噪声治理工程--声屏障设计.pdf

工程建设与设计2 0 0 3年第4期 城市交通工程 噪声治理工程 声屏 障设计 韩运 强 铁道第三勘察设计院环境工程设计处 ，天津 3 0 0 2 5 1 [ 麓薹】 为寻求声屏 障的最佳设计 方案 ， 蛄舍 实际工作经验 ， 从声 学设计和结构设计 两个方面 ， 论述 了声屏障 高度、 长度 、 厚度 、 结 构形式和基 硇形式的确定方法， 以及在设计过程 中应 注意的诸 多问题 ， 为噪声治理工程提供参考 。 【 关键词】环境 ； 噪 声； 声屏障； 声学设计； 结构设计 [ 中圈分类号】T B 5 3 5 [ 文献标识码】A [ 文章编号】 1 0 0 7 9 4 6 7 2 0 0 3 0 4 - 0 0 1 2 - 0 3 随着社会的发展和公众环境意识的提高， 环境污染的问 题愈来愈引起社会的重视，噪声污染则是环境问题的焦点 之一， 噪声治理的有效措施之一就是设置声屏障。声屏障设 计作为一种控制噪声的有效手段在 国外得到广泛应用， 在 我国 8 O年代末，由于城市道路的发展和环保法规的完善， 在一些城市相继出现了一些声屏障，这些声屏障的建造为 我国道路声屏障设计、 施工提供 了宝贵的经验。在秦沈客运 专线铁路工程中， 由于设计要求， 线路从一些村庄、 城镇 、 学 校等噪声敏感地区 附近 穿过， 铁路投入运营之后， 势必 会对该地区产生噪声污染。为此 ，必须在该 区段设置声屏 障， 以降低列车噪声污染程度 。本文结合铁路的实际情况， 探讨一下噪声治理中的声屏障设计问题。 声屏障的设计一般分为两个部分； 声学设计和结构设计。 一 、声学设计 声学设计主要包括声屏障高度、 长度、 厚度的确定。 具体 步骤如下 1 。高度的确定 在确定声屏障的高度之前，应先依次确定噪声源源强、 衰减量、 声程差， 最后确定声屏障高度 。 1 噪声源源强的确定 一 般可根据实际噪声监测确定， 如新建铁路， 则可采用 类 比法确定。 根据对不同铁路噪声源测试结果的频谱图可知，铁路 噪声以轮轨噪声为主，一般中低速列车轮轨噪声频率主要 是在 2 0 - 2 0 0 0 H z ， 以 6 3 H z 倍频带为最大， 并且是轮轨噪声的 主要成分； 轮对噪声以 l 6 0 0 H z倍频带为最大。为了简化计 算程序 ， 在声屏障设计中， 一般按等效频率计算即可满足设 计要求。一般取 5 0 0- 1 0 0 0 H z噪声源计算。 2 衰减量的计算 在声屏障的设计中，衰减量根据源强到受声点的几何 衰减与受声点预期声级之间的差值确定。计算公式如下 【 作者简介】韩运强 1 9 7 3 -- ， 男， 河北冀州人， 工程师， 从事环境保护 及水土保持的环境治理研究。 1 2 L L o K l g 导L o u 0 式中 一衰减量 d B 一 源强 A声级 d B 一 点声源取 2 O ， 线声源取 l O 。列车一般按 线声源计算 d 受声点距源强的距离 m 出源强测试距离 m t受声点预期声级 d B 3 声程差的确定 如图 l所示， 声程差用 表示。 6 8 6 一 c 1 也可采用下式计算 一 1 7 0 ／ “ ⋯ Ⅳ 式中 肛 - 菲涅耳数， 可根据衰减量查前川曲线图 图 2 确定 声程差 f 一声波频率 圈 声屏一声程差示意 圈 4 声屏障高度的确定 由图 1可知 8 2 - -_ 由一 1 4L1 2 2 b 。 ￡2 2 3 C2 1 L z 4 将 2 、 3 、 4 式代入 1 式中， H、 h l 、 L 、 L l 、 、 均为已知值， 即可求得声屏障高度 h 。计算时， 手算较为麻 烦， 用计算机计算较为简便、 快捷 。 维普资讯 噪声治理工程声屏障设计 工程建设与设计2 0 0 3年第 4 期 胃 ■ 鼍 ■ 圈 2 前川 曲线圈 2 ．声屏障长度的确定 声屏障长度确定原则以声源通过声屏障末端传至受声 点的声级值较 由声源经声屏障顶端绕射后的声级值低 l O d B 以上， 即声源经过声屏障顶端绕射传至受声点的声级值远 高于声源在声屏障外传至受声点的声级值。声屏障端部长 度计算公式如下 L t g [ a r c s i n 1 O⋯⋯一 】 式中￡ 声屏障端部长度 m 声屏障长度为 L 2 L ￡ 式中 卜声屏障长度 m ￡ 被保护区长度 m 3 ．声屏障厚度的确定 声屏障的声学厚度可根据下式确定 D ≥ 竺 f y 式中 D声屏障厚度 m 顶部绕射衰减量 d B y 材料的容重 k g ／ m 3 一 般情况下， 声屏障的厚度选取以符合建筑强度要求为 宜 该值一般远大于声学厚度。 二、 结构设计 声屏障的结构设计包括声屏障的上部安装设计与声屏 障的基础设计。 1 ．上都安装 声屏障有吸声式和反射式两种材料。无论哪种材料， 安 装时一般均预制成固定形状 的单元，然后固定在具有一定 强度的载体上。声屏障单元多为平板型， 因此 ， 载体多采用 角钢或 H钢 ， 抗剪、 抗压强度高， 耐腐蚀性强， 便于安装。声 屏障单元用螺栓固定与载体上。如图 3 所示。 采用 H型钢立柱作为声屏障材料与基础连接的声屏障 载体， 并且采用螺栓固定声屏障材料。H型钢不但抗剪强度 高， 能够承受由声屏障材料传来的强大风荷载， 满足作为载 体的强度要求， 并且安装方便， 采用螺栓固定声屏障材料 ， 施工方便 ， 节省人工， 不受气候、 温度、 地形等条件 的限制 ， 同时加工方便， 容易运输， 耐磕碰 。 圈3吸声材料与H钢连接圈 圈4声屏障单元安装示意圈 声屏障材料的选择应考虑以下几个因素 1 降噪效果。如降噪效果要求较高， 则应考虑采用吸 声系数较高的吸声材料； 反之， 采用反射式声屏障。 2 投资大小。从经济方面考虑， 反射式声屏障投资较 低 ， 吸声式声屏障投资较高。 3 地基承载力。在地基承载力较低或桥梁地段， 应优 先考虑采用容重较小的吸声材料。一般而言， 吸声式声屏障 的容重较反射式声屏障较小。 角钢或 H钢型号的选择应满足足够的抗剪、抗压强度， 应考虑以下因素 自然风荷载、 列车风荷载、 材料容重等。 声屏障在上部外观上可采用直立型、折角型、 Y字型等 不同的形式。一般而言， 直立型声屏障设计简单、 施工方便、 便于维修； 折角型、 Y字型等声屏障可满足特殊空间的要求、 降噪效果较高， 但施工困难、 不宜维修 ， 投资较大， 同时由于 重心较靠上， 风荷载较大时， 安全性相对较低。 当采用的声屏障单元尺寸较小时，如吸声砖等吸声材 料， 应贴附在墙体上作为载体 ， 墙体设计时， 应综合考虑各种 荷载因素。此种声屏障整体荷载较大， 不适用于桥梁地段。 2 ． 基础 设计 声屏障基础可根据不同要求采用不同的基础 ， 如扩大基 础、 杯形基础、 桩基础等。进行力学计算时应考虑 自然风荷 载、 列车风荷载、 材料容重、 基础 自身重量、 地基承载力、 地 震基本烈度等因素。 扩大基础、 杯形基础适用于无填方、 地基承载力较大的 平整地段 ， 本基础投 资小， 施工方便， 抗剪能力较低； 桩基础 适用于铁路路基填方较高， 风荷载较大地段， 桩基础投资较 大 ， 施工难度相对较大， 但安全性高， 抗剪能力强。尤其是小 直径双桩基础 ， 更适合于铁路噪声治理工程， 具有以下优点 1 抗倾覆性强 ； 一般基础受外力时， 只是满足基础底 面积的抗倾覆性 ， 同时满足抗拉、 抗剪性能。双桩基础的两 棵桩平行于外力方向布置，受外力时，内侧桩受拉伸作用 ， 外侧桩受挤压作用， 避免了强大的剪力作用， 增强了抗倾覆 性， 总体上增强了基础的综合强度。 2 路基扰动小； 桩径较小， 钻孔对周围土层扰动小， 并 l 3 维普资讯 工程建设与设计2 0 0 3年第 4 期 建筑结构设计 运用带斜柱双层悬挑体系处理多层砌体悬挑问题的探讨 黄少红 ， 黄太华 1 ． 株洲市规划设计院， 湖南株洲 4 1 2 0 0 7 ； 2 ． 中南林学院建工学院， 湖南株洲 4 1 2 0 0 6 [ 摘要】论速带斜柱双层悬挑体系结构特点及施工技术要求， 并通过工程实例验证表明用双层悬挑体 系解决多层砌体悬挑构 件层层悬挑问题， 不仅结构安全可靠、 满足建筑功能要求， 而且能解决工程结构中难于处理的大跨悬挑问题， 有很好 的经济效益． [ 关键词】砌体 结构； 悬挑 体 系； 经济 效益 【 中国分类号】T U 3 5 1 ， T U 3 9 8 ． 5 【 文献标识码】B 【 文章编号】 1 0 0 7 - 9 4 6 7 2 0 0 3 0 4 - 0 0 1 4 - 0 2 一 、引言 多层住宅设计时， 因建筑设计的需要往往要用到悬挑结 构 ， 有些时候挑梁上每层均有墙体存在 如分户墙 ， 我们 在进行设计时一般有以下两种结构设计方法 1 ．层层悬挑的方法 在悬挑支点处设钢筋混凝土构造柱，每层均设置挑梁， 将墙体作隔墙处理 ， 各层梁板荷载由各层挑梁承受， 层与层 之间互不影响。这种方法受力明确， 但造价较高； 另外， 若由 于施工疏忽未装梁底模则有可能导致下层挑梁实际负荷比 设计取值要大，若按设计要求装底模则有可能在梁墙接触 【 作者简介】 黄少红 1 9 7 1 - ， 女， 湖南南县人， 工程师， 从事道路桥梁 结构设计研究。 且没有大开挖， 避免对路基的破坏， 满足面路基实度的要求。 3 便于施工 双桩基础桩径小， 采用的钻孔机械 比较 小， 作业面积小， 一般轻型钻机即可作业， 并且移动方便 ， 施 工难度小。 位于桥梁地段的声屏障，可采用预埋钢构件作为基础， 预埋位置应结合桥梁设计布设， 并考虑桥梁的整体受力。 三、 声屏障设计中应注意的几个 问题 1 ． 声屏障的降噪效果一般可以达到 5 - 1 0 d B ， 当降噪要 求大于 1 5 d B时， 声屏障就很难达到了。 2 ． 如采用两侧均设声屏障 且两侧声屏障距离较近 或 反射式声屏障时，由于声屏障的反射作用，会使源强增加 2 d B左右， 声学计算时应予以考虑。 3 ． 从理论上讲， 声屏障位置距离噪声源越近， 也就是 ￡ 。 越小， 降噪效果越高， 同时列车风荷载越大。因此， 厶的确定 应考虑空间位置 ， 是否影响正常的维修， 交通运营、 列车风 荷载等因素而定。 4 ． 声屏障一般可以不进行声学的厚度计算。 5 ．声屏障的上部结构与下部基础之间一般可采用预埋 螺栓连接， 连接螺栓的型号应通过计算确定。 6 ． 当声屏障的长度较大 ， 且地势较平缓时， 应考虑声屏 障附近地面的雨水捧水问题， 并考虑捧水 口的隔声问题。 1 4 部位产生明显裂缝。 2 ．单层悬挑方法 此方法为在最下一层设单层挑梁悬挑以上各层梁板荷 载。为解决局部受压及其它问题应在挑梁支承点处设钢筋 混凝土构造柱，在这种设计方法中挑梁上墙体为支承于挑 梁上的承重墙，作用于墙体上的所有荷载及墙身 自重均通 过此墙体传至挑梁。这种设计方法较前种方法经济， 但其受 力不够明确 ， 挑梁实际受力远没有我们设计计算时多， 而现 在又不能找到一个大部分设计人员认可的折减方法。另外， 过大的挑梁断面也给建筑设计带来麻烦。 为了避免以上两种方法的缺点，也为了解决较大尺寸 的悬挑问题，用带斜柱的双层悬挑体系解决多层大尺寸悬 挑问题不失为一个很好的方法 。此方法除下层挑梁需装底 7 ． 声屏障的设计除了声学设计与结构设计之外， 应结合 当地情况进行必要的景观设计。 【 参考文献1 【 l 】 焦大化， 钱德生， 等． 铁路环境噪声控制 ． 北京 中国铁道出版社， l 9 9 o． 【 2 】2张新华， 田新浩， 刘达德． 1 6 0 1 m a ／ h 高速铁路桥梁声障声学设计【 J 】 ． 噪声与振动控制， 1 9 9 9 ， 1 ； 3 0 ． 【 3 】 建工出版社． 现行建筑结构规范大全 ． 北京 中国建筑工业出版 社 ， 1 9 9 3 ． T h e No i s e C o n t r o l E n 舀n e n g _ i S O Ba r r i e r De s i g n HAN Yu n - q i a n g E n v i r o m e n t a l E l I g i n e e r i n g D e s i g n P r a t e t h e T h i r d t u v e s t i g a t i e e De s i g nI n S ti t u t e R a il wa yMi n i s t r y , t h edt yo f T i a n j in3 0 0 2 5 1 [ A b s t r a ] T o s e e k t h e b e s t p l a no f n o i s e b a r r i e r d e s i gn,c o m b i n e d wi t h t h e锄 瑾醯g p | 翟6 c t h i s a r t i c l eb r i e fl y d i s c u s s e dthe me t h o dt o d e c i d e t h e b e i 幽 b 嘣 s ， m l c , - t u r e f o u n d a t i o n a n d t h e p r o b l e ms s h o u l d b e p a i d a t t e O ll to n g the d e s i gn g o u r i n t wo s i d e of a c o u s t i c s a n ds t r u c t ur e ． Th i sa r d dec a np mv i de t e f e eto l l o i C O i l - U o l p r o j e c t 【 K 帅嗍E n v i r o n me n t a l ； N o i s e ； N o i s e ] lT i O l “ 【 收葛 日期】 2 0 0 3 - 0 3 - 1 0 维普资讯