LMU結構的強度分析

陳建民 李懷亮 李新超 王明倫 喻大銀

摘 要：高速鐵路的無砟軌道主要是以鋼筋混凝土與瀝青混凝土的整體式道床來取代散粒體的道砟軌道結構。這與砟軌道相比較，穩定性、安全性、連續性、平順性更加顯著，大大減小了軌道的維修難度，使設施的維修工程大大減小，節省工程投資。在無砟軌道的應用過程中，要確保軌道的可靠性，還需要通過CPII控制網測量技術，來對軌道進行有效的控制與測量，確保高速鐵路的行車安全，使控制網更加的精準。

關鍵詞：高速鐵路；無砟軌道；CPIII控制網；測量技術

世界范圍陸上石油儲量增量已無顯著空間，各國著眼于海上石油。而隨著科技的發展，起重機的起重能力已經跟不上大型、超大型海洋結構物的重量。

浮托法目前被廣泛使用來替代傳統方法。其中樁腿對接耦合裝置（LMU）在浮托法中起到承上啟下的作用，用來連接上部組塊與導管架。本文將對LMU結構的強度進行分析。

1 模型簡化

圖1是LMU的結構圖，該結構可以分成LMU連接座和LMU彈性芯兩部分，LMU彈性芯是圖1（a）中矩形框中的部分，矩形框外的部分是LMU連接座。彈性芯和連接座之間是通過橡膠件接觸和鋼-鋼接觸耦合在一起的。本文采用簡化模型對LMU的結構進行受力分析。圖1（b） 是簡化后的力學模型，該模型將彈性芯和連接座的相互作用進行力邊界或約束邊界處理，使得耦合問題分成彈性芯結構和連接座結構兩個獨立部分進行計算。

2 計算工況

針對 LMU 的工作特點，要求LMU結構能同時承受水平載荷500噸、垂向載荷596噸的浮拖安裝工況。在要求的工況下，彈性芯和連接座結構中的應力分布可以用圖1（b）的簡化力學模型計算得到。

3 LMU 結構受力分析

3.1 彈性芯的受力分析

在水平載荷500噸、垂向載荷為596噸的情況下彈性芯的受力情況見圖2所示，最大應力為366MPa，最大應力位置見圖2中的標注。LMU 結構所用鋼材是Q355，該材料的許用應力為284MPa。最大應力大于許用應力，該工況下結構是不安全，需加強。

3.2 對彈性芯結構的強化設計

由圖2可知，橫向載荷500噸及垂向載荷596噸的情況下，彈性芯上的最大應力為366 MPa，應力最大點的位于直徑為465mm圓筒的外表面，需對圓筒進行加強。

原圓筒的壁厚為60mm， 加強后的圓筒的外徑仍然為465mm，內徑由345 mm改為285mm。即壁厚由60mm增加為90mm。加強后的彈性芯結構應力分布如圖3所示。

由圖 3可知，水平載荷為500噸的工況下，加強后彈性芯承受的最大應力為284MPa，等于許用應力，滿足使用要求。

3.3 連接座的受力分析

在橫向載荷500噸及垂向載荷596噸的情況下，連接座的應力分布情況見圖4所示。最大應力為190MPa，最大應力小于許用應力284MPa，結構是安全的。

4 結論

通過對 LMU 結構的強度分析，原設計的LMU 結構在596噸垂向載荷和500噸水平載荷作用下，連接座承受的最大應力為190MPa，小于許用應力，是安全的。

彈性芯承受的最大應力為366MPa，大于許用應力，需加強。加強后彈性芯承受的最大應力為284MPa，等于許用應力，滿足使用要求。