噪声声屏障_课程设计

内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计1第一章绪论1.1设计目的及意义《噪声控制工程》是一门技术性、应用性很强的的学科，课程设计是它的一个极为重要的专业实践教学环节，课程设计的目的就是在理论学习的基础上，通过完成一个简单的工程设计方案，使学生不但能够补充和深化课堂教学内容，而且能够使学生理论联系实际、培养学生的“工程”思想，提高学生的综合素质，通过噪声控制工程课程设计，进一步消化和巩固这门课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养学生运用所学理论知识进行噪声控制工程系统的设计方案、设计计算、工程制图、实用技术资料、编写设计说明书的能力为今后能够独立进行某些噪声控制工程的开发建设及工作打下一定的基础。1.2设计任务和内容1.2.1．相关内容内蒙古工业大学一宿舍楼西侧17m处相临一条马路，来往车辆产生的交通噪声影响到宿舍楼里同学们正常休息，现需设计一声屏障来解决这一问题。该道路路宽21米（双向六车道），路面为沥青路面，主楼为四层，总长度为90米。根据道路交通噪声预测方法和区域环境噪声测量方法，在距离马路边缘靠近宿舍楼这一侧1m处，昼间实测噪声值为78dB，夜间实测噪声值为69dB。在宿舍楼一至四层窗外实测噪声值分布如下表1。表1噪声实际测量值测点位置测点垂直高度预测点声级昼间夜间一楼1.964.461.2二楼4.569.366.1三楼7.066.4.63.7四楼12.461.158.2内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计21.2.2涉及内容及要求（1）结合我国相关标准，为该楼设计一声屏障；（2）完成噪声敏感建筑物有关参量和使用标准的确定、声屏障设计和计算声屏障结构、材料及在两座建筑物之间的相对位置；声屏障的设计除了达到预期的降噪指标外，还应符合景观、结构、造价和养护等方面的要求。（3）编写设计说明书；（4）绘制声屏障结构尺寸图，安装布置图。1.3噪声基本知识1.3.1噪声定义噪声对环境的污染与工业的三废一样，是一种危害人类健康的公害。从物理学的观点来看，噪声就是各种频率和声强杂乱无序组合的声音。从心理学的角度看，令人不愉快、讨厌以致对人们健康有影响或危害的声音就是噪声。1.3.2噪声来源噪声的来源主要有三种，它们是交通噪声、工业噪声和生活噪声。交通噪声主要是由交通工具在运行时发出来的。如汽车、飞机、火车等都是交通噪声源。调查表明，机动车辆噪声占城市交通噪声的85%。车辆噪声的传播与道路的多少及交通量度大小有密切关系。在通路狭窄、两旁高层建筑物栉比的城市中，噪声来回反射，显得更加吵闹。同样的噪声源在街道上较空旷地上，听起来要大5-10分贝。工业噪声主要来自生产和各种工作过程中机械振动、摩擦、撞击以及气流扰动而产生的声音。城市中各种工厂的生产运转以及市政和建筑施工所造成的噪声振动，其影响虽然不及交通运输广，但局部地区的污染却比交通运输严重得多。因此，这些噪声振动对周围环境的影响也应予重视。生活噪声主要指街道和建筑物内部各种生活设施、人群活动等产生的声音。如在内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计3居室中，儿童哭闹，大声播放收音机、电视和音响设备；户外或街道人声喧哗，宣传或做广告用高音喇叭等。这些噪声又可以分为居室噪声和公共场所噪声两类，它们一般在80分贝以下，对人没有直接生理危害，但都能干扰人们交谈、工作、学习和休息。1.3.3噪声的危害噪声的危害是多方面的。主要危害以下几方面：1.3.3.1噪声对人们的正常生活的影响。噪声对人的睡眠影响极大，人即使在睡眠中，听觉也要承受噪声的刺激。噪声会导致多梦、易惊醒、睡眠质量下降等，突然的噪声对睡眠的影响更为突出。噪声会干扰人的谈话、工作和学习1.3.3.2噪声可诱发疾病。噪声对人体最直接的危害是听力损伤，噪声引起的听力损伤，主要是内耳的接受器官受到损害而产生的。过量的噪声刺激可以造成感觉细胞和接受器官整个破坏。因为噪声通过听觉器官作用于大脑中枢神经系统，以致影响到全身各个器官，故噪声除对人的听力造成损伤外，还会给人体其它系统带来危害。由于噪声的作用，会产生头痛、脑胀、耳鸣、失眠、全身疲乏无力以及记忆力减退等神经衰弱症状。1.3.3.3噪声损害设备和建筑物。实验研究表明，特强噪声会损伤仪器设备，甚至使仪器设备失效。噪声对仪器设备的影响与噪声强度、频率以及仪器设备本身的结构与安装方式等因素有关。当噪声级超过150dB时，会严重损坏电阻、电容、晶体管等元件。当特强噪声作用于火箭、宇航器等机械结构时，由于受声频交变负载的反复作用，会使材料产生疲劳现象而断裂，这种现象叫做声疲劳。一般的噪声对建筑物几乎没有什么影响，但是噪声级超过140dB时，对轻型建筑开始有破坏作用。在特强噪音作用下，建筑物会受到不同程度的破坏，如出现门窗损伤、玻璃破碎、墙壁开裂、抹灰震落、烟囱倒塌等现象。由于轰声衰减较慢，因此传播较远，影响范围较广。此外，在建筑物附近使用空气锤、打桩或爆破，也会导致建筑物的损伤。内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计41.3.4噪声控制技术形成噪声污染主要是三个因素，即：声源、传播媒介和接收体。只有这三者同时存在，才能对听者形成干扰。从这三方面入手，通过降低声源、限制噪声传播、阻断噪声的接收等手段来达到控制噪声的目的，在具体的噪声控制技术上，可采用吸声、隔声和消声三种措施。1、吸声降噪。吸声降噪是一种在传播途径上控制噪声强度的方法。物体的吸声作用是普遍存在的，吸声的效果不仅与吸声材料有关，还与所选的吸声结构有关。这种技术主要用于室内空间。2、消声降噪。消声器是一种既能使气流通过又能有效地降低噪声的设备。通常可用消声器降低各种空气动力设备的进出口或沿管道传递的噪声。不同消声器的降噪原理不同。常用的消声技术有阻性消声、抗性消声、损耗型消声、扩散消声等。3、隔声降噪。不同的隔声结构类型适用于不同的场合，具体如下表所示：类型特点土堤结构适用于地广人稀的区域，是经济减噪办法，降噪效果约为3—5dB。建造此类声屏障所需空地较大。混凝土砖石结构适用于郊区和农村区域，易与周围自然环境相协调，价格便宜，且便于施工与维护。降噪效果约10—13dB。木质结构适用于农村、郊区个人住宅或院落且木材资源比较丰富的地区的噪声防护。降噪效果约6—14dB。金属和复合材料结构世界各国最普遍使用的结构。材料易于加工，可加工成各种形式，安装简易，易于景观设计和规模制造生产，降噪效果也很好。-内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计5第二章声屏障的相关知识2.1声学原理声屏障是降低地面运输噪声的有效措施之一。一般3～6m高的声屏障，其声影区内降噪效果在5～12dB之间。当噪声源发出的声波遇到声屏障时，它将沿着三条路径传播(见图2-1.a)：一部分越过声屏障顶端绕射到达受声点；一部分穿透声屏障到达受声点；一部分在声屏障壁面上产生反射。声屏障的插入损失主要取决于声源发出的声波沿这三条路径传播的声能分配。2.1.1绕射越过声屏障顶端绕射到达受声点的声能比没有屏障时的直达声能小。直达声与绕射声的声级之差，称之为绕射声衰减，其值用符号△Ld表示，并随着Φ角的增大而增大(见图2-1.b)。声屏障的绕射声衰减是声源、受声点与声屏障三者几何关系和频率的函数，它是决定声屏障插入损失的主要物理量。声源••ABdSR反射路径绕射路径透射路径道路声屏障（a）声波传播路径声影区φRS直线路径径绕射路径(b)声波绕射路径内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计6图2-1声屏障绕射、反射路径图2.1.2透射声源发出的声波透过声屏障传播到受声点的现象。穿透声屏障的声能量取决于声屏障的面密度、入射角及声波的频率。声屏障隔声的能力用传声损失TL来评价。TL大，透射的声能小；TL小，则透射的声能大，透射的声能可能减少声屏障的插入损失，透射引起的插入损失的降低量称为透射声修正量。用符号ΔLt表示。通常在声学设计时，要求TL—△Ld≥10dB，此时透射的声能可以忽略不计，即△Lt≈0。2.1.3反射当道路两侧均建有声屏障，且声屏障平行时，声波将在声屏障间多次反射，并越过声屏障顶端绕射到受声点，它将会降低声屏障的插入损失，由反射声波引起的插入损失的降低量称之为反射声修正量，用符号△Lr表示。为减小反射声，一般在声屏障靠道路一侧附加吸声结构。反射声能的大小取决于吸声结构的吸声系数a，它是频率的函数，为评价声屏障吸声结构的整体吸声效果，通常采用降噪系数NRC。2.2声屏障插入损失计算2.2.1绕射声衰减△Ld的计算2.2.1.1当线声源的长度远远小于声源至受声点的距离时(声源至受声点的距离大于线声源长度的3倍)SRº•(c)声波的反射反射波直达波绕射波内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计7,52tanh2lg20dBNNN＞0dL,5dBN=0,2tan2lg205dBNN0＞N＞-0.2（2-1）0dB,N≤—0.2N—菲涅耳数，)(2dBANλ—声波波长，md—声源与受声点间的直线距离，mA—声源至声屏障顶端的距离，mB—受声点至声屏障顶端的距离，mN(β)=Ncosβ工程设计中，△Ld可从图2-2求得图2-2声屏障的绕射声衰减曲线内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计82.2.1.2无限长线声源，无限长声屏障当声源为一无限长不相干线声源时，其绕射声衰减为：1340,)1()1(4)1(3lg102cfttttgarct(2-2)1340,)1ln(2)1(3lg1022cftttt式中：f—声波频率，Hzδ=A+B-d为声程差，mc—声速，m/s2.2.1.3△Ld仍由公式(2-2)计算。然后根据图2-3进行修正。修正后的△Ld取决于遮蔽角β/θ。（a）修正图（b）遮蔽角图2-3有限长度的声屏障及线声源的修正图dL内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计92.2.2透射声修正量△Lt的计算透射声修正量△Lt由下列公式计算：)1010(1010/10/TLLdtdlgLL（2-2）2.2.3反射声修正量△Lr的计算反射声修正量取决于声屏障、受声点及声源的高度，两个平行声屏障之间的距离，受声点至声屏障及道路的距离以及靠道路内侧声屏障吸声结构的降噪系数NRC。2.2.4障碍物声衰减的确定如果在声屏障修建前，声源和受声点间存在其他屏障或障碍物，则可能产生一定的绕射声衰减，由它们产生的声衰减称之为障碍物声衰减，用符号△LS表示。2.2.5地面吸收声衰减的确定如果地面不是刚性的，则会对传播过程中的声波产生一定的吸收，从而会使声波产生一定的衰减。由地面吸收产生的声衰减称之为地面吸收声衰减，用符号△LG表示。图2-3地面吸收声衰减543210153060120240受声点至等效行车线距离DE/mLG／dB（A）内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计10考虑到其它障碍物和地面声吸收的影响，声屏障实际插入损失为：maxGsrtdLlLLLIL),(（2-3）max表示取△LS和△LG中的最大者，这是因为一般两者不会同时存在。如果有其他屏障或障碍物存在，地面效应△LG会被破坏掉，因为只有贴近地面，地面声吸收的衰减才会明显。式(2-3)中减去(△LS,△LG)max，是因为一旦设计的声屏障建成，原有屏障或障碍物或地面声吸收效应都会失去作用。2.3声源特性2.3.1时间特性交通噪声是随时间起伏的声源。在本设计中，噪声主要来源为马路上行驶的车辆发出的声音，所以将噪声源看作为无限长线声源。在本规范中，采用等效声压级来表示时间平均特性。2.3.2频率特性交通噪声的频率特性在声屏障设计中是最重要的参数之一。应通过噪声测量，得到声源的倍频带(中心频率63—4000Hz)或1／3倍频带(中心频率50—5000Hz)的频谱。为简化计算，本设计中采用声源的等效频率，其值为500Hz。内蒙古工业大学《噪声控制工程》课程设计11第三章声屏障设计与计算3.1声屏障设计要点(1)声屏障本身必须有足够的隔声量，声屏障对声波有三种物理效应：隔声(透射)，反射和绕射效应，因此声屏障的隔声