高速公路组合式声屏障结构设计与多目标优化

高速公路大型车辆较多,其产生的交通噪声多集中在低频,现有声屏障对低频噪声吸收效果不佳,并且建设成本过高。为提高声屏障的降噪性能,将多种吸声结构应用于声屏障设计中,提出了一种集吸声复合板、多重锥形吸声结构、透明隔声结构以及二次余数扩散体复合结构于一体的组合式声屏障。采用传递矩阵法计算分析了各结构的声阻抗和吸声系数;以降噪性、安全性和经济性为目标,建立了声屏障多目标优化模型;选用遗传算法进行求解,并进行TOPSIS决策,从非劣解集中选出最优解;最后,将优化结果与荣乌高速涉县路段已安装的挤压成型混凝土声屏障进行比较。结果表明,优化后的组合式声屏障插入损失提高了6.3 dB(A),提升40.9%,其中吸声附加值为5.8 dB(A);声屏障建设成本减少了5.9%;立柱顶端位移减少了96.2%,满足标准最大安全控制位移。研究结果可为高速公路声屏障设计提供参考。