高速公路声屏障设计中几个问题的探讨
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期：2001 12 10 ! !
设计中的几个问题。 1 声学设计 声屏障防护区域的确定 进行声屏障设计，声学设计是其中最关键的环
1 .1
节，因为声学设计完善与否，将直接关系到声屏障的 减噪效果。声屏障声学设计主要是确定声屏障的高度 和长度。有关声屏障高度、长度的计算方法，国内资 料较多，一般的程序是根据噪声衰减量（声屏障设计 目标值） 、屏障与声源接收点之间的相对位置、公路 线形等因素，计算菲涅耳系数（ FresneI） N ，再根据 声屏障对不相干线源的衰减曲线（见图 1） ，查得无 限长声屏障对公路交通噪声的衰减量。根据无限长声 屏障的噪声衰减量，考虑有限长声屏障的修正，即可 得到一定长度、不同高度的声屏障对公路交通噪声的 实际衰减量。 目前建设完成的声屏障，根据噪声监测验收结 果，其设计存在的问题是，建筑物中部防护效果好， 而建筑物始末端及高层防护效果十分有限。试验研究
砖石混凝土结构
木质结构
金属和复合材料结构
"
声屏障景观设计 建设声屏障的主要弊端是会对司乘人员产生心理
声屏障结构及特点
结构类型 土堤结构 特 点
上的压抑感以及破坏自然景观。有的建设者甚至错误 地认为把声屏障作为广告牌使用可以解决这个问题， 但这会影响驾驶安全性，因此，声屏障的景观设计一 方面要遵循建筑形式美的一般原则，使其保持与道路 及周围环境的整体性和一致性，同时不要影响驾驶安 全性。 # 结论
1. 随 着 交 通 环 保 体 制 的 健 全 和 交 通 建 设 项 目 “三同时”制度的进一步落实，声屏障作为一种简单、 实用、易操作的交通噪声控制措施，正被公路建设单 位优先采用，所以我国应加紧《公路声屏障设计规 范》的制定，规范声屏障的声学设计、结构设计、材 料设计、景观设计，使声屏障设计程序化、规范化、 科学化。 2. 对声屏障声学设计的重要性要有深入的认识。 声学设计是声屏障设计最关键的环节，其设计完善与 否，将直接关系到声屏障的减噪效果。 3. 采用声屏障控制公路交通噪声是有一定限度 的。一般来说，所需衰减量为 5dB，采用简单声屏障 即可达到目的；所需衰减量为 10dB，选用声屏障也 是可行的；所需衰减量为 15dB，用声屏障就很难达 到了；衰减量为 20dB，则只用声屏障几乎不可能达 到所需控制目标。
作者简介：魏显威（1967 - ） ，男，北京人，交通部公路科学研究所副研究员 .
高速公路声屏障设计中几个问题的探讨
魏显威等
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 表明，公路声屏障后侧声场分布特点有如下特点：在 垂直大地方向测点离地越远， !"#$ 值越高，呈现出声 级下低上高的分布规律；在后侧平行位置，以声屏障 越多种道路结构形式（路基、挡墙、桥梁等） ，基础 结构也形式多样。 # "! 稳定性设计
表!
适用于地广人稀的区域，经济实用，降噪效 果约 7 ~ 8dB。但建造时所需空地比较大 适用于郊区和农村区域，易与周围自然环境 相协调，价格便宜，且便于施工与维护，降 噪效果约 10 ~ 13dB 适用于农村、郊区个人住宅或院落且木材资 源比较丰富的地区的噪声防护，降噪效果约 6 ~ 14dB 材料易于加工，可加工成各种形式，安装简 便，易于景观设计和规模制造生产，降噪效 果也很好
VoI.19
No.6
公
路
交
通
科
技
2002 年 12 月
JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESEARCH AND DEVELOPMENT ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
Discussion on Highway Noise Barriers Design
WEI Xian !wei ，SHANC Xiao !dong （Research Institute of Highway， Beijing 100088， China） Abstract： BuiIding highway noise barriers is an effective method of mitigating traffic noise impactin environmentaI protection engineering. Based on research， disign and practices of highway noise barriers， the authors put forward some issues and advises that must be noticed in design and buiIding of noise barriers in terms of acoustics， structure，materiaIs and Iandscape. Key words：Noise barriers；Acoustics；Construction；MateriaIs；Landscape
随着国家对交通基础设施建设的投入，我国的公 路事业得到了迅猛发展。在通车里程增加的同时，路 网等级也明显提高。但由于高等级公路车速高、车流 量大，对公路两侧辐射较强的交通噪声，给沿线环境 敏感地区造成了严重影响，干扰了沿线群众的工作、 学习和生活。 公路声屏障作为一种通过控制交通噪声传播途径 来降低公路交通噪声的措施，由于其简单、实用、可 行、有效、一次性投资小，近几年来，被广泛应用在 国家高速公路环境保护建设事业中。目前在贵州贵黄 高速公路、四川成绵高速公路、广东深汕高速公路、 福建福泉高速公路、山西太旧高速公路、北京京开高 速公路及八达岭高速公路等交通噪声超标路段建设的 声屏障，其设计各有特点，在缓解公路交通噪声污染 的同时，也美化了公路两侧景观。但由于我国尚无完 整的公路声屏障设计规范、指南，因而所建设的声屏 障在声学设计、结构设计、材料设计、景观设计等方 面均存在不足之处。本文通过近年来声屏障设计、工 程建设的实际工作体会，进一步探讨高速公路声屏障
图!
声屏障的声衰减曲线 图" 不同道路结构交通噪声传播及对建筑物的影响
图中， S— — —直达声； SZ— — —声影区。
中部的声级最低，随着测点向声屏障端线靠近，其测 点声级也逐渐提高，呈现出两端高、中间低，始端高 于末端的声场分布特点。因此在按上述方法计算声屏 障的高度和长度时，很关键的一点是要根据公路声屏 障后侧声场分布特点，确定好声屏障的防护区域。为 保证声屏障防护区域内都有一个较佳的减噪效果，尤 其要注意声屏障后侧建筑物最高层和始末端的防护设 计。 ! "# 关于现场踏勘、噪声监测 声屏障是通过阻挡声的传播从而形成一个“声影 区” ，使敏感点在声影区的声级比在相应的自由区声 级小，从而达到降低噪声的目的。我国目前高速公路 多采用挖方、填方、高架路等形式建造，由于道路表 面低于或高于道路周围地面时，从道路上辐射的交通 噪声可能被坡顶、路肩或侧墙所遮拦或吸收，使之有 一定的衰减，见图 2。从控制交通噪 声 传 播 角 度 来 说，这样的道路结构就相当于在道路沿线架设了声屏 障，使道路附近一定区域内形成无直达声的声影区， 从而使该区域的噪声大大降低。因此在着手进行声屏 障设计前，一定要进行现场踏勘、噪声监测工作。一 方面，通过现场踏勘了解声环境敏感点的环境特征、 建筑朝向、与高速公路的位置关系、高程等资料，另 一方面通过噪声监测，可准确了解交通噪声现状，从 而分析出有无建设声屏障的必要，以节省工程投资。 # 结构设计 声屏障在结构上的要求是克服风荷载的长期影 响，保证其结构稳定性。合理布设声屏障在路基断面 上的位置有助于更好地完善声学设计的要求，同时保 障声屏障的安全性。作为线性构筑物，声屏障往往跨
参考文献：
［1］ ［2］ 周湧麟，李树珉 . 汽车噪声原理、检测与控制［M］ . 中国环境 科学出版社，1992. 林观辉 . 多普勒效应对高速公路声屏障效果的影响（2001 年全 国环境声学学术会议论文集） ［ C］ . 中国声学学会环境声学分 ［3］ 会，2001 11. 林观辉 . 高速公路声屏障降噪声场的分布特性（2001 年全国环 境声学学术会议论文集）［ C］ . 中国声学学会环境声学分会， 2001 11. -
$ # " !
风荷载对声屏障的影响是长期的、连续作用的， 是声屏障稳定性设计的首要考虑的问题，它直接影响 基础及上部结构的稳定。在设计过程中一般采用挠度 值 = l / 300 作为整体稳定技术指标参数，这样对基础 及上部结构的长期稳定提供了有效的保证。整体结构 的抗滑、抗倾覆技术指标分别为 l.3、l.5，保证基础 的稳固。 # "# 位置设计 声屏障的整体布设应根据《公路环境保护设计规 范》 ，设置在靠近声源处。具体到如何设置于相应的 路基断面位置上要考虑两个问题： （l）布设位置保证声屏障连续。以路肩或防撞栏 为参照系设置声屏障，既可保证声屏障沿路线方向连 续，又可保证施工放线准确、降低施工布线难度。 （2）有效保护声屏障。声屏障设置于防撞护栏外 侧，避免交通意外事故对声屏障的损坏。在路基与路 堑边坡位置布设声屏障时，应该充分考虑边坡的特 性，采用设置声屏障重叠区的方法（将声屏障断开， 使两段声屏障搭接在一起，形成一段重叠区） ，克服 高程差对声屏障布线的影响。 # "$ 基础形式设计 由于声屏障是沿路而建的线性构筑物，跨越区域 很长，常常遇到一段声屏障要布设在路基、挡墙和桥 梁上的情况，基础结构形式多样。一般采用潜桩基础 与连续梁形式，这种形式方便吸、隔声板材的安装。 为了减少声屏障基础对公路路基边坡的扰动，桩基间 距要根据风荷载及所处路基的土质情况合理布置，连
文章编号：1002 0268（2002）06 0184 03 ! ! !
高速公路声屏障设计中几个问题的探讨
魏显威，尚晓东
（交通部公路科学研究所 北京 100088）
摘要：高速公路声屏障是防治公路交通噪声的有效环保工程措施。根据对声屏障的研究、设计及建设实践，提出在声 屏障的声学、结构、材料、景观的设计与建造中应注意的几个问题和建议。 关键词：声屏障；声学；结构；材料；景观 中图分类号：U412.366 文献标识码：A
公路交百度文库科技
2002 年
第6期
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 续梁的尺寸根据上部结构尺寸确定。在挡墙和桥梁上 设置声屏障，在保证上部结构不变的前提下，基础需 要另行设计，采用的方法多为预埋钢构件、外移挡 墙、加固桥梁翼缘、另做基础等，具体要根据所遇实 际情况而定，原则上不将声屏障预埋在刚性防撞墩顶 部，刚性挡墙上不设置声屏障。同时，在遇到上述情 况必须与桥梁、挡墙的设计单位进行协调，方法论证 合理后，再进行进一步设计。 ! 声屏障材料设计 声屏障材料设计一般是规定材料的声学性能和物 理性能要求。声学性能主要规定材料的吸声、隔声性 能，物理性能主要规定材料的防潮、防尘、防腐、防 老化、防火要求等。目前的声屏障材料设计基本体现 了这两方面的技术要求，但在声屏障结构类型经济性 方面缺乏深入的研究。声屏障可采用的结构有土堤结 构、木质结构、砖石混凝土结构、金属结构、合成材 料结构等。每种结构各有特点，见表 1。至于采用哪 种结构，一定要根据所处区域的地形地貌、受保护目 标的功能区域、环境状况选择，不可一味地追求豪 华、美观。
设计中的几个问题。 1 声学设计 声屏障防护区域的确定 进行声屏障设计，声学设计是其中最关键的环
1 .1
节，因为声学设计完善与否，将直接关系到声屏障的 减噪效果。声屏障声学设计主要是确定声屏障的高度 和长度。有关声屏障高度、长度的计算方法，国内资 料较多，一般的程序是根据噪声衰减量（声屏障设计 目标值） 、屏障与声源接收点之间的相对位置、公路 线形等因素，计算菲涅耳系数（ FresneI） N ，再根据 声屏障对不相干线源的衰减曲线（见图 1） ，查得无 限长声屏障对公路交通噪声的衰减量。根据无限长声 屏障的噪声衰减量，考虑有限长声屏障的修正，即可 得到一定长度、不同高度的声屏障对公路交通噪声的 实际衰减量。 目前建设完成的声屏障，根据噪声监测验收结 果，其设计存在的问题是，建筑物中部防护效果好， 而建筑物始末端及高层防护效果十分有限。试验研究
砖石混凝土结构
木质结构
金属和复合材料结构
"
声屏障景观设计 建设声屏障的主要弊端是会对司乘人员产生心理
声屏障结构及特点
结构类型 土堤结构 特 点
上的压抑感以及破坏自然景观。有的建设者甚至错误 地认为把声屏障作为广告牌使用可以解决这个问题， 但这会影响驾驶安全性，因此，声屏障的景观设计一 方面要遵循建筑形式美的一般原则，使其保持与道路 及周围环境的整体性和一致性，同时不要影响驾驶安 全性。 # 结论
1. 随 着 交 通 环 保 体 制 的 健 全 和 交 通 建 设 项 目 “三同时”制度的进一步落实，声屏障作为一种简单、 实用、易操作的交通噪声控制措施，正被公路建设单 位优先采用，所以我国应加紧《公路声屏障设计规 范》的制定，规范声屏障的声学设计、结构设计、材 料设计、景观设计，使声屏障设计程序化、规范化、 科学化。 2. 对声屏障声学设计的重要性要有深入的认识。 声学设计是声屏障设计最关键的环节，其设计完善与 否，将直接关系到声屏障的减噪效果。 3. 采用声屏障控制公路交通噪声是有一定限度 的。一般来说，所需衰减量为 5dB，采用简单声屏障 即可达到目的；所需衰减量为 10dB，选用声屏障也 是可行的；所需衰减量为 15dB，用声屏障就很难达 到了；衰减量为 20dB，则只用声屏障几乎不可能达 到所需控制目标。
作者简介：魏显威（1967 - ） ，男，北京人，交通部公路科学研究所副研究员 .
高速公路声屏障设计中几个问题的探讨
魏显威等
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 表明，公路声屏障后侧声场分布特点有如下特点：在 垂直大地方向测点离地越远， !"#$ 值越高，呈现出声 级下低上高的分布规律；在后侧平行位置，以声屏障 越多种道路结构形式（路基、挡墙、桥梁等） ，基础 结构也形式多样。 # "! 稳定性设计
表!
适用于地广人稀的区域，经济实用，降噪效 果约 7 ~ 8dB。但建造时所需空地比较大 适用于郊区和农村区域，易与周围自然环境 相协调，价格便宜，且便于施工与维护，降 噪效果约 10 ~ 13dB 适用于农村、郊区个人住宅或院落且木材资 源比较丰富的地区的噪声防护，降噪效果约 6 ~ 14dB 材料易于加工，可加工成各种形式，安装简 便，易于景观设计和规模制造生产，降噪效 果也很好
VoI.19
No.6
公
路
交
通
科
技
2002 年 12 月
JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESEARCH AND DEVELOPMENT ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
Discussion on Highway Noise Barriers Design
WEI Xian !wei ，SHANC Xiao !dong （Research Institute of Highway， Beijing 100088， China） Abstract： BuiIding highway noise barriers is an effective method of mitigating traffic noise impactin environmentaI protection engineering. Based on research， disign and practices of highway noise barriers， the authors put forward some issues and advises that must be noticed in design and buiIding of noise barriers in terms of acoustics， structure，materiaIs and Iandscape. Key words：Noise barriers；Acoustics；Construction；MateriaIs；Landscape
随着国家对交通基础设施建设的投入，我国的公 路事业得到了迅猛发展。在通车里程增加的同时，路 网等级也明显提高。但由于高等级公路车速高、车流 量大，对公路两侧辐射较强的交通噪声，给沿线环境 敏感地区造成了严重影响，干扰了沿线群众的工作、 学习和生活。 公路声屏障作为一种通过控制交通噪声传播途径 来降低公路交通噪声的措施，由于其简单、实用、可 行、有效、一次性投资小，近几年来，被广泛应用在 国家高速公路环境保护建设事业中。目前在贵州贵黄 高速公路、四川成绵高速公路、广东深汕高速公路、 福建福泉高速公路、山西太旧高速公路、北京京开高 速公路及八达岭高速公路等交通噪声超标路段建设的 声屏障，其设计各有特点，在缓解公路交通噪声污染 的同时，也美化了公路两侧景观。但由于我国尚无完 整的公路声屏障设计规范、指南，因而所建设的声屏 障在声学设计、结构设计、材料设计、景观设计等方 面均存在不足之处。本文通过近年来声屏障设计、工 程建设的实际工作体会，进一步探讨高速公路声屏障
图!
声屏障的声衰减曲线 图" 不同道路结构交通噪声传播及对建筑物的影响
图中， S— — —直达声； SZ— — —声影区。
中部的声级最低，随着测点向声屏障端线靠近，其测 点声级也逐渐提高，呈现出两端高、中间低，始端高 于末端的声场分布特点。因此在按上述方法计算声屏 障的高度和长度时，很关键的一点是要根据公路声屏 障后侧声场分布特点，确定好声屏障的防护区域。为 保证声屏障防护区域内都有一个较佳的减噪效果，尤 其要注意声屏障后侧建筑物最高层和始末端的防护设 计。 ! "# 关于现场踏勘、噪声监测 声屏障是通过阻挡声的传播从而形成一个“声影 区” ，使敏感点在声影区的声级比在相应的自由区声 级小，从而达到降低噪声的目的。我国目前高速公路 多采用挖方、填方、高架路等形式建造，由于道路表 面低于或高于道路周围地面时，从道路上辐射的交通 噪声可能被坡顶、路肩或侧墙所遮拦或吸收，使之有 一定的衰减，见图 2。从控制交通噪 声 传 播 角 度 来 说，这样的道路结构就相当于在道路沿线架设了声屏 障，使道路附近一定区域内形成无直达声的声影区， 从而使该区域的噪声大大降低。因此在着手进行声屏 障设计前，一定要进行现场踏勘、噪声监测工作。一 方面，通过现场踏勘了解声环境敏感点的环境特征、 建筑朝向、与高速公路的位置关系、高程等资料，另 一方面通过噪声监测，可准确了解交通噪声现状，从 而分析出有无建设声屏障的必要，以节省工程投资。 # 结构设计 声屏障在结构上的要求是克服风荷载的长期影 响，保证其结构稳定性。合理布设声屏障在路基断面 上的位置有助于更好地完善声学设计的要求，同时保 障声屏障的安全性。作为线性构筑物，声屏障往往跨
参考文献：
［1］ ［2］ 周湧麟，李树珉 . 汽车噪声原理、检测与控制［M］ . 中国环境 科学出版社，1992. 林观辉 . 多普勒效应对高速公路声屏障效果的影响（2001 年全 国环境声学学术会议论文集） ［ C］ . 中国声学学会环境声学分 ［3］ 会，2001 11. 林观辉 . 高速公路声屏障降噪声场的分布特性（2001 年全国环 境声学学术会议论文集）［ C］ . 中国声学学会环境声学分会， 2001 11. -
$ # " !
风荷载对声屏障的影响是长期的、连续作用的， 是声屏障稳定性设计的首要考虑的问题，它直接影响 基础及上部结构的稳定。在设计过程中一般采用挠度 值 = l / 300 作为整体稳定技术指标参数，这样对基础 及上部结构的长期稳定提供了有效的保证。整体结构 的抗滑、抗倾覆技术指标分别为 l.3、l.5，保证基础 的稳固。 # "# 位置设计 声屏障的整体布设应根据《公路环境保护设计规 范》 ，设置在靠近声源处。具体到如何设置于相应的 路基断面位置上要考虑两个问题： （l）布设位置保证声屏障连续。以路肩或防撞栏 为参照系设置声屏障，既可保证声屏障沿路线方向连 续，又可保证施工放线准确、降低施工布线难度。 （2）有效保护声屏障。声屏障设置于防撞护栏外 侧，避免交通意外事故对声屏障的损坏。在路基与路 堑边坡位置布设声屏障时，应该充分考虑边坡的特 性，采用设置声屏障重叠区的方法（将声屏障断开， 使两段声屏障搭接在一起，形成一段重叠区） ，克服 高程差对声屏障布线的影响。 # "$ 基础形式设计 由于声屏障是沿路而建的线性构筑物，跨越区域 很长，常常遇到一段声屏障要布设在路基、挡墙和桥 梁上的情况，基础结构形式多样。一般采用潜桩基础 与连续梁形式，这种形式方便吸、隔声板材的安装。 为了减少声屏障基础对公路路基边坡的扰动，桩基间 距要根据风荷载及所处路基的土质情况合理布置，连
文章编号：1002 0268（2002）06 0184 03 ! ! !
高速公路声屏障设计中几个问题的探讨
魏显威，尚晓东
（交通部公路科学研究所 北京 100088）
摘要：高速公路声屏障是防治公路交通噪声的有效环保工程措施。根据对声屏障的研究、设计及建设实践，提出在声 屏障的声学、结构、材料、景观的设计与建造中应注意的几个问题和建议。 关键词：声屏障；声学；结构；材料；景观 中图分类号：U412.366 文献标识码：A
公路交百度文库科技
2002 年
第6期
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 续梁的尺寸根据上部结构尺寸确定。在挡墙和桥梁上 设置声屏障，在保证上部结构不变的前提下，基础需 要另行设计，采用的方法多为预埋钢构件、外移挡 墙、加固桥梁翼缘、另做基础等，具体要根据所遇实 际情况而定，原则上不将声屏障预埋在刚性防撞墩顶 部，刚性挡墙上不设置声屏障。同时，在遇到上述情 况必须与桥梁、挡墙的设计单位进行协调，方法论证 合理后，再进行进一步设计。 ! 声屏障材料设计 声屏障材料设计一般是规定材料的声学性能和物 理性能要求。声学性能主要规定材料的吸声、隔声性 能，物理性能主要规定材料的防潮、防尘、防腐、防 老化、防火要求等。目前的声屏障材料设计基本体现 了这两方面的技术要求，但在声屏障结构类型经济性 方面缺乏深入的研究。声屏障可采用的结构有土堤结 构、木质结构、砖石混凝土结构、金属结构、合成材 料结构等。每种结构各有特点，见表 1。至于采用哪 种结构，一定要根据所处区域的地形地貌、受保护目 标的功能区域、环境状况选择，不可一味地追求豪 华、美观。