串聯(lián)拉索沿導(dǎo)索空中累積滑移施工關(guān)鍵技術(shù)及FAST工程應(yīng)用研究.pdf

1、我國(guó)利用中國(guó)貴州喀斯特洼地，建造500m口徑具有主動(dòng)反射面的大型射電望遠(yuǎn)鏡FAST（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope）。其中，F(xiàn)AST主動(dòng)反射面的支承結(jié)構(gòu)屬于巨型空間結(jié)構(gòu)。主索網(wǎng)固定在周圈環(huán)梁上，下拉索下端與地面促動(dòng)器相連以控制整個(gè)索網(wǎng)變形。主索網(wǎng)水平投影直徑達(dá)到500m，最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的落差達(dá)到134.0m。FAST主動(dòng)反射面主體支承結(jié)構(gòu)由主索網(wǎng)、下拉索、格構(gòu)式圈梁和格構(gòu)式

2、鋼柱以及格構(gòu)柱基礎(chǔ)組成。主索網(wǎng)為短程線型三角形網(wǎng)格，除邊界節(jié)點(diǎn)外每個(gè)主索網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連接6根主索和1根下拉索，共2225個(gè)主索節(jié)點(diǎn)，合計(jì)約400t，6670根主索和2225根下拉索，約1170噸，主索長(zhǎng)度為11.0m左右，下拉索長(zhǎng)度在4.0m至60.0m之間不等，索體采用OVM.ST型高應(yīng)力幅拉索體系。
　　建設(shè)場(chǎng)地為喀斯特洼地，洼地呈“鍋狀”，但其形狀與理想球面相距甚遠(yuǎn)，僅在洼地底部有較為平坦的場(chǎng)地，拉索無(wú)法在地面展開進(jìn)行組裝，不能進(jìn)

3、行整體提升，搭設(shè)滿堂支撐塔架平臺(tái)安裝的方法也不可行。因?yàn)橹苋︿撊α菏┕ね瓿珊笤龠M(jìn)行索網(wǎng)施工，所以可以考慮借助周圈鋼圈梁進(jìn)行空間牽引安裝。
　　根據(jù)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)劃分為5+1個(gè)區(qū)域施工，其中1個(gè)區(qū)域?yàn)橹嗡馨惭b區(qū)，5個(gè)對(duì)稱區(qū)域由沿導(dǎo)索牽引安裝區(qū)和擴(kuò)展部分安裝區(qū)組成。其中支撐塔架安裝區(qū)先施工安裝完畢，接著安裝對(duì)稱軸位置的拉索，然后對(duì)稱向兩側(cè)擴(kuò)展施工。主索和下拉索安裝完成后，促動(dòng)器預(yù)緊張拉下拉索。
　　本文根據(jù)索網(wǎng)結(jié)

4、構(gòu)特點(diǎn)，提出了串聯(lián)拉索沿導(dǎo)索空中累積滑移安裝方法，即將串聯(lián)的結(jié)構(gòu)索通過吊桿或倒鏈葫蘆掛在導(dǎo)索下，利用牽引索將拉索由下至上沿導(dǎo)索累積牽引就位。串聯(lián)拉索沿導(dǎo)索空中累積滑移安裝施工方法主要運(yùn)用于對(duì)稱區(qū)域索網(wǎng)徑向索的安裝。該方法充分發(fā)揮了導(dǎo)索既導(dǎo)向又承重的作用，構(gòu)成簡(jiǎn)單，施工措施費(fèi)用低。
　　牽引過程中存在包括松垂拉索、滑移的機(jī)構(gòu)大位移，結(jié)構(gòu)索、導(dǎo)索和牽引索的索力和位形相互影響大，應(yīng)進(jìn)行牽引過程分析，掌握過程中各索力和整體位形的變化規(guī)律，

5、確定合理的施工參數(shù)，包括:導(dǎo)索和牽引索的最大拉力、導(dǎo)索安裝無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度（簡(jiǎn)稱原長(zhǎng)）等。其過程分析方法，是基于NDFEM法找形，根據(jù)導(dǎo)索單元組總原長(zhǎng)不變的原則，采用調(diào)整導(dǎo)索各單元原長(zhǎng)的方法來(lái)模擬滑輪在導(dǎo)索上的移動(dòng)，并提出和對(duì)比了四種策略，通過算例分析，指出“逐單元遞推倍增”策略具有更高分析效率。
　　分別設(shè)定導(dǎo)索原長(zhǎng)為主索原長(zhǎng)、端點(diǎn)距離和中間值，采用“逐單元遞推倍增”策略分析對(duì)比三種原長(zhǎng)下的分析模型。指出了關(guān)鍵施工參數(shù)的變化規(guī)律，得出

6、:(1)導(dǎo)索線形在起始工況是最不利的，導(dǎo)索原長(zhǎng)不宜過長(zhǎng)且不應(yīng)超過主索原長(zhǎng);(2)導(dǎo)索和牽引索的索力變化受導(dǎo)索原長(zhǎng)影響大，且較為敏感;(3)合理的導(dǎo)索原長(zhǎng)應(yīng)介于主索原長(zhǎng)和兩端距離之間。
　　對(duì)對(duì)稱軸處沿導(dǎo)索牽引安裝區(qū)索網(wǎng)的施工過程分析時(shí)，取出一根導(dǎo)索進(jìn)行施工方法及施工過程分析方法的研究。采用“逐單元遞推倍增”策略進(jìn)行對(duì)比分析，得出了與算例基本相符的結(jié)果，同時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，得出了實(shí)際施工時(shí)所需要的施工參數(shù)，包括:導(dǎo)索無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度和拉力、

7、牽引索拉力等。
　　本文根據(jù)沿導(dǎo)索牽引安裝區(qū)的導(dǎo)索和擴(kuò)展部分安裝區(qū)的貓道下端錨固位置，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況確定了獨(dú)立塔架的布置位置。通過對(duì)沿導(dǎo)索牽引安裝區(qū)和擴(kuò)展部分安裝區(qū)進(jìn)行施工過程分析，得到導(dǎo)索和貓道索對(duì)下錨固點(diǎn)的作用力。根據(jù)作用力大小及方向，確定了通過單層平面桁架連接獨(dú)立塔架增加結(jié)構(gòu)整體性，通過設(shè)置背索減小塔架負(fù)擔(dān)的塔架總體設(shè)計(jì)方案。根據(jù)施工過程設(shè)定多組荷載組合，對(duì)塔架進(jìn)行了施工過程分析，確定了一套切實(shí)可行的施工方案。