多孔隙降噪路面

透过材料毛细孔并在孔末端释放做功
2.从声学角度 入射声波到达路面 反射、透射 二次反射 在受声点发 生干涉 强度降低 发生干涉的原因：多孔隙（/有效空隙）改变了路面结构的声阻抗，使反射 声波产生较大的相位差。
第三节 多孔隙降噪路面的降噪机理
• 多孔降噪路面与传统路面的吸声对比示意图
第三节 多孔隙降噪路面的降噪机理
• 大构造：是由于路面磨耗和疲劳产生的一些病害，如龟裂、碎块、拥 包、推挤等现象，它们对行车的舒适性和噪声产生不利的影响，是人 们不需要的表面特征。 • 不平整度：路面的不平整度越高，行驶车辆的振动会加剧并导致车辆 行驶的噪声增加。
• 空隙率：路表空隙率的大小以及空隙是否连通将直接影响到泵吸效应 的过程。当空隙率较大时，压缩气体不会被挤压而能够迅速扩散，另 外，能量在此情况下有利于转换，因而能够降低路面噪音。
第二节 道路降噪的措施
• • • • • 1.低噪声路面 2.高架桥底吸声 3.声屏障 4.绿化 5.建筑隔声
第三节 多孔隙降噪路面的降噪机理
• 一 . 多孔隙降噪路面的空隙结构
第三节 多孔隙降噪路面的降噪机理
• 二 . 多孔隙降噪路面的降噪分析
1.从能量角度 高速 压缩 气流动能 气流穿过空隙 空气绝热压缩 摩擦 热能（粘滞性/热传导效应）
第五节多孔隙降噪路面存在的问题
• 5 . 与下卧层的分离 • 多孔隙沥青混合料通常铺筑在路面的表面，其下部的结构仍然采用各 国常用的材料。施工周期拖得过长以及粘层油用量不足，均会造成透 水性沥青混合料表面层与下卧层的分离。 • 措施：根据下卧层的表面纹理确定足够的防水粘层油用量；增加必要 的附属设计以加快排出路面中的水分；还可以合理安排施工进度。 • 6. 不能用于交叉路口等特殊路段 • 交叉路口等转向交通对路面材料产生了较大的水平力以及扭力， • 7. 抗剪切问题 • 这种高空隙率结构的抗剪切性能差，重载车辆急转弯或急刹车容易将 路面搓起，所以在使用过程中应限制重载车辆通行。
一 . 轮胎/路面噪声的产生机理
• 1.切向力+摩擦粘滞力外胎滑移+变形轮胎表面振动噪声 （2）路表粗糙性+轮胎凹凸不平轮胎振动噪声
胎纹受压气体释放胎纹舒展空气吸入周期往复形成疏密波 向外辐射噪声 当轮胎在路面上滚动时，轮胎的花纹接地时，轮胎花纹块连续打击地面 撞击噪声。
随着汽车工程的发展，以发动机为主的汽车动力系统产生的噪音已经得 到了极大的控制，而汽车扰动其周围空气流动的噪音也与汽车的外形、行驶 速度及周围的环境状况有关，故在道路工程研究中，降低轮胎/路面之间的相 互作用产生的噪音的研究以显得尤为重要。相关研究表明：当汽车车速高于 60KM/h时，轮胎/路面噪声则占据主导地位，并且随着汽车工业的发展，这一 分界速度在逐步下降。
• 材料厚度：随着试件厚度的增加，吸声系数提高，并且吸声特性曲线 向低频方向移动。但厚度有限制（比流阻）。 • 研究表明：针对沥青路面降噪性能，路面厚度宜选用4cm，峰值吸声 系数及1000Hz以下频率的吸声效率均较大。
第四节 降噪的影响因素
• 集料粒径：具有相同连通空隙率的同种类型的沥青混合料，粒径小的
多孔隙降噪路面
目 录
• • • • • • 第一节. 第二节. 第三节. 第四节. 第五节. 第六节. 公路噪音的分类 降噪的措施 多孔隙降噪路面的降噪机理 降噪的影响因素 多孔隙降噪路面存在的问题 后续待解决的问题
第一节 公路噪音的分类
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• •
噪声按声源分为三类： 1.汽车动力系统噪音； 2.轮胎/路面相互作用噪音； 3.汽车扰动其周围空气流动噪音；
第六节 待解决的问题
• 1.多孔隙降噪路面沥青混合料的级配设计
• 2.多孔隙降噪路面沥青混合料的最佳油石比
第四节 降噪的影响因素
• 道路噪声的影响因素主要有：
第四节 降噪的影响因素
• 一 . 轮胎及轮胎花纹对噪声的影响
• （1）轮胎振动与轮胎的刚度和阻尼有关，刚度增大，阻尼减小，轮 胎的振动及噪声增大； • 措施：采用高阻尼橡胶材料。 • （2）花纹的沟槽（深度、数目、方向）：横向沟槽及花纹的沟角对 轮胎噪声影响较大； • 措施：减小沟槽深度、宽度、角度，采用斜向、不同节距的花纹。
第五节多孔隙降噪路面存在的问题
• 1 . 早期松散 • 松散的主要原因被认为是沥青膜厚度不足，结合料的过度老化和 冻融状态下沥青-集料粘附性的丧失。 • 措施：采用改性沥青或高粘沥青；外加纤维；增加沥青膜厚度；准确 控制结合料和集料的加热温度。 • 2 . 空隙的堵塞 • 多孔隙降噪路面的优良路用性能主要来自于其较大的空隙率。随 着交通和自然环境的作用，其空隙率会逐年下降，或者空隙被堵塞。 • 措施：采用高压水进行冲洗。
• 2.空气泵吸效应
• 3.轮胎花纹撞击噪声
•
• 4.空气扰动噪声 • 5.滑—粘现象 • 6.粘—弹（粘附）现象等
二.轮胎路面噪声的增强机理
• （1）喇叭效应
• 外胎振动产生的声波在号筒状半封闭空间中多次反射并向外辐射。如下图：
• （2）腔体共振现象
• 接触区内，轮调花纹间的沟槽与路面形成管道腔体，腔体的共振会产生选择 性放大作用。
第三节 多孔隙降噪路面的降噪机理
• 3. 透水性沥青路面包括以下结构层：多空隙沥青混合料上面层、密级 配沥青混凝土中面层、密级配沥青混凝土下面层、沥青碎石或水泥稳 定碎石基层、级配碎石或水泥稳定碎石底基层。 • 实例： • （1）4 cm高黏度降噪透水沥青+乳化沥青隔水层（上面层）+5 cm AC -16型中粒式沥青混凝土+乳化沥青土工格栅（中面层）+5cmAC-30 II型 粗粒式沥青混凝土+乳化沥青透层（下面层）+35 cm水泥稳定碎石基 层。 • （2）4cm排水降噪沥青、乳化沥青粘层（隔水层）、中面层6cm改性 AC—20、下面层8cmAC—25。
第四节 降噪的影响因素
• 四 . 多孔隙路面的吸声性能实验及振动性能实验
• 1.路面吸声性能实验 • 路面试件的吸声系数表征了路面材料的吸声性能，试件的垂直入射吸 声系数用驻波管法测量。
第四节 降噪的影响因素
• 2.振动性能实验：
取试件的面积均为300*300mm，厚度 为50mm，试件平整放置在水泥地面上，轮 胎气压为250KPa。实验时将加速传感器固定 在轮胎轮毂表面，外胎面和轮胎侧壁部位， 用于记录轮毂的垂直振动、轮胎表面径向振 动和轮胎表面侧向振动信号。实验时，先将 实验轮胎离开路面试件3cm，然后使其自由 垂直下落，通过固定在轮胎各测点的加速度 传感器拾取其振动衰减过程的加速度信号。
• 2. SDQP:骨架密实型低噪音沥青路面（Skeleton Dense Quiet Pavement） • 在集料级配上吸纳了SMA混合料配比组成特色，保持了良好的表面特 性。同时通过在集料中加入一定剂量的高弹型橡胶颗粒，增加路面的 弹性和阻尼性能，从而达到降低轮胎/路面泵吸噪声和减小轮胎振动 噪声的双重效果。
第五节多孔隙降噪路面存在的问题
• 3 . 强度较低
• 大的空隙率造成集料与集料之间的接触面积减少，势必引起材料强度 的降低。 • 措施：路面结构设计时，通常不考虑该层材料对结构强度的贡献。
• 4 . 较短的寿命 • 大空隙率使得结合料和空气、阳光的接触面积增加，因而，结合料老 化速度快，耐久性相对较低，寿命较短。 • 措施：采用改性沥青；掺入一定量的纤维以提高沥青用量，增大集料 表面裹覆的沥青膜厚度。
• 三.常用的多孔隙降噪路面
• 1. OGFC：大空隙开级配排水式沥青磨耗层（Open Graded Friction Course）是 指用大空隙的沥青混合料铺筑、能迅速从其内部排走路表雨水、具有抗滑、 抗车辙及降噪的路面。设计空隙率大于18%，适用于多雨地区修筑沥青路面 的表层或磨耗层。
第三节 多孔隙降噪路面的降噪机理
第四节 降噪的影响因素
• 二 . 路面参数对噪声的影响
第四节 降噪的影响因素
• 微观构造：取决于路面集料表面的小尺度纹理，对抗滑有重要作用， 最佳的峰值高度理论上为0．01一0．1mm。 • 宏观构造：表征路面集料颗粒之间的空隙，主要影响路面高速行车时 的抗滑能力，对排水有重要作用。
第四节 降噪的影响因素
吸声系数均值和峰值均大于粒径大的沥青混合料。
第四节 降噪的影响因素
• 三.其他影响因素
• 行驶速度：轮胎与道路的噪音随行驶速度的增加而增加，通常轮胎与 道路的噪音度与速度的对数成正比。 • 环境温度：路面轮胎所发出的噪音随着室外温度的增加而降低，当外 界温度升高时，轮胎的结构材料软化，进而减少了轮胎/路面的噪音。