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噪聲治理聲學(xué)課堂
隔聲屏障主要用于室外,。隨著公路交通噪聲污染日益嚴(yán)重，有些國家大量采用各種形式的屏障來降低交通噪聲,。在建筑物內(nèi),，如果對(duì)隔聲的要求不高，也可采用屏障來分隔車間與辦公室,。屏障的拆裝和移動(dòng)都比較方便,，又有一定的隔聲效果，因而應(yīng)用較廣,。
隔聲屏障（sound insulation screen）是一個(gè)隔聲設(shè)施,。它為了遮擋聲源和接收者之間直達(dá)聲，在聲源和接收者之間插入一個(gè)設(shè)施,，使聲波傳播有一個(gè)顯著的附加衰減,，從而減弱接收者所在的一定區(qū)域內(nèi)的噪聲影響。
隔聲屏障主要用于室外,。隨著公路交通噪聲污染日益嚴(yán)重,，有些國家大量采用各種形式的屏障來降低交通噪聲。在建筑物內(nèi),，如果對(duì)隔聲的要求不高,，也可采用屏障來分隔車間與辦公室。屏障的拆裝和移動(dòng)都比較方便,，又有一定的隔聲效果,，因而應(yīng)用較廣。
定義
在聲源和接收點(diǎn)之間 , 垂直插入一個(gè)有足夠面密度的密實(shí)材料壁板或墻壁 , 使聲波在傳遞中有一個(gè)顯著的附加衰減 , 這樣的 “ 障礙物 ” 即稱聲屏障,。
作用
聲屏障對(duì)不同頻率的效應(yīng)
聲屏障的作用就是阻止直接聲的傳播 , 隔離透射聲,、并使反射聲有足夠的衰減。因此 , 聲屏障的隔聲衰減也就是利用聲波反射原理設(shè)計(jì)建筑的,。聲波 ( 噪聲 ) 在傳播途中 , 若遇到障礙物 ( 聲屏障) 時(shí) , 會(huì)發(fā)生反射 , 于是在障礙物背后的一定距離范圍內(nèi)形成了“ 聲影區(qū)” , 其區(qū)域的大小取決于聲音的大小 (即頻率 ) , 從這一點(diǎn)看出 , 聲屏障隔聲衰減與各個(gè)中心頻率值有密切關(guān)系,。
從圖中可以看出 , 由于高頻聲聲影區(qū)大 , 波長短 , 所以最容易被阻擋 , 其次是中頻聲、而在聲屏障后面形成的聲影區(qū)中所產(chǎn)生的低頻聲 , 由于波長長 , 盡在屏障周圍盤旋 , 它最容易繞射過去 , 因此對(duì)周圍的環(huán)境還是會(huì)產(chǎn)生一定的影響 , 所以聲屏障對(duì)其低頻噪聲的影響隔聲效果是較差的 , 經(jīng)實(shí)測證明 : 聲屏障對(duì)于頻率在250Hz以下的低頻聲的隔聲衰減不明顯 , 但是對(duì)中,、高頻聲隔聲衰減效果較好,。
隔聲特性
聲音的頻率增加一倍，屏障的降噪量增加3分貝,。屏障的高度加倍,，其減噪量增加6分貝。如果接收點(diǎn)從遠(yuǎn)場移近到和聲源到屏障的距離相等的地方,，各頻率的降噪量均增加 3分貝,。如果聲源和接收點(diǎn)的距離以及屏障的高度都是固定的,，屏障位于聲源和接收點(diǎn)之間的中間位置時(shí)，其降噪量最小,。所以設(shè)立屏障的最佳位置是接近聲源或接近接收點(diǎn),。
減噪量計(jì)算
噪聲在傳播過程中遇到障礙物時(shí)，若障礙物的尺寸遠(yuǎn)大于聲波波長,，大部分聲能被反射,，一部分發(fā)生衍射，而透射聲的影響可以忽略不計(jì),。通常,，聲屏障的隔聲效果可以采用減噪量來表示。
在聲源S和接收點(diǎn)R之間插入一個(gè)聲屏障,，設(shè)聲屏障無限長,，其后形成一個(gè)聲影區(qū)。聲影區(qū)的減噪量與噪聲波長,、聲源和接收點(diǎn)之間的距離等因素有關(guān),，引入?yún)⒘糠颇鷶?shù)N，估算隔聲屏障的減噪量：
N=2δ/λ ;δ=(α+b)-(r+d)
δ為有屏障和無屏障時(shí)聲源到接收點(diǎn)之間的最短距離之差,；λ為聲波波長,。
在半自由聲場（如室外開闊地）中，聲屏障的減噪量RN與N的關(guān)系表：
|
N |
-0.1 |
-0.01 |
0 |
0.1 |
0.5 |
1 |
2 |
3 |
5 |
|
RN/dB |
2 |
4 |
5 |
7 |
11 |
13 |
16 |
17 |
21 |
當(dāng)N為正值時(shí),，用波的衍射理論和邊緣的近場修正,，可以得到聲屏障的減噪量近似計(jì)算公式：
由上式可知，當(dāng)N趨近于0時(shí),，RN近似于5dB,也就是說,，當(dāng)屏障的高度接近聲源和接收點(diǎn)的高度時(shí)，還有5dB的減噪量,。
N為負(fù)值時(shí),表示屏障未遮擋聲源和接收點(diǎn)之間的直達(dá)聲,，這時(shí)最大降噪效果為5分貝。N值增加,降噪量隨之增加,，但實(shí)測最大降噪量為24分貝,。所使用的屏障材料，應(yīng)使各頻率隔聲量比無限長屏障的隔聲量高6分貝以上,。
如果聲源和接收者都在地平面上,，聲源和屏障之間的距離為r，接收者和屏障之間的距離為d,，屏障的高度為h,，并且滿足d>=r>=h，則屏障的降噪量為：
對(duì)于點(diǎn)聲源,，屏寬比屏高大出5倍以上,，就可近似作為無限長屏障處理。
在室內(nèi)（相當(dāng)于半混響聲場）,，屏障的減噪量與聲源的性質(zhì)以及室內(nèi)的房間常數(shù)等因素有關(guān),。對(duì)于混響聲場，并且接受點(diǎn)在聲源的遠(yuǎn)場范圍內(nèi)的情況,，聲屏障沒有減噪效果,。因此，如果在室內(nèi)設(shè)置聲屏障,，應(yīng)要求室內(nèi)具有較高的聲吸收,，減小室內(nèi)混響，從而使聲屏障獲得較好的減噪效果,。
室外的聲屏障一般采用磚或混凝土結(jié)構(gòu),，室內(nèi)的聲屏障可用鋼板、木板,、塑料板或石膏板等結(jié)構(gòu),，板式聲屏障可用0.5-1.0mm厚的鋼板附加阻尼層和吸聲層構(gòu)成；簾幕式隔聲屏障可用人造革護(hù)面中間附加柔軟纖維材料構(gòu)成,。
結(jié)構(gòu)
室外的隔聲屏障一般采用磚或混凝土結(jié)構(gòu),，室內(nèi)的隔聲屏障引用鋼板、木板,，PMMA/POLYCARBONATE SHEET塑料扳,、石膏板和泡沫鋁等結(jié)構(gòu)。隔聲屏障主要由鋼結(jié)構(gòu)立柱和吸隔聲屏板兩部分組成,，立柱是隔聲屏障的主要受力構(gòu)件,，它通過螺栓或焊接固定在道路防撞墻或軌道邊的預(yù)埋鋼板上；吸隔聲板是主要的隔聲吸聲構(gòu)件,，它通過高強(qiáng)彈簧卡子將其固定在H型立柱槽內(nèi),，形成聲屏障。隔聲屏障的設(shè)計(jì)已較為充分地考慮了高架高速道路,、城市輕軌,、地鐵的風(fēng)載、交通車輛的撞擊安全和全天候的露天防腐問題,。它外形美觀大方,，制作精致，運(yùn)輸,、安裝方便,，造價(jià)低，使用壽命長,，特別適用于高架高速道路和城市輕軌,、地鐵的防噪聲使用,，是現(xiàn)代化城市最理想的隔聲降噪設(shè)施。
隔聲屏障高度在1m一5m間,，覆蓋有效區(qū)域平均降噪達(dá)10～15dB(A)(125Hz～40000Hz,，1/3倍頻程)，最高達(dá)20dB(A),。一般來講,，隔聲屏障越高，或離隔聲屏障越遠(yuǎn),，降噪效果就越好,。
分類
根據(jù)材質(zhì)分，主要有：全金屬隔聲屏障,、全玻璃鋼隔聲屏障,、耐力板（PC）全透明隔聲屏障、高強(qiáng)水泥隔聲屏障,、水泥木屑隔聲屏障等,；
根據(jù)輪廓形式分，主要有：直立隔聲屏障,、直立小弧隔聲屏障,、全封閉隔聲屏障；
根據(jù)組合形式分,，主要有：全透明隔聲屏障,、全不透明隔聲屏障、吸隔聲板與透明材料組合型隔聲屏障,；
根據(jù)面板形式分,，主要有：波浪板、百葉板,、平板穿孔型隔聲屏障,。
隔聲屏障常見的四種類型分別是，阻性聲屏障,，普通透明聲屏障,，微孔板透明聲屏障以及復(fù)合式聲屏障。
阻性隔聲屏障
阻性隔聲屏障由前板,，后板,，側(cè)板構(gòu)成一個(gè)封閉的箱式結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)模塊化單元,。前板為穿孔率為穿孔率25%的鍍鋅鋼板,，后板和側(cè)板為不穿孔的鍍鋅鋼板，（從美觀角度考慮，也可用彩色鋼板）,。兩層板之間內(nèi)填防潮離心玻璃棉板,，吸聲材料用聚氟乙烯薄膜覆蓋。立柱為12#工字鋼,，柱間距2m,。立柱插于鋼筋混凝土的基礎(chǔ)內(nèi)。將標(biāo)準(zhǔn)板插入工字鋼之間,，用緊固件加以固定，安裝,，維修,，更換極為簡便。
普通透明隔聲屏障
普通透明隔聲屏障采用透明的聚碳酸酯板（又稱PC板）,，因?yàn)槭峭该?，隔聲屏障的景觀感較好，比較容易溶入周圍的環(huán)境,。顏色可選,。
微孔板透明隔聲屏障
微孔板透明隔聲屏障有2層，它應(yīng)用了微孔吸聲原理,，在1層聚碳酸酯板上穿許多直徑為0.8mm 的小孔,，穿孔率1%。另一層聚碳酸酯板不穿孔,，兩層板之間的間距為100mm,。它相當(dāng)于一個(gè)單層微孔吸聲結(jié)構(gòu)，解決了吸聲和透明之間的矛盾,。由于聲波的作用,，微孔并不會(huì)被灰塵堵塞。
復(fù)合式隔聲屏障
復(fù)合式隔聲屏障兼有透明和不透明隔聲屏障的優(yōu)點(diǎn),。它的一半是阻性隔聲屏障,，另一半是透明隔聲屏障，由兩者復(fù)合而成,。以上4種隔聲屏障的高度可根據(jù)設(shè)計(jì)要求自由組合,，亦可根據(jù)需求定制路屏。
選用原則
隔聲屏障材料選用總的原則是降噪效果性能良好,、結(jié)構(gòu)安全可靠,、材料價(jià)格經(jīng)濟(jì)、安裝成本低,、經(jīng)久耐用,、使用壽命長、景觀協(xié)調(diào)、美觀大方等方面,。具體說明如下：
（1）隔聲量大：平均隔聲量應(yīng)不小于35dB,；
（2）吸聲系數(shù)高：平均吸聲系數(shù)應(yīng)不小于0.84；
（3）耐侯耐久性：產(chǎn)品應(yīng)具有耐水性,、耐熱性,、抗紫外線、不會(huì)因雨水溫度變化引起降低性能或品質(zhì)異常,。產(chǎn)品采用鋁合金卷板,、鍍鋅卷板、玻璃棉,、H鋼立柱表面鍍鋅外理防腐年限在15年以上,。
（4）美觀：可選擇多種色彩和造型進(jìn)行組合，與周圍環(huán)境協(xié)調(diào),，形成亮麗風(fēng)景線,。
（5）經(jīng)濟(jì)：裝配式施工，提高工作效率,，縮短施工時(shí)間,，可節(jié)省施工費(fèi)及人工費(fèi)。
（6）方便：與其它制品并行安裝,，易維修,，更新方便。
（7）輕便：吸音板系列產(chǎn)品具有自重輕特點(diǎn),，可減輕高架輕軌,、高架路的承重負(fù)荷，可降低結(jié)構(gòu)造價(jià),。
（8）防火：采用超細(xì)玻璃棉,，由于其熔點(diǎn)高，不可燃,，完全滿足環(huán)保和防火規(guī)范的要求,。
（9）高強(qiáng)度：結(jié)合我國各地區(qū)不同的氣候條件，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分考虛風(fēng)荷載,。通過生產(chǎn)線壓制凹槽增加強(qiáng)度,。
（10）防水、防塵：材料設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮防水,、防塵,，在揚(yáng)塵或淋雨環(huán)境中其吸聲性能不受影響，構(gòu)造中已設(shè)置排塵排水措施,，避免構(gòu)件內(nèi)部積水,。微穿孔共振空腔吸聲在淋雨環(huán)境中吸聲性能不受影響，針對(duì)中低頻降噪特別明顯。
（11）耐用：產(chǎn)品設(shè)計(jì)已充分地考慮了道路的風(fēng)載,、交通車輛的撞擊安全和全氣假的露天防腐,。產(chǎn)品采用鋁合金卷板、鍍鋅卷板,、玻璃棉,、H鋼立柱表面鍍鋅處理。在質(zhì)保期內(nèi)不腐蝕,、不變型,、吸聲、隔聲效果不降低,。
應(yīng)用范圍
隔聲屏障主要用于鐵路和公路沿線,，目前，隔聲屏障主要用于高速公路,、高架復(fù)合道路、城市輕軌地鐵等交通市政設(shè)施中的隔聲降噪,、控制交通噪聲對(duì)附近城市區(qū)域的影響,，也可用于工廠和其它噪聲源的隔聲降噪。
隔聲屏障分為純隔聲的反射型聲屏障,，和吸聲與隔聲相結(jié)合的復(fù)合型聲屏障,，后者是更為有效的隔聲做法。目前,，大多數(shù)的隔聲屏障都選用吸聲和隔聲混合型的產(chǎn)品,，該型產(chǎn)品的特點(diǎn)是對(duì)道路噪聲的產(chǎn)生和傳遞特征有針對(duì)性地控制。如汽車與道路摩擦聲或機(jī)車與軌道摩擦聲在道路下部,，聲音有通過屏體上部繞射的特征,，所以在設(shè)計(jì)上采用上下吸聲，中間隔聲的結(jié)構(gòu),，這樣可以有效地減弱噪聲的繞射,；隔聲屏障的中間使用透明的反射型隔聲板，能有效地中斷聲波的傳播途徑,；同時(shí)也為司機(jī)和居民提供一個(gè)開闊的視野環(huán)境,。建筑聲學(xué)領(lǐng)域，通過聲學(xué)治理,，控制混響時(shí)間及室內(nèi)聲環(huán)境,，滿足專業(yè)場館要求。
注意事項(xiàng)
公路聲屏障安裝注意事項(xiàng)
公路聲屏障按照國家相關(guān)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行材料,、強(qiáng)度,、工藝等方面進(jìn)行現(xiàn)場檢查。檢查聲屏障安裝質(zhì)量及外觀尺寸和效果，依照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2004）環(huán)境保護(hù)中聲屏障質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)檢,。具體說明如下：
（1）基礎(chǔ)的埋置深度,、材料質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。
（2）金屬立柱的規(guī)格,、材質(zhì)不應(yīng)低于設(shè)計(jì)要求,。
（3）所使用的焊接材料和緊固件必須符合設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。焊接不得有裂紋,、未熔合,、夾渣和未填滿弧坑缺陷。
（4）金屬立柱,、聯(lián)接件和聲屏障屏體在發(fā)運(yùn)裝卸車時(shí),，應(yīng)采取可靠措施防止構(gòu)件運(yùn)輸途中變形或損壞防腐處理層。嚴(yán)禁安裝變形的構(gòu)件,。
（5）固定螺栓緊固,，位置正確，數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求,，封頭平整無蜂窩,、麻面。
（6）屏體與基礎(chǔ)的聯(lián)接縫要密實(shí),，符合設(shè)計(jì)要求,。
鐵路、輕軌聲屏障安裝注意事項(xiàng)
鐵路,、輕軌聲屏障除公路聲屏障安裝時(shí)提到的注意事項(xiàng)外,，還應(yīng)注意聲屏障工程與軌道交通特殊要求的協(xié)調(diào)，聲屏障基礎(chǔ)及屏體安裝相關(guān)的質(zhì)量應(yīng)符合《鐵路軌道工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》及《城市軌道交通工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)部分要求,。
研發(fā),、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)
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