不同声学元件在公路声屏障中的应用

　　1 概述

　　国外经济发达国家在公路建设的同时,特别重视减少公路建设对环境的不利影响。在改善声环境质量方面,除降低车辆噪声外,国内外均把声屏障视为最经济、最有效的降噪工程设施。

　　我国在公路建设中对社会和自然条件造成不同程度的改变,产生较大的环境影响。随着我国经济的发展,人们环保意识的不断提高,环境治理技术的深入发展,我国规模建设声屏障已成为减缓公路交通噪声的一项最直接有效的工程措施。至此就扩散反射型和吸声共振型两种声学元件在公路声屏障中的应用,作了一些较为深入的探讨。

　　2 公路声屏障声学设计基本原理

　　声屏障是建筑在公路和沿线居民区之间的实体障碍物,声波传播过程中遇到屏障时,一部分被吸收,还有一部分被透射、绕射。声屏障通常至少有一层密实材料制成的隔声层,其目的是要保证透射声比绕射声低的多。有效的声屏障一般能降低噪声5~15dB。但无论怎样设计,衰减量很难超过25dB。声屏障可以由公路沿线的土堤或高的、垂直的墙构成。土堤经绿化自然景观好,不足之处在于如果土堤非常高,那么就要占用大量土地,不利于土地资源的开发利用。声屏障所占的空间较少,由于结构、行车安全和美观上的原因,通常不超过8m,公路声屏障常用的材料包括:砖石类、混凝土类、合金类和其它材料构成。设计声屏障应考虑人们在行车中的视觉需要及声屏障这一实体建筑物的造型、材料要与周围环境相协调。声屏障的减噪效果与沿各路径传播的声能有关:

　　(1)声屏障的绕射

　　声波越过屏障的边缘(包括顶部和两侧)要发生绕(衍)射现象,在声屏障的后面将出现声影区和声照区。公路交通噪声源为非稳态不连续线声源,声波频率范围63Hz~8000Hz。根据对车辆行驶噪声的频谱分析,得到车辆的噪声谱在250Hz和2000Hz之间最为显著,且能量分布在500Hz附近,因此可以认为声屏障对交通噪声A声级的衰减是对500Hz声波的衰减。假定声屏障为无限长,在不考虑两侧声屏障绕射作用的情况下,运用无限长声屏障对线声源的衰减公式或不相干线源对500Hz噪声的衰减曲线,可求得无限长声屏障对交通噪声的衰减量。

　　然而,在实际中声屏障并不可能无限长,建造无限长声屏障也是个浪费。如果一段屏障长度为L,这个屏障按无限长理论计算的噪声衰减值为ΔL,被保护点对这段屏障所张角度为(ψ1+ψ2),被保护点对线源的张角为U,则这个屏障的实际衰减量为ΔL:

　　按照国外和我们设计声屏障的经验,假定有一个距离路边为50m范围内的敏感建筑物需要建筑声屏障防护,设该敏感建筑长为Sm,则两边各伸出超过60m的声屏障,声屏障总长为(120+S)m,那么因声屏障两边侧向绕射对该敏感建筑降噪量的降低基本上可以忽略不计。