道路聲屏障計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)【含程序及1張CAD圖】
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附錄一 可調(diào)諧聲晶體輔助吸聲體摘要本文著重對(duì)可調(diào)諧聲晶體輔助吸聲體的吸聲特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。用單個(gè)和多個(gè)局部缺陷元件替換聲波晶體單元。構(gòu)建了九片亥姆霍茲諧振器一三排成方形 3x3 的諧振器單元吸聲結(jié)構(gòu)模型。單個(gè)和多個(gè)亥姆霍茲共振器的影響操作對(duì)其吸聲系數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，人工缺陷處理研究開(kāi)發(fā)可調(diào)諧聲晶體輔助吸聲體的可能性。聲音吸收器顯示更高的聲音聲晶體結(jié)構(gòu)中局域缺陷放置位置對(duì)幾種不同頻帶的吸收性能。?2017 作者。由 Elsevier 出版公司這是 CC by-nc-nd 許可下的開(kāi)放獲取文章 工程物理國(guó)際會(huì)議組委會(huì)責(zé)任評(píng)審 2016關(guān)鍵詞：聲波晶體; 局部缺陷; 吸聲器引言高性能和寬頻帶頻率吸收器的追求和需求已增加十年。已實(shí)施的各種方法和模型，即穿孔板[1,2]，諧振器和腔[ 3-5 ]，膜[ 6-8 ]和使用天然和合成纖維或多孔材料[ 9 ]。大多數(shù)建議的方法有良好的性能僅在一定的短頻率范圍內(nèi)。這是非常罕見(jiàn)的尚未發(fā)現(xiàn)成就寬帶或全譜性能。近年來(lái)，聲學(xué)超材料的發(fā)展引起了研究者的廣泛關(guān)注。這種新材料有獨(dú)特的功能，如局部共振和負(fù)折射。為噪聲控制技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路。聲子和聲波晶體輔助吸聲和屏障，然后顯示一個(gè)快速發(fā)展的進(jìn)步。的想法已被廣泛采用，可調(diào)吸聲體以各種方式[13-15]發(fā)達(dá)。主要目標(biāo)是更好寬帶頻率范圍內(nèi)具有高性能的功能吸聲體。為了達(dá)到這個(gè)目的，研究人員提出許多不同方法。上述方法之一是通過(guò)操縱缺陷的聲波晶體結(jié)構(gòu)。大多數(shù)以前的作品集中在晶體放置在某個(gè)位置，或更換創(chuàng)造點(diǎn)缺陷[ 16-20 ]本地散射體。這個(gè)本地散射體可以是一個(gè)分裂環(huán)，球形，或圓柱形亥姆霍茲諧振器。因此，亥姆霍茲當(dāng)?shù)氐挠绊懽鳛樯⑸潴w幾何尺寸函數(shù)的聲傳播的共振缺陷分析。在本文中，聲音吸收的影響的形狀和位置的缺陷在聲晶體結(jié)構(gòu)的局部散射體。所有局部散射體是一個(gè)單自由度的圓柱形亥姆霍茲諧振器具有相同的幾何尺寸。調(diào)查具有相同幾何尺寸散射體的聲晶體輔助吸聲體的局部亥姆霍茲共振缺陷研究者的顯著優(yōu)勢(shì)。調(diào)諧過(guò)程會(huì)更容易，因?yàn)樗灰蕾囉跀?shù)字、方向和局部缺陷位置。使用多幾何尺寸的本地散射體相比，它更簡(jiǎn)單的相同的目的在局部缺陷可能有不同的諧振頻率。1.研究對(duì)象 聲波晶體模型是由圓柱形 PVC 12 毫米和直徑分別為 60 毫米和高度。九散射件連接到一對(duì)激光加工 2 毫米厚度丙烯酸幀兩端。一個(gè)立方體的聲子晶體3×3 要素構(gòu)建之間的散射狹縫為 1 mm 模型。在圖中描述的結(jié)果（1D）和（1E）。為了比較分析的目的，有兩個(gè)不同的模型具有相同的幾何尺寸進(jìn)行了研究。第一個(gè)模型被稱為參考模型類型，它是由九塊圓柱形亥姆霍茲諧振器與一個(gè) 2 毫米直徑的孔在管子的中間。由人工缺陷構(gòu)成散射體的第二或測(cè)試模型。創(chuàng)建此人工缺陷的一對(duì) 1 厘米長(zhǎng)的水平切割制成的圓筒形 PVC 的主體上。兩個(gè)小切口之間的面積被輕輕壓做一個(gè)凹形缺陷。第一種類型如圖（1b）所示，底部有缺陷，而在管的中間的第二類型如圖所示（1C）。因此，第二種類型的缺陷位置類似于參考模型中的孔。圖 1.測(cè)聲波晶體單元模型，（a）。俯視圖，（b）及（c）。側(cè)視圖，（ d）及（e）。九元素的立體結(jié)構(gòu)2. 方法本研究的主要目的是開(kāi)發(fā)一種新的聲學(xué)晶體輔助聲吸收體模型，使其更容易調(diào)諧方法。缺陷處理的單尺寸散射元件被認(rèn)為是評(píng)估其對(duì)聲音的影響吸收性能。由于人工缺陷不同于它的參考模型，光譜測(cè)量成為重要的是要了解如何散射腔內(nèi)部的聲壓根據(jù)局部缺陷的形狀和變化如何影響吸聲。要做到這一目的，有兩個(gè)步驟的實(shí)驗(yàn)室調(diào)查進(jìn)行跟隨.腔內(nèi)光譜測(cè)定通過(guò)使用對(duì)四分之一英寸 B 和 K 4187 麥克風(fēng)和 2670 預(yù)放大器。一個(gè)隨機(jī)的噪聲產(chǎn)生的發(fā)電機(jī) K 和 K 脈沖型 3160 局域網(wǎng) XI 模型和放大之前，它是由一個(gè)輻射位于 B & K 阻抗管一端的揚(yáng)聲器 4206。一個(gè)專用持有人為放置聲波晶體阻抗管相對(duì)端模型。第一麥克風(fēng)用于捕捉聲音信號(hào)的聲壓測(cè)試散射體信號(hào)的第二麥克風(fēng)時(shí)參考散射體。FFT 分析已用于計(jì)算兩個(gè)捕獲信號(hào)的光譜。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)室調(diào)查程序是吸聲測(cè)量。它是通過(guò)使用轉(zhuǎn)移基于函數(shù)的兩個(gè)麥克風(fēng)阻抗管參考標(biāo)準(zhǔn)方法 ASTM / ISO 后 e-1050 1534-2 [ 21 ]。自作品的重點(diǎn)是在低頻范圍內(nèi)的聲音吸收，所以選擇大管的 B & K 4206。的聲音吸收系數(shù)測(cè)定的各種變化的測(cè)試和參考模型，包括缺陷的數(shù)目，聲波入射波的位置和方向。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的原型建議的可調(diào)諧聲波晶體輔助吸聲體的建成和其性能也調(diào)查結(jié)束時(shí)的研究。這是一個(gè)腔背聲吸收體的聲晶體與建議的局部缺陷插入作為原型的空腔內(nèi)的夾雜物。由當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的商業(yè) 12 毫米厚度毛氈制造商被切斷和安裝作為吸聲層的頂層。3. 結(jié)果與討論空腔光譜是散射體內(nèi)部聲壓的波動(dòng)，如圖（2）。虛線圓指示散射體與建議的第二類型的局部缺陷，而紅色填充圓是參考散射體模型。它是圖（2a）表明人工缺陷增加散射腔內(nèi)部聲壓級(jí)。它遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于腔聲聲壓的參考模型的增量范圍從 5 分貝至 15 分貝的所有頻率。較高的增量高達(dá) 26 分貝發(fā)生在 2 千赫至 3 千赫之間的頻率范圍內(nèi)。圖 2.（一）.腔譜：第二類型建議散點(diǎn)（虛線）和參考散射體（固體）；（二）.建議的缺陷背后的連續(xù)層的參考散射體的腔譜放置在第一行的散射體。圖（2a）顯示如何建議的第二型缺陷模型可以顯著降低周圍的腔譜散射體。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)參考類型的散射體被放置在兩個(gè)連續(xù)的層后面的測(cè)試散射體。它是顯然，在第三層的散射體具有較低的腔譜（虛線）相比，在第二層（固體）的散射體。它發(fā)生在所有頻率和減少 5 分貝至 10 分貝。它也觀察到顯著衰減發(fā)生在頻率范圍內(nèi) 8 kHz–2 千赫之間.這些結(jié)果表明，亥姆霍茲局部諧振有效地發(fā)生在散射體與人工缺陷。兩在建議凹形缺陷的開(kāi)口，讓更多的聲波傳播到空腔。它增加了數(shù)量振蕩質(zhì)量和空腔內(nèi)的聲壓也相應(yīng)增加。當(dāng)這發(fā)生更多的聲波能量通過(guò)亥姆霍茲局域共振機(jī)制耗散。類似的現(xiàn)象也發(fā)生在散射體與如圖（2b）所示，位于測(cè)試模型第一行的人造缺陷。聲波流經(jīng)聲波低壓力晶體模型。在這種情況下，聲波能量被亥姆霍茲局部耗散參考散射體的共振。此外，多重反射和散射體之間的耦合效應(yīng)與其周圍的空地也增加了能量耗散。由于它降低了內(nèi)部的聲壓水平第三行散射體上的空洞。這一結(jié)果與吳等發(fā)現(xiàn)聲波可以定位在缺陷。諧振頻率[ 22 ]。圖（3）中的吸聲測(cè)量結(jié)果。單一基礎(chǔ)或參考的表現(xiàn)散射體進(jìn)行比較，以一個(gè)單一的第一類型和一對(duì)第二類型的缺陷。它示出在圖（3a）的散射體與建議的局部缺陷模型具有更好的性能，在 500 赫茲以上的頻率范圍內(nèi)。這些性能的增量與上文所述的振蕩質(zhì)量的增加有關(guān)。的吸聲模式轉(zhuǎn)移到較高的頻帶和另一個(gè)峰在 1,2 千赫發(fā)生作為一對(duì)第二類型的局部缺陷連接到中心位置聲波晶體模型。這種新的峰值相關(guān)聯(lián)的多個(gè)反射和耦合效應(yīng)的第二散射體與周圍的空空間，并導(dǎo)致另一個(gè)諧振頻率在約 1,2 千赫。適當(dāng)阻抗比圖中所示（3B）。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)相同數(shù)量的第二類局部缺陷與不同位置產(chǎn)生不同的聲音吸收性能。如圖（4a）所示，聲波晶體形成中連續(xù)行局部缺陷的位置給出了一個(gè)更好的性能相比，放置在任何一個(gè)單一的行相同數(shù)量的散射體。這一現(xiàn)象解釋如下。當(dāng)散射體放置在一個(gè)單一的行中的某些位置，并由另一個(gè)散射體分沒(méi)有缺陷，聲波能量耗散的亥姆霍茲局部諧振的散射體，并與多個(gè)反射和耦合效應(yīng)如上文所述。圖 3.（一）.參考散射體模型（黑色）的吸聲比提出的缺陷：第一類型（紅色）和一對(duì)第二類型（藍(lán)色）；（b）.阻抗比不同的機(jī)制發(fā)生時(shí)，局部缺陷彼此靠近連續(xù)行。新的三痛飲交互模型散射體散射體之間的空的空間變化的耦合結(jié)構(gòu)不同的電抗從它的單排形成。這種新的耦合結(jié)構(gòu)不顯著的吸聲增量。它因?yàn)檗D(zhuǎn)換和耗散為與阻抗實(shí)部相關(guān)的熱量的能量幾乎相似值。轉(zhuǎn)移到較低的頻帶的吸收性能與變化與阻抗虛部相關(guān)的結(jié)構(gòu)的電抗。隨著局部缺陷散射體的增多附加到聲波晶體模型，更多的互連段或路口周圍的空地存在。它聲子晶體模型在適當(dāng)?shù)淖杩菇葡?，電容和電感越大。?dāng)聲波傳播到局域缺陷開(kāi)口時(shí)，亥姆霍茲局域共振發(fā)生的效果更為明顯當(dāng)缺陷取向角為零時(shí)或與入射聲波平行時(shí)出現(xiàn)同樣現(xiàn)象。利用有限元和遺傳方法分析了宗慶后等人（2014）的相似現(xiàn)象優(yōu)化目標(biāo)[ 23 ]算法。他們發(fā)現(xiàn)，核心內(nèi)的散射體的位置有一個(gè)明顯的效果的聲音吸收頻帶之間 0.5 千赫到 5 千赫。在當(dāng)前這項(xiàng)工作中，類似的效應(yīng)發(fā)生顯著從頻率600 赫茲。換言之，局部散射體與人工缺陷的位置已成為一種很有前途的可調(diào)諧聲晶體輔助吸聲器的選擇。圖 4.局部缺陷位置（a）及其取向角對(duì)入射聲波（b）的影響吸聲性能。如圖（2a）所示的腔譜的衰減，也從聲音吸收測(cè)量的整個(gè)結(jié)果顯示可調(diào)諧吸聲器發(fā)展的可能性更容易。證明了調(diào)整局部亥姆霍茲的可能性共振缺陷操作，在這項(xiàng)工作中提出的單幾何尺寸的散射體。圖（5）顯示了如何 cubicalsonic晶體模型包括九個(gè)散射體與第二型缺損成功增加一個(gè)感覺(jué) basedcavity 吸聲背吸音器。一塊 12 毫米的毛氈從當(dāng)?shù)刂圃焐逃米鞅砻鎸拥奈羝?。這種回收材料主要用于汽車噪聲控制應(yīng)用。由于它是由紡織工業(yè)廢料制成的，毛氈是纖維狀的聲學(xué)上僅適用于控制高頻噪聲。如圖（5）所示，它吸收不到百分之二十在低于600 赫茲的頻率范圍內(nèi)的聲波能量。提高性能的常用技術(shù)低頻段采用背腔吸聲。在這項(xiàng)工作中，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與 60 毫米腔深度。吸聲系數(shù)顯著增大近五倍的初始值為 0 14 在 600 赫茲。它也具有良好的性能，在較高的頻率具有幾乎平坦的響應(yīng)與平均吸收系數(shù) 0.7。圖 5.調(diào)諧聲晶體輔助吸聲體的吸聲性能研究缺陷。附腔型吸聲體內(nèi)夾晶體模型作為一個(gè)包含在吸聲腔內(nèi)包含的聲波晶體的性能要好得多。它帶來(lái)的很好的吸聲效果。聲晶體模型的吸收特性與建議的局部缺陷如圖所示（4a）增加空腔內(nèi)的共振吸收。在同一時(shí)間，聲學(xué)特性纖維氈適當(dāng)?shù)厥┘永鄯e沖擊并增加高頻帶的吸聲性能。的聲音吸收系數(shù)增加到 0,93 在 600 赫茲?？偟膩?lái)說(shuō)，吸收體顯示了一個(gè)完全平坦的吸收模式隨著吸收系數(shù)從 0,85 到 0,95 頻帶。這項(xiàng)工作表明考慮腔光譜的衰減，聲波沿空空間的傳播周圍的散射體和缺陷的形成受制于帶瞎扯。根據(jù)這一點(diǎn)，它需要進(jìn)一步的工作和用局域缺陷模型分析聲波晶體的傳輸特性。4．結(jié)論缺陷處理對(duì)聲晶體單元單元產(chǎn)生局域亥姆霍茲共振具有很好的應(yīng)用前景。它證明了通過(guò)改變位置、數(shù)目或變化方向可以實(shí)現(xiàn)亥姆霍茲局域諧振單個(gè)幾何尺寸散射體的建議缺陷開(kāi)口角。它減少了生產(chǎn)的工業(yè)約束現(xiàn)實(shí)可調(diào)諧聲晶體輔助吸聲器。它也簡(jiǎn)化了調(diào)諧的可能性和增加的聲音吸收性能.附錄二I道路聲屏障計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)摘 要現(xiàn)如今我國(guó)城市建設(shè)迅猛，國(guó)民私家車保有量顯著提高，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)民用汽車保有量達(dá)到 7619 萬(wàn)輛。隨之而來(lái)的交通噪聲污染不僅對(duì)道路沿線兩側(cè)居民的正常生活造成了相當(dāng)程度的干擾，還加劇了交通事故的發(fā)生。針對(duì)此情況，國(guó)內(nèi)外大都在道路兩側(cè)設(shè)立聲屏障來(lái)降低交通噪聲污染，雖有一定的降噪效果，但程度有限，還需進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)計(jì)算和模擬。目前有關(guān)聲屏障設(shè)計(jì)方面的論文不少，但并沒(méi)有一套完整的設(shè)計(jì)流程，而且在對(duì)聲屏障進(jìn)行計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，某一個(gè)參數(shù)的改變，往往對(duì)障板整體設(shè)計(jì)帶來(lái)很大影響。本論文針對(duì)聲屏障的設(shè)計(jì)計(jì)算，參考《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范》，安排了一套切實(shí)可行的完整的設(shè)計(jì)流程，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一款道路聲屏障計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟件。該軟件通過(guò)輸入實(shí)地測(cè)量的數(shù)據(jù)，經(jīng)預(yù)先設(shè)計(jì)好的計(jì)算方法，計(jì)算出聲屏障的各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，然后根據(jù)已算好的參數(shù)，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)型號(hào)的聲屏障障板，供設(shè)計(jì)人員使用。通過(guò)輸入模擬數(shù)據(jù)來(lái)檢驗(yàn)此軟件的運(yùn)行，在數(shù)據(jù)的整體準(zhǔn)確性和聲屏障的計(jì)算機(jī)繪圖效率上來(lái)說(shuō)，都較一般聲屏障的設(shè)計(jì)有顯著提升。因此，本論文不僅給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)一套清晰完整的設(shè)計(jì)流程，而且所設(shè)計(jì)的軟件也會(huì)大幅提高制圖效率，對(duì)聲屏障的設(shè)計(jì)會(huì)有較大程度的提高。關(guān)鍵詞： 噪聲 聲屏障 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)IIABSTRACTWith the acceleration of urban construction and the improvement of per capita income, the number of private car ownership has increased significantly, according to incomplete statistics, the current national civilian car ownership reached 76 million 190 thousand. The ensuing traffic noise pollution not only caused a considerable degree of disturbance to the normal life of residents on both sides of the road, but also exacerbated the occurrence of traffic accidents. In view of this situation, most of the domestic and foreign sound barriers are set up on both sides of the road to reduce traffic noise pollution, although there is a certain noise reduction effect, but the degree is limited, the need for complex design and simulation.The sound barrier design aspects of the paper a lot, but does not have a complete design flow, and the sound barrier in computer design, a parameter change, often have a great impact on the overall design of baffle. This thesis focuses on the design of sound barrier calculation, reference "noise barrier acoustical design and measurement standards", designed a complete design process is feasible, and on the basis of the development of a computer aided design software of noise barrier. The software input through the field measurement data, the calculation method of pre designed well, calculate the various design parameters of the sound barrier, then according to the good parameters, automatic generation of sound barrier baffle the corresponding models, for designers to use.Through the input of simulation data to test the operation of the software, the overall accuracy of the data and the efficiency of the computer drawing of the barrier, are significantly improved than the general design of the sound barrier. Therefore, this paper not only brings a set of clear and complete design process, but also greatly improves the efficiency of the design of the software, the design of the sound barrier will be greatly improved.IIIKey words： Noise Sound barrier Computer aided design道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 1 - 目 錄摘 要 .........................................................IABSTRACT........................................................II1 緒論 ......................................................- 3 -1.1 我國(guó)道路交通發(fā)展?fàn)顩r ....................................................................- 3 -1.2 我國(guó)道路交通噪聲污染現(xiàn)狀和帶來(lái)的危害 ....................................- 3 -1.3 采用聲屏障治理道路交通噪聲污染 ................................................- 4 -1.4 國(guó)內(nèi)外道路聲屏障適用性發(fā)展?fàn)顩r ...................................................- 5 -1.5 研究?jī)?nèi)容及意義 ...................................................................................- 5 -2 道路聲屏障降噪機(jī)理 ........................................- 7 -2.1 相關(guān)名詞解釋 ....................................................................................- 7 -2.1.1 聲屏障 ..............................................................................................- 7 -2.1.2 隔聲量 ..............................................................................................- 7 -2.1.3 吸聲系數(shù) ..........................................................................................- 7 -2.1.4 聲屏障插入損失 ..............................................................................- 7 -2.1.5 降噪系數(shù) ..........................................................................................- 7 -2.2 道路聲屏障的降噪機(jī)理 .......................................................................- 8 -2.2.1 透射（transmission) ....................................................................- 8 -2.2.2 反射（reflection) ........................................................................- 8 -2.2.3 繞射（diffraction） ....................................................................- 9 -3.對(duì)聲屏障進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................- 10 -3.1 確定聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值 .....................................................................- 10 -3.1.1 噪聲保護(hù)對(duì)象的確定 ....................................................................- 10 -3.1.2 受聲區(qū)的確定 ................................................................................- 10 -3.1.3 聲屏障設(shè)立初的背景噪聲值 ........................................................- 10 -3.1.4 聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值的確定 ............................................................- 10 -3.2 位置的確定 .........................................................................................- 11 -3.3 幾何尺寸的確定 .................................................................................- 11 -3.3.1 長(zhǎng)度 ................................................................................................- 11 -3.3.2 高度 ................................................................................................- 11 -3.3.3 厚度 ................................................................................................- 12 -3.4 聲學(xué)設(shè)計(jì) .............................................................................................- 12 -道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 2 - 3.4.1 繞射聲衰減 ....................................................................................- 12 -3.4.2 反射降低量 ....................................................................................- 13 -3.4.3 透射減小量 ....................................................................................- 13 -3.4.4 插入損失 ........................................................................................- 14 -3.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................- 14 -3.5.1 聲屏障的隔聲降噪設(shè)計(jì) ................................................................- 14 -3.5.2 聲屏障吸聲降噪設(shè)計(jì) ....................................................................- 16 -3.5.3 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ............................................................................- 16 -3.5.4 景觀設(shè)計(jì) ........................................................................................- 16 -4．聲屏障計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) .........................................- 17 -4.1 聲屏障降噪目標(biāo)值主要程序 .............................................................- 17 -4.2 尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要程序 .....................................................................- 18 -4.3 聲學(xué)參數(shù)計(jì)算的主要程序 .................................................................- 18 -4.4 障板參數(shù)統(tǒng)計(jì)主要程序 .....................................................................- 19 -4.5cad 圖紙 ...............................................................................................- 22 -5 結(jié) 論 ...................................................- 23 -附錄一 ......................................................- 25 -附錄二 ......................................................- 31 -致 謝 ....................................................- 36 -道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 3 - 1 緒論1.1 我國(guó)道路交通發(fā)展?fàn)顩r交通運(yùn)輸是我國(guó)建設(shè)發(fā)展的重要一環(huán)，它不僅能加帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，還能促進(jìn)社會(huì)發(fā)展、提高人民的生活水平、增強(qiáng)我國(guó)的綜合國(guó)力、加強(qiáng)我國(guó)的國(guó)防建設(shè)。我國(guó)政府大力發(fā)展交通運(yùn)輸，形成“經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通先行”的理念。其中，公路在交通運(yùn)輸中承擔(dān)著重要的角色。我國(guó)打 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始，就已經(jīng)步入了高速發(fā)展階段。隨著城市化被普及，快捷的交通路線網(wǎng)也大規(guī)模建設(shè)。據(jù)交通部的統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)的公路總里程多達(dá) 萬(wàn)公里，居民機(jī)動(dòng)車擁有量386.0達(dá)每千人 輛，全國(guó)機(jī)動(dòng)車駕駛員的多達(dá) 萬(wàn)人，其中汽車駕駛員人數(shù)為 3361 萬(wàn)7072人，是我國(guó)汽車保有量的 倍，這種比率意味著國(guó)內(nèi)近幾年對(duì)車輛的生產(chǎn)只會(huì)有增無(wú)2.3減。 不但如此，我國(guó)在軌道交通上也相當(dāng)重視，國(guó)家“十一五”規(guī)劃明確設(shè)立了“超前規(guī)劃，適時(shí)建設(shè)”的方針，對(duì)于有條件的一二線城市和城市群地區(qū)要致力于把軌道交通作為優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域。在國(guó)家政策的領(lǐng)導(dǎo)下，我國(guó)的城市軌道交通會(huì)迎來(lái)快速發(fā)展時(shí)期。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，各地規(guī)劃建設(shè)軌道交通約 km，總投資約 億元；目60-5170前在建的有 余個(gè)項(xiàng)目。線路里程 多公里，投資規(guī)模 億元。大規(guī)模的建設(shè)和2042012高投入的資本可看出道路交通在目前國(guó)家建設(shè)中的影響力。展望未來(lái)，隨著我國(guó)城市化建設(shè)的日益發(fā)展，在道路交通上的投資力度會(huì)一直提升，全國(guó)人均機(jī)動(dòng)車保有量會(huì)一直增加。1.2 我國(guó)道路交通噪聲污染現(xiàn)狀和帶來(lái)的危害雖然我國(guó)道路交通發(fā)展迅猛，但隨之而來(lái)的問(wèn)題也不少。道路交通安全成了最顯著的問(wèn)題，其中因噪聲污染而導(dǎo)致的交通事故和經(jīng)濟(jì)損失占有相當(dāng)一部分。據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，不同等級(jí)的道路兩側(cè)的噪聲敏感建筑物均會(huì)受噪聲污染，其中，高速公路兩側(cè)的建筑受污染程度最嚴(yán)重，達(dá)到 100%。噪聲污染不僅對(duì)駕駛員產(chǎn)生干擾，而且對(duì)道路兩側(cè)的居民和辦公人員也會(huì)帶來(lái)影響。近幾年來(lái)，我國(guó)城市道路交通噪聲值，穩(wěn)定在 上下，我國(guó) 的城市道路交72dB%80通干線噪聲平均值超過(guò) 。而一些一線或準(zhǔn)一線城市，例如北京、上海等，和一些70dB道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足的城市，例如長(zhǎng)沙、南昌等的城市道路交通干線噪聲平均在。根據(jù) 《 城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》可知，我國(guó)大部分城市的道路交通dB7393-6G噪聲都明顯超出標(biāo)準(zhǔn)。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 4 - 表 1-1 城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)科學(xué)研究表明，人如果經(jīng)常工作、生活在噪聲非常大的環(huán)境中，會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成一定損害，更有甚者會(huì)使中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能出現(xiàn)紊亂，進(jìn)而大腦皮層產(chǎn)生興奮和平衡失調(diào)，最終造成條件反射異常、腦血管張力損害等各種疾病。從心理方面來(lái)說(shuō)，噪音會(huì)引起失眠、不能集中注意力、記憶力下降等癥狀，而且會(huì)有心煩意亂、身體變得很敏感，脾氣異常暴躁等情緒，更有甚者會(huì)產(chǎn)生高血壓、潰瘍、糖尿病等一系列的不適。噪聲不僅給人、動(dòng)物的身體和心理造成危害，還會(huì)有相當(dāng)程度的經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)內(nèi)有部分學(xué)者有過(guò)對(duì)城市交通環(huán)境進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。王晶對(duì)城市交通的社會(huì)成本進(jìn)行了計(jì)算，通過(guò)將交通造成的負(fù)面影響貨幣化，大致統(tǒng)計(jì)出 年北京市交通環(huán)境的投入約20為 億元，占當(dāng)年北京市 GDP 的 。93.82.9%李潔等相關(guān)人員，運(yùn)用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，通過(guò)城市道路交通噪聲對(duì)環(huán)境資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的影響進(jìn)行了評(píng)估， 年北京市因城市道路交通噪聲污染而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失0大致為 億元。52.1.3 采用聲屏障治理道路交通噪聲污染在對(duì)噪聲污染進(jìn)行治理時(shí)，一般會(huì)從聲源、聲波傳播路徑、受聲點(diǎn)三大方向上入手。從聲源處降噪的方式，大致有兩種：一.采用低噪聲路面，二.對(duì)車輛的整體性能適用區(qū)域 晝間（dB） 夜間（dB）0 類 50 401 類 55 452 類 60 503 類 65 554 類 70 55道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 5 - 進(jìn)行改進(jìn)，如發(fā)動(dòng)機(jī)，輪胎等部分，這兩種降噪方式不僅在技術(shù)層面上有很大難度，而且每降噪 1dB 的經(jīng)濟(jì)投入非常巨大。從受聲點(diǎn)處降噪，對(duì)于人，可配戴耳罩、耳塞等；對(duì)于精密儀器設(shè)備來(lái)說(shuō)，可將其擺放在隔聲間或隔振臺(tái)上，也可對(duì)一般樓房的玻璃進(jìn)行更換，使用雙層玻璃；或是在樓房前增設(shè)綠化帶，使其吸收噪音，等等這些方法一是會(huì)一定程度上改變居民的生活習(xí)慣，二是資源消耗巨大，并且使用不便。聲屏障，是設(shè)立于聲源與受聲點(diǎn)之間的一種隔聲障板，具有一定厚度和面密度的板或墻，對(duì)所經(jīng)此處的聲源發(fā)出的聲波有一個(gè)明顯的附加衰減，從而降低受聲區(qū)的噪音，主要應(yīng)用于公路、高速公路、高架復(fù)合道路和其他噪聲源的隔聲降噪。聲屏障一般降噪范圍在 5 至 20dB，降噪效果顯著，不僅如此，屏障還具有節(jié)約土地，易于拆卸等特點(diǎn)。在《中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治》中指出，建設(shè)經(jīng)過(guò)已有的噪聲敏感建筑物集中區(qū)的高速公路，有可能造成環(huán)境噪聲污染的，應(yīng)當(dāng)設(shè)置聲屏障或者采取其他有效的控制環(huán)境噪聲污染的措施。根據(jù)國(guó)外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，我國(guó)高速公路規(guī)模性建設(shè)聲屏障已必然。1.4國(guó)內(nèi)外道路聲屏障適用性發(fā)展?fàn)顩r一些發(fā)達(dá)國(guó)家在道路交通建設(shè)方面的起步較早，很早并且很重視如何減少道路交通建設(shè)對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響。在七八十年代時(shí)就已在聲屏障的設(shè)計(jì)和施工方面進(jìn)行了深入研究和大量實(shí)驗(yàn)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)、日本、德國(guó)頒布了《聲屏障設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《日本國(guó)家干線公路環(huán)境保護(hù)規(guī)范》、《公路聲屏障設(shè)計(jì)規(guī)范和補(bǔ)充技術(shù)規(guī)定》等一系列聲屏障設(shè)計(jì)規(guī)范。法國(guó)也在60 年代展開(kāi)了有關(guān)聲屏障理論方面的研究，經(jīng)大量模擬分析并檢驗(yàn)，實(shí)施了大量工程。這些國(guó)家早已對(duì)聲屏障的構(gòu)件采取工業(yè)化生產(chǎn)，并對(duì)所實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)造價(jià)及道路景觀的設(shè)計(jì)上進(jìn)行大量研究，我國(guó)相關(guān)技術(shù)人可以借鑒其經(jīng)驗(yàn)?？偟膩?lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)在道路交通聲屏障方面的發(fā)展起步較晚。我國(guó)于 1992 年在貴州支黃果樹(shù)高速公路貴州工學(xué)院段建立了第一座公路聲屏障，采用陶粒混凝土砌塊。為了更好地發(fā)揮聲屏障降噪效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，聲屏障設(shè)計(jì)必須規(guī)范化。針對(duì)此方面，國(guó)家環(huán)保局公布并實(shí)施了《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范》。但就目前來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)公路部門對(duì)高速公路噪聲研究?jī)H著重于環(huán)境影響評(píng)價(jià)，在降低噪聲的實(shí)效方面，還不是很成熟，相關(guān)文獻(xiàn)較少。福建省環(huán)境檢測(cè)中心的林觀輝、甘建彪和福建鐵路環(huán)境監(jiān)測(cè)站的歐世挫于 2003 年在文獻(xiàn)《高速公路聲屏障降噪聲場(chǎng)的分布特性》中，通過(guò)對(duì)高速公路側(cè)向有、無(wú)聲屏障狀態(tài)下的聲場(chǎng)分布進(jìn)行大量計(jì)算分析，總結(jié)了高速公路聲屏障降噪聲場(chǎng)的分布規(guī)律；山西大學(xué)環(huán)科系王素萍通過(guò)預(yù)測(cè)高速公路交通噪聲影響，并對(duì)不同高度聲屏障的插入損失進(jìn)行了計(jì)算分析，得到結(jié)論：隨著道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 6 - 聲屏障高度的增加，一、二層測(cè)得的插入損失有顯著增加，又分析提出最優(yōu)的障板高度，為國(guó)內(nèi)在道路聲屏障方面的研究貢獻(xiàn)了許多。1.5研究?jī)?nèi)容及意義本論文在《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范》的基礎(chǔ)上，綜合各種聲屏障一類的文獻(xiàn)和專家意見(jiàn)，設(shè)計(jì)了一套相對(duì)完整的道路聲屏障的設(shè)計(jì)流程，總體適用于各種類型障板的一般情況。大致設(shè)計(jì)流程如圖 1.1 所示：圖 1-1 聲屏障設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)人員利用生成的 CAD 圖紙，對(duì)聲屏障進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)某一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)不符合目標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要改變 VB 程序中對(duì)應(yīng)的參數(shù)即可，然后生成已修改好的聲屏障CAD 圖紙。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 7 - 目前國(guó)內(nèi)在道路聲屏障方面的研究較一些發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)還有許多不足，本論文所設(shè)計(jì)的流程和道路聲屏障計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟件，對(duì)降低道路交通噪音方面的研究有很大的幫助。2 道路聲屏障降噪機(jī)理2.1 相關(guān)名詞解釋2.1.1 聲屏障聲屏障設(shè)置于聲源和受聲點(diǎn)之間，能對(duì)在兩者之間傳播的聲波有顯著的附加衰減，從而減弱受聲點(diǎn)處的噪聲影響，且具有一定面密度的密實(shí)材料的設(shè)施，稱為聲屏障。2.1.2 隔聲量用來(lái)表示構(gòu)件對(duì)空氣聲的隔絕能力的物理量，又稱透射損失，計(jì)算方法如下式：（2-tiETLlg10?1）各種型號(hào)的聲屏障，透射損失不一樣，相應(yīng)的隔聲頻率特有顯著區(qū)別。2.1.3 吸聲系數(shù)聲波經(jīng)過(guò)障板時(shí)，材料吸收的聲能與入射的總聲能的比，叫做吸聲系數(shù)，符號(hào)σ，計(jì)算：（2-irirE??1?2）式中 -----聲波的入射聲能（J）i-----聲波被返回的聲能（J）r數(shù)值范圍居于 到 之間，而且隨著數(shù)值的增大，插入損失也越大。在聲學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)01一般使用 ， ， ， ， ， 這些頻率的吸聲系數(shù)來(lái)z125Hz5H10Hz204計(jì)算。建造聲屏障時(shí)，所選吸聲材料的吸聲系數(shù)至少 以上且達(dá)設(shè)計(jì)要求。5.道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 8 - 2.1.4 聲屏障插入損失插入損失 體現(xiàn)聲屏障的降噪效果，表示在保持原有環(huán)境的前提下，建造聲屏障IL始末受聲點(diǎn)的聲強(qiáng)度差值。建造障板前的聲強(qiáng)度經(jīng)實(shí)測(cè)獲得，建造障板后的聲強(qiáng)度一般應(yīng)達(dá)到環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)。2.1.5 降噪系數(shù)意旨材料在幾種頻率下的吸聲能力，通常在 ， ， ， 實(shí)z250HHz1020測(cè)獲得 的平均值，計(jì)算結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后兩位，最后一位取 或 。計(jì)算式如下：? 5（2-)(41201502???NRC3）2.2道路聲屏障的降噪機(jī)理在聲波的傳播途徑上設(shè)置聲屏障來(lái)降噪，比在聲源和受聲點(diǎn)處安裝其他隔聲設(shè)施來(lái)比，對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)要求較低。聲波大致有三種方式經(jīng)過(guò)聲屏障：（1）繞過(guò)障板頂部和端部的繞射（2）聲波直接透過(guò)障板的透射（3）經(jīng)障板和車輛及其他障礙物的反射，通過(guò)對(duì)障板各種結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)，提高障板對(duì)噪聲的插入損失，擴(kuò)大受聲點(diǎn)的聲影區(qū)，即有效的隔聲區(qū)域，使受聲點(diǎn)噪聲有效下降，達(dá)到目標(biāo)值。圖 2-1 聲波的三種傳播途徑道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 9 - 2.2.1 透射（transmission)聲波直接穿透障板到受聲點(diǎn)的現(xiàn)象叫透射。透射聲強(qiáng)大小與障板材料、聲波頻率等因素有關(guān)。透射聲會(huì)改變障板的插入損失，在聲學(xué)設(shè)計(jì)中，這部分能量稱為透射減小量，符號(hào) 表示， 越小，障板對(duì)此路徑傳聲損失越大，降噪效果越顯著。通常iL?i要求 ，此時(shí)可以不計(jì)透射對(duì)障板總插入損失的影響。dBTi10??2.2.2 反射（reflection)聲波經(jīng)障板發(fā)生反彈的現(xiàn)象叫反射。聲波的反射聲能與障板尺寸，聲波波長(zhǎng)等因素有關(guān)。聲波經(jīng)障板反射后，內(nèi)側(cè)噪聲干擾提升，又經(jīng)車輛及其他物體反射后，通過(guò)繞射到達(dá)受聲區(qū)，減小插入損失。因此設(shè)計(jì)聲屏障時(shí)，再障板內(nèi)側(cè)會(huì)附加一層吸聲材料，減弱反射聲對(duì)受聲點(diǎn)的影響。圖 2-2 聲波的反射途徑2.2.3 繞射（diffraction）聲波繞過(guò)障板頂部到達(dá)受聲點(diǎn)的現(xiàn)象稱為繞射，它最能決定障板的插入損失。在聲學(xué)設(shè)計(jì)中，有無(wú)障板時(shí)的繞射聲大小差值，叫做繞射聲衰減，用 表示。dL?道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 10 - 圖 2-3 聲波的繞射路徑道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 11 - 3.對(duì)聲屏障進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1確定聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值3.1.1 噪聲保護(hù)對(duì)象的確定保護(hù)對(duì)象可簡(jiǎn)化成一個(gè)點(diǎn)，也可視作一個(gè)范圍，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置通常選擇在前排房屋靠近道路一側(cè)前方 1.5 米左右。3.1.2 受聲區(qū)的確定一般選擇被污染最厲害的地區(qū)，主要考慮周圍地形地貌和其他相關(guān)因素來(lái)擬定，為達(dá)到降噪標(biāo)準(zhǔn)而定。3.1.3 聲屏障設(shè)立初的背景噪聲值背景噪聲值一種是可通過(guò)實(shí)測(cè)直接獲得，二是若背景噪聲值無(wú)法與其他干擾隔離，可先勘探受聲區(qū)的環(huán)境噪聲值，之后除掉其他干擾得到。交通噪聲值一般實(shí)測(cè)得到。3.1.4 聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值的確定假設(shè)背景噪聲值不大于該地區(qū)的噪音標(biāo)準(zhǔn)，那么降噪目標(biāo)值通過(guò)交通噪聲值除掉標(biāo)準(zhǔn)值獲得。假設(shè)即使設(shè)立聲屏障也無(wú)法達(dá)到降噪目標(biāo)時(shí)，也可以設(shè)想別的降噪方法。下表為具體監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表格：表 3-1 噪聲監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)（白天）表 3-2 噪聲監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)（晚上）根據(jù)檢測(cè)中的超標(biāo)情況和道路聲屏障的特性，擬定最終目標(biāo)值。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 12 - 3.2位置的確定根據(jù)聲源和受聲點(diǎn)之間的相對(duì)位置和周邊的地形地貌，選擇最佳的障板位置。選擇的原則是利用聲源和受聲區(qū)的相對(duì)位置，或是可以借助周邊地形地貌等。一般情況下障板建立在公路邊緣，但許多地下線路也同樣設(shè)立于此，所以應(yīng)該謹(jǐn)慎選址。3.3幾何尺寸的確定3.3.1 長(zhǎng)度長(zhǎng)度選用原則：聲源經(jīng)障板末端到達(dá)受聲區(qū)的聲強(qiáng)度應(yīng)比聲源經(jīng)障板頂部的聲強(qiáng)度小 以上，計(jì)算公式如下：dB10（3-2132 )]0(tan[siLLL?????1） 式中： ----障板的理論長(zhǎng)度（m）L---障板的端部長(zhǎng)度（m）1---保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度（m）2---受聲點(diǎn)到障板的距離（m）3L聲屏障經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度：假設(shè)一個(gè)距道邊 范圍內(nèi)的受聲區(qū)域需要聲屏障降噪，m50則在平行于道路一側(cè)兩邊各伸出 的聲屏障，則因障板兩邊側(cè)向繞射聲對(duì)該受聲區(qū)6域降噪量的影響基本可以不計(jì)。3.3.2 高度障板高度對(duì)聲學(xué)設(shè)計(jì)最重要，它的合理性決定了障板繞射聲衰減的強(qiáng)度。 根據(jù)所確定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)和聲源位置和聲屏障位置所畫下圖：道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 13 - 圖 3-1 聲屏障的形式簡(jiǎn)圖 由下式求得聲屏障的有效高度： 2 2112212212 )(*)()()*()*( lplplllllplplh ???????????（3-2）式中 -------聲屏障的有效高度（ m）h-------受聲點(diǎn)距聲源的高度（m）p-------受聲點(diǎn)至聲源的水平距離（ m）L-----受聲點(diǎn)至聲屏障的水平距離（m）1δ-------聲程差（m）3.3.3 厚度計(jì)算厚度時(shí)，應(yīng)滿足隔聲材料的 TL 較障板邊緣最大繞射聲衰減大 10dB。下式計(jì)算透射損失： （3-26)lg(5.14??MfTL3）式中 -------隔聲量 dBTL-------面密度 kg/m2------聲波頻率 Hzf遵循厚度計(jì)算應(yīng)滿足的條件， .計(jì)算公式如下：10???道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 14 - （3-?fMdL5.14360????4）式中： -----聲學(xué)厚度 md---繞射聲損失 dB L?-----聲波頻率 Hz（A 計(jì)權(quán)等效頻率 ）f Hz50γ----材料的密度 kg/m3 3.4聲學(xué)設(shè)計(jì) 3.4.1 繞射聲衰減在城市道路中，因道路車流量而把聲源視作無(wú)線長(zhǎng)不相干線聲源來(lái)計(jì)算（3-???????????????????????1340,1ln(23g10,arct41l22cfttcftLd ??5）式中： ------聲波頻率（Hz）fδ-----聲程差（m）C-----聲速（m/s）判斷用哪種情況進(jìn)行計(jì)算時(shí)，用檢測(cè)時(shí)對(duì)車流量的統(tǒng)計(jì)去判斷，超過(guò) 輛/時(shí)就80可以近似為無(wú)線長(zhǎng)不相干線聲源去計(jì)算，目前國(guó)內(nèi)城市大部分需要設(shè)置聲屏障的道路大只有兩種：①高速公路②市內(nèi)高架橋，這兩種道路的車流量平均超過(guò)了 輛/時(shí)，1所以 VB 程序中只針對(duì)第二種情況去進(jìn)行計(jì)算。3.4.2 反射降低量目前建立吸聲型聲屏障，均會(huì)在內(nèi)側(cè)附加一層吸聲材料。一般會(huì)滿足：當(dāng)降噪系數(shù) 超過(guò) ，而且 比 小時(shí)，可以忽略不計(jì)；假設(shè)吸聲系數(shù)比 小，則用NRC5.0rL?dB1 5.0下式進(jìn)行計(jì)算：道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 15 - （3-)1lg(0????rL6）式中 σ----反射面的吸聲系數(shù)3.4.3 透射減小量（1）確定聲屏障的傳聲損失：對(duì)于單層障板，當(dāng)聲波垂直于障板入射時(shí)，它的隔聲量的計(jì)算式為：(3-7)5.42lg???mfTL式中： ----頻率 Hzf----面密度 kg/m2m在實(shí)際情況下，因聲波的入射通常是無(wú)規(guī)律的，所以實(shí)際計(jì)算的隔聲量要比按上式計(jì)算的要小一些，大致小 ，即：dB54?（3-8lg??fTL8）（2）計(jì)算透射降低量 tL?（3-)10lg(10//Tdt d?????9）式中： -----聲屏障的傳聲損失TL---聲屏障繞射聲損失 d?3.4.4 插入損失插入損失為理論降噪值，通常應(yīng)比前述所確定的降噪目標(biāo)值大，在實(shí)際設(shè)立聲屏障時(shí)，若繞射聲衰減減去透射減小量大于 ，則忽略 ；當(dāng) ，dB10tL?5.0?NRC時(shí)，就不計(jì) ；若受聲點(diǎn)與聲源相近且為軟地面時(shí)，就不計(jì)障礙物聲衰減dBLr1??rL?；若建造聲屏障始末其余障礙物不變，就不計(jì)地面吸收聲衰減 。g s（3-),max(gsrtd LI???10） 式中： ------繞射聲衰減（dB ）d------透射修正量（dB）tL------反射降低量（dB ）r?------地面吸收聲衰減（dB)s道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 16 - ------障礙物聲衰減（ dB）gL?一般地面吸收聲衰減和障礙物聲衰減不應(yīng)該一起存在，在聲屏障建造完后，先前的障礙物或地面效應(yīng)均被破壞。因此，在計(jì)算時(shí)就不考慮 和 ，計(jì)算式為：gL?s（3-rtdLLI???11）3.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5.1 聲屏障的隔聲降噪設(shè)計(jì)就隔聲能力而言，當(dāng)聲屏障的隔聲量大于聲屏障設(shè)計(jì)降噪目標(biāo)值 以上即可，dB10障板材料隔聲量大致在 ，一般材料就可以。不僅如此，在滿足道路交通順暢dB302?前提下，應(yīng)選擇使用壽命長(zhǎng)，堅(jiān)固耐腐蝕的材料，且一定的機(jī)械強(qiáng)度，能在該地區(qū)的各種惡劣條件下保持自身特性。目前在國(guó)內(nèi)道路聲屏障建設(shè)中，大多采用 即聚甲基丙烯酸甲酯作為隔聲材料。PMA這種材料有非常好的光學(xué)性質(zhì)，其中白光的穿透性高達(dá) 。良好的堅(jiān)韌性；而且它%92具有優(yōu)良的絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度；抗腐蝕性能強(qiáng)；易加工；但當(dāng)負(fù)荷慢慢增加之后，就會(huì)發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂的現(xiàn)象。勻質(zhì)單層板的隔聲性能基本上遵循質(zhì)量定律，大都只通過(guò)增加介質(zhì)的厚度或面密度提高障板的透射損失。這非但經(jīng)濟(jì)性較差，而且降噪效果不好。若將障板平均分成兩部分，采用雙層隔聲障板，中間為空氣，每層板的厚度是前述計(jì)算聲屏障聲學(xué)厚度的一半，就可有比單層實(shí)心結(jié)構(gòu)更好的降噪效果，而且經(jīng)濟(jì)可行。圖 4-4 聲波在雙層板中傳播路徑道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 17 - 根據(jù)所查閱相關(guān)資料，國(guó)內(nèi)目前普遍用于城市道路中的聲屏障大都采用折壁型和圓弧型，隔聲效果較好，且經(jīng)濟(jì)，易建造。VB 程序中選用折壁型聲屏障進(jìn)行設(shè)計(jì)。上部采用折壁型中的逆 L 型，折角 ，通過(guò)聲源位置和計(jì)算的聲屏障的有效高?120度確定折壁部分伸出長(zhǎng)度和障板的實(shí)際高度。圖 4-5 聲屏障等效高度示意圖障板中部使用雙層 PMMA 板，邊緣處填充鋁制鎘塊。在材料的總質(zhì)量一定得情況下，雙層障板的降噪效果更好，而且對(duì)道路壓強(qiáng)減小，減輕道路負(fù)荷。單板尺寸為： x x HmBLm式中： ：等效高度-實(shí)際高度 ：（厚度）=聲學(xué)厚度/2 B： 人為設(shè)定L根據(jù)障板中部結(jié)構(gòu)中單板厚度和人為設(shè)定的長(zhǎng)度來(lái)確定結(jié)構(gòu)，具體的選材下文中對(duì)吸聲結(jié)構(gòu)中有選擇過(guò)程。3.5.2 聲屏障吸聲降噪設(shè)計(jì)為了降低反射聲波對(duì)障板降噪的影響，通常會(huì)在道路一側(cè)附加一層吸聲材料，和反射式聲屏障相比，降噪效果更顯著。微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)能很好的滿足雙層板隔聲結(jié)構(gòu)：后部夾空氣層，有共振薄板的效果。空氣層沒(méi)有任何其他材料。通常用鋁板或鋼板制作。泡沫鋁是近些年發(fā)展起來(lái)的新型吸聲材料，它有優(yōu)良的吸聲性能和物理性能。低密度、抗沖擊力強(qiáng)、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 18 - 3.5.3 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為了達(dá)到障板與立柱和障板之間的密封和降噪效果，可以用彈簧套或是墊圈等對(duì)障板固定。為了既便于障板裝卸，又要保證障板與鋼立柱密封，可以將彈簧套或者墊圈穿在固定螺栓上堵絕聲波的透射。而且，因所設(shè)計(jì)的降噪結(jié)構(gòu)的彈性支撐特性，可緩沖障板自身的振動(dòng)，可避免振動(dòng)帶來(lái)地?fù)p壞。障板的上下部擋板和通透障板的鋁框相接時(shí)，擋邊遮住了上下拼接時(shí)產(chǎn)生的縫隙，形成了良好的密封。3.5.4 景觀設(shè)計(jì)景觀設(shè)計(jì)同樣是聲屏障設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，不僅要考慮到障板對(duì)周圍建筑的遮光影響，還應(yīng)考慮到駕駛?cè)藛T和周圍住戶對(duì)此設(shè)施的感受，即控制路容大小。在設(shè)計(jì)時(shí)，所選材料應(yīng)具有良好的透光性；障板表面的線條應(yīng)給人以清新舒爽的感覺(jué)；還要控制障板的高度，盡量減小給周圍住戶在視野上的阻擋。聲屏障的設(shè)立不僅能達(dá)到降噪要求，而且能和環(huán)境和諧共生，有最佳效果。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 19 - 4．聲屏障計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)4.1聲屏障降噪目標(biāo)值主要程序圖 4-1 確定聲屏障降噪目標(biāo)值Private Sub Command2_Click()Dim a, b, c, d, e, f, g As String’定義參數(shù)a = Val(Text1.Text)b = Val(Text2.Text)c = Val(Text3.Text)d = Val(Text4.Text)e = Val(Text5.Text)f = Val(Text6.Text)g = Val(Text7.Text) ’賦值Text5.Text = c - aText6.Text = d – b ’計(jì)算If e < f ThenText7.Text = Int(Text6.Text)ElseText7.Text = Int(Text5.Text)End If ’if 語(yǔ)句進(jìn)行判斷End Sub道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 20 - 4.2尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要程序圖 4-2 尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Private Sub Command1_Click()Dim b, c, d, e, f As String ’定義b = Val(Text2.Text)c = Val(Text3.Text)d = Val(Text4.Text)e = Val(Text5.Text)f = e * Sqr(c * c + b * b)g = c * c - c * d ’賦值h = ((f + g) + Sqr((f + g) + (2 * f + c * c) * 2 * f * (c - d) - (c - d) ^ 2)) / (2 * f + c * c) ’高度計(jì)算Text6.Text = 430End Sub4.3聲學(xué)參數(shù)計(jì)算的主要程序圖 4-3 聲學(xué)參數(shù)計(jì)算道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 21 - Private Sub Command1_Click()Dim a%a = Val(Text1.Text)Text2.Text = 10 * Log(1 - a) / Log(10)’ 聲學(xué)參數(shù)計(jì)算End Sub4.4障板參數(shù)統(tǒng)計(jì)主要程序圖 4-4 降噪結(jié)構(gòu)計(jì)算點(diǎn)擊生成圖紙后出現(xiàn)如圖 4-5圖 4-5 障板形式簡(jiǎn)圖道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 22 - Private Sub Command1_Click()Dim chang, gao, dgao, hou As Stringchang = 240gao = 430dgao = 60hou = 40pi = 4# * Atn(1#)Picture1.Scale (-50, 500)-(500, -50)Picture1.Line (-30, 0)-(chang, 0)Picture1.Line (0, 0)-(0, gao)Picture1.Line (-30, gao)-(chang, gao)Picture1.Line (chang, gao)-(chang, 0)Picture1.Line (0, gao - dgao)-(chang, gao - dgao)Picture1.Line (0, gao - 2 * dgao)-(chang, gao - 2 * dgao)Picture1.Line (0, gao - 3 * dgao)-(chang, gao - 3 * dgao)Picture1.Line (chang + 100, 0)-(chang + 100 + hou, 0)Picture1.Line (chang + 100, 0)-(chang + 100, gao - dgao)Picture1.Line (chang + 100, gao - dgao)-(chang + 100 + hou, gao - dgao)Picture1.Line (chang + 100, gao - 2 * dgao)-(chang + 100 + hou, gao - 2 * dgao)Picture1.Line (chang + 100, gao - 3 * dgao)-(chang + 100 + hou, gao - 3 * dgao)Picture1.Line (chang + 100, gao - dgao)-(chang + 100 - dgao * Cos(45 * pi / 180), gao - dgao + dgao * Sin(45 * pi / 180))Picture1.Line (chang + 100 - dgao * Cos(45 * pi / 180), gao - dgao + dgao * Sin(45 * pi / 180))-(chang + 100, gao)Picture1.Line (chang + 100, gao)-(chang + 100 + hou, gao - dgao + hou * Tan(15 * pi / 180))Picture1.Line (chang + 100 + hou, gao - dgao + hou * Tan(15 * pi / 180))-(chang + 100 + hou, 0)Picture1.Line (chang + 100 + hou, gao - dgao + hou * Tan(15 * pi / 180))-(chang + 100, gao - dgao)Picture1.Line (-15, 0)-(-15, gao)道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 23 - Picture1.Line (-15, 0)-(-20, 10)Picture1.Line (-15, 0)-(-10, 10)Picture1.Line (-15, gao)-(-20, gao - 10)Picture1.Line (-15, gao)-(-10, gao - 10)Picture1.CurrentX = -50: Picture1.CurrentY = gao / 2Picture1.Print Str(gao)Picture1.Line (0, gao)-(0, gao + 30)Picture1.Line (chang, gao)-(chang, gao + 30)Picture1.Line (0, gao + 15)-(chang, gao + 15)Picture1.Line (0, gao + 15)-(10, gao + 20)Picture1.Line (0, gao + 15)-(10, gao + 10)Picture1.Line (chang, gao + 15)-(chang - 10, gao + 20)Picture1.Line (chang, gao + 15)-(chang - 10, gao + 10)Picture1.CurrentX = chang / 2: Picture1.CurrentY = gao + 40Picture1.Print Str(chang)Picture1.Line (chang, gao)-(chang + 30, gao)Picture1.Line (chang, gao - dgao)-(chang + 30, gao - dgao)Picture1.Line (chang + 15, gao - dgao)-(chang + 15, gao)Picture1.Line (chang + 15, gao - dgao)-(chang + 10, gao - dgao + 10)Picture1.Line (chang + 15, gao - dgao)-(chang + 20, gao - dgao + 10)Picture1.Line (chang + 15, gao)-(chang + 10, gao - 10)Picture1.Line (chang + 15, gao)-(chang + 20, gao - 10)Picture1.CurrentX = chang + 20: Picture1.CurrentY = gao - dgao / 2Picture1.Print Str(dgao)Picture1.Line (chang + 100, 0)-(chang + 100, -30)Picture1.Line (chang + 100 + hou, 0)-(chang + 100 + hou, -30)Picture1.Line (chang + 100 + hou, -15)-(chang + 100, -15)Picture1.Line (chang + 100 + hou, -15)-(chang + 100 + hou - 10, -10)Picture1.Line (chang + 100 + hou, -15)-(chang + 100 + hou - 10, -20)Picture1.Line (chang + 100, -15)-(chang + 100 + 10, -10)Picture1.Line (chang + 100, -15)-(chang + 100 + 10, -20)Picture1.CurrentX = chang + 100 + hou / 6: Picture1.CurrentY = -20Picture1.Print Str(hou)道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 24 - Picture1.Line (chang + 100, gao - dgao)-(chang + 100 - 30, gao - dgao)Picture1.Line (chang + 100 - 10, gao - dgao)-(chang + 100 - dgao / 4 * Cos(45 * pi / 180), gao - dgao + dgao / 4 * Sin(45 * pi / 180))Picture1.CurrentX =