国内海洋平台的上部组块吨位越来越大，上万吨级的上部组块非常普遍；新型海洋平台的重量已经超过了浮式起重机的起重能力，海洋平台传统的安装方法已经不能满足超大型的上部组块海上安装需求。作为一种相对新型的安装方法，海洋平台浮托安装得到了工程界的认可、目前被广泛地运用于实际工程安装。海洋平台浮托安装需要借助于一些关键的设备和装置来完成整个安装过程，其中桩腿耦合装置（LMU）是浮托安装过程中非常关键的缓冲装置，在海洋平台浮托安装中起着非常重要的作用。本文即针对桩腿耦合装置进行结构优化设计，以便为海洋平台浮托安装的成功提供技术支持。首先，利用大型结构分析软件ABAQUS对桩腿耦合装置进行了建模，考虑了不同材料之间的接触与摩擦。对桩腿耦合装置施加垂向和侧向荷载以模拟垂向撞击力和侧向撞击力，对桩腿耦合装置进行了受力-变形分析，得到了不同工况下桩腿耦合装置的应力与位移。其次，为了使桩腿耦合装置受力合理，对活塞与钢架，进行了结构优化设计。研究了活塞和钢架的厚度以及活塞内导管与橡胶、垫板、钢架的接触距离。研究结果表明，优化后的桩腿耦合装置，性能更加优越，能够承受垂直荷载1750吨、垂直于V形接收器250吨的荷载。最后，研究了垂直橡胶层数对桩腿耦合装置缓冲性能的影响。通过设置总高度相同的两层垂直橡胶与三层垂直橡胶，分析两种不同层数的橡胶对桩腿耦合装置的受力性能影响。研究结果表明，在静荷载作用时：不同层数橡胶下的LMU各部件的最大应力变化不大、但是对各部件的位移影响很大。