可調(diào)式自動減載聲屏障的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鐵道工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種可調(diào)式自動減載聲屏障。
【背景技術(shù)】
[0002] 橋梁是構(gòu)建鐵路的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是鐵路建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。從節(jié)約土地資 源和環(huán)境保護(hù)出發(fā)，并根據(jù)技術(shù)的需要，時速200km以上的高速鐵路(包括客運(yùn)專線、城際 鐵路）線路中，橋梁所占比例要比普通線路高得多。國外高速鐵路橋梁比例最高的是日本， 其上越新干線和東北新干線橋梁累計長度占全線總長的比例分別為61. 5%和58. 1%。中 國京津城際高速鐵路橋梁比例高達(dá)87. 7%，京滬高速鐵路橋梁比例80. 5%，哈大客運(yùn)專線為 73. 4%，而廣珠城際鐵路則達(dá)到了 94. 2%。隨著高架橋在城際鐵路和高速鐵路中的廣泛應(yīng)用， 其運(yùn)營期對鐵路兩側(cè)輻射噪聲也產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境污染。在我國首次200km/h以上高速鐵 路論證會上，專家提出與高速鐵路行車速度有關(guān)的環(huán)境問題主要有大氣污染與噪聲污染， 并認(rèn)為噪聲干擾對社會影響最大，嚴(yán)重影響了鐵路兩側(cè)居民的正常工作和學(xué)習(xí)生活。如何 有效減少和控制環(huán)境噪聲對周邊居民帶來的危害，成為亟具解決的課題。目前，聲屏障是一 種有效解決鐵路環(huán)境噪聲污染的方法之一，它們被廣泛應(yīng)用于鐵路沿線環(huán)境噪聲治理工程 中。
[0003] 過去的幾十年里，聲屏障的設(shè)計主要考慮了如何提高其吸聲降噪的性能，大量的 試驗方法和數(shù)值仿真應(yīng)用于聲屏障的隔聲吸聲效果的研宄，由此誕生了多種多樣的聲屏 障。聲屏障存在不同的分類方法，如按照聲屏障的使用材料可以分為混凝土類、金屬類、透 明材料類等；按照聲學(xué)特性可以劃分為吸聲型和反射型兩大類；按照結(jié)構(gòu)形式可以分為砲 體式聲屏障、整體型聲屏障和插板式聲屏障三種；按照外觀形態(tài)可以分為直立式、L型、Y 型、封閉型、傾斜型以及帶有頂部裝置的聲屏障等。然而，當(dāng)高速行駛的動車組通過高架橋 設(shè)置了聲屏障的路段時候，車輛與聲屏障間的空氣擾動將會加劇，形成強(qiáng)烈的列車風(fēng)，這使 得聲屏障表面的空氣壓力發(fā)生突變，形成瞬態(tài)壓力沖擊，在很短時間內(nèi)相繼出現(xiàn)正負(fù)壓力 峰值，產(chǎn)生對聲屏障結(jié)構(gòu)的脈動壓力波，導(dǎo)致高速鐵路中采用螺栓連接的聲屏障在運(yùn)營后 不久就相繼出現(xiàn)松動和混凝土局部開裂等現(xiàn)象發(fā)生。高速鐵路高架橋路段最高行車速度可 達(dá)300km/h以上，且其與聲屏障間的距離也較近，因此，高速通過的動車組對聲屏障產(chǎn)生的 風(fēng)荷載作用影響巨大?，F(xiàn)場測試數(shù)據(jù)表明，當(dāng)列車速度為200km/h時，在軌面上方0. 814m， 距列車水平距離1. 75米處的列車風(fēng)風(fēng)速可達(dá)到17m/s，相當(dāng)于7級風(fēng)。另外，高達(dá)20米左 右的高架橋上自然風(fēng)對聲屏障的強(qiáng)度考驗和疲勞影響也不容忽視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種可調(diào)式自動減載聲屏障，該裝置能保障其在高速鐵路 高架橋路段的布設(shè)既能有效降低環(huán)境噪聲污染，又能使列車風(fēng)和自然風(fēng)順利通過聲屏障， 特別是遇到最惡劣大風(fēng)條件下，能最大限度保障聲屏障的使用安全，增加聲屏障的使用年 限。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種可調(diào)式自動減載聲屏障，該減載聲屏障包括：上層板、 中層板、下層板、基座和立柱?；鶠榛炷两Y(jié)構(gòu)，固定于高速鐵路橋梁最外側(cè)橋面上，兩根 立柱通過地腳螺栓固定在基座上，上層板、中層板和下層板分別從上至下地固定在兩根立 柱之間，上層板和下層板由內(nèi)、外兩層組成，外層為吸聲材料，內(nèi)層為聲屏障塑鋼內(nèi)骨架，上 層板、下層板的固定可利用帶螺栓孔角鋼和螺栓將內(nèi)層和立柱連接；中層板包括多塊長條 隔聲板從上至下錯落相間排列而成，隔聲板由螺栓固定在兩立柱之間，隔聲板與隔聲板之 間留有氣流通道，中層板中長條隔聲板通過等邊角鋼與立柱連接。
[0006] 長條隔聲板截面為梯形，包括由長條鋁板制作而成的側(cè)臥梯形狀隔聲板骨架，隔 聲板骨架上、下表面和水平線之間分別呈夾角θ，Θ調(diào)節(jié)范圍為0-30°。
[0007] 隔聲板骨架右側(cè)面為鉛垂面，隔聲板骨架左側(cè)面為開口弧形面，開口位置位于弧 形面中間，并利用鉸在開口處連接，隔聲板空腔內(nèi)部沿聲屏障寬度方向每隔20-40cm均勻 布置鋼彈簧，鋼彈簧的兩端連接在隔聲板骨架的兩梯形腰部，隔聲板骨架外粘貼有的網(wǎng)狀 的吸聲材料層。
[0008] 隔聲板空腔內(nèi)部沿聲屏障寬度方向每隔20-40cm均勻布置鋼彈簧，鋼彈簧的兩端 連接在隔聲板骨架的兩梯形腰。
[0009] 通過聲學(xué)列陣測量方法進(jìn)行聲源識別，可確定主要高速列車聲源位置和每個聲源 對綜合噪聲的貢獻(xiàn)大小。大量的現(xiàn)場測試表明高速列車的兩個主要噪聲源分別為下部輪軌 接觸部位和上部受電弓部位，其它較低聲源分布在高速列車車門周邊、散熱百葉窗等部位。 根據(jù)高速列車聲源特點(diǎn)，本發(fā)明對傳統(tǒng)聲屏障結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造和優(yōu)化。
[0010] 為了有效降低聲屏障上的列車脈動風(fēng)壓和自然風(fēng)風(fēng)壓對聲屏障結(jié)構(gòu)的影響，本發(fā) 明根據(jù)高速列車聲源主要集中在受電弓和輪軌兩部的特點(diǎn)，利用聲波遇到障礙物會產(chǎn)生反 射、散射和透射現(xiàn)象的原理，將聲屏障面板結(jié)構(gòu)分成上中下三部分，由上下兩部分最大限度 地吸收和隔阻由受電弓和輪軌正面輻射而來的主噪聲源聲波，而中間面板部分在保證列車 風(fēng)和自然風(fēng)能夠順利通過的同時，通過結(jié)構(gòu)的合理布置調(diào)整改變聲波傳遞方向和路徑，減 弱向外輻射的聲波能量，達(dá)到減載并降噪的目的。而且該型聲屏障在受到極端大風(fēng)等惡劣 天氣下，中層隔聲板上下表面將被壓縮成矩形結(jié)構(gòu)，加快風(fēng)的通過速度，保證聲屏障結(jié)構(gòu)安 全。通過理論和數(shù)值分析可知，該型聲屏障通過對結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化，不僅可保證聲屏障良好 的降噪效果，且可有效消除風(fēng)載對聲屏障安全的不利影響，達(dá)到既降噪又保安全的目的。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過理論分析、數(shù)值仿真計算可知，上部板和下部板的無縫結(jié) 構(gòu)可以正面阻擋吸收主要受電弓和輪軌傳來噪聲；中部板可以在保證列車風(fēng)和自然風(fēng)自由 通過的同時，可有效改變聲波的傳播方向和傳播距離，達(dá)到降噪的目的；采用該型聲屏障， 降噪效果和傳統(tǒng)聲屏障降噪效果基本相同。另外，通過隔聲板在風(fēng)壓條件下的Θ角和面板 2高度的調(diào)整，可有效減少風(fēng)壓承載面積，降低作用在聲屏障的風(fēng)荷載。根據(jù)理論分析可知， 該型聲屏障可降低風(fēng)載20-40%左右；安裝方便、經(jīng)濟(jì)：該型聲屏障為裝配式結(jié)構(gòu)，可流水施 工，提高工作效率，縮短施工時間，節(jié)省大量人力成本；節(jié)省成本；根據(jù)測算，尖劈式減載聲 屏障成本可比傳統(tǒng)直立型聲屏障減少20%左右；結(jié)構(gòu)耐用：產(chǎn)品消除了風(fēng)荷載對聲屏障的 不利影響，減少了列車風(fēng)和自然風(fēng)荷載對聲屏障結(jié)構(gòu)的疲勞破壞，從而達(dá)到了延長屏障結(jié) 構(gòu)維修周期和使用壽命的目的，大大節(jié)省了使用成本。