一种T梁预制场降噪优化布置方法与流程

本发明属于建筑声学与噪音控制领域，公开了一种t梁预制场降噪优化布置方法。

背景技术：

随着社会经济的发展，我国工业化水平已经日渐完善，企业在使用机械设备进行生产时不可避免的产生噪音。噪音污染不仅影响周围住宅区居民的生活、危害人体的健康、造成环境污染。

按照铁路t梁施工工艺要求，需采用附着式振动器侧振为主、插入式振动棒振捣为辅的施工工艺，附着式振动器侧振噪声很大且穿透力强。根据gb3096-2008《声环境质量标准》要求、gb123458-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》要求，施工期期间噪音传入居民小区房屋室内分贝值按白天70分贝，夜晚55分贝控制，噪音污染的防控已经成为人们越来越重视的话题。

对于噪音的控制应当从噪音源头、噪音的传播途径、接收点三个方面采取合理降噪措施。从噪音源头可以改善生产设备的发动机，使用吸声罩等装置。噪音在传播过程中受各种环境条件制约，通过对隔音墙、声屏障的合理布置使噪音在传播过程中局部范围受阻已达到最大程度的降噪效果。

常用的减少工厂噪音的方式是在居民住宅区与噪音源之间设置隔音墙，隔音墙内部的吸音材料能使声能转化为热能从而达到降噪的目的。目前改善隔音墙性能通过使用吸音性能更好的吸音材料、设计更为合理的隔音结构，但是隔音墙的降噪性能与隔音墙的布置方式关系紧密。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于提供一种t梁预制场降噪优化布置方法，模拟t梁施工现场噪音传播机理，通过对隔音墙距离噪音源t梁位置的改变、噪音频率的改变、隔音墙高度的改变找到隔音墙最合理的位置发挥最大的效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种t梁预制场降噪优化布置方法，包括如下步骤：

步骤1，设定t梁为点声源向四周传播，建立t梁预制场点声源传播模型；

步骤2，噪音户外传播受到空气、障碍物、地面效应的影响，采用a声级计算接距离噪音源r处的a计权声压级lpa；

步骤3，计算噪音几何扩散引起的衰减量adiv；

步骤4，计算大气收引起的噪音衰减量aacm；

步骤5，计算地面效应引起的噪音衰减量agr；

步骤6，计算隔音墙引起的噪音衰减量abar；

步骤7，将步骤3-6得到的各变量代入步骤2中，得到距离噪音源t梁距离为r处的lpa；

步骤8，改变隔音墙与t梁间的距离xi；

步骤9，采用步骤7中的模型计算隔音墙在最小距离xmin时不同高度hi接收点的lpa，绘制hi和lpa的关系曲线，确定使声压级lpa最小的隔音墙高度hmin；其中，hi为隔音墙不同高度的取值；

步骤10，综合得到优化布置参数xmin和hmin使接收点的声压级lpa达到最小。

进一步地，所述的距离噪音源r处的a计权声压级lpa为：

lpa＝lpa1-adiv-aacm-agr-abar

式中，lpa1为t梁噪音源处的a计权声压级；aacm为噪音在传播过程中空气吸收造成的a计权衰减量；adiv为由于噪音发散造成的a计权衰减量；agr为地面效应引起的a计权衰减量；abar为隔音墙造成的a计权衰减量。

进一步地，所述的噪音几何扩散引起的衰减量adiv为：

adiv＝[20lg(r/r0)+11]

式中，r0可视为参考距离取1m，r为接收点距离t梁噪音源的距离，根据实际位置取值。

进一步地，所述的大气收引起的噪音衰减量aacm为：

aacm＝0.001ar

式中，a为大气吸收衰减系数，a与大气的湿度、温度、声源频率有关，根据规范取值。r为接收点距离t梁噪音源的距离，根据实际位置取值。

进一步地，所述的地面效应引起的噪音衰减量agr为：

h为隔音墙离地高度，hp为t梁噪音源离地高度。

进一步地，所述的隔音墙引起的噪音衰减量abar为：

abar＝δld-δlt+tl

式中tl为隔音墙的传声损失，隔音墙的传声损失tl由隔音墙的隔音性能确定，国内隔音墙的传声损失取tl＝15(db)。δld为绕射声衰减量，计算式为：

式中，a为噪音源与隔音墙顶连线的距离，b为接收点到隔音墙顶连线的距离，g＝f(a+b-r)，f为噪音的频率，tanh为双曲正切函数，

式中，x为t梁噪音源距离隔音墙的距离，h为隔音墙离地高度，hp为t梁噪音源离地高度；

透射声修正量δlt的计算式为：

式中，δld为绕射声衰减，式中tl为隔音墙的传声损失，隔音墙的传声损失tl由隔音墙的隔音性能确定，国内隔音墙的传声损失取tl＝15(db)。

进一步地，所述的距离噪音源t梁距离为r处的lpa的计算式：

进一步地，所述的xi(i＝1,2,3，...n)为将t梁与接收点间的距离r设置为n等份后不同位置等间距位置点与t梁间的距离，采用步骤7中的模型计算隔音墙在xi(i＝1,2,3,...n)时接收点的声压级lpa，并绘制声压级lpa与距离xi间的关系图，确定使声压级lpa最小的距离xmin。

步骤7中，lpa1根据实际测量t梁噪音源数值取值；大气吸收衰减系数a由实际预制t梁场的温度、相对湿度、t梁噪音源产生噪音频率确定，则大气吸收引起的衰减aacm的计算式为aacm＝0.001ar；隔音墙的传声损失tl由隔音墙的隔音性能确定，国内隔音墙的传声损失取tl＝15(db)；噪音源距离地面高度hp为1m；隔音墙的高度h为4m；接收点距离t梁噪音源的距离为r。

步骤8中，把接收点距离t梁噪音源的距离r分成n段，计算隔音墙在时接收点的lpa，确定使声压级lpa最小的距离。n的选择与结果的精度要求有关。

步骤9中，计算隔音墙在取不同高度hi＝2,3,4,5,6,7,8,9,10,11，12，13时接收点的lpa，确定使声压级lpa最小的隔音墙高度hmin。

发明原理：铁路t梁施工过程中会对周围住宅区产生分贝很大、穿透力很强的噪音。具体方案是铁路t梁在预制过程中产生的噪音向四周扩散，由于居民住宅区与t梁的距离远大于t梁长度，视t梁噪音源以点声源的形式向四周扩散。几何发散、空气吸收、地面效应、障碍物的布置会对噪音的传播产生很大程度的影响，结合噪音扩散机理与隔音墙的降噪作用得到施工现场的合理布置方式从而最大程度发挥隔音墙的降噪作用避免噪音污染。

声音在传播过程中声音的强度会随着空气吸收、地面效应、几何发散、障碍物的阻碍而衰减。其中空气吸收、地面效应、几何发散是受温度、湿度、地形等环境因素所影响，人为因素很难造成其改变。噪音在遇到障碍物时，一部分的声波会在障碍物的顶部发生绕射，一部分的声波透过障碍物继续传播，另外一部分声波在障碍物面前发生反射。障碍物的插入损失由声波在障碍物面前发生绕射时的绕射声衰减、发生透射时的透射声修正量组成。噪音的绕射声衰减，透射声修正量与障碍物与声源的距离、障碍物的高程有关。本发明通过对障碍物位置最优位置研究，将隔音墙隔音效率最大化。

有益效果：与现有技术相比，本发明的一种t梁预制场降噪优化布置方法，设定t梁为点声源向四周传播，建立t梁预制场点声源传播模型，在预制过程中产生的噪音向四周扩散，由于居民住宅区与t梁的距离远大于t梁长度，视t梁噪音源以点声源的形式向四周扩散，结合噪音扩散机理与隔音墙的降噪作用得到施工现场的合理布置方式从而最大程度发挥隔音墙的降噪作用避免噪音污染；本发明可以应用于不同的企业施工现场。

附图说明

图1是本发明一种通过对t型梁预制现场优化布置达到降低噪音的方法流程图；

图2是本发明t梁噪音传播模型立面图；

图3是本发明t梁噪音传播模型平面图；

图4是本发明噪音受到隔音墙的阻碍发生反射图；

图5是本发明噪音受到隔音墙的阻碍发生绕射图；

图6是本发明隔音墙与t梁间不同距离xi时接收点lpa的变化趋势图；

图7是本发明隔音墙在不同高度hi时接收点lpa的变化趋势图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

一种t梁预制场降噪优化布置方法的特征在于：包括如下步骤：

步骤1，设定t梁为点声源向四周传播，建立t梁预制场点声源传播模型；

步骤2，噪音户外传播受到空气、障碍物、地面效应的影响，采用a声级计算接收点a计权声压级lpa：

lpa＝lpa1-adiv-aacm-agr-abar

式中，lpa1为t梁噪音源处的a计权声压级(单位：分贝)；aacm为噪音在传播过程中空气吸收造成的a计权衰减量；adiv为由于噪音发散造成的a计权衰减量(单位：分贝)；agr为地面效应引起的a计权衰减量(单位：分贝)；abar为隔音墙造成的a计权衰减量(单位：分贝)；lpa为距离噪音源r(单位：米)处的a计权声压级(单位：分贝)。

步骤3，计算噪音几何扩散引起的衰减量adiv，计算式为：

adiv＝[20lg(r/r0)+11]

式中，r0可视为参考距离取1m，r为接收点距离t梁噪音源的距离，根据实际位置取值(单位：m)。

步骤4，计算大气收引起的噪音衰减量aacm，计算式为：

aacm＝0.001ar

式中，a为大气吸收衰减系数(单位：分贝/千米)，a与大气的湿度、温度、声源频率有关，根据规范取值。r为接收点距离t梁噪音源的距离，根据实际位置取值(单位：m)。

步骤5，计算地面效应引起的噪音衰减量agr，计算式为：

h为隔音墙离地高度(单位：m)，hp为t梁噪音源离地高度(单位：m)。

步骤6，计算隔音墙引起的噪音衰减量abar：

abar＝δld-δlt+tl

式中tl为隔音墙的传声损失，隔音墙的传声损失tl由隔音墙的隔音性能确定，国内隔音墙的传声损失取tl＝15(db)。δld为绕射声衰减量(单位：分贝)，计算式为：

式中，a为噪音源与隔音墙顶连线的距离(单位：m)，b为接收点到隔音墙顶连线的距离(单位：m)，g＝f(a+b-r)，f为噪音的频率(单位：hz)，tanh为双曲正切函数，

式中，x为t梁噪音源距离隔音墙的距离(单位：m)，h为隔音墙离地高度(单位：m)，hp为t梁噪音源离地高度(单位：m)；

透射声修正量δlt(单位：分贝)的计算式为：

式中，δld为绕射声衰减(单位：m)，式中tl为隔音墙的传声损失，隔音墙的传声损失tl由隔音墙的隔音性能确定，国内隔音墙的传声损失取tl＝15(db)。

步骤7，将步骤3，4，5，6得到的各变量代入步骤2中，得到距离噪音源t梁距离为r处的lpa的计算式：

步骤8，改变隔音墙与t梁间的距离xi。xi(i＝1,2,3，...n)为将t梁与接收点间的距离r设置为n等份后不同位置等间距位置点与t梁间的距离，采用步骤7中的模型计算隔音墙在xi(i＝1,2,3,…n)时接收点的声压级lpa，并绘制声压级lpa与距离xi间的关系图，确定使声压级lpa最小的距离xmin。

步骤9，采用步骤7中的模型计算隔音墙在最小距离xmin时不同高度hi接收点的lpa，绘制hi和lpa的关系曲线，确定使声压级lpa最小的隔音墙高度hmin。hi为隔音墙不同高度的取值(单位：m)。

步骤10，综合得到优化布置参数xmin和hmin使接收点的声压级lpa达到最小，降低t预制过程中产生的噪音对周围环境的影响。

步骤7中，lpa1根据实际测量t梁噪音源数值取值；大气吸收衰减系数a由实际预制t梁场的温度、相对湿度、t梁噪音源产生噪音频率确定，则大气吸收引起的衰减aacm的计算式为aacm＝0.001ar；隔音墙的传声损失tl由隔音墙的隔音性能确定，国内隔音墙的传声损失取tl＝15(db)；噪音源距离地面高度hp为1m；隔音墙的高度h为4m；接收点距离t梁噪音源的距离为r(单位：m)。

步骤8中，把接收点距离t梁噪音源的距离r分成n段，计算隔音墙在时接收点的lpa(单位：分贝)，确定使声压级lpa最小的距离。n的选择与结果的精度要求有关。

步骤9中，计算隔音墙在取不同高度hi＝2,3,4,5,6,7,8,9,10,11，12，13(单位：m)时接收点的lpa(单位：分贝)，确定使声压级lpa最小的隔音墙高度hmin。

实施例

一种通过对t型梁预制现场优化布置达到降低噪音的方法，包括如下步骤：

步骤1，接收点距离远大于t梁长度视t梁为点声源向四周传播，建立t梁噪音传播模型，其立面图、平面图见图2、图3；

步骤2，噪音户外传播会遇到空气、障碍物、地面效应的影响，采用a声级计算接收点a计权声压级lpa

步骤3，预制t梁场温度为20°、相对湿度70％、产生的噪音频率f为500hz，t梁噪音源产生lpa1＝100db，接收点距离r＝100m；噪音源离地面高度hp＝1m，隔音墙高度h为4m，根据规范大气吸收衰减系数a＝5；计算得到

aacm＝0.001*5*r＝0.05(db)

式中，g＝f(a+b-r)，噪音源与隔音墙顶面的距离(单位：m)，接收点到隔音墙顶面距离(单位：m)，接收点距离r＝100m；令n＝100，根据隔音墙取不同位置时计算g选择δld的计算式。

步骤4，根据隔音墙取不同位置时计算接收点声压级lpa，得到接收点声压级lpa与隔音墙x进行拟合得到关系式

lpa＝-0.0015x²+0.1488x+15.566

根据函数和预制t梁施工现场的特点，t梁与隔音墙应留一定长度，t梁近轨与行人通道通常取3-4m，确定最优距离xmin＝3m。

步骤5，隔音墙与t噪音源的距离x＝3，不改变环境条件与隔音强的性能，

aacm＝0.001*5*r＝0.5(db)

式中，g＝f(a+b-r)，噪音源与隔音墙顶面的距离接收点到隔音墙顶面距离(单位：m)；计算g选择δld的计算式。

步骤6，根据隔音墙取不同位置hi＝2,3...11,12,13,14时计算接收点声压级lpa，将接收点声压级lpa与隔音墙高度hi进行拟合得到关系式

根据函数确定最优高度hmin＝6m。

步骤7，本例中最终得到隔音墙的最优高度hmin＝6m，隔音墙距离t梁的最优距离xmin＝3m。