LMU结构的强度分析

陈建民 李怀亮 李新超 王明伦 喻大银

摘 要：高速铁路的无砟轨道主要是以钢筋混凝土与沥青混凝土的整体式道床来取代散粒体的道砟轨道结构。这与砟轨道相比较，稳定性、安全性、连续性、平顺性更加显著，大大减小了轨道的维修难度，使设施的维修工程大大减小，节省工程投资。在无砟轨道的应用过程中，要确保轨道的可靠性，还需要通过CPII控制网测量技术，来对轨道进行有效的控制与测量，确保高速铁路的行车安全，使控制网更加的精准。

关键词：高速铁路；无砟轨道；CPIII控制网；测量技术

世界范围陆上石油储量增量已无显著空间，各国着眼于海上石油。而随着科技的发展，起重机的起重能力已经跟不上大型、超大型海洋结构物的重量。

浮托法目前被广泛使用来替代传统方法。其中桩腿对接耦合装置（LMU）在浮托法中起到承上启下的作用，用来连接上部组块与导管架。本文将对LMU结构的强度进行分析。

1 模型简化

图1是LMU的结构图，该结构可以分成LMU连接座和LMU弹性芯两部分，LMU弹性芯是图1（a）中矩形框中的部分，矩形框外的部分是LMU连接座。彈性芯和连接座之间是通过橡胶件接触和钢-钢接触耦合在一起的。本文采用简化模型对LMU的结构进行受力分析。图1（b） 是简化后的力学模型，该模型将弹性芯和连接座的相互作用进行力边界或约束边界处理，使得耦合问题分成弹性芯结构和连接座结构两个独立部分进行计算。

2 计算工况

针对 LMU 的工作特点，要求LMU结构能同时承受水平载荷500吨、垂向载荷596吨的浮拖安装工况。在要求的工况下，弹性芯和连接座结构中的应力分布可以用图1（b）的简化力学模型计算得到。

3 LMU 结构受力分析

3.1 弹性芯的受力分析

在水平载荷500吨、垂向载荷为596吨的情况下弹性芯的受力情况见图2所示，最大应力为366MPa，最大应力位置见图2中的标注。LMU 结构所用钢材是Q355，该材料的许用应力为284MPa。最大应力大于许用应力，该工况下结构是不安全，需加强。

3.2 对弹性芯结构的强化设计

由图2可知，横向载荷500吨及垂向载荷596吨的情况下，弹性芯上的最大应力为366 MPa，应力最大点的位于直径为465mm圆筒的外表面，需对圆筒进行加强。

原圆筒的壁厚为60mm， 加强后的圆筒的外径仍然为465mm，内径由345 mm改为285mm。即壁厚由60mm增加为90mm。加强后的弹性芯结构应力分布如图3所示。

由图 3可知，水平载荷为500吨的工况下，加强后弹性芯承受的最大应力为284MPa，等于许用应力，满足使用要求。

3.3 连接座的受力分析

在横向载荷500吨及垂向载荷596吨的情况下，连接座的应力分布情况见图4所示。最大应力为190MPa，最大应力小于许用应力284MPa，结构是安全的。

4 结论

通过对 LMU 结构的强度分析，原设计的LMU 结构在596吨垂向载荷和500吨水平载荷作用下，连接座承受的最大应力为190MPa，小于许用应力，是安全的。

弹性芯承受的最大应力为366MPa，大于许用应力，需加强。加强后弹性芯承受的最大应力为284MPa，等于许用应力，满足使用要求。