聲屏障設計(共20頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目錄專心-專注-專業(yè)第一章 總論1.1 設計目的1.2 設計任務和內(nèi)容1.2.1 設計內(nèi)容本道聲屏障主要是保護某小學以及周邊居民正常的生活，消減交通噪聲對其的干擾影響。關鍵受聲點選擇該小學第一排教學房窗戶前一米處為關鍵受聲點。噪聲現(xiàn)場測量值7375dB，頻率為500Hz。該小學所處路段聲環(huán)境敏感點現(xiàn)狀見表1-1。表1-1 小學所處路段高速公路重要敏感點一覽表敏感點名稱起止樁號路面與地面高差（m）與路位置及首排距路中心距離（m）學校規(guī)模、基本情況備注某小學K42+225-k42+3801.05.0學校共四棟房，兩棟教室、兩棟教室宿舍，教室面向公路，宿舍側向公路。填方路基

2、，路高房低。公路南側緊鄰地方公路，兩路平行。1.2.2 設計要求（1）結合我國聲環(huán)境質量標準（GB3096-2008），設計一生態(tài)聲屏障；（2）完成噪聲敏感建筑物有關參數(shù)和使用標準的確定；根據(jù)降噪量設計聲屏障尺寸、選擇聲屏障類型、確定聲屏障結構及材料；確定兩座建筑物及聲屏障之間的相對位置；聲屏障的設計除了達到預期的降噪指標外，還應符合景觀、結構、造價和養(yǎng)護等方面的要求。（3）編寫設計說明書；（4）繪制聲屏障結構尺寸簡圖及受聲點、聲源點及聲屏障相對位置圖。設計和計算聲屏障結構、材料及在兩座建筑物之間的相對位置；聲屏障的設計除了達到預期的降噪指標外，還應符合景觀、結構、造價和養(yǎng)護等方面的要求。1.

3、2.3 設計原則（1）科學性：首先應正確分析發(fā)生機理和聲源特性。是空氣動力學噪聲、機械噪聲或電磁噪聲、還是高頻噪聲或中低頻噪聲。然后確定針對性的相應措施。（2）控制技術的先進性：這是設計追求的重要目標，但應建立在有可能實施的基礎上?？刂萍夹g不能影響原有設備的技術性能或工藝要求。 （3）經(jīng)濟性：經(jīng)濟上的合理性也是設計追求的目標之一。噪聲污染屬物理性污染即聲能量污染，控制目標為達到允許的標準值，但國家制定標準有其階段性，必須考慮當時在經(jīng)濟上的承受能力。1.2.4 設計依據(jù)（1）中華人民共和國環(huán)境保護法，2015年1月1日；（2）中華人民共和國環(huán)境影響評價法，2016年9月1日； （3）中華人民共和

4、國環(huán)境噪聲污染防治法，1996年10月29日；（4）聲環(huán)境質量標準（GB3096-2008）； 1.3 噪聲基本知識1.3.1 噪聲來源噪聲因其產(chǎn)生的條件不同而分為很多種類，既有來源于自然界的（如火山爆發(fā)、地震、潮汐和刮風等自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的空氣聲、地聲、水聲和風聲等），又有來源于人類活動的（如交通運輸、工業(yè)生產(chǎn)、建筑施工、社會活動等）。但總的說來，噪聲的來源主要有三種，它們是交通噪聲、工業(yè)噪聲和城市環(huán)境噪聲。交通噪聲主要是由交通工具在運行時發(fā)出來的。如汽車、飛機、火車等都是交通噪聲源。調(diào)查表明，機動車輛噪聲占城市交通噪聲的85%。車輛噪聲的傳播與道路的多少及交通量度大小有密切關系。在通路狹窄、

5、兩旁高層建筑物櫛比的城市中，噪聲來回反射，顯得更加吵鬧。同樣的噪聲源在街道上較空曠地上，聽起來要大5-10dB。工業(yè)噪聲主要來自生產(chǎn)和各種工作過程中機械振動、摩擦、撞擊以及氣流擾動而產(chǎn)生的聲音。城市中各種工廠的生產(chǎn)運轉以及市政和建筑施工所造成的噪聲振動，其影響雖然不及交通運輸廣，但局部地區(qū)的污染卻比交通運輸嚴重得多。因此，這些噪聲振動對周圍環(huán)境的影響也應予重視。城市環(huán)境噪聲主要指街道和建筑物內(nèi)部各種生活設施、人群活動等產(chǎn)生的聲音。如在居室中，兒童哭鬧，大聲播放收音機、電視和音響設備；戶外或街道人聲喧嘩，宣傳或做廣告用高音喇叭等。這些噪聲又可以分為居室噪聲和公共場所噪聲兩類，它們一般在80分貝以

6、下，對人沒有直接生理危害，但都能干擾人們交談、工作、學習和休息。1.3.2 噪聲的危害噪聲對人體的影響是多方面的，首先是聽覺方面。噪聲強度在85dB以上時，對人體的健康將有危害，最常見的是聽覺的損傷。人們在較強的噪聲環(huán)境中工作和生活時會感到刺耳難受，時間久了會使聽力下降和聽覺遲鈍，甚至會引起噪聲性耳聾。據(jù)調(diào)查，在鍛工和發(fā)動機車間的工人中患噪聲性耳聾者可達90%，突然而來的極其強烈的噪聲（如150dB）可使人鼓膜破裂、內(nèi)耳出血而引起爆振性耳聾。噪聲不僅影響人們正常工作，妨礙睡眠和干擾談話，而且還能誘發(fā)多種疾病。噪聲作用于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)使大腦皮層的興奮和抑制功能失調(diào)，導致條件反射異常，會引起頭暈

7、腦脹、反應遲鈍、注意力分散、記憶力減退，是造成各種意外事故的根源。噪聲還影響人的整個器官，造成消化不良、食欲不振、惡心嘔吐，致使胃潰瘍發(fā)病率增高。近年來又發(fā)現(xiàn)噪聲對心血管系統(tǒng)有明顯影響，長期在高噪聲車間工作的工人中有高血壓、心動過速、心律不齊和心血管痙攣等癥狀的可能性，要比無噪聲時高2-4倍。噪聲對視覺器官也會造成不良影響。據(jù)調(diào)查，在高噪聲環(huán)境下工作的人常有眼痛、視力減退、眼花等癥狀。此外，強烈的噪聲影響會使儀器設備不能正常運轉，靈敏的自控、遙控設備會失靈或失效。特強的噪聲還能破壞建筑物。1.3.3 噪聲控制技術聲學系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)是聲源、傳播途徑、接受者。因此，控制噪聲必須從這三方面系統(tǒng)綜合考

8、慮，采取合理措施，消除噪聲影響。 1、噪聲源治理：改進機械設備結構，應用新材料、新工藝來降噪。改進生產(chǎn)工藝和，或者改變噪音源的運動方式（如用阻尼、隔振等措施降低固體發(fā)聲體的振動）。 2、在噪聲傳播途徑上降噪：如采用吸聲技術、隔聲技術、消聲技術、阻尼技術等。 利用地形和聲源的指向性降低噪聲。利用綠化降低噪聲。利用鬧靜分開的方法降低噪聲。3、接受者保護：在聲源和傳播途徑上無法采取措施，或采取的聲學措施仍不能達到預期效果時，就需要接受者進行個體防護的措施。常用的防聲器具有耳塞 、耳罩、防聲棉或頭盔等，它們主要是利用隔聲原理來阻擋噪聲傳入人耳。第二章 聲屏障的相關知識聲屏障是降低地面運輸噪聲的有效措施

9、之一。一般36m高的聲屏障，其聲影區(qū)內(nèi)降噪效果在512dB之間。當噪聲源發(fā)出的聲波遇到聲屏障時，它將沿著三條路徑傳播(見圖2-1.a)：一部分越過聲屏障頂端繞射到達受聲點；一部分穿透聲屏障到達受聲點；一部分在聲屏障壁面上產(chǎn)生反射。聲屏障的插入損失主要取決于聲源發(fā)出的聲波沿這三條路徑傳播的聲能分配。2.1聲學原理2.1.1 繞射越過聲屏障頂端繞射到達受聲點的聲能比沒有屏障時的直達聲能小。直達聲與繞射聲的聲級之差，稱之為繞射聲衰減，其值用符號Ld表示，并隨著角的增大而增大(見圖2-1.b)。聲屏障的繞射聲衰減是聲源、受聲點與聲屏障三者幾何關系和頻率的函數(shù)，它是決定聲屏障插入損失的主要物理量。聲源A

10、BdSR反射路徑繞射路徑透射路徑道路聲屏障圖（a）聲波傳播路徑聲影區(qū)RS直線路徑徑繞射路徑圖(b)聲波繞射路徑SRº圖(c) 聲波的反射射射3射反射波直達波繞射波圖2-1聲屏障繞射、反射路徑圖2.1.2 透射聲源發(fā)出的聲波透過聲屏障傳播到受聲點的現(xiàn)象。穿透聲屏障的聲能量取決于聲屏障的面密度、入射角及聲波的頻率。聲屏障隔聲的能力用傳聲損失TL來評價。TL大，透射的聲能??；TL小，則透射的聲能大，透射的聲能可能減少聲屏障的插入損失，透射引起的插入損失的降低量稱為透射聲修正量。用符號Lt表示。通常在聲學設計時，要求TLLd10dB，此時透射的聲能可以忽略不計，即Lt0。2.1.3反射當?shù)缆?/p>

11、兩側均建有聲屏障，且聲屏障平行時，聲波將在聲屏障間多次反射，并越過聲屏障頂端繞射到受聲點，它將會降低聲屏障的插入損失，由反射聲波引起的插入損失的降低量稱之為反射聲修正量，用符號Lr表示。為減小反射聲，一般在聲屏障靠道路一側附加吸聲結構。反射聲能的大小取決于吸聲結構的吸聲系數(shù)，它是頻率的函數(shù)，為評價聲屏障吸聲結構的整體吸聲效果，通常采用降噪系數(shù)NRC。第三章 聲屏障設計與計算3.1 聲屏障設計要點(1)聲屏障本身必須有足夠的隔聲量，聲屏障對聲波有三種物理效應：隔聲(透射)，反射和繞射效應，因此聲屏障的隔聲量應比設計目標大。(2)設計聲屏障時，應盡可能采用配合吸聲型屏障，以減弱反射聲能其繞射聲能。

12、(3)聲屏障主要用于阻斷直達聲，有效地防止噪聲的發(fā)散。(4)作為交通道路聲屏障，應注意景,觀造型和材質的選用應與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。(5)聲屏障的結構設計，其力學性能應符合有關的國家標準。3.2 聲屏障設計目標值的確定3.2.1 噪聲標準本道聲屏障主要是保護某小學以及周邊居民正常的生活，消減交通噪聲對其的干擾影響。關鍵受聲點選擇該小學第一排教學房窗戶前一米處為關鍵受聲點。該小學所處路段聲環(huán)境敏感點現(xiàn)狀見表1-1。聲屏障設計目標值的確定與受聲點處的道路交通噪聲值、受聲點的背景噪聲值以及環(huán)境噪聲標準值的大小有關。我國對非城市區(qū)域公路未規(guī)定噪聲排放限值標準，因此，在環(huán)境影響評價中，對公路兩側評價范圍內(nèi)所

13、涉及的學校、醫(yī)院、居民集中的村鎮(zhèn)執(zhí)行的環(huán)境標準，可參考公路兩側評價范圍環(huán)境標準表3-1標準執(zhí)行：表 3-1 公路兩側評價范圍環(huán)境標準表類別晝間夜間0504015545260503655547055 0類標準適用于療養(yǎng)區(qū)、高級別墅區(qū)、高級賓館區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域。 1類標準適用于以居住、文教機關為主的區(qū)域。2類標準適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)。 3類標準適用于工業(yè)區(qū)。 4類標準適用于城市中的道路交通干線道路兩側區(qū)域，穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側區(qū)域。穿越城區(qū)的鐵路主、次干線兩側區(qū)域的背景噪聲(指不通過列車時的噪聲水平)限值也執(zhí)行該類標準。由于本設計的設計內(nèi)容屬于以文教機關為主的設計，所以該區(qū)域屬于1

14、類標準，晝間聲壓級為55dB（A）。3.2.2 噪聲保護對象的確定根據(jù)聲環(huán)境評價的要求，確定噪聲防護對象，它可以是一個區(qū)域，也可以是一個或一群建筑物。本設計中的噪聲保護對象是該小學以及周邊的居民區(qū)，起止樁號為K42+225-K42+380。3.2.3 代表性受聲點的確定代表性受聲點通常選擇噪聲最嚴重的敏感點，它根據(jù)道路路段與防護對象相對的位置以及地形地貌來確定，它可以是一個點，或者是一組點。通常，代表性受聲點處插入損失能滿足要求，則該區(qū)域的插入損失亦能滿足要求。本設計中，考慮道路路段與該小學的相對位置及地形地貌，選擇一個敏感點作為受聲點進行分析，即測點S，為距路面邊線距離為4m，受聲點高度為1

15、.2m。3.2.4 聲屏障設計目標值聲屏障設計目標值的確定與受聲點處的道路交通噪聲值(實測或予測的)、受聲點的背景噪聲值以及環(huán)境噪聲標準值的大小有關。如果受聲點的背景噪聲值等于或低于功能區(qū)的環(huán)境噪聲標準值時，則設計目標值可以由道路交通噪聲值(實測或預測的)減去環(huán)境噪聲標準值來確定。本設計中背景噪聲值低于功能區(qū)的環(huán)境噪聲標準值，所以，設計目標值為道路交通噪聲值與環(huán)境噪聲標準值得差值。根據(jù)設計參數(shù)中測量得到的預測點晝間的最大聲壓級為75 dB，知：道路交通噪聲值為75 dB；根據(jù)我國1993年頒布實施的城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準（GB3096-93）中規(guī)定的五類區(qū)域的城市區(qū)域噪聲標準值，知：教學區(qū)屬1類

16、區(qū)，環(huán)境噪聲標準值為55dB。即聲屏障設計目標值為：75- 55 =20dB3.3 位置的確定根據(jù)道路與防護對象之間的相對位置、周圍的地形地貌，應選擇最佳的聲屏障設置位置。選擇的原則或是聲屏障靠近聲源，或者靠近受聲點，或者可利用的土坡、堤壩等障礙物等，力求以較少的工程量達到設計目標所需的聲衰減。根據(jù)以上的選擇原則，本設計將聲屏障設在人行車道與自行車道交接邊，即靠近受聲點一側。3.4 幾何尺寸的確定根據(jù)設計目標值，可以確定幾組聲屏障的長與高，形成多個組合方案，計算每個方案的插入損失，保留達到設計目標值的方案，并進行比選，選擇最優(yōu)方案。3.4.1繞射聲衰減計算當聲源為一無限長不相干線聲源時，其繞射

17、聲衰減為： (3-1) 式中：f 聲波頻率，Hz= A+B-d為聲程差，mc聲速，m/s （3-2） m （3-3） H為聲屏障的高度，為有效頻率 圖3-1 各方案相對位置圖方案一：受聲點高度為1.2m，聲源即車輛平均高度為1.5m，等效頻率f=500Hz,由公式3-3，可選取聲屏障的總高度為3m，長度為192.3m（經(jīng)夾角理論計算），聲屏障距公路中心為7m，受聲點距公路中心線為11m，位置如圖3-1（a）所示。 A = = 7.16 B = =4.39 d = = 11 = A+B-d = 0.55 = = 12.2dB有限長聲屏障的遮蔽角百分率=，由圖3-2查得修正后11.6dB。方案二：

18、受聲點高度為1.2m，聲源即車輛平均高度為1.5m，等效頻率f=500Hz，聲屏障的總高度為3.5m，長度為192.3m（經(jīng)夾角理論計算），聲屏障距公路中心7m，受聲點距公路中心為11m，位置如圖3-1（b）所示。A = = 7.28B = = 4.61d = = 11= A+B-d = 0.89 = = 13.64dB有限長聲屏障的遮蔽角百分率=，所以，經(jīng)修正后12.4 dB方案三：受聲點高度為1.2m，聲源即車輛平均高度為1.5m，等效頻率f=500Hz，聲屏障的總高度為3.5m，長度為214.7m（經(jīng)夾角理論計算），聲屏障距公路中心8m，受聲點距公路中心為11m，位置如圖3-1（c）所示

19、。 A = = 8.25 B = = 3.78 d = = 11 = A+B-d = 1.03 = = 14.1dB有限長聲屏障的遮蔽角百分率=%，經(jīng) 12.8 dB。 圖3-2 有限長度的聲屏障及線聲源的修正圖3.4.2 透射聲修正量Lt的計算若聲屏障的傳聲損失TL-Ld10dB，此時可忽略透射聲影響，即Lt0。若TLLd10dB，則可按照下面公式計算透射聲修正量Lt。 （3-4） 其中TL為聲屏障的傳聲損失，它表示構件隔聲性能的大小。根據(jù)前面計算所得目標值再加上安全值15dB，則TL-Ld3512.822.2dB10dB。此時可忽略透射聲影響，即Lt03.4.3 反射修正量計算反射聲修正量

20、取決于聲屏障、受聲點及聲源的高度，兩個平行聲屏障之間的距離，受聲點至聲屏障及道路的距離以及靠道路內(nèi)側聲屏障吸聲結構的降噪系數(shù)NRC。因為反射聲修正量與隔聲屏計算關系不大，所以可以不考慮。3.4.4 障礙物聲衰減的確定如果在聲屏障修建前，聲源和受聲點間存在其他屏障或障礙物，則可能產(chǎn)生一定的繞射聲衰減，由它們產(chǎn)生的聲衰減稱之為障礙物聲衰減，用符號表示。由于教室與馬路之間沒有什么建筑物和其它障礙物，所以障礙物聲衰減0dB。3.4.5 地面吸收衰減的確定如果地面不是剛性的，則會對傳播過程中的聲波產(chǎn)生一定的吸收，從而會使聲波產(chǎn)生一定的衰減。由地面吸收產(chǎn)生的聲衰減稱之為地面吸收聲衰減，用符號LG表示。因為

21、小學離公路較近，地面吸收衰減可忽略不計。3.4.6吸聲降噪量的確定隔聲屏外側貼一層由微空穿板構成的吸聲材料，由材料吸聲系數(shù)表3-2可以查到當聲波的頻率500Hz時吸聲材料的吸聲系數(shù)=0.86。則隔聲屏障吸聲降噪量可由公式（2）確定。表3-2 幾種材料的吸聲系數(shù)表材料頻率（Hz）/吸聲系數(shù)125250500100020004000超細玻璃棉0.050.240.720.970.900.98雙層阻抗復合板0.540.80.940.80.840.76微穿孔板0.680.960.860.60.50.62本設計選用微穿孔板作為吸聲材料，吸聲系數(shù)=0.86 （3-5）式中：吸聲系數(shù)； 吸聲前的總聲壓； 吸聲

22、后的總聲級。則隔聲屏障吸聲降噪量dB=-10lg（1-0.86）=-10（-0.854）=8.54dB（A）3.4.7 聲屏障實際插入損失考慮到其它障礙物和地面聲吸收的影響，方案一聲屏障實際插入損失為：因為教室前的聲壓級方案二聲屏障實際插入損失為：因為教室前的聲壓級方案三聲屏障實際插入損失為：因為教室前的聲壓級所以，三個方案皆可達到降噪目標。3.5 小結綜合考慮經(jīng)濟性和插入損失計算的比較，選擇方案一。聲屏障的高度為3m，長度為192m，聲屏障距離受聲點4m，距離馬路中心線7m。但是由于路高房低,高出1m，而聲屏障又處在馬路上面，加上防撞墻0.5m的高度，所以聲屏障在馬路上面的實際高度只有1.5

23、m，這樣大大的節(jié)約了材料成本，而且還能達到降噪目的。第四章 聲屏障的選材4.1 聲屏障的形狀的選擇聲屏障按幾何形狀一般可分為直立型、折板型、彎曲性、半封閉性和全封閉型。4.1.1直立型聲屏障指豎立在道路邊緣的平面反射型障板。由于直壁型聲屏障用材簡易、施方便、造價較低、與環(huán)境有較好的融合性，在國內(nèi)外有廣泛的應用。其特性一般可通過增加其高度進行有效的改善,盡管高度增加1m 可帶來IL增加1.5dB(A)的效益 。但同樣帶來了降低教學區(qū)采光度、干擾司機視線等負效應。4.1.2 折板型和彎曲型聲屏障一般用于降噪要求較高但聲屏障高度又有一定限制的場合。把聲屏障上部折向道路方向，面向道路的一側做成吸聲表面

24、，可以達到很好的降噪效果。聲屏障的支撐件多采用H型鋼。折壁型聲屏障可增加聲程差，提高降噪效果。4.1.3半封閉型聲屏障半封閉型聲屏障適用于城市交通干道和兩側高層建筑密集區(qū),其降噪效果非常好。4.1.4全封閉型聲屏障全封閉型聲屏障適用于城市的高架橋,既有效地降,又可防止高空雜物墜落,但其造價低了交通噪聲較高。4.2 聲屏障材料的選擇國內(nèi)的聲屏障如按聲學性能分類可分為吸聲型(金屬吸隔聲板）、隔聲型(PC板)、混合型（ 吸聲與隔聲的混合型），這些聲屏障其實際效果一般為3-5dB 。4.2.1 FC板 FC纖維水泥加壓板簡稱FC 板，聲屏障生產(chǎn)單位用FC穿孔板作聲屏障面板，用在高速公路上，主要優(yōu)點成本

25、低、聲學效果一般，最大問題由于其吸水率大于17%，用在室外易風化，壽命短，且不美觀。4.2.2 PC板 PC板又稱為聚碳酸酯耐擊板，PC 板具有耐沖擊、阻燃的特性。6mm厚的PC 板平均隔聲量21.5dB，隔聲指數(shù)24 dB ，國內(nèi)第一代聲屏障用的較多，主要優(yōu)點制作方便，有一定隔聲效果，最大缺點成本不低，有眩光，吸聲效果不佳。4.2.3 彩鋼復合板彩鋼復合板具有結構形式靈活，式樣多，美觀，自重輕，隔聲性能好，安裝簡便、快速等優(yōu)點。它是兩面采用厚度0.50.6 mm的彩涂鋼板，中間填入阻燃型聚苯乙烯板，測試結果進一步顯示吸聲彩鋼復合板在400800Hz頻段上其吸聲系數(shù)均大于0.85，表明本材料對

26、中頻聲吸收效果更佳。因公路交通噪聲主要為中低頻聲音，其能量分布在500Hz附近，所以本材料良好的吸聲性能對降低公路交通噪聲較為有利 。因此用彩鋼復合板制成的聲屏障吸聲構件，在具體公路聲屏障建設使用中能有效地降低在雙側屏障存在時，因聲反射對行車道區(qū)域聲環(huán)境所產(chǎn)生的污染。4.2.4 金屬隔聲板 它的結構設計，綜合了薄板共振吸聲結構及穿孔板吸聲結構。主要特點： 吸隔聲板由前板與后板組成，其厚度由50200mm，中間由吸聲材料與空腔組成，空腔的厚薄根據(jù)噪聲的聲源頻率來決定。4.3 本設計采用的聲屏障材料根據(jù)目標值20dB，需要加上10 15 dB的安全值，此設計中選取安全值為15dB，因此需要選隔聲量為35dB或更高的聲屏障。經(jīng)過表4-1選擇比較表4-1常見雙層墻的平均隔聲量材料及結構的厚度(mm)面密度（kg/)平均隔聲量（dB)雙層1厚鋁板（中空70）5.230雙層1厚鋁板涂三厚石漆（中空70）6.834.9雙層1厚鋁板+0.35厚鍍鋅鐵皮（中空70）10.038.5雙層2厚鋁板（中空70）15.641.6雙層2厚鋁板填70厚超細棉10.431.250厚五合板蜂窩板+56中空+30厚五合板蜂窩板19.535.5 雙層1.5厚鋼板（中空70）23.445.7綜上所述，考慮到隔聲量、是否產(chǎn)生吻合效應的