橋梁伸縮裝置行車噪聲機(jī)理研究

馮宗銀 汪子睿 劉龍飛 王涵

摘要：針對車輛經(jīng)過橋梁伸縮裝置產(chǎn)生的噪聲問題，本研究以控制通過法和控制變量法對伸縮裝置處行車噪聲進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。研究結(jié)果表明，橋梁伸縮裝置過車生噪值[1]約為2.59分貝，單車影響面積很大，橋梁伸縮裝置處產(chǎn)生的噪聲不容忽視。

關(guān)鍵詞：橋梁伸縮裝置;噪聲;控制通過法;控制變量法

在溫度變化、混凝土收縮與徐變、基礎(chǔ)的不均勻沉降等的影響下，橋梁長度會(huì)發(fā)生變化，從而使梁端發(fā)生位移，為適應(yīng)這種位移并保持行車平順，須設(shè)置橋梁伸縮裝置。其作用為調(diào)節(jié)由溫度變化、車輛荷載環(huán)境特征和建筑材料物理性能所引起的上部結(jié)構(gòu)之間位移。一般來說，伸縮縫應(yīng)具有較好耐久性、行駛舒適性、良好防水性、施工方便性、維修簡單性。目前應(yīng)用過的伸縮縫包括連續(xù)橋面鋪裝伸縮縫、橡膠條伸縮縫、鋼板伸縮縫、橡膠板伸縮縫、毛勒型伸縮縫、彈塑體埋置式伸縮縫等都是以防水、防腐、防凍以及保持路面平整為主要目的，很少考慮到由于橋梁伸縮縫的結(jié)構(gòu)問題而引發(fā)的噪聲污染。

本項(xiàng)目組擬開展一系列模擬噪聲對居民直接影響的實(shí)驗(yàn)來收集數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目組擬采用對比實(shí)驗(yàn)，一臺聲級計(jì)按照標(biāo)準(zhǔn)所要求的道路噪聲監(jiān)測位置和范圍進(jìn)行放置。改變另外一臺聲級計(jì)的放置位置和范圍以模擬城市道路噪聲對居民樓的影響情況。

測試團(tuán)隊(duì)對控制通過法Controlled Pass-By進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，將測試位點(diǎn)麥克風(fēng)安裝在平行車輛行駛方向距車輛中心線7.5m，高1.2米處，測試車輛通過的噪聲峰值。同時(shí)，為保證測量數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性，避免周圍其他生產(chǎn)噪聲干擾，在凌晨0～2點(diǎn)車輛較少時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過長時(shí)間觀測，獲取大量數(shù)據(jù)。

在被測橋梁上設(shè)置兩個(gè)固定噪聲測點(diǎn)，一個(gè)移動(dòng)噪聲測點(diǎn)，一個(gè)速度測量點(diǎn)及指揮點(diǎn)。指揮點(diǎn)設(shè)置在橋梁始端，負(fù)責(zé)被測車輛的挑選及車型數(shù)據(jù)的分類與記錄。固定噪聲測量點(diǎn)系列3設(shè)置在距離橋梁伸縮裝置50米處，負(fù)責(zé)記錄實(shí)驗(yàn)車輛通過橋梁路面所產(chǎn)生的噪聲峰值。固定噪聲測量點(diǎn)系列2設(shè)置在橋梁伸縮裝置所在直線上，負(fù)責(zé)記錄實(shí)驗(yàn)車輛通過橋梁伸縮縫時(shí)所產(chǎn)生的噪聲峰值。速度測量點(diǎn)設(shè)置在沿車輛行駛方向距橋梁伸縮縫80米處，負(fù)責(zé)測量實(shí)驗(yàn)車輛通過橋梁伸縮裝置時(shí)的瞬時(shí)速度。移動(dòng)噪聲測量點(diǎn)設(shè)置在距伸縮裝置不同距離（10米、20米等）處，負(fù)責(zé)測量實(shí)驗(yàn)車輛通過橋梁伸縮裝置所產(chǎn)生的噪聲傳播一定距離后的數(shù)據(jù)。當(dāng)車輛進(jìn)入指揮點(diǎn)視線范圍內(nèi)（約100米）時(shí)，指揮點(diǎn)觀測記錄車型，向各測量點(diǎn)報(bào)告車輛特征，各測量點(diǎn)做好測量準(zhǔn)備。當(dāng)試驗(yàn)車輛經(jīng)過各測量點(diǎn)時(shí)，各測量點(diǎn)測量并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中，當(dāng)實(shí)驗(yàn)車輛經(jīng)過固定噪聲測量點(diǎn)系列2時(shí)，測量者向速度測量點(diǎn)發(fā)出信號，速度測量點(diǎn)及時(shí)記錄此時(shí)的車速數(shù)據(jù)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集匯總，最終得到大量有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以供后期分析處理。

實(shí)驗(yàn)在西安市灞橋區(qū)灞橋上選擇完整的伸縮縫進(jìn)行。后期對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果如下。

經(jīng)分析知，對于絕大部分車輛來說，在經(jīng)過伸縮縫時(shí)噪聲會(huì)平均增長2.59dB，在噪聲傳播12米后，會(huì)衰減約11dB，即在凌晨0～2點(diǎn)時(shí)間段內(nèi)，灞橋上車輛經(jīng)過伸縮縫的噪聲會(huì)比正常行駛產(chǎn)生的噪聲多傳播2.82米。

經(jīng)分析知，隨著車速的增加，車輛產(chǎn)生的噪聲也隨之增加，并且近乎成線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系式為x-y=kx;車輛在不同車速區(qū)間下，通過橋梁伸縮縫時(shí)與正常行駛時(shí)所產(chǎn)生的噪聲差值與車速成正比關(guān)系。因此，橋梁限速也是減少噪聲的重要措施。

注[1]：生噪值：車輛經(jīng)過伸縮裝置噪音和在平整路面行駛噪音的差值。

（西安市長安大學(xué)公路學(xué)院）