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聲屏障施工

technical knowledge


溫州高速公路聲屏障設計方案
來源: | 作者:pmo478845 | 發布時間: 561天前 | 1837 次瀏覽 | 分享到:
噪聲是主要的環境汙染源之一,是危害人體健康的公害。隨著我國經濟建設的迅速發展,高等級公路的交通噪聲已超過標準,給兩側的居民生活帶來了嚴重的影響。因此,聲屏障的建設更是公路建設項目環境影響措施的重要內容。
噪聲是主要的環境汙染源之一,是危害人體健康的公害。隨著我國經濟建設的迅速發展,高等級公路的交通噪聲已超過標準,給兩側的居民生活帶來了嚴重的影響。因此,聲屏障的建設更是公路建設項目環境影響措施的重要內容。



一、概況

金麗溫高速公路溫州段是全省公路主骨架“兩縱兩橫五連”中的“一橫”,也是溫州市外環快速幹道的重要組成部分。其建成將進一步改善溫州市區的過境條件,對促進我省及溫州市的經濟發展,改善投資環境等,具有十分重要的戰略意義。本項目工程位於浙江東南部、溫州市區西南,線路均穿過了人口密擠的鹿城區和甌海區。沿線屬亞熱帶海洋性氣候,溫暖濕潤,雨量充沛,台風頻繁,最大風力可達12級以上。由於交通噪聲造成環境汙染,給公路兩側的居民生活帶來嚴重的影響,因此需在受噪聲影響較大的敏感點處設立隔聲屏障以減少汙染。

二、設計
 
聲屏障設計是一種綜合性設計,它包括聲學設計、景觀設計、結構設計、材料設計和施工工藝設計五部分。由於金麗溫高速公路溫州段處於沿海地帶,主要受台風影響和腐蝕影響,需對結構進行慎重設計,否則台風到來就會倒塌。
 
1、聲學設計
 
根據噪聲防護對象與公路的相對位置,以及防護對象周邊的地形與建築物分布;避免造成不安全隱患,將其設計為無限長聲屏障,以降低聲屏障的高度和長度,即降低了建造成本。
 
聲屏障的淨降噪量△L淨決定於聲屏障的繞射降噪量△L繞及反射降低量△L反,其計算公式為:
△L淨=△L繞-(△L透+△L反)(dB)
 
上式表明,欲提高聲屏障的淨降噪量△L淨值,必須要增大△L繞和減少△L透與△L反值。當η為100%,公路聲屏障為無限長聲屏障。它的繞射降噪量△L繞的計算公式為:

△L繞=

式中: fe——公路交通噪聲等效頻率,fe=500Hz;
          c——聲波在空氣中的傳播速度,m/s,
          δ——聲程差,m
 
當η<100%時,公路聲屏障為有限長聲屏障。聲波除越過聲屏障繞射到受聲點R外,還會從聲屏障兩端繞射到R,降低了同一位置和相同高度無限長聲屏障的降噪量。有限長聲屏障的△L繞的計算方法:由公式計算無限長聲屏障的△L繞,再按圖2予以修正。
確定聲屏障透射降噪量△L透:通常要求聲屏障沒有孔隙和缺口,同時選擇與設計聲屏障的材料及厚度,力求聲屏的透射損失TL足夠大,即TL-△L繞≥10dB,此時△L透=0。
 
各種材料在一定厚度下的TL值,可查表可通過試驗取得。
 
計算聲屏障反射降低量△L反:對於高速公路與一級公路,通常僅一側有噪聲防護對象,隻需修建單屏障。如前所述,公路另側沒有障礙物,所以△L反=0。當公路兩側都有噪聲防護對象,需建雙屏障。在聲屏障設計中,要努力△L反為最小值。
 
本工程聲屏障為全反射型,有效高度為3m。經計算平均插入損失為2.5~4.0dB。
2、景觀設計
 
公路聲屏障是公路人工構造物之一。公路聲屏障景觀係指從噪聲防護對象及公路司乘人員兩個角度,所感受到的視覺景觀。一般設計原則:

1)與周圍環境充分協調一致:公路聲屏障應有美觀和新穎的造型、簡潔和明快的線條,使其與周圍的自然環境及人文環境達到最大限度的協調一致。

2)保持公路的通視性的導向性:對設計建造在鄰近公路之側的聲屏障進行景觀設計時,應不破壞公路的通視性與導向性。

3)降低建造成本:在聲屏障的造型設計和美化、綠化設計中,要因地製宜,最大限度地降低聲屏的建造成本。

在聲屏障設置位置與幾何尺寸已確定的前提下,從聲屏障的形式和選用材質兩方麵進行設計。

3、結構設計
 
由於金麗溫高速公路溫州段在沿海地帶,經常受台風襲擊,最大風力可達12級。因此在聲屏障的結構設計時主要需考慮受台風荷載的影響。由於台風荷載作用時是比較複雜,其大小方向隨時間迅速改變,所以應屬於動力荷載中的隨機荷載。風荷載一般由三部分組成:一是平均風的作用;二是脈動風的背景脈動;三是由脈動風誘發抖振而產生的慣性力作用,它是脈動風譜和結構頻率相近部分發生的共振響應。根據實踐經驗及參考《建築結構荷載規範》和《公路橋梁抗風設計規範》的規定,由於聲屏障結構的剛度較大,風致振動很小,與靜風荷載相比,動力風荷載是次要的,所以采用了小於20m水平加載長度的靜陳風風速進行靜陳風荷載抗風設計(包括平均風載和脈動風的背景響應二部分的綜合效應)已能滿足聲屏障在風作用下的抗風設計要求,因而可不進行複雜的風致振動的分析和動力抗風設計。所以風荷載為:

        P=   ρ   CH       Vg=GV·V
        ρ——空氣密度(kg/m3),取為1.25;
        GV——靜陳風係數,取為1.35;
        V——為100年重現期基本風速;
        CH——阻力係數,取為1.3。
        由於溫州100年基本風速為V=33.8m/s,所以計算得風荷載標準值P=1692N/m2.
        風荷載的最大應力σmax=      <[σ]
        Mmax——截麵的最大彎矩,值為    PLH2
        W——為材料的抗彎截麵模量,一般選H型鋼;
          [σ]——為材料的容許應力。
 
在風荷載作用下,上部結構的彎矩破壞遠遠大於剪力破壞,所以剪力可不予驗算。經過計算,選用HK220a型鋼已滿足要求。

三、聲屏障降噪效果分析

聲屏障性能的評價主要是對聲屏障插入損失的測量。聲屏障插入損失IL指在保持噪聲源、地形、地麵和氣象條件不變的情況下安裝聲屏障前後在某特定位置上的聲壓級之差。本文聲屏障插入損失測量方法為《道路聲屏障聲學設計規劃(征求意見稿)》中的間接法,采用間接法測量的聲屏障插入損失用下式計算:
        IL=△La-△Lb
        其中:△La=Lref.a-(Lr.a-C′r)
          △Lb= Lref.b-(Lr.b-Cr)
        式中:                          
        Lref.a——聲屏障安裝後參考點處的聲差級,dB
        Lr.a——聲屏障安裝後受聲點處的聲差級,dB
        Lref.b——在等效場所參考點處測量的聲屏障安裝前的聲差級,dB
        Lr.b——在等效場所受聲點處測量的聲屏障安裝前的聲差級,dB
        C′r、Cr——為修正值,對於半自由場所,接受點為0dB;對於建築物壁麵上,接受點為6dB。
 
1、監測結果

該公路共設聲屏障8處,計1795米,為了解聲屏障隔聲效果,選擇其中具有代表性的2處聲屏障進行隔聲效果監測。每測點同時測量,每天測量3次,每次20分鍾,連續2天。監測期間車流量平均為:白天126~128輛/小時,夜間54輛/小時。監測結果見右表:
2、結果評價

(1)根據《道路聲屏障聲學設計規範》進行測量,經計算可得,該公路抽測的兩處聲屏障的插入損失在2.4~5.9dBA間,其中白天聲屏障平均插入損失為4.2dBA,夜間平均插入損失為5.5dBA。
 
(2)由表可知,距聲屏障較近的敏感點隔聲效果相對較好。如距聲屏障7m處的K19+400,白天隔聲量5.9dBA,夜間隔聲量5.8dBA;距聲屏障26m的紅星小學,白天隔聲量2.4dBA,夜間5.2dBA。夜間隔聲效果略好於白天。

四、結語
 
1、根據近兩年的試運營,聲屏障和聲學設計與結構設計均比較合理,有效降噪可達4.2-5.5dBA。

2、由於聲屏障風致振動很小,與靜風荷載相比,動力風荷載是次要的,建議采用了小於20m水平加載長度的靜陳風風速進行靜陳風荷載抗風設計已能滿足聲屏障在風作用下的抗風設計要求。

3、對於公路聲屏障的設計和測試研究,在此隻是做了初步分析和探討,尚有許多不足和值得深入研究的問題。
 
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