（环境工程专业论文）公路声屏障选型及综合评价的研究.pdf

摘要 随着公路建设和城市交通的飞速发展，交通噪声污染成为道路交通中 不可忽视的问题。修建声屏障作为噪声治理的有效方法，有很大的发展前 景。 本文首先对公路声屏障的形式、构造、材料进行了详细的分类与归纳， 描述了公路声屏障的声学性能和力学性能，并对此举例，绘制了各种声屏 障的构造图。 在声屏障专家评价系统调查的基础上，确定出专家评价的标准及方法， 可有效的对声屏障进行综合评价。最后根据以上内容，举一工程实例，对 我国的声屏障设计具有实用意义。 关键词：交通噪声、公路声屏障、选型、评价 a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o f h i g h w a yt r a n s p o r t a t i o n a n du r b a nr o a d c o n s t r u c t i o n , t h et r a f 嚣cn o i s ep o l l u t i o nb e c o m e sv e r yi m p o r t a n tp r o b l e m s o u n d b a r r i e r , ae f f e c t i v em e a s u r eo f c o n t r o l l i n gn o i s e , w i l lh a v eg r e a tp e r s p e c t i v e a c c o r d i n g t o f o r m 、s t r u c t u r e a n ds t u f f ，t h e a u t h o r i m a g e s a n di n d u c e sr o a d s o u n db a r r i e rs y s t e m a t i c a l l y , d e s c r i b e st h e i rs o u n dp r o p e r t i e sa n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ，d r a w s a l lk i n d so f s t r u c t u r a lg r a p h i co fs o u n db a r r i e r o nt h eb a s eo f s o u n db a r r i e r ss u r v e yo f e x p e r ta s s e s s m e n ts y s t e m , t h es t a n d a r da n dm e t h o do f e x p e r ta s s e s s m e n ti sp u f f o r w a r d ，m a k i n gc o m p r e h e n s i v er a t i n gt os o u n d b a r r i e r e f f e c t i v e l y f i n a l l yt h e r e i sae n g i n e e r i n ge x a m p l e i n v o l v i n gt h es t u d i e dc o n t e n t t h u sh a s p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e t ot h e d e s i g n i n go f s o u n db a r r i e r i nc h i n a k e y w o r d s ：t r a f f i c n o i s e h i g h w a y s o u n db a r r i e r t y p e s e l e c t i o na s s e s s m e n t 长安大学硕士学位论文 第一章概述 第一节课题的提出 一、国内公路建设及公路交通发展概况 交通运输作为国民经济的基础产业之一，对促进经济和社会发展、加 强国防建设、提高人民生活水平和综合国力具有重要作用。公路交通在交 通运输中不可缺少。 自1 9 8 4 年起，我国公路建设进入新的发展阶段，公路建设实现跨越式 发展。据最新统计，到2 0 0 1 年底，全国公路总里程超过1 4 0 万公里，高 速公路总里程为1 , 9 万公里，跃居世界第三位。 从“十五”开始，我国公路已进入一个新的发展时期，公路建设继续 保持较快的发展速度。到“十五”末，全国公路通车里程将达到1 6 0 万公 里，其中高速公路将超过2 5 万公里，国道主干线中“两纵两横三个重要 阶段”全部建成，“五纵七横”绝大部分路段将贯通，并将建设西部开发的 八条大道。届时，公路建设与运营将对沿线的社会结构、经济发展、文化 环境产生影响，同时带来一系列环境问题。 二、公路交通噪声污染 近年来，随着我国多条高速公路建成通车，给人们带来了噪声污染， 全国很大数量的交通干线两侧环境噪声昼间超过7 0 d b ( a ) ，夜间超过5 5 d b ( a ) ，影响了公路沿线居民正常的工作和学习生活。 据初步统计，我国约有3 4 0 0 万人遭受交通噪声污染的影响，其中8 0 人的生活环境噪声超标。1 9 7 9 年至1 9 8 8 年的十年间，我国城市环境噪声 增加了约1 0d b 。9 0 年代以后，城市噪声增长的幅度更大，而城市噪声的 最大来源是交通噪声，约占4 5 5 0 。1 9 9 7 年城市噪声组成如图l - 1 ，1 9 9 9 年全国2 1 2 个城市道路交通噪声声环境质量分布如图1 - 2 。 长安大学磺士学位论文 图1 - 11 9 9 7 笨城市噪声组成 图1 - 21 9 9 9 年全国2 1 2 个城市道路交道噪声声环境质羹分布 第二节交通噪声综合防治 缴蕊毽器各国，为解凝道路交遴造成的环境舔声| ；霉_ 霞，取教措施橇 述于下： 一、合理布眉，优化路线设计 公臻选线狳应鹱l 证牙车安全、簿逶、悠速、工程墼枣熟，还痊糕嚣境 噪声允许值控制好路线距环境敏感点的距离，最大限度地避免公路交通噪 声撬嚣。 公路穿越地区功能分区合理，尽量避免居民生活区、鼷院、学校等位 予淤线，代之获不荔受彩翡黥工厂醒或囊鼗嚣，减少疆磊熬襟声貉淤授蜜。 2 长安大学硕士学位论文 二、加强路面质量建设，采用低噪声路面 车辆在路面上行驶时，轮胎与路面接触噪声是行驶时辐射的主要噪声 源之一，与车型、车速、路面特性等因素有关。因此，路面结构形式、路 面层材料及路面平整度、粗糙度是研究低噪声路面人员所必须考虑的因素。 低噪声路面是指在普通的沥青路面或水泥混凝土路面或其它路面结构 上铺筑一层具有很高空隙率的沥青混合料，其空隙率通常在1 5 2 5 之间。 由于面层互通的空隙网和路面良好的平整度，有效地降低了车辆的冲击噪 声、附着噪声。因此比一般路面多降噪3 8d b ，可减少路面反射，且行驶 更安全。但其降噪效果易受粉尘影响，且寿命短、强度小。目前，我国还 没有正式投入使用，国外一些国家早已研究或正在修铺此种低噪声路面， 如在巴黎的环城高速线路上，所有路面全部改铺防噪黑色路面。 三、降低车辆本身的噪声 车辆在行驶过程中发出的机械噪声是主要的噪声源，因此降低车辆本 身噪声是最直接的措施。特别是汽车在行驶过程中的噪声峰值，均是由于 载重汽车、大客等重型车辆引起。目前，降低发动机噪声的研究正在进行 之中，主要考虑改进机械设计和改革生产工艺，以减少有效声辐射面积， 提高声辐射表面的结构阻力或引用噪声小的机动车等，并严格执行我国机 动车辆噪声标准。总之，控制车辆噪声是一种主动降噪，是治理公路交通 噪声的最根本方法。 四、交通指挥、噪声标准和法规 交通运输部门应合理规划各种车辆出行，均匀分流，不至于在某一路 段或某一时间产生较强噪声，且在特定路段( 尤其在市区某些路段) 禁止 鸣笛。 我国已经颁布了中华人民共和国环境噪声污染防治条例，制定和修 订了城市区域环境噪声标准、机动车辆允许噪声等有关噪声标准和 法规。 长安大学硕士学位论文 五、种植林木降噪 林木具备引起扩散反射的不平枝叶，还有多层次的柔性表面，能起到 降噪作用。在公路与居民区之间种植林木，可有效地防治噪声，在降低人 们对噪声的心理感觉上也有良好的效果。 公路绿化还具有改善行车条件、美化景观和防眩等作用，可采用的栽 植方式有：整形的栽植、自然风景栽植、群落栽植等。选择合适的树种、 植株密度、种植宽度，还可有效地防止空气污染、截留公路水土流失等。 六、建筑降噪 用高隔声量的外壳把建筑物包围起来，在外墙构件承重足够的条件下， 可以毫无困难地使用隔声构件，窗户为隔声的薄弱环节，可采用隔声窗。 在没有其他更好的防护措施的情况下，才使用建筑降噪。 七、采用路堑、挡土墙等特殊做法 八、修建声屏障 声屏障是建筑在声源与接受点之间的，具有密实材料制成的隔声层的 噪声障碍物。其作用是保证透射声比绕射声低得多，从而使噪声在传播过 程中有明显的附加衰减，一般可降噪5 1 5 d b ，但衰减量不超过2 0 d b 。其 优点是占空间较少，降噪显著；缺点是会使人们在行车中视觉不舒适，某 些材料维护费用高，造价高。 第三节国内外公路声屏障概况 国内声屏障的发展起步较晚。我国第一座公路声屏障是在1 9 9 2 年建成 的贵州省贵阳黄果树高速公路贵州工学院段陶粒混凝土砌块声屏障。随着 陕西省境内的西安三原一级公路罗李小学段声屏障在1 9 9 3 年建成，其他 地区的公路声屏障也纷纷建成。例如：上海内环路、成都路高架桥、杨浦 大桥沿线1 3 个区段、北京西三环局部区段、京昌高速公路局部区段、广 州内环路等分别建造了不同形式、不同材料的声屏障；陕西省西阎高速公 4 长安大学硕士学位论文 路5 段声屏障也正要建成。但在声屏障建造过程中对声屏障的形式、材料 构造等大多数较为盲目，所以，如何更有效地利用各种形式、材料、构造 来满足不同的需求，准确合理的对其进行综合评价，是声屏障建造过程中 的关键课题之。 国外一些经济发达国家特别重视并尽量减少公路建设对环境的危害。 在改善声环境方面，除建设低噪声路面、降低车辆噪声外，均把建造声屏 障作为较合理、经济有效的方法。为使建设声屏障规范化，一些发达国家 制定了声屏障设计规范。美国于1 9 7 6 年颁布了声屏障设计手册和高 速公路声屏障选择设计和施工经验，日本颁布了日本国家干线公路环境 保护规范，德国早在1 9 7 4 年就颁布了噪声污染防治法，注重公路环保设 计，修建声屏障来控制交通噪声污染，并制定了公路声屏障设计规范和 补充技术规定等，法国也从六十年代就已开展了声屏障理论方面的研究， 实旋了大量工程。 1 9 8 9 年，美国声屏障达到了1 1 5 8 4 8 k m ，总投资6 3 5 亿元。至1 9 9 0 年，日本仅高速公路上的声屏障就长达1 3 7 k m ，全部道路上声屏障总长度 达1 5 7 3 k m 。至1 9 8 7 年，德国修建的公路声屏障总长度已迭5 0 0 k m 。 日、英、德等发达国家对声屏障的构件采用工业化生产，并在其实施 标准、经济造价及道路景观的协调上进行研究，可以借鉴其经验。 第四节课题研究内容和意义 一、课题研究内容 本课题主要进行以下几方面的研究： 1 公路声屏障的形式 2 公路声屏障的材料 3 公路声屏障的构造 4 公路声屏障的综合评价 综合以上几方面，实例汇总 长安大学硕士学位论文 二、研究意义 建造声屏障的形式种类较多，且材料和构造多变，如何选择才能既满 足其声学性能，又安全、耐久、高强、美观、经济合理，对技术人员来说 是一项应探讨的工作。本课题针对这些问题，结合实际情况，对声屏障形 式、材料和构造进行分类，建立评价指标，为我国的声屏障设计提供有实 际应用价值的数据库，使设计的声屏障更有效，对我国的声屏障设计具有 现实意义。 公路声屏障的选型和综合评价的研究是“公路声屏障设计系统与示范 工程”的子课题。“公路声屏障设计系统与示范工程”是交通部设立的声 屏障技术课题。该课题通过对声屏障的方案设计、结构设计、综合评价等 系统研究，将使我国公路声屏障的设计更具科学化和规范化，有极大的实 用价值。本子课题研究为声屏障设计系统的材料、构造及评价，提供个 快速、规范设计的工具，在对国内外已建的公路声屏障进行调查统计的基 础上进行综合评价，给出专家系统的评价体系和指标。为更好的发挥公路 建设环保投资的效益，及今后有关技术人员进一步研究提供技术参考与条 件。 所以本课题的研究对于公路声屏障建设项目具有现实意义和长远意 义，同时具有重要的实用参考价值。 6 长安大学硕士学位论文 第二章声屏障设计基本要求 第一节声屏障的声学设计要求 一、声屏障的声学指标 1 隔声量( n o i s ei n s u l a t i o nf a c t o r ) 墙或其他构件一侧的入射声能与另一侧的透射声能相差的分贝数，称为隔 声量，符号为r 。r = 1 0 1 9 ( 1 t ) ，t 为透射系数。隔声量表示构件对空气声的 隔绝能力。由于同一种结构对不同频率的入射声波有不同的隔声量，所以在工 程中，常据中心频率为1 2 5 - 一4 0 0 0 h z 的六个倍频带的隔声量来表示某一构件的 隔声性能。在公路声屏障设计中，以构件对5 0 0 h z 的隔声量作为考核指标，这 是因为汽车行驶噪声的等效频率为5 0 0 h z 。 公路声屏障的壁体有单层实体材料和复合结构材料之分。单层实体材料壁 体的隔声量取决于墙体的单位面积质量、刚度、材料的内阻尼以及墙的边界条 件等因素。当声波无规入射时，单层墙体隔声量计算式如下： r = 2 0 1 9 m + 2 0 1 9 f - 4 7 2 ( 2 1 ) 式中：r - 声波无规入射时墙体的隔声量，d b ； m 一墙体的单位面积质量( 密度与墙厚的乘积) ，k g m 2 ： f 一声波频率，h z 。 由上式可知：声波频率一定时，质量增加一倍，隔声量增加6d b ，这就是 “质量定律”。 复合结构壁体的声屏障，一般是采用具有空气间层的双层( 或多层) 墙， 或者由多种轻质材料组成的复合壁体，由于空气间层的弹性变形具有减振作用， 或不同材料的声阻抗差别，从而提高了墙体的总隔声量。 现把公路声屏障不同材料面密度与厚度的关系、面密度与隔声量的关系、 厚度与隔声量的关系曲线绘出，分别见图2 1 、2 - 2 、2 - 3 。 当噪声源辐射的声波遇到声屏障时，将产生绕射、透射和反射现象。声屏 障通常至少有一层密实材料制成的隔声层，以保证透射声远远低于绕射声。 7 长甓走擎磺击学位谵囊 镯 l薤密度与厚度麴荧系 瓣2 专嚣密度蔫疆声爨瓣荧藜 蘸2 - 3 箨痍与薅声豢静荚蒸 客 长安大学硕士学位论文 2 声屏障的吸声系数( s o u n da b s o r p t i o nc o e t i l c i e n t ) 声屏障的吸声系数指入射声能被材料表面或媒质吸收的比值，记为n 。 ：e - o - e r ( 2 - 2 ) e o 。 式中：e o 一入射到材料和结构表面的总声能。 e r 一被材料反射回去的声能。 吸声系数和频率有关，工程上采用1 2 5 ，2 5 0 ，5 0 0 ，1 0 0 0 ，2 0 0 0 ，4 0 0 0 h z 六个频率的吸声系数来表示某一材料和结构的吸声频率特性。对于吸声型声屏 障，5 0 0 h z 的表面吸声系数应不小于0 5 。 3 设计噪声衰减量 接受点处的环境噪声级( 实测值或预测值) 与期望环境噪声值之差，称为 声屏障的设计噪声衰减量。接受点处的期望环境噪声值据环境噪声标准容许值 和背景值来确定，取两者之间的较大值。 目前，公路交通噪声预测普遍使用改进f h w a 模型。它是通过一基本参考 能量平均辐射声级进行一系列因素的修正后得到的预测声级。该模式由五个部 分组成，即参考能量平均辐射声级、车流量修正、距离修正、有限长路段修正 和屏蔽效应修正，其表达式为【”】： 三q ) ，三。+ 1 0 l g 等+ 1 0 l g ( 詈) 1 + a + 1 0 1 9 塑查_ 鱼+ a l 一1 6 ( 2 3 ) 式中：k ) l 一第i 类车辆的小时等效声级，d b ( a ) 5 厶一第i 类车辆的参考能量平均辐射声级，d b ( a ) ； 一在某一规定时间段( 1 h ) 通过规定接收点的第f 类车型车辆数o r 一车流中心线至接收点的垂直距离。m ； n 一参照点距行车线的距离，r o - - 7 5 m i z 1 一计算等效声级的时间，取t = l h ； “一第f 类车辆的平均行驶速度，k n h ； g 一与地面因素有关的吸收因子，一般公路所经地区综合取c t = 0 5 ； 忱一有限长路段修正函数符号； 幽、：一分别为接受点与道路两端的夹角； 9 长安大学硕士学位论文 l 噪声传播途中障碍物的附加衰减量，d a ( a ) ； 一1 6 _ 常数，由1 0 | g i n 。计算而得( 即t 0 1 9 “75 x i f f 3 = 一1 6 ) 。 目前在我国道路上的车型通常根据其车辆特点和单一车辆的平均辐射声压 级的大小，将其分为大型、中型、小型三类，即将道路上的车流简化为大、中、 小三种车型的混合车流，因而道路交通噪声总的等效声级应是三种车型的等效 声级的叠加，即： l e q = 1 0 1 9 壹1 0 0 也t “婶 ( 2 4 ) 经实际测量，当行车道上的小时交通量较小时( 如夜间) ，厶。( j j l ) ，的计算式 应改为1 1 2 】： 厶渤= 川0 l g 篇睁+ 1 5 l g ( r - ；) a 枷l g 等乎+ 业出( 2 - s ) 式中各个符号意义同公式2 - 3 。 二、声屏障的位置与尺寸 1 声屏障位置 通常公路声屏障建于靠近道路侧，考虑到行车安全和道路景观要求，声屏 障的中心线距路肩边缘不小于2 0 米。 2 设计接受点 声屏障设计接受点应设在所保护的建筑群中受噪声干扰最强，或噪声敏感 性最大的建筑物处。 3 声屏障高度 声屏障的位置一旦确定，与接受点、声源( 等效行车线) 三者之间的相对 距离及高差便确定。根据噪声设计衰减量，计算出无限长声屏障高度。设计时， 在满足噪声衰减量的前提下，应尽量使声屏障的高度经济合理。 n ：丝：三f ( 2 - - 6 ) 1 7 0 。 式中：j 一噪声传播的声程差，m ； f 一噪声的频率，f l z ； 1 0 长安大擎颞士学镶论文 卜卜菲涅尔数，由声屏障噪声衰减量畿图表得n 值。 4 。声屏簿长凌 声屏障长度应大于其保护对象沿道路方向的长魔，并根据所保护对象的性 覆、溪摸帮声霹漳豹逵傍等综合考惑。建议取被保护对象鞴镶至l 声瓣障垂盏距 离的两倍为侧向延伸长度。 第二节声屏障的构造设计要求 一、材料构谶 声屏障豹搴孝辩构造设计是声屡簿设计静关键之一，直接影响其技术蛙熊、 造价及寿命镣。声屏障的材料构造成满足声学性能、经济合理、高强度、施工 楚蠖、美爨、耐久、挠虐、糖火等黢能。当袋建吸声型羼瘴瓣，应缳涯蝼叛翳 吸声性能得到最大的发挥，藏中包括吸声材料的选择、面板穿孔率及孔的排列 方式瓣选择等。声羼港戆槐滚还应考虑壤叛与柱子戆连接；鼹罄造型寝整传造 型的茨观；襁桥梁和通道处如何与桥梁附设物( 如防撞护栏) 有较好的连接等。 声屡薄弱耪糕掇造归纳起来主癸毒羰下忍魏：臻块墼、叛鍪、擞耱望、轻 型复合板型和简易型。 二、抗腐蚀 出于公路声屏障建在露天环境中，经常遭受风褥及一些大气化学作眉，另 外公路上的汽车尾气中往往禽有硫化物和硫的氧化物，易与盒属、黧料等材料 产生反应，改变材料性质。 为此，研选择一些抗化举作用强的表面材料，域在墙体寝面迸彳亍防锈、舫 酸等处理，趣刭延长声屡障寿命的髂鼹。永久性公路声屡哮敕设计年限一般戈 2 0 年左右，必须充分考虑上述化学因素的影响。 三、抗天秀谥坏 1 防止盗窃和故意破坏 采用专羽工其安装和拆锑，加强固定措涟及提嵩安装强庹，或使用特殊措 施来保证公路声屏障的寿命及安全。 长安太擎硕士学位论文 2 防止不正常使用造成的破坏 公鼹疹霹漳擒佟在摄避、安装、使爱过程孛，藩有遗器操 搴绒是不鲞鬻整 用会造成构件破坏，防止的措施怒使用高强、坚固的材料构造。 第三带声屏障的结构设计要求 公路声屏障建成后，往往会受到各种荷载的破坏作用。声屏障的荷载主要 鸯鼹i 蓑载、垂重耪地震楚鼗等，必夏时考虑球雪麟载及侧氛土压力。结梭设计 中据荷载规范进行荷载取值和组合，取设计值进行抗弯、抗压计算及按悬臂结 构抗剪诗舞，另乡 还痤考虑防撞爨的接熬。 一、荷载及外力的作用 1 谶荷载 根据规范，襁确定风力的作用时，把声屏障视为下端固定的悬臂板考虑， 按均布荷羧计算，戳魏来确定她蘩粱帮基碥的受力情况。 2 竖向荷载 公路声屏障酶竖阿荷载包括自重、雪压力等，声屏障还可能会受虱偶然的 竖向荷载，如在声屏障墙边临时搭建的建筑物，绘声屏障域体施加很大的服力， 因此要求埔体结构有较爵朐抗压强度，地基梁有较好的筑弯、抗赞强度。 3 偶然冲击旖载 公路声屏障会受到车辆和入黼的偶然撞击，辱致公路声屏障破坏。翻此， 援和桂的抗拉强廉、抗剪强度和抗拆强度要符合舞求，材料有较好的韧性积柔 性。另外，墙体的连接件( 连接铺栓、预埋件、瀚定板等) 也要其备足够的抗 掇、抗剪强度。 4 其他作用荷载 公跋声羼障逐可能受到地震力 乍雳；若处在不稳定地基上，还会有地基沉 陷或变形；墙体逐会由予温度应力产生裂缝，因此需要采取一定的技术措施。 = 、绩穗漩诗率酌施工、维护瞧虢懿考纛 1 便于安装和维护 长安走孥矮士擎撼论文 声屡障螅各部件之闻的逑接应安漩方便、易于维护。构传的大小靼重量嚣 搬运方便，且要设置拄钩、搬手等，有时还骤考虑生产、装西已、运输、销售、 管理人员的季謦糠要求。 2 制造工艺和设备尽量简单高效 投满足基本性能憋前提下，簿化巷l 造王慧，构传尽量檬凝纯。特别在维护 时，应力求按术简单，维护频次低。 三、安全要求 在交通事故中避免损失。例如，德国规范禁止在声屏障的道路侧有尖锐突 密梅遗物，墙俸静构造柱和煮撑柱螫须骰残液壁柱或近议形式；墙体表面的穗 处应嘲滑。 声屏障的材料选择瘟避兔易碎的材辩( 鲡玻璃) 。构件在生产、搬运、安液 过程中，应保证构件本身的安全和不会伤害曩作人员。 第四节公路声屏障景观设计要求 一、减缓对道路上有关人员的视觉影响 ( 一) 跨止瘗遵效应 谯公路两侧同时建有声屏障时，词机和乘客会有不同程魔的压抑、紧张和 謇荔疲劳等不逶感觉。减缓“纛遘效瘫”翡羡要箍憨有； 1 ：增大声屏障躐道路的距离，减少连续声屏障的长度；声屏障墙体的平、 缀线鼯采震鏊线或无疑瑟交俄鹣形式。 2 声屏障的色彩搭配上采用与环境相协调的自然色，在声屏障裁面的凹曲 交纯髑饔案绘潮上，力求流杨，避受采滞惑。 3 在声屏障的道路侧栽种低矮植物或爬麓植物予墙体上，使人们对公路声 羼障璐俸豹意谖性降低。 4 使用遴明的或局部透明的材料，不会阻隔视线。 ( - - ) 稳止泫光 谯夜间和臼天强光的照射下，声屏障的定向反射会形成眩光，对司机的眼 猜造成桶激，给车辆行驶带来危害。为诧，道路铡校绝使用商反光材料或表丽 长安大学硕士学位论文 涂荧光质材料，减少表面的平整度或在声屏障前种植植物等，以避免反射光线 直达车辆。 ( 三) 减少对司机的视线和线形判断的影响 公路声屏障的设置可能影响司机对前方道路线形的正确判断，从而影响行 驶速度和安全性。因此，在重要的视线位置有时应禁止设置声屏障，或采取交 通指示标志。 二、降低对居民和周围行人的影晌 ( 一) 减少遮蔽视线 公路声屏障对近道路建筑物低层处有视野阻挡，使人产生压抑感。声屏障 距建筑物应有一定距离，且声屏障墙体的高度不应过高。声屏障与建筑物之间 种植林木和灌木，可以起到缓和作用。 ( 二) 减少不协调感 在原有的环境条件下，建立起一道声屏障墙，会使邻近居民产生不协调感， 可以通过外观造型设计、选用合适颜色、材料质感和采取绿化等措施来弥补。 如：墙体在高度过渡处，避免突变，公路声屏障的表面颜色，建议采用由下往 上颜色变浅或有流畅图案，且墙的色彩应不引人注目。 1 4 长安大学硕士学位论文 第三章声屏障的形式和材料构造 第一节公路声屏障的形式与类型 一、公路声屏障的形式 公路声屏障作为控制交通噪声的一种行之有效的方法，应用将会越来 越广。在设计公路声屏障时，除了要满足其声学性能外，首先考虑的就是 声屏障的形式。不同的地区环境需要有不同形式的声屏障与之相适应，且 材料和构造选择与其形式密切相关，所以形式为首要考虑因素。 公路声屏障的形式按形状分类如下： 直壁型：厚壁式( 以混凝土砌块、大板或砖石类为主) 、薄屏式( 以金 属板、木板、轻型复合板为主) 等； 折壁型：倒l 型、t 型、y 型、圆弧型等； 表面倾斜型：倾斜墙面( 单面斜或双面斜) 、土堤式等； 封闭型：全封闭式或局部封闭式； 典型的形式示意图见图3 - 1 。 从l hl 直壁型式 八八v 折壁型式表面倾斜型式 图3 - 1 声屏障形式示意图 1 直壁型公路声屏障，多用于填方路段、挖方路段、平路堤段及高架 桥段等，整个声屏障墙体为上下竖直。多用混凝土板或砌块、砖、石、金 属板及复合轻型板等材料来构筑墙体，用钢筋混凝土柱或是金属柱来保持 稳定性。由于直壁型声屏障用材简易，施工方便，造价较低，与环境有较 好的融合性，在国内外有广泛的应用。 1 5 长安大学硕士学位论文 2 折壁型公路声屏障，一般用于降噪要求较高但声屏障的高度又有一 定限制的场合。把声屏障上部折向道路方向，折角小于4 5 度，面向道路的 - - l g 通常做成吸声表面。声屏障的支撑件多采用h 型钢。折壁型声屏障可 增加声程差，提高降噪效果，但用材有一定要求，施工技术较高。 在临近学校、医院、居住区的城市高速公路上的声屏障，高度一般为 2 5 m 。为降低风荷载，使声屏障安全，一般大于5 m 的声屏障采用折壁型。 例如在东京图门收费站附近的公路声屏障，高达1 2 m ，在道路两侧和中间 都安装了折壁型声屏障。经测试，附近房屋窗户处的噪声级降低了 1 5 - 2 5 d b 。 3 表面倾斜型声屏障，多用于路堑或低路堤路段。可做成土堤式，单 面斜坡或双面斜坡。在路堑段既可做护坡，又可起到防噪作用，一般表面 采用砌块堆筑，中间填土或废弃物，其设计与直壁型相同。还可以采用绿 墙技术，即绿化美化防噪堤墙技术。 二、公路声屏障的类型 按所在地区可分为市郊、城市、农村；按所建路段路基形式可分为路 堤段、高架路( 或高架桥) 段、路堑段；按在公路一侧或两侧建声屏障分为 单侧、双侧；按外观形状又分为；直壁式、折壁( 或圆弧) 式、表面倾斜 式、封闭式。综上可分为1 9 种类型，详见表3 1 。 公路声屏障的类型表3 _ 1 1 市郊路堤( 段) 单侧直壁式l o 农村路堤( 段) 单侧直壁式 2 市郊路堤( 段) 单侧折壁( 或圆弧) 式 1 1 农村路堤( 段) 单侧折壁( 或圆弧) 式 3 市郊路堤( 段) 双侧直壁式1 2 农村路堤( 段) 双侧直壁式 4 市郊路堤( 段) 双侧折壁( 或圆弧) 式1 3 农村路堤( 段) 双侧折壁( 或圆弧) 式 5 城市( 或市郊) 高架路单侧直壁式1 4 农村高架路单侧直壁式 6 城市( 或市郊) 高架路单侧折壁( 或圆弧) 式1 5 农村高架路单侧折壁( 或圆弧) 式 7 城市( 或市郊) 高架路双侧直壁式1 6 农村高架路双侧直壁式 8 城市( 或市郊) 高架路双侧折壁( 或圆弧) 式1 7 农村高架路双侧折壁( 或圆弧) 式 9 城市( 或市郊) 高架路双侧封闭式1 8 市郊路堑( 段) 直壁式 1 9 农村路堑( 段) 直壁式 1 6 长安大学硕士学位论文 三、吸声型公路声屏障和反射型公路声屏障 根据公路声屏障面层材料吸声性能的大小，可分为吸声型公路声屏障 和反射型公路声屏障。 ( 一) 吸声型声屏障 吸声型声屏障是指面层材料吸声系数o 5 的声屏障。吸声型声屏障的 面层材料可分为穿孔板、微穿孔板、薄板及大空腔共振吸声结构等，生物 型声屏障也属吸声型。 1 穿孔板共振吸声结构 穿孔板共振吸声结构就是在面层板上穿孔，其后留有空气层空腔，或 在空腔中加衬多孔吸声材料的一种吸声结构。吸声特性为：一般吸收中频， 与多孔材料结合吸收中高频，背后留有大空腔还能吸收低频。微穿孔板的 吸声频率向低频偏移时，吸声系数显著提高。 2 板状材料共振吸声结构 板状材料共振吸声结构是由胶合板、石棉水泥板及其他硬质板等作为 面板，背面有空腔的吸声结构。其吸声特性为：对吸收低频有效，但吸声 系数不高( 约为o 2 o 5 ) ，因此公路声屏障很少使用。 3 大空腔共振吸声结构 大空腔共振吸声结构是内部有一密闭的硬表面容器，通过一个小的开 口与外界大气相连接的结构。它们的吸声特性是在其共振频率处吸声系数 较大，吸收频率低，且范围较窄。公路声屏障常用的有共振吸声砖，其吸 声结构的孔径不能过大，否则将影响吸声效果。 4 生物型 在墙上种植植物，或在可种植砌块内填土绿化等，均为生物型声屏障。 绿色植物增加了对噪声的吸收，易与周围环境相融。 另外吸声型公路声屏障的面层材料还有膜状材料、多孔材料，但必须 注意防潮、防火。 ( 二) 反射型声屏障 反射型声屏障是指面层材料的吸声系数较小的声屏障。主要靠密实材 料( 钢筋混凝土板或砌块、砖、石砌块) 的隔声作用来降噪，多为单层墙 体。 1 7 长安大学硕士学位论文 ( 三) 反射型声屏障与吸声型声屏障的性能比较 反射型公路声屏障的优点在于构造较简单，材料价格便宜，结构稳定 性好，一般不需维护；缺点是自重较大、占空间较多，同时由于反射使公 路上的声环境质量有所下降，尤其在平行声屏障状况下，情况更差。 吸声型公路声屏障的优点是在平行声屏障时可提高噪声衰减量，改善 公路上的声环境质量；缺点是造价高，维护费用高。如果采用穿孑l 板吸声 结构，因吸声结构对高频声有较好的吸收作用，在距屏障较近的区域内噪 声衰减能提高1 - 2 d b 。此外，由于人耳对高频声听觉较为敏感，所以吸声 型公路声屏障在听觉上的优势较为明显。 据国内外公路声屏障的建造经验，反射型公路声屏障的发展趋势是： 质轻、价低、隔声性能好、强度高、安装机械化等。吸声型公路声屏障由 于吸声性能好，将是城市郊区和城内公路声屏障的发展方向。 第二节公路声屏障的材料 声屏障所使用的材料可分为两部分：一部分是屏障壁体材料，除满足 力学性能外，应具备良好的声学性能；另一部分是结构件材料，通常为基 础、梁、柱等构件的材料，以满足机械性能为主。 一、声屏障壁体常用材料的声学性能 ( 一) 隔声性能 声屏障壁体自身的隔声量比其设计噪声衰减量至少大1 0 d b ，即r l i + l o ( d b ) 。为使用方便，本文在收集国内外大量声屏障材料的基础上，汇 集了常用材料构造的隔声量见表3 2 。 表中列出了各种材料的隔声量计算值及实验室和现场测量值。由于在 实验室内测量较为精细，但条件理想化，因此，所测得隔声量较现场测量 的要高，在选择时应注意，适当降低。 ( 二) 吸声性能 公路声屏障常用吸声材料和吸声结构的吸声系数见表3 - 2 。公路声屏障 在选用吸声材料和吸声结构时，一定要注意它们的使用条件及防护要求等。 1 8 1 9 高 黼 固 图、 普 一 挺 描 沏 匦 擐 追 巅 删 i最i 嚣a 够 i雹i 蕾 i 1 殳 蕉g g 彳 是葛荨g 札宾 6 斟 d6 醛一 6 日旦 蘸 q 文 氧 雩 n 荨 黾 誓蠢 。n。 葛 姜= 譬 葛孛8n 恒 蓁童 。o是oooo 静 on- nno 篁竺nn：2n：2nn：2=i n 昌 ：2 卧鱼b酤 耻醯 酰 毗毗醚 s 金 酰酰 畦 醚硅 醚 酰毗 耻 昌x 耻 栏 j 彗 犍 羹 栏篷 健 耩 档 。 馏栏 档 粕 警兰媾 扭韫 刊 螫 葵 嚣 刊 赠 坪 刊制制韫 冀 潮 卷 簧薅 耋 蛰盘 嚣 藜 巢hm螫k 蕊 萁 崩蜒 崩 b 监咿 n - c 噼 糕雌舡昏，嘲怄巨雹辜霉蕊奄匠粘 戳 ii 萨 瑟 髓 每i 冀3 7 2 i 涮魏 l幸舀：j j 曹 臻il 凸 饕謇 g搿葛 o n 叫 热 6删 救器 d靠dvo 褪 娶一 誉 塞曼 蘸 n n 喜 蓬萎 甘n n n 2 一 _ _ 旧 。 oooo 鬈 o。o。 n 萋童 22i：2删=宝 裔 o 誊 t n 甘 器蹬 驶醚 耻醚龇酸醯 漱酰 班醚 鞋 婆 襞寒 寒 剞书瓣鹱 饕薹 器 餐 蛙 龄 龄 凰 糕 嚣 辣 爨苌刊 婆薹霸 静 赠赠长繇 卷漤鬻 婆 耄 鏊 鬟翌薄 卅 饔 裂 爨 嘿 整 篓 港 瓤签 哪 黧 饕 遗帮 n _ 琳爨 n | | 莘 鞘 囤 i i 艇鼎 斟 删 坦 妞耐盈 ：i o 甜 潮 ll 逻 饕萝 一 d 设昌 v 昏一 急 蘸 霉 墨 。 蓍萎 葛 苫 _ _ 恒 萋童 2 。o 导 。卜 一 导82 l = 2 一 n 寸 _ _ 一 一 n n 毒 醚卧耻 醚醯 卧 耻 醯 卧 碴醚 一 醚 辎 挺 f 卷 寒辑 蜷 糍 蟠 婶 景属 嚣鳃 辚 叠靼 鬻 鳝 匿 谑 期刊 测 辨 * 悼 畚熙翊 蟊 *剁 璞臻 b 悼 诠 鞲 熙*斑 熙 露 萁鼬 蚀 怅 熙 *囊档 * 醯 察骧 w键 * m 遵 世妒 2 1 n i | 莘 端是 轼 匦 蜒 粼 追 ii l备i ii 蜊 专a 广 条沁心n 蜒 ii l ， il 四 凄萝 荨 叫 n o c ： 蛰邑 d v o v g 旦 蘸 o 寸 n 小 辱 n 蚤 | 薹鑫 旧 嚣 是 崞 黑卜 。 丑 吕 l 萋j on制 n2舄 oo 昌 蕊 o 一 鬣d nn 2 支 一 h趾 一 i n妪 制 h睦 卧 酰 耻醚 酰 d但 峰 n葺nn 一 酸 簿 辎辎鳝 蟮 蟮 杖霎 辎 r 艇辎 娜 瞽馋 韫 d 2 鹫 纛 辎 器 龚 旭锱 薛 茸 r 熙 群 萁 卷磐 转 蜜 暖 苌 蛰霹 长 螋 辇 佴 世即 占 | i 莘 蝼 li lt 1 匦 圄 卜 毒； 坦 镬 犍 慈g 吐冀 号铹 、。 豁 h 殳 遵 捉2 置暑 d 6 号宁 姜 墓 莩呈 鍪。 gd v 霉嚣 s奢鲁塞6d s 号 穗 q 善誊善 罱 卜寸 占出 寸 on n 墨 毒 摹摹 篓耋 卜 曼 _ 十害9 姜i 姜 卜 鼹 曩嚣 薰蓑 n 盎 t 十 一 蠢 酞 喧 _ _ 酞 o 曩重 嚣基西琶 敷 。 醛。 划 i 黧昌= q品 稍 刳 刳燃 萋童 州- _ 静 椎玑 釜 疑” 旗 峰 旗 诞 遥罐 蹬 登 寮蟹 蹬 琏躏g 善誉 时 碹嗣嵋 d。 。 州 也 酸 罄 黢壁 醯蛰 致 蟮辎 醛瓣罐 潼 袈 趣 如 撼蠢 婶 鞲 谜堪璃撼鼙 酞鞲骶酞 亲 瓣 搽凝露剐幂 躐哥撼挺 窭 啦辖漤蒜漤 蠖一魑噬 制毂 蜷 镄 磐：垂 奄譬 喹审 中嚣 z 蝶 簸 圈 ii fl 避 jj 遐 善、； z捩嗍 蠼 霉 il 嚣 蕊基 h d窨 十 承 小 銎嚣 a $。6。 基冀 蘸 善 誊 茎 茎 釜 蓍囊 曼堇 熹 轰 熹 皇2 嚣 = 璧 n 蕊是 t 篓 撩撩 辎露 鐾 寐 h 憾献弥 钛 钛 量 菩 薏要要 t 强8 萋孳 辇蠢 要 器 曩曩塞 姜乏 no。 ooo 一 n心卜 2nl 制引 制剁 戡 赞 凝 蟹 戬 硅 醵 理粤懊世 n 塞圣 躜s 制制 霉 峰 怛 耋 苣 。 留黠 潮 嚣 警蠢善薹 链 翻鼹 篓 餐 嚣 鼙 篱翁 馨 嫦 囊鸯 饿d鞲 奄 k解疑 垮 黧 丰k 诬 谶餐 裂 鬈 瑟器爨 烬 鼷妥 葵壤蕊 蝰帮 日pn露恒霹蒜丑嚣挈事辣pz幄迥薛羞姆糕侧翻球哪杖匿露姆恻凄lv 。酋壹。【o_i丑袒掣嘲孱繇林丑难蕊琳妊情妇嗥最嗥籁髻带器*搽。螂 囤ll i 坦 长燃 k 蚓 噙 卿 i - 一i 爨 饕萝 是 幔寮 6 蓉一 一 攀气 墓錾 n 篓薰 善 蓍垂 重 吕 g昌 制 22 树 刊 占 旧 妪世 妪 宝 8 萋j ooonn一 耋 o i n 酰 、。hh一 一 醚 卧耻醯醯 鼬 瞪 棰 辎鞲辨 刊 钾 篱 扭* 刊鲜 整徭辉撒 委 奄嚣。厘蝠 b世导器 砼巾葛 甲啭 长安大学硕士学拉论文 二、声屏障结构件材料的憔能 公路声屏障的结构件楚指用来支承声屏障壁体，或面鼷材料所依附的 结构物的材料。结构上它必须具有足够的强度和刚度，保诞结合部分密封 贴突，确保屏障的安全、稳固和不漏声。声屏障结构件包括安装固定壁体 材料的框架构件、横梁、蘩础粱及地基基础，是屏障荷载的受力构件，遥 常采用钢、木或是钢筋混凝土等材料。 公路声屏障的结构材辩不属予本课题的研究肉容，这擞不作讨论。 三、公路零瀑薄戆糖料秘邋羯戆类魁 公路声屏障材料和适用类型有定的关系，经调查研究表3 - 4 列出了 器秘耪辩梭渣凄逶建戆声器舞类型，供应擐瓣参考。表中声羼骧类型兹序 号见表3 1 ，材料构造的编号及具体图例见本章第三节。 窘辱肄的类型麓毒适用拱辩稳逢戆薅应衰袭3 - 4 声屏障的材料构造适用的声屏障类挝序号 q - 0 1 槽型獭块及期体l ，3 ，l o ，1 2 ，1 8 ，1 9 铲0 2 普通韬土砖声屏障同上 q - 0 3 可种横框形砌块声屏障同上 铲溅胃释攮臼形褒交声屏障 l ，3 ，i o ，1 2 妒0 5 碎石砌筑声屏障l 。3 ，1 0 ，1 2 ，1 8 ，1 9 0 - 0 6 可变形髂褒浃声霹障露上 铲0 7 共振胺吸声砖同上 q - 0 8 空心砖声屡障同上 b - 0 1 预帝l 钢筋混凝土板+ 轻质扩散面屡声屏障l ，3 ，l o 1 2 ，1 8 ，1 9 b - 0 2 板形赢壁声屏障 1 ，3 ，l o ，1 2 ，1 9 ，1 9 ( 5 ，7 ，1 4 ，1 6 ) b - 0 3 钢蘩灌凝蔽虢声板乎整壅声屏簿1 ，3 ，1 0 ，1 2 ，l s ，1 9 b - 0 4 钢筋混凝土板烈框+ 砖型声屏障l ，3 ，l o 。1 2 ，1 8 ，1 9 b - 0 5 钢菸混凝土扳童都殴声爨声屏障l 3 ，5 ，7 ，l o ，1 2 ，1 4 ，1 6 b 0 6 钢筋潞凝土板+ 微穿孔板趟声屏障 l ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 b - 0 7 钢筋混凝扳+ 扩教反射麟板平壁激声屏障1 ，3 ，1 0 ，1 2 ，1 8 ，1 9 b - 0 8 木板警壁鍪声辫障 l s ，1 0 ，1 2 ，1 4 ，1 5 ，1 6 ，1 8 ，1 9 b - 0 9 圆弧形微穿孔面板 钢筋澜凝土板竖赢声屏障 l ，3 ，l o ，1 2 。1 8 ，1 9 b - - i o 镪菸滚凝主板 设声密较瑟瑟螫芦薹屏障羁上 长安大学硕士学位论文 续表3 - 4 声屏障的材料构造 适用的声屏障类型序号 b - 1 1 钢筋混凝土板+ 强力p c 板声屏障l ，3 ，l o ，1 2 ，1 8 ，1 9 s 0 1 蜂房式生物型声屏障 同上 s - 0 2 井架式生物型声屏障同上 s - 0 3h 型构件生物型声屏障同上 s 一0 4 预制骨架斜面生物型声屏障 同上 s - 0 5 棋盘斜坡状生物型声屏障同上 s 一0 6 混凝土型砖砌体+ 土( 废矿渣) 生物型声屏障同上 s - 0 7 环状砌块生物型声屏障同上 q x 0 1 彩钢板复合型类型 l ，3 ，5 ，7 ，1 0 1 2 ，1 4 ，1 6 ，1 8 ，1 9 q x - 0 2 透明亚克力板+ 复合型彩钢板型声屏障 l 9 ，1 2 1 7 q x - 0 3 轻型混凝土板+ 透明亚克力板声屏障 1 ，3 ，5 ，7 ，1 4 ，1 6 q x 0 4 弧形透明板声屏障 2 ，4 ，6 ，8 ，1 1 ，1 3 ，1 5 ，1 7 q x - 0 5 上部内折轻型板型声屏障 2 ，4 。6 ，8 ，1 1 ，1 3 ，1 5 ，1 7 j - 0 1 土堤( 或土堤+ 矮屏障) 型声屏障 l ，3 。l o ，1 2 。1 8 ，1 9 j _ 0 2 棱台钢筋笼填废矿渣型声屏障 同上 j - 0 3 简易材料编制板声屏障同上 第三节公路声屏障材料构造简介 建造声屏障的材料种类较多，并且对应的构造形式多变，即使同一种 材料也可以有不同的构造形式，而同一种构造形式又可以用不同的材料构 成。 公路声屏障壁体的材料归纳起来可分为砌块型、板型、生物型等三种 基本类型，板型还可进一步分为混凝土类重型板、轻型复合板和竹板、木 板条等编成的简易板等。无论采用哪一种类型，都应满足技术及经济合理、 耐久、强度高、施工简便、美观、防腐、防火、安全等功能。 一、砌块型 用预制砌块砌筑成的声屏障壁体称为砌块型声屏障。砌块是指采用普 通混凝土、轻质混凝土及硅酸盐材料等制作的块状材料或各种砖、石块等。 砌块的形状可以根据声屏障的需要制作。优点是隔声性能好、施工方 长安犬学硕士学位论文 倭、造蛰低，显吴鸯强度离、藤火、茨薅镶等整链。 进行砌块类型黢体的设计或选烈时，政根据“因地制镦、就地取材” 匏缀鬟l l ，合疆选择投拳、经济嚣藏工要求赛好豹窃浃密移浆。孰傻耀功缆 的角度还应考虑强度和耐久性等要求。 礴块壤体一簸囊萃捧礴块礤筑。砌筑蕤重缀撂受力纛强凌豹嚣要。霹采 用绝砌块砌筑或配筋砌筑。配筋砌筑是在砌体水平灰缝内配避适量的钢筋， 由予磁蓓纛钢矮滢凝关嗣发挥结梭俸震，掰丈堰度挺衰巍体敦承载髭力。 砌块砌体的抗服强度较大，而抗拉、抗弯和抗鹅强度邋低于其抗压强 度。浚垂强浚圭要取决予磷决夔强凌，抗羧、蕴弯犟拜藐夔强发主要取决予 砂浆和砌块的粘结强度。无筋砌体的抗压承载力远远大于它的抗拉、抗弯、 撬蘩零载力。 ( 一) 常用砌体的强度 建耱鬻矮裘薅瓣辅整薮箍、弯藏魏拉秘捷募强度警均毯始表3 - 5 。 几神常用砌体的轴心抗服、弯曲抗拉和抗剪强度平均值( 咿a )蒜3 - - 5 汹、厍文压是稿5 0 乏 序 砌体种类h 号 bb 沿齿缝沿逶缝 l 粘土砖、空心砖0 ，1 4 10 2 5 00 1 2 50 ，1 2 5 2 混凝士小型空心砌块 0 0 6 90 ，0 8 10 0 5 60 0 6 9 3 混凝士中