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。

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。

新型轨道交通混凝土声屏障单元板抗风性能研究

设置新型轨道交通混凝土声屏障是一种非常有效地解决城市轨道交通噪声污染的方法。新型轨道交通混凝土声屏障单元板具有良好的抗风性能是保证声屏障正常工作性能和吸音降噪效果的关键。通过参考最新行业标准和国内外最新计算方法,确定了在正常工作状态下声屏障单元板所需承受的列车气动风压脉动力值。借助有限元软件ANSYS对混凝土声屏障的抗风压性能进行有限元分析,由模拟分析结果表明:在背板和面板承受3.5kPa风荷载时,混凝土的最大拉应力为6.205MPa,钢筋的最大拉应力为17.035MPa,单元板跨中挠度最大为4.96mm;承受最大风荷载7kPa时,混凝土的最大拉应力8.278MPa,钢筋的最大拉应力为22.798 MPa,单元板跨中挠度最大为6.93mm。计算值均小于规范标准值,完全符合工程实际应用要求。

风荷载作用下高速铁路声屏障结构的动力响应分析

基于通用有限元软件ANSYS,建立了8跨插板式声屏障有限元分析模型,并对其在自然风荷载、脉动风荷载、以及二者叠加荷载作用下声屏障立柱的顶端位移峰值进行动力响应分析。结果表明:自然风速越高,立柱顶端位移峰值越大;脉动风荷载作用下声屏障立柱顶端的位移及加速度峰值具有延迟性,在倒数第二根立柱的位移和加速度峰值最大;自然风和脉动风叠加荷载作用下,声屏障立柱顶端位移峰值并不简单等于二者单独作用下声屏障立柱顶端位移峰值之和;对位移峰值进行傅立叶变换可以得到,不同列车速度下声屏障立柱位移频谱基本在10 Hz以内,其中2~8 Hz峰值明显。在进行声屏障设计时,建议将结构自振频率设置在15 Hz以上。

铁路插板式声屏障单元板抗疲劳性能检验方法解析

针对《铁路声屏障声学构件》(TB/T 3122—2019)抗疲劳性能有关规定,结合《时速250公里、350公里高速铁路桥梁插板式声屏障安装图》(通环(2018)8323)及《铁路插板式金属声屏障单元板通用要求》(Q/CR 759—2020),明确了铁路插板式声屏障单元板疲劳试验荷载取值、加载方式等工况参数。疲劳试验时,单元板应立式放置,横向加力;当线路设计速度为200 km/h、250 km/h时,列车气动风压取值为0.45 kN/m^(2),线路设计速度为300 km/h、350 km/h时,列车气动风压取值为0.9 kN/m^(2);疲劳试验机卡具的卡槽宽度、入槽深度及夹具的着力板间距应根据不同单元板的厚度及对应的钢立柱规格进行取值。

京沈高铁北京朝阳站至五环路段全封闭声屏障结构设计

京沈高铁北京朝阳站至五环路段为降低铁路给周围小区居民带来的噪声影响,采用全封闭式声屏障体系,总长约1.8 km。对该段全封闭式声屏障设计进行深入研究,包括平面、立面布置,现浇壳板与预制壳板对比,拱肋与壳板协同作用研究,拱结构配筋方法研究,声屏障地基及基础设计等。声屏障主体采用不等跨拱式混凝土框架结构形式,采用常规设计软件计算存在较大难度,通过编程提高该类结构的设计效率;拱脚基础采用重力式挡墙形式,设置基底逆坡抵抗水平力,降低工程造价。研究提出一套行之有效的铁路封闭声屏障设计方法,解决了铁路声屏障结构设计问题。