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　　摘要自行式液压平板车(Self-propelledmodulartransporter，SPMT)主要应用于重型和超大型结构物的运输，在港口码头大件滚装、装备制造业、海洋石油、化工、桥梁建造等工程领域应用广泛。由于货物荷载大，SPMT的车板常常发生较大挠曲变形，且变形随货物、支墩位置变化而变化。工程技术人员需要综合考虑SPMT的支撑原理及升降调节能力，这涉及复杂的力学计算，且计算过程复杂，效率不高。依靠施工经验完成操作，具有较大的主观性。本文利用有限元设计方法，辅助用户设计并优化布车位置及运输支撑位置，达到减少SPMT受力及变形情况，降低施工风险的目的。

　　关键词SPMT;有限元;支撑原理;优化设计

　　0引言

　　SPMT运输相较于其他陆上运输方式，最大的特点是每组小车均能提供一致的均布反力，普通运输设备运输支点反力完全依靠重心的位置，距离重心近的支点反力大。而SPMT小车是由联通的油压系统提供支撑反力，可以把较大的反力均布分部在一组反力上[1]。

　　1SPMT运输设计常规做法

　　SPMT运输设计的核心是配车设计，配车设计需要对各种可能的液压分组方式进行计算校核，存在多种可行的分组方式，需要人为的按优劣对比，选择最优的配车方案。计算校核包含SPMT车板在货物荷载作用下的剪刀、弯矩以及挠曲变形等力学结果等等，根据结果调整配车分组，反复调整SPMT轴线的分组尝试，找到合理的分组方案，需要大量的人力投入。本文按有限元的方式对SPMT主梁的受力情况进行分析，通过支撑位置的调整，达到优化车板受力情况的目的。

　　相关期刊推荐：《海洋工程装备与技术》(双月刊)创刊于2014年，是由上海交通大学主管、上海交通大学出版社主办的综合性学术刊物，本刊以介绍我同海洋工程装备方面的研究、设计、实验、生产、使用和管理等方面的成果以及学术动态为宗旨。

　　2SPMT配车计算

　　2.1SPMT车辆轴压计算原理

　　假定地面基本平整，忽略压力沿地面方向的分量，仅考虑垂向分量。建立如图1所示坐标系，按三点支撑进行配车，后支撑点轴压为P1，前支撑点轴压为P2，轴压计算以垂向力的平衡方程和力矩的平衡方程作为控制方程。

　　2.2SPMT车货系统力学计算模型

　　SPMT车辆装载的大件货物一般刚度较大，例如化工反应器、液化天然气加工厂等，与车辆车板相比，其变形可以忽略。因此，本文假定货物为完全刚性，而车板为线弹性体。另外，较长的货物一般由多个支墩支撑在车板上，支墩也具有较大刚度，可视为刚性体，如图2(a)所示。因此，整个车货系统可概化为多跨连续梁力学模型，其中车板概化为梁，支墩概化为固定铰支座，各轴线压力概化相同位置处的集中力，概化后的力学模型如图2(b)所示。

　　2.3有限元模拟实现方法

　　根据弹性力学有限模型计算出SPMT车板在货物荷载作用下的剪刀、弯矩以及挠曲变形等力学结果，根据挠度曲线等计算结果，调整货物重心位置、支墩位置等信息[3]，有时需要重新分组，重新校核力学结果，选择最优的配车方案和最有利的支撑位置。

　　3实例演示

　　3.1配车数据

　　确定基本的配车方案，需明确的数据如下：动力机组、轴线数量、分组排列、分组支撑方式、货物信息、抬梁等工装等的数量、重量及尺寸等信息。

　　3.2配车初步设计

　　采用三点支撑方式。按照简单对称的原则布置抬梁和货物，具体分组方式如图3所示。

　　计算可得各个支撑组压差分布云图，如图4所示。可以看出，当前的货物重心位置在云图红色区域，支撑组压差较大。因此可以将货物向云图中蓝色区域移动，使得重心落入范围内。

　　3.3初步设计的支撑组压力和支反力

　　对以上车板受力进行力学计算，计算结果如图5～图7所示①。

　　3.4优化调整设计

　　可见SPMT车板后端承受较大的弯矩及剪力作用，产生了较大的变形，对安全不利。所以将SPMT上方的运输支撑位置进行调整，重新计算相关参数，得到如图8～图10所示的优化后力学参数曲线。

　　3.5优化前后力学性能对比

　　将优化前后的SPMT力学曲线进行对比，得到如图11～图13所示的几组曲线。

　　将优化前后的SPMT力学参数进行对比，如表1所示，可以看出优化后支撑组压差大幅度减小(从5.17%减小至0.21%)，最大支反力也有明显减小(从160t减小至41t)，优化效果明显。

　　4结语

　　针对SPMT模块车配车分组，不同的技术人员会选择不同的分组方式，根据力学计算结果再对初始配车方案进行调整。本文运用有限元分析方法建立力学模型，能得到SPMT分组压力的云图显示及车板主梁力学曲线，通过不断调整运输支撑点的位置能够实现车板受力的优化，帮助技术人员选择最优方案。