摘要：近年我国基础交通建设发展迅速，尤其是公路、铁路等交通运输工程建设发展更为猛烈。高速铁路由于它的优越性在交通工程中逐渐得到了广泛的应用。但是，高速铁路在投入运行和使用时难免会产生令人反感的噪音，尤其是高速铁路桥梁恰好处于人口密集的敏感区域时，噪声严重影响周围居民的日常生活。因此，要想解决高速铁路桥梁噪声问题，就必须要想办法消除噪音所带来的不良影响。声屏障的应用就可以很好的解决这一问题，它可以极为有效的隔绝噪音，使位于高速铁路桥梁周围的居民尽可能免受噪音的干扰。但是声屏障种类繁多，不同的声屏障具有不同的隔绝噪音效果。基于此，本文从隔绝噪音的声屏障的应用概况、常见声屏障的结构形式及声学设计、全封闭式声屏障的降噪效果等方面进行了简要的概述。
关键词：高速铁路桥：全封闭声屏障；降噪；效果分析
1.声屏障的应用概况
就目前来说，要解决交通噪音问题，声屏障是首选，它也因此成为了铁路施工方面的一个重要环节。随着人们对生活环境的要求越来越高，各种形式的声屏障都在得到大量的测试和应用。为了更好的保障高速铁路附近居民对环境的需求，声屏障的应用数量和规模逐渐扩大，声屏障结构材质同时也在不断得到改进，根据各方收到的噪音检测数据来看，一般情况下降噪效果可以达到10~20dB(A)，虽然运用效果较好，但全封闭式声屏障在高速铁路尤其是在高速铁路桥面应用板块还是一个短板，未来还是需要继续加强的。要想在高速铁路桥上应用全封闭声屏障首先考虑隔声问题，在全封闭的声屏障中行车，使外界不被噪声污染，并保证行车安全，其难度还是较大的。
2.常见声屏障的结构形式及声学设计
（1）直立式声屏障
直立式声屏障主要有两种材料类型，分为插板式金属声屏障和插板式非金属（混凝土）声屏障。直立声屏障是高速铁路桥降噪应用中使用频率最高的一种结构形式，它与其它类型的结构形式的屏障相比具有组装简单、技术完善、节约施工空间等突出特性，因此它在声屏障中的用量接近90%。但这种直立式声屏障也有其缺陷所在，即它的降噪效果与它自身的高度、吸隔声性能有着直接的关联，而且在应用过程中可能会造成一定的声衍射问题。通过测试，应用直立式声屏障需要把控好它与高速铁路桥面的距离，直线距离不得小于3.4米，但也不可大于4.175米；高度保持在2.15~3.15米之间，在控制好这样的测量范围情况下，它的降噪效果大约是5~10dB(A)。
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（2）整体弧形声屏障
整体弧形声屏障属于一种创新型的声屏障结构形式，兴起来的时间较短，但是这种整体弧形声屏障可以有效的扩大声屏障外侧的声影区域，再加上高速铁路桥上的声程较短，就显得它的降噪效果较为明显。而且这种整体弧形声屏障的结构较为简单、而且质地较轻便，用于在高速铁路桥上降噪可以较好的减少桥面的受力状况并保持一定的美观性。
（3）半封闭式声屏障
半封闭式声屏障适用于高速铁路桥两侧的区域对噪音的要求不一致的区域，在对噪音要求较高的一侧安装声屏障，另一侧敞开即可。与全封闭式声屏障相比，半封闭式声屏障由于只有一侧是封闭的，就能使得高速铁路桥保持通风，而且能够采光充分。经过专业测试和分析，可以确定半封闭式声屏障的降噪效果可以达到15dB(A).
（4）全封闭式声屏障
“全封闭式声屏障”是指在高速铁路桥梁段安装“车厢”状的屏障结构，将过往列车行驶所产生的噪音都包裹于该“车厢”，同时也把列车行驶时与钢轨摩擦产生的噪声以及桥梁共振产生的噪声全部隔离在声屏障内，大大提高了声屏障的隔声效果。
全封闭声屏障采用全轻钢结构，两侧的隔声结构由固定在桥梁翼缘板上的钢立柱支承、顶部的隔声结构由固定在钢立柱上的钢梁支承，钢立柱将采用种植地脚螺栓的方法固定在桥梁翼缘板上。支承钢结构设计为便于施工安装，构件在工厂预制，现场安装连接，最大限度地减少现场的施工安装工程量，考虑到全封闭声屏障是设置在线路上的构筑物，支承钢结构的设计充分考虑了结构的牢固性。
全封闭声屏障的顶部设计为拱形，两侧面设计为直立式，这一构造形式主要是为了使得整个桥梁的造型更为协调、车辆可以放心同行。
全封闭声屏障两侧的吸声隔声结构采用了JZP型声屏障的结构和安装形式。吸声隔声结构和隔声窗都插在工字钢的主立柱和副立柱的两侧槽中，用弹簧卡子固定，顶板中间部分是PVC阳光板，有一定的采光作用，两边是夹芯彩钢板和吸声层复合隔声结构，采用夹芯彩钢板是为了顶板的外观协调，也有较好的防腐和防雨性能，安装和密封也比较方便。
全封闭声屏障的独特之处就在于将高速铁路桥面置于一种密封的环境中，经过该路面的列车噪声和钢轨的反射噪声都被包罗在声屏障内，没有直达噪声和绕射噪声的影响，全封闭声屏障可以牢牢的封闭声源，只有少量的噪声会通过隔声构件向外透射，并被分散。所以，与其他三种形式的声屏障相比，在削弱噪音方面，全封闭声屏障是最佳的选择。据调查，南京市的惠民三期高速铁路桥面使用的全封闭声屏障是我国的首例，在得到了良好的反馈之后才正式被应用于高速铁路以及其它道路类型中。全封闭声屏障的降噪效果可以稳定在20~25dB(A)左右。
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3.全封闭声屏障的降噪效果
目前高速铁路封闭式声屏障措施中，在桥梁上采用全封闭声屏障措施的已有通车运营线路，降噪应用效果也十分明显。针对桥梁现有的全封闭声屏障降噪效果有实测数据，全封闭式声屏障降噪效果可通过研究建模计算得出。
(1)在沪昆高速铁路桥梁段架构单侧的隔声屏障后对周围的敏感区域进行噪音数据采集后，与安装隔声屏障之前相比有了较为明显的改观。在距离声屏障中部距离桥梁中心段28m、桥面以上1.3m处实施监测后的测试结果表明:该线路单侧封闭式声屏障的噪音音量减弱了大约10～15dB(A)。
(2)沪昆高速铁路（杭长段）金华地区桥梁的降噪措施是安装全封闭声屏障，经过实地数据检测后，发现该桥段的噪音明显减弱，而且周边的音量环境也变得较为理想，其噪音音量减弱了约15dB(A)。
(3)单侧封闭式声屏障(路基声屏障、直立部分约9m、顶部单元板宽度约13m、动车组运行速度约100km/h)，采用边界元法、能量叠加法等数值计算方法，利用SYSNOISE、VAone等噪声预测软件，通过建模方式取得理论降噪效果，并结合国内铁路现有直立式、倒L式，以及轨道交通实际应用的框架式结构声屏障降噪效果类比加以验证分析，路基半封闭金属插板声屏障的插入损失可以达到16dB(A)以上。
4.结论与建议
（1）根据全封闭式声屏障的应用效果来看，全封闭式降噪效果远远高于半封闭式声屏障，半封闭式声屏障的降噪效果一般稳定在15dB(A)左右。
（2）在高速铁路桥上利用全封闭式声屏障来降噪目前还处于摸索阶段，在后期的应用过程中还需要积极开展封闭式声屏障的声学性能、结构形式、景观设计、接触网、环控通风、检修通道等附属工程的综合设计，对声屏障工程造价、施工组织、施工质量、运行安全等深入研究，通过风洞试验和仿真分析高速列车通过时封闭式声屏障内部气动力状态，并确定不同形状声屏障风压力体型系数。
(3)排除其他因素，单就分析环境保护和降噪这两方面的话，全封闭声屏障的降噪效果是最佳的，理论上来讲应该得到极大的推行，尤其是在穿越人群聚集地的区域更要大力实施。
参考文献
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[3]吴小萍, 段贤伟, 杜鹏程, et al. 基于NSGA-Ⅱ算法的高速铁路声屏障高度多目标优化[J]. 铁道科学与工程学报, 2019(6):1369-1374.
论文作者:杨光辉
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月第5期
论文发表时间:2020/4/30
标签：屏障论文; 降噪论文; 高速铁路论文; 效果论文; 全封闭论文; 噪音论文; 结构论文; 《城镇建设》2020年2月第5期论文;