噪声声屏障课程设计Word下载.docx

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1o3O1噪声定义

噪声对环境的污染与工业的三废一样，是一种危害人类健康的公害。

从物理学的观点来看，噪声就是各种频率和声强杂乱无序组合的声音。

从心理学的角度看,令人不愉快、讨厌以致对人们健康有影响或危害的声音就是噪声。

1.3.2噪声来源

噪声的来源主要有三种，它们是交通噪声、工业噪声和生活噪声。

交通噪声主要是由交通工具在运行时发出来的.如汽车、飞机、火车等都是交通噪声源。

调查表明，机动车辆噪声占城市交通噪声的85%。

车辆噪声的传播与道路的多少及交通量度大小有密切关系。

在通路狭窄、两旁高层建筑物栉比的城市中，噪声来回反射，显得更加吵闹。

同样的噪声源在街道上较空旷地上，听起来要大5-10分贝。

工业噪声主要来自生产和各种工作过程中机械振动、摩擦、撞击以及气流扰动而产生的声音。

城市中各种工厂的生产运转以及市政和建筑施工所造成的噪声振动，其影响虽然不及交通运输广，但局部地区的污染却比交通运输严重得多。

因此，这些噪声振动对周圉环境的影响也应予重视.

生活噪声主要指街道和建筑物内部各种生活设施、人群活动等产生的声音。

如在居室中，儿童哭闹，大声播放收音机、电视和音响设备；

户外或街道人声喧哗，宣传或做广告用高音喇叭等。

这些噪声乂可以分为居室噪声和公共场所噪声两类，它们一般在80分贝以下，对人没有直接生理危害，但都能干扰人们交谈、工作、学习和休息.

1o3.3噪声的危害

噪声的危害是多方面的。

主要危害以下儿方面：

1.3.3。

1噪声对人们的正常生活的影响。

噪声对人的睡眠影响极大，人即使在睡眠中，听觉也要承受噪声的刺激.噪声会导致多梦、易惊醒、睡眠质量下降等，突然的噪声对睡眠的影响更为突出。

噪声会干扰人的谈话、工作和学习

1.3.3.2噪声可诱发疾病。

噪声对人体最直接的危害是听力损伤，噪声引起的听力损伤，主要是内耳的接受器官受到损害而产生的.过量的噪声刺激可以造成感觉细胞和接受器官整个破坏。

因为噪声通过听觉器官作用于大脑中枢神经系统，以致影响到全身各个器官，故噪声除对人的听力造成损伤外，还会给人体其它系统带来危害。

由于噪声的作用，会产生头痛、脑胀、耳鸣、失眠、全身疲乏无力以及记忆力减退等神经衰弱症状.

1.303o3噪声损害设备和建筑物.

实验研究表明，特强噪声会损伤仪器设备，其至使仪器设备失效。

噪声对仪器设备的影响与噪声强度、频率以及仪器设备本身的结构与安装方式等因素有关.当噪声级超过150dB时，会严重损坏电阻、电容、晶体管等元件。

当特强噪声作用于火箭、宁航器等机械结构时，山于受声频交变负载的反复作用，会使材料产生疲劳现象而断裂，这种现象叫做声疲劳.

一般的噪声对建筑物儿乎没有什么影响，但是噪声级超过140dB时，对轻型建筑开始有破坏作用.在特强噪音作用下，建筑物会受到不同程度的破坏，如出现门窗损伤、玻璃破碎、墙壁开裂、抹灰震落、烟囱倒塌等现象。

由于轰声衰减较慢，因此传播较远，影响范围较广。

此外，在建筑物附近使用空气锤、打桩或爆破，也会导致建筑物的损伤.

1.3.4噪声控制技术

形成噪声污染主要是三个因素，即：

声源、传播媒介和接收体。

只有这三者同时存在，才能对听者形成干扰。

从这三方面入手，通过降低声源、限制噪声传播、阻断噪声的接收等手段来达到控制噪声的U的，在具体的噪声控制技术上，可采用吸声、隔声和消声三种措施。

1、吸声降噪。

吸声降噪是一种在传播途径上控制噪声强度的方法。

物体的吸声作用是普遍存在的，吸声的效果不仅与吸声材料有关，还与所选的吸声结构有关。

这种技术主要用于室内空间.

2、消声降噪。

消声器是一种既能使气流通过乂能有效地降低噪声的设备。

通常可用消声器降低各种空气动力设备的进出口或沿管道传递的噪声•不同消声器的降噪原理不同。

常用的消声技术有阻性消声、抗性消声、损耗型消声、扩散消尸3寸O

3、隔声降噪。

不同的隔声结构类型适用于不同的场合，具体如下表所示:

类型

特点

土堤结构

适用于地广人稀的区域，是经济减噪办法，降噪效果约为

3—5dB。

建造此类声屏障所需空地较大。

混凝土砖石结构

适用于郊区和农村区域，易与周用自然环境相协调，价格便宜，且便于施工与维护•降噪效果约10-13dB.

木质结构

适用于农村、郊区个人住宅或院落且木材资源比较丰富的地区的噪声防护。

降噪效果约6—14dBo

金属和复合材料结构

世界各国最普遍使用的结构。

材料易于加工，可加工成％种形式，安装简易，易于景观设计和规模制造生产，降噪效果也很好。

-

第二章声屏障的相关知识

2.1声学原理

声屏障是降低地面运输噪声的有效措施之一。

一般3〜6m高的声屏障，其声影区内降噪效果在5~12dB之间。

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2-1.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。

2.1.1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①角的增大而增大（见图2—1.b）。

声屏障的绕射声衰减是声源、受声点与声屏障三者儿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。

图2-1声屏障绕射、反射路径图

2o1o2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。

用符号表示.通常在声学设计时，要求TL—ALd>

10dB,此时透射的声能可以忽略不计，即△Lt^O。

2.1o3反射

当道路两侧均建有声屏障，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，山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，一般在声屏障靠道路一侧附加吸声结构。

反射声能的大小取决于吸声结构的吸声系数a,它是频率的函数,为评价声屏障吸声结构的整体吸声效果，通常釆用降噪系数NRC.

2.2声屏障插入损失计算

2.2.1绕射声衰减ALd的计算

2.2.101点声源

当线声源的长度远远小于声源至受声点的距离时（声源至受声点的距离大于线

声源长度的3倍），可以看成点声源，对一无限长声屏障，点声源的绕射声衰减为:

7

N—菲涅耳数，N=±

-（A+B-d）

z

久-声波波长，m

占声源与受声点间的直线距离，】"

A—声源至声屏障顶端的距离，m

&

受声点至声屏障顶端的距离，m

若声源与受声点的连线和声屏障法线之间有一角度0时，则菲涅耳数应为

N（B）=Ncos0

工程设汁中，4厶可从图2-2求得

1.2无限长线声源，无限长声屏障

I01g

当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为:

（1-0

（2-2）

式中：

f—声波频率,Hz

各二A+B-d为声程差，m

c—声速，m/s

2.2.1o3无限长线声源及有限长声屏障

44仍由公式（2-2）计算。

然后根据图2-3进行修正。

修正后的4厶取决于遮蔽角

B/J

2.2.2透射声修正量41的计算

透射声修正量△Lt山下列公式计算：

AL,=丄+10/g（10-3"

+10-75）

（2—2）

2.2o3反射声修正量『的计算

反射声修正量取决于声屏障、受声点及声源的高度，两个平行声屏障之间的距离，受声点至声屏障及道路的距离以及靠道路内侧声屏障吸声结构的降噪系数NRCo

2.2.4障碍物声衰减的确定

如果在声屏障修建前，声源和受声点间存在其他屏障或障碍物，则可能产主一定的绕射声衰减，山它们产生的声衰减称之为障碍物声衰减，用符号表示。

225地面吸收声衰减的确定

如果地面不是刚性的，则会对传播过程中的声波产生一定的吸收，从而会使声

波产生一定的衰减。

山地面吸收产生的声衰减称之为地面吸收声衰减，用符号A/z；

受荒

护爲2行车

戋距离De/m

物和地面声砂

12-3

丫收（■胡

2收声衰减J

岂屏障实际扌超

入损失为：

-AL,-△厶-

（A/v,ALG）OTax

勺最:

〔者，这是因头

一般两者不J

茫同时存在。

如果有其他

表示。

<

ca

考虑到其毛:

障価

（2-3）

3

加GX表示取△厶s和

屛障或障碍物存在15地面效应△喩会被破坏徘因为只有1躺近地面，地面窗吸收的衰减才会明显•式（2・3）中减去（ALs.AL°

）皿…是因为一旦设计的声屏障建成，原有屏障或障碍物或地面声吸收效应都会失去作用o

2.3声源特性

2.3.1时间特性

交通噪声是随时间起伏的声源。

在本设汁中，噪声主要来源为马路上行驶的车辆发出的声音，所以将噪声源看作为无限长线声源。

在本规范中，釆用等效声压级来表示时间平均特性。

2.3.2频率特性

交通噪声的频率特性在声屏障设讣中是最重要的参数之一.应通过噪声测量，得到声源的倍频带仲心频率63—4000PIz）或1/3倍频带（中心频率50-5000Hz）的频谱。

为简化计算，本设计中采用声源的等效频率，其值为500Hzo

第三章声屏障设计与计算

3.1声屏障设计要点

（1）声屏障本身必须有足够的隔声量，声屏障对声波有三种物理效应：

隔

声（透射），反射和绕射效应，因此声屏障的隔声量应比设计口标大。

（2）设计声屏障时，应尽可能采用配合吸声型屏障，以减弱反射声能其绕射

声能。

（3）声屏障主要用于阻断直达声，有效地防止噪声的发散。

（4）作为交通道路声屏障，应注意景，观造型和材质的选用应与周围环境相协调。

（5）声屏障的结构设计，其力学性能应符合有关的国家标准.

3・2声屏障目标值的确定

3.2.1噪声保护对象的确定

根据声环境评价的要求，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。

本设计中的噪声保护对象是学校宿舍楼。

该宿舍楼长为90m,宽为跖,高为14m。

该宿舍楼距其西侧的马路中心线27。

5m。

3・2・2代表性受声点的确定

代表性受声点通常选择噪声最严重的敬感点，它根据道路路段与防护对象相对的位置以及地形地貌来确定，它可以是一个点，或者是一组点。

通常，代表性受声点处插入损失能满足要求，则该区域的插入损失亦能满足要求•根据在宿舍楼不同高度的实测噪声值（一楼为68.2dB,二楼为73.1dB,三楼为70.6dB,四楼为6

5.2dB）可以确定二楼为该设计中的敏感受声点，所以选择二楼测点处为代表性受声点，高度为4.5mo

3.2.3声屏障建造前背景噪声值的确定

对现有道路,代表性受声点的背景噪声值可山现场实测得到。

若现场测量不

能将背景噪声值和交通噪声区分开，则可测量现场的环境噪声值（它包括交通噪声

和背景噪声），然后减去交通噪声值得到。

本设计中背景噪声值确定如下：

-1）

式中:

石——昼间噪声能量平均A声级，dB：

Ln—夜间噪声能量平均A声级，dBo

=101g|-X10°

-1x644+-X1001X（6L2+1°

）=68.2dB

J88

Ldnl=101g||x10°

1x693+^xlO°

-,x（66I+,（>

）=73.1dB

Ldny=101g-xlO（,Jx66-4+-xlOolx（63-7+,o）=70.6dB

88

厶如=101』-x1Oolx6L,+-x1oOJx（58-2+1°

）=65.2dB

I88

马路边1米昼夜等效声级Ldn5=101g-xlOOJx78+-xlOolx（69+1（））=78.4dB_88

从马路边到达宿舍二楼过程中主要是扩散衰减，其衰减量为

A/=l°

lg（%）=101g（%）=12.3〃B

到达宿舍楼二楼后其声压级为Lv=LJn5-Alf=78.4—12.3=66.1肋所以背景噪声声压级为

Lb=101g（1001^2-10°

1Zlf）=101g（1001x731-1Oo1x661）=72.WB

3o2.4声屏障设计目标值

《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）对各个分区噪声标准做了如下规定:

表3-1城市5类环境噪声标准值

类别

0类

50

40

1类

55

45

2类

60

3类

65

4类

70

各类标准的适用区域

0类标准适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域。

位

于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。

1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。

2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。

3类标准适用于工业区。

4类标准适用于城市中的道路交能干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。

穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声（指不通过列车时的噪声水平）限值也行该类标准.

因为在本次设计计算中，应该执行以居住、文教机关为主的区域1类标准。

依据上表可知，石=55dBZ~=45dB

1类标准昼夜等效声级L（bt=101g-10（,lx55+-10（）-,x（45+10）=55dB

_88_

因为背景噪声值5=72.1d3>

£

^,所以H标值等于宿舍•二楼的实测噪声值减去环境噪声标准值

AL=Ldn2-Ldn=73.1-55=18.

3.3声屏障插入损失计算

3.3。

1绕射声衰减计算

本设计中，声源为无限长线声源，声屏障为有限长，所以先使用无限长线声源，无限长声屏障计算公式（2-2）i|•算绕射声衰减量后，之后查图2-3对其进行修正来确定无限长线声源，有限长声屏障的绕射声衰减量。

经过计算选择，以下三个方案可行性较强.

方案一:

受声点高度为4.5m,声源即车辆平均高度为lm,等效频率fe=500Hz,声屏障的总高度为6m,长度为52m,公路宽度21m,声屏障距公路中心为22.5m,受声点距公路中心线为27.5mo

A=7（22.52+52）=23.0m

B=yj（52+1.52）=5o2m

d=A/（27.52+3.52）=27.7m

6二A+B—d=23.0+5o2-27.7=0。

5m

r_40/Z6_40x500x0,5_9S^1

3c3x340

lOlg

3x3,14V（9,8O2-1）

21n（9.80+x/9.8O2-1）

15o4dB

c52

c2arctan

有限长声屏障的遮蔽角百分率2==940%，经修正查图2-3可

0180

知有限长声屏障的绕射声衰减为也=11。

9dB.

方案二：

受声点高度为4・5m,声源即车辆平均高度为1m,等效频率fe=500Hz,声屏障的总高度为5.5m,长度为60m,公路宽度为21m,声屏障距公路中心23o5m,受声点距公路中心为27.5m。

A=7（23-52+4.52）=23.9m

B=A/X4T+F）=4o1m

d=7（27.52+3.52）=27.7m

6=A+B—d=23.9+4o1—27。

7=0。

3m

无限长声屏障的绕射声衰减AL<

/2=101g

=101g

=10.5dB

c60

q2arctaii

有限长声屏障的遮蔽角百分率£

==96%，所以，经修正后查

图2・3可知,无限长声屏障的绕射声衰减AL,=9o1dB

方案三：

：

受声点高度为6m,声源即车辆平均高度为lm,等效频率fe=500Hz,声屏障的总高度为5.5m,长度为68m,公路宽度为21m,声屏障距公路中心24。

5m,受声点距公路中心为27.5m。

A=7（24.52+4.52）=24.9m

B=a/（32+12）=3.2m

d=7（27.52+3.52）=27.7m

0=A+B-d=24.9+3.2-27.7=0.4m

无限长声屏障的绕射声衰减也3=l°

lg_匕芒聲―

21n（/+Vr2-1）

=133dB

c68

n2arctan

有限长声屏障的遮蔽角百分率纟二=97%,经修正后查图2-

3可知,有限长声屏障的绕射声衰减ALrf=ll.5dBo

3o3.2透射修正量的ALi的计算

若声屏障的传声损失TL-ALd>

10dB,此时可忽略透射声影响，即△LR0。

其中TL为声屏障的传声损失，它表示构件隔声性能的大小.一般声屏障的隔声量TL为20~30dB,此设计•中隔声量TL初定为25dB。

因方案一为最大绕射声衰减值，所以其为最不利情况的衰减，取△Ld=ll.9,则TL-ALd=25—llo9=13.1dB>

10dBo因为方案一已满足，则其他方案均可满足。

所以此时三个方案均可忽略透射声影响，即△LtuOo

3.3.3反射修正量计算

反射声修正量取决于声屏障、受声点及声源的高度，两个平行声屏障之间的距离，受声点至声屏障及道路的距离以及靠道路内侧声屏障吸声结构的降噪系数NRCo因为反射声修正量与隔声屏计算关系不大，所以可以不考虑。

3o3o4障碍物声衰减的确定

如果在声屏障修建前，声源和受声点间存在其他屏障或障碍物，则可能产生一定的绕射声衰减，由它们产生的声衰减称之为障碍物声衰减，用符号△厶表示。

由于教室与马路之间没有什么建筑物和其它障碍物，所以障碍物声衰减△厶vOdB。

5地面吸收衰减的确定

如果地面不是刚性的，则会对传播过程中的声波产生一定的吸收，从而会使声波产生一定的衰减。

由地面吸收产生的声衰减称之为地面吸收声衰减，用符号△Lg表示。

而本设计中，地面为刚性地面，所以可以忽略地面吸收声衰减，即厶Lo=0dB.

6声屏障实际插入损失

声屏障的总降噪量用插入损失IL来表示，其定义为在保持噪声声源、地形、地面、背景噪声和气候条件等不变的悄况下，安装声屏障前后受声点的声压级之差。

声屏障的插入损失主要取决于声屏障的绕射声衰减厶5、透射减少量△Lt和反射降低量△L「,考虑到其他障碍物和地面吸收的影响，声屏障实际插入损失为：

IL=-些-ALr-（△/$,ALg）max（3-2）

max表示取△Ls和△Lg中的最大者，这是因为一般两者不会同时存在。

如果有其他屏障或障碍物存在，地面效应△Lg会被破坏掉，因为只有贴近地面，地面声吸收的衰减才会明显。

式（3—4）中减去（aLs,aLc）max,是因为一旦设计的声屏障建成，原有屏障或障碍物或地面声吸收效应都会失去作用。

本设汁中在声屏障修建前，声源和受声点间不存在其他屏障或障碍物，只考虑地面的吸收声衰减即可.

所以三个方案中,声屏障的插入损失分别为：

ILi=△Ldi—△La-ALg=11.9—0—0=11.9dB

IL?

=ALd2-ALi-ALg—9.1—0—0=9.ldB

IL3=ALd3-AL（—aLg=11.5—0一0=11.5dB

经计算可知，方案一与方案三的插入损失大小差不多，但方案一的隔声屏障的长度要远远小于方案三的，这样就会比方案三的要节省许多材料，所以，综上所述,考虑到经济性和插入损失计算的比较,选择方案一。

方案一具体内容如下：

声屏障的总高度为6m,长度为52m,声屏障距公路中心为22.5m,距宿舍楼为5m,插入损失为11.9dB。

因其插入损失未达到LI标值，所以可以在声屏障之间填加吸声材料,或者通过绿化带来进一步降噪使其达到标准。

第四章声屏障的选型

4・1声屏障形状的选择

声屏障按儿何形状一般可分为直立型、折板型、弯曲性、半封闭性和全封闭型。

4.1.1直立型声屏障

指竖立在道路边缘的平面反射型障板。

山于直壁型声屏障用材简易、施方便、造价较低、与环境有较好的融合性，在国内外有广泛的应用.其特性一般可通过增加其高度进行有效的改善，尽管高度增加lm可带来IL增加1.5dB（A）的效益。

但同样带来了降低教学区采光度、干扰司机视线等负效应。

4o1o2折板型和弯曲型声屏障

一般用于降噪要求较高但声屏障高度乂有一定限制的场合。

把声屏障上部折向道路方向，面向道路的一侧做成吸声表面,可以达到很好的降噪效果。

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。

4.1.3半封闭型声屏障

半封闭型声屏障适用于城市交通干道和两侧高层建筑密集区,其降噪效果非常好;

4.Io4全封闭型声屏障

全封闭型声屏障适用于城市的高架桥，既有效地降，乂可防止高空朵物坠落，

4.2声屏障材料的选择

国内的声屏障如按声学