G55高速公路集宁段声屏障设计总结

G55二广高速公路集宁段声屏障 K346 K347 400米双向 K341 K342 1200米 设计总结 TYPICAL CASE ANALYSIS 经 典 案 例 分 析 一 一 概述概述 G55高速公路是 国家高速公路网规划 7918 网中 9 条南北纵线 中的第 6条 集宁段属于G55高速公路的一部分 G55高速公路简称 二广高速 二连 浩特 集宁 大同 朔州 太原 长治 晋城 洛阳 平顶山 南阳 襄樊 荆门 荆州 常德 娄底 邵阳 永州 连州 广州 与东西向的G7高速 G110国道在境内交汇对接 对促进我国大西北与内地 东部沿海地区的经济发展与交流具有重要意义 本 文是对G55高速公路集宁段声屏障的设计总结 二 声屏障降噪原理二 声屏障降噪原理 声屏障是降低噪声的有效措施之一 一般的声屏障 其声影区内降噪效果 在 5 12dB 之间 声学原理 当噪声源发出的声波遇到声屏障时 它将沿着三条路径传播 见图1 a 一部分 越过声屏障顶端绕射到达受声点 一部分穿透声屏障到达受声点 一部分在声 屏障壁面上产生反射 声屏障的插入损失主要取决于声源发出的声波沿这三条 路径传播的声能分配 图 1 声屏障绕射 反射路径图 1 绕射 越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能比没有屏障时的直达声能小 直达 声与绕射声的声级之差 称之为绕射声衰减 其值用符号 Ld 表示 并随着 角的增大而增大 见图 1 b 声屏障的绕射声衰减是声源 受声点与声屏障三者 几何关系和频率的函数 它是决定声屏障插入损失的主要物理量 声源 A B d S R 反射路径 绕射路径 透射路径 道路声屏障 a 声波传播路径 声影区 R S 直线路径 径 绕射路径 b 声波绕射路径 S R c 声波的反射 反射波 直达波 绕射波 2 透射 声源发出的声波透过声屏障传播到受声点的现象 穿透声屏障的声能量取 决于声屏障的面密度 入射角及声波的频率 声屏障隔声的能力用传声损失 TL 来评价 TL 大 透射的声能小 TL 小 则透射的声能大 透射的声能可能减少 声屏障的插入损失 透射引起的插入损失的降低量称为透射声修正量 用符号 Lt 表示 通常在声学设计时 要求 TL Ld 10dB 此时透射的声能可以忽略 不计 即 Lt 0 3 反射 当声源两侧均建有声屏障 且声屏障平行时 声波将在声屏障间多次反射 并越过声屏障顶端绕射到受声点 它将会降低声屏障的插入损失 见图 1 c 由 反射声波引起的插入损失的降低量称之为反射声修正量 用符号 Lr 表示 为减小反射声 一般在声屏障靠声源一侧附加吸声结构 反射声能的大小取决 于吸声结构的吸声系数 它是频率的函数 为评价声屏障吸声结构的整体吸 声效果 通常用降噪系数NRC表示 三 声屏障三 声屏障设计设计 1 设计依据 a 中华人民共和国环境噪声污染防治法 b 公路环境保护设计规范 JTJ T006 98 c 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 d 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 e 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 f 钢结构设计规范 GB50017 2003 g 声屏障声学设计与测量规范 HJ T90 2004 h 当地的气象与地质条件 i 上述标准未涉及到的以相应现行国家标准及行业标准为依据 拟在G55高速公路K346 K347段 K341 K342段 集宁 二连浩特方向 设 置声屏障2000m 设计内容包括基础 立柱 隔声板 吸声板等 设计重点主要 是充分体现设置声屏障后对公路噪声声波的消减效果 因此 声屏障设计要解 决的是声屏障位置 长度 高度及噪声源与敏感接受点等因素的最佳结合 2 本项目声屏障设计程序 1 确定设计目标值 根据声环境的要求 确定噪声防护对象 它可以是一个区域 也可以是一 个或一群建筑物 2 屏障设计前背景噪声的确定 3 位置的确定 根据道路与防护对象之间的相对位置 周围的地形地貌 应选择最佳的声 屏障设置位置 选择的原则或是声屏障靠近声源 或者靠近受声点 或者可利 用的土坡 堤坝等障碍物等 力求以较少的工程量达到设计目标所需的声衰减 4 几何尺寸的确定 根据设计目标值 可以确定几组声屏障的长与高 形成多个组合方案 计 算每个方案的插入损失 保留达到设计目标值的方案 并进行比选 选择最优 方案 声屏障的几何形状主要包括直立型 折板型 弯曲型 半封闭或全封闭型 本设计采用直立型 5 声屏障插入损失计算 本文略 6 确定声屏障隔声要求 7 声屏障吸声构造设计 8 声屏障设计调整 9 声屏障设计的其他要求 声屏障设计在满足声学性能要求的同时 其结构力学性能 材料物理性能 安全性能和景观效果 均应符合相应的现行国家标准的规定和要求 3 声屏障主要技术要求 声屏障的重要技术指标及性能要求主要包括以下几个方面 a 平均隔声量 30dB b 平均降噪系数 0 95 c 降噪效果 10 15dB A d 耐冻融 35 2 e 声屏障主体使用寿命 20 年 f 参照国内现有类似高速公路声屏障工程设计及声屏障产品市场 d 声屏障整体色彩要据业主需要确定 4 声屏障材料物理性能 声屏障主要由金属百叶型吸隔声屏体 H 型立柱以及连接件组成 其构件 应能达到吸声降噪 防火 防腐蚀 防老化 防炫目 自洁防尘 耐冻融等要求 应保证声屏障在雨 雪等恶劣自然条件下正常工作 5 声屏障的力学性能 声屏障所在区域风压按600N m2 均布载荷记取 设计最大挠度为L 400 保证在50年一遇的风荷载下具有足够的强度 6 声屏障的环保性能 声屏障吸隔声屏体在经雨淋 日晒等自然条件下 应具有不下沉 不结块 等耐候性 不能对大气环境造成二次污染 7 声屏障屏体材料选用和结构形式 7 1 吸隔声屏体 采用金属结构的吸隔声屏体 面板材质采用镀锌板 形式为百叶型 背板 采用优质镀锌钢板 骨架采用优质镀锌钢板 中间采用48kg m3容重的离心玻 璃棉板为吸声材料 棉板外裹杜邦专用薄膜 屏体表面采用PE 喷涂 涂层厚 度 60 m 吸隔声屏体尺寸为500mm 2960mm 7 2 立柱 采用规格为125 100 5焊接H型钢 表面热镀锌后 再PE 喷涂 7 3 本工程中声屏障采用隔声吸声屏障 它利用了离心法生产的玻璃纤维 优良中低频吸声和隔声性能 声屏障采用直板形吸声屏 声屏障总高度为2 5 m 屏体支撑固定采用H 型钢立柱 遇桥梁伸缩缝处两端采用相邻两侧H 型钢 立柱翼板加宽的方式 以加大伸缩空间 标准段立柱间距3m 声屏障全部由直板形金属百叶型吸声屏 共五屏组成 H 型钢立柱整体构 件由焊接H 型钢 法兰底板 支撑筋板焊接而成 7 4 金属吸隔声屏体结构框由镀锌钢板组成 7 5 声屏障顶部 底部装饰密封板和立柱顶部盖板均采用镀锌钢板制作 隔声屏体在安装时应嵌入H型钢的凹槽中以固定位置 7 6 材料要求 材料综合技术指标须达到国家相关行业产品标准 7 6 1 声学性能良好 高效吸声降噪 吸声材料的吸声性能按GBJ47 1983 混响室法吸声系数测量规范 测定 在 125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz 等频率 吸声系数应不低于 0 25 0 40 0 80 0 85 0 95 声屏障隔声量按GB J75 1984 建筑隔声测量规范 测定 应不低于30dB 7 6 2 吸声材料防火性能按GB J624 1997 建筑材料燃烧性能分级方法 测 定应为A 级 7 6 3 吸声材料应耐冻融 耐冻融性能按149 2003 膨胀聚苯板薄抹灰外 墙外保温系统 中3 2 4 耐冻融实验方式进行 循环30次后试件应无剥落 开裂 起层等现象 7 6 4 吸声材料应耐腐蚀 耐老化 能在露天环境裸露使用 耐高低温 抗酸碱侵蚀 吸声材料耐候性能按JG149 2003 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温 系统 中附录C 的实验方法测定 实验后 试件表面应无裂纹 粉化 剥落等现 象 7 6 5 吸声材料是影响降噪效果的主要因素 所以 选择材料是至关重要的 综合考虑各种因素 要达到好的吸声降噪效果 同时要有很好的物理性能及力 学强度 耐候性 并且还要价格合理 所以本工程选择离心玻璃棉板 密度为 48kg m3 这种离心玻璃棉具有容重轻 憎水性优良 吸声系数高 施工方便 不燃等优点 7 6 6 吸声板的面板采用优质镀锌钢板 背板及龙骨采用优质镀锌钢板 中 间采用离心法生产的48kg m3 玻璃棉板外裹杜邦专用薄膜 本工程采用以上材 料主要是因为考虑到声屏障的整体强度 使用寿命 吸声性能的稳定性以及美 观等因素 8 声屏障屏体强度校核结果 声屏障承接的主要载荷按1 200N m2设计 对于声屏障需校核立柱的强度 预埋件的强度 8 1 立柱强度 立柱在风压下承受剪切和弯矩 选用H 型钢 对立柱进行受力分析后发现 立柱的底端是危险截面 承受较大的剪应力和弯矩 经校核 本设计选用的H型 钢能满足强度要求 8 2 预埋件的强度 路基段采用钢板与钢筋焊接后预埋在基础上 预埋钢板为325 260 14 预 埋钢筋为2根 16 600 经计算校核后可满足强度要求 9 声屏障连接系统要求 单元屏体之间 声屏障屏体与H型钢立柱的连接应紧密 可靠 连接处应贴 热缩弹性体材料 以保证隔声性能良好 四 声屏障的施工及安装四 声屏障的施工及安装 1 路面基础部分 在设置声屏障的路段从起点桩号起 距路肩外侧约0 75m 处为起点 开挖 柱体土方 每隔3m 浇注基础桩 混凝土标号C25 然后浇注横梁 浇注时如遇 到排水沟 应留排水孔 2 声屏障立柱安装 2 1 检查基础 确认基础合格 预埋件浇筑位置正确 2 2 检查立柱尺寸是否符合设计要求 2 3 在基础上放出立柱安装基准线 测量声屏障立柱安装位置正确后将屏 障H 型钢立柱与预埋件钢板焊接好 并加焊柱脚加强板 立柱间距3m 3mm 2 4 现场钢结构焊接处均应作防锈处理 按防腐规范补涂银粉漆 3 吸声屏安装 3 1 屏体结构到现场后按图纸上的技术要求检查各部位尺寸 特别是外形 尺寸 外形严重变形的不允许安装 3 2 检查屏体结构外形尺寸与两立柱尺寸是否吻合 3 3 外观破损 断裂 则不允许安装 3 4 钢结构连接件均应作防锈处理 采用热浸镀锌处理 镀锌层厚度 80 m 3 5 将吸声屏顺序装入H型立柱的凹槽中后 用固定卡固定牢固 3 6 吸声屏安装 固定完结后安装立柱顶部的顶罩 3 7 吸声屏安装好后外形外观应平展 整齐 3 8 在有坡度的地方作业时 安装斜度由现场技术人员与监理协商决定 3 9 各罩连接不允许有明显漏缝出现 过渡必须平滑完整 5 安装工艺总流程 地面段基础先期进行施工 然后进行预埋件安装 基础经过保养期后再安 装H钢立柱 立柱安装完成后 将下部吸声屏安装在立柱上 用固定卡 或螺栓 固定 然后用水泥沙浆填充密实下吸声屏与地梁间的空隙 接着安装中部 上 部吸声屏 并用弹性体密封条密封缝隙 最后安装顶罩及其连接件 完成全部 施工程序后 整体检查 发现问题及时处理 清理现场杂物 工程竣工验收 工 程结束 五 五 工程工程质质量量检验检验 1 检查声屏障整体是否与路线线形一致 不应有明显的扭曲变形 应保证 安装的整体效果 2 声屏障的全部成品都应进行外观检查 涂层应光洁平整 不应有脱膜 伤痕 皱皮 流坠 气泡 变色及色泽不均等缺陷 外表颜色应符合设计要求 3 声屏障各部件的尺寸应符合设计要求 声屏障标高误差规定为 10mm 立柱间距误差规定为 50mm 立柱宽度允许有3mm 的正公差 4 检查立柱垂直度是