400 km/h高速铁路直立式声屏障降噪效果及安全性研究

开展400 km/h高速铁路噪声影响研究是践行“交通强国”战略的有力举措。为研究400 km/h高速铁路噪声特性及辐射源强,获取现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下降噪效果及适应性,采用有限元模型进行仿真计算,模拟计算400 km/h高速铁路噪声源强并进行组成分析,对高速铁路通用的直立式声屏障降噪效果、耐久性、安全性等进行分析研究,对目前直立式声屏障适应性提出实施建议。研究表明:高速列车以速度400 km/h运行时,距离铁路外轨中心线25 m、轨上3.5 m处,桥梁段总声级为97.8 dB(A),路基段总声级为96.7 dB(A),气动噪声大于轮轨噪声;提出现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下插入损失为2.7~8.9 dB(A);在安全方面,提出立柱底部螺栓养护年限;针对目前铁路直立式声屏障通用图适用性进行分析,提出结构安全优化建议。研究结果可指导400 km/h高速铁路噪声影响分析及直立式声屏障设计工作。

煤层气井同心管气体射流排采特征分析

为解决煤层气井中有杆泵排采工艺存在的埋泵、卡泵及偏磨等问题,实现产气中后期降低井底流压、释放解吸气的目的,探索煤层气井中后期低产液量情况下的排采工艺至关重要。基于可压缩性的气体介质,考虑射流泵排采工艺的技术特点,分析了煤层气井井下同心管柱气体射流泵排液原理,计算管柱环空内气携液条件,建立了同心管气体射流泵喷嘴、喉管和扩散管等流动模型,考虑气体射流的音障,分析了不同喷喉组合下的携液特征。研究结果表明:初始注入气量、压力一定的情况下,喷嘴直径越小,射流速度越大,携液量越多;但喷嘴直径越小,所需的注入气量越小,气体的流速易超过临界流速导致流体特性发生改变;当产液量为3 m^(3)/d,注气压力为6 MPa,喷嘴直径为3.50、4.02、5.00 mm时,所需的注入气量分别为9338、11225、15023 m^(3)/d。气体射流泵排液机理、气体射流特征的研究结果可为同心管气体射流泵工艺设计和现场试验提供理论依据。

高速公路旁校园建筑立面声屏障设计

传统声屏障外观在降噪改造中往往显得突兀而单调,难以融入周边环境,有必要将建筑形式和景观需求相结合对声屏障形式进行一定设计。以广州市一高速公路旁某中小学为例,对校园室内外声环境现状进行实测分析,运用SoundPLAN软件对校园声环境现状进行模拟。在满足降噪效果的基础上,结合建筑立面形式和景观要求设计了3种立面声屏障,并利用Odeon Combined软件对不同设计形式的屏障进行模拟,探究其对教室内声环境的改善效果。研究表明,在门窗全开的情况下,不同形式的屏障降噪效果在5~9 dB(A)之间,对教室内语言传输指数(Speech Transmission Index,STI)的提升效果在0.09~0.15之间,能较好地缓解教室内声环境现状。

道路声屏障组合吸声结构设计与评估

声屏障在道路交通噪声污染防治中得到了广泛应用,但同时面临材料吸声性能有限、轻量化程度有待提升等问题。为了更好地提升道路声屏障的降噪效果,需要研究组合吸声结构的声学性能及其影响因素。建立了二维阻抗管有限元模型,与实验数据进行对比验证了其可靠性。基于有限元仿真构建了微穿孔板-双层多孔吸声材料-空腔组合吸声结构,研究了几何参数对组合结构的吸声性能的影响,并在实际道路场景中进行了仿真分析。结果表明,微穿孔板的孔径和厚度减小,组合结构在中高频段的吸声效果提升;穿孔率减小,组合结构在低频段的吸声性能提升,但是中高频吸声性能显著降低;多孔吸声材料厚度的增加能提升组合结构中高频吸声系数。在多孔吸声材料背后合理设置空腔并不会降低组合结构的声学性能。穿孔率3%,孔径0.4 mm,板厚1 mm的微穿孔板与3 cm聚酯纤维+3 cm三聚氰胺+2 cm空腔的组合吸声结构降噪效果较好,将其作为吸声型声屏障的材料。吸声型和隔声型声屏障插入损失的规律基本一致,采用组合吸声结构的吸声型声屏障较隔声型声屏障插入损失提升1~2 dB,能够较好地控制中低频交通噪声,具有实际工程价值。

轨道交通桥梁声屏障柱脚节点计算方法研究

声屏障柱脚结构一般采用锚栓连接钢立柱与混凝土基础。此类节点受力方式既不同于钢筋混凝土结构,亦不同于钢结构的螺栓群连接,而钢结构相关设计规范和混凝土设计规范中均未给出此类节点结构受力分析计算办法。本文在轨道交通声屏障柱脚锚栓连接节点结构受力分析中,提出按平截面假定方法分析的计算原理,结合在上海申通地铁集团有限公司科研项目《声屏障风荷载特性研究》中得出的风荷载作用数值,按照计算原理得出的方法,计算了六种不同荷载组合下的柱脚节点受力,并采用有限元仿真分析并行计算,对比二者计算结果以验证该原理和方法,可供相关设计人员计算参考。

轨道交通全封闭式声屏障列车风压载荷特性分析

基于雷诺平均湍流模型与滑移网格方法,数值模拟了轨道交通车辆通过全封闭式声屏障时声屏障表面风压载荷特性,根据特征波叠加理论计算了声屏障表面脉动风压时程,分析了脉动风压幅值在声屏障内的空间分布特性。结果表明:声屏障同一截面不同测点位置的风压载荷时间变化规律相似,但压力幅值随着测点高度增加而逐渐减小;列车单列通过时,远离运行线路侧声屏障的压力幅值远小于邻近运行线路侧;列车运行速度由80 km/h提高至140 km/h,脉动风压空间分布特性相似,但压力幅值增加约22%;列车会车通过时,声屏障入口与出口端压力波的叠加效应使得声屏障表面压力幅值增大,其中位于远离运行线路侧声屏障压力幅值增加,与邻近运行线路侧声屏障压力幅值接近。

基于Y型顶部结构优化的声屏障降噪设计

为提升声屏障在城市高架道路上的噪声控制性能,开展了基于Y型顶部结构的声屏障结构设计和性能优化。采用有限元仿真,计算了声屏障所在区域的近场和远场声场分布,对比了折臂型声屏障和Y型声屏障性能。近场声场仿真表明,Y型声屏障相较折臂型声屏障多了朝向道路外侧的折臂,故对距离声屏障较近的底部区域的噪声控制有明显的改善。选取典型的城市高架道路进行高架沿线建筑立面处的声场分布计算,结果表明,加装声屏障对交通道路沿线建筑具有较好的噪声遮挡作用,Y型声屏障可在折臂型声屏障的基础上,进一步将声级降低1~2dB。

龙卷风作用下高速铁路全封闭声屏障风荷载特性研究

高速铁路全封闭声屏障作为典型的长距离线状风敏感结构,其遭遇龙卷风袭击的几率较大。为深入理解龙卷风作用下结构的风荷载特性,以深茂铁路某2 km全封闭声屏障为工程背景,基于Ward型龙卷风模拟器原理建立龙卷风场模型,分析龙卷风距离声屏障中心不同距离r、龙卷风不同移动角度路径和不同地面植被覆盖面积比η下全封闭声屏障结构风荷载特性。结果表明,龙卷风作用下,全封闭声屏障表面风荷载以风压力为主,0°移动路径下、η=0时,结构表面风压整体较大,在r=0处结构表面出现最大负风压系数-1.13,阻力系数C_(F_(x))和升力系数C_(F_(z))出现最不利值,分别为0.27和-0.49;在r/R_(m)=1(R_(m)为龙卷风场涡核半径)处结构表面出现最大正风压系数2.91,力矩系数C_(M_(y))及C_(M_(z))出现不利值,分别为0.44和0.39;全封闭声屏障进行抗龙卷风设计时需要考虑断面的环向压差,建议在结构迎风侧、背风侧和顶部分别取最大正风压极值的60%、40%和最大负风压极值的70%进行组合。

光伏声屏障在城市快速路上应用可行性分析

结合石家庄市槐安路高架西延工程,在光伏声屏障常规组件和彩色组件两种方案下,分别研究了离网系统与并网系统的电气系统、发电量、全寿命周期成本、效益等,并进行了可行性分析。结果表明,在储能装置成本无法显著降低的条件下,光伏声屏障使用离网系统供照明用电经济上不可行;彩色组件光伏声屏障影响发电效率,同时成本较高,经济上不可行;常规组件光伏声屏障并网系统经济上可行,同时具有一定的社会效益。

城市高架声屏障结构预警技术探讨

城市高架道路声屏障结构安全保障是有效防止因屏体结构松动引起跌落导致重大风险事故的重要环节。为提升现有人工巡检的效率,对城市高架声屏障屏体安全建立24h全天候监控,对标国家相关技术规范,基于有限元方法对屏体遇到强台风正面袭击时结构松动的各类场景进行了模型计算,提出采用倾角及红外传感器的联动模式。该技术可对直线式高架声屏障结构安全提供自动预警,以增强屏体巡检的效率,确保屏体结构稳定。

赣深高速铁路桥上半封闭式声屏障设计

赣深高铁涉及深圳市城市建成区,结合城区路段噪声敏感建筑物以及环评降噪要求,对半封闭式声屏障从梁型、结构型式、安装方式等方面进行研究,以期选择最佳的半封闭声屏障,为高速铁路采用半封闭声屏障降噪设计提供了实际工程案例,为后续解决高速铁路城区段噪声问题提供了借鉴。

高速铁路声屏障动力特性试验与理论研究

研究目的:为更好地指导高速铁路声屏障结构设计与性能评估,通过开展声屏障结构动力响应现场试验,分析动力作用的传递方式,识别钢立柱与单元板等主要构件的动力行为,揭示声屏障动力作用机理,并进一步构建声屏障非线性动力分析模型,讨论板-柱连接刚度对结构动力性能的影响,研究声屏障结构频响特性,提出声屏障动力性能提升的相关建议。研究结论:(1)列车气动荷载作用下,立柱和单元板分别以弯曲振动和刚体运动为主,结构呈现非线性振动特征;(2)提出的高速铁路声屏障结构动力分析模型揭示了非线性振动作用机理,理论分析与现场实测结果基本吻合;(3)板-柱连接刚度是表征单元板约束状态和影响结构动力响应的关键参数,建议增加板-柱连接刚度相关控制要求;(4)声屏障结构动力分析方法可用于指导声屏障结构的优化设计与性能评估。

铁路声屏障表观病害智能检测技术

针对铁路声屏障外观状态检查效率低、检测精度差的现状,为满足自动化、智能化检测需求,开展声屏障表观病害智能检测技术研究。通过调研分析声屏障检测技术现状,提出基于图像的铁路声屏障表观病害智能检测技术方案。重点对声屏障外观成像、主从协同控制、在线识别等关键技术的实现方式进行研究,同时对部分功能进行了试验验证;基于钢轨探伤车进行图像采集,检测速度80 km/h,建立声屏障病害典型样本数据集,验证了在线识别的可行性和有效性。结果表明,铁路声屏障表观病害智能检测技术可大幅提升病害检测的自动化和智能化水平。

金属声屏障用陶粒吸声板制备及性能实验研究

陶粒吸声板耐候性好、对环境影响小,是一种极具潜力的吸声材料,应用于金属声屏障需要深入研究其吸声、隔声性能。基于多孔材料的声学机理,通过振动加压成型技术,制备了陶粒吸声板,研究不同因素对其吸声、隔声性能的影响。测试结果表明:不同工况陶粒吸声板吸声系数、隔声量曲线趋势基本一致,中低频区段吸声系数逐渐增加,1000 Hz左右达到峰值,1000~5000 Hz吸声系数曲线存在波动及第二峰值;隔声量曲线基本呈先降低后增加趋势,区间存在波动,5000 Hz达到峰值;陶粒吸声板采用的陶粒粒径越小,吸声系数、隔声量越高;骨胶比由3.5提升至5.0,吸声系数、隔声量降低;降低水胶比,高频区段吸声系数增加明显,中高频隔声量降低明显;板厚增加,中高频段吸声系数曲线有向低频平移趋势,隔声量整体变化不大;陶粒吸声板放入金属外壳形成单元板后,吸声系数、隔声量较单一陶粒板整体提升显著。经过设计配比陶粒吸声板可以达到Ⅱ级吸声要求,同时兼具一定的隔声效果,放置入金属外壳组成声屏障单元板后,满足TB/T 3122—2019《铁路声屏障声学构件》标准要求,将陶粒吸声板用于金属声屏障吸声材料是可行的。

铁路全封闭声屏障钢结构施工技术研究

国内早期的铁路声屏障多为直立式,当沿线为高层建筑密集区域时,传统的直立式声屏障降噪效果难以达到要求。目前国内建设的城际铁路增多,为满足环保要求,安装全封闭声屏障的趋势逐渐上升。津兴铁路穿越城区处,两侧居住区繁多密集,需要安装全封闭声屏障来有效地减轻噪声。钢结构骨架是全封闭声屏障的主要受力构件,其加工和安装质量影响着声屏障的稳定性。根据津兴铁路固永特大桥工程实例,对铁路全封闭声屏障的钢结构施工技术进行研究。

基于复杂建设条件下绕城高速互通桥梁设计研究

互通立交是缓解城市交通拥堵的常用方案,而城市道路交通条件复杂,做好设计工作具有重要意义。基于此,文章在简述城市互通立交设计内容的基础上,提出现阶段常见的几类城市互通立交结构形式,以某互通立交工程为例,根据现场建设条件和道路交通要求设计绕城高速互通桥梁,优化结构类型,采取隔声措施,构建有限元模型,分析桥梁结构的力学性能,有效地发挥出互通立交在城市道路交通网络中的作用,改善交通条件,对同类互通立交项目具有较强推广应用价值。

公路项目环境影响评价中声屏障尺寸研究

通过对线源设置声屏障后插入损失的计算方法的研究,明确了公路项目设计降噪目标值的确定方法,推导出了声屏障尺寸计算公式,并通过实例进行了验算,计算结果与现行规范具有较好的适用性,可以作为环境影响评价过程中确定声屏障尺寸的依据。

绿色3D打印曲线型声屏障制作及安装技术研究

本文通过创建曲线型声屏障数字模型,并将模型方案输入3D打印机内,投入设计配合比材料,将废弃的矿渣、钢渣等碾磨处理后作为打印原料,按照设定的程序打印混凝土材料,打印完成后进行纹理修整与养护。对养护成型的绿色3D打印曲线型声屏障进行吊装,每片屏体通过其背部边缘L形卡槽预埋钢筋与基础预埋构造柱钢筋点焊固定,完成屏体间的固定连接。最后在屏体预留的种植槽中覆土种植植物,完成曲线型声屏障安装。

高速公路复合型路基金属结构声屏障施工关键技术

为减少公路两侧噪音,提高周围群众的生活质量。声屏障的设计、施工工作,一直是建筑学界研究的重点方向。在过去,我国主要采用玻璃钢声屏障隔绝高速公路上的噪音,但由于该声屏障声学性能、力学性能及耐老化性能不足等问题,已经难以满足时代发展的迫切需求。在这样的时代背景下,金属结构声屏障因其降噪效果好、经久耐用、安装方便受到广泛关注。鉴于此,本文将依托四川天府新区至邛崃高速绿化项目进行复合型声屏障设置研究,即在噪声源与受声点之间插入开白叶孔铝合金吸声板,使声波在传播过程中受到障碍物影响而引起明显的衰减,旨在减少附近居民所在一定区域的噪音影响,希望能够起到一定的参考作用。

高速铁路声屏障通透隔声板选型设计研究

声屏障通透隔声板是高速铁路声学构件常见类型之一,作为轨旁设施长期承受列车气动荷载,其选型设计是否正确直接影响铁路运营安全。在声屏障通透隔声板选型设计过程中,还存在通透材料抗荷指标未按使用工况进行明确,忽视通透材料厚度设计等问题。为解决上述问题,首先对声屏障通透隔声板通透材料的隔声量、燃烧性能、抗荷性能和抗冲击性能等指标进行分析,给出不同使用场景和不同速度目标值下,玻璃和亚克力等常用通透材料的选用建议;再通过高速铁路通透声屏障列车气动荷载、限制性风速荷载和自然风荷载的取值和工况组合分析,提出声屏障通透隔声板不同工况下的变形抗荷指标、断裂抗荷指标和疲劳抗荷指标;此外,通过对声屏障通透隔声板隔声量、抗冲击性能和挠度的研究,给出不同工况下型材尺寸和不同通透材料厚度。研究表明,常规尺寸的夹层玻璃通透板厚度由抗冲击性能控制,建议其厚度≮(10+0.76+10)mm,台风地区桥梁地段2000 mm×1960 mm规格夹层玻璃厚度建议增加至(11+0.76+11)mm。亚克力材料厚度与通透隔声板尺寸有关,500 mm×1960 mm小尺寸规格亚克力隔声板通透材料厚度由抗冲击性能控制,建议其厚度≮15 mm;1000 mm×1960 mm以上大尺寸规格亚克力隔声板通透材料厚度由挠度控制,其中1000 mm×1960 mm规格亚克力隔声板应用于桥梁地段时,在时速350 km工况下,建议其厚度≮18 mm,台风工况下其厚度≮20 mm。