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　　摘要自行式液壓平板車(Self-propelledmodulartransporter，SPMT)主要應用于重型和超大型結構物的運輸，在港口碼頭大件滾裝、裝備制造業(yè)、海洋石油、化工、橋梁建造等工程領域應用廣泛。由于貨物荷載大，SPMT的車板常常發(fā)生較大撓曲變形，且變形隨貨物、支墩位置變化而變化。工程技術人員需要綜合考慮SPMT的支撐原理及升降調節(jié)能力，這涉及復雜的力學計算，且計算過程復雜，效率不高。依靠施工經(jīng)驗完成操作，具有較大的主觀性。本文利用有限元設計方法，輔助用戶設計并優(yōu)化布車位置及運輸支撐位置，達到減少SPMT受力及變形情況，降低施工風險的目的。

　　關鍵詞SPMT;有限元;支撐原理;優(yōu)化設計

　　0引言

　　SPMT運輸相較于其他陸上運輸方式，最大的特點是每組小車均能提供一致的均布反力，普通運輸設備運輸支點反力完全依靠重心的位置，距離重心近的支點反力大。而SPMT小車是由聯(lián)通的油壓系統(tǒng)提供支撐反力，可以把較大的反力均布分部在一組反力上[1]。

　　1SPMT運輸設計常規(guī)做法

　　SPMT運輸設計的核心是配車設計，配車設計需要對各種可能的液壓分組方式進行計算校核，存在多種可行的分組方式，需要人為的按優(yōu)劣對比，選擇最優(yōu)的配車方案。計算校核包含SPMT車板在貨物荷載作用下的剪刀、彎矩以及撓曲變形等力學結果等等，根據(jù)結果調整配車分組，反復調整SPMT軸線的分組嘗試，找到合理的分組方案，需要大量的人力投入。本文按有限元的方式對SPMT主梁的受力情況進行分析，通過支撐位置的調整，達到優(yōu)化車板受力情況的目的。

　　相關期刊推薦：《海洋工程裝備與技術》(雙月刊)創(chuàng)刊于2014年，是由上海交通大學主管、上海交通大學出版社主辦的綜合性學術刊物，本刊以介紹我同海洋工程裝備方面的研究、設計、實驗、生產(chǎn)、使用和管理等方面的成果以及學術動態(tài)為宗旨。

　　2SPMT配車計算

　　2.1SPMT車輛軸壓計算原理

　　假定地面基本平整，忽略壓力沿地面方向的分量，僅考慮垂向分量。建立如圖1所示坐標系，按三點支撐進行配車，后支撐點軸壓為P1，前支撐點軸壓為P2，軸壓計算以垂向力的平衡方程和力矩的平衡方程作為控制方程。

　　2.2SPMT車貨系統(tǒng)力學計算模型

　　SPMT車輛裝載的大件貨物一般剛度較大，例如化工反應器、液化天然氣加工廠等，與車輛車板相比，其變形可以忽略。因此，本文假定貨物為完全剛性，而車板為線彈性體。另外，較長的貨物一般由多個支墩支撐在車板上，支墩也具有較大剛度，可視為剛性體，如圖2(a)所示。因此，整個車貨系統(tǒng)可概化為多跨連續(xù)梁力學模型，其中車板概化為梁，支墩概化為固定鉸支座，各軸線壓力概化相同位置處的集中力，概化后的力學模型如圖2(b)所示。

　　2.3有限元模擬實現(xiàn)方法

　　根據(jù)彈性力學有限模型計算出SPMT車板在貨物荷載作用下的剪刀、彎矩以及撓曲變形等力學結果，根據(jù)撓度曲線等計算結果，調整貨物重心位置、支墩位置等信息[3]，有時需要重新分組，重新校核力學結果，選擇最優(yōu)的配車方案和最有利的支撐位置。

　　3實例演示

　　3.1配車數(shù)據(jù)

　　確定基本的配車方案，需明確的數(shù)據(jù)如下：動力機組、軸線數(shù)量、分組排列、分組支撐方式、貨物信息、抬梁等工裝等的數(shù)量、重量及尺寸等信息。

　　3.2配車初步設計

　　采用三點支撐方式。按照簡單對稱的原則布置抬梁和貨物，具體分組方式如圖3所示。

　　計算可得各個支撐組壓差分布云圖，如圖4所示?？梢钥闯?，當前的貨物重心位置在云圖紅色區(qū)域，支撐組壓差較大。因此可以將貨物向云圖中藍色區(qū)域移動，使得重心落入范圍內。

　　3.3初步設計的支撐組壓力和支反力

　　對以上車板受力進行力學計算，計算結果如圖5～圖7所示①。

　　3.4優(yōu)化調整設計

　　可見SPMT車板后端承受較大的彎矩及剪力作用，產(chǎn)生了較大的變形，對安全不利。所以將SPMT上方的運輸支撐位置進行調整，重新計算相關參數(shù)，得到如圖8～圖10所示的優(yōu)化后力學參數(shù)曲線。

　　3.5優(yōu)化前后力學性能對比

　　將優(yōu)化前后的SPMT力學曲線進行對比，得到如圖11～圖13所示的幾組曲線。

　　將優(yōu)化前后的SPMT力學參數(shù)進行對比，如表1所示，可以看出優(yōu)化后支撐組壓差大幅度減小(從5.17%減小至0.21%)，最大支反力也有明顯減小(從160t減小至41t)，優(yōu)化效果明顯。

　　4結語

　　針對SPMT模塊車配車分組，不同的技術人員會選擇不同的分組方式，根據(jù)力學計算結果再對初始配車方案進行調整。本文運用有限元分析方法建立力學模型，能得到SPMT分組壓力的云圖顯示及車板主梁力學曲線，通過不斷調整運輸支撐點的位置能夠實現(xiàn)車板受力的優(yōu)化，幫助技術人員選擇最優(yōu)方案。