道路交通振动污染来源分析与对策

道路交通振动污染来源分析与对策道路交通振动污染来源分析与对策 引言 在我国 随着现代化的进行 交通系统大规模发展 的趋势极为迅速 国内已经拥有和正在建设的道路越来越多 而且不少城市还在筹建轻轨交通系统 振动对大都市生活环境 和工作环境的影响引起了人们的普遍注意 国际上已把振动列为 七大环境公害之一 并开始着手研究振动的污染规律 产生的 原因 传播途径 控制方法以及对人体的危害等 一 交通振动来源 振动的广泛定义是物体的运动状态随时间在极大值和极小 值之间交替变化的过程称为振动 所谓交通振动 是指道路上 行驶车辆的冲击力作用在路基上 通过地基传递致使沿线地基 和建筑物产生的振动 路面越不平整 车辆重量越大 车速越 高 载货车辆越多 产生的振动越大 过量的振动会使人不舒 适 疲劳 甚至导致人体损伤 其次 振动将形成噪声源 以 噪声的形式影响或污染环境 环境振动是环境污染的一个方面 铁路振动 公路振动 地铁振动 工业振动均会对人们的正常 生活和休息产生不利的影响 道路交通振动污染道路交通振动是因为汽车在道路上行驶 时针对路面的冲击而引起的 通过人体各部位与其接触而产生 作用 道路交通振动对人体的影响主要取决于振动的强度和振 动的持续时间 当振动超过一定程度时人体就会产生生理反应 与心理反应 与此同时 人体的神经系统及其功能将受到不良 影响 交通系统振动对环境和周边建筑物的影响一般通过以下方 式进行 由运行汽车对道路的冲击作用产生振动 并通过结构 传递到周围的地层 进而通过土介质向四周传播 进一步诱发 附近地下结构以及建筑物 包括其结构和室内家具 的二次振 动和噪声 从而对建筑物的结构安全以及建筑物内的人们的工 作和生活产生了很大的影响 道路交通系统的振动来源主要由以下几个方面产生 1 汽车以一定的速度运行时 对道路的重力加载产生 的冲击 2 汽车在道路上运行时 车轮和路基相互作用产生的 车轮与路基结构的振动 3 道路的不平顺和车轮的损伤也是系统振动的振源 二 振动对人体及周围建筑的影响 振动对人的影响 振动对人的影响大致有四种情况 1 人体刚能感受到振动的信息 这就是通常所说的 感觉 阈 人们对刚超过感觉阈的振动 一般并不觉得不舒适 即多 数人对这种振动是可容忍的 2 振动的振幅加大到一定程度 人就感觉到不舒适 或者作出 讨厌 的反应 这就是 不舒适阈 不舒适 是一种心 理反应 是大脑对振动信息的一种判断 并没有产生生理的影 响 3 振动振幅进一步增加 达到某种程度 人对振动的 感觉就由 不舒适 进到 疲劳阈 对超过疲劳阈的振动 不仅有 心理的反应 而且也出现生理的反应 这就是说 振动的感受 器官和神经系统的功能在振动的刺激下受到影响 并通过神经 系统对人体的其它功能产生影响 如注意力的转移 工作效率 的降低等 对刚超过 疲劳阈 的振动来讲 振动停止以后 这 些生理影响是可以恢复的 4 振动的强度继续增加 就进到 危险阈 或 极限阈 超过危险阈时 振动对人不仅有心理 生理的影响 还产生 病理性的损伤 这就是说 这样强的振动将使感受器官和神经 系统产生永久性病变 即使振动停止也不能复原 振动对周围建筑的影响 由于目前缺少专门的评估道路交通振动对建筑物影响的标 准 因此仅能根据已有的少量测试数据及相关标准较粗略地分 析建筑物所受的影响 而且建筑物的振动与其基础 结构形式 自重等多方面因素有关 显得较为复杂 同时 车辆振动的传播较 为复杂 与土层介质有着密切关系 振动波的传播特性在不同地 区条件的地区不尽相同 随着汽车速度的提高 附近建筑物内测得的振动有增大的 趋势 尤其楼房内侧的振动表现得特别明显 而由汽车振动引 起的沿线地面建筑物的振动 其振级的大小又与建筑物的结构 形式 基础类型以及与地道路的距离有密切的联系 震动对建 筑物的影响在城市轨道以及铁路运输方面体现的最为突出 三 道路交通振动污染特性 1 振动污染是一种能量污染 通过能量的吸收 转换及 力学作用发生影响 其污染途径不同于其它物质污染 同一振 动强度可以在同一地点引起不同强度的污染 此外还可以通过 空气另一途径产生影响 因此比噪声更复杂 2 传布快 反应瞬时 立刻对人发生影响 如震醒 一 旦影响发生后又难于立刻恢复 3 污染捉摸不定 常常带有随机性 又带有重复性 而 且这种污染一般无法逃避 4 危害程度常与心理和精神因素有关 个体差异甚大 常表现为烦恼和不舒适 比较难以定量化 5 振动危害直接触及个人财产问题 如房屋 器具的振 坏 引起的矛盾比较尖锐 6 道路交通振动的物理特性是振幅小 频率低 1 7hz 具有典型的随机振动波形 其一般为正弦振动 振幅较大 频 率取决于操作性质 此外振动具有方向性 决定了振动监测特 点 7 振动污染与噪声污染既有密切联系又各有自己的特点 对人体和生物的影响是不同的 从物理学知 能量相同时频率 越高 振幅越小 振动感觉也越小 四 振动污染对策 通过上面道路交通振动无法避免的特性我们可以做出相应 的措施来减少甚至隔离振动污染 减振隔振措施 交通荷载所引起的地面振动 经常会影响邻近的结构物 或对邻近振动敏感的精密仪表 设备等有不可忽视的影响 也 时常干扰邻近居民的生产与生活环境 因而对地面振动防止对 策的研究已经成为一个非常重要的环境和工程问题 应用屏障 是防止和减轻地面振动的有效措施 对该问题的研究始于本世 纪 40 年代 一般而言 振动的有效隔阻可由河渠 橡胶垫层 板桩墙以及桩等屏障来截断 散射 绕射各种应力波而达成 屏障又可以分为连续屏障和非连续屏障 连续屏障是指屏障是 连续的整体 如开口沟渠 用泥浆 锯屑和沙子等填充的沟或 混凝土刚性墙等 非连续屏障措屏障由间断的屏障单体构 成 如圆柱行排孔和排桩等 一般所研究的振动屏障问题 可 以分成两大类 一为主动隔振 又称 近场 积极隔振 即利 用间接或围绕振动的障壁 以减少由振动源发射出来的波能 由于主动隔振法的屏壁接近波源 所以其主要用于阻隔体波 p 波和 s 波 另一类为被动隔振 又称 远场 消极隔振 即在高振源较远处作屏障 隔开振动 使之无法降低振动的地 点 被动隔振法由于障蔽远离振动源 所以主要用来阻隔面波 r 波 屏障隔振的原理是建立在波能的反射 散射和衍射 的基础上 实质上是弹性波和存在于均质弹性介质 屏障 间 的相互作用结果 屏障对波的散射效应决定其隔振效果 由于 r 波的散射是一个非常复杂的过程 所以理论解多限于体波 并以 sh 液研究最多 但仍限于几种规则屏障 五 结束语 本文粗略的介绍了道路交