六基饋源支撐塔是FAST望遠(yuǎn)鏡饋源支撐系統(tǒng)中的核心承載結(jié)構(gòu)。該文介紹了饋源支撐塔的功能特點(diǎn),針對設(shè)計任務(wù)書提出的各項要求對塔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)敘述。最后對于塔的關(guān)鍵設(shè)計指標(biāo)-基頻進(jìn)行了仿真建模和計算校核,并與六塔的基頻實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了對比分析,結(jié)果表明計算值與實(shí)測值吻合較好。 

【文章來源】：工程力學(xué). 2017,34(S1)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

FAST望遠(yuǎn)鏡工程效果圖及工程建設(shè)全景Fig.1Designrenderingandbird’seyeviewofFASTtelescope600m

睪稀?相鄰各塔中心坐標(biāo)與場地中心坐標(biāo)的水平連線夾角為60°，六塔按時鐘方位分別命名為1H、3H、5H、7H、9H和11H。六塔塔頂設(shè)備層平臺海拔高度均為1108m，其上安裝鋼索的導(dǎo)向滑輪和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。六塔從設(shè)備層到塔底的高度均超過百米，其中11H塔高度達(dá)到168m。支撐塔所處大窩凼洼地位于貴州高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，區(qū)域內(nèi)碳酸鹽巖廣泛分布，洼地原始地貌起伏不平呈鋸齒狀。建塔之前洼地經(jīng)歷了大規(guī)模土方開挖、危巖清理和邊坡支護(hù)作業(yè)，并修建了一條螺旋道路直通洼地底部，其現(xiàn)場三維地形地貌和開挖設(shè)計平面圖如圖3所示。六塔均位于洼地周邊山峰的山腰位置，經(jīng)過現(xiàn)場土方作業(yè)后，因附近切方邊坡和道路的因素，塔所處局部區(qū)域地形地貌起伏劇烈，六塔平面區(qū)域內(nèi)地形高差最大達(dá)25m，其中3H、7H和11H塔還橫跨螺旋道路。惡劣的地形條件和保證道路通行能力的要求是饋源支撐塔結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨的首要問題。該處橋梁已變更為道路，詳見橋改路施工圖設(shè)計，環(huán)形道路環(huán)形道路進(jìn)場道路螺旋道路挖方邊坡下拉索地錨卷揚(yáng)機(jī)機(jī)房和配電房小窩凼回填區(qū)1h3h5h7h9h11h圖3大窩凼洼地三維地貌及饋源支撐六塔位置平面圖Fig.33DtopographyoftheDawodangdepressionandpositionplaneof6feedsupporttowers

刂坪稍匚?綰稍睪透炙髡?力[3―4]。饋源支撐塔所處貴州區(qū)域抗震設(shè)防烈度為6度，不考慮抗震驗算，但考慮到塔結(jié)構(gòu)的重要性，抗震設(shè)防烈度提升為7度，進(jìn)行抗震驗算。設(shè)計風(fēng)速為離地10m高、10分鐘平均風(fēng)速約22m/s，按50年一遇的標(biāo)準(zhǔn)考慮。由于支撐塔地處起伏的山區(qū)，缺乏長期的氣象觀測資料，難以確定計算風(fēng)速的起算高度�？紤]到支撐塔為高聳柔性結(jié)構(gòu)，為保證設(shè)計結(jié)果偏于安全，從洼地底部開始計算風(fēng)速的起算高度，地面粗糙度的影響按B類地貌考慮。鋼索張力是由六根并聯(lián)鋼索牽引饋源艙升空并在焦面上運(yùn)動所產(chǎn)生。如圖4所示，支撐塔所受的索張力為連接饋源艙方向的拉力和通過塔頂導(dǎo)向滑輪后垂直向下的張力。正常工作狀態(tài)支撐塔所承受的索張力包括穩(wěn)態(tài)索張力和脈動索張力兩部分，各類索力發(fā)生時的艙位置、索力大小和方向如表1所示。圖4塔頂設(shè)備層鋼索張力的變化Fig.4Changeofcableforceimposedontowertop穩(wěn)態(tài)索張力是由饋源艙自重、鋼索自重和索上懸掛的窗簾式纜線入艙機(jī)構(gòu)自重所產(chǎn)生，索張力的大小和方向隨艙位置的改變而改變。因饋源艙的最大運(yùn)動速度僅有24mm/s，因此索力變化緩慢，處于準(zhǔn)靜態(tài)。在塔頂處，索張力方向的水平投影與塔分布圓的徑向所成夾角在±20°范圍變化。在正常運(yùn)行狀態(tài)下穩(wěn)態(tài)索張力約在140kN~400kN變化，最小值發(fā)生于饋源艙從�？科脚_升空的位置，最大值發(fā)生于艙運(yùn)動到焦面邊緣且距離該塔最近的位置。文獻(xiàn)[5]給出了饋源艙在焦面運(yùn)動時其中一根鋼索的穩(wěn)態(tài)張力分布情況，如圖5所示。望遠(yuǎn)鏡正常觀測時，隨著饋源艙在焦面上的往返運(yùn)動，穩(wěn)態(tài)索張力的變化具有循環(huán)特征。脈動索張力是由風(fēng)擾、索驅(qū)動設(shè)備擾動或饋源艙運(yùn)行中的加/減速過程作用于艙索系統(tǒng)所產(chǎn)生，其中風(fēng)擾引起的脈動索力頻率與艙索系統(tǒng)的固有?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Five hundred meter aperture spherical radio telescope （FAST）[J]. NAN Rendong National Astronomical Observatories, Beijing 100012, China.  Science in China（Series G:Physics,Mechanics & Astronomy）. 2006(02)



本文編號：2980473