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隔音墙声屏障设计方案分析

【作者:yangdi】      【时间:2017-05-02】      【阅读量:

隔音墙声屏障设计方案分析

1.设计变量的选取X=[x1,x2,x3]=[l1,h,l](10)

2.目标函数的确定声屏障成本往往成为设计成功与否的决定性因素。因此,应以建设成本为目标,尽量降低成本。声屏障的建设费用通常按照声屏障的面积和长度进行估算,材料费用占声屏障建设费用的45%,与长度相应的基础建设、排水等大约占35%[6]。由于道床不同轨顶距桥面的高度也不同,同时桥上人行道的高度也与声屏障建筑高度有关。因此,取声屏障建筑高度等于有效高度加上声源距轨顶高度。宽顶式声屏障以常用的倒L形为例,综上所述,取式(11)、式(12)为目标函数,尽可能降低成本。竖立式、宽顶式声屏障的目标函数为F(X)=(x2+0。45+2。4-x1)×x3+0。8x3(11)轨边矮墙的目标函数为F(X)=(x2+0。45)×x3+0。8x3(12)

3.约束条件

1.降噪指标约束条件隔音墙降噪指标应符合《铁路边界噪声限值及其测量方法》(GB12525—1990)和《城市区域环境噪声标准》(GB3096—1993)相应的噪声标准。即g(X)=Leq≤[Leq](13)式中,[Leq]———昼间等效声级答应值,dBA。

2.其他约束条件主要包括声屏障和轨边矮墙的设计变量约束、不产生环绕感和视觉舒适性约束。5算例图2是轻轨列车噪声的频谱图[7]。图中折线表示列车70km/h时,距轨道3m,高出轨顶0。5m处的频谱;受声点取为距轨道30m处,有效高度2。5m。声波衰减按照线声源的衰减规律进行计算。桥架声屏障距声源很近,反射对乘客和降噪影响较大,轨边矮墙及声屏障均为吸声型。

4.算例1以受声区域是居民区为例,其环境噪声应符合《城市区域环境噪声标准》Ⅰ类区域标准,昼间等效声级应不超过55dBA。环境背景噪声取为50dBA,为每小时25列,保护区长度取为2000m,α取为45°,Tp为10s。由频谱可算得Tp为78。42dBA,Teq为66。92dBA,满足《铁路边界噪声限值及其测量方法》昼间噪声等效声级70dBA的规定,但不满足Ⅰ类区域噪声标准。引用两种普通设计方法与优化设计方法对比。方案1,普通设计方案,声屏障位置尽量靠近声源,长度为保护区长度两端各延长60m,由降噪要求求高;方案2,普通设计方案,声屏障位置尽量靠近声源,由目标等效声级求长度和高;方案3,优化设计方案;方案4,轨边矮墙方案。

设计方案结果分析:方案1,声屏障顶部向声源垂直方向靠近0。7m,声屏障长度远不能满足声屏障的长度原则要求(应不小于2843。9m),绕过声屏障两端的列车噪声将降低声屏障的降噪效果,使保护区两端(共723。9m)实际降噪量与理论降噪量有较大误差;方案2,声屏障顶部向声源垂直方向靠近了0。7m,满足降噪要求;方案3,声屏障顶部向声源垂直方向靠近了0。147m,在与方案2具有相同的降噪性能的情况下,比方案3经济性提高8。89%;方案4,不能满足降噪要求,最大降噪能力Lp为71、06dBA,Leq为59。94dBA。本例说明优化设计方法比常规设计方法有更好的降噪效果和经济性,同时也反映了轨边矮墙由于高度较低,降噪能力有限。下面通过算例2研究轨边矮墙在满足降噪要求条件下的经济性。5。2算例2以受声区域是工商业混杂区为例,其环境噪声应符合《城市区域环境噪声标准》Ⅱ类区域标准,昼间等效声级应不超过60dBA。其他条件不变。方案1,声屏障优化设计方案;方案2,轨边矮墙优化设计方案。

设计结果分析:两种设计方案都能够满足降噪要求,采用轨边矮墙比采用声屏障的经济性提高7。23%。通过计算,假如保护区加长,经济性将进一步提高,可达12。2%。6结论1)轨边矮墙高度低,非常适合景观性要求高的城市轻轨交通的降噪。由于轻轨交通穿越市区,声屏障一般比较长,若能采用轨边矮墙可大幅降低降噪成本。在桥架隔音墙设计时,应首先考虑使用轨边矮墙降噪,假如不能满足降噪要求,再使用竖立式或宽顶式声屏障,外形和尺寸应进行优化设计。2)优化设计方法体现了声屏障整体设计思想[1]:对声屏障设置位置、高度和长度的综合设计既满足沿线区域降噪要求,又降低了建设成本;通过约束条件考虑了结构和景观设计的要求。因此,在实际设计中,应综合考虑位置、高度、长度和桥上轨道结构等各种因素,对设计变量变化范围或目标函数进行调整,通过优化设计得到经济适用的声屏障设计方案.

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