市政桥穿越建筑减震降噪措施研究

魏芬洋

（广东省重工建筑设计院有限公司，广东 广州 510670）

0 引言

随着城市建设进程地加快，城市土地开发利用越发紧张。为深入贯彻十分珍惜、合理利用土地的基本国策，更好地统筹土地资源，市政设施与建筑合建的案例越来越普遍，如：重庆李子坝轻轨站、地铁车辆段综合开发等。然而，桥梁的震动与噪音也被周边居民所诟病，它对周边人体健康的影响巨大，如何减震降噪成为此类项目开发不可避免的课题。我们知道，市政道路的震动与噪音是由于汽车的运行产生，对市政桥梁的减震降噪可以从震动与噪音的产生、传播与交通管理等方面来实现，从而实现建筑功能的正常使用。

1 震动与噪音产生原因

桥梁是以服务汽车通行为主要目的的结构物，汽车在行驶过程中，桥面的坑凹凸起、桥梁分联处伸缩缝处理以及汽车内燃机、机械传动等因素引起汽车车身的强烈震动，并通过与桥梁连接的轮胎传递给桥梁，引起桥跨结构的震动，同时，在产生震动时伴随产生噪音。车辆行驶速度越快，桥身震动越大，噪音越大。故桥梁震动和噪音产生的主要原因有两个：①汽车运转产生的震动与噪音。②路面坑凹凸起、桥梁伸缩缝连接处等不平整加大了汽车行驶给桥梁的作用产生的震动与噪音，除此之外，驾驶人不规范行车也将产生极大的噪音，在驾驶过程中的汽车鸣笛、不断变道和随意加减速等，导致桥梁震动和噪音增加。

2 减震降噪措施

由以上的分析可知，我们的措施可分3个主要的部分，分别是改善汽车运行环境、阻隔震动和噪音的传播和加强交通管理。

2.1 改善汽车运行环境

2.1.1 桥面铺装采用低噪音沥青路面

在目前桥梁桥面铺装的选择中，有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两种形式。水泥混凝土路面刚度大、稳定性好、使用寿命长，但其在阳光下反光严重，影响司机视力与判断，降低行车安全性，且在路面发生损坏时，需要较长时间的维护。在减震降噪方面，水泥混凝土存在大量的结构缝，极大地增加了震动和噪音的产生。而沥青混凝土路面由于其高空隙率、高弹性以及大阻尼，能有效吸收车辆震动和车轮与路面摩擦产生的噪声，具有耐磨性能优良、噪声低、震动小的优点。

众所周知，沥青混凝土路面相比于水泥混凝土路面，具有耐磨性能优良、噪声低、震动小的优点，而对比市面上众多种类的沥青混凝土路面中，低噪声沥青路面在降噪方面有绝对优势，比如：多孔沥青混凝土、橡胶沥青混凝土等，它们均有共同的特性，即高空隙率、高弹性低劲度和集料粒径较大。经研究，多孔沥青混凝土空隙率在15%~25%时降噪能力最明显，而在沥青中混合部分橡胶，增加路面弹性，可降低4~5dB[1]。

2.1.2 建筑范围内避免设置桥梁分联，确需分联应采用静音型伸缩装置

由于结构受温度等的影响，桥梁在一定距离需要分联，而分联位置的伸缩缝和高度差将是汽车“跳车”的主要原因。故当桥梁穿越建筑物时应尽量避免在建筑内分联，若确需分联，应采用静音型伸缩装置减少汽车“跳车”的产生。目前，采用较多的静音型伸缩装置主要为铸造型静音桥梁伸缩装置，它是选用高强高韧、减震性能优良的球墨铸铁整体铸造而成，具有防水、静音、减震、抗老化等优点。目前，该静音型伸缩装置已用于广州猎德大桥、广州东新高速东沙大桥、广州金沙洲大桥等，取得良好的静音、减震效果。

2.2 阻隔震动和噪音的传播

2.2.1 桥梁与建筑结构完全脱开

众所周知，震动在固体中传播迅速，但空气可以阻隔这种传播而使双方互不干扰；而固体声的传导比声音在空气中传播来的更加快速、深远、持久，对建筑居民的影响更大，所以，阻隔桥梁与建筑间的固体连接就变成了一个减震降噪的有效方法，特别是对于震动的隔断，发挥着巨大的作用。同时，桥梁与建筑结构完全脱开也有利于桥梁和建筑结构的分别计算，使受力路径更加清晰明了，结构设计更加安全可靠。

2.2.2 桥梁上下部连接采用板式橡胶支座等柔性支撑装置

在桥梁穿越建筑时，一般桥梁的高度较高，此时，桥下空间如何与建筑功能融合一体就成了一个重要的课题。但由于该空间处于桥下，其桥梁的震动势必会影响该部分区域的使用，故除从桥梁结构自身考虑外，使用板式橡胶支座等柔性支撑装置来缓冲阻隔桥梁上部结构的震动传导给桥梁下部结构也是极具意义的。板式橡胶支座是由橡胶板与薄钢板交替叠合后高温硫化制成，具有抗冻、弹性好、耐油、耐腐蚀、抗老化等优点，其具有的构造简单、加工容易、性能稳定、成本低廉、安装方便让其成为世界上广为应用的一种柔性支承装置[2]。

2.2.3 于桥梁两侧设置隔音墙

如今，在市政道路及高速路上，许多地方都有声屏障的出现，而声屏障的作用也是褒贬不一，因为其不能闭合成一个拱形完全遮蔽的声屏障，对于高楼林立的城市而言，靠近路边的高层居民依旧饱受噪音的困扰。然而，在桥梁穿越建筑时，桥面、桥面上盖、隔音墙可以形成一个完全屏蔽的声屏障阻隔噪音的向外传播，从而实现降噪的目的。目前的隔音墙根据隔音材料区分基本有以下3个类别[3]。

（1）混凝土墙。混凝土墙除作为承重结构外，也是常见的隔音材料，其具有良好的隔音性能。研究表明，钢筋混凝土墙体在厚度达到150mm时隔音量在40~45dB之间，能极大地减少声量地传递，达到减噪的目的，且混凝土墙是优良的耐火、防火材料，也具有良好的抗撞性能。但混凝土墙较为笨重，且造价高，在某种程度上影响建筑结构的受力。

（2）砌块墙。砌块墙在建筑中也是必不可少的分隔材料与隔音材料，其种类繁多，有粉煤灰砌块、混凝土空心砌块、炉渣砌块、陶瓷砌块等，隔音性能也跟砌体墙厚度有着很大的关系。就使用最广的混凝土空心砌块而言，其内部大量的封闭气孔，使它具有质轻、环保、保温、防火、隔音降噪的功能。研究表明，200mm的空心砌块的隔音量在35~40dB之间，具有较强的隔音能力。

（3）条板墙。条板墙又称为隔墙板，是近年来研发的新产品，主要用于建筑物中的房间分割等。目前使用较多的主要有增强石膏空心条板、增强水泥空心条板和轻骨料混凝土条板3种，它与砌块墙体的功能一致，具有质轻、环保、保温、防火、隔音等功能。研究表明，条板墙根据不同的材料，其隔音量在30~35dB之间，具有较强的隔音水平。

由以上的对比分析，目前使用较多混凝土墙、砌块墙、条板墙和薄板复合墙均有良好的降噪能力，但也有各自适应的范围。针对桥梁穿越建筑物这个特殊情况，可以根据具体条件遴选合适的降噪材料，具体如下：①桥梁与建筑的权属部门不同，为便于管理，应将桥梁范围作为独立的防火分区进行分开，此时，可以考虑将防火墙兼做隔音墙，根据耐火极限选择砌体墙或者条板墙。②需考虑桥梁与建筑物间是否有防撞需求，由于不同的设计有不同的需求，当桥梁防撞栏与隔音墙体一并考虑时，降噪材料可选钢筋混凝土墙体。③综合考虑经济、美观等需求，从而选择良好的、适合项目的隔音墙。

2.2.4 根据受众人群对噪音的感知力合理规划建筑功能

由于人所处环境不同，对噪音的感知力与耐受力是不同的。研究表明，在高级别墅、疗养院场所，声环境限值根据不同时间为40~50dB；居民住宅、行政办公等区域为45~55dB；商业中心、集市等为50~60dB；工业生产、仓储物流等区域为55~65dB。在建筑功能配置时，可将商业中心、仓储等功能区域布置于靠近桥梁位置，将居住区布置于远离桥梁位置，从而实现各受众人群对噪音的要求，也满足建筑开发的需求。同时，为了减少震动与噪音对居住环境的影响，建议住宅楼设置架空层，以获取更为舒适的居住环境。

2.3 加强交通管理

噪音的产生除了汽车本身内燃机与机械传动等原因外，还有许多人为因素产生的噪音。主要有以下4个方面：①驾驶人随意超车、变道、鸣笛。研究表明，汽车制动瞬间产生的噪音分贝值高达90dB，严重时达到110dB，而汽车鸣笛也根据车型不同分贝值达到了80~130dB，严重超出了规定分贝值。②大中型货车的通行加大桥梁的震动与噪音。大中型货车的载重量大，内燃机与机械传动效能大，其产生的震动与噪音也比小汽车大得多。一般行驶状态下，小汽车产生噪音不高于74dB，而卡车产生噪音在110~120dB之间，在制动、鸣笛时将产生更大的震动与噪音。③驾驶车辆速度过快。研究表明，在车辆速度为20~30km/h时，产生噪声值为61.7dB；车速为40~50km/h时，产生噪声值为71.4dB；车速为70~80km/h时，产生噪声值为77.7dB；而车速为90~100km/h时，产生噪声值为81.7dB，车速与产生的噪音成正相关关系[4]。④人非机混行，交通混乱。行人、非机动车、机动车混行，会极大地增加汽车制动、变道、鸣笛等情况，并增加安全隐患。

故针对以上4个方面的原因，对加强交通管理的措施主要有以下4个方面[5]：①在桥梁穿越建筑物范围及前后各100m范围内车道划实线，禁止车辆变道。②设置禁止鸣笛、禁止超车、限速等标志，加强电子警察等监管监控，规范驾驶人文明驾驶。③限制通行车辆种类或限制大中型货车通行时间，减少重点时间段噪音。④对行人、非机动车、机动车间设置隔离措施，禁止混合交通。

3 案例分析

某车辆段为地上车辆段，8.5m为车辆段盖板兼作汽车车库，14.5m为二层盖板，作为物业开发的室外地坪与首层，并在二层盖板位置布置塔楼。在8.5m标高位置有一市政路（城市主干路，设计速度60km/h）横穿车辆段（图1），该市政路产生的震动与噪音对车辆段及其物业开发有极大地影响。本次采用以上方法对车辆段噪音进行分析，结果如图2所示。

图1 车辆段降噪措施

图2 噪声衰退曲线

根据研究数据和分析结果，采用低噪音沥青路面和铸造型静音桥梁伸缩装置，能降低噪音4~6dB，而在道路两侧设置砌块墙，可降低噪音12~16dB，从而使原本嘈杂的办公和居住环境，变成了安静的宜居宜业之城。而桥梁与车辆段结构的完全断开实现了震动的完全阻隔，从而实现减震降噪的目的。

4 结语

当汽车行驶在穿越建筑的桥梁上时，其产生的震动和噪音就不可避免的对建筑有所影响。然而，如果采取合理的减震降噪措施，依然可以将震动与噪音降至最小，以满足建筑的使用功能。本文通过对改善汽车运行环境、阻隔震动和噪音的传播和加强交通管理3个方面提出相应的控制措施，对今后类似项目的减震降噪专题提供借鉴，具有重要参考价值。