嘉閔高架排水路面及伸縮裝置降噪性能研究

盛 立

[上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200125]

0 引言

單層或薄層排水降噪瀝青路面（OGFC）與傳統(tǒng)密級配瀝青路面相比，降噪能力相當可觀。

橋梁伸縮裝置主要用于適應橋梁的溫度伸縮、混凝土及預應力混凝土橋梁的收縮和徐變、橋梁梁部結(jié)構在荷載作用下所引起的橋梁伸縮位移。

1 概述

我國目前對降噪路面及降噪伸縮縫的具體研究多是借鑒國外既有的經(jīng)驗及標準。

學者王旭東[1]認為細粒式、多碎石、大空隙瀝青混合料鋪筑的路面可以降低噪音。學者宋秋霞等[2]認為多空隙瀝青路面可有效凈化徑流污染因子。

本次研究通過2 種不同空隙率配合比的試驗路，對OGFC 路面的使用性能進行定期跟蹤觀測，積累設計管理經(jīng)驗。

同時，利用嘉閔高架試驗段試用新型橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置，通過收集80 型降噪聲減振型伸縮縫、沒有伸縮縫路面及80 型型鋼伸縮縫的路面噪聲數(shù)據(jù)，分析橡膠伸縮裝置降噪性能，為同類型工程提供數(shù)據(jù)支撐及類似經(jīng)驗。

2 排水路面降噪性能研究

2.1 試驗路概況

本次試驗路依托嘉閔高架北延伸工程，橋面鋪裝厚度9 cm。為對比路面降噪排水效果，試驗段劃分為2 段各430 m，第一段目標空隙率為20%，第二段目標空隙率為23%。

2.2 OGFC 瀝青混合料配合比設計

最佳油石比是根據(jù)生產(chǎn)配合比確定級配的，空隙為20% 時最佳油石比為4.9%，空隙為23% 時最佳油石比為4.7%。

以最佳油石比成型OGFC-13 瀝青混合料試件進行混合料配合比設計檢驗，試驗結(jié)果見表1。

表1 配合比設計檢驗結(jié)果

上述實驗指標表明瀝青混合料各項指標均滿足技術要求。

2.3 質(zhì)量驗收概況

試驗路質(zhì)量檢查與驗收指標情況見表2。

表2 OGFC-13 瀝青混合料技術要求

從表2 可以看出，OGFC 路面的各項性能指標均可以達到規(guī)范要求，證明本次試驗路的施工工藝完全可行，從而也證明OGFC 路面施工工藝具有普遍推廣的可行性。

2.4 OGFC 路面噪聲測試

對嘉閔高架試驗路段左、右兩幅路面進行噪音測試，其中左側(cè)為SMA 路面，右側(cè)為OGFC 降噪路面。

2 種OGFC 路面盡可能選擇平直路段作為測量斷面，同路段左幅高架主線作為普通路面對比測試斷面。每個測量斷面各布置3 個測點，分別位于測試車道兩側(cè)7.5 m，距車道地面高1.2 m 處，共計6 個測點。其中，1 號位于高架主線中央分隔帶位置，同時可測量左、右幅車道車輛行駛噪聲。2 號位于右幅車道，測量右幅車道車輛行駛噪聲。3 號位于左幅車道，測量左幅車道車輛行駛噪聲。

（1）斷面1

23% 空隙率OGFC 與普通路面測量斷面，見圖1。

圖1 測試斷面1（單位：m）

（2）斷面2

20% 空隙率OGFC 與普通路面測量斷面，見圖2。

圖2 測試斷面2（單位：m）

（3）斷面3

有伸縮縫測量斷面（普通路面、20% 空隙率OGFC路面），見圖3。

圖3 測試斷面3（單位：m）

各種路面的噪聲測試結(jié)果見表3 至表5。

表3 23%空隙率OGF 瀝青路面與SMA 瀝青路面車輛行駛噪聲對照

表4 20%空隙率OGFC 瀝青路面與SMA 瀝青路面車輛行駛噪聲對照

表5 相關路面有伸縮縫處與無伸縮縫處車輛行駛噪聲對照

2.5 小結(jié)

從表3、表4 看出，2 種不同空隙的OGFC 路面降噪效果沒有明顯差異，從保證瀝青混合料路用性能方面考慮，推薦采用20% 左右的空隙率設計。

當測試車采用大車時，OGFC 路面與SMA 路面噪聲在各種車速下基本無差異。這是因為OGFC 路面主要是通過混合料之間空隙減少輪胎與路面之間泵吸噪聲，以實現(xiàn)降噪功能。當大車的輪胎與路面摩擦噪聲為主噪聲，OGFC 降噪效果不明顯。當小車的輪胎與路面之間的泵吸噪聲為主噪聲時，降噪效果較明顯，且車速越快，降噪效果越明顯。

從表5 可以看出，伸縮縫對路面噪聲有較大影響，伸縮縫處OGFC 路面噪聲小于SMA 路面，但降噪效果略微減弱。

3 減振橡膠伸縮裝置降噪性能研究

3.1 裝置構造

橡膠伸縮體表面采用波形伸縮槽，其表面是覆蓋輪胎花紋的高強度橡膠耐摩層。汽車輪胎著地面與波形伸縮槽沿口始終呈斜交接觸，不僅能充分降低輪胎沖擊伸縮槽時產(chǎn)生的噪聲，而且在伸縮量最大時也能保持伸縮槽變位均勻和伸縮裝置平整，并能提高使用耐久性。

在伸縮體支承鋼板下設置高阻尼減振橡膠支座，增加結(jié)構阻尼和吸能效果，有效吸收車輛輪胎的沖擊動能，使梁端振動大幅減小，同時減小輪胎沖擊伸縮裝置產(chǎn)生的振動噪聲。

圖4 橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置結(jié)構效果圖

3.2 降噪性能檢測

共布置3 個測試斷面：斷面1 為80 型降噪聲減振型伸縮縫處；斷面2 為沒有伸縮縫路面處；斷面3為80 型型鋼伸縮縫處。每個斷面上布置1 個測點，編號分別為N 1、N 2、N 3 測點距離測試車道中心線7.5 m，高出路面1.2 m。傳聲器水平放置，并垂直指向車輛路徑。

A 車、B 車和C 車分別以40 km/h、60 km/h 和80 km/h 的速度通過各測試斷面。每輛車每組速度測量5 次。A 車為大眾牌轎車，B 車為奧迪牌轎車，C 車為別克牌商務車。

3 輛車以不同速度通過監(jiān)測斷面時路面噪聲監(jiān)測結(jié)果見表6 至表8。

表6 80 型伸縮縫路面噪聲監(jiān)測結(jié)果匯總表 單位:dB（A）

表7 無伸縮縫平直路面噪聲監(jiān)測結(jié)果匯總表 單位:dB（A）

表8 80 型型鋼伸縮縫路面噪聲監(jiān)測結(jié)果匯總表 單位：dB（A）

3 輛車以不同速度通過3 個斷面時路面噪聲最大聲壓級監(jiān)測匯總結(jié)果見表9，監(jiān)測時背景噪聲為55.7 dB。

表9 不同斷面路面噪聲最大聲壓級匯總表 單位:dB（A）

3.3 小結(jié)

（1）平直路面上，80 型降噪聲減振型伸縮縫路面及80 型型鋼伸縮縫斷面的噪聲值明顯高于無伸縮縫斷面的噪聲值，說明車輛通過時，輪胎與伸縮縫接觸產(chǎn)生的振動噪聲較大。

（2）降噪聲減振型伸縮縫的噪聲值較型鋼伸縮縫噪聲值增量顯著較小，相對降噪量約2.2 dB。

4 結(jié)語

本文基于嘉閔高架試驗段對OGFC 排水降噪路面及橡膠伸縮裝置進行探索和研究，通過噪聲測試分析，發(fā)現(xiàn)對于小車，車速較低時，OGFC 路面的降噪效果并不理想，車速較高時，OGFC 路面可有效降低行車噪聲，所以有降噪需求的高等級道路推薦使用OGFC 路面以滿足環(huán)評需求。

通過布置3 個測量斷面，監(jiān)測80 型降噪聲減振型伸縮縫、沒有伸縮縫路面及80 型型鋼伸縮縫的路面噪聲，發(fā)現(xiàn)降噪聲減振型伸縮縫較型鋼伸縮縫減噪效果顯著，說明在高架橋梁上使用OGFC 路面時，應配合使用降噪伸縮縫才能達到最佳的降噪效果。