橋梁伸縮裝置行車(chē)噪聲機(jī)理研究

馮宗銀 汪子睿 劉龍飛 王涵

摘要：針對(duì)車(chē)輛經(jīng)過(guò)橋梁伸縮裝置產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題，本研究以控制通過(guò)法和控制變量法對(duì)伸縮裝置處行車(chē)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(guò)車(chē)生噪值[1]約為2.59分貝，單車(chē)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(guò)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(zhǎng)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(chē)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(chē)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(lái)說(shuō)，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(jiǎn)單性。目前應(yīng)用過(guò)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(wèn)題而引發(fā)的噪聲污染。

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

測(cè)試團(tuán)隊(duì)對(duì)控制通過(guò)法Controlled Pass-By進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，將測(cè)試位點(diǎn)麥克風(fēng)安裝在平行車(chē)輛行駛方向距車(chē)輛中心線7.5m，高1.2米處，測(cè)試車(chē)輛通過(guò)的噪聲峰值。同時(shí)，為保證測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性，避免周?chē)渌a(chǎn)噪聲干擾，在凌晨0～2點(diǎn)車(chē)輛較少時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)，獲取大量數(shù)據(jù)。

在被測(cè)橋梁上設(shè)置兩個(gè)固定噪聲測(cè)點(diǎn)，一個(gè)移動(dòng)噪聲測(cè)點(diǎn)，一個(gè)速度測(cè)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(cè)車(chē)輛的挑選及車(chē)型數(shù)據(jù)的分類(lèi)與記錄。固定噪聲測(cè)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(chē)輛通過(guò)橋梁路面所產(chǎn)生的噪聲峰值。固定噪聲測(cè)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(chē)輛通過(guò)橋梁伸縮縫時(shí)所產(chǎn)生的噪聲峰值。速度測(cè)量點(diǎn)設(shè)置在沿車(chē)輛行駛方向距橋梁伸縮縫80米處，負(fù)責(zé)測(cè)量實(shí)驗(yàn)車(chē)輛通過(guò)橋梁伸縮裝置時(shí)的瞬時(shí)速度。移動(dòng)噪聲測(cè)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(cè)量實(shí)驗(yàn)車(chē)輛通過(guò)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(chē)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(cè)記錄車(chē)型，向各測(cè)量點(diǎn)報(bào)告車(chē)輛特征，各測(cè)量點(diǎn)做好測(cè)量準(zhǔn)備。當(dāng)試驗(yàn)車(chē)輛經(jīng)過(guò)各測(cè)量點(diǎn)時(shí)，各測(cè)量點(diǎn)測(cè)量并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中，當(dāng)實(shí)驗(yàn)車(chē)輛經(jīng)過(guò)固定噪聲測(cè)量點(diǎn)系列2時(shí)，測(cè)量者向速度測(cè)量點(diǎn)發(fā)出信號(hào)，速度測(cè)量點(diǎn)及時(shí)記錄此時(shí)的車(chē)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果如下。

經(jīng)分析知，對(duì)于絕大部分車(chē)輛來(lái)說(shuō)，在經(jīng)過(guò)伸縮縫時(shí)噪聲會(huì)平均增長(zhǎng)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(chē)輛經(jīng)過(guò)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(chē)速的增加，車(chē)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(chē)輛在不同車(chē)速區(qū)間下，通過(guò)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(chē)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(chē)輛經(jīng)過(guò)伸縮裝置噪音和在平整路面行駛噪音的差值。

（西安市長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院）