工程概况:500m口径球面射电望远镜(简称FAST)是国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一,是世界最大单口径射电望远镜。而国家天文台FAST工程索网结构是天文望远镜主动反射面的支撑结构,是实现反射面主动变位的关键点,制作安装要求严格。如所示,共包括2225个主索节点、6670根主索和2225根下拉索,总重约1300t。索网结构直径500m,采用短程线型三角形网格划分的方式,并采用间断方式设计。除边界节点外每个主索网节点连接6根主索和1根下拉索。主索网通过150根边缘主索固定在周圈环梁上,下拉索下端与地面促动器相连以控制整个索网变位。
根据工程实际情况,索网安装按对称轴划分为5+1个区域,中心区为索网中心80m范围,先行利用支撑胎架独立安装索网; 然后周边5个主区同时同步对称施工。在5 个对称的施工主区域中心处利用钢丝绳设置施工通道,施工通道上安装2个锚固平台作为施工过程中施工索道锚固点,并承担运送拉索、节点盘及质量较小设备的任务。采用4根32钢丝绳作为施工通道的主要承重索,上下端分别锚固在周围圈梁及独立塔架上。
索网安装过程:索网安装主要包括:主索安装、横向索安装、下拉索安装。中心区域的主索、横向索及下拉索在地面同时安装。空中作业区安装时先利用施工索道完成主索及下拉索安装,再利用相邻的施工索道完成横向索连接,最后在地面上进行下拉索临时锚固及位置调节。
1.中心区域索网安装
以馈源舱为中心的80m范围内为中心区和地面操作区。首先在各节点处搭建施工胎架,各胎架间设置斜撑来控制面索挠度;利用地面的汽车式起重机将节点盘吊至胎架上并调整节点盘方向,便于拉索安装;为控制拉索挠度,利用3点起吊的扁担梁将拉索运送至节点盘之间,利用手摇千斤顶将插销安装到位;将下拉索的上叉耳与节点盘下叉耳连接,下端用临时收紧装置与地面连接。
2.空中作业区域索网安装
空中作业区域索网在安装过程中,部分拉索利用施工索道及圈梁上的溜索系统运输。对于地势较平缓区域则由人工进行搬运,再利用施工索道上的滑车及手拉葫芦将拉索运送至安装位置。
(1)主索及下拉索安装:主索质量及长度较大,无法一次性运送安装,故主索进行单根安装。每根主索与圆盘节点及下拉索在独立塔架或锚固平台上进行连接,运送到固定位置后与上一根拉索连接。
(2)横向索安装:在相邻2个主索安装完成后,利用施工索道进行横向索安装。为便于说明,将相邻2个施工索道命名为A,B,从圈梁位置往中心区域节点依次为1,2,3,…,n。
(3)下拉索安装:1)下拉索安装采用几何控制法进行施工控制,按照既定位置安装固定下拉索;2)下拉索上端与节点盘的连接和主索安装同时进行,均在独立塔架或锚固平台上进行。主索安装后,将下拉索卷盘释放,使下拉索处于自然伸长状态;3)下拉索下端通过绳索拉至地锚位置,通过手拉葫芦与地锚上的临时收紧装置连接。安装完成后,通过下拉索的初步张拉及边缘索调节对索网整体进行位形调节,并将临时收紧装置替换为促动器;4)下拉索安装完成后对索网进行二次张拉,确定索网的整体位形,完成FAST项目的索网安装工程。(摘自施工技术2016第14期朱万旭等文章)