单舱及多舱六边形管廊结构的受力性能研究

为了解决矩形管廊受力性能较差、圆形隧道空间利用率较低的问题,根据自然界中蜂巢结构的优良特性,提出了一种新型的六边形管廊形式,并通过有限元对六边形管廊及其组合结构的受力变形特性进行了深入研究。通过对比分析发现,六边形单舱及多舱管廊的受力及变形显著优于矩形管廊,且随深度及尺寸增加优势更加明显,弯矩和变形最大分别可减小34%和60%;而在功能性方面,六边形管廊与矩形管廊接近,优于圆形隧道形式,空间利用率较好,便于多舱灵活组合。与已有双舱和四舱工程案例对比,六边形管廊的受力与变形性能均较好,且混凝土材料用量比矩形结构减小4%~9.8%。六边形单舱与多舱管廊结构在角点处容易发生应力集中,尤其是每个六边形的左右两侧角点位置内力较大,针对此受力特性,提出在两侧角部加腋的方式提高其受力性能,该优化方式对其有效利用空间的影响也较小。