道路聲屏障計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)【含程序及1張CAD圖】
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I道路聲屏障計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)摘 要現(xiàn)如今我國城市建設(shè)迅猛，國民私家車保有量顯著提高，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國民用汽車保有量達(dá)到 7619 萬輛。隨之而來的交通噪聲污染不僅對道路沿線兩側(cè)居民的正常生活造成了相當(dāng)程度的干擾，還加劇了交通事故的發(fā)生。針對此情況，國內(nèi)外大都在道路兩側(cè)設(shè)立聲屏障來降低交通噪聲污染，雖有一定的降噪效果，但程度有限，還需進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)計(jì)算和模擬。目前有關(guān)聲屏障設(shè)計(jì)方面的論文不少，但并沒有一套完整的設(shè)計(jì)流程，而且在對聲屏障進(jìn)行計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，某一個(gè)參數(shù)的改變，往往對障板整體設(shè)計(jì)帶來很大影響。本論文針對聲屏障的設(shè)計(jì)計(jì)算，參考《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測量規(guī)范》，安排了一套切實(shí)可行的完整的設(shè)計(jì)流程，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一款道路聲屏障計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟件。該軟件通過輸入實(shí)地測量的數(shù)據(jù)，經(jīng)預(yù)先設(shè)計(jì)好的計(jì)算方法，計(jì)算出聲屏障的各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，然后根據(jù)已算好的參數(shù)，自動生成對應(yīng)型號的聲屏障障板，供設(shè)計(jì)人員使用。通過輸入模擬數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)此軟件的運(yùn)行，在數(shù)據(jù)的整體準(zhǔn)確性和聲屏障的計(jì)算機(jī)繪圖效率上來說，都較一般聲屏障的設(shè)計(jì)有顯著提升。因此，本論文不僅給設(shè)計(jì)人員帶來一套清晰完整的設(shè)計(jì)流程，而且所設(shè)計(jì)的軟件也會大幅提高制圖效率，對聲屏障的設(shè)計(jì)會有較大程度的提高。關(guān)鍵詞： 噪聲 聲屏障 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)IIABSTRACTWith the acceleration of urban construction and the improvement of per capita income, the number of private car ownership has increased significantly, according to incomplete statistics, the current national civilian car ownership reached 76 million 190 thousand. The ensuing traffic noise pollution not only caused a considerable degree of disturbance to the normal life of residents on both sides of the road, but also exacerbated the occurrence of traffic accidents. In view of this situation, most of the domestic and foreign sound barriers are set up on both sides of the road to reduce traffic noise pollution, although there is a certain noise reduction effect, but the degree is limited, the need for complex design and simulation.The sound barrier design aspects of the paper a lot, but does not have a complete design flow, and the sound barrier in computer design, a parameter change, often have a great impact on the overall design of baffle. This thesis focuses on the design of sound barrier calculation, reference "noise barrier acoustical design and measurement standards", designed a complete design process is feasible, and on the basis of the development of a computer aided design software of noise barrier. The software input through the field measurement data, the calculation method of pre designed well, calculate the various design parameters of the sound barrier, then according to the good parameters, automatic generation of sound barrier baffle the corresponding models, for designers to use.Through the input of simulation data to test the operation of the software, the overall accuracy of the data and the efficiency of the computer drawing of the barrier, are significantly improved than the general design of the sound barrier. Therefore, this paper not only brings a set of clear and complete design process, but also greatly improves the efficiency of the design of the software, the design of the sound barrier will be greatly improved.IIIKey words： Noise Sound barrier Computer aided design道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 1 - 目 錄摘 要 .........................................................IABSTRACT........................................................II1 緒論 ......................................................- 3 -1.1 我國道路交通發(fā)展?fàn)顩r ....................................................................- 3 -1.2 我國道路交通噪聲污染現(xiàn)狀和帶來的危害 ....................................- 3 -1.3 采用聲屏障治理道路交通噪聲污染 ................................................- 4 -1.4 國內(nèi)外道路聲屏障適用性發(fā)展?fàn)顩r ...................................................- 5 -1.5 研究內(nèi)容及意義 ...................................................................................- 5 -2 道路聲屏障降噪機(jī)理 ........................................- 7 -2.1 相關(guān)名詞解釋 ....................................................................................- 7 -2.1.1 聲屏障 ..............................................................................................- 7 -2.1.2 隔聲量 ..............................................................................................- 7 -2.1.3 吸聲系數(shù) ..........................................................................................- 7 -2.1.4 聲屏障插入損失 ..............................................................................- 7 -2.1.5 降噪系數(shù) ..........................................................................................- 7 -2.2 道路聲屏障的降噪機(jī)理 .......................................................................- 8 -2.2.1 透射（transmission) ....................................................................- 8 -2.2.2 反射（reflection) ........................................................................- 8 -2.2.3 繞射（diffraction） ....................................................................- 9 -3.對聲屏障進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................- 10 -3.1 確定聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值 .....................................................................- 10 -3.1.1 噪聲保護(hù)對象的確定 ....................................................................- 10 -3.1.2 受聲區(qū)的確定 ................................................................................- 10 -3.1.3 聲屏障設(shè)立初的背景噪聲值 ........................................................- 10 -3.1.4 聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值的確定 ............................................................- 10 -3.2 位置的確定 .........................................................................................- 11 -3.3 幾何尺寸的確定 .................................................................................- 11 -3.3.1 長度 ................................................................................................- 11 -3.3.2 高度 ................................................................................................- 11 -3.3.3 厚度 ................................................................................................- 12 -3.4 聲學(xué)設(shè)計(jì) .............................................................................................- 12 -道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 2 - 3.4.1 繞射聲衰減 ....................................................................................- 12 -3.4.2 反射降低量 ....................................................................................- 13 -3.4.3 透射減小量 ....................................................................................- 13 -3.4.4 插入損失 ........................................................................................- 14 -3.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................- 14 -3.5.1 聲屏障的隔聲降噪設(shè)計(jì) ................................................................- 14 -3.5.2 聲屏障吸聲降噪設(shè)計(jì) ....................................................................- 16 -3.5.3 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ............................................................................- 16 -3.5.4 景觀設(shè)計(jì) ........................................................................................- 16 -4．聲屏障計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) .........................................- 17 -4.1 聲屏障降噪目標(biāo)值主要程序 .............................................................- 17 -4.2 尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要程序 .....................................................................- 18 -4.3 聲學(xué)參數(shù)計(jì)算的主要程序 .................................................................- 18 -4.4 障板參數(shù)統(tǒng)計(jì)主要程序 .....................................................................- 19 -4.5cad 圖紙 ...............................................................................................- 22 -5 結(jié) 論 ...................................................- 23 -附錄一 ......................................................- 25 -附錄二 ......................................................- 31 -致 謝 ....................................................- 36 -道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 3 - 1 緒論1.1 我國道路交通發(fā)展?fàn)顩r交通運(yùn)輸是我國建設(shè)發(fā)展的重要一環(huán)，它不僅能加帶來經(jīng)濟(jì)效益，還能促進(jìn)社會發(fā)展、提高人民的生活水平、增強(qiáng)我國的綜合國力、加強(qiáng)我國的國防建設(shè)。我國政府大力發(fā)展交通運(yùn)輸，形成“經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通先行”的理念。其中，公路在交通運(yùn)輸中承擔(dān)著重要的角色。我國打 20 世紀(jì) 80 年代開始，就已經(jīng)步入了高速發(fā)展階段。隨著城市化被普及，快捷的交通路線網(wǎng)也大規(guī)模建設(shè)。據(jù)交通部的統(tǒng)計(jì)，目前我國的公路總里程多達(dá) 萬公里，居民機(jī)動車擁有量386.0達(dá)每千人 輛，全國機(jī)動車駕駛員的多達(dá) 萬人，其中汽車駕駛員人數(shù)為 3361 萬7072人，是我國汽車保有量的 倍，這種比率意味著國內(nèi)近幾年對車輛的生產(chǎn)只會有增無2.3減。 不但如此，我國在軌道交通上也相當(dāng)重視，國家“十一五”規(guī)劃明確設(shè)立了“超前規(guī)劃，適時(shí)建設(shè)”的方針，對于有條件的一二線城市和城市群地區(qū)要致力于把軌道交通作為優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域。在國家政策的領(lǐng)導(dǎo)下，我國的城市軌道交通會迎來快速發(fā)展時(shí)期。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，各地規(guī)劃建設(shè)軌道交通約 km，總投資約 億元；目60-5170前在建的有 余個(gè)項(xiàng)目。線路里程 多公里，投資規(guī)模 億元。大規(guī)模的建設(shè)和2042012高投入的資本可看出道路交通在目前國家建設(shè)中的影響力。展望未來，隨著我國城市化建設(shè)的日益發(fā)展，在道路交通上的投資力度會一直提升，全國人均機(jī)動車保有量會一直增加。1.2 我國道路交通噪聲污染現(xiàn)狀和帶來的危害雖然我國道路交通發(fā)展迅猛，但隨之而來的問題也不少。道路交通安全成了最顯著的問題，其中因噪聲污染而導(dǎo)致的交通事故和經(jīng)濟(jì)損失占有相當(dāng)一部分。據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，不同等級的道路兩側(cè)的噪聲敏感建筑物均會受噪聲污染，其中，高速公路兩側(cè)的建筑受污染程度最嚴(yán)重，達(dá)到 100%。噪聲污染不僅對駕駛員產(chǎn)生干擾，而且對道路兩側(cè)的居民和辦公人員也會帶來影響。近幾年來，我國城市道路交通噪聲值，穩(wěn)定在 上下，我國 的城市道路交72dB%80通干線噪聲平均值超過 。而一些一線或準(zhǔn)一線城市，例如北京、上海等，和一些70dB道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足的城市，例如長沙、南昌等的城市道路交通干線噪聲平均在。根據(jù) 《 城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》可知，我國大部分城市的道路交通dB7393-6G噪聲都明顯超出標(biāo)準(zhǔn)。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 4 - 表 1-1 城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)科學(xué)研究表明，人如果經(jīng)常工作、生活在噪聲非常大的環(huán)境中，會對中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成一定損害，更有甚者會使中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能出現(xiàn)紊亂，進(jìn)而大腦皮層產(chǎn)生興奮和平衡失調(diào)，最終造成條件反射異常、腦血管張力損害等各種疾病。從心理方面來說，噪音會引起失眠、不能集中注意力、記憶力下降等癥狀，而且會有心煩意亂、身體變得很敏感，脾氣異常暴躁等情緒，更有甚者會產(chǎn)生高血壓、潰瘍、糖尿病等一系列的不適。噪聲不僅給人、動物的身體和心理造成危害，還會有相當(dāng)程度的經(jīng)濟(jì)損失。國內(nèi)有部分學(xué)者有過對城市交通環(huán)境進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價(jià)。王晶對城市交通的社會成本進(jìn)行了計(jì)算，通過將交通造成的負(fù)面影響貨幣化，大致統(tǒng)計(jì)出 年北京市交通環(huán)境的投入約20為 億元，占當(dāng)年北京市 GDP 的 。93.82.9%李潔等相關(guān)人員，運(yùn)用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，通過城市道路交通噪聲對環(huán)境資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的影響進(jìn)行了評估， 年北京市因城市道路交通噪聲污染而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失0大致為 億元。52.1.3 采用聲屏障治理道路交通噪聲污染在對噪聲污染進(jìn)行治理時(shí)，一般會從聲源、聲波傳播路徑、受聲點(diǎn)三大方向上入手。從聲源處降噪的方式，大致有兩種：一.采用低噪聲路面，二.對車輛的整體性能適用區(qū)域 晝間（dB） 夜間（dB）0 類 50 401 類 55 452 類 60 503 類 65 554 類 70 55道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 5 - 進(jìn)行改進(jìn)，如發(fā)動機(jī)，輪胎等部分，這兩種降噪方式不僅在技術(shù)層面上有很大難度，而且每降噪 1dB 的經(jīng)濟(jì)投入非常巨大。從受聲點(diǎn)處降噪，對于人，可配戴耳罩、耳塞等；對于精密儀器設(shè)備來說，可將其擺放在隔聲間或隔振臺上，也可對一般樓房的玻璃進(jìn)行更換，使用雙層玻璃；或是在樓房前增設(shè)綠化帶，使其吸收噪音，等等這些方法一是會一定程度上改變居民的生活習(xí)慣，二是資源消耗巨大，并且使用不便。聲屏障，是設(shè)立于聲源與受聲點(diǎn)之間的一種隔聲障板，具有一定厚度和面密度的板或墻，對所經(jīng)此處的聲源發(fā)出的聲波有一個(gè)明顯的附加衰減，從而降低受聲區(qū)的噪音，主要應(yīng)用于公路、高速公路、高架復(fù)合道路和其他噪聲源的隔聲降噪。聲屏障一般降噪范圍在 5 至 20dB，降噪效果顯著，不僅如此，屏障還具有節(jié)約土地，易于拆卸等特點(diǎn)。在《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治》中指出，建設(shè)經(jīng)過已有的噪聲敏感建筑物集中區(qū)的高速公路，有可能造成環(huán)境噪聲污染的，應(yīng)當(dāng)設(shè)置聲屏障或者采取其他有效的控制環(huán)境噪聲污染的措施。根據(jù)國外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看，我國高速公路規(guī)模性建設(shè)聲屏障已必然。1.4國內(nèi)外道路聲屏障適用性發(fā)展?fàn)顩r一些發(fā)達(dá)國家在道路交通建設(shè)方面的起步較早，很早并且很重視如何減少道路交通建設(shè)對環(huán)境造成的負(fù)面影響。在七八十年代時(shí)就已在聲屏障的設(shè)計(jì)和施工方面進(jìn)行了深入研究和大量實(shí)驗(yàn)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。美國、日本、德國頒布了《聲屏障設(shè)計(jì)手冊》、《日本國家干線公路環(huán)境保護(hù)規(guī)范》、《公路聲屏障設(shè)計(jì)規(guī)范和補(bǔ)充技術(shù)規(guī)定》等一系列聲屏障設(shè)計(jì)規(guī)范。法國也在60 年代展開了有關(guān)聲屏障理論方面的研究，經(jīng)大量模擬分析并檢驗(yàn)，實(shí)施了大量工程。這些國家早已對聲屏障的構(gòu)件采取工業(yè)化生產(chǎn)，并對所實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)造價(jià)及道路景觀的設(shè)計(jì)上進(jìn)行大量研究，我國相關(guān)技術(shù)人可以借鑒其經(jīng)驗(yàn)。總的來說國內(nèi)在道路交通聲屏障方面的發(fā)展起步較晚。我國于 1992 年在貴州支黃果樹高速公路貴州工學(xué)院段建立了第一座公路聲屏障，采用陶?；炷疗鰤K。為了更好地發(fā)揮聲屏障降噪效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，聲屏障設(shè)計(jì)必須規(guī)范化。針對此方面，國家環(huán)保局公布并實(shí)施了《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測量規(guī)范》。但就目前來說國內(nèi)公路部門對高速公路噪聲研究僅著重于環(huán)境影響評價(jià)，在降低噪聲的實(shí)效方面，還不是很成熟，相關(guān)文獻(xiàn)較少。福建省環(huán)境檢測中心的林觀輝、甘建彪和福建鐵路環(huán)境監(jiān)測站的歐世挫于 2003 年在文獻(xiàn)《高速公路聲屏障降噪聲場的分布特性》中，通過對高速公路側(cè)向有、無聲屏障狀態(tài)下的聲場分布進(jìn)行大量計(jì)算分析，總結(jié)了高速公路聲屏障降噪聲場的分布規(guī)律；山西大學(xué)環(huán)科系王素萍通過預(yù)測高速公路交通噪聲影響，并對不同高度聲屏障的插入損失進(jìn)行了計(jì)算分析，得到結(jié)論：隨著道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 6 - 聲屏障高度的增加，一、二層測得的插入損失有顯著增加，又分析提出最優(yōu)的障板高度，為國內(nèi)在道路聲屏障方面的研究貢獻(xiàn)了許多。1.5研究內(nèi)容及意義本論文在《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測量規(guī)范》的基礎(chǔ)上，綜合各種聲屏障一類的文獻(xiàn)和專家意見，設(shè)計(jì)了一套相對完整的道路聲屏障的設(shè)計(jì)流程，總體適用于各種類型障板的一般情況。大致設(shè)計(jì)流程如圖 1.1 所示：圖 1-1 聲屏障設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)人員利用生成的 CAD 圖紙，對聲屏障進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)某一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)不符合目標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要改變 VB 程序中對應(yīng)的參數(shù)即可，然后生成已修改好的聲屏障CAD 圖紙。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 7 - 目前國內(nèi)在道路聲屏障方面的研究較一些發(fā)達(dá)國家來說還有許多不足，本論文所設(shè)計(jì)的流程和道路聲屏障計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟件，對降低道路交通噪音方面的研究有很大的幫助。2 道路聲屏障降噪機(jī)理2.1 相關(guān)名詞解釋2.1.1 聲屏障聲屏障設(shè)置于聲源和受聲點(diǎn)之間，能對在兩者之間傳播的聲波有顯著的附加衰減，從而減弱受聲點(diǎn)處的噪聲影響，且具有一定面密度的密實(shí)材料的設(shè)施，稱為聲屏障。2.1.2 隔聲量用來表示構(gòu)件對空氣聲的隔絕能力的物理量，又稱透射損失，計(jì)算方法如下式：（2-tiETLlg10?1）各種型號的聲屏障，透射損失不一樣，相應(yīng)的隔聲頻率特有顯著區(qū)別。2.1.3 吸聲系數(shù)聲波經(jīng)過障板時(shí)，材料吸收的聲能與入射的總聲能的比，叫做吸聲系數(shù)，符號σ，計(jì)算：（2-irirE??1?2）式中 -----聲波的入射聲能（J）i-----聲波被返回的聲能（J）r數(shù)值范圍居于 到 之間，而且隨著數(shù)值的增大，插入損失也越大。在聲學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)01一般使用 ， ， ， ， ， 這些頻率的吸聲系數(shù)來z125Hz5H10Hz204計(jì)算。建造聲屏障時(shí)，所選吸聲材料的吸聲系數(shù)至少 以上且達(dá)設(shè)計(jì)要求。5.道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 8 - 2.1.4 聲屏障插入損失插入損失 體現(xiàn)聲屏障的降噪效果，表示在保持原有環(huán)境的前提下，建造聲屏障IL始末受聲點(diǎn)的聲強(qiáng)度差值。建造障板前的聲強(qiáng)度經(jīng)實(shí)測獲得，建造障板后的聲強(qiáng)度一般應(yīng)達(dá)到環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)。2.1.5 降噪系數(shù)意旨材料在幾種頻率下的吸聲能力，通常在 ， ， ， 實(shí)z250HHz1020測獲得 的平均值，計(jì)算結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后兩位，最后一位取 或 。計(jì)算式如下：? 5（2-)(41201502???NRC3）2.2道路聲屏障的降噪機(jī)理在聲波的傳播途徑上設(shè)置聲屏障來降噪，比在聲源和受聲點(diǎn)處安裝其他隔聲設(shè)施來比，對技術(shù)、經(jīng)濟(jì)要求較低。聲波大致有三種方式經(jīng)過聲屏障：（1）繞過障板頂部和端部的繞射（2）聲波直接透過障板的透射（3）經(jīng)障板和車輛及其他障礙物的反射，通過對障板各種結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)，提高障板對噪聲的插入損失，擴(kuò)大受聲點(diǎn)的聲影區(qū)，即有效的隔聲區(qū)域，使受聲點(diǎn)噪聲有效下降，達(dá)到目標(biāo)值。圖 2-1 聲波的三種傳播途徑道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 9 - 2.2.1 透射（transmission)聲波直接穿透障板到受聲點(diǎn)的現(xiàn)象叫透射。透射聲強(qiáng)大小與障板材料、聲波頻率等因素有關(guān)。透射聲會改變障板的插入損失，在聲學(xué)設(shè)計(jì)中，這部分能量稱為透射減小量，符號 表示， 越小，障板對此路徑傳聲損失越大，降噪效果越顯著。通常iL?i要求 ，此時(shí)可以不計(jì)透射對障板總插入損失的影響。dBTi10??2.2.2 反射（reflection)聲波經(jīng)障板發(fā)生反彈的現(xiàn)象叫反射。聲波的反射聲能與障板尺寸，聲波波長等因素有關(guān)。聲波經(jīng)障板反射后，內(nèi)側(cè)噪聲干擾提升，又經(jīng)車輛及其他物體反射后，通過繞射到達(dá)受聲區(qū)，減小插入損失。因此設(shè)計(jì)聲屏障時(shí)，再障板內(nèi)側(cè)會附加一層吸聲材料，減弱反射聲對受聲點(diǎn)的影響。圖 2-2 聲波的反射途徑2.2.3 繞射（diffraction）聲波繞過障板頂部到達(dá)受聲點(diǎn)的現(xiàn)象稱為繞射，它最能決定障板的插入損失。在聲學(xué)設(shè)計(jì)中，有無障板時(shí)的繞射聲大小差值，叫做繞射聲衰減，用 表示。dL?道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 10 - 圖 2-3 聲波的繞射路徑道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 11 - 3.對聲屏障進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1確定聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值3.1.1 噪聲保護(hù)對象的確定保護(hù)對象可簡化成一個(gè)點(diǎn)，也可視作一個(gè)范圍，監(jiān)測點(diǎn)的位置通常選擇在前排房屋靠近道路一側(cè)前方 1.5 米左右。3.1.2 受聲區(qū)的確定一般選擇被污染最厲害的地區(qū)，主要考慮周圍地形地貌和其他相關(guān)因素來擬定，為達(dá)到降噪標(biāo)準(zhǔn)而定。3.1.3 聲屏障設(shè)立初的背景噪聲值背景噪聲值一種是可通過實(shí)測直接獲得，二是若背景噪聲值無法與其他干擾隔離，可先勘探受聲區(qū)的環(huán)境噪聲值，之后除掉其他干擾得到。交通噪聲值一般實(shí)測得到。3.1.4 聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值的確定假設(shè)背景噪聲值不大于該地區(qū)的噪音標(biāo)準(zhǔn)，那么降噪目標(biāo)值通過交通噪聲值除掉標(biāo)準(zhǔn)值獲得。假設(shè)即使設(shè)立聲屏障也無法達(dá)到降噪目標(biāo)時(shí)，也可以設(shè)想別的降噪方法。下表為具體監(jiān)測統(tǒng)計(jì)表格：表 3-1 噪聲監(jiān)測統(tǒng)計(jì)（白天）表 3-2 噪聲監(jiān)測統(tǒng)計(jì)（晚上）根據(jù)檢測中的超標(biāo)情況和道路聲屏障的特性，擬定最終目標(biāo)值。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 12 - 3.2位置的確定根據(jù)聲源和受聲點(diǎn)之間的相對位置和周邊的地形地貌，選擇最佳的障板位置。選擇的原則是利用聲源和受聲區(qū)的相對位置，或是可以借助周邊地形地貌等。一般情況下障板建立在公路邊緣，但許多地下線路也同樣設(shè)立于此，所以應(yīng)該謹(jǐn)慎選址。3.3幾何尺寸的確定3.3.1 長度長度選用原則：聲源經(jīng)障板末端到達(dá)受聲區(qū)的聲強(qiáng)度應(yīng)比聲源經(jīng)障板頂部的聲強(qiáng)度小 以上，計(jì)算公式如下：dB10（3-2132 )]0(tan[siLLL?????1） 式中： ----障板的理論長度（m）L---障板的端部長度（m）1---保護(hù)區(qū)長度（m）2---受聲點(diǎn)到障板的距離（m）3L聲屏障經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)長度：假設(shè)一個(gè)距道邊 范圍內(nèi)的受聲區(qū)域需要聲屏障降噪，m50則在平行于道路一側(cè)兩邊各伸出 的聲屏障，則因障板兩邊側(cè)向繞射聲對該受聲區(qū)6域降噪量的影響基本可以不計(jì)。3.3.2 高度障板高度對聲學(xué)設(shè)計(jì)最重要，它的合理性決定了障板繞射聲衰減的強(qiáng)度。 根據(jù)所確定的監(jiān)測點(diǎn)和聲源位置和聲屏障位置所畫下圖：道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 13 - 圖 3-1 聲屏障的形式簡圖 由下式求得聲屏障的有效高度： 2 2112212212 )(*)()()*()*( lplplllllplplh ???????????（3-2）式中 -------聲屏障的有效高度（ m）h-------受聲點(diǎn)距聲源的高度（m）p-------受聲點(diǎn)至聲源的水平距離（ m）L-----受聲點(diǎn)至聲屏障的水平距離（m）1δ-------聲程差（m）3.3.3 厚度計(jì)算厚度時(shí)，應(yīng)滿足隔聲材料的 TL 較障板邊緣最大繞射聲衰減大 10dB。下式計(jì)算透射損失： （3-26)lg(5.14??MfTL3）式中 -------隔聲量 dBTL-------面密度 kg/m2------聲波頻率 Hzf遵循厚度計(jì)算應(yīng)滿足的條件， .計(jì)算公式如下：10???道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 14 - （3-?fMdL5.14360????4）式中： -----聲學(xué)厚度 md---繞射聲損失 dB L?-----聲波頻率 Hz（A 計(jì)權(quán)等效頻率 ）f Hz50γ----材料的密度 kg/m3 3.4聲學(xué)設(shè)計(jì) 3.4.1 繞射聲衰減在城市道路中，因道路車流量而把聲源視作無線長不相干線聲源來計(jì)算（3-???????????????????????1340,1ln(23g10,arct41l22cfttcftLd ??5）式中： ------聲波頻率（Hz）fδ-----聲程差（m）C-----聲速（m/s）判斷用哪種情況進(jìn)行計(jì)算時(shí)，用檢測時(shí)對車流量的統(tǒng)計(jì)去判斷，超過 輛/時(shí)就80可以近似為無線長不相干線聲源去計(jì)算，目前國內(nèi)城市大部分需要設(shè)置聲屏障的道路大只有兩種：①高速公路②市內(nèi)高架橋，這兩種道路的車流量平均超過了 輛/時(shí)，1所以 VB 程序中只針對第二種情況去進(jìn)行計(jì)算。3.4.2 反射降低量目前建立吸聲型聲屏障，均會在內(nèi)側(cè)附加一層吸聲材料。一般會滿足：當(dāng)降噪系數(shù) 超過 ，而且 比 小時(shí)，可以忽略不計(jì)；假設(shè)吸聲系數(shù)比 小，則用NRC5.0rL?dB1 5.0下式進(jìn)行計(jì)算：道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 15 - （3-)1lg(0????rL6）式中 σ----反射面的吸聲系數(shù)3.4.3 透射減小量（1）確定聲屏障的傳聲損失：對于單層障板，當(dāng)聲波垂直于障板入射時(shí)，它的隔聲量的計(jì)算式為：(3-7)5.42lg???mfTL式中： ----頻率 Hzf----面密度 kg/m2m在實(shí)際情況下，因聲波的入射通常是無規(guī)律的，所以實(shí)際計(jì)算的隔聲量要比按上式計(jì)算的要小一些，大致小 ，即：dB54?（3-8lg??fTL8）（2）計(jì)算透射降低量 tL?（3-)10lg(10//Tdt d?????9）式中： -----聲屏障的傳聲損失TL---聲屏障繞射聲損失 d?3.4.4 插入損失插入損失為理論降噪值，通常應(yīng)比前述所確定的降噪目標(biāo)值大，在實(shí)際設(shè)立聲屏障時(shí)，若繞射聲衰減減去透射減小量大于 ，則忽略 ；當(dāng) ，dB10tL?5.0?NRC時(shí)，就不計(jì) ；若受聲點(diǎn)與聲源相近且為軟地面時(shí)，就不計(jì)障礙物聲衰減dBLr1??rL?；若建造聲屏障始末其余障礙物不變，就不計(jì)地面吸收聲衰減 。g s（3-),max(gsrtd LI???10） 式中： ------繞射聲衰減（dB ）d------透射修正量（dB）tL------反射降低量（dB ）r?------地面吸收聲衰減（dB)s道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 16 - ------障礙物聲衰減（ dB）gL?一般地面吸收聲衰減和障礙物聲衰減不應(yīng)該一起存在，在聲屏障建造完后，先前的障礙物或地面效應(yīng)均被破壞。因此，在計(jì)算時(shí)就不考慮 和 ，計(jì)算式為：gL?s（3-rtdLLI???11）3.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5.1 聲屏障的隔聲降噪設(shè)計(jì)就隔聲能力而言，當(dāng)聲屏障的隔聲量大于聲屏障設(shè)計(jì)降噪目標(biāo)值 以上即可，dB10障板材料隔聲量大致在 ，一般材料就可以。不僅如此，在滿足道路交通順暢dB302?前提下，應(yīng)選擇使用壽命長，堅(jiān)固耐腐蝕的材料，且一定的機(jī)械強(qiáng)度，能在該地區(qū)的各種惡劣條件下保持自身特性。目前在國內(nèi)道路聲屏障建設(shè)中，大多采用 即聚甲基丙烯酸甲酯作為隔聲材料。PMA這種材料有非常好的光學(xué)性質(zhì)，其中白光的穿透性高達(dá) 。良好的堅(jiān)韌性；而且它%92具有優(yōu)良的絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度；抗腐蝕性能強(qiáng)；易加工；但當(dāng)負(fù)荷慢慢增加之后，就會發(fā)生應(yīng)力開裂的現(xiàn)象。勻質(zhì)單層板的隔聲性能基本上遵循質(zhì)量定律，大都只通過增加介質(zhì)的厚度或面密度提高障板的透射損失。這非但經(jīng)濟(jì)性較差，而且降噪效果不好。若將障板平均分成兩部分，采用雙層隔聲障板，中間為空氣，每層板的厚度是前述計(jì)算聲屏障聲學(xué)厚度的一半，就可有比單層實(shí)心結(jié)構(gòu)更好的降噪效果，而且經(jīng)濟(jì)可行。圖 4-4 聲波在雙層板中傳播路徑道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 17 - 根據(jù)所查閱相關(guān)資料，國內(nèi)目前普遍用于城市道路中的聲屏障大都采用折壁型和圓弧型，隔聲效果較好，且經(jīng)濟(jì)，易建造。VB 程序中選用折壁型聲屏障進(jìn)行設(shè)計(jì)。上部采用折壁型中的逆 L 型，折角 ，通過聲源位置和計(jì)算的聲屏障的有效高?120度確定折壁部分伸出長度和障板的實(shí)際高度。圖 4-5 聲屏障等效高度示意圖障板中部使用雙層 PMMA 板，邊緣處填充鋁制鎘塊。在材料的總質(zhì)量一定得情況下，雙層障板的降噪效果更好，而且對道路壓強(qiáng)減小，減輕道路負(fù)荷。單板尺寸為： x x HmBLm式中： ：等效高度-實(shí)際高度 ：（厚度）=聲學(xué)厚度/2 B： 人為設(shè)定L根據(jù)障板中部結(jié)構(gòu)中單板厚度和人為設(shè)定的長度來確定結(jié)構(gòu)，具體的選材下文中對吸聲結(jié)構(gòu)中有選擇過程。3.5.2 聲屏障吸聲降噪設(shè)計(jì)為了降低反射聲波對障板降噪的影響，通常會在道路一側(cè)附加一層吸聲材料，和反射式聲屏障相比，降噪效果更顯著。微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)能很好的滿足雙層板隔聲結(jié)構(gòu)：后部夾空氣層，有共振薄板的效果?？諝鈱記]有任何其他材料。通常用鋁板或鋼板制作。泡沫鋁是近些年發(fā)展起來的新型吸聲材料，它有優(yōu)良的吸聲性能和物理性能。低密度、抗沖擊力強(qiáng)、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 18 - 3.5.3 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為了達(dá)到障板與立柱和障板之間的密封和降噪效果，可以用彈簧套或是墊圈等對障板固定。為了既便于障板裝卸，又要保證障板與鋼立柱密封，可以將彈簧套或者墊圈穿在固定螺栓上堵絕聲波的透射。而且，因所設(shè)計(jì)的降噪結(jié)構(gòu)的彈性支撐特性，可緩沖障板自身的振動，可避免振動帶來地?fù)p壞。障板的上下部擋板和通透障板的鋁框相接時(shí)，擋邊遮住了上下拼接時(shí)產(chǎn)生的縫隙，形成了良好的密封。3.5.4 景觀設(shè)計(jì)景觀設(shè)計(jì)同樣是聲屏障設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，不僅要考慮到障板對周圍建筑的遮光影響，還應(yīng)考慮到駕駛?cè)藛T和周圍住戶對此設(shè)施的感受，即控制路容大小。在設(shè)計(jì)時(shí)，所選材料應(yīng)具有良好的透光性；障板表面的線條應(yīng)給人以清新舒爽的感覺；還要控制障板的高度，盡量減小給周圍住戶在視野上的阻擋。聲屏障的設(shè)立不僅能達(dá)到降噪要求，而且能和環(huán)境和諧共生，有最佳效果。道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 19 - 4．聲屏障計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)4.1聲屏障降噪目標(biāo)值主要程序圖 4-1 確定聲屏障降噪目標(biāo)值Private Sub Command2_Click()Dim a, b, c, d, e, f, g As String’定義參數(shù)a = Val(Text1.Text)b = Val(Text2.Text)c = Val(Text3.Text)d = Val(Text4.Text)e = Val(Text5.Text)f = Val(Text6.Text)g = Val(Text7.Text) ’賦值Text5.Text = c - aText6.Text = d – b ’計(jì)算If e < f ThenText7.Text = Int(Text6.Text)ElseText7.Text = Int(Text5.Text)End If ’if 語句進(jìn)行判斷End Sub道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 20 - 4.2尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要程序圖 4-2 尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Private Sub Command1_Click()Dim b, c, d, e, f As String ’定義b = Val(Text2.Text)c = Val(Text3.Text)d = Val(Text4.Text)e = Val(Text5.Text)f = e * Sqr(c * c + b * b)g = c * c - c * d ’賦值h = ((f + g) + Sqr((f + g) + (2 * f + c * c) * 2 * f * (c - d) - (c - d) ^ 2)) / (2 * f + c * c) ’高度計(jì)算Text6.Text = 430End Sub4.3聲學(xué)參數(shù)計(jì)算的主要程序圖 4-3 聲學(xué)參數(shù)計(jì)算道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 21 - Private Sub Command1_Click()Dim a%a = Val(Text1.Text)Text2.Text = 10 * Log(1 - a) / Log(10)’ 聲學(xué)參數(shù)計(jì)算End Sub4.4障板參數(shù)統(tǒng)計(jì)主要程序圖 4-4 降噪結(jié)構(gòu)計(jì)算點(diǎn)擊生成圖紙后出現(xiàn)如圖 4-5圖 4-5 障板形式簡圖道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 22 - Private Sub Command1_Click()Dim chang, gao, dgao, hou As Stringchang = 240gao = 430dgao = 60hou = 40pi = 4# * Atn(1#)Picture1.Scale (-50, 500)-(500, -50)Picture1.Line (-30, 0)-(chang, 0)Picture1.Line (0, 0)-(0, gao)Picture1.Line (-30, gao)-(chang, gao)Picture1.Line (chang, gao)-(chang, 0)Picture1.Line (0, gao - dgao)-(chang, gao - dgao)Picture1.Line (0, gao - 2 * dgao)-(chang, gao - 2 * dgao)Picture1.Line (0, gao - 3 * dgao)-(chang, gao - 3 * dgao)Picture1.Line (chang + 100, 0)-(chang + 100 + hou, 0)Picture1.Line (chang + 100, 0)-(chang + 100, gao - dgao)Picture1.Line (chang + 100, gao - dgao)-(chang + 100 + hou, gao - dgao)Picture1.Line (chang + 100, gao - 2 * dgao)-(chang + 100 + hou, gao - 2 * dgao)Picture1.Line (chang + 100, gao - 3 * dgao)-(chang + 100 + hou, gao - 3 * dgao)Picture1.Line (chang + 100, gao - dgao)-(chang + 100 - dgao * Cos(45 * pi / 180), gao - dgao + dgao * Sin(45 * pi / 180))Picture1.Line (chang + 100 - dgao * Cos(45 * pi / 180), gao - dgao + dgao * Sin(45 * pi / 180))-(chang + 100, gao)Picture1.Line (chang + 100, gao)-(chang + 100 + hou, gao - dgao + hou * Tan(15 * pi / 180))Picture1.Line (chang + 100 + hou, gao - dgao + hou * Tan(15 * pi / 180))-(chang + 100 + hou, 0)Picture1.Line (chang + 100 + hou, gao - dgao + hou * Tan(15 * pi / 180))-(chang + 100, gao - dgao)Picture1.Line (-15, 0)-(-15, gao)道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 23 - Picture1.Line (-15, 0)-(-20, 10)Picture1.Line (-15, 0)-(-10, 10)Picture1.Line (-15, gao)-(-20, gao - 10)Picture1.Line (-15, gao)-(-10, gao - 10)Picture1.CurrentX = -50: Picture1.CurrentY = gao / 2Picture1.Print Str(gao)Picture1.Line (0, gao)-(0, gao + 30)Picture1.Line (chang, gao)-(chang, gao + 30)Picture1.Line (0, gao + 15)-(chang, gao + 15)Picture1.Line (0, gao + 15)-(10, gao + 20)Picture1.Line (0, gao + 15)-(10, gao + 10)Picture1.Line (chang, gao + 15)-(chang - 10, gao + 20)Picture1.Line (chang, gao + 15)-(chang - 10, gao + 10)Picture1.CurrentX = chang / 2: Picture1.CurrentY = gao + 40Picture1.Print Str(chang)Picture1.Line (chang, gao)-(chang + 30, gao)Picture1.Line (chang, gao - dgao)-(chang + 30, gao - dgao)Picture1.Line (chang + 15, gao - dgao)-(chang + 15, gao)Picture1.Line (chang + 15, gao - dgao)-(chang + 10, gao - dgao + 10)Picture1.Line (chang + 15, gao - dgao)-(chang + 20, gao - dgao + 10)Picture1.Line (chang + 15, gao)-(chang + 10, gao - 10)Picture1.Line (chang + 15, gao)-(chang + 20, gao - 10)Picture1.CurrentX = chang + 20: Picture1.CurrentY = gao - dgao / 2Picture1.Print Str(dgao)Picture1.Line (chang + 100, 0)-(chang + 100, -30)Picture1.Line (chang + 100 + hou, 0)-(chang + 100 + hou, -30)Picture1.Line (chang + 100 + hou, -15)-(chang + 100, -15)Picture1.Line (chang + 100 + hou, -15)-(chang + 100 + hou - 10, -10)Picture1.Line (chang + 100 + hou, -15)-(chang + 100 + hou - 10, -20)Picture1.Line (chang + 100, -15)-(chang + 100 + 10, -10)Picture1.Line (chang + 100, -15)-(chang + 100 + 10, -20)Picture1.CurrentX = chang + 100 + hou / 6: Picture1.CurrentY = -20Picture1.Print Str(hou)道 路 聲 屏 障 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)- 24 - Picture1.Line (chang + 100, gao - dgao)-(chang + 100 - 30, gao - dgao)Picture1.Line (chang + 100 - 10, gao - dgao)-(chang + 100 - dgao / 4 * Cos(45 * pi / 180), gao - dgao + dgao / 4 * Sin(45 * pi / 180))Picture1.CurrentX =