论文部分内容阅读
摘要：随着城市规划及建设步伐的加快，居民生活质量提高，交通产生的噪音也受到了高度重视，声屏障作为有效降低噪声的措施在越来越多的地方得到了应用，本文结合郑州市轨道交通高架线路附近噪声敏感点及噪声地段设置全封闭声屏障的实例，提出并设计出了声屏障的导水模块，探究了全封闭声屏障导排水问题，以期为类似工程提供参考。
关键词：全封闭声屏障 轨道交通 导排水
1 引言
根据《声屏障结构技术标准》相关规定，吸声屏应设置排水构造[1]，高架区间的雨水不能直接散流到桥下，应通过有组织排水措施先收集雨水，然后通过管道引入地面排水系统。目前国内许多声屏障工程案例中，声屏障本体不具备导排水功能，故存在以下两个问题：
（1）降雨天雨水顺声屏障通过桥梁遮板流到桥梁下方形成水帘，影响行车安全;（图1）
（2）桥梁遮板长期受雨水影响，容易生长苔藓影响美观;（图2）
2 导水模块结构说明
本工程实例中全封闭式声屏障立柱标准间距为2米，立柱通过与预埋螺栓连接方式固定于桥梁护栏板上，声屏障基本组成由下到上依次为：金属吸声板、亚克力窗、金属吸声板、透明隔声聚碳酸酯板，顶部通常开口，满足自然通风和排烟要求。导水模块由面板、背板和侧板构成其主框架，模塊正、反面的面板、背板和位于模块侧面的侧板通过采用封头并配合铆钉相互固定连接构成;面板上设有数排间隔均匀分布的排水孔;背板上设有数排间隔均匀分布的导水孔，相邻两排导水孔呈交叉错位排列，其目的是增加积水的面积;错位排列是为能更好的收集雨水，防止雨水从孔间隙流出（图3、图4所示）。
导水模块的制作组装：先连续辊压、折弯或模具压制铝合金穿孔面板和铝合金背板，再进行喷塑防腐处理，然后将镀锌钢板折弯成槽型筋板，组装焊接成整体骨架。将透水层固定于整体骨架侧面，固定方式可采用结构胶粘接、自攻钉固定或自攻钉（铆钉）加压板固定，再将组装成的整体骨架和透水层装进铝合金背板形成的结构内，确保铝合金穿孔背板与透水层贴合，并在整体骨架填充多孔吸声材料。将铝合金穿孔面板通过铆钉进行固定，最后将封头与金属吸声板两端采用铆钉固定，铆钉应确保连接整体骨架、铝合金面板、铝合金背板和封头。
3 导水模块的工艺布置
4 导水模块导排水原理
本吸隔声导水模块由面板、背板和侧板构成其主框架，同时，还在模块内部分别增设一层透水层和一层多孔吸声材料，这使得本模块自身具有一定的厚度和密实度，从而使本模块具有较好的隔声性能;其次，由于本模块具有由带有通孔的面板、背板以及位于面板和背板之间的空腔结构组成的共振吸声腔结构，因此，本模块具有较好的吸声性能;此外，空腔结构内填充多孔吸声材料模块内部形成吸声层，当噪声从面板进入，并依次经过透水层和多孔吸声材料，最后再从背板出去的这个过程中，噪声会在多孔吸声材料的吸声作用下被大幅吸收，达到有效降低噪音的目的，因此，本模块采用这种结构也具有非常良好的吸声性能;此外，本模块通过在其面板和背板上设置数排呈交叉错位排列的排水孔和导水孔，并在模块内部设置一层透水层，从而可以使本模块还具有良好的排水性能、透水性能以及导水性能。
5 导水模块的优点
将声屏障与桥梁遮板接触处的常规声屏障模块替换为具有导排水功能的导水模块，让雨水沿着桥梁遮板内壁汇集到桥梁排水系统，从而实现有组织排水。该导水模块优点如下：
（1）能解决桥下形成水帘及桥梁遮板外侧长青苔的问题;
（2）不改变现有的桥梁设计;
（3）不改变现有声屏障的安装方式，不增加施工难度;
（4）对造价影响小。
6 导水模块的性能参数
（1）规格：1960×500×80～120mm;
（2）面密度：小于40kg/㎡;
（3）隔声量：≥30dB（A）;
（4）抗冲击性能：30J落锤试验合格;
（5）抗弯承载：7KPa未见断裂;
（6）抗疲劳：400万次循环试验合格。
（7）燃烧性能：A级
7 导水模块透水面积计算
根据郑州市的降雨条件，按桥面跨度为21450mm进行理论透水面积计算：
a.暴雨强度计算：
根据机械工业部第四设计研究院提供的郑州市暴雨强度计算公式为：
I=3073（1+0.892lgP）/（t+15.1）0.824[2]
I=3073（1+0.892lg50）/（120+15.1）0.824
I=107.8813L/（s·ha）
式中：
P=设计重现期，取10年
T=降雨历时120min（一般取值在1-200min）
b.设计雨水流量
Qy=Ψ·q·F
Qy=107.8813*0.9*0.001945=0.1888（L/s）
式中：
Qy—设计雨水流量（L/s）;
Ψ—径流系数;取0.9
q—暴雨强度（L/s·ha）;
F—汇水面积（ha）
c.需要渗透的面积
A=Q/V=0.1888 L/s÷1.5*10-2 cm/s=1.26㎡
式中：V=1.5*10-2 cm/s（透水吸声板检测报告中查得）
经过计算我们可以知道在在郑州市遭遇10年一遇的特大暴雨，跨度为21.45m的全封闭声屏障每跨需要的透水面积为1.26㎡。而导水模块面积2×0.98㎡>需要的透水面积1.26㎡，因此导水模块透水面积满足要求。
8 结 语
使声屏障保证吸隔声的基本功能前提下实现屏体外侧雨水渗到内侧的功能，该导水模块通用于所有桥梁结构，其具有吸声功能、隔声功能、排水功能、透水功能以及导水功能，将其应用于声屏障时，不仅可以满足声屏障对吸隔声性能的要求，还能解决声屏障因受雨水长期影响而导致桥梁遮板外侧生长青苔以及雨水通过桥梁遮板顺流到桥下形成水帘而对桥梁下部的行车造成安全隐患的问题，十分符合我国现代化建设可持续发展的需要。
参考文献
[1]《声屏障结构技术标准》（GB/T51335-2018）
[2]《给水排水设计手册 第五册 城镇排水》
关键词：全封闭声屏障 轨道交通 导排水
1 引言
根据《声屏障结构技术标准》相关规定，吸声屏应设置排水构造[1]，高架区间的雨水不能直接散流到桥下，应通过有组织排水措施先收集雨水，然后通过管道引入地面排水系统。目前国内许多声屏障工程案例中，声屏障本体不具备导排水功能，故存在以下两个问题：
（1）降雨天雨水顺声屏障通过桥梁遮板流到桥梁下方形成水帘，影响行车安全;（图1）
（2）桥梁遮板长期受雨水影响，容易生长苔藓影响美观;（图2）
2 导水模块结构说明
本工程实例中全封闭式声屏障立柱标准间距为2米，立柱通过与预埋螺栓连接方式固定于桥梁护栏板上，声屏障基本组成由下到上依次为：金属吸声板、亚克力窗、金属吸声板、透明隔声聚碳酸酯板，顶部通常开口，满足自然通风和排烟要求。导水模块由面板、背板和侧板构成其主框架，模塊正、反面的面板、背板和位于模块侧面的侧板通过采用封头并配合铆钉相互固定连接构成;面板上设有数排间隔均匀分布的排水孔;背板上设有数排间隔均匀分布的导水孔，相邻两排导水孔呈交叉错位排列，其目的是增加积水的面积;错位排列是为能更好的收集雨水，防止雨水从孔间隙流出（图3、图4所示）。
导水模块的制作组装：先连续辊压、折弯或模具压制铝合金穿孔面板和铝合金背板，再进行喷塑防腐处理，然后将镀锌钢板折弯成槽型筋板，组装焊接成整体骨架。将透水层固定于整体骨架侧面，固定方式可采用结构胶粘接、自攻钉固定或自攻钉（铆钉）加压板固定，再将组装成的整体骨架和透水层装进铝合金背板形成的结构内，确保铝合金穿孔背板与透水层贴合，并在整体骨架填充多孔吸声材料。将铝合金穿孔面板通过铆钉进行固定，最后将封头与金属吸声板两端采用铆钉固定，铆钉应确保连接整体骨架、铝合金面板、铝合金背板和封头。
3 导水模块的工艺布置
4 导水模块导排水原理
本吸隔声导水模块由面板、背板和侧板构成其主框架，同时，还在模块内部分别增设一层透水层和一层多孔吸声材料，这使得本模块自身具有一定的厚度和密实度，从而使本模块具有较好的隔声性能;其次，由于本模块具有由带有通孔的面板、背板以及位于面板和背板之间的空腔结构组成的共振吸声腔结构，因此，本模块具有较好的吸声性能;此外，空腔结构内填充多孔吸声材料模块内部形成吸声层，当噪声从面板进入，并依次经过透水层和多孔吸声材料，最后再从背板出去的这个过程中，噪声会在多孔吸声材料的吸声作用下被大幅吸收，达到有效降低噪音的目的，因此，本模块采用这种结构也具有非常良好的吸声性能;此外，本模块通过在其面板和背板上设置数排呈交叉错位排列的排水孔和导水孔，并在模块内部设置一层透水层，从而可以使本模块还具有良好的排水性能、透水性能以及导水性能。
5 导水模块的优点
将声屏障与桥梁遮板接触处的常规声屏障模块替换为具有导排水功能的导水模块，让雨水沿着桥梁遮板内壁汇集到桥梁排水系统，从而实现有组织排水。该导水模块优点如下：
（1）能解决桥下形成水帘及桥梁遮板外侧长青苔的问题;
（2）不改变现有的桥梁设计;
（3）不改变现有声屏障的安装方式，不增加施工难度;
（4）对造价影响小。
6 导水模块的性能参数
（1）规格：1960×500×80～120mm;
（2）面密度：小于40kg/㎡;
（3）隔声量：≥30dB（A）;
（4）抗冲击性能：30J落锤试验合格;
（5）抗弯承载：7KPa未见断裂;
（6）抗疲劳：400万次循环试验合格。
（7）燃烧性能：A级
7 导水模块透水面积计算
根据郑州市的降雨条件，按桥面跨度为21450mm进行理论透水面积计算：
a.暴雨强度计算：
根据机械工业部第四设计研究院提供的郑州市暴雨强度计算公式为：
I=3073（1+0.892lgP）/（t+15.1）0.824[2]
I=3073（1+0.892lg50）/（120+15.1）0.824
I=107.8813L/（s·ha）
式中：
P=设计重现期，取10年
T=降雨历时120min（一般取值在1-200min）
b.设计雨水流量
Qy=Ψ·q·F
Qy=107.8813*0.9*0.001945=0.1888（L/s）
式中：
Qy—设计雨水流量（L/s）;
Ψ—径流系数;取0.9
q—暴雨强度（L/s·ha）;
F—汇水面积（ha）
c.需要渗透的面积
A=Q/V=0.1888 L/s÷1.5*10-2 cm/s=1.26㎡
式中：V=1.5*10-2 cm/s（透水吸声板检测报告中查得）
经过计算我们可以知道在在郑州市遭遇10年一遇的特大暴雨，跨度为21.45m的全封闭声屏障每跨需要的透水面积为1.26㎡。而导水模块面积2×0.98㎡>需要的透水面积1.26㎡，因此导水模块透水面积满足要求。
8 结 语
使声屏障保证吸隔声的基本功能前提下实现屏体外侧雨水渗到内侧的功能，该导水模块通用于所有桥梁结构，其具有吸声功能、隔声功能、排水功能、透水功能以及导水功能，将其应用于声屏障时，不仅可以满足声屏障对吸隔声性能的要求，还能解决声屏障因受雨水长期影响而导致桥梁遮板外侧生长青苔以及雨水通过桥梁遮板顺流到桥下形成水帘而对桥梁下部的行车造成安全隐患的问题，十分符合我国现代化建设可持续发展的需要。
参考文献
[1]《声屏障结构技术标准》（GB/T51335-2018）
[2]《给水排水设计手册 第五册 城镇排水》