用于城市快速车道和隧道口的全影型声屏障

摘要

本发明涉及的一种用于城市快速车道和隧道口的全影型声屏障，其特征在于：它由设置在路面上部空间的门式弧形钢拱架、以及连接相邻各拱架的刚性系杆和交叉支撑杆形成的声屏障主体构架，并在主体构架上配置檩条；同时，以设置在主体构架上的檩条为支撑、沿声屏障中轴线处对称向左右两侧直至路面上设置的防撞墙接触面，间隔设置吸声体、通风排烟部、吸声体、采光部、吸声体和采光部，由此构成对道路形成全封闭或半封闭、能完全隔除直达声的全影型声屏障结构。这种适用于城市主干道的全影型声屏障，不仅能有效降低城市主干道的交通噪声，而且也能有效降低声屏障区域内的混响，保证道路使用者的安全和舒适度，是一种适用于城市主干道附近建筑密集区域的声屏障。

说明书

技术领域

本发明涉及一种声屏障，尤其是指一种用于城市快速车道和隧道口的全影型声屏障；属于城市道路噪声消除降低技术领域。

背景技术

近年来，随着道路交通和城市建设的发展，交通流量大且行驶速度高的快速路在城市中广泛建设并投入使用，随之而来的是交通噪音扰民问题也日益严重。对于绝大多数的老城区来说，道路规划已经无法更改，住宅区建筑也早已成形。个别大城市由于历史原因，情况更加恶劣，很多居民住宅楼、医院、学校和科研机构的办公楼紧贴城市交通主干道、高架桥、轻轨，这种不合理的建设布局导致居民对于道路交通噪音的投诉量猛增。

对于这种情况，采用拼凑式、可拆换的声屏障是一种性价比较高的方案。通过在道路两侧设置与路面垂直的障板，用以阻挡车辆噪声向道路两旁的社区辐射，但由于声波的立体传播方式，导致一部分噪音越过声屏障顶端绕射出去到达受声点；一部分噪音穿透声屏障到达受声点；还有一部分噪音通过两边平行的声屏障壁面的多次反射到达受声点，特别是在大城市中道路两侧的高层建筑形成“峡谷效应”，也间接起到反射噪声的作用，而声屏障不可能设计成无限高和无限长，因此对于距离道路较近、楼层较高的受声点，普通敞开式声屏障只能使高大建筑物的部分楼层处于声影区，无法整体达到显著降低交通噪声的作用，因此声屏障的降噪效果往往并不理想。

因此，如何利用好声屏障这一种作为一种降低交通噪声的有效而经济的方法，使其发挥最大的技术经济效果，对于改善居民的生活环境质量具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种能有效治理城市主干道和隧道出入口道路交通噪音的全影型声屏障，解决城市道路交通普遍存在的交通噪音治理难的困境。

这种用于城市快速车道和隧道口的全影型声屏障，其特征在于：它由设置在路面上部空间的门式弧形钢拱架、以及连接相邻各拱架的刚性系杆和交叉支撑杆形成的声屏障主体构架，并在主体构架上配置檩条；同时，以设置在主体构架上的檩条为支撑、沿声屏障中轴线处对称向左右两侧直至路面上设置的防撞墙接触面，间隔设置吸声体、通风排烟部、吸声体、采光部、吸声体和采光部，由此构成对道路形成全封闭或半封闭能完全隔除直达声的全影型声屏障结构。

所述通风排烟部的面积不小于道路面积的5%；所述的通风排烟部设有挡板，所述的挡板设于通风排烟部开口的左右两边，通过紧固件与主檩条连接。

所述采光部的面积不小于道路面积的10%；所述采光部由采光板及固定采光板的主檩条和副檩条组成，并通过主檩条与声屏障主体构架或者防撞墙固定连接。

所述的吸声体由铝板、防火板和吸声材料构成，吸声材料采用轻质植物纤维喷涂材料。所述的铝板和吸声材料层分别设置在主檩条的上下端、并经副檩条和角码件、铝板连接件、紧固件配合构成双层结构；所述的吸声材料层粘附在防火板上，防火板经紧固件与主檩条连接的副檩固定，并针对道路环境存在振动的特点，在吸声材料层中均匀布置锚固件以起到对吸声材料层在振动环境中的锚固作用；喷涂材料的厚度为25mm。

所述的声屏障主体构架的中心位置可以根据需要设有将屏障下路面分隔成左、右两半的隔声墙。

所述的门式弧形钢拱架下部与整体设置的防撞墙通过预埋螺栓连接成一体。

在隧道出口与地面道路衔接处的声屏障采光体，采用透明度良好的材料作为采光体。

根据以上技术方案提出的这种适用于城市主干道的用于城市快速车道和隧道口的全影型声屏障，不仅能有效降低城市主干道的交通噪声，而且也能有效降低声屏障区域内的混响，保证道路使用者的安全和舒适度，是一种适用于城市主干道附近建筑密集区域的声屏障。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的平面图；

图3为本发明的立体图；

图4为刚性系杆及交叉支撑布置图；

图5为挡板结构示意图；

图6为植物纤维吸声体安装结构示意图；

图7为采光部安装结构示意图；

图8为声屏障设计原理示意图。

图中：1-声屏障      2-透射路径    3-声影区  4-受声点    5-绕射路径

6-折射路径    7-直射路径    8-声源   9-声照区    10-钢拱架    11.1-主檩条11.2-副檩条  12-吸声体       13-采光部  13.1-采光板   14-通风部分    15-隔声墙 16-建筑限界   17-道路中间线           18-地面   19-防撞墙   20-檩托 21-铝合金压槽  22-铝板   24-角码  25-密封胶   26-防火板   27-吸声材料层   28-铝板连接件   29-挡板   30-锚固件    31-紧固件   32-刚性系杆  33-交叉支撑杆  A1、A2—主车道。

具体实施方式

以下结合附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。

如图8所示，通常我们发声源8发出的声音能够直接到达的区域称为声照区，把声音不能直接到达的区域成为声影区3。声屏障1的作用就是阻挡直达声的传播，隔离透射声，并使绕射声有足够的衰减。针对城市主干道路幅宽、受声点4距道路近、建筑物高达、噪声值高的特点，要实现显著降噪的目标，关键是扩大声屏障的声影区3，完全阻止直达声，并且声屏障1应具有一定的吸声面，隔离透射声，并且通过合理的设计，有效减弱声屏障端部和顶部开口处形成的绕射，达到控制噪音的目的。

同时，道路声屏障设计是一种多目标多约束的工程技术问题，它们在布置、形式、材料、结构、构造以及外观装饰等方面的选择都必须满足局部景观的需要，同时还要保证经济性、实用性及耐用性。

如图1所示的这种用于城市快速车道和隧道口的全影型声屏障，其特征在于：它由设置在路面上部空间的门式弧形钢拱架10、以及连接相邻各拱架的刚性系杆（图4中32）和交叉支撑杆（图4中33中）形成的声屏障主体构架，并在主体构架上配置檩条11；同时，以设置在主体构架上的檩条11 为支撑、沿声屏障中轴线17处对称向左右两侧直至路面上设置的防撞墙接触面，间隔设置吸声体12、通风排烟部14、吸声体12、采光部13、吸声体12和采光部13，由此构成对道路形成全封闭或半封闭、能完全隔除直达声的全影型声屏障结构。

所述的吸声体12、通风排烟部14、吸声体12、采光部13、吸声体12和采光部13，呈现如附图3所示的在全影型声屏障轴向方向的条带状分布，其中的所述通风排烟部14的面积不小于道路面积的5%；所述采光部13的采光总面积不小于道路面积的10%。实际运用中采光面积根据采光板材料的透光率确定，所述采光部由采光板13.1及固定采光板主檩条11.1和副檩条11.2组成，并通过主檩条与声屏障主体构架10或者防撞墙9固定连接。

所述的通风排烟部设有挡板29，所述的挡板29设于通风排烟部开口的左右两边，通过紧固件与主檩条11.1连接。通过高出通风排烟部上下面的挡板29，既能有效降低内部噪声通过通风排烟口向外绕射的噪声强度，而且可作为阻水板防止雨水经过排烟带开口处下泄形成雨帘，影响到车辆行驶安全。

所述的吸声体由铝板22、防火板26和吸声材料层27构成，所述的铝板22和吸声材料层27分别设置在主檩条11.1的上下端、并经副檩条11.2和角码件24、铝板连接件28、紧固件31配合构成双层结构；所述的吸声材料层27粘附在防火板26上，防火板经紧固件31与主檩条11.1连接的副檩条11.2上，并针对道路环境存在振动的特点，在吸声材料层中均匀布置锚固件28以起到对吸声材料层在振动环境中的锚固作用。

所述的吸声体材料层27采用轻质植物纤维喷涂材料，25mm厚的植物纤维喷涂材料平均降噪系数不小于0.75。

所述声屏障底部直立段在隧道出口接近地面处的采光部分采用透明度较高的采光板，增大了驾驶员的视野，确保隧道口的交通安全，由于采用自然采光，白天一般无需用电照明，降低了车载能源的消耗。

所述的门式弧形钢拱架下部与整体设置的防撞墙通过预埋螺栓连接成一体。

根据以上技术方案提出的发明所述的声屏障的设计原理如下：

根据屏障声学设计原理，对于城市主干道路幅宽、敏感点距道路近、建筑物高大、噪声值高的特点，要实现显著降噪的目标，关键是扩大屏障的声影区，完全隔除直达声，并且屏障应有一定的吸声面，能有效减弱屏障端部和顶部开口处形成的噪声面源的强度，并能有效减小混响声。

第一、要建成上述声屏障（隔声棚），必须完全隔除直达声，声屏障对道路要接近形成全封闭或半封闭，顶部开口位置和大小要通过计算确定，有必要时可以设置隔声墙。

第二、此种声屏障（隔声棚）如用于隧道出入口，其建筑面积大于300m²时，考虑到消防排烟和通风需要，顶部开口面积应大于地面面积的5%，以达到自然排烟和通风的要求，同时排烟带也可以起到使废气均匀排放的作用。

第三、此种声屏障从景观、驾乘舒适度和采光等方面考虑，应有一定面积的透明体，透明体的面积和设置位置要根据自然采光和交通安全要求设计。此种声屏障（隔声棚）如用于隧道出入口时，可以结合隧道光过渡段的要求一起设计，可以兼有光过渡段的遮光作用。透明材料宜选用轻质、景观效果和耐候性好的材料。

第四、在第二条中考虑到通风排烟设置排烟带，设置排烟带后会使噪声通过排烟带向外辐射。此种声屏障通过设置挡板结构解决由此产生的问题，同时也解决顶部雨水向隧道内倾泻。

第五、此种声屏障，吸、隔声体由铝板、防火板和吸声材料构成，吸声材料选用轻质植物纤维喷涂材料。此种喷覆式纤维吸声材料由有机纤维与水基型胶黏剂组成，经拌和后通过空压泵进行喷涂，不仅吸声性能优异，而且还有相当好的隔热保温作用以及对被喷覆的基材起保护作用。构造简单，施工方便快捷，是一种用途广泛的环保型吸声材料，特别适用于候机、候车大厅、会展中心、体育场馆、演播场所的声学处理和隧道出入口、地铁月台的吸声降噪。这是此种材料首次用于道路隔声棚中。

第六、声屏障设计中需在隧道道路接近地面处，考虑交通视距需要，设置透明度较高的采光部分以增大驾驶员的视野。

第七、声屏障的结构设计符合交通安全要求，拱架基础的结构设计考虑防撞，不会形成倾覆或整体垮塌，并且满足道路建筑限界，外表面材料采用亚光处理，不对周围居民产生光污染。

经在上海新建路隧道和打浦路隧道浦西出入口穿越居民密集区的实际应用，在国内首次采用隔声棚型式的声屏障隔声降噪，本屏障综合技术性能也得以充分检验，屏障降噪效果达到15dB以上，取得了良好的降噪效果和社会效益。

实际使用表明上述技术方案①大大增大了屏障的声影区，完全隔除直达声，特别适用于道路路幅宽的城市主干道，且敏感点距道路近、建筑物高大、噪声值高的情况；②采用自然采光和通风排烟；③采用新型的植物纤维喷涂吸声材料；④声屏障（隔声棚）的设计符合道路交通安全要求，基础结构设计考虑防撞，不会形成整体垮塌。