铁路声屏障的设计及其优化

论文摘要

随着我国铁路建设的发展,列车运行速度不断提高,铁路噪声的污染备受关注,亟待解决。声屏障作为一种有效、经济的降噪手段,在铁路噪声治理中采用较多,如何有效地利用好这一降噪措施,使其发挥出最大的技术经济效果,对于改善人们的生活质量有着重要的意义。本文对铁路噪声治理声屏障的降噪原理作出了论述,给出了声屏障的衰减模型,为铁路声屏障的优化设计及降噪效果的预测提供了理论基础。介绍了声屏障的吸声材料及吸声机理,指出吸声材料应兼顾吸收各频段噪声才能对整体的吸声性能贡献较大,并推导了吸声降噪量公式。利用驻波管法对五种吸声材料进行吸声特性的测试研究。用混响室法对废旧轮胎复合吸声屏障及玻璃纤维棉复合吸声屏障的吸声系数作了对比测试,结果说明,废旧轮胎复合吸声屏障在中低频段确实有较好的吸声效果,笔者认为将其作为声屏障材料是有推广价值的。给出了详细的铁路声屏障设计流程及框图,对铁路声屏障的降噪目标值、修建位置、高度、长度、厚度、结构及景观设计作出了分析。然后进一步提出了铁路声屏障的优化设计方案:长度的设计应考虑遮蔽率,声屏障的材料需进行优化选择,再结合材料、长度、高度、降噪量及造价因素给出声屏障最优方案的确定方法,最后指出在声屏障高度有限,降噪目标值较大的情况下可对声屏障的结构形式进行优化。铁路声屏障优化设计中对总降噪量的计算方法做了合理与必要的简化,考虑声屏障的长度、高度、位置、结构、材料及受声点参数条件,给出了声屏障降噪效果的预测方法,并以此为依据,用Visual C++语言环境开发出一套铁路声屏障降噪效果预测软件,方便实用,为声屏障的设计提供了检验依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.1.1 我国铁路交通的发展概况
• 1.1.2 铁路交通噪声的污染现状
• 1.1.3 铁路线路噪声组成及特点
• 1.1.4 铁路边界噪声特性分析
• 1.2 铁路噪声治理方法综述
• 1.2.1 铁路噪声治理方法
• 1.2.2 国内外铁路声屏障技术应用及发展
• 1.3 研究意义与内容
• 2 声屏障的声学设计理论
• 2.1 声屏障的降噪原理
• 2.1.1 声屏障的绕射
• 2.1.2 声屏障的透射
• 2.1.3 声屏障的反射
• 2.1.4 声屏障的总降噪量
• 2.2 声屏障的衰减模型
• 2.2.1 无限长声屏障绕射衰减量
• 2.2.2 有限长声屏障绕射衰减量
• 2.3 本章小结
• 3 声屏障材料对降噪效果的影响及其吸声特性的实验研究
• 3.1 声屏障材料对降噪效果的影响
• 3.1.1 吸声材料及吸声机理
• 3.1.2 声屏障的吸声作用
• 3.1.3 吸声降噪量公式的推导
• 3.2 驻波管法测量吸声材料垂直入射吸声系数
• 3.2.1 实验设备及参数
• 3.2.2 实验结果与分析
• 3.3 混响室法测量复合吸声屏障吸声系数
• 3.3.1 基本原理
• 3.3.2 实验条件及参数
• 3.3.3 实验方法与过程
• 3.3.4 实验结果及分析
• 3.4 本章小结
• 4 铁路声屏障的设计
• 4.1 铁路声屏障的设计方法
• 4.2 铁路声屏障的声学设计
• 4.2.1 铁路噪声环境质量标准
• 4.2.2 降噪的目标值
• 4.2.3 声屏障的位置
• 4.2.4 声屏障的高度
• 4.2.5 声屏障的长度
• 4.2.6 声屏障的厚度
• 4.2.7 声屏障的材料
• 4.3 铁路声屏障的非声学设计
• 4.3.1 结构设计
• 4.3.2 景观设计
• 4.4 本章小节
• 5 铁路声屏障的优化设计方案
• 5.1 长度的优化设计
• 5.2 吸声材料的优化选择
• 5.3 最优方案的选择
• 5.3.1 理论依据
• 5.3.2 最优方案的确定
• 5.4 结构形式的优化
• 5.5 本章小结
• 6 声屏障降噪效果的预测及软件开发
• 6.1 声屏障降噪效果的预测方法
• 6.2 不同结构类型声屏障高度的确定
• 6.3 预测软件开发
• 6.3.1 软件的介绍
• 6.3.2 算例
• 6.4 本章小结
• 7 全文总结
• 7.1 总结
• 7.2 不足和建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 声屏障的桩基校核
• 1 桩的竖向承载力
• 2 桩的水平承载力
• 3 桩基校核算例