一种降低轨道交通二次结构噪声的声屏障结构及设计方法技术

一种降低轨道交通二次结构噪声的声屏障结构及设计方法，所述声屏障结构包括桥梁上部弧形屏障、桥梁下方悬挂消声器弧形屏障以及桥梁底板附属阻尼结构，所述桥梁上部弧形屏障对应桥梁侧面防撞墙或腹板的预埋件基础，向桥梁上方内侧弯曲；所述桥梁下方悬挂消声器屏障包括多个消声插片，对应桥梁外侧面，向桥梁下方内侧弯曲，顶部与所述上部半弧形屏障底部相连接；所述附属阻尼结构对应桥梁下方，紧贴桥梁结构底板或腹板，与所述桥梁下方悬挂消声器弧形屏障连接。本发明专利技术的上部屏障具备良好的吸声性能。悬挂消声器屏障具备良好的低频吸声性能。振动弹性波可在阻尼层及约束层间形成多次反射，增强振动能量的耗散，扩展减振效果的有效频域带宽。效频域带宽。效频域带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种降低轨道交通二次结构噪声的声屏障结构及设计方法


[0001]本专利技术涉及降噪工程
，具体涉及一种降低轨道交通二次结构噪声的声屏障结构。

技术介绍

[0002]轨道交通高架段的噪声来源于列车轮轨的冲击振动，继而引发轨枕、道床和桥梁结构的振动发声，按照噪声来源可分为轮轨噪声和桥梁结构噪声，具有噪声源强度大，位置高，影响范围远等特点。轮轨噪声具备宽频特性，声源点位于高架桥梁面以上。结构噪声则为桥梁整体结构发声，主要发声构件为桥梁底板、腹板，声源点位于高架桥面以下，具有低频特性。桥梁的低频结构噪声衰减慢，引发的人体主观烦恼感受显著。对于距离桥梁较近的物业生态，结构噪声的影响不可忽视。
[0003]声屏障是在声源和受声点之间插入一个具备声源遮蔽作用的装置，使声波传播过程中产生衰减，降低受声点的噪声影响。声屏障是降低轨道交通高架段噪声的重要措施。
[0004]现有的声屏障
，应用于轨道交通高架桥梁的主要有以下类型。
[0005]直立式屏障，如CN215887982U、CN215801150U等，其特点为安装于桥梁的单侧或双侧，直立板型，通常包括设置于基础上的立柱和立柱之间的屏障体。屏障体采用金属或者非金属材料制成，具有一定的吸声或隔声性能。
[0006]带顶部结构的直立式屏障，如圆筒形(如CN215926979U、CN215329458U、CN215829288U)、折板(折弧)式(如CN215976923U、CN215887980U、CN215329454U)其特点为在直立式屏障的基础上增加顶端结构体，增强屏障对于空气声的吸收和防绕射作用。
[0007]弧形封闭/半封闭屏障，如CN113774828A、CN215714742U，CN211057643U等，其特点为采用横截面为弧形、或直弧形的屏体将整个桥梁的上部空间遮罩起来，使列车运行产生的噪声仅能在屏障内部空间传播和反射，最大程度减少噪声向外部的辐射。封闭式屏障与前两种相比具有更强的降噪效果，但其工程成本和实施难度也高于其他屏障。
[0008]上述声屏障技术的噪声遮蔽空间局限于桥梁上部，仅对列车的轮轨噪声有防护效果。而结构噪声是有桥梁本体结构产生，向桥梁的下方及侧下方辐射，现有的声屏障技术对于结构噪声无防护效果。
[0009]在美国芝加哥市有如图14结构的全封闭声屏障，可对桥梁结构噪声起防护作用。但存在以下问题：声屏障结构自重大，施工安装难度较高，需要高架桥梁基础提供较高的载荷；桥面以下的屏体占用空间大，侵占下方净空高度，存在视觉压迫；屏体对噪声的反射会增大屏障内部空间的混响声，造成降噪效果的劣化。因此该种设计的声屏障没有大规模推广，在国内也没有应用。
[0010]在高架桥梁上采用特殊的轨道结构，或者增加桥梁结构板厚度，可一定程度降低桥梁结构噪声的产生，但同时会带来桥梁结构自重增大，工程成本增加等问题。此外，这些措施要在轨道交通线路实施前完成设计并同步实施，对于已有线路的后期改造则实施难度较大。
[0011]高架桥梁结构的振动可简化认为是板壳类结构振动。在结构表面附加阻尼装置来抑制振动是应用比较广泛的技术方案。现有两种具体的实现方法，一是离散式阻尼装置，如各类阻尼器；二是连续阻尼装置，如在结构基体的表面敷贴阻尼材料。
[0012]阻尼器已有较成熟的技术产品，其共同特点为包含弹性阻尼材料单元和刚性材料质量单元，基于弹性单元共振产生减振效果。这类减振器需要根据结构基体的振动特性设计工作频域，因此低频的有效频带较窄。针对桥梁底板这种面积较大的基体，需要多个阻尼器分布式安装在板结构振动响应最强的位置，对于安装位置的选择要求比较高。此外，刚性质量单元在桥梁下方需要进行悬挂安装，也存在比较大的安装难度。
[0013]连续阻尼装置在结构基体表面敷贴大面积的阻尼材料。一种实施方式为阻尼涂料(如CN111269624A、CN110982363A等)，使用树脂或橡胶、聚氨酯等复合高分子材料制成涂料，在结构基体表面涂布固化，结构简单，施工方便。但其属于自由阻尼结构，能够起到的减振效果非常有限。在此基础上改进为具备约束结构的阻尼材料(如CN111635695A)，将高弹性模量的约束材料与阻尼材料复合形成阻尼涂料。其力学耗散性能高于自由阻尼涂料。由于阻尼涂料本身附加质量较小，适用于较轻质的板结构减振，对于混凝土桥梁这种大型结构，其振动抑制作用有限，且有机高分子涂料需要现场施工，对环境温度、湿度有一定要求，在室外环境存在老化脱落的安全风险。
[0014]将阻尼材料和约束材料复合，预制成板材可改善阻尼装置在施工安装、防老化方面的性能。如CN215041087U，采用丙烯酸丁酯、玻纤、环氧树脂、热熔沥青阻尼等复合成板材。CN113606274A将多个阻尼件周期分布在基体板上形成阻尼复合结构，由阻尼件的共振提供阻尼效果。CN215851220U将钢球减振粒子封装在铝型材外壳内构成阻尼减振结构，通过粒子的运动消耗振动能量。上述预制板材通常应用于汽车、舰船、列车等领域，结构尺度较小。采用非金属材质作为约束材料，其刚度过低，不足以对混凝土桥梁产生足够的抑制作用，低频减振效果较弱。如采用分布式阻尼件板材，则结构相对复杂，结构强度较低，不能满足桥梁工程安全性的要求，工程造价也较高。
[0015]此外，现有的板式阻尼装置中，可用于轨道交通领域的，大多同时关注于板材的隔声或吸声性能，其阻尼特性的设计并未完全针对于大型土木结构的振动。

技术实现思路

[0016]为了解决现有技术局限于桥梁上部，仅对列车的轮轨噪声有防护效果的缺陷，以及阻尼装置仅关注板材的隔声，不适用于大型土木结构振动的缺陷，本专利技术提供一种降低轨道交通二次结构噪声的声屏障结构及设计方法。
[0017]本专利技术的技术方案如下：
[0018]一种降低轨道交通二次结构噪声的声屏障结构，其特征在于包括桥梁上部弧形屏障、桥梁下方悬挂消声器弧形屏障以及桥梁底板附属阻尼结构，所述桥梁上部弧形屏障对应桥梁侧面防撞墙或腹板的预埋件基础，向桥梁上方内侧弯曲；所述桥梁下方悬挂消声器屏障包括多个消声插片，对应桥梁外侧面，向桥梁下方内侧弯曲，顶部与所述上部半弧形屏障底部相连接；所述附属阻尼结构对应桥梁下方，紧贴桥梁结构底板或腹板，通过可伸缩连接装置与所述桥梁下方悬挂消声器弧形屏障连接。
[0019]优选的，所述桥梁上部弧形屏障包括基础底板、弧形工字梁立柱、微穿孔吸声屏
体，所述基础底板整体为L型，基体为L型的矩形垫板，包括上表面和侧面，所述基础底板还包括垂直设置在矩形垫板表面且与矩形垫板表面形成U型槽的结构加强板，所述矩形垫板的侧面与高架桥梁侧面连接，所述弧形工字梁立柱在竖直方向剖面上呈弧形，弧形半径满足屏障高度和列车限界的要求，所述弧形工字梁立柱底端位于矩形垫板上表面的所述U型槽内；
[0020]所述微穿孔吸声屏体由多个标准屏体相接组成，所述标准屏体依次包括微穿孔吸声护面板、填充吸声材料和背板，屏体四周具有龙骨且顶部贴有橡胶阻尼材料，所述标准屏体插本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低轨道交通二次结构噪声的声屏障结构，其特征在于包括桥梁上部弧形屏障、桥梁下方悬挂消声器弧形屏障以及桥梁底板附属阻尼结构，所述桥梁上部弧形屏障对应桥梁侧面防撞墙或腹板的预埋件基础，向桥梁上方内侧弯曲；所述桥梁下方悬挂消声器屏障包括多个消声插片，对应桥梁外侧面，向桥梁下方内侧弯曲，顶部与所述上部半弧形屏障底部相连接；所述附属阻尼结构对应桥梁下方，紧贴桥梁结构底板或腹板，通过可伸缩连接装置与所述桥梁下方悬挂消声器弧形屏障连接。2.根据权利要求1所述的声屏障结构，其特征在于所述桥梁上部弧形屏障包括基础底板、弧形工字梁立柱、微穿孔吸声屏体，所述基础底板整体为L型，基体为L型的矩形垫板，包括上表面和侧面，所述基础底板还包括垂直设置在矩形垫板表面且与矩形垫板表面形成U型槽的结构加强板，所述矩形垫板的侧面与高架桥梁侧面连接，所述弧形工字梁立柱在竖直方向剖面上呈弧形，弧形半径满足屏障高度和列车限界的要求，所述弧形工字梁立柱底端位于矩形垫板上表面的所述U型槽内；所述微穿孔吸声屏体由多个标准屏体相接组成，所述标准屏体依次包括微穿孔吸声护面板、填充吸声材料和背板，屏体四周具有龙骨且顶部贴有橡胶阻尼材料，所述标准屏体插入到所述弧形工字梁立柱的凹槽中，并通过弹簧固定件固定，所述微穿孔吸声护面板朝向桥梁噪声源一侧；所述桥梁下方悬挂消声器屏障包括弧形悬挂立柱、微穿孔消声插片，所述弧形悬挂立柱截面为工字型，每个立柱具有腰槽，且顶端插入所述基础底板的所述U型槽内固定，所述弧形悬挂立柱呈弧形向桥梁下方内侧延伸，所述微穿孔消声插片包括微穿孔板外壳、填充吸声材料和安装卡榫，所述填充吸声材料位于所述微穿孔板外壳内部，安装卡榫位于所述微穿孔消声插片的两侧，所述微穿孔消声插片通过所述安装卡榫插入安装在所述弧形悬挂立柱工字梁的腰槽内；所述桥梁底板附属阻尼结构包括阻尼板、结构骨架、阻尼支撑杆、防坠结构，所述阻尼板自上而下分为四层，依次为第一阻尼层、第一约束层、第二阻尼层、第二约束层，四层之间紧密粘合，所述第一阻尼层和第二阻尼层所使用材质为丁基橡胶或其衍生物，所述第一约束层和第二约束层为薄金属板，所述第一阻尼层顶面通过结构胶粘贴于桥梁底板或腹板外侧，所述第二约束层固定于结构骨架上，通过阻尼支撑杆与所述弧形悬挂立柱相连。3.根据权利要求2所述的声...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚晨，王巧燕，李晓东，邱贤锋，
申请(专利权)人：中海环境科技上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：