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。

本項目組擬開展一系列模擬噪聲對居民直接影響的實驗來收集數(shù)據(jù)。本項目組擬采用對比實驗，一臺聲級計按照標(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，為保證測量數(shù)據(jù)的真實可靠性，避免周圍其他生產(chǎn)噪聲干擾，在凌晨0～2點(diǎn)車輛較少時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過長時間觀測，獲取大量數(shù)據(jù)。

在被測橋梁上設(shè)置兩個固定噪聲測點(diǎn)，一個移動噪聲測點(diǎn)，一個速度測量點(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)記錄實驗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)記錄實驗車輛通過橋梁伸縮縫時所產(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)測量實驗車輛通過橋梁伸縮裝置時的瞬時速度。移動噪聲測量點(diǎn)設(shè)置在距伸縮裝置不同距離（10米、20米等）處，負(fù)責(zé)測量實驗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，指揮點(diǎn)觀測記錄車型，向各測量點(diǎn)報告車輛特征，各測量點(diǎn)做好測量準(zhǔn)備。當(dāng)試驗車輛經(jīng)過各測量點(diǎn)時，各測量點(diǎn)測量并記錄實驗數(shù)據(jù)。其中，當(dāng)實驗車輛經(jīng)過固定噪聲測量點(diǎn)系列2時，測量者向速度測量點(diǎn)發(fā)出信號，速度測量點(diǎn)及時記錄此時的車速數(shù)據(jù)。重復(fù)實驗數(shù)據(jù)的采集匯總，最終得到大量有效的實驗數(shù)據(jù)以供后期分析處理。

實驗在西安市灞橋區(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)過伸縮縫時噪聲會平均增長2.59dB，在噪聲傳播12米后，會衰減約11dB，即在凌晨0～2點(diǎn)時間段內(nèi)，灞橋上車輛經(jīng)過伸縮縫的噪聲會比正常行駛產(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，通過橋梁伸縮縫時與正常行駛時所產(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）