声屏障的原理结构和设计.pptx
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声屏障的原理结构和设计.pptx
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一、前言近年来随着高速公路、铁路、城市轻轨、地铁等的迅速发展,虽然为人们的出行带来了极大的方便,但同时它所产生的噪声污染也成了一个突出的社会问题。
1.1道路交通噪声危害听觉疲劳或听力损伤。
当人的听觉受到噪声刺激,听觉敏感性发生显著降低,甚至造成暂时或永久性的听觉损伤。
严重干扰人们的生活。
噪声会影响人们的睡眠质量和时间,当睡眠受到噪声干扰后,工作效率和健康都会受到影响。
对人体生理产生影响。
许多调查资料表明:
大量心脏病的发展和恶化与噪声有着密切关系,噪声还会引起消化系统方面的疾病。
对心理产生影响。
噪声引起的心理反应主要是烦恼或烦躁,首先是对交谈和休息产生干扰,环境噪声如超过66dB(A)就很难保证正常的交谈。
1、道路交通噪声1、2国外噪声状况世界其他国家也正面临着交通噪声污染的威胁。
伦敦在一次噪声调查的报告中表明,36的伦敦人受到不同程度交通噪声干扰,受飞机、铁路、工业和建筑施工噪声干扰的分别为9、5和7,而在家听到交通噪声的人高达91。
德国有70的人受到道路交通噪声的干扰,日本38的人口生活在65分贝以上的交通噪声暴露环境中。
众所周知,只有当噪声源、传播途径、接受者三要素同时存在,噪声才构成对环境的污染和对人的危害。
因此控制噪声必须从三方面着手:
噪声源的控制噪声传播途径的控制接受者的防护1、3噪音治理1、4噪音治理原理隔声吸声阻尼减振噪音处理复合结构解决道路噪声问题行之有效的方法就是在道路两侧安装:
声屏障1、4噪音治理原理1、5声屏障的概念在声源和接收者之间插入一个设施,使声波传播有一个显著的附加衰减,从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响,这样的设施就称为声屏障。
(1)美国美国于1976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。
1989年,美国声屏障达到了1158.48km,总投资63.5亿元。
还设计了“公路声屏障专家设计优化系统”,进一步提高了公路声屏障的设计水平。
1、6国内外声屏障的发展对比
(2)德国在德国联邦公害保护法1974年4月1日起实行,规定了公路交通噪声公害的极限值。
同年颁布了噪声污染防治法,并制定了公路声屏障设计规范和补充技术规定等。
据1983年资料报道,德国5700万人中已有4000多万人深受噪声之害,公民要求从公路噪声中得到解放。
噪声控制措施有声屏障和隔音窗等。
至1987年,德国修建的公路声屏障总长度已达500km。
1、6国内外声屏障的发展对比(3)日本日本声屏障的修建始于20世纪60年代,在70年代中期有了较大发展,到1990年日本修建的道路隔声屏障总长就有1600公里,其中高速公路声屏障长为455.5公里,占高速公路总长的12。
1、6国内外声屏障的发展对比(4)法国法国曾在1988年由政府部门组织举办了使用于各种场合的声屏障的比赛。
1、6国内外声屏障的发展对比(5)中国我国1992年在贵州的贵黄高速公路上安装了百米试验性声屏障,随后各大城市纷纷采用声屏障来控制道路交通噪声。
虽然主要从保护对象的实际出发进行设计,但从系统工程的观点看,有时声学设计上甚至要牺牲某些可能达到的指标,以保证道路声屏障的整体效果。
道路声屏障的研究与设计对城市“峡谷效应的探讨、城市声环境的改善具有长远意义,我们可以借鉴国外的成熟经验,逐步完善道路声屏障技术的研究与开发。
1、6国内外声屏障的发展对比二、声屏障的原理、结构和设计2、1声屏障的降噪原理声屏障实质上就是一个明显干涉声波传播的阻挡物或部分阻挡物,它可以阻挡声的传播而形成一个声影区,声屏障这个“声影区”的大小与声音的频率有关,频率越高,声影区的范围也就越大。
其降噪效果随声程路程差的增大而增加,一个足够高和长的声屏障可以对处于声影区的受声点降噪515dB(分贝)。
2、1声屏障的降噪原理2、2声屏障的种类声屏障的形状和材料种类多种多样,可以用土、砖、混凝土、木材、金属和其它复合材料来构筑。
2、2声屏障的种类修建声屏障除考虑其降噪作用外,还要注意其经济实用,并与其所处环境相协调做到视觉满意。
目前常用的声屏障大体上可分为下面几大类:
2、2声屏障的种类A:
吸隔声板组装类声屏障1金属类声屏障2非金属类声屏障(透明、非透明)B:
砌体砌筑类声屏障1预制构件砌筑生态声屏障2普通砌体砌筑生态声屏3砌体类一般声屏障2、2声屏障的种类2、2声屏障的种类声屏障由声屏障板、透明屏体和支撑构建组成(见图一);单面声屏障板结构见图二;双面吸声声屏障见图三;透明屏体结构见图四。
支撑构件可用H钢制作,也可用钢筋混凝土结构。
支撑构件同基础的连接可用地脚螺栓连接,也可预制预埋。
2、3声屏障的结构2、3声屏障的结构2、3声屏障的结构目前,国内外广泛使用的屏体形式有:
泡沫铝板一复合玻璃式、珍珠岩(CEMCOM一高效吸音降噪材料)一复合玻璃式、微穿孔板一复合玻璃一吸声顶复合式等。
上述3种屏体各具特点。
242、4三种结构的优缺点泡沫铝板一复合玻璃复合式吸声隔声屏。
泡沫铝声屏障现已在国内普遍应用,每延米造价约2250元(8mm厚度泡沫铝、不含基础)。
具有以下重要特性和优点:
(1)泡沫铝吸声板直接暴露于大气,不需要护面穿孔板和填充物等,安装方便。
泡沫铝吸声板是世界上无纤维性吸声材料的更替产品,不会象玻璃棉等易下沉结块后影响吸声性能,而且不会老化后由于粉尘及微纤维飞散对大气环境造成二次污染。
252、4、1泡沫铝板一复合玻璃式优点
(2)泡沫铝声屏障具有稳定的吸声性能,平均吸声系数大于064,降噪系数NRC0.75左右,对于中低频为主的交通噪声吸声性能优秀,125Hz吸声系数为052,250Hz吸声系数为132,500Hz为092,高于其他一些常用吸声材料,且在雨中和吸粉尘后,吸声系数不会改变,其测试报告符合道路声屏障声学要求。
262、4、1泡沫铝板一复合玻璃式优点(3)泡沫铝吸声板可以喷涂成各种颜色,且吸声性能不受影响。
(4)泡沫铝吸声板和玻璃一样可以水洗,并可以通过自然下雨达到自洁,不会影响声学性能;积灰后,不仅不影响声学性能,反而会提高高频吸声性能。
(5)泡沫铝具有金属相应的防火性、耐候性、耐腐蚀性、抗老化性,设计使用寿命20年,破损或更新的泡沫铝板可全部回收利用。
(6)泡沫铝吸声板相比铝纤维板具有良好的防炫特性,尤其在夜晚和雨天,可消除安全驾驶隐患。
272.4.1泡沫铝板一复合玻璃式优点其缺点主要是对噪声高频区域的吸声系数较低,但公路交通噪声以中低频为主,因此总体吸声性能仍属良好。
282、4、1泡沫铝板一复合玻璃式缺点珍珠岩(CEMCOM一声控高效环保吸音降噪材料)一复合玻璃吸声隔声屏是一种较为新颖有效的声屏障,目前已经在国外普遍使用,每延米造价约2300元(不含基础)。
珍珠岩是一种细孔、无机水泥组合物,它不含污染物,基本是以水泥、天然矿物质加上其它化学材料经特殊处理后,搅拌,制模成型,因此经久耐用,而且可塑性非常高,可调配成不同容重、形状、颜色、外观以适应不同的安装及设计条件,能够满足实际应用的不同需要。
292、4、2珍珠岩一复合玻璃吸声隔声屏的优点与其他现有吸声隔音材料相比,珍珠岩材料具有以下重要特性和优点:
(1)珍珠岩声屏障具有稳定的吸声性能,声学吸声频带宽,降噪系数NRC085左右,隔声量达46dB,在噪声中高频区段吸声性能优秀,250Hz吸声系数为060,500Hz为082,1000Hz为090,2000Hz为104,其测试报告符合道路声屏障声学要求。
(2)安装简单、可预制或现场成形。
302、4、2珍珠岩一复合玻璃吸声隔声屏的优点(3)不含有机、污染成份;例如:
石棉、矿物纤维、聚苯乙烯、纤维素。
(4)不吸水,抗风雨侵蚀、易清洗,能在露天环境中裸露使用,耐久性强,抗自然老化。
(5)耐高温和低温,抗酸、碱侵蚀,防火。
(6)形式新颖、色彩柔和、颜色多选、美观大方。
312、4、2珍珠岩一复合玻璃吸声隔声屏的优点珍珠岩材料主要的缺点是自重较大,在噪声低频区段吸声性能较差,但公路交通噪声以中低频为主,因此总体吸声性能仍属良好。
322、4、2珍珠岩一复合玻璃吸声隔声屏的缺点微穿孔板一复合玻璃一吸声顶复合式吸声隔声屏。
微穿孔板声屏障在国内应用较早,在全国各地的道路或高速公路上均有广泛应用,每延米造价约2230元(不含基础)。
微穿孔板声屏障具有以下优点:
(1)微穿孔声屏障具有稳定的吸声性能,平均吸声系数大于060,降噪系数NRC060左右,对交通噪声中频区段吸声性能较好,250Hz吸声系数为071,500Hz为096,符合道路声屏障声学要求。
(2)构造简单,易于清洗,耐高温,适合高温潮湿的环境。
332、4、3微穿孔板一复合玻璃一吸声顶复合式吸声隔声屏优点主要缺点是:
(1)对低、高频噪声区段的吸声系数较低,总体吸声频带宽度不够。
要解决吸声频率宽度问题,必须采用双层微穿孔板形式,但需要较厚的空腔,对声屏障的厚度要求高,从结构和经济的角度考虑不合适。
(2)微穿孔板容易被飞尘堵塞,影响吸声效果,需要经常性维护。
(3)微穿孔板由于金属层较薄,45年后容易变形、腐蚀和褪色,影响道路景观。
342、4、3微穿孔板一复合玻璃一吸声顶复合式吸声隔声屏的缺点声屏障的减噪量与噪声的频率、屏障的高度以及声源与接收点之间的距离等因素有关。
声屏障的减噪效果与噪声的频率成分关系很大,对大于2KHz的高频声比800一1KHz左右的中频声的减噪效果要好,但对于25Hz左右的低频声则由于声波波长比较长而很容易从屏障上方绕射过去,所以效果就差。
通常,声屏障对高频声可降低l015dB。
声屏障的高度,可根据声源与接收点之间的距离设计,屏障的高度增加一倍,则其减噪量可增加6dB,为了使屏障的减噪效果较好,应尽量使屏障靠近声源或接收点。
2、5声屏障的设计2、5、1设计考虑因素根据被保护对象的噪声污染现状、噪声标准和背景噪声确定合理的声屏障设计指标。
据声屏障降噪设计指标要求,确定声屏障声学设计参数和材料,包括长度、高度、材料的要求和吸声要求。
结构的力学性能设计,包括荷载、稳定性、结构强度、抗震性能等。
安全性能,特别是要保证声屏障设立不影响道路交通安全,不影响道路交通系统其他设施功能的发挥。
景观要求,声屏障的结构造型、材质、色彩的选用,要和声屏障周围的环境相协调,如有可能应考虑景观设计和绿化。
在设计声屏障时,要充分考虑地形地貌的利用和影响,发挥声屏障的作用,降低声屏障的成本。
2、5、1设计考虑因素插入损失(DIL)是评价声屏障降噪效果最常用的物理量,其定义为声场中某固定点在设置声屏障前后的声级之差。
降噪效果一般采用634000Hz的倍频程或505000Hz的1/3倍频程的插入损失来评价,单一评价量则采用实际声源状况下的最大A声级插入损失或等效连续A声级。
2、5、2插入损失在把声源作为点声源、声屏障视为无限长(在屏障长度为声源长度3倍以上时,可以假定为无限长声屏障)、屏障表面不做吸声处理条件下,声屏障的插入损失(DIL)按下式计算:
2、5、2插入损失式中:
,菲涅耳数;声波波长,m;d声源和接受点间的距离,m;A声源和声屏障顶端的距离,m;B接受点和声屏障顶端的距离,m。
2、5、2插入损失影响声屏障插入损失的因素有很多,如声屏障的相对位置、高度以及形式等。
()声屏障的水平位置应尽量的靠近声源,这样有利于加大屏障的阴影区,从而提高其声衰减的作用。
在其他条件不变的情况下,声屏障距声源较近时的阴影区域大于距声源较远的情况。
2、5、3提高声衰减效果()声屏障越高,其阴影区域越大,对声音的衰减作用也就越大,这是显而且易见的。
但声屏障过高,可能会带来结构、环境和造价等诸多问题,所以声屏障本身不可能建造得太高。
在设计声屏障时应该因地制宜,利用地形地貌,提高声屏障的有效高度
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