FAST索網(wǎng)結(jié)構(gòu)施工方案分析研究.pdf

1、FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)是500米口徑球冠狀射電望遠鏡,是世界上正在計劃及建造中最大的單體射電望遠鏡,開創(chuàng)了建造巨型射電望遠鏡的新模式。本文以FAST實際施工過程為例,對索網(wǎng)結(jié)構(gòu)施工過程產(chǎn)生的問題進行分析。這些問題的研究不僅在FAST項目建設(shè)中有著迫切的需求,而且在類似巨型射電望遠鏡結(jié)構(gòu)中也幾乎處于空白階段,沒有參考依據(jù),因而有著廣泛應用前景,

2、具有明確的工程應用價值和理論創(chuàng)新意義。本文進行了如下幾方面的工作:
　　(1)貴州地貌以高原山地為主,平均海拔在1100米左右,是一個海拔較高、緯度較低、喀斯特地貌發(fā)育的典型山區(qū)。整個結(jié)構(gòu)為一個直徑達500米的球網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu),安裝設(shè)計到施工措施復雜,要求高,如何布置施工設(shè)備、施工措施將是關(guān)系到施工成敗的關(guān)鍵。下拉索初張拉使主索網(wǎng)形成設(shè)計形位是最為關(guān)鍵的工序,由于控制節(jié)點多,節(jié)點應力不統(tǒng)一,如何采用合理的下拉索張拉方案來防止索網(wǎng)局部應

3、力超限,確保索網(wǎng)的形位控制也是工程的重中之重。針對FAST這種采用短程線型網(wǎng)格分割方式的索網(wǎng)結(jié)構(gòu),提出了詳盡的施工組織設(shè)計(包含驗收方案及運輸方案)、面索安裝方案、下拉索張拉方案。
　　(2)FAST工程索網(wǎng)的節(jié)點總共有2225個節(jié)點,每個節(jié)點與6根面索、6個反射面單元及一根下拉索相連。因此節(jié)點的承載力是施工中的重點,將直接關(guān)系到索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的安全性。本文采用通用有限元軟件ANSYS對FAST索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵節(jié)點進行應力及應變的分析,

4、以確保節(jié)點板在正常工作期間的安全性。
　　(3)拉索是索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的核心構(gòu)件之一,服役狀況直接關(guān)系到天文望遠鏡的安全運營與使用壽命。因此,對天文望遠鏡拉索進行安全監(jiān)測,及時了解拉索和天文望遠鏡的服役狀態(tài)是十分必要的。拉索的安全監(jiān)測,主要是通過監(jiān)測拉索的索力,來判斷其使用狀況,評定其安全性。本文提出以磁通量法測索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的索力大小,介紹了磁通量法測試索力的基本原理及測試儀器。并針對FAST工程的特殊性,提出了在正常運營期間索力傳感器的布置

5、方案,在滿足工程實際需要的同時,大大的減少了工程造價,為以后類似的工程提供了可參考的依據(jù)。
　　(4)FAST索網(wǎng)中共有6670根主索,2225跟下拉索,主索長度大部分在10m-12m之間,下拉索長度不均,大部分在4m左右,而邊緣處最長可達60m。本項目的設(shè)計方采用ANSYS軟件分析,對索單元采用不考慮重力影響的LINK10單元,而該單元類型只能受拉,不能受壓與受彎,無法考慮橫向荷載(重力等)對單元的影響。對于FAST這樣一個精度