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《輕軌橋架聲屏障優(yōu)化設計研究論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、輕軌橋架聲屏障優(yōu)化設計研究論文..畢業(yè)【摘要】隨著城市輕軌建設的發(fā)展,交通噪聲污染逐漸引起人們重視。在輕軌橋架兩側設置聲屏障是控制軌道噪聲的重要措施之一。聲屏障的高昂成本往往是由不合理的設計參數(shù)造成的,通過對目前聲屏障設計方法進行分析,提出了輕軌橋架聲屏障優(yōu)化設計方法。該方法以聲屏障建造成本為目標函數(shù),以降噪要求為聲學約束,綜合考慮設置位置、高度和長度等設計變量的影響;由列車噪聲1/3倍頻程頻譜計算插入損失,提高了優(yōu)化過程中插入損失的計算精度。該優(yōu)化設計法與目前設計方法對比,驗證了聲屏障優(yōu)化設計在改善降噪性能和經(jīng)
2、濟性能方面的優(yōu)越性。討論了設計參數(shù)對成本和降噪性能的影響,并且對軌邊矮墻的降噪性能進行了分析,所獲的結論對聲屏障和軌邊矮墻設計參數(shù)與形狀的選擇具有指導意義?！娟P鍵詞】輕軌交通;降噪;優(yōu)化;聲屏障;軌邊矮墻1引言城市輕軌交通線路穿越市區(qū),鄰近居住、文教及工商業(yè)混雜區(qū)等噪聲敏感區(qū)域的情況比較普遍,特別是高架線路噪聲影響區(qū)域大,對沿線人們的工作、生活構成嚴重危害1。由于軌道結構隔振技術有效地降低或避免了結構的“二次噪聲”,..畢業(yè)輪軌噪聲在輕軌交通噪聲中起主導作用,在平坦道路行駛,當行駛速度達80ｋｍ/ｈ時,距離軌道1
3、0ｍ處的噪聲為80～90ｄＢＡ,設置聲屏障減弱輪軌噪聲干擾是目前有效的降噪措施。筆者針對目前聲屏障經(jīng)濟性差(即聲屏障成本昂貴)、設計參數(shù)不合理、插入損失計算精度低以及不適合優(yōu)化計算等問題,按照列車噪聲頻譜計算總的插入損失;綜合考慮聲屏障設置的位置、幾何尺寸和經(jīng)濟性等多種因素,以研究經(jīng)濟適用型聲屏障為目的,提出了聲屏障優(yōu)化設計方法,并且對軌邊矮墻的降噪性能及經(jīng)濟性進行了研究和分析。2聲屏障聲學設計2.1聲屏障插入損失的計算計算聲屏障插入損失常采用“無限長聲屏障對無限長線聲源“的計算方法2,即2.2等效聲級的計算因為
4、輕軌交通系統(tǒng)列車運行速度、長度和輻射噪聲級比較接近,輕軌交通系統(tǒng)營運時間主要集中在晝間(6:00～22:00)時,行車一般以一小時為單位計劃,即測量時間取3600ｓ,則有:Ｌｅｑ=10ｌｇ(ＮＴｐ×100.1Ｌｐ/3600+100.1ＬＢ)(5)式中,Ｔｐ———列車通過受聲點的平均時間,ｓ;Ｎ———測量時間內(nèi)通過的列車數(shù);ＬＢ———環(huán)境本底噪音,ｄＢＡ。3聲屏障設置位置與尺寸設計3.1聲屏障設置位置聲屏障設置在橋架護欄處,由高架橋建筑限界3,直立式聲屏障,ｌ1=2.4ｍ;寬頂式聲屏障,1.7ｍ≤ｌ1≤2.4ｍ;若
5、采用軌邊矮墻,ｌ1≥1.65ｍ。3.2聲屏障高度設計由于建筑限界、觀察、橋梁承重、環(huán)境協(xié)調(diào)等因素制約,高架軌道聲屏障高度不宜超過軌頂1.8～2.5ｍ,列車聲源高度在軌頂以上0.45ｍ4,則有效高度ｈ≤2.1ｍ;軌邊矮墻的高度略高于車輪,輕軌輪徑一般小于0.9ｍ,因此,取有效高度ｈ≤0.55ｍ。同時考慮乘客的視覺舒適性要求和不應使其產(chǎn)生環(huán)繞感,即(ｈ-ｈ′)/ｈ≤ｔａｎα(6)ｌ1/ｈ≥0.5(7)式中,ｈ′———乘客眼睛相對聲源的高度,距軌頂2ｍ;α———允許的視線仰角,α≤45°時,可減少乘客視覺疲勞。3.3聲
6、屏障長度設計聲屏障的長度原則上應使列車噪聲繞過聲屏障兩端產(chǎn)生的損失大于繞射聲屏障頂端的損失10ｄＢＡ以上。聲屏障的端部長度ｌ′為54聲屏障優(yōu)化設計分析4.1設計變量的選取Ｘ=ｘ1,ｘ2,ｘ3=ｌ1,ｈ,ｌ(10)4.2目標函數(shù)的確定聲屏障成本往往成為設計成功與否的決定性因素。因此,應以建設成本為目標,盡量降低成本。聲屏障的建設費用通常按照聲屏障的面積和長度進行估算,材料費用占聲屏障建設費用的45%,與長度相應的基礎建設、排水等大約占35%6。由于道床不同軌頂距橋面的高度也不同,同時橋上人行道的高度也與聲屏障建筑高
7、度有關。因此,取聲屏障建筑高度等于有效高度加上聲源距軌頂高度。寬頂式聲屏障以常用的倒Ｌ形為例,綜上所述,取式(11)、式(12)為目標函數(shù),盡可能降低成本。直立式、寬頂式聲屏障的目標函數(shù)為Ｆ(Ｘ)=(ｘ2+0.45+2.4-ｘ1)×ｘ3+0.8ｘ3(11)軌邊矮墻的目標函數(shù)為Ｆ(Ｘ)=(ｘ2+0.45)×ｘ3+0.8ｘ3(12)4.3約束條件4.3.1降噪指標約束條件聲屏障降噪指標應符合《鐵路邊界噪聲限值及其測量方法》(ＧＢ12525—1990)和《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》(ＧＢ3096—1993)相應的噪聲標準。
8、即ｇ(Ｘ)=Ｌｅｑ≤Ｌｅｑ(13)式中,Ｌｅｑ———晝間等效聲級允許值,ｄＢＡ。4.3.2其他約束條件主要包括聲屏障和軌邊矮墻的設計變量約束、不產(chǎn)生環(huán)繞感和視覺舒適性約束。5算例圖2是輕軌列車噪聲的頻譜圖7。圖中折線表示列車70ｋｍ/ｈ時,距軌道3ｍ,高出軌頂0.5ｍ處的頻譜;受聲點取為距軌道30ｍ處,有效高度2.5ｍ。聲波衰減按照線聲源的衰減規(guī)律進行計算。橋架聲屏障距聲
