道路聲屏障設(shè)計中的幾個技術(shù)參數(shù)的確定方法 

 1.什么樣的周邊環(huán)境適應(yīng)設(shè)置聲屏障
當(dāng)前，在談到交通噪聲治理的問題時，總是首先想到應(yīng)用聲屏障解決問題。自從上個世紀(jì)九十年代，我國在上海市首先在城市的高架路使用聲屏障后，在全國其它大都市競相效仿，其高架橋上的聲屏障像雨后春筍般地出現(xiàn)。
其實像在城市市中心區(qū)建設(shè)聲屏障其效果微乎其微。如果設(shè)計不當(dāng)，還會增加噪聲污染。這樣不僅給國家造成令人心痛的損失，同時也對城市景觀起到了破壞作用。
在什么地方以及什么樣的周邊環(huán)境適用設(shè)置聲屏障，并使聲屏障起到最好的降低交通噪聲的作用呢？能不能設(shè)置聲屏障可以依據(jù)以下幾個方面確定：
1.1、聲屏障保護(hù)的對象高度是否超過聲屏障的高度。若保護(hù)的對象的高度低于聲屏障的高度，則聲屏障將起到比較好的效果，如國外高速公路邊保護(hù)別墅的聲屏障效果非常好；若所保護(hù)的對象高于聲屏障，則不適應(yīng)設(shè)置聲屏障。如高層建筑林立的城區(qū)中心的高架橋上是不適應(yīng)用聲屏障來降低交通噪聲的。在這種情況下，在建筑物的門窗上采取措施是既經(jīng)濟(jì)又效果好。目前在深圳、上海、廣州等地安裝的我國自主知識產(chǎn)權(quán)―自然通風(fēng)降噪窗取得非常好的效果。
1.2、周邊是否有聲反射面。若周邊環(huán)境存在著聲反射面，則聲屏障設(shè)計將變得非常困難。因為反射面反射的噪聲不會和聲屏障發(fā)生接觸，將會大大降低聲屏障的降噪效果。如在城市街道邊設(shè)置聲屏障效果不佳便是如此，由于街道兩邊的建筑都是反射面，高能量的反射聲使聲屏障效果大幅度降低。所以在設(shè)計聲屏障時，首先要考慮周邊環(huán)境是否有反射面，如果反射面過于復(fù)雜，則不應(yīng)考慮聲屏障的手段。
1.3、聲源面是否過寬。交通噪聲一般我們會以線聲源來處理�，F(xiàn)在高速公路有來往四車道、六車道、八車道，甚至有十二車道。這樣的聲源就不能按線聲源來處理。若聲源面過寬，與聲屏障接觸的噪聲的成分會大幅度減少，其聲屏蔽效果就會大幅下降。根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)?shù)缆穪硗能嚨莱^六車道后，不應(yīng)考慮聲屏障，應(yīng)考慮其它降噪手段。

2、聲屏障高度的確定
現(xiàn)在設(shè)計聲屏障時大多采用幾何聲學(xué)分析的方法來確定聲屏障的高度如“聲影區(qū)法”來確定聲屏障有效區(qū)域。其實這種方法是不正確的。因為交通噪聲的聲波是機械波，其波長的單位在米級，和聲屏障的幾何尺寸在同一數(shù)量級。從波動學(xué)理論上講，只有當(dāng)波長λ>>H（反射面幾何尺寸）時，才能按入射波的入射角等于反射波的反射角的幾何聲學(xué)的方法來分析波的傳播路徑。如光波就是這樣的情況。
光波的波長為á米級，而反射鏡的幾何尺寸為米級或厘米級，光波的波長和反射鏡的幾何尺寸相比，光波波長可忽略不計。這樣就滿足λ>>H條件,利用反射原理來分析光波的傳播路徑就會準(zhǔn)確。就聲屏障而言，聲波的波長和聲屏障的高度方向為同一數(shù)量級，當(dāng)噪聲的聲波和聲屏障作用時就會產(chǎn)生散射和衍射，不會遵從入射角等于反射角的原理。只有聲波頻率很高時，（如4K以上的聲波），才可近似地適用波的反射原理。
在聲屏障的長度方向，由于滿足λ>>H的條件，所以在長度方向分析聲波傳播路徑時，可采用幾何聲學(xué)的方法進(jìn)行分析。
聲屏障的高度采用如何方法確定的呢？據(jù)多年的設(shè)計和研究經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，聲屏障的高度可采用“有效頻率”進(jìn)行確定。這里引入有效頻率λE概念，是指聲屏障對噪聲的倍頻程或1/3倍頻率中某個波段頻率衰減量為3dB（A）的頻率。若噪聲的波長比“有效頻率”的波長長，則由于繞射和散射作用，聲屏障對其聲衰減作用會很低。而所有比“有效頻率”波長短的噪聲，則聲屏障就會有很好的聲衰減效果。聲屏障高度可用以下經(jīng)驗公式確定：
H=2λE    （1）
H為聲屏障的高度，λE為有效頻率。
例如，一般設(shè)計中，如果公路行駛的車輛中，大型車輛所占比例比較大，交通噪聲低頻聲成份比較高，則有效頻率應(yīng)確定為125HE（λE=2.720米左右）比較合適。按照經(jīng)驗公式，則聲屏障的高度應(yīng)為
H=2λE=2×2720=5.450米
若馬路上的行車車輛中為小型汽車，則交通噪聲中頻率高的噪聲成份會比較高，則“有效頻率”λE選取為倍頻程頻率為250HE（λ =1.360）會比較合適，則聲屏障的高度可確定為：
H=2λE=2×1360=2.720米
這樣，就會既節(jié)省投資，又取得比較好的降噪效果。


3、聲屏障的長度確定
為了避免端頭效應(yīng)影響聲屏障的降噪效果，在設(shè)計時應(yīng)該對聲屏障的長度有一個比較合理的選定。現(xiàn)在國內(nèi)數(shù)量不少的聲屏障都存在著端頭效應(yīng)問題。若保護(hù) 100米的區(qū)間，則聲屏障就建100米長，端頭效應(yīng)嚴(yán)重，大大降低了聲屏障的聲衰減效果。
從效果上來看，聲屏障建得越長，其端頭效應(yīng)會越小，聲屏障的效果也就越好。
但是，聲屏障建得過長會造成不必要的浪費。建造怎樣長度的聲屏障既能保證效果，又節(jié)省投資？筆者根據(jù)多年的設(shè)計研究實踐經(jīng)驗，提出“15度夾角確定法”。
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