Fast射電望遠(yuǎn)鏡健康監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種FAST射電望遠(yuǎn)鏡健康監(jiān)測方法，具體涉及射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)安全 監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國科學(xué)院國家天文臺提出的建造500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，是世界最大的單 口徑射電望遠(yuǎn)鏡。FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，簡 稱FAST)突破了地面望遠(yuǎn)鏡的百米工程極限，開創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式。FAST 的總體技術(shù)指標(biāo)：口徑為500m，反射面曲率半徑為300m ;照明區(qū)口徑為300m，焦比f/D = 0?4611。
[0003] FAST主動(dòng)反射面是由圈梁、格構(gòu)柱、反射面單元、主索網(wǎng)、促動(dòng)器裝置、地錨等組 成，結(jié)構(gòu)示意圖可以參看說明書附圖1、附圖2、附圖3。主索網(wǎng)安裝在圈梁上，有2225個(gè)節(jié) 點(diǎn)，在主索網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上安裝有約4450個(gè)反射面單元形成反射面，每個(gè)節(jié)點(diǎn)下方連有下拉索和 促動(dòng)器，促動(dòng)器再與地錨連接。通過控制促動(dòng)器，能夠?qū)崿F(xiàn)300米口徑瞬時(shí)拋物面進(jìn)行天文 觀測。
[0004] 主動(dòng)反射面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)壽命三十年。環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長期效 應(yīng)、疲勞效應(yīng)與突變效應(yīng)等災(zāi)害因素的耦合作用將不可避免地導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的損傷積累和抗力 衰減，從而抵抗自然災(zāi)害甚至正常環(huán)境作用的能力下降，極端情況下引發(fā)災(zāi)難性的突發(fā)事 故。為了保障結(jié)構(gòu)的安全性、完整性、適用性與耐久性，需要建立結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種FAST射電望遠(yuǎn)鏡健康監(jiān)測方法， 通過該方法可以實(shí)時(shí)監(jiān)測射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)運(yùn)行階段結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件內(nèi)力、結(jié)構(gòu)整體變形等參 量，結(jié)合定期監(jiān)測數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)環(huán)境荷載監(jiān)測數(shù)據(jù)，評估結(jié)構(gòu)的安全水平并進(jìn)行預(yù)警。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0007] FAST射電望遠(yuǎn)鏡健康監(jiān)測方法，分別在射電望遠(yuǎn)鏡施工過程監(jiān)測和使用過程監(jiān) 測，通過在射電望遠(yuǎn)鏡格構(gòu)柱、圈梁、主索網(wǎng)上設(shè)置若干監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測該處的受力和變形狀 態(tài)，從而監(jiān)測射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)安全性和使用可靠性。
[0008] 進(jìn)一步，所述施工過程監(jiān)測包括主索網(wǎng)安裝施工和反射面單元吊裝施工過程監(jiān) 測。
[0009] 進(jìn)一步，所述使用過程監(jiān)測還包括射電望遠(yuǎn)鏡所處環(huán)境監(jiān)測、促動(dòng)器監(jiān)測和主索 網(wǎng)節(jié)點(diǎn)位置監(jiān)測。
[0010] 進(jìn)一步，在所述格構(gòu)柱上布置監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，抽取若干組格構(gòu)柱進(jìn)行布設(shè)，包括對應(yīng)主 索網(wǎng)主肋處的格構(gòu)柱；選取所述格構(gòu)柱對應(yīng)圈梁支座處的1根靠內(nèi)側(cè)的水平拉桿以及落于 基礎(chǔ)的2根靠內(nèi)側(cè)的柱肢構(gòu)件布置測點(diǎn)。
[0011] 進(jìn)一步，在所述圈梁上布置監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，包括對應(yīng)主索網(wǎng)主肋處的圈梁段，在內(nèi)側(cè)支 座、外側(cè)支座及圈梁跨中布置測點(diǎn)。
[0012] 進(jìn)一步，所述內(nèi)側(cè)支座：2根斜腹桿，1根下弦環(huán)向弦桿；
[0013] 所述外側(cè)支座：2根斜腹桿，1根下弦環(huán)向弦桿；
[0014] 所述圈梁跨中：1根下弦內(nèi)側(cè)環(huán)向弦桿。
[0015] 進(jìn)一步，在所述反射面單元吊裝施工過程監(jiān)測中，在圈梁上弦兩道異性截面構(gòu)件 上布置監(jiān)測點(diǎn)，選取對應(yīng)主索網(wǎng)主肋處的圈梁段布置所述監(jiān)測點(diǎn)，同時(shí)在反射面單元起吊 區(qū)域布置所述監(jiān)測點(diǎn)。
[0016] 進(jìn)一步，在所述圈梁與主索網(wǎng)連接處的牽索板節(jié)點(diǎn)位置布置監(jiān)測點(diǎn)。
[0017] 進(jìn)一步，所述主索網(wǎng)測點(diǎn)選擇原則為：主索網(wǎng)與圈梁相連的邊緣主索，主索網(wǎng)靠近 中心區(qū)域的主索；主索網(wǎng)在運(yùn)行過程中應(yīng)力變化幅度超過420MPa的部分主索；應(yīng)力上限 400MPa以上且應(yīng)力幅超過300MPa的主索。
[0018] 進(jìn)一步，所述促動(dòng)器監(jiān)測包括油壓、油溫、氣壓、氣溫和促動(dòng)器位置監(jiān)測，其中油壓 的數(shù)據(jù)可用來計(jì)算下拉索的索力。
[0019] 采用上述技術(shù)手段的FAST射電望遠(yuǎn)鏡健康監(jiān)測方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 本發(fā)明涉及射電望遠(yuǎn)鏡的施工過程和使用過程，監(jiān)測較全面，能夠確保射電望遠(yuǎn) 鏡的結(jié)構(gòu)安全性和使用可靠性。
[0021] 本發(fā)明所設(shè)置的監(jiān)測點(diǎn)在射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)上布設(shè)合理，以盡可能少的設(shè)置數(shù)量來 實(shí)現(xiàn)整體監(jiān)測。
【附圖說明】
[0022] 圖1是圈梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是主索網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3是吊裝反射面單元的示意圖；
[0025] 圖4是格構(gòu)柱健康監(jiān)測測點(diǎn)布置示意圖；
[0026] 圖5是格構(gòu)柱頂測點(diǎn)布置示意圖；
[0027] 圖6是格構(gòu)柱底測點(diǎn)布置示意圖；
[0028] 圖7是圈梁健康監(jiān)測測點(diǎn)布置示意圖；
[0029] 圖8是格構(gòu)柱對應(yīng)圈梁健康監(jiān)測測點(diǎn)位置示意圖；
[0030] 圖9是格構(gòu)柱對應(yīng)圈梁健康監(jiān)測測點(diǎn)位置示意圖；
[0031] 圖10是圈梁施工過程監(jiān)測測點(diǎn)布置示意圖；
[0032] 圖11是格構(gòu)柱對應(yīng)圈梁施工過程監(jiān)測測點(diǎn)位置示意圖；
[0033] 圖12是反射面單元起吊區(qū)域圈梁施工過程監(jiān)測測點(diǎn)位置示意圖；
[0034] 圖13是圈梁變形的監(jiān)測測點(diǎn)位置示意圖；
[0035] 圖14是主索網(wǎng)監(jiān)測測點(diǎn)布置位置示意圖；
[0036] 圖15是主索結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖16是主索傳感器預(yù)焊過渡塊示意圖；
[0038] 圖17是反射面內(nèi)臺址開挖地形圖；
[0039]圖18是集線箱和采集箱布設(shè)示意圖；
[0040]圖19是振弦式系統(tǒng)布置方案示意圖；
[0041 ] 圖20是光纖光柵解調(diào)儀布設(shè)示意圖；
[0042] 圖21是光纖光柵式系統(tǒng)布置方案示意圖；
[0043] 圖22是主索網(wǎng)傳感器布置方案示意圖。
[0044] 圖中：1、立柱；2、圈梁；3、主索網(wǎng)；3-1、主索；3-2、錨具；3-3、過渡塊；3-4、主肋； 4、下拉索；
[0045] 5、軌道機(jī)車；6、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)車；7、反射面單元；8、起重機(jī)；9、承載繩；10、牽引繩；11、 中心環(huán)梁。
[0046] A-H、測點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)到預(yù)定技術(shù)目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖和較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、工作流程詳細(xì)說明如下。
[0048] 本發(fā)明所描述的FAST射電望遠(yuǎn)鏡健康監(jiān)測方法，分別在射電望遠(yuǎn)鏡施工過程監(jiān) 測和使用過程監(jiān)測，通過在射電望遠(yuǎn)鏡格構(gòu)柱、圈梁、主索網(wǎng)上設(shè)置若干監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測該處 的受力和變形狀態(tài)，從而監(jiān)測射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)