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屏障

屏障结构设计指南

前　言

目前设计部接到的屏障项目基本已经由我公司方案部或设计院完成结构设计，设计部主要工作是细化设计、节点布置　材料统计　生产下达等工作。

为规范工作流程、提高效率，本文对以前设计过程进行了总结、统一、规范，要求设计部全体设计师按本文规定进行操作。

作为一个合格的结构设计师，首先要熟悉方案图纸，要熟悉施工现场情况，还要熟悉施工方案和各工续的配合。

作为绿创公司的合格设计师还要能根据预算部的预算对屏障项目进行合理细化设计，以保证产品性能和公司利润。

请各位工程师对本文提出自己见解，

　　　　　　　　　并熟悉本文规定操作过程。

目录

1.声屏障的作用和分类

2.设计任务书　　　　　　　　方案部、运营管理部提供

3.设计计划　　　　　　　　　　　设计部填写

4.阅读技术资料、图纸的要点　　　　设计部填写

5.现场勘测要点　　　　　　　　　　设计部填写

6.预算部直接成本预算　　　　　　　　　预算部填写

7.现场测量、放线――保证屏障立柱之间距离准确，保证屏障与水平线垂直。

8.屏障板的材料用量统计计算（见附表）

9.立柱等结构的材料统计计算（见附表）

10.土建基础材料统计计算（见附表）

11.胀栓、化学锚栓统计（见附表）

12.灯杆、伸缩缝的设计和细化

13.节点图、布置图设计（见附图）

14.锚栓验收标准

15.屏障验收标准

16.设计变更单（见附表）

1、声屏障的作用和分类

声屏障的作用：

主要用于阻挡噪声源直达声的传播，在声源和受声点之间的传播途径上进行噪声控制，达到受声点声压级值降低的效果。

隔声屏障的效果：

降低噪声、隔离废气、美好环境等。

声屏障的分类：

按材料分类：

土建水泥隔板、金属结构隔声板、FC板、PC板、彩钢夹芯板等；

按结构形式分：

封闭型、半封闭型、直立型、直立带圆弧挑檐型、T型等；

按声学特性分：

反射型、吸声型、反射吸声结合型。

2、设计部接受屏障设计任务

设计部接受的屏障设计任务由两个渠道即：

声学公司方案部提供或运营管理部直接下达的设计任务。

要求提供以下文件

（1）结构设计任务书　

（2）方案设计：

✧产品的性能参数及规格尺寸，包括（长、宽、高、结构、声学性规格材料等）；

✧噪声控制设备的平面布置示意图；

（3）投标文件、技术标书或技术合同

（4）设备清单

（5）项目概算（财务制作，设计部转交）

（6）甲方提供的地质勘测资料和其他资料

（7）项目交底记录

　设计部接到任务后进行登记，由部门负责人分配任务。

3、阅读技术资料、图纸的要点

详细接阅读技术资料和图纸，包括技术合同、投标标书、地质勘测资料等，并填写《阅读要点》。

范围界定一定要清晰

注意所要做工程的工程范围，所需材料及材料的技术要求，表面处理要求及防腐要求等。

大型屏障（高度高、基础深），需业主方提供准确的地下管线布置图，和水文地质勘测资料。

项目技术负责人根据资料编制《设计计划》

阅读要点

项目名称

业务负责人

方案负责人

结构设计负责人

业主名称

联系人及电话

监理单位

联系人及电话

土建设计单位

联系人及电话

项目工期

开工日期

工程详细地址

工程起至点

施工处地形地势

屏障结构形式

屏障高度

屏障长度

屏障板材质

立柱材质

是否有地下管道资料

表面处理要求

防腐要求

基础形式以及开挖

如：

桩基、独立基础、条形基础等。

当基础开挖当中出现回填土地基或渗水等的处理。

基础布置的位置

如：

基础位置、基础间距可否调整以及基础形式（包括大小、方式）是否可变。

预埋锚栓及植栓

预埋锚栓及植栓间距、大小能否改变。

钢立柱与预埋板的连接方式。

钢结构及连接

钢立柱大小及连接形式能否改变等。

所用材料的技术要求

声学效果

甲方特殊要求

4、现场勘测要点

现场勘察内容。

（1）复核图纸及技术资料的准确性（内容见上面两项）

（2）环境勘测，图纸已标出的障碍物位置是否准确，是否有图纸没有标出的障碍物。

（3）地上结构建筑物：

市政交通屏障，指示牌、及各种建筑物

（4）地下管线：

电缆、光缆、煤气管道、及其他市政管道。

（5）桥梁的坡度、转弯及与图纸的符合程度。

（6）路面和跨梁的膨胀伸缩缝、灯杆的数量、位置。

（7）土建注意事项

现场勘测要点表

项目名称

勘测人员

勘测时间

工程地址

现场核对内容图纸及技术资料的准确性

工程起至点

屏障长度

屏障高度

地形地势

植栓基础

桥梁坡度、转弯

伸缩缝、

灯杆

钢筋混凝土结构

如：

原有连接形式以及结构形式等

周围建筑物

植栓位置的布置

如：

是否和原有预埋等发生冲突，改变连接形式等是否会对屏障布置有利。

其他情况

如：

原有资料等是否齐全

需要自建基础类屏障

地下管线

屏障周围环境对基础开挖的影响

如：

基础边上的水沟、围墙、树木、电缆等是否对基础开挖的深度和宽度的影响

地上建筑物对屏障设置及施工的影响

如：

树木、电缆等对屏障的高空影响

地面设备堆放位置

其他情况

5、屏障板的材料用量统计计算（见消声器价格计算软件）

6、立柱等结构的材料统计计算（见消声器价格计算软件）

7、土建基础材料统计计算（见附表）

8、胀栓、化学锚栓统计（见附表）

9、灯杆、伸缩缝的设计和细化节点图、布置图设计等（见附图）

10、锚栓验收标准、屏障验收标准

11、生产技术交底记录（见附表）

12、设计变更单（见附表）

13、声屏障相关的名词

13．1声压级（Lp）

声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20，单位为分贝（dB）：

dB

（1）

式中：

p—声压，Pa

p0—基准声压，20μPa

13．2A计权声［压］级（LpA,LA）

用A计权网络测得的声压级。

13．3等效［连续A计权］声［压］级（LAeq,T，Leq）

在规定时间内，某一连续稳态声的A［计权］声压，具有与随时间变化的噪声相同的均方A［计权］声压，则这一连续稳态声的声级就是此时变噪声的等效声级，单位为分贝（dB）。

等效声级的公式是

dB

（2）

式中：

LAeq,T—等效声级，dB

T—指定的测量时间,

pA（t）—噪声瞬时A［计权］声压，Pa

p0—基准声压，20μPa

当A［计权］声压用A声级LpA（dB）表示时，则此公式为

13．4最大声[压]级（Lpmax）

在一定的测量时间内，用声级计快档（F）或慢档（S）测量到的最大A计权声级、倍频带声压级或1／3倍频带声压级。

13．5背景噪声

当测量对象的声信号不存在时，在参考点位置或受声点位置测量的噪声。

本规范中所指的测量对象一般指采用声屏障来控制的噪声源。

13．6声屏障插入损失（IL）

在保持噪声源、地形、地貌、地面和气象条件不变情况下安装声屏障前后在某特定位置上的声压级之差。

声屏障的插入损失，要注明频带宽度、频率计权和时间计权特性。

例如声屏障的等效连续A计权插入损失表示为ILPAeq。

13．7吸声系数（α）

在给定的频率和条件下，分界面（表面）或媒质吸收的声功率，加上经过界面（墙或间壁等）透射的声功率所得的和数，与入射声功率之比。

一般其测量条件和频率应加说明。

吸声系数等于损耗系数与透射系数之和。

13．8降噪系数（NRC）

在250、500、1000、2000Hz测得的吸声系数的平均值，算到小数点后两位，末位取0或5。

（3）

13．9传声损失（TL）

屏障或其它隔声构件的入射声能和透射声能之比的对数乘以10，单位是分贝：

（4）

式中：

Ei—入射声能；

Et—透射声能。

13．10计权隔声量（Rw）

隔声构件空气声传声损失的单一值评价量，它是由100～3150Hz的1/3倍频带的传声损失推导计算出来的。

声屏障的设计中，为避免由声屏障透射声能量影响声屏障的实际降噪效果，通常采用具有一定传声损失的结构。

声屏障的空气声隔声量可采用100～3150Hz1/3倍频带的平均隔声量或计权隔声量来评价。

14声屏障的声学设计

声屏障是降低地面运输噪声的有效措施之一。

一般3～6m高的声屏障，其声影区内降噪效果在5～12dB之间。

14．1声学原理

当噪声源发出的声波遇到声屏障时，它将沿着三条路径传播（见图1.a）：

一部分越过声屏障顶端绕射到达受声点；一部分穿透声屏障到达受声点；一部分在声屏障壁面上产生反射。

声屏障的插入损失主要取决于声源发出的声波沿这三条路径传播的声能分配。

14．1．1绕射

越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能比没有屏障时的直达声能小。

直达声与绕射声的声级之差，称之为绕射声衰减，其值用符号△Ld表示，并随着Φ角的增大而增大（见图1.b）。

声屏障的绕射声衰减是声源、受声点与声屏障三者几何关系和频率的函数，它是决定声屏障插入损失的主要物理量。

图1声屏障绕射、反射路径图

14．1．2透射

声源发出的声波透过声屏障传播到受声点的现象。

穿透声屏障的声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。

声屏障隔声的能力用传声损失TL来评价。

14．1．3反射

当道路两侧均建有声屏障，且声屏障平行时，声波将在声屏障间多次反射，并越过声屏障顶端绕射到受声点，它将会降低声屏障的插入损失（见图1.c）。

为减小反射声，一般在声屏障靠道路一侧附加吸声结构。

14．2声屏障插入损失计算

14．2．1绕射声衰减△Ld的计算

14．2．1．1点声源

当线声源的长度远远小于声源至受声点的距离时（声源至受声点的距离大于线声源长度的3倍），可以看成点声源。

14．2．1．2无限长线声源，无限长声屏障

14．2．1．3无限长线声源及有限长声屏障

14．2．5地面吸收声衰减的确定

如果地面不是刚性的，则会对传播过程中的声波产生一定的吸收，从而会使声波产生一定的衰减。

由地面吸收产生的声衰减称之为地面吸收声衰减。

地面吸收声衰减通常应由现场测量得到。

14．3声源特性

14．3．1时间特性

交通噪声是随时间起伏的声源。

在本规范中，采用等效声压级或等效A声级表示时间平均特性。

14．3．2频率特性

交通噪声的频率特性在声屏障设计中是最重要的参数之一。

应通过噪声测量，得到声源的倍频带（中心频率63—4000Hz）或1／3倍频带（中心频率50—5000Hz）的频谱。

14．4声屏障设计程序

14．4．1确定声屏障设计目标值

14．4．1．1噪声保护对象的确定

根据声环境评价的要求，确定噪声防护对象，它可以是一个区域，也可以是一个或一群建筑物。

14．4．1．2代表性受声点的确定

代表性受声点通常选择噪声最严重的敏感点，它根据道路路段与防护对象相对的位置以及地形地貌来确定，它可以是一个点，或者是一组点。

通常，代表性受声点处插入损失能满足要求，则该区域的插入损失亦能满足要求。

14．4．1．3声屏障建造前背景噪声值的确定

对现有道路，代表性受声点的背景噪声值可由现场实测得到。

若现场测量不能将背景噪声值和交通噪声区分开，则可测量现场的环境噪声值（它包括交通噪声和背景噪声），然后减去交通噪声值得到。

交通噪声值可由现场直接测量。

对还未建成或未通车的道路，背景噪声可直接测得。

14．4．1．4声屏障设计目标值的确定

声屏障设计目标值的确定与受声点处的道路交通噪声值（实测或予测的）、受声点的背景噪声值以及环境噪声标准值的大小有关。

如果受声点的背景噪声值等于或低于功能区的环境噪声标准值时，则设计目标值可以由道路交通噪声值（实测或预测的）减去环境噪声标准值来确定。

当采用声屏障技术不能达到环境噪声标准或背景噪声值时，设计目标值也可在考虑其它降噪措施的同时（如建筑物隔声），根据实际情况确定。

14．4．2位置的确定

根据道路与防护对象之间的相对位置、周围的地形地貌，应选择最佳的声屏障设置位置。

选择的原则或是声屏障靠近声源，或者靠近受声点，或者可利用的土坡、堤坝等障碍物等，力求以较少的工程量达到设计目标所需的声衰减。

由于声屏障通常设置在道路两旁，而这些区域的地下通常埋有大量管线，故应该作详细勘察，避免造成破坏。

14．4．3几何尺寸的确定

根据设计目标值，可以确定几组声屏障的长与高，形成多个组合方案，计算

每个方案的插入损失，保留达到设计目标值的方案，并进行比选，选择最优方案。

14．4．4声屏障绕射声衰减的计算

14．4．4．1根据选定的声屏障位置和屏障的高度，确定声程差δ，然后根据声源类型（点源或线源），按公式（5）或（6）计算各个频带的绕射声衰减量。

14．4．5声屏障的隔声要求

14．4．5．1合理选择与设计声屏障的材料及厚度，若声屏障的传声损失

14．4．6道路声屏障吸声结构的设计

14．4．6．1当双侧安装声屏障时，应在朝声源一侧安装吸声结构；当道路声屏障仅为一侧安装，则可以不考虑吸声结构

14．4．6．2吸声型声屏障的反射声修正量△Lr值取决于平行声屏障之间的距离、声屏障的高度、受声点距声屏障的水平距离、声屏障吸声结构的降噪系数以及声源与受声点的高度。

14．4．6．3吸声结构的降噪系数NRC应大于0.5。

14．4．6．4吸声结构的吸声性能不应受到户外恶劣气候环境的影响。

14．4．7声屏障形状的选择

14．4．7．1声屏障的几何形状主要包括直立型、折板型、弯曲型、半封闭或全封闭型。

14．4．7．2声屏障的选择主要依据插入损失和现场的条件决定。

对于非直立型声屏障，其等效高度等于声源至声屏障顶端连线与直立部分延长线的交点的高度。

如图6所示。

图6声屏障等效高度示意图

14．4．8声屏障插入损失的确定

14．4．9声屏障设计的调整

若设计得到的插入损失IL达不到降噪的设计目标值，则需要调整声屏障的高度、长度或声屏障与声源或受声点的距离，或者调整降噪系数NRC。

经反复调整计算直至达到设计目标值。

14．5地形、地貌的影响

地坡、山丘、堤岸等对声传播都有影响。

可以借助它们起到声屏障的作用。

或者充分利用它们替代部分声屏障，以节省修建道路声屏障的费用，若声屏障建造在这些障碍物上，则声屏障的高度需加上障碍物的高度。

14．6声屏障设计的其它要求

声屏障设计在满足声学性能要求的同时，其结构力学性能、材料物理性能、安全性能和景观效果，均应符合相应的现行国家标准的规定和要求。

15声屏障声学性能的测量

15．1测量的声学量

15．1．1插入损失（TL）

声屏障的降噪效果一般用A计权等效声级或最大A声级的插入损失来评价。

如果要了解降噪的频率特性，则应测量63～5，000Hz的1/3倍频带或80～4000Hz倍频带的插入损失。

15．1．2降噪系数（NRC）

声屏障材料的吸声性能采用250～2000Hz倍频带吸声系数来评价。

上述频率范围的平均吸声系数即降噪系数可作为材料吸声性能单一评价指标。

15．1．3计权隔声量（Rw）。

声屏障材料的隔声性能采用100～3150Hz的1/3倍频带传声损失来评价。

单一评价数可以采用计权隔声量Rw或上述频率范围的平均传声损失R。

15．2插入损失的测量

15．2．1测量方法

本规范规定了直接法和间接法两种插入损失的测量方法。

在选择所采用的测量方法时，应充分考虑测量的对象、声屏障安装前测量的可能性和声源、地形、地貌、地表面、气象条件等因素在两次测量中的等效程度。

15．2．1．1直接法

直接测量声屏障安装前后在同一参考位置和受声点位置的声压级的方法，称为直接法。

由于测量时安装前后的参考位置和受声点位置相同，其地形地貌、地面条件一般等效性较好。

15．2．1．2间接法

分别测量声屏障安装前后，相同参考位置和受声点位置的声压级。

测量时，因声屏障已安装在现场，也不可能移去，声屏障安装前的测量可选择与其相等效的场所进行，这种方法称为间接法。

选用间接法时，要保证两个测点的等效性，包括声源特性、地形、地貌、周围建筑物反射、地面和气象条件等效。

15．2．2测量仪器

15．2．2．1声学测量仪器

测量用声级计应符合国家标准GB3785规定的1型声级计的要求。

如果测量等效连续声级，使用的积分声级计应符合国家标准GB/T17181规定的1型的要求。

采用其它测量仪器时，其性能应满足上述标准规定的要求。

声级计应按国家标准规定，定期进行性能检验。

每次测量前后，应采用声校准器进行校准。

应至少采用两个测量系统，以保证对一组参考点和受声点进行同时测量。

如果测量倍频带或1/3倍频带插入损失，其相应滤波器应符合国家标准规定的要求。

测量时应使用风罩，风罩不应影响传声器的频率响应。

如果采用其它声学测量系统，其性能也应满足上述标准。

15．2．2．2气象测量仪器

测量风速和风向的仪器精度应在±10%以内。

用于测量环境温度的温度计和温度传感器的精度应在±1℃之内。

测量湿度的仪器的精度应在±2%以内。

注：

气象测量的位置应和受声点同样高度。

15．2．3测量的声环境要求

15．2．3．1地形、地貌和地面条件

若采用间接法测量，当模拟测量的场所符合下列条件时，可以认为等效：

（1）模拟测量场所和实际的声屏障区域的地形地貌，障碍物和地面条件类似。

（2）受声点一侧后部30m以内的环境（包括大的反射物等）应该类似。

注：

为了保证地面条件的等效性，可以测量地面结构的特性声阻抗。

如果不能测量，至少要求地面材料（土壤、水泥、沥青、砖石等）、处理状况（土壤松实等）和土壤上的植被情况等一致，并应避免地面含水量有大的变化。

对于直接法测量，上述条件在声屏障安装前后测量时也应保持一致。

15．2．3．2气象条件

为了保证测量的重复性，对气象条件，如风、温度和空中云的分布应满足下列要求。

（1）风

如果声屏障安装前后的测量中其风向保持不变，并且从声源到受声点的平均风速矢量变化不超过2m/s时，可认为前后测量的风条件等效。

测量时风速超过5m/s，测量无效。

（2）温度

声屏障安装前后两次测量的平均温度变化不应超过10°C。

地面以上空间的温度梯度对声传播有一定影响，测量中应注意温度梯度对声传播的影响。

（3）湿度

空气湿度主要影响高频噪声的传播，因此声屏障安装前后的测量，其空气湿度应相近。

（4）其它气象条件

应避免在雨天和雪天进行测量。

应避免在湿的路面情况下进行测量。

15．2．3．3背景噪声

测量时，背景噪声级应至少比测量值低10dB。

如果测量值和背景噪声值相差3～9dB，则可以按表1所列数值对测量结果进行修正。

当差值小于3dB，则不符合测试条件，不能进行测量。

表1背景噪声修正值dB

测量值和背景噪声值之差

修正值

3

4～5

6～9

—3

—2

—1

15．2．4声源

15．2．4．1声源类型

现场测量声屏障的插入损失时，可以采用二种类型声源：

自然声源、可控制的自然声源。

通常情况，前者声源应是优先考虑的试验声源。

在没有自然声源或自然声源的声级不够大时，也可考虑选择可控制的自然声源。

15．2．4．2自然声源

自然声源是指道路上实际行驶的车辆。

在测量过程中，应在参考点位置对声源进行连续监测，以便对声源不稳定产生的误差进行修正。

15．2．4．3可控制的自然声源

可控制自然声源是指特定选择的试验车辆组。

如果声屏障安装前后，自然声源特性产生变化（如车流量，车辆种类），则可考虑采用可控制的自然声源。

如果车流量或者车辆种类比例变化都会引起声源特性明显变化，采用可控制的自然声源是必要的。

15．2．5声源的等效性

为了准确地测量声屏障的插入损失，在测量期间应对声源进行监测，保证声源的等效性。

15．2．5．1声源运行参数的监测

以道路车辆流作为声源测量声屏障的插入损失时，被监测的运行参数应包括：

平均车速、车流量和各类型车辆的比例。

15．2．5．2参考位置的噪声监测

参考位置对声源的监测目的是监测声屏障安装前后的声源等效性。

参考点位置的选择在原则上应保证声屏障的存在不影响声源在参考点位置的声压级。

当离声屏障最近的车道中心线与声屏障之间的距离D＞15m时，参考点应位于声屏障平面内上方1.5m处（图7）。

当距离D＜15m时，参考点的位置应在声屏障的平面内上方，并保证离声屏障最近的车道中心线与参考位置、声屏障顶端的联线夹角为10°（图8）。

15.2.6测量程序

15.2.6.1总的要求

（1）同步测量

应避免由于声源不稳定所引起的测量误差，对参考位置和受声点位置的噪声应进行同步测量。

图7参考点位置（D＞15m）

NRC=0.05

NRC=1.0

NRC=0.8

NRC=0.6

NRC=0.3

图8参考点位置（D＜15m）

（2）受声点位置

受声点位置为声屏障设计保护的敏感点位置。

（3）测量次数

为保证测量结果的重复性，在受声点和参考点应进行多次测量。

在等效情况下，建议至少在各测点测量3次。

（4）测量采样时间

测量采样时间决定于声源的时间特性和声源的声级起伏变化（见表2）

表2测量采样时间

声源特性

噪声起伏范围，dB

＜10

10～30

＞30

稳态噪声

2min

—

—

非稳态噪声

10min

20min

30min

通常对于大流量的高速公路交通噪声或无红绿灯控制的城市快速道路交通噪声,起伏＜10dB,对于有红绿灯控制的道路交通噪声,起伏在10～30dB,而城市轨道和铁路噪声,则在有车和无车通过时的起伏＞30dB。

15.2.6.2声屏障插入损失的计算

（1）直接测量法

如果可以直接测量声屏障安装前后的A声级。

（2）间接测量法

在很多情况下，声屏障安装前的A声级测量是不可能的，即不可能采用直接法测量声屏障的插入损失。

那就需要采用间接法进行测量，即找出一个和声屏障安装前状况等效的其它场所模拟测量声屏障安装前的噪声状况。

一般间接测量法的精度要低于直接法的精度。

15.2.7测量记录

15.2.7.1测量方法类型

（1）直接测量法

（2）间接测量法

15.2.7.2测量仪器

测量仪器及系统的说明，包括型号、精度和制造厂

15.2.7.3测量环境

（1）环境概图及说明：

包括声源、声屏障和受声点周围的地形地貌，地面条件、建筑物及其它反射物。

（2）道路概况：

路宽、车道数、坡度、路面材料等。

（3）风向、风速、空气温度和湿度。

15.2.7.4声源

（1）自然声源：

声屏障安装前后测量的声源等效性说明，包括车流量、车辆种类比例、车速等。

（2）可控制的自然声源：

声源特性、控制因素及声屏障安装前后测量的声源等效性说明。

15.2.7.5测量的声屏障示意图和说明

声屏障的示意图，外形尺寸、传声损失以及吸声型屏障的降噪系数NRC等。

15.2.