城市橋梁噪聲分析及降噪措施設置

劉彬斌 趙 慶

(成都市市政工程設計研究院，四川 成都 610000)

0 引言

近年來，隨著各地城市化進程的加速，我國的城市道路交通系統(tǒng)迅速發(fā)展，同時也帶來了愈發(fā)嚴重的交通噪聲污染，時刻影響人們的生活和身心健康。城市橋梁是城市道路的重要組成部分，特別是近期大量修建的立交和城市高架，在方便道路交通的同時，其負面的噪聲的影響也更為突出。根據(jù)城市橋梁噪聲產(chǎn)生的原因及特性，在橋梁建設中采取經(jīng)濟有效的降噪措施，保證人民群眾正常生活的聲環(huán)境質(zhì)量，對于改善人們的生活質(zhì)量有著重要意義。

1 城市橋梁噪聲產(chǎn)生的原因及特性

城市橋梁噪聲主要包含兩部分，第一部分是道路交通噪聲，是以車輛所發(fā)出的噪聲為主，第二部分是橋梁結構及其附屬物產(chǎn)生的噪聲，比如橋梁結構自振和車輛撞擊橋梁伸縮縫產(chǎn)生的噪聲等。

1.1 路面交通噪聲

道路交通噪聲主要由兩部分組成，一部分來自車輛本身，主要由發(fā)動機、排氣管等機械運轉(zhuǎn)產(chǎn)生，另一部分來自于車輛運營階段，主要由輪胎運行和鳴笛產(chǎn)生。當車速到達一定水平之后，輪胎與路面摩擦產(chǎn)生的噪聲是道路交通噪聲的主要來源。道路交通噪聲主要受到車流量、車型比例、車速、道路坡度等因素的影響。

道路交通噪聲存在以下特性：

1)傳播特性。

城市道路交通噪聲可近似看作無限長線聲源，即由一系列連續(xù)、非同步的、無規(guī)相位的點聲源排列而成，其波動效應可以忽略。

2)時間分布特性。

單獨分析城市道路交通噪聲影響沒有意義，噪聲的時間分布實際與交通流量的時間分布呈正相關，當車流量大，噪聲影響增強，反之亦然。

3)空間分布特性。

a.第一排建筑距離道路較近，噪聲值隨樓層增高逐漸減小，底層噪聲值最高；隨著距離增加，低層噪聲值相對較小，樓層增高噪聲值隨之增高，至某一樓層出現(xiàn)噪聲最大值后，隨樓層增高噪聲值逐漸減小。第一排建筑距離道路較遠，出現(xiàn)噪聲最大值的樓層越高。

b.近距離噪聲隨樓層的變化較大，遠距離噪聲隨樓層的變化較小，主要因近距離不同樓層的噪聲傳播距離與地面效應差別大，而遠距離不同樓層的噪聲傳播距離與地面效應差別較小所致。

c.低樓層距道路不同水平距離噪聲衰減較明顯，高樓層距道路不同水平距離噪聲衰減較小，樓層越低，距道路不同水平距離衰減越明顯，這主要也因低樓層地面效應衰減明顯所致。

4)距離衰減特性。

一般線聲源衰減，聲強與距離呈反比關系。距離增加一倍，聲壓級降低3 dB，滿足如下公式：

L=Lw-8-10lgd。

其中，Lw為單位長度聲功率；d為聲源與敏感目標距離。

5)衰減特性。

一般有建筑物衰減，空氣衰減，氣象條件衰減等。

6)城市道路噪聲頻率特性。

城市道路噪聲頻率與車型、車速、地形、路面等眾多因素有關系，在工程建設中主要考慮車型、車速與噪聲頻率的關系。

250 Hz及以下頻率，不同車流的車速V與頻帶聲壓級L之間相關性小，其變化呈隨機散點分布；500 Hz,1 000 Hz和2 000 Hz等頻率時，不同類型車輛的車速V與頻帶聲壓級L之間存在相關性，其中小型車的平均聲壓級與車速間的相關性最高；當頻率高于4 000 Hz時，不同車型車速V與頻帶聲壓級L之間的相關性下降。根據(jù)對同類項目的監(jiān)測和相關研究發(fā)現(xiàn)噪聲峰值主要出現(xiàn)在1 000 Hz附近。

1.2 橋梁結構及其附屬物產(chǎn)生的噪聲

市政橋梁由于本身的結構及組成特點，存在不同于普通道路的噪聲源特點。

1)由于橋梁結構本身會產(chǎn)生振動，橋面噪聲是結構噪聲與路面噪聲相疊加的結果，比單純的路面噪聲大。橋梁自身結構振動產(chǎn)生的噪聲以100 Hz以下的低頻噪聲為主[1]；

2)由于路面伸縮縫的不平整，機動車通過伸縮縫時撞擊和振動產(chǎn)生的噪聲，根據(jù)相關研究，車輛行駛過橋梁伸縮縫產(chǎn)生的噪聲達到80 dB～100 dB，且伸縮縫開口越大，伸縮縫噪聲越大[2]。

3)近年來，城市內(nèi)普遍修建互通立交、高架橋等來解決交通阻塞，疏通車流，但另一方面，高架復合道路會因為交通量驟增而使噪聲強度增大[3]；對于存在大縱坡城市高架橋引橋段，車輛爬坡過程中的運行噪聲較一般路段強；對于城市高架橋，由于車輛運營路面的抬高，對周邊建筑的影響高度范圍更大，而且橋底空間較小時，由于聲波的反射，橋下的低頻噪聲比橋面大[1]。

2 城市橋梁降噪措施的設置

為防止市政道路及橋梁噪聲污染，保證人民群眾正常生活的聲環(huán)境質(zhì)量，應從多個層面采取噪聲防護手段。首先，合理規(guī)劃布局沿街建筑的功能配置，保證建筑退距，避免新建住宅、醫(yī)院、學校等敏感建筑受到地面交通影響；其次，對噪聲源和傳聲途徑采取工程技術措施和管理措施；再次，對已建建筑采取被動降噪措施，對室內(nèi)聲環(huán)境進行合理保護。

對于噪聲源和傳聲途徑，根據(jù)城市橋梁噪聲產(chǎn)生的原因及其特性，在橋梁建設中，可采取以下措施：

1)橋面鋪裝。在橋面鋪裝中可采用SMA路面或其他低噪聲路面。SMA混合料粗集料多，所用石料質(zhì)量高，使得SMA路面具有良好的宏觀構造，從而在衰減輪胎震動和路表紋理排泄空氣泵噪聲兩方面有較好表現(xiàn)，與AC瀝青路面比較，可降低2 dB左右，相對于水泥路面可達5 dB[4]。

2)伸縮縫。小跨徑橋梁梁端在鋪裝層采用橋面連續(xù)結構，避免設置明縫；對于城市高架橋最常用的多跨簡支梁橋，增大采用橋面連續(xù)的跨數(shù)，以減少伸縮縫數(shù)量；對于必須設置的橋梁伸縮縫采用降噪伸縮縫，通過在伸縮裝置表面設置降噪板等措施，使與行車方向垂直的縫隙改變成斜交方向，從而降低噪聲的量級，一般可以降低噪聲5 dB～8 dB[5]。

3)聲屏障。聲屏障是設置于噪聲源和噪聲敏感點之間的聲學障板，利用聲屏障阻擋直達聲的傳播，減弱接收者所在聲影區(qū)區(qū)域內(nèi)的噪聲聲級，改善聲影區(qū)內(nèi)的聲環(huán)境質(zhì)量。

根據(jù)成都市二環(huán)路高架橋聲屏障現(xiàn)場實測成果，選取各敏感建筑受聲屏障影響較明顯的樓層(6 m～20 m樓層)的隔聲改善值進行等效，平均改善值為2.5 dB。

4)橋梁結構優(yōu)化。對于常規(guī)的梁式橋，在設計上可采取增大梁高、減小跨徑、增大結構自重等手段，提高結構自振頻率，降低振幅，以減少低頻噪聲強度。

3 結語

本文通過對城市橋梁噪聲產(chǎn)生的原因及特性進行分析，進而提出在橋梁建設階段，在橋面鋪裝、伸縮縫、聲屏障、橋梁結構優(yōu)化等方面采取降噪措施，可對城市橋梁噪聲的噪聲源和傳聲途徑進行控制，從而達到保證人民群眾正常生活的聲環(huán)境質(zhì)量的目的。