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1、环境噪声控制工程课程设计指导书环境噪声控制工程课程设计指导书环境科学与工程系二00五年十二月1名词术语本规范采用下列名词定义1.1 声压级 (Lp) sound pressure level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，Pap0基准声压， 20Pa1.2 A计权声压级(LpA,LA)A-weighted sound pressure level用A计权网络测得的声压级。1.3 等效连续A计权声压级 (LAeq,T，Leq) equivalent A-weighted continuoussound pressure level在
2、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，dBT指定的测量时间, pA(t)噪声瞬时A计权声压，Pap0基准声压，20Pa 当A计权声压用A声级LpA (dB)表示时，则此公式为1.4 最大声压级(Lpmax) maximum sound pressure level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13倍频带声压级。1.5 背景噪声 background noise当测量对
3、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。1.6 声屏障 noise barriers一种专门设计的立于噪声源和受声点之间的声学障板，它通常是针对某一特定声源和特定保护位置(或区域)设计的。1.7 声屏障插入损失(IL) insertion loss of noise barriers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。1.8 吸声系数() sound abso
4、rption coefficient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。1.9 降噪系数(NRC) noise reduction coefficient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)1.10 传声损失(TL) sound transmission loss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。1
5、.11 计权隔声量(Rw) weighted sound reduction index隔声构件空气声传声损失的单一值评价量，它是由1003150Hz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1003150Hz 1/3倍频带的平均隔声量或计权隔声量来评价。2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36m高的声屏障，其声影区内降噪效果在512dB之间。2.1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
6、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。2.1.1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。声源ABdSR反射路径绕射路径透射路径道路声屏障（a）声波传播路径声影区RS直线路径径绕射路径(b)声波绕射路径SR(c) 声波的反射反射波直达波绕射波图1 声屏障绕射、反射路径图2.1
7、.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。TL大，透射的声能小；TL小，则透射的声能大，透射的声能可能减少声屏障的插入损失，透射引起的插入损失的降低量称为透射声修正量。用符号Lt表示。通常在声学设计时，要求TLLd10dB，此时透射的声能可以忽略不计，即Lt0。2.1.3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)，由反射声波引起的插入损失的降低量称之为反射声修正量，用符号Lr表示。为减小反射
8、声，一般在声屏障靠道路一侧附加吸声结构。反射声能的大小取决于吸声结构的吸声系数a，它是频率的函数，为评价声屏障吸声结构的整体吸声效果，通常采用降噪系数NRC。2.2 声屏障插入损失计算2.2.1 绕射声衰减Ld的计算2.2.1.1 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，对一无限长声屏障，点声源的绕射声衰减为： N 0 N = 0 0N -0.2 （5） 0 dB , N 0.2N菲涅耳数，声波波长，md声源与受声点间的直线距离，mA声源至声屏障顶端的距离，mB受声点至声屏障顶端的距离，m若声源与受声点的连线和声屏障法线之间有
9、一角度时，则菲涅耳数应为N()=Ncos工程设计中，Ld可从图2求得图2 声屏障的绕射声衰减曲线2.2.1.2无限长线声源，无限长声屏障当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为： (6) 式中：f 声波频率，Hz= A+B-d为声程差，mc声速，m/s2.2.1.3 无限长线声源及有限长声屏障Ld仍由公式(6)计算。然后根据图3进行修正。修正后的Ld取决于遮蔽角/。图3(a)中虚线表示：无限长屏障声衰减为8.5dB，若有限长声屏障对应的遮蔽角百分率为92%，则有限长声屏障的声衰减为6.6dB。（a）修正图 （b）遮蔽角 图3 有限长度的声屏障及线声源的修正图2.2.2透射声修正量Lt的计
10、算透射声修正量Lt由下列公式计算： (7)2.2.3反射声修正量Lr的计算反射声修正量取决于声屏障、受声点及声源的高度，两个平行声屏障之间的距离，受声点至声屏障及道路的距离以及靠道路内侧声屏障吸声结构的降噪系数NRC，具体步骤见规范性附录A。2.2.4障碍物声衰减的确定如果在声屏障修建前，声源和受声点间存在其他屏障或障碍物，则可能产生一定的绕射声衰减，由它们产生的声衰减称之为障碍物声衰减，用符号LS表示。LS由4.2.1，4.2.2和4.2.3来确定。2.2.5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
11、地面吸收声衰减，用符号LG表示。DLG）A（dB 240120603015012345/mDE受声点至等效行车线距离图4 地面吸收声衰减2.2.5.1地面吸收声衰减LG通常应由现场测量得到。具体测量方法是：在地面上方1.5m和67.5m高处设两个测点，同时测量现场有声源的倍频带(中心频率2502000Hz)或13倍频带(中心频率2002500Hz)的频带声压级或A计权声级。两测点声压级或A声级之差即为LG。若现场声源不存在(如未建道路)，则可采用人工声源，但必须测量倍频带或13倍频带声压级，以便对未来声源的A计权LG进行计算。2.2.5.2若现场测量有困难，可由图4来确定。图4中的等效距离DE
12、由下列公式计算： (7)DN受声点至最近的车道中心线距离，mDF受声点至最远的车道中心线距离，m一般，在DE=55m时，LG为2.5dBA, 在DE=150m时，LG为5dBA。考虑到其它障碍物和地面声吸收的影响，声屏障实际插入损失为 (8) max表示取LS和LG中的最大者，这是因为一般两者不会同时存在。如果有其他屏障或障碍物存在，地面效应LG会被破坏掉，因为只有贴近地面，地面声吸收的衰减才会明显。式(9)中减去(LS, LG)max，是因为一旦设计的声屏障建成，原有屏障或障碍物或地面声吸收效应都会失去作用。2.3声源特性2.3.1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
13、级或等效A声级表示时间平均特性。2.3.2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634000Hz)或13倍频带(中心频率505000Hz)的频谱。为简化计算，亦可采用声源的等效频率。(见附录B)2.4声屏障设计程序2.4.1确定声屏障设计目标值2.4.1.1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。2.4.1.2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
14、插入损失能满足要求，则该区域的插入损失亦能满足要求。2.4.1.3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。若现场不能直接测量交通噪声，则交通噪声可根据车流量、车辆类型及比例等参数，按照HJT2.495的附录B计算得到。对还未建成或未通车的道路，背景噪声可直接测得。2.4.1.4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
15、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。2.4.2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。2.4.3几何尺寸
16、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。2.4.4声屏障绕射声衰减Ld的计算2.4.4.1根据选定的声屏障位置和屏障的高度，确定声程差，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DLdi，或根据图2曲线|得到。2.4.4.2根据声源频谱特性和声源类型(点声源或线声源)，按公式(10)计算没有声屏障时受声点的频带声压级Lbi，减去屏障建造后各频带的绕射声衰减DLdi，然后按照公式（10）将各频带的差值求和，则得到声屏障绕射后受声点的声压级La： Lbi= (9
17、) 式中Loi为距声源ro处声源第i个频带声压级，通常由测量得到，r为声源到受声点的距离 (10)2.4.4.3按上述方法得到的声屏障建造前后受声点的声压级之差，即为声屏障绕射声衰减Ld (11)式中，为屏障建立前受声点的总声压级。2.4.4.4根据A计权频带修正值Ai，可以计算A计权的声屏障绕射声衰减Ld： (12)2.4.4.5 声屏障的A计权绕射声衰减亦可用等效频率fe求得。通常道路交通噪声的等效频率fe=500Hz，按公式(5)或(6)计算，则得到近似的声屏障A计权的绕射声衰减Ld。2.4.4.6 声屏障的A计权绕射声衰减，也可通过图5来求得，图中假设声屏障是无限长的。2.4.4.7
18、若线声源和声屏障长度有限，则可根据4.2.1.3进行修正2.4.5 声屏障的隔声要求2.4.5.1 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TL-Ld10dB，此时可忽略透射声影响，即Lt0。一般TL取2030dB。2.4.5.2 若TL-Ld10dB，则可按照4.2.2节的公式(7)计算透射声修正量Lt。图5 不相干线声源A计权声屏障绕射声衰减2.4.6 声屏障形状的选择2.4.6.1 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。2.4.6.2 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。等效高度声源图6 声屏障等效高度示意图2.4.7 声屏障插入损失的确定声屏障的插入损失在计算了各项修正后，按公式(9)计算得到。2.4.8 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。
