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第九章声屏障聊城大学环境与规划学院李聪licong@lcu.edu.cn2013.12.109.1声屏障的基本原理9.2声屏障插入损失的计算9.3声屏障设计程序9.4声屏障插入损失的测量9.5声屏障工程的环保验收本章内容声屏障的声学原理；本课的重点难点第一节前言近年来随着高速公路、铁路、城市轻轨、地铁等的迅速发展，虽然为人们的出行带来了极大的方便，但同时它所产生的噪声污染也成了一个突出的社会问题。①听觉疲劳或听力损伤。当人的听觉受到噪声刺激，听觉敏感性发生显著降低，甚至造成暂时或永久性的听觉损伤。②严重干扰人们的生活。噪声会影响人们的睡眠质量和时间,当睡眠受到噪声干扰后,工作效率和健康都会受到影响。③对人体生理产生影响。许多调查资料表明：大量心脏病的发展和恶化与噪声有着密切关系，噪声还会引起消化系统方面的疾病。④对心理产生影响。噪声引起的心理反应主要是烦恼或烦躁,首先是对交谈和休息产生干扰，环境噪声如超过66dB(A)就很难保证正常的交谈。1.道路交通噪声的危害2.国外噪声状况世界其他国家也正面临着交通噪声污染的威胁。伦敦在一次噪声调查的报告中表明，36％的伦敦人受到不同程度交通噪声干扰，受飞机、铁路、工业和建筑施工噪声干扰的分别为9％、5％和7％，而在家听到交通噪声的人高达91％；德国有70％的人受到道路交通噪声的干扰；日本38％的人口生活在65分贝以上的交通噪声暴露环境中。众所周知，只有当噪声源、传播途径、接受者三要素同时存在，噪声才构成对环境的污染和对人的危害。因此控制噪声必须从三方面着手:噪声源的控制噪声传播途径的控制接受者的防护3.噪声治理解决道路噪声问题行之有效的方法就是在道路两侧安装：声屏障4.交通噪声治理原理5.声屏障的概念在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，这样的设施就称为声屏障。（1）美国美国于1976年颁布了《声屏障设计手册》和《高速公路声屏障选择设计和施工经验》。1989年，美国声屏障达到了1158.48km，总投资63.5亿元。还设计了“公路声屏障专家设计优化系统”，进一步提高了公路声屏障的设计水平。6.国内外声屏障的发展对比（2）德国在德国联邦公害保护法1974年4月1日起实行，规定了公路交通噪声公害的极限值。同年颁布了噪声污染防治法，并制定了《公路声屏障设计规范和补充技术规定》等。据1983年资料报道，德国5700万人中已有4000多万人深受噪声之害，公民要求从公路噪声中得到解放。噪声控制措施有声屏障和隔音窗等。至1987年，德国修建的公路声屏障总长度已达500km。6.国内外声屏障的发展对比（3）日本日本声屏障的修建始于20世纪60年代，在70年代中期有了较大发展，到1990年日本修建的道路隔声屏障总长就有1600公里，其中高速公路声屏障长为455.5公里，占高速公路总长的12％。6.国内外声屏障的发展对比（4）法国法国曾在1988年由政府部门组织举办了使用于各种场合的声屏障的比赛。6.国内外声屏障的发展对比（5）中国我国1992年在贵州的贵黄高速公路上安装了百米试验性声屏障，随后各大城市纷纷采用声屏障来控制道路交通噪声。虽然主要从保护对象的实际出发进行设计，但从系统工程的观点看，有时声学设计上甚至要牺牲某些可能达到的指标，以保证道路声屏障的整体效果。道路声屏障的研究与设计对城市“峡谷效应的探讨、城市声环境的改善具有长远意义，我们可以借鉴国外的成熟经验，逐步完善道路声屏障技术的研究与开发。6.国内外声屏障的发展对比第二节声屏障的原理、结构和设计一、声屏障的基本原理声屏障实质上就是一个明显干涉声波传播的阻挡物或部分阻挡物，它可以阻挡声的传播而形成一个声影区，声屏障这个“声影区”的大小与声音的频率有关，频率越高，声影区的范围也就越大。其降噪效果随声程路程差的增大而增加，一个足够高和长的声屏障可以对处于声影区的受声点降噪5～15dB(分贝)。一、声屏障的基本原理1、声学性能评价量屏体吸声性能•平均吸声系数•降噪系数NRC屏体隔声性能•传声损失•计权隔声量屏体的降噪效果（插入损失IL）•安装声屏障前后的声压级之差一、声屏障的基本原理2、声学原理（绕射声、透射声、反射声）一、声屏障的基本原理绕射声衰减△Ld直达声与绕射声的声级之差。是决定声屏障插入损失的主要物理量一、声屏障的基本原理透射声声波透过声屏障传播到受声点；大小与声屏障的隔声量TL、入射角度和频率；减少声屏障的插入损失，其损失量称为透射声修正量（△Lt）；TL-△Lt大于等于10dB，△Lt约等于0。一、声屏障的基本原理反射声两侧均建有声屏障，声波在声屏障之间多次反射，并绕过声屏障到达受声点，减少IL；由反射引起的IL损失量称为反射声修正量（△Lr）；靠近道路一侧加声屏障。一、声屏障的基本原理二、声屏障的种类声屏障的形状和材料种类多种多样，可以用土、砖、混凝土、木材、金属和其它复合材料来构筑。修建声屏障除考虑其降噪作用外，还要注意其经济实用，并与其所处环境相协调做到视觉满意。目前常用的声屏障大体上可分为下面几大类：A:吸隔声板组装类声屏障（1）金属类声屏障（2）非金属类声屏障（透明、非透明）二、声屏障的种类B:砌体砌筑类声屏障（1）预制构件砌筑生态声屏障（2）普通砌体砌筑生态声屏（3）砌体类一般声屏障二、声屏障的种类二、声屏障的种类声屏障由声屏障板、透明屏体和支撑构建组成；支撑构件可用H钢制作，也可用钢筋混凝土结构。支撑构件同基础的连接可用地脚螺栓连接，也可预制预埋。三、声屏障的结构三、声屏障的结构单面声屏障板结构见图二；双面吸声声屏障见图三；透明屏体结构见图四。声屏障的减噪量与噪声的频率、屏障的高度以及声源与接收点之间的距离等因素有关。声屏障的减噪效果与噪声的频率成分关系很大，通常，声屏障对高频声可降低l0—15dB。声屏障的高度，可根据声源与接收点之间的距离设计，屏障的高度增加一倍，则其减噪量可增加6dB，为了使屏障的减噪效果较好，应尽量使屏障靠近声源或接收点。四、声屏障的设计1.设计考虑因素①根据被保护对象的噪声污染现状、噪声标准和背景噪声确定合理的声屏障设计指标。②据声屏障降噪设计指标要求，确定声屏障声学设计参数和材料，包括长度、高度、材料的要求和吸声要求。③结构的力学性能设计，包括荷载、稳定性、结构强度、抗震性能等。④安全性能，特别是要保证声屏障设立不影响道路交通安全，不影响道路交通系统其他设施功能的发挥。⑤景观要求，声屏障的结构造型、材质、色彩的选用，要和声屏障周围的环境相协调，如有可能应考虑景观设计和绿化。⑥在设计声屏障时，要充分考虑地形地貌的利用和影响，发挥声屏障的作用，降低声屏障的成本。1.设计考虑因素插入损失（DIL）是评价声屏障降噪效果最常用的物理量，其定义为声场中某固定点在设置声屏障前后的声级之差。降噪效果一般采用63～4000Hz的倍频程或50～5000Hz的1/3倍频程的插入损失来评价，单一评价量则采用实际声源状况下的最大A声级插入损失或等效连续A声级。参照课本9.22.插入损失影响声屏障插入损失的因素有很多，如声屏障的相对位置、高度以及形式等。（１）声屏障的水平位置应尽量的靠近声源，这样有利于加大屏障的阴影区，从而提高其声衰减的作用。在其他条件不变的情况下，声屏障距声源较近时的阴影区域大于距声源较远的情况。3、提高声衰减效果（２）声屏障越高，其阴影区域越大，对声音的衰减作用也就越大，这是显而且易见的。但声屏障过高，可能会带来结构、环境和造价等诸多问题，所以声屏障本身不可能建造得太高。在设计声屏障时应该因地制宜，利用地形地貌，提高声屏障的有效高度，以最小的代价，获取最佳的效果。3、提高声衰减效果一般情况下，当声源位置较高，而接收区域较低时，声屏障对声音的衰减较果最好，例如在高架公路或立效桥上设置声屏障，此时由于利用了高速公路和立交桥本身的高度来提高屏障的有效高度，可以增大声屏障的阴影区域。3、提高声衰减效果（３）声屏障的形式对声衰减的效果也有很大的影响。如果在声屏障的顶端向声源方向伸出一个挑檐，就相当于将整个声屏障向声源方向移动，可以有效地增加阴影区域的深度和面积。这在声屏障不能靠声源过近的情况，如道路两侧，是非常有效的方法，也是十分常用的方法。3、提高声衰减效果声屏障作为一种建筑形式的存在，必然会对周围的环境产生影响。一个设计优秀的声屏障，除了要有明显的噪声降低作用，还应该能和周围环境融合在一起，不但不破坏原有的景观，还应该为环境增加新的亮点。4、与环境相结合（１）融合环境香港某地区有两个声屏障，其中一个是公园，另一个是货场之间的声屏障，在公园一侧的墙面上做了浮雕装饰，完全融合于公园的环境之中；货场之间的是设置在一个小镇道路两侧的声屏障，设计成与小镇住宅形式相同的房屋形式，让人感觉不到声屏障的存在。4、与环境相结合（２）立体绿化利用声屏障进行立体绿化，可以较好地美化环境。（３）开阔视野在道路两侧设置了声屏障后，会使道路内的视野狭窄，尤其是在一些风景优美的地段，影响乘车人对大自然的观赏。为了解决这问题，可采用透明板作为声屏障的材料。声屏障表面进行了吸声处理后，可以增大其声衰减量，一般在屏障靠近顶部一个波长宽的面积范围内进行吸声处理，就可以达到这个目的。由于声屏障在室外，暴露于风雨之中，所以必须考虑雨水、尘土、阳光等环境因素的影响。5、声屏障的吸声由于声屏障长期暴露于风雨、灰尘之中，所以声屏障的清洁是日常维护中的重要工作。又因为声屏障的面积非常大，如果依靠人工进行清洗，将花费很大的人力物力。因此在设计声屏障的时候，就应该考虑到清洗的问题。一般情况下，雨水只能流过屏障的背面（凸面）,为了解决屏障内侧(凹面)的清洁问题,在龙骨上设计了导水槽,将雨水导到屏障的内侧,从而达到借用雨水来清洗屏障的目的。6、声屏障的维护由于声屏障的面积很大，而且长期暴露于日光之下，如果将太阳能采集与声屏障相结合，可以充分利用声屏障的面积，达到综合利用的目的，08年11月上海首个太阳能光伏发电声屏障已在轨交3号线投入运行。7、声屏障的综合利用近年来，国内外声屏障技术不断发展，总的来说有如下趋势：五、声屏障的发展趋势（1）注重声屏障与景观协调设计。声屏障在取得减少噪声的环境效益的同时，也带来了一些不利影响，在路旁竖立起一堵高大而形式单调的墙，会给人们造成心理上的压抑感，阻断司乘人员的视线影响行车安全。为克服这些缺点，许多国家在声屏障建造中，除要求满足声学要求外还特别注重声屏障的造型与色彩设计。还可以因地制宜建造透明声屏障。目前在许多国家已有各式各样新颖美观的声屏障屹立于道路两侧，深受各方人士欢迎。（2）多用低成本材料造声屏障。声屏障从构成材质上可分为：土堤、木质、钢筋混凝土、金属、吸声材料的混合物等几类。一般而言，许多国家从少投资及易维护考虑多用普通混凝土和轻质混凝土建造吸声和不吸声式声屏障。（3）建造生态型声屏障。提倡在声屏障内、前与后种植各类植物。在可能的情况下，将声屏障设计成可栽种花草的形式，使屏障四季长青，既减少噪声污染又可美化环境。声屏障主要应用在高速公路、高铁、高架桥、城市轻轨等几个方面。目前，大多数的声屏障都选用吸声和隔声混合型的产品，该型产品的特点是对道路噪声的产生和传递特征有针对性地控制。第三节声屏障的应用49声屏障材料选用总的原则是降噪效果性能良好、结构安全可靠、材料价格经济、安装成本低、经久耐用、使用寿命长、景观协调、美观大方等方面。具体说明如下：声屏障的选用原则50（1）隔声量大平均隔声量应不小于35dB51（2）吸声系数高平均吸声系数应不小于0.8452（3）耐侯耐久性产品应具有耐水性、耐热性、抗紫外线、不会因雨水温度变化引起降低性能或品质异常。产品采用铝合金卷板、镀锌卷板、玻璃棉、H钢立柱表面镀锌处理，防腐年限在15年以上。53（4）美观可选择多种色彩和造型进行组合，与周围环境协调，形成亮丽风景线。54（5）经济装配式施工，提高工作效率，缩短施工时间，可节省施工费及人工费。55（6）方便与其它制品并行安