CAD，MIDAS等设计软件的操作方法等也具有十分重要的意义。修建东三环C4立交桥，可极大的改善交通压力，对人民的出行方便提供了极大的便利

1.2国内外研究现状分析

1.2.1城市桥梁发展现状

近十年来，引进、消化、吸收外国建桥经验，以先进的技术集成为依托，建成各种体系桥梁占据世界桥梁跨径记录的半壁江山。桥梁结构分析手段、分析方法等全面与世界先进水平接轨。特别是通过大跨进跨河、跨海桥梁工程，把世界桥梁工程界的目光聚焦在中国。随着城市交通的爆炸性增长，城市桥梁设计建造理念发生了改变，桥梁不再仅仅省交通功能，它越来越成为城市景观、城市标志性建筑的重要体现。注重以人为本、环境保护，一大批城市景观桥梁建成通车，不仅完善了城市交通网络，改善了城市通通行，也为城市创造了亮丽的风景线。