城市桥梁噪声分析及降噪措施设置

刘彬斌 赵 庆

(成都市市政工程设计研究院，四川 成都 610000)

0 引言

近年来，随着各地城市化进程的加速，我国的城市道路交通系统迅速发展，同时也带来了愈发严重的交通噪声污染，时刻影响人们的生活和身心健康。城市桥梁是城市道路的重要组成部分，特别是近期大量修建的立交和城市高架，在方便道路交通的同时，其负面的噪声的影响也更为突出。根据城市桥梁噪声产生的原因及特性，在桥梁建设中采取经济有效的降噪措施，保证人民群众正常生活的声环境质量，对于改善人们的生活质量有着重要意义。

1 城市桥梁噪声产生的原因及特性

城市桥梁噪声主要包含两部分，第一部分是道路交通噪声，是以车辆所发出的噪声为主，第二部分是桥梁结构及其附属物产生的噪声，比如桥梁结构自振和车辆撞击桥梁伸缩缝产生的噪声等。

1.1 路面交通噪声

道路交通噪声主要由两部分组成，一部分来自车辆本身，主要由发动机、排气管等机械运转产生，另一部分来自于车辆运营阶段，主要由轮胎运行和鸣笛产生。当车速到达一定水平之后，轮胎与路面摩擦产生的噪声是道路交通噪声的主要来源。道路交通噪声主要受到车流量、车型比例、车速、道路坡度等因素的影响。

道路交通噪声存在以下特性：

1)传播特性。

城市道路交通噪声可近似看作无限长线声源，即由一系列连续、非同步的、无规相位的点声源排列而成，其波动效应可以忽略。

2)时间分布特性。

单独分析城市道路交通噪声影响没有意义，噪声的时间分布实际与交通流量的时间分布呈正相关，当车流量大，噪声影响增强，反之亦然。

3)空间分布特性。

a.第一排建筑距离道路较近，噪声值随楼层增高逐渐减小，底层噪声值最高；随着距离增加，低层噪声值相对较小，楼层增高噪声值随之增高，至某一楼层出现噪声最大值后，随楼层增高噪声值逐渐减小。第一排建筑距离道路较远，出现噪声最大值的楼层越高。

b.近距离噪声随楼层的变化较大，远距离噪声随楼层的变化较小，主要因近距离不同楼层的噪声传播距离与地面效应差别大，而远距离不同楼层的噪声传播距离与地面效应差别较小所致。

c.低楼层距道路不同水平距离噪声衰减较明显，高楼层距道路不同水平距离噪声衰减较小，楼层越低，距道路不同水平距离衰减越明显，这主要也因低楼层地面效应衰减明显所致。

4)距离衰减特性。

一般线声源衰减，声强与距离呈反比关系。距离增加一倍，声压级降低3 dB，满足如下公式：

L=Lw-8-10lgd。

其中，Lw为单位长度声功率；d为声源与敏感目标距离。

5)衰减特性。

一般有建筑物衰减，空气衰减，气象条件衰减等。

6)城市道路噪声频率特性。

城市道路噪声频率与车型、车速、地形、路面等众多因素有关系，在工程建设中主要考虑车型、车速与噪声频率的关系。

250 Hz及以下频率，不同车流的车速V与频带声压级L之间相关性小，其变化呈随机散点分布；500 Hz,1 000 Hz和2 000 Hz等频率时，不同类型车辆的车速V与频带声压级L之间存在相关性，其中小型车的平均声压级与车速间的相关性最高；当频率高于4 000 Hz时，不同车型车速V与频带声压级L之间的相关性下降。根据对同类项目的监测和相关研究发现噪声峰值主要出现在1 000 Hz附近。

1.2 桥梁结构及其附属物产生的噪声

市政桥梁由于本身的结构及组成特点，存在不同于普通道路的噪声源特点。

1)由于桥梁结构本身会产生振动，桥面噪声是结构噪声与路面噪声相叠加的结果，比单纯的路面噪声大。桥梁自身结构振动产生的噪声以100 Hz以下的低频噪声为主[1]；

2)由于路面伸缩缝的不平整，机动车通过伸缩缝时撞击和振动产生的噪声，根据相关研究，车辆行驶过桥梁伸缩缝产生的噪声达到80 dB～100 dB，且伸缩缝开口越大，伸缩缝噪声越大[2]。

3)近年来，城市内普遍修建互通立交、高架桥等来解决交通阻塞，疏通车流，但另一方面，高架复合道路会因为交通量骤增而使噪声强度增大[3]；对于存在大纵坡城市高架桥引桥段，车辆爬坡过程中的运行噪声较一般路段强；对于城市高架桥，由于车辆运营路面的抬高，对周边建筑的影响高度范围更大，而且桥底空间较小时，由于声波的反射，桥下的低频噪声比桥面大[1]。

2 城市桥梁降噪措施的设置

为防止市政道路及桥梁噪声污染，保证人民群众正常生活的声环境质量，应从多个层面采取噪声防护手段。首先，合理规划布局沿街建筑的功能配置，保证建筑退距，避免新建住宅、医院、学校等敏感建筑受到地面交通影响；其次，对噪声源和传声途径采取工程技术措施和管理措施；再次，对已建建筑采取被动降噪措施，对室内声环境进行合理保护。

对于噪声源和传声途径，根据城市桥梁噪声产生的原因及其特性，在桥梁建设中，可采取以下措施：

1)桥面铺装。在桥面铺装中可采用SMA路面或其他低噪声路面。SMA混合料粗集料多，所用石料质量高，使得SMA路面具有良好的宏观构造，从而在衰减轮胎震动和路表纹理排泄空气泵噪声两方面有较好表现，与AC沥青路面比较，可降低2 dB左右，相对于水泥路面可达5 dB[4]。

2)伸缩缝。小跨径桥梁梁端在铺装层采用桥面连续结构，避免设置明缝；对于城市高架桥最常用的多跨简支梁桥，增大采用桥面连续的跨数，以减少伸缩缝数量；对于必须设置的桥梁伸缩缝采用降噪伸缩缝，通过在伸缩装置表面设置降噪板等措施，使与行车方向垂直的缝隙改变成斜交方向，从而降低噪声的量级，一般可以降低噪声5 dB～8 dB[5]。

3)声屏障。声屏障是设置于噪声源和噪声敏感点之间的声学障板，利用声屏障阻挡直达声的传播，减弱接收者所在声影区区域内的噪声声级，改善声影区内的声环境质量。

根据成都市二环路高架桥声屏障现场实测成果，选取各敏感建筑受声屏障影响较明显的楼层(6 m～20 m楼层)的隔声改善值进行等效，平均改善值为2.5 dB。

4)桥梁结构优化。对于常规的梁式桥，在设计上可采取增大梁高、减小跨径、增大结构自重等手段，提高结构自振频率，降低振幅，以减少低频噪声强度。

3 结语

本文通过对城市桥梁噪声产生的原因及特性进行分析，进而提出在桥梁建设阶段，在桥面铺装、伸缩缝、声屏障、桥梁结构优化等方面采取降噪措施，可对城市桥梁噪声的噪声源和传声途径进行控制，从而达到保证人民群众正常生活的声环境质量的目的。