在建城际铁路桥梁增设全封闭声屏障方案研究

结合在建城际铁路桥梁设置全封闭声屏障方案的研究,从减噪性能、防腐性能、几何适应性、抗风稳定性、景观效果等各方面综合分析备选方案,确定全封闭声屏障为推荐方案。全封闭声屏障受列车气动力和风荷载共同作用,声屏障受到的荷载通过声屏障立柱作用到桥梁结构。分析增设全封闭声屏障对桥梁设计荷载、梁体纵向受力、梁体翼缘板受力、梁体支反力、梁体抗倾覆稳定性、桥梁下部结构受力等的影响,并提出相应的解决方案以及外覆式全封闭声屏障的运营养护措施建议。     

新型轨道交通混凝土声屏障单元板抗风性能研究

设置新型轨道交通混凝土声屏障是一种非常有效地解决城市轨道交通噪声污染的方法。新型轨道交通混凝土声屏障单元板具有良好的抗风性能是保证声屏障正常工作性能和吸音降噪效果的关键。通过参考最新行业标准和国内外最新计算方法,确定了在正常工作状态下声屏障单元板所需承受的列车气动风压脉动力值。借助有限元软件ANSYS对混凝土声屏障的抗风压性能进行有限元分析,由模拟分析结果表明:在背板和面板承受3.5kPa风荷载时,混凝土的最大拉应力为6.205MPa,钢筋的最大拉应力为17.035MPa,单元板跨中挠度最大为4.96mm;承受最大风荷载7kPa时,混凝土的最大拉应力8.278MPa,钢筋的最大拉应力为22.798 MPa,单元板跨中挠度最大为6.93mm。计算值均小于规范标准值,完全符合工程实际应用要求。     

铁路声屏障风荷载体型系数研究

鉴于现行国家规范对铁路声屏障的风荷载体型系数没有明确的规定,采用CFD流体动力学计算软件、风洞模型测压试验和风洞模型测力试验3种方法,系统研究分析桥梁上、路基上声屏障的风荷载体型系数,比较分析2种不同高度的声屏障设置在线路上风侧、线路两侧和线路下风侧等工况时对其风荷载体型系数的影响.研究结果表明:在计算声屏障风荷载时,如果按照矩形构件的体型系数及风压分布取值,可能会低估声屏障的风荷载数值,声屏障设置的位置对其风荷载体型系数的影响很大,而声屏障的高度对其风荷载体型系数的影响则较小;在对桥梁和路基的声屏障进行结构设计时,建议桥梁声屏障的风荷载体型系数取1.65,路基声屏障的风荷载体型系数取1.99.     

铁路声屏障产品标准修订的研究

通过分析铁路噪声频谱特点,结合国家对环境噪声的要求和铁道行业对铁路声屏障的设计要求,对降噪环保产品铁路声屏障的降噪声学性能、机械强度力学性能、抗疲劳性能、防腐性能与防火性能进行了研究并提出相应要求,为铁路声屏障标准制修订和产品设计、制造、检验提供参考依据。     

考虑防撞墙影响的高速铁路桥梁声屏障及翼缘板上脉动力数值分析

以可压缩黏性流体的N-S方程和k-ε双方程湍流模型为基础,考虑防撞墙对空压的影响,采用计算流体力学软件PHOENICS,对高速列车行驶时作用在有防撞墙铁路桥梁声屏障和箱梁翼缘板上的脉动力分布进行数值分析.结果表明,列车车头驶入声屏障、经过声屏障中部区域和驶出声屏障时,声屏障各处脉动力时程曲线形式不同,脉动力沿声屏障高度的分布为先增大后减小,约在1/2声屏障高度处达到最大值;桥梁翼缘板上的脉动力峰值沿横桥向基本呈线性增大至防撞墙处;声屏障和桥梁翼缘板上的脉动力峰值与列车速度的平方呈线性关系.根据分析结果给出了脉动力峰值计算公式以及考虑脉动力的结构设计组合荷载.     

声屏障几何形状对高速列车气动噪声影响的数值模拟及降噪研究

基于Lighthill声类比理论分别求解高速列车气动噪声的产生和传播过程,首先由RNG k-ε湍流模型求得流场的稳态计算结果,之后采用大涡模拟和FW-H方程对比直立与半圆形声屏障降噪性能的差异,通过建立包含3节车编组的CRH380A型高速列车和2种声屏障在内的仿真模型,研究声屏障几何形状的改变对声学性能及降噪能力产生的影响。结果表明:圆心角为180°的半圆形声屏障在测点处的平均插入损失较大,同时对气动噪声的降噪需求有着良好的匹配,综合声学性能较传统的直立声屏障更优;缩小圆心角会导致半圆形声屏障的降噪能力相应降低,其插入损失在圆心角由180°减至120°的过程中呈现明显的下降趋势,之后的降幅相对较小,圆心角为30°的半圆形声屏障降噪效果已与等高的直立声屏障类似。     

高速铁路运营期桥梁声屏障气动效应变化规律

为了掌握我国高速铁路长期运营后声屏障结构动力响应性能变化情况,更好地进行运营期声屏障的安全评估和高速铁路桥梁声屏障设计,通过现场试验及与运营初期的数据对比,得到运营期动车组高速通过时桥梁声屏障气动荷载及结构动力响应的变化规律.结果表明:动车组高速通过时声屏障结构表面承受气动荷载显著;列车风压对声屏障不同位置的变形和应力...     

高速铁路声屏障降噪效果及其影响因素分析

根据我国高速铁路（客运专线）声屏障降噪效果实测结果及高速铁路列车运行噪声特性,就声源构成、频率特性、桥面系及防护墙对声屏障降噪效果的影响进行分析。结果表明,随着速度提高,声屏障总体降噪效果呈下降趋势;铁路声屏障对500Hz以上的中高频噪声具有较好的降噪效果,但对250Hz以下的中低频噪声效果不大;桥面系及防护墙可起到一定的声屏障降噪作用。因此,在铁路声屏障设计中应根据高速铁路声源特性进行声学设计计算;在环境影响评价中,也应采用合理的声屏障降噪效果并考虑桥面系及防护墙的屏障作用;同时,应加强提高声屏障构件的低频隔声性能和吸声性能。     

高速铁路插板式声屏障立柱与桥梁连接技术

高速铁路声屏障受列车运行脉动力的影响,对声屏障立柱与桥梁连接部的强度和抗疲劳性能要求高。本文结合京津城际高速铁路声屏障设计,提出了多项连接安装新技术,并在综合测试中得到验证,为今后高速铁路声屏障的建设提供了有益的探索。     

我国高速铁路声屏障气动效应研究与探索

针对高速铁路声屏障的安全可靠性，从气动效应角度阐述其研究现状、研究成果及存在的挑战，并基于我国高速铁路声屏障应用场景，探讨列车脉动力的主要影响因素和声屏障结构的振动特性，结合技术标准中与气动效应相关的要求和规定，提出完善标准体系的相关建议，并对未来的重点研究方向进行展望。结果表明：列车脉动力受列车运行速度、列车车型及声屏障设置位置等因素的共同影响，列车脉动力与运行速度的平方基本服从线性关系；声屏障气动效应还与车头流线型、车体截面形状等列车气动性能参数相关，相同速度条件下不同车型的脉动力差异可达45%；在列车脉动力作用下，声屏障钢立柱以横向振动为主，呈现典型受弯构件的特征，而单元板以整体往复横向运动为主，振幅受安装状态的影响显著，声屏障动力性能评估重点为结构的低频振动；未来可结合声屏障结构振动特征和服役性能变化情况，深化声屏障气动荷载产生机理和动力分析方法的研究，探索声屏障服役性能演变机理和规律，完善声屏障结构安全性能检测评估体系，发展快速高效检测技术。     

横风作用下高速铁路桥梁全封闭声屏障气动特性的风洞试验研究

为研究高速铁路桥梁全封闭声屏障的横风气动特性,通过节段模型风洞试验对全封闭声屏障的三分力和表面风压进行了测试,分析了风速、雷诺数效应、风攻角、侧视断面位置对全封闭声屏障气动特性的影响。结果表明:在不同风速下测力和测压结果的规律相似;雷诺数效应对全封闭声屏障的横风气动特性和顶部的风压分布影响较大;风攻角对全封闭声屏障的阻力系数有较大影响;不同断面的风压分布曲线具有相似的规律,本文给出了设计用的近似风压曲线。     

铁路全封闭声屏障降噪效果试验研究

直立式声屏障是我国高速铁路噪声控制主要措施,仅在声影区有较好的降噪效果,全封闭声屏障、半封闭声屏障等进一步降低噪声的声屏障类型虽已在城市轨道交通广泛应用,但在铁路应用案例极少,为了保护"小鸟天堂"生态环境,我国深茂铁路于国内首次采用全封闭声屏障,为了分析其降噪效果,采用间接法进行现场测量,结果表明:动车组运行速度不高于132 km/h时,全封闭声屏障可大幅降低列车通过噪声,且不存在声亮区,距线路不同距离、不同高度处,全封闭声屏障降噪效果可达16～18 dB;呈现宽频降噪性能,对于400 Hz以上的噪声,降噪量高达10 dB以上;630 Hz以上降噪效果高达15 dB以上。试验明确了全封闭声屏障降噪特性,为我国高速铁路声屏障选型和优化设计提供参考。     

高速铁路插板式声屏障结构动力学性能分析

根据高速列车典型气动压力作用形式,对高速铁路声屏障结构动力学性能进行分析。结果表明,当高速铁路声屏障柱间距较小时,板材宜采用金属等轻质材料;当高速铁路声屏障柱间距较大时,宜采用钢筋混凝土等重质材料。     

高速铁路半封闭声屏障声学性能的现场实测及预测模型

相比传统直立式声屏障,半封闭声屏障对高速铁路噪声显然具有更优的降噪效果,但当前对半封闭声屏障在真实服役状态下的声学性能研究却极其有限。为此,以某高速铁路桥上半封闭声屏障为工程背景,采用现场试验和统计能量分析(SEA)方法进行研究。首先,简要介绍了SEA方法的基本理论。然后,从声源特性、隔声量和降噪效果三方面对半封闭声屏障的现场测试结果进行分析,并与其他相关试验结果进行对比。最后,建立了半封闭声屏障SEA预测模型,并依据现场试验数据进行模型验证。结果表明:多重反射效应使得半封闭声屏障内侧的噪声增加2～3 dB(A);相比高2.15～3.15 m直立式声屏障,半封闭声屏障的降噪效果可提高5.7～2.9 dB(A);声泄漏使得真实服役状态下半封闭声屏障的隔声量小于声学实验室内的测试值;在考虑1.0 mm宽缝隙所引起的声泄漏后,计算模型具有较好的预测精度。     

高速铁路声屏障动力特性研究

以高速铁路声屏障为研究对象,介绍作用于声屏障的高速列车脉动风荷载的特性.分别建立单块混凝土声屏障及金属立柱声屏障的实体有限元模型,并建立用于时程响应分析的20 m长板壳有限元模型.实体、板壳声屏障模型的自振特性分析结果表明,两者的基频结果相符较好,基频均在9.0 Hz以上,远离高速列车的2.0～4.0 Hz的脉动频率.两者模型差异导致2阶以上的自振频率存在一定差异.高3.05 m整体式混凝土声屏障的列车脉动风荷载的时程响应分析表明,声屏障的侧向最大位移与最大应力均较小.除透明板振动稍大外,结构动力性能良好,无共振现象.     

对《铁路声屏障声学构件技术要求及测试方法》的建议

研究目的:按TB/T 3122-2005<铁路声屏障声学构件技术要求及测试方法>确定声屏障工程声学材料的性能指标时,发现规定的吸(隔)声性能、抗冲击性能与测试方法存在局限和不足.为满足工程建设的需要,根据铁路运行速度高速化和铁路运行噪声低频化的趋势,提出修改建议.研究结论:根据铁路声源的频谱特性和分布范围,经分析现行标准规定的降噪系数、计权隔声量存在局限性,在参考国内外有关规范的基础上,经论证比较提出将降噪系数和计权隔声量修改为各频率的吸声系数和隔声量的建议;依据铁路声屏障可用的声学构件材质,论述标准中声学构件抗冲击性能与测试方法存在的不足,提出按材质类别分别规定其性能要求与测试方法的建议.     

高速铁路声屏障通透隔声板选型设计研究

声屏障通透隔声板是高速铁路声学构件常见类型之一,作为轨旁设施长期承受列车气动荷载,其选型设计是否正确直接影响铁路运营安全。在声屏障通透隔声板选型设计过程中,还存在通透材料抗荷指标未按使用工况进行明确,忽视通透材料厚度设计等问题。为解决上述问题,首先对声屏障通透隔声板通透材料的隔声量、燃烧性能、抗荷性能和抗冲击性能等指标进行分析,给出不同使用场景和不同速度目标值下,玻璃和亚克力等常用通透材料的选用建议;再通过高速铁路通透声屏障列车气动荷载、限制性风速荷载和自然风荷载的取值和工况组合分析,提出声屏障通透隔声板不同工况下的变形抗荷指标、断裂抗荷指标和疲劳抗荷指标;此外,通过对声屏障通透隔声板隔声量、抗冲击性能和挠度的研究,给出不同工况下型材尺寸和不同通透材料厚度。研究表明,常规尺寸的夹层玻璃通透板厚度由抗冲击性能控制,建议其厚度≮(10+0.76+10) mm,台风地区桥梁地段2 000 mm×1 960 mm规格夹层玻璃厚度建议增加至(11+0.76+11) mm。亚克力材料厚度与通透隔声板尺寸有关,500 mm×1 960 mm小尺寸规格亚克力隔声板通透材料厚度由抗冲击性能控制,建议其厚...     

上海轨道交通3号线北延伸段高架车站的噪声控制技术

针对城市轨道交通车站噪声较高的问题,提出了基于低矮声屏障的降噪方案,在站台挡墙内侧安装吸声屏障,在轨道的上、下行线之间安装具有双面吸声性能的隔声屏障。所研制的微孔泡沫双面吸声型超薄声屏障,在上海轨道交通3号线北延伸段9个车站进行了工程应用,具有厚度小、质量轻、吸声隔声性能好、无纤维等优点,可降低噪声2~4dB(A)。     

不同高度声屏障对磁浮列车气动效应影响研究

为给磁浮列车轨道两侧声屏障高度合理设计提供参考,基于三维可压缩、非定常N-S方程和k-ε湍流模型,用数值模拟方法研究磁浮列车在不同高度的声屏障内交会时,磁浮列车、声屏障及电缆的气动效应。研究结果表明,声屏障高度对磁浮列车表面压力和侧向力影响较小,对声屏障自身表面压力和电缆盒冲击载荷影响较大。声屏障纵向表面压力变化最大值和气动载荷最大值均出现在磁浮列车头头交会截面处,垂向表面压力变化最大值出现在3.6 m高处;随着声屏障高度增加,声屏障气动载荷增大,声屏障高度为5 282 mm和3 700 mm时,最大声屏障表面气动载荷相对1 500 mm高时声屏障分别提高了106.7%和71.1%,相同高度测点压力变化幅值最大增加56.6%。声屏障内侧布置的电缆盒所受纵向冲击载荷随着声屏障高度的提高也有明显升高。     

高速铁路桥梁声屏障插入损失五声源预测模式研究

研究一种高速铁路桥梁声屏障插入损失的五声源预测模式,可应用于时速300 km以上高速铁路声屏障声学设计。对高速铁路噪声源进行现场辨识测试,分析其声源特性,将高速铁路噪声源简化为轮轨区、车体下部、车体上部、集电系统、桥梁结构5个等效噪声源。根据单声源模式的声屏障插入损失预测公式,结合不同车速下声源等效频率和噪声贡献量,同时考虑桥梁翼板对声传播的影响,形成五声源模式的声屏障插入损失预测公式。采用该方法计算2.15 m声屏障插入损失并与现场测试数据对比,结果显示距离线路25~50 m处受声点插入损失预测结果与实测结果吻合度最高。