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    高速铁路声屏障设计要点及其对声屏障的设计建造的建议

    作者:鼓楼丝网 来源:原创 时间:2017-8-20 9:00:27 浏览:29392次
    内容摘要:高速铁路声屏障提出我国高速铁路(铁路客运专线)声屏障主要结构形式和应有的性能。重点分析高速列车气动力的形成、影响因素、计算方法及其对声屏障的作用。提出了高速铁路声屏障的设计要点及其对声屏障的设计建造的...

    心水论坛免费资料区 www.664231.fun 高速铁路声屏障提出我国高速铁路(铁路客运专线)声屏障主要结构形式和应有的性能。

    重点分析高速列车气动力的形成、影响因素、计算方法及其对声屏障的作用。

    提出了高速铁路声屏障的设计要点及其对声屏障的设计建造的建议。

    1 高速铁路声屏障

    1.1 声屏障的结构形式普速铁路声屏障作为控制铁路列车运行噪声污染周围环境的声学工程,其降噪理论与实践已日臻成熟。

    对于时速200~300km以上的高速铁路声屏障,从理论研究到设计、制造、施工安装尚有一些问题值得深入研究。

    高速铁路声屏障设计要点及其对声屏障的设计建造的建议

    我国铁路客运专线(高速铁路)线路结构特点是高架桥梁段与路基段并存。

    因而声屏障也分为桥梁声屏障与路基声屏障两种类型。

    声屏障的构造形式有插板式和整体式两种。

    常用的结构形式为直立式,折角式:国外采用倒L型,顶部干涉型,内倾型,半封闭型。

    组成高速铁路声屏障的声学构件为声屏障单元板。

    制造单元板的材料主要有金属类(如铝合板、钢板等)和非金属类(如透明材料板、混凝土板、木屑混凝土板等)。

    为加强降噪效果,声屏障单元板多制造成既有隔声性能,又具备吸声性能的构件。

    声屏障的支撑构件采用H型钢立柱或H型钢盘混凝土立柱。

    插板式声屏障由一系列单元声屏障组成,每个单元声屏障由两端支撑立柱和镶装在立柱之间的声屏障单元板组成。

    整体式声屏障由一系列立式单元板组成,单元板之间有橡胶作为弹性连接件,单元板底部与基础牢固连接。

    1.2 声屏障的性能高速铁路声屏障应满足以下的声学、力学和物理性能。

    1.2.1 声学性能1)隔声性能。

    我国要求声屏障单元板的计权隔音量Rw≥25dB,符合TBT3122-2005《铁路声屏障声学构件技术要求及测试办法》标准要求。

    国外发达国家铁路声屏障计权隔音量为≥25dB,但对分频隔音量要求如表1。

    表1 分频隔音量频率Hz计数隔音量dB频率Hz计数隔音量dB636100030125122000352501840003550024800040  2)吸声性能。

    我国要求声屏障单元板的降噪系数NRC≥0.7,符合TBT3122-2005标准要求。

    同时,在高湿度、雨淋环境中,其吸声性能不受影响。

    国外发达国家铁路声屏障的降噪系数≥0.77,其分频吸声115环 境 工 程2009年12月第27卷第6期系数应达到表2所示值。

    表2 分频吸声系数频率Hz吸声系数α频率Hz吸声系数α630.1310000.901250.3020000.90250.5040000.805000.8080000.801.2.2 力学性能1)抗疲劳性能。

    声屏障的单元板和支撑立柱在列车运行所产生的列车风力,即脉动力的作用下,还应计及脉动力与自然风力联合作用,经过数百万次往复循环作用下,不产生疲劳破坏。

    2)抗冲击性能。

    声屏障单元板应能承受(30±1)J能量冲击,符合JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙保温系统》中6.2.2所规定的抗冲击试验中的规定。

    3)抗变形能力。

    声屏障单元板抗变形能力以是否发生功能障碍、残余变形或损坏为考核指标,其最大弹性挠度不应超过L100(L为单元板的最大自由长度),残余变形不应超过L500。

    1.2.3 防火性能防火等级应满足GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》中规定的B2级。

    1.2.4 防腐蚀性能金属构件应具有防腐蚀性能,在规定使用年限内不产生腐蚀现象。

    1.2.5 抗冻融性能声屏障金属和非金属构件,应该在(-40±1)℃条件下,冷冻8h,在(20±5)℃恒温水中融16h,经此30次冻融循环后,不得有任何损坏现象。

    2 列车运行气动力对声屏障影响分析2.1 列车气动力对声屏障的作用高速列车运行时,其周围空气被扰动形成列车风。

    列车行经直立式声屏障时,由列车风引起对声屏障水平向的气动力作用(若声屏障顶部为倒L型或折角型,则顶部将受到垂直向气动力作用)。

    列车驶过时,水平气动力对声屏障产生先正压,后负压的动力首波,随后产生先负压,后正压的尾波,首尾波之间有较多的脉冲小波,首波的作用最强,水平气动力具脉动性。

    实际上,列车头部到达声屏障某部位之前的几米处,最大正压力即出现,当列车头部到达声屏障某部位处后,经过约十分之几秒的短暂时间,压力立即从正值变为负值(吸力)。

    这是由于列车阻塞位移效应产生的,即高速可压缩气流进入列车与声屏障之间收缩断面引起压力突降的结果。

    列车头部完全经过声屏障某部位后,脉动力变化平稳,脉动较小。

    在列车尾部则发生相反的现象,脉动力从负压突变为正压。

    声屏障在列车脉动载荷作用下,所受的力和弯距的方向作反复循环变化,对声屏障与下部基础的连接部件及声屏障单元板产生重大影响,如其抗疲劳强度不足,则会出现疲劳破坏现象。

    2.2 列车水平气动力的计算列车水平气动力,即脉动力的计算,可通过理论分析和实际测量解决,近年来,国外已作出一些列车脉动力的计算方法。

    我国对此尚处于起初阶段。

    2.2.1 德国计算方法Wk=Cp×Cz×ρ×V22  kNm2(1)式中 Wk———列车脉动力的特征值,kNm2;Cp———综合压力系数;Cz———高度系数,是声屏障高度与轨面以上声屏障最大高度的比值;ρ———空气密度,kgm3;V———列车速度,ms。

    其中:综合压力系数Cp取决于声屏障表面至邻近线路中心线距离a,对于a=3.8m的Cp(3.8)值已由实测确定,则对于距离为ag的Cp值,由式(2)确定:Cp(ag)=Cp×3.814.5(ag+0.25)2+0.116(2)2.2.2 英国计算方法Pk=ρV22×K1×Cp1  kNm2(3)式中 Pk———列车脉动力,kNm2;ρ———空气密度,kgm3;V———列车速度,ms;K1———列车形状系数;K1=1.00,货运列车;K1=0.85,旅客列车;K1=0.60,外形流线化的高速列车;Cp1———声屏障表面至邻近线路中心线的距离系数;当Y≥2.3m时,Cp1由式(4)确定;Cp1=2.5(Y+0.25)2+0.02(4)2.2.3 计算曲线不同速度列车驶过对声屏障的脉动力经试验测116环 境 工 程2009年12月第27卷第6期量获得一组曲线,可供计算查用(图1)。

    图2 铁路声屏障的设计框图(下转第30页)2.2.4 列车脉动力的影响因素试验研究和计算分析表明,高速列车脉动力在垂直方向上,沿声屏障高度的分布有一定的规律,即下部压力值较大,随高度而逐渐增大,压力值下降,接近声屏障顶部压力值明显降低。

    随列车速度增加,脉动力呈平方趋势增加,且为主要影响因素。

    声屏障表面至相邻线路中心线的距离对脉动力有明显影响,此间距越小,脉动力变大,反之亦然。

    此外,列车宽度的大小,相当于改变了列车与声屏障之间的空间范围,对脉动力的影响与上述间距的影响相同。

    图1 列车驶过对声屏障产生的水平向气动力117环 境 工 程2009年12月第27卷第6期负荷率,水力停留时间较短,因此所需池容大大缩??;设备简单,运行方便,不需要充填填料,也不需在反应区内设机械搅拌装置,造价相对较低,便于管理,而且不存在堵塞问题。

    对于好氧处理,采用SBR工艺,有效的抑制了污泥膨胀。

    在废水流量低于设计值时,SBR系统可以调节液位计的设定值,使用反应池的部分容积,或调节反应时间,从而避免了不必要的电耗。

    SBR净化过程通过自动控制,劳动强度低,处理费用大大降低。

    在含铬废水处理阶段,严格控制中和沉淀池出水中铬浓度,避免高浓度含铬进入生物处理构筑物抑制微生物的活性。

    UASB反应器污泥床达到稳定所需时间较长,进水负荷过高、过快容易造成系统冲击、污泥流失,进水负荷过小不利于污泥的快速增长与繁殖,因此需延长启动时间。

    实际运行过程中,由于受生产淡季和旺季的影响,水质、水量都有较大的变化,因此应根据实际情况调整各处理构筑物的运行条件,使出水最终达到排放标准。

    冬季气温较低时可增加SBR池曝气量,强化生物作用,保证处理效果。

    3.3 处理设施建成后对水环境的改善本污水处理工程建成后很大程度地改善外排污水的水质,各项污染因子均有较大幅度下降。

    按日处理污水量2000m3,年生产300d计算,对比污水处理工程建成前后排入地面水系主要污染物及有机负荷消减量,COD由处理前1926ta减少到75.6ta,减少了96.1%,BOD5由处理前849ta减少到44.4ta,减少约94.8%,SS由1519.8ta减少到75ta,减少95.1%,总铬由20.4ta减少到0.9ta,减少95.6%。

    4 结论1)采用UASB+SBR组合工艺处理皮革废水切实可行,该工艺对COD、BOD、SS的去处率分别可达到96.1%、94.8%、95.1%,出水浓度分别为126,74,125mgL,出水水质稳定且达到GB8978-1996皮革类二级标准。

    2)UASB工艺负荷高、剩余污泥量少,厌氧活性污泥可长期存放,在停止运行一段时间后可迅速启动。

    3)该污水处理工程的建设,可减少污染物排放量,减轻对受纳水体的污染,因而该工程对改善地面水环境质量,做到经济增长与环境?;ば鞣⒄?,增强企业竞争力有重大意义。

    该工艺设计也为类似废水处理设计提供参考。

    3 声屏障的设计框图高速铁路声屏障的设计包括声学设计、结构设计和景观设计三项主要内容。

    在设计中还应重点考虑其经济性,提高性价比,以及制造、施工、安装等要求。

    图2表示声屏障设计框图,涵盖了设计中的基本内容。

    4 对高速铁路声屏障设计建造的建议4.1 关于声屏障的高度现今我国客运专线声屏障,尤其是高架桥梁屏障,考虑到桥梁承载能力和造价,其高度一般定在列车车窗高度,即轨面以上2.05m,最高3.05m。

    此种高度使线路周围需要?;さ哪承┰肷舾械?区),将不能达到应有的降噪值。

    建议声屏障的高度应按环境影响评价中所确定的高度设计建造,而不宜采取统一的高度。

    4.2 关于高架桥梁声屏障的下延结构高速铁路运行于高架桥梁线路时,轮轨激励引发高架桥梁结构振动,从而产生桥梁二次声辐射。

    因混凝土梁固有频率低,辐射的低频传播距离远,难于控制。

    对声屏障的降噪效果带来较大负面影响。

    建议将高架桥梁声屏障设计成由根部向下延长的形式,延长部分的尺寸以将混凝土梁覆盖为准,且下延的声屏障内侧亦设吸声材料。

    此种外延式桥梁声屏障在北京市高架公路上得到应用,降噪效果十分明显。

    关键词:高速铁路声屏障
    网址://www.664231.fun/hy/170.htm
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