城市桥梁噪声分析及降噪措施设置分析
摘要:随着我国城市化进程加速发展,汽车保有量的逐年增长,导致了交通的拥堵问题日益严重。城市高架快速路以及互通立交的建设,在一定程度上缓解了交通压力,提升了通勤效率。同时,城市高架桥建成运营之后,对沿线既有住宅居住区不可避免地产生了一定的噪声污染。作者根据自己的工作体会,就城市桥梁的噪音问题进行了分析与讨论,并就如何降低噪音提出了相应的对策,以及对今后的设计有所帮助。
关键词:噪声,城市桥梁,降噪措施
引言:近年来,随着全国范围内城市化进程的加快,城市道路交通迅速发展,但其所引起的交通噪音污染也日益突出,对居民的身心健康,对城市的居住环境都带来极大挑战。城市桥梁作为城市道路的主要构成部分,尤其是近年来大规模建设的立体交叉、高架桥等,在给道路带来便利的同时,也带来了严重的噪音问题。以城市桥梁噪声产生的原因和特征为依据,确保人民众正常生活的声环境品质,这对提高人们的生活品质具有十分重要的作用。
1城市桥梁噪声产生的原因及特性
城市桥梁噪声主要包含两部分,第一部分是道路交通噪声,主要与车速、车况、路面情况等因素有关,如桥梁坡度大和重载车通过产生的发动机噪声,汽车车速过快产生的胎噪;同第二部分是桥梁结构及其附属物产生的噪声,比如桥梁结构自振和车辆撞击桥梁伸缩缝产生的噪声等。
1.1路面交通噪声
道路交通噪声主要包括两个方面,一个是汽车自身,它的主要来源是发动机、排气管等机械运转所造成的;另外一个方面是汽车的运营阶段,它的主要来源是轮胎的运行和鸣笛。在车辆行驶速度达到某一程度后,由于车轮与地面的摩擦而引起的噪音成为了车辆行驶中的一种噪音。公路交通噪音具有下列特征:
(1)传播特性。城市道路噪声是一种由一系列不相干、相位随机的连续、非同步的点声源构成的无穷远线性声源,其中的波动影响可以忽略不计。
(2)时间分布特性。单纯地对城市道路交通噪声的影响进行研究是毫无意义的,因为在现实生活中,噪声的时间分布与交通流量的时间分布之间存在着一种正相关关系。
(3)空间分布特性。
①结果表明,随着楼层的增加,第一层楼房的噪音有降低的趋势,一层楼房的噪音为最大;结果表明,在一定高度处,低层的噪声值比较小,而在一定高度处,其最大值随高度的增大而增大,之后,随着高度的增大而降低。第一层楼房与主干道之间的距离愈远,则产生最大噪音的楼层愈高。
②结果表明,短程噪音在地面上有很大的差异,而在长程中则有很小的差异,这是由于短程中不同层位的噪音在短程中有很大差异,而长程中的不同层位则无明显差异。
③在不同的高度上,低层的噪音在不同的高度上有很大的衰减,而高层的噪音在不同的高度上有很大的衰减。
1.2桥梁结构及其附属物产生的噪声
城市桥梁因其自身的构造和构成特征,其噪声来源特征与一般公路有很大区别。
(1)桥梁自身会引起振动,因此,桥面的噪音是由桥面上的噪音和路面噪音叠加而成,其强度要大于单独的路面噪音。桥梁自振引起的噪音主要来自于100赫兹以下的低频噪音。
(2)目前,我国公路桥面上存在大量的不均匀结构(如桥梁伸缩缝等),导致汽车在桥面上行驶时,因其在桥面上碰撞、震动而引起的噪音,其噪音可达80-100 dB,并且随着桥面宽度的增大而增大。
(3)目前,在我国城市中,为了缓解交通拥堵,通过高架桥等方式修建互通立交、高架路等,但是,在高架路上,由于车辆流量的突然增加,使得高架桥的噪音也随之增加。在有大纵坡城市高架桥梁的引桥路段,汽车在上坡时行驶时产生的噪音要比正常道路更大;在城市高架道路上,随着行车荷载的增加,其对周围建筑物的作用更加广泛,且在桥梁底部空间狭小的情况下,桥梁底部的声学响应会使桥梁底部的低频噪音大于桥梁表面。
2城市桥梁降噪措施的设置
为了有效地防治城市道路、桥梁的噪音,保障人们的日常生活,需要在不同层次上进行噪音防治。首先,从规划层面上,进行合理的城市布局,实现闹静分开。对街道两侧的建筑物进行合理的功能布置,确保建筑物间的间隔,以避免对新建居民楼、医院和学校等敏感建筑物造成的地表交通冲击。其次,从技术层面上,针对声源、传播路径等问题,提出了相应的工程技术与管理对策,增加桥梁声屏障、降噪路面和降噪伸缩缝等措施;第三,在
现有的建筑物中,通过被动式的降低噪声,使室内的噪声得到合理的保护。就噪音来源与传播路径而言,针对市区桥梁噪音的成因与特点,在施工过程中应采取如下对策:
(1)桥面铺装。可采用排水沥青路面,该路面是一种新型的路面结构形式,也称多孔沥青路面。它是指在普通沥青路面或水泥混凝土路面或其他路面结构层上铺筑一层具有很高空隙率的沥青混合料,因此,它在衰减轮胎振动以及路表纹理排出的空气泵噪音两方面都有很好的表现。与 AC沥青路面相比,它可以实现2~4 dB左右降噪作用,与水泥路面相比,它可以实现降噪5dB以上 。
(2)伸缩缝。小跨径桥的梁端在铺装时,应使用桥面板的连续构造,以避开暴露的裂缝;在市政高架桥梁中,多跨简支梁桥普遍使用,为减小伸缩节距,应增加桥面上的连续跨数;局部声环境需求高的地方可使用降噪伸缩缝,利用在伸缩装置的表面安装降噪板等措施,将原本与行车方向垂直的裂缝转变为斜交方向,这样就可以将噪声的数量级降低,通常情况下,能够将噪声降低5 dB到8 dB。
(3)声屏障。声屏障是一种在声源处与敏感声处之间安装的隔音器,它可以阻断声音的传递,降低接收者所在声影区的噪音强度,从而提高声影区的声环境品质。基于成都市二环
高架桥梁的声幕测试结果,选择6-20 m层,在6-20 m层,对其隔声性能进行改进,平均提高2.5 dB。
(4)桥梁结构优化。针对传统梁式桥,可以通过增加梁高、减小跨径和增加自重来增加结构固有振动频率和减小振动幅值,从而达到降低低频噪音的目的。
3 城市桥梁噪声控制的要点
在未来快速发展的道路上,高架桥的噪音污染防控是一个常见且棘手的问题,目前使用最多的是竖向声屏障,但其降噪效果不佳,很难满足临近高架桥区域居民的合理要求。封闭式声屏障具有良好的噪声抑制作用,但其施工费用较高,对桥梁的承载力要求较高。在互通式立交中,由于只在相邻的匝道上设置了闭合式声屏障,其整体降噪效果很差。
3.1科学合理的制定降噪目标
因为城镇化的快速发展,许多公路两边的住宅楼没有充分的进行后退,在原有的地面道路上,噪音已经超过了正常水平。因此,在进行快速化改造的高架桥梁的设计时,是否一定要达到噪音的要求,或者说,它不会比现在的噪音更差,这是一个值得我们深思的问题。
3.2应以安全性为前提
在桥上设置垂直或封闭的声幕,对某些已不能设置隔音屏障的旧桥,需要从其它方面进行突破。如果在单车道匝道桥上安装了全封闭声屏障,那么当突然遭遇到诸如内部车辆自燃之类的灾害时,给消防工作带来了很大的困难。因此,为了保证消防安全,我们建议在单车道匝道上尽可能不设置封闭声屏障,如果需要,也应该使用半封闭声屏障,并且要配备充足的消防设施。
3.3考虑经济美观、管养方便等条件
由于声屏障的设置,给桥上行驶带来了一种令人窒息的感觉,而且还带来了很不好的景观效果。因此,在降低噪声的情况下,怎样才能提高桥梁的景观性,这是今后声屏障产品所要思考的问题。由于声屏障的组成元件太多,面积太大,这给城市管养部门带来了很大的压力因此,在选择声屏障的时候,应该将管理和维护的便利因素考虑进去。同时,声屏障应注重景观设计,增加声屏障与周边环境的融入性。
3.4寻新的降噪措施
目前,针对声屏障的降噪作用和成本均较高的问题,最有效的方法就是从源头上进行降噪,如桥梁表面的降噪、桥梁的减振、声屏障新型吸声材料等。还可以采取禁鸣,分时段限速,减少噪音源。
参考文献
[1]刘林芽,宋立忠,秦佳良,刘全民.轨道交通桥梁结构噪声研究综述[J].交通运输工程学报,2021,21(03):1-19.
[2]马俊,曹成度,周吕.顾及有噪声的铁路大跨度桥梁BDS变形分析[J].测绘通报,2020(S1):80-86+106.
[3]张良涛.轨道交通桥梁结构噪声影响及治理措施研究[J].都市快轨交通,2020,33(02):57-63.
[4]万波.城市轨道桥梁结构噪声影响因素分析[J].公路交通科技(应用技术版),2020,16(03):199-202.降噪轮胎
[5]顾民杰,励吾千,李奇.桥梁截面形式对轨道交通高架噪声的影响[J].西南交通大学学报,2019,54(04):715-723.