FAST工程索网的节点与6根面索、6个反射面单元及1根下拉索相连。连接节点设计应考虑节点的重量、受力、强度、刚度等指标,并充分考虑加工、安装施工及后期可能的换索的便利性,对原节点形式(图4-4)予以优化。
1)材质
选用高强高性能42CrMo合金钢,其力学性能如表4-26所示:
表4-26 42CrMo的力学性能(截面<80mm)
2)索头连接件形式
为避免应力集中,提高索头连接件的抗疲劳性能,减轻重量,将叉耳式改为单耳式,且将关节轴承设置在单耳销孔内,见图4-87所示。
图4-87 单耳板索头(20.9kg,含轴销)
3)连接节点
采用装配式(非焊接)的节点形式,其构成包括:上圆板、下圆板、中空圆柱、上螺母和下螺母。上、下圆板上设置三种孔:拉索销孔、换索孔和中心孔;中空圆柱的上端设外螺牙,下端设内、外螺牙,见图4-88所示。
通过上、下螺母将上、下圆板固定在中孔圆柱上,上、下圆板与中空圆柱之间紧密配合;背架节点通过外螺牙固定在中空圆柱的上端;下拉索的连接耳板通过内螺牙固定在中空圆柱的下端,见图4-89所示。
优化后的索头连接件和节点具有以下优点:
(1)单耳式索头连接件,减少了应力集中现象,提高了抗疲劳性能,从而可减少尺寸,降低重量,同样也有利于连接节点。(www.daowen.com)
图4-88 节点OVM.ST15-7JD优化示意图
(2)圆板分为上、下两块,减少了单块厚度,提高了强度和抗弯性能。
(3)上、下圆板上的换索孔布置在圆板的外沿,既方便换索时工装索的临时锚固,也可减轻重量。
(4)上、下圆板和中空圆柱之间紧密配合,之间通过上、下螺母固定,有利于上、下圆板的对位和安装。
(5)连接节点各组件之间,以及连接板与背架、面索和下拉索之间均为装配式连接,无焊接,方便安装;布局紧凑合理,尺寸小,重量轻;连接节点各组件均便于机械加工,无需铸造。
以节点OVM.ST15-7JD为例,在满足1.0倍拉索标称破断力作用下节点处于弹性应力状态,2.0倍拉索标称破断力作用下节点不破坏的设计原则下,详见图4-89所示,节点重量见表4-27所示。可见连接节点的重量为85.6kg,小于100kg。
表4-27 OVM.ST15-7JD优化后的节点重量
注:密度以7.85t/m3计。
图4-89 节点OVM.ST15-7JD组件及组装顺序示意图
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