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FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)是500米口径球冠状射电望远镜,是世界上正在计划及建造中最大的单体射电望远镜,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。本文以FAST实际施工过程为例,对索网结构施工过程产生的问题进行分析。这些问题的研究不仅在FAST项目建设中有着迫切的需求,而且在类似巨型射电望远镜结构中也几乎处于空白阶段,没有参考依据,因而有着广泛应用前景,具有明确的工程应用价值和理论创新意义。本文进行了如下几方面的工作: (1)贵州地貌以高原山地为主,平均海拔在1100米左右,是一个海拔较高、纬度较低、喀斯特地貌发育的典型山区。整个结构为一个直径达500米的球网状型结构,安装设计到施工措施复杂,要求高,如何布置施工设备、施工措施将是关系到施工成败的关键。下拉索初张拉使主索网形成设计形位是最为关键的工序,由于控制节点多,节点应力不统一,如何采用合理的下拉索张拉方案来防止索网局部应力超限,确保索网的形位控制也是工程的重中之重。针对FAST这种采用短程线型网格分割方式的索网结构,提出了详尽的施工组织设计(包含验收方案及运输方案)、面索安装方案、下拉索张拉方案。 (2)FAST工程索网的节点总共有2225个节点,每个节点与6根面索、6个反射面单元及一根下拉索相连。因此节点的承载力是施工中的重点,将直接关系到索网结构的安全性。本文采用通用有限元软件ANSYS对FAST索网结构中的关键节点进行应力及应变的分析,以确保节点板在正常工作期间的安全性。 (3)拉索是索网结构的核心构件之一,服役状况直接关系到天文望远镜的安全运营与使用寿命。因此,对天文望远镜拉索进行安全监测,及时了解拉索和天文望远镜的服役状态是十分必要的。拉索的安全监测,主要是通过监测拉索的索力,来判断其使用状况,评定其安全性。本文提出以磁通量法测索网结构的索力大小,介绍了磁通量法测试索力的基本原理及测试仪器。并针对FAST工程的特殊性,提出了在正常运营期间索力传感器的布置方案,在满足工程实际需要的同时,大大的减少了工程造价,为以后类似的工程提供了可参考的依据。 (4)FAST索网中共有6670根主索,2225跟下拉索,主索长度大部分在10m-12m之间,下拉索长度不均,大部分在4m左右,而边缘处最长可达60m。本项目的设计方采用ANSYS软件分析,对索单元采用不考虑重力影响的LINK10单元,而该单元类型只能受拉,不能受压与受弯,无法考虑横向荷载(重力等)对单元的影响。对于FAST这样一个精度要求很高的观测设备而言,任何细微的变形都有可能影响最终的观测精度,因此本文结合FAST的使用状态,对索进行了悬索线效应分析。