公路橋梁降噪型伸縮裝置研究探討

（江蘇省交通工程集團有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212100）

公路橋梁伸縮裝置是橋梁的重要構件，對橋梁正常工作及對行車安全、舒適有重要作用。隨著我國經濟的持續(xù)快速發(fā)展，為了改善城市交通及促進區(qū)域經濟發(fā)展，不少地方已經建設并正在規(guī)劃更多的城市快速路，考慮到沿線居民的環(huán)保降噪需求，研發(fā)使用安全可靠、有明顯降噪效果的降噪型橋梁伸縮裝置，變得尤為必要和迫切。

一、應用背景

隨著公路沿線居民對周圍環(huán)境的需求越來越高，如何有效地減少公路特別是城市高架橋梁附近的噪聲污染，成為公眾關注的熱點。由于橋梁伸縮裝置垂直于行車方向且基本是剛性或半剛性構件，受汽車輪胎沖擊產生的振動噪音比較突出，特別是夜間伸縮裝置損壞松動情況下沖擊噪聲更甚，嚴重影響沿線居民正常生活。針對環(huán)保降噪需求，國內外部分大型伸縮裝置制造企業(yè)開始研發(fā)錨固可靠、行車平穩(wěn)、噪音相對較低的降噪型伸縮裝置。通過降低車輛通過橋梁伸縮裝置時所產生的噪聲，達到國家對防治交通干線環(huán)境噪聲污染相關法規(guī)要求，以切實保障沿線居民正常生活需求。

二、降噪原理探析

交通噪聲的一個主要來源是車輛通過路面或路面構件橋梁伸縮裝置時產生的振動導致結構表面附近空氣氣流的擾動。資料顯示，小型車的噪聲以高頻聲為主，中、大型車的噪聲以中低頻聲為主。城市高架伸縮裝置噪音表現形式如下：路面或伸縮裝置與行車方向垂直時沖擊噪聲大，斜交橋梁伸縮裝置沖擊噪音則較小；路面或伸縮裝置凹凸不平時噪音大；路面或伸縮裝置剛度大時，噪音也較大；路面粗糙時噪音大；橋梁構件平面尺寸大則噪音也較大。

綜合以上研究資料表明，影響城市交通噪聲強度的主要因素有：車輛與路面（或構件）沖擊方向，路面（或構件）剛度、構件平面尺寸、路面平整度、粗糙度，車輛類型、載重量，行車速度（沖擊振動）。城市橋梁伸縮裝置目前一般采取第一種降噪措施，即采取措施提高路面或伸縮裝置特性，降低車輛在行駛過程中的摩擦及與構件的沖擊噪音。因此橋梁伸縮裝置交通噪聲降噪原理可歸納為以下四點：一是改變路面構件與行車方向沖擊角度（從正交變?yōu)樾苯唬?；二是降低路面（或構件）剛度；三是提高接觸面平整度；四是盡可能減小構件平面尺寸；五是對車輛限制速度、軸重以及禁止鳴笛等。

三、市場產品現狀分析

（一）傳統(tǒng)橋梁伸縮裝置

我國公路橋梁伸縮裝置經過多年的比選淘汰，從伸縮裝置種類型號繁多到《公路橋梁伸縮裝置技術條件》（JT/T327-2016）最終定型為模數式、梳齒板式、無縫式3種。需要指出的是，該技術條件里未明確降噪型伸縮裝置，對以上3種伸縮裝置的環(huán)保降噪性能也無具體要求。筆者根據經驗從降噪的角度對上述3種橋梁伸縮裝置性能特點對比如下：

1、模數型橋梁伸縮裝置

單縫式伸縮裝置剛度不大，由于型鋼平面尺寸小且型鋼間隙較小，車輛通過時接觸面小噪音較低，特別是斜交橋梁，2個輪胎不同時撞擊，噪音不明顯；大型橋梁伸縮裝置，中梁多，平面尺寸大，整體剛度大，因此車輛通過時振動大，噪聲也較大。

2、梳齒板型伸縮裝置

通常是一米一個單元進行安裝，通過改變梳齒的形狀,如采用鋸形齒、梯形齒或圓形齒等形狀,使車輛的行進方向不與梳齒垂直,減小車輪對梳齒的沖擊，達到一定的減振降噪效果。但平面尺寸大，整體剛度大，噪音較大。在出現鋼板松動或鋼板懸空病害后沖擊噪聲極大。

3、無縫式伸縮裝置

使用彈性體或橡膠類復合材料，剛度較小，降噪效果相對較好，但適用范圍較小，一般用于伸縮量小于40mm橋梁，另在高速或城市主干道重交通情況下耐久性問題突出，不適合重交通流情況。

（二）新型降噪伸縮裝置

筆者把目前市場上已經研發(fā)應用的降噪伸縮裝置按降噪原理歸結為4種類型：

一是采用改變伸縮裝置的幾何形狀，避免與行車方向垂直撞擊。車輪通過時逐步接觸、逐步脫離，減少輪胎同時撞擊伸縮裝置，減少疊加沖擊以達到減振降噪目的，主要有梳齒板型伸縮裝置、波形伸縮裝置。見圖1、圖2。

圖1.梳齒板型伸縮裝置

圖2.波形伸縮裝置

二是采用在原伸縮裝置基礎上增設構造措施來實現減振降噪功能。比如在伸縮裝置表面設置菱形塊、降噪板、S型鋼以及在伸縮裝置下方設置隔聲裝置等措施，達到降低沖擊噪聲目的。見圖3-6。

圖3.菱形塊降噪

圖4.降噪板降噪

圖5.梳型板降噪

圖6.S型鋼降噪

三是降低伸縮裝置整體特別是表面剛度。采用橡膠復合材料、聚氨酯、彈性材料等降低構件剛度，減少沖擊振動，起到降噪效果。見圖7-8。

圖7.橡膠復合材料降噪

圖8.TST彈性體降噪

四是綜合采用以上措施另加吸聲（隔振）處理。比如用曲線形設計避免汽車輪胎同時接觸撞擊縫口起到降噪效果；輪胎通過縫口時以漸近方式接觸，輪胎與路面始終存在支撐點，過渡平順；盡量縮小構件平面尺寸，減少車輪通過時接觸面積，減小振動及沖擊力，降低噪聲；另特殊多孔加厚雙層橡膠降噪體設計，有效吸收車輛輪胎的沖擊動能，起到吸聲減振降噪效果。見圖9。

圖9.曲線板加多孔降噪體吸聲隔振降噪

以上是目前國內市場上使用的各類降噪型伸縮裝置，都有各自的優(yōu)點，也有一些不足之處，需要進一步改進完善?？傮w來講，在公路橋梁和城市高架道路建設中，各類伸縮裝置的降噪功能和效果都發(fā)揮了一定的作用。

四、體會與建議

近年來，根據市場需求，國內部分大型伸縮裝置制造企業(yè)開發(fā)了各自降噪型伸縮裝置產品。由于現行行業(yè)標準對伸縮裝置產生的噪音沒有明確的規(guī)定，無相關設計規(guī)范、材料規(guī)范、施工安裝及驗收標準等，在性能效果方面基本上是各說各話，比如設計對比標準問題以及降到多少分貝才可稱為降噪裝置等，行業(yè)目前無統(tǒng)一規(guī)范；另外由于是新產品，在使用效果上各家產品都有提升空間。根據以上情況筆者有如下體會及建議：

（一）市場潛力大，前景廣闊，經濟和社會效益明顯

近幾年，降噪裝置開始被應用，新產品在使用中也積累了一些數據。橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置的研發(fā)應用有效緩解了公路橋梁和城市高架道路的噪聲問題，減少了沿線居民投訴，在高速和重載情況下，與傳統(tǒng)伸縮裝置比較，降噪效果明顯，對公路橋梁建設及促進城市環(huán)保改善具有重要積極意義，產生了較好的社會效益。

（二）明確降噪產品功能定義，盡快制定行業(yè)標準

我國規(guī)定城市交通干線道路晝間環(huán)境噪聲最高限值是70分貝、夜間是55分貝，實際測量城市中心快速路晝間噪聲值一般為70～85分貝，夜間50～65分貝。筆者建議以此為依據采用與傳統(tǒng)伸縮裝置產生的噪音值相對比，以達到車輛行駛在伸縮裝置相對于無伸縮裝置路面噪聲接近為最終核心目標。另建議對伸縮裝置的降噪值進行分級，比如可規(guī)定一級降噪伸縮裝置應達到8～10分貝，二級降噪伸縮裝置應達到5～7分貝，三級則是傳統(tǒng)伸縮裝置進行改進，使其具備一定的降噪效果，比如1～3分貝左右等。

（三）制定降噪伸縮裝置的檢測方法規(guī)程

由于城市交通噪聲影響因素較多，比如行車速度、車輛類型、車輛軸重等。測量儀器設備、測量點位選擇、時間段選定、具體實測方法、數據采集整理、結論報告等均未明確，怎樣科學地測量實際使用降噪效果是今后研究的重要課題。筆者與東南大學合作試驗數據顯示，采用綜合措施降噪減振伸縮裝置相對于無伸縮裝置路面噪聲相近，降噪量一般可達7分貝，降噪效果明顯。

五、結語

當前橋梁降噪減振伸縮裝置存在的主要問題，一是各種產品實際所能達到的降噪效果問題，二是成本造價普遍較高，推廣難度較大，三是防水及耐久性問題，四是由于工程應用不多，積累的經驗有待豐富，采用的新技術、新材料需要進一步通過實際應用進行驗證等。以上問題要求廣大工程技術人員要加強降噪理論研究，完善結構設計，確保結構安全；加強項目回訪，不斷收集分析數據、積累經驗；不斷總結、改進和完善降噪伸縮裝置結構、降噪性能、施工養(yǎng)護及耐久性，為滿足國內公路與城市市政橋梁工程的降噪環(huán)保需求，推動我國橋梁伸縮裝置新發(fā)展貢獻智慧和力量。