近年来,我国基础交通建设发展迅速,特别是公路、铁路等交通工程。由于其优势,高速铁路在交通工程中得到了广泛的应用。然而,当高速铁路投入运行和使用时,会产生噪声,特别是当高速铁路桥只是在人口密集的敏感区域时,噪声会严重影响周围居民的日常生活。因此,为了解决高速铁路桥梁的噪声问题,必须想办法消除噪声带来的不良影响。声屏障的应用可以很好地解决这个问题,它可以非常有效地隔离噪声,使位于高速铁路桥梁周围的居民尽可能避免噪声干扰。但声屏障种类繁多,不同的声屏障具有不同的隔音效果。基于此,本文简要总结了隔音声屏障的应用概况、常见声屏障的结构形式和声学设计、全封闭声屏障的降噪效果。
一、声屏障应用概况
目前,声屏障是解决交通噪声问题的首选,已成为铁路建设的重要环节。为了更好地保证高速铁路附近居民的环境需求,声屏障的应用数量和规模逐渐扩大,声屏障结构材料不断改进。根据各方收到的噪声检测数据,降噪效果一般可达10~20dB(A),虽然应用效果较好,但高速铁路特别是高速铁路桥面上的全封闭声屏障仍然是一个短板,未来需要继续加强。要在高速铁路桥上应用全封闭声屏障,首先要考虑隔音问题,在全封闭声屏障中行驶,防止外界受到噪声污染,保证行车安全。
二、常见声屏障的结构形式及声学设计
(1)直立声屏障
直立式声屏障主要分为插板式金属声屏障和插板式非金属(混凝土)声屏障。直立声屏障是高速铁路桥降噪应用中最常用的结构形式。与其他结构形式的屏障相比,它具有装配简单、技术完善、节省施工空间等突出特点。因此,它在声屏障中的用量接近90%。然而,这种垂直声屏障也有其缺陷:其降噪效果直接关系到其自身的高度和吸声性能,并可能在应用过程中造成一定的声衍射问题。通过,直立声屏障的应用需要控制铁路桥面的距离,直线距离不小于3.4米,但不大于4.175米;高度保持在2.15~3.在15米之间,在控制此测量范围的情况下,其降噪效果约为5~10dB(A)。
(2)整体弧形声屏障
整体弧形声屏障是一种创新的声屏障结构形式,兴起时间短,但整体弧形声屏障能有效扩大声屏障外的声影区域。此外,高速铁路桥上的声程较短,降噪效果明显。此外,整体弧形声屏障结构简单,质地轻。在高速铁路桥上降噪可以减少桥面的应力,保持一定的美观。
(3)半封闭声屏障
半封闭声屏障适用于高速铁路桥两侧噪声要求不一致的区域。声屏障安装在噪声要求较高的一侧,另一侧可打开。与全封闭声屏障相比,半封闭声屏障可以保持高速铁路桥通风,充分照明,因为只有一侧是封闭的。经过专业分析,半封闭声屏障的降噪效果可达15dB(A)。
(4)全封闭声屏障
全封闭声屏障是指在高速铁路桥段安装车厢屏障结构,将过往列车产生的噪声包裹在车厢中,同时将列车与轨道摩擦和桥梁共振噪声隔离在声屏障中,大大提高了声屏障的隔音效果。
全封闭声屏障采用全轻钢结构,两侧的隔声结构由固定在桥翼边缘板上的钢柱支撑,顶部的隔声结构由固定在钢柱上的钢梁支撑钢柱将通过种植地脚螺栓固定在桥翼缘板上。为方便施工安装,支撑钢结构设计在工厂预制,现场安装连接,尽量减少现场施工安装数量。考虑到全封闭声屏障是线路上设置的结构,支撑钢结构的设计充分考虑了结构的牢固性。
全封闭声屏障的顶部设计为拱形,两侧设计为直立式。这种结构形式主要是为了使整个桥梁的形状更加协调,车辆可以放心同行。
全封闭声屏障两侧的吸声隔声结构采用JZP声障的结构和安装形式。吸声隔声结构和隔声窗插入工字钢主柱和副柱两侧的槽中,用弹簧夹固定,顶板中间部分为PVC阳光板,具有一定的照明效果,两侧为夹层彩钢板和吸声层复合隔声结构。夹芯彩钢板用于协调顶板的外观,具有良好的防腐防雨性能,安装密封方便。
全封闭声屏障的独特之处在于将高速铁路桥面置于密封环境中。路面列车噪声和轨道反射噪声包含在声屏障内,无直接噪声和绕射噪声。全封闭声屏障可牢牢关闭声源,只有少量噪声会通过隔声构件向外传输并分散。因此,与其他三种形式的声屏障相比,全封闭声屏障是削弱噪声的最佳选择。据调查,南京惠民三期高速铁路桥面采用的全封闭声屏障是我国首例,经良好反馈后才正式应用于高速铁路等道路类型。20~25dB(A)左右。
三、全封闭声屏障的降噪效果
目前,在高速铁路封闭声屏障措施中,采用全封闭声屏障措施的现有通车运行线路具有明显的降噪应用效果。根据桥梁现有全封闭声屏障降噪效果的实测数据,可通过研究建模计算全封闭声屏障降噪效果。
(1)收集沪昆高速铁路桥段架构单侧隔声屏障后,与安装隔声屏障前相比,周围敏感区域的噪声数据发生了显著变化。距离声屏障中间距离桥梁中心段28m、桥面以上1.3m监测结果表明,线路单侧封闭式声屏障的噪声减弱约10~15dB(A)。
(2)沪昆高速铁路(杭长段)金华桥梁的降噪措施是安装全封闭声屏障。经现场数据检测,发现桥段噪声明显减弱,周边音量环境变得理想,噪声减弱约15。dB(A)。
(3)单侧封闭声屏障(路基声屏障,直立部分约9m、顶部单板宽约133m、动车组运行速度约1000km/h),采用边界元法、能量叠加法等数值计算方法SYSNOISE、VAone等噪声预测软件,通过建模达到理论降噪效果,并结合现有国内铁路直立、倒L型,验证分析了轨道交通实际应用的框架结构声屏障降噪效果类比,路基半封闭金属插板声屏障插入损失可达16dB(A)以上。