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(yuǎn)鏡,是世界上正在計(jì)劃及建造中最大的單體射電望遠(yuǎn)鏡,開(kāi)創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式。本文以FAST實(shí)際施工過(guò)程為例,對(duì)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行分析。這些問(wèn)題的研究不僅在FAST項(xiàng)目建設(shè)中有著迫切的需求,而且在類(lèi)似巨型射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)中也幾乎處于空白階段,沒(méi)有參考依據(jù),因而有著廣泛應(yīng)用前景,

2、具有明確的工程應(yīng)用價(jià)值和理論創(chuàng)新意義。本文進(jìn)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(gè)海拔較高、緯度較低、喀斯特地貌發(fā)育的典型山區(qū)。整個(gè)結(jié)構(gòu)為一個(gè)直徑達(dá)500米的球網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu),安裝設(shè)計(jì)到施工措施復(fù)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(jì)形位是最為關(guān)鍵的工序,由于控制節(jié)點(diǎn)多,節(jié)點(diǎn)應(yīng)力不統(tǒng)一,如何采用合理的下拉索張拉方案來(lái)防止索網(wǎng)局部應(yīng)

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(duì)FAST這種采用短程線(xiàn)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(jì)(包含驗(yàn)收方案及運(yùn)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(diǎn)總共有2225個(gè)節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)與6根面索、6個(gè)反射面單元及一根下拉索相連。因此節(jié)點(diǎn)的承載力是施工中的重點(diǎn),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(duì)FAST索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力及應(yīng)變的分析,

4、以確保節(jié)點(diǎn)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(yuǎn)鏡的安全運(yùn)營(yíng)與使用壽命。因此,對(duì)天文望遠(yuǎn)鏡拉索進(jìn)行安全監(jiān)測(cè),及時(shí)了解拉索和天文望遠(yuǎn)鏡的服役狀態(tài)是十分必要的。拉索的安全監(jiān)測(cè),主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)拉索的索力,來(lái)判斷其使用狀況,評(píng)定其安全性。本文提出以磁通量法測(cè)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的索力大小,介紹了磁通量法測(cè)試索力的基本原理及測(cè)試儀器。并針對(duì)FAST工程的特殊性,提出了在正常運(yùn)營(yíng)期間索力傳感器的布置

5、方案,在滿(mǎn)足工程實(shí)際需要的同時(shí),大大的減少了工程造價(jià),為以后類(lèi)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(zhǎng)度大部分在10m-12m之間,下拉索長(zhǎng)度不均,大部分在4m左右,而邊緣處最長(zhǎng)可達(dá)60m。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方采用ANSYS軟件分析,對(duì)索單元采用不考慮重力影響的LINK10單元,而該單元類(lèi)型只能受拉,不能受壓與受彎,無(wú)法考慮橫向荷載(重力等)對(duì)單元的影響。對(duì)于FAST這樣一個(gè)精度