聲屏障的基本原理及主要應用
聲屏障按材質分類可以分為以下幾類:金屬聲屏障(金屬百葉、金屬篩網孔)、混凝土聲屏障(輕質混凝土、高強混凝土)、PC聲屏障、玻璃鋼聲屏障等。按不同的用途又可以分為這樣幾類:鐵路聲屏障、公路聲屏障、城市景觀聲屏障、居民區降噪聲屏障等。
在空氣中傳播的聲波遇到聲屏障時,就會產生反射、透射和繞射現象。一部分越過聲屏障頂端繞射到達受聲點;一部分穿透聲屏障到達受聲點,一部分在聲屏障壁面產生反射。聲屏障的插入損失主要取決于聲源發出的聲波沿著三條道路傳播的聲能分配。
聲屏障的作用就是阻擋直達聲的傳播,隔離透射聲,并使繞射聲有足夠的衰減。當聲波撞擊到聲屏障的壁面上時,會在聲屏障邊緣產生繞射現象,而在屏障背后形成“聲影區”。我們所期待的聲屏障的減噪效果就在“聲影區”的范圍內。與光影區相比較,由于聲波波長比光波波長大的多,因此,這種“聲影區”的邊界并不明顯,經過屏障邊緣之外,聲源發出來的聲波可以直接到達的范圍,叫做“亮區”。從亮區到聲影區之間還有一小段“過渡區”。位于“聲影區”內的噪聲級低于未設置聲屏障時的噪聲級,這就是聲屏障降噪的基本原理。
對于一個無限長聲屏障、點聲源的繞射聲衰減為:
從上式中可以看出,聲屏障的繞射損失完全取決于菲涅爾指數N,即取決于聲源和受聲點之間的聲程差,聲程差A+B-d越大,λ聲波波長越?。l率越高)則聲屏障的繞射損失越大,也就是說聲屏障的效果越好。
通過以上可以看出影響聲屏障插入損失的因素,如聲屏障的相對位置、高度以及形式等,具體建議:
(1) 聲屏障的水平位置應盡量的靠近聲源,這樣有利于加大屏障的陰影區,從而提高其聲衰減的作用。
(2) 聲屏障越高,其陰影區域越大,對聲音的衰減作用也就越大,這是顯而易見的。但聲屏障過高,可能會帶來結構、環境和造價等諸多問題,所以聲屏障本身不可能建造得太高。在設計聲屏障時應該因地制宜,利用地形地貌,提高聲屏障的有效高度,以最小的代價,獲取效果。
(3) 聲屏障的形式對聲衰減的效果也有很大的影響。如果在聲屏障的頂端向聲源方向伸出一個挑檐,就相當于將整個聲屏障向聲源方向移動,可以有效地增加陰影區域的深度和面積。
聲屏障作為一種建筑形式的存在,必然會對周圍的環境產生影響。設計聲屏障,除了要有明顯的噪聲降低作用,還應該能和周圍環境融合在一起,不但不破壞原有的景觀,還應該為環境增加新的亮點,其設計原則如下:
融合環境
立體綠化:利用聲屏障進行立體綠化
開闊視野:在道路兩側設置了聲屏障后,會使道路內的視野狹窄,尤其是在一些風景優美的地段,影響乘車人對大自然的觀賞。為了解決這一問題,可采用透明板作為聲屏障的材料。