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。     

铁路声屏障设计综述

研究目的:高速铁路和普速铁路在噪声源组成、位置及传播特性上均有所不同,高速铁路声屏障结构因受列车运行脉动力作用下的疲劳影响,声屏障结构设计有别于普速铁路。本文通过研究高速及普速铁路声源特性、作用于高速铁路声屏障的气动压力和声屏障结构的动力响应,旨在提高铁路声屏障降噪效果和结构安全性。研究结论:(1)普速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0. 5 m,客货列车的等效频率分别为500 Hz、1 000 Hz;高速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0. 6 m和3. 3～4. 9 m,等效频率为1 250 Hz;(2)高速铁路声屏障设计应考虑脉动气压力作用下的疲劳影响,声屏障单元板与H型钢立柱宜采用直插式,H型钢立柱与基础的连接螺栓应采用高强度螺栓并采取防松动措施;(3)声屏障的设置不能影响铁路线路的维护维修、路基排水,距接触网带电体5 m范围内的声屏障金属构件必须接入综合接地系统;(4)本研究结论可为铁路声屏障设计提供指导和借鉴。     

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。     

基于视觉信息的高速铁路声屏障景观量化分析探讨

高速铁路声屏障是减少运营噪声的有效措施,但声屏障的设置会产生“廊道效应”,对乘客产生视觉和心理上的负面影响。本文将高速列车乘客在旅途中的视觉信息作为分析目标,将声屏障的景观特性细化为空间特性和视觉特性,并系统阐述空间特性和视觉特性的具体评判和量化方法。借助数字摄影和图像处理技术,对已建高速铁路不同声屏障的景观指标数据进行计算,并以此构建高速铁路声屏障景观层次灰色分析模型,实现对不同声屏障景观特性的量化评判。在此基础上,给出高速铁路声屏障景观选型的方法和建议。     

郑铁一中声屏障工程声学设计研究

声屏障工程是防治铁路噪声影响的有效措施，声学设计是保证声屏障工程降噪效果的重要手段和方法。通过郑铁一中声屏障工程学设计研究，给出了声学设计中应考虑的主要内容及解决方法。声屏障建成后，各主要评价点的实际降噪效果与理论计算值相差不超过1dB；主要评价点的24h等效连续A声级平均降噪量为10.4dB，超过预定目标值2.4dB，降噪效果非常显著。     

高速铁路声屏障材料的选择及安装

高速铁路声屏障受列车运行气动力影响,在噪声控制工程中选择声屏障材料时,除考虑它的声学特性外．还要求声屏障材料、构件及其连接具有一定的力学强度,以满足结构耐久性及抗疲劳和防共振的要求。试验研究高速铁路声屏障的声学和力学性能,给出适用于高速铁路的声屏障材料及其组装方式。     

金属声屏障用陶粒吸声板制备及性能实验研究

陶粒吸声板耐候性好、对环境影响小,是一种极具潜力的吸声材料,应用于金属声屏障需要深入研究其吸声、隔声性能。基于多孔材料的声学机理,通过振动加压成型技术,制备了陶粒吸声板,研究不同因素对其吸声、隔声性能的影响。测试结果表明：不同工况陶粒吸声板吸声系数、隔声量曲线趋势基本一致,中低频区段吸声系数逐渐增加,1 000 Hz左右达到峰值,1 000～5 000 Hz吸声系数曲线存在波动及第二峰值;隔声量曲线基本呈先降低后增加趋势,区间存在波动,5 000 Hz达到峰值;陶粒吸声板采用的陶粒粒径越小,吸声系数、隔声量越高;骨胶比由3.5提升至5.0,吸声系数、隔声量降低;降低水胶比,高频区段吸声系数增加明显,中高频隔声量降低明显;板厚增加,中高频段吸声系数曲线有向低频平移趋势,隔声量整体变化不大;陶粒吸声板放入金属外壳形成单元板后,吸声系数、隔声量较单一陶粒板整体提升显著。经过设计配比陶粒吸声板可以达到Ⅱ级吸声要求,同时兼具一定的隔声效果,放置入金属外壳组成声屏障单元板后,满足TB/T 3122—2019《铁路声屏障声学构件》标准要求,将陶粒吸声板用于金属声屏障吸声材料是可行的。     

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。     

高速铁路插板式声屏障结构计算分析

根据高速铁路声屏障受力特点,分析确定作用于高速铁路声屏障的荷载。特别是针对高速铁路列车大密度、长期运行声屏障结构疲劳问题,声屏障结构所承受的主要荷载是列车高速运行时产生的脉动力,是动荷载,结构存在着疲劳问题,疲劳计算按50年使用年限计算,对连接件螺栓的疲劳按材料的疲劳极限应力控制。研究确定高速铁路声屏障结构疲劳计算方法,并给出能够抵抗疲劳的声屏障结构与桥梁遮板的连接方式,是保证整体结构安全的最重要问题。     

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。     

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。     

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.     

铁路车站声屏障设计要点

通常铁路站区轨道较多，声源分布较宽，常规高度的声屏障已无法达到其降噪效果。因此站区声屏障在高度及结构形式突破了铁路常规的声屏障。文章从声学设计和结构设计2个方面对车站声屏障的设计要点进行了介绍，同时也对高速铁路车站设置降噪措施提出了一些建议。     

朔黄铁路声屏障设计探讨

通过对朔黄铁路噪声监测,发现朔黄铁路有不同程度的噪声超标现象,因此对朔黄铁路噪声治理进行研究。针对朔黄铁路古月车站黑河口村路段的地形、环境特点,选择确定了声屏障试验段设计的技术条件、材料和安装要求等,提出了朔黄铁路噪声控制方案,并对该路段声屏障措施的适用性及声屏障形式、材料、排水方式等进行设计探讨,为朔黄铁路全线声屏障设计提供经验和参考。     

防治铁路噪声的声屏障

声屏障是防治铁路列车运行噪声对周围环境污染的主要措施之一，已在国内外广泛采用。我国从上世纪90年代中期开始，在广深线石龙桥、京广线郑州铁一中等处建造了铁路声屏障，积累了设计、施工等方而的经验，此后在北京城区、内昆铁路、京秦铁路、秦沈客运专线、宝兰铁路等主要铁路干线开始了较大规模的声屏障建设。目前我国已建成的声屏障约20公里左右，其中路堤声屏障约占70％，桥梁声屏障约古30％。随着国务院2004年批准的《中长期铁路网规划》的实施，今后还将建造大量的声屏障，保护沿线的声环境，实现铁路建设与环境的和谐发展。     

声屏障顶端降噪器在铁路声屏障工程中的应用

结合声屏障顶端降噪器在铁路声屏障工程中的应用,对顶端降噪器的附加降噪效果及其适用范围进行了测试分析研究。根据现场实测结果,A型声屏障顶端降噪器在距离铁路外轨中心线15 m、距地面不同高度(距地面3-9m高)取得了1.3～2.4 dB(A)的附加降噪效果;C型顶端降噪器在距离铁路外轨中心线12.5 m和25m、距地面不同高度处,取得了2.3～2.9 dB(A)的附加降噪效果。顶端降噪器可作为直立式声屏障的重要补强措施,以提高声屏障的总体降噪效果;对有限高要求,直立式声屏障又不能满足降噪效果要求时,可采用顶端降噪器提高声屏障的降噪效果。     

深圳地铁环境噪声与声屏障降噪数值模拟研究

以深圳地铁1号线续建工程为例,采用先进的计算机数值模拟方法,建立了整条高架线路的大型噪声模拟预测数值模型,进行环境噪声评估与声屏障降噪数值模拟研究。给出了受影响区域水平面、横剖面,以及沿线建筑接收到的噪声水平等详尽的研究结果;对设置声屏障前后的降噪效果进行了仔细比较分析,并给出了声屏障的优化设计方案。本研究可供深圳地铁1号线续建工程环境噪声的评估及科学合理地进行环境噪声的防护,以及对类似的轨道交通工程的环境噪声研究作参考。     

城市轨道交通近轨吸声矮墙的设计研究

声屏障在我国被广泛应用于治理城市轨道交通噪声,但其体积较大,遮挡视线以及破坏了周边景观。为此,设计一种新型的近轨吸声矮墙来替代声屏障。对我国城市轨道交通噪声的来源以及频率特性进行分析,选用自研陶粒混凝土为设计材料。参考国外相关实例,结合我国城市轨道交通的相关标准,对近轨吸声矮墙的高度、位置、声学厚度的设计公式进行推导。初步设计近轨吸声矮墙单元板,并对其降噪量进行理论计算。结果表明:我国轨道交通噪声以轮轨噪声为主,自研陶粒混凝土的吸声频率特性与轮轨噪声频率特性基本吻合,以其为原材料设计的近轨吸声矮墙,在500~1 000 Hz频段具有10 d B(A)左右的降噪能力。研究所得结论对于后期进一步设计优化和推广近轨吸声矮墙具有参考价值。     

钢轨阻尼与声屏障组合降噪效果试验研究

在我国一高速铁路的城市区域低速区段分别选取钢轨阻尼与声屏障组合措施区段、声屏障区段及对照区段3处进行降噪效果对比试验。试验结果表明:在67～146 km/h低速条件下,距离外轨7. 5,25. 0 m处的钢轨阻尼及声屏障组合降噪措施相比单一声屏障措施的附加降噪量分别为1. 6～2. 0,0. 6～0. 8 dB(A);钢轨横向、垂向加速度减振量为2. 1～2. 8 dB;钢轨阻尼对轮轨噪声主要作用频率具备减振降噪效果。     

高速铁路路基段超高声屏障荷载取值与分析

鉴于高速铁路路基声屏障设置高度有增加的趋势,加之现行铁路行业声屏障通用参考图不能涵盖声屏障高度≥5 m的情况。为解决高速铁路路基段高度≥5 m的直立式声屏障设计问题,找出超高声屏障荷载取值和荷载组合的规律性。从高速铁路路基声屏障荷载分类、荷载计算入手,通过对影响水平荷载取值因素分析,系统阐述水平荷载取值全过程。对不同列车速度下,有车与无车两种工况计算所得的基本组合、标准组合的荷载效应进行分析,举例说明在5 m至12 m声屏障高度范围内,不同工况、不同荷载组合以及不同速度目标值下荷载效应的变化情况,给出柱顶水平位移分析、立柱根部弯矩和剪力等主要效应随高度变化的规律,并针对路基段超高声屏障结构设计中遇见的高路基、高抗震设防烈度等特殊情况提出设计建议。