高速铁路声屏障结构气动力测试方法初探

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1、万方数据铁道劳动安全卫生与环保2009年第36卷1期r8’霹镣霞1r'-：t嚣环保()一4文章编号：1003一n97(2009)ol一0022—05高速铁路声屏障结构气动力测试方法初探李晏良，李耀增，辜小安，尹皓(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京100081)摘要：随着我国列车速度的不断提高，声屏障结构安全问题日益得到重视。为寻求声屏障的最佳设计方案，保障行车安全，本文在研究国外高速铁路声屏障气动力的测试方法和评价方式基础上，结合京滓城际铁路声屏障的结构形式，确定我国高速铁路声屏障结构气动力的试验方法。关键词：高速铁路；声屏障：结构；气动力；测试方法中图分类号：TB535文献标识码：

2、A高速铁路沿线敏感点众多，噪声影响较大，声屏障是控制铁路噪声影响的重要措施之一。由于声屏障距离线路较近(一般距离铁路外轨中心线4m左右)，当列车高速通过时，声屏障会同时受到自然风荷载和列车风荷载的共同影响。在两种载荷共同作用下，将在线路两侧声屏障构件表面产生较大的气动力。由于高速铁路车流密度较大，气动力的持久作用会对声屏障构件的疲劳寿命产生很大影响，极端情况下甚至可能使声屏障构件发生强度破坏，危及行车安全。国外(尤其是德国)对声屏障所受气动风力的研究开展了大量的工作，有着一套较为成熟的方法，而我国在此领域刚刚处于起步阶段。目前我国正大力进行高速铁路客运专线建设，因此了解和掌握国外高速铁路声屏障

3、结构气动力的测试方法和评价方式，建立我国高速铁路声屏障结构气动力测试方法十分必要。收稿日期：2009．02-01；修订日期：2009-02-03作者简介：李晏良(1983一)，男，黑龙江林1：3人，硕士研究生，从事环境保护工作。221声屏障的类型及结构要求u1声屏障的种类很多，按结构形式可分为土建式永久声屏障、土建式和钢结构结合式声屏障、轻型钢结构声屏障、其他轻型结构声屏障等。具体可划分为直立(板)式、折檐式(宽顶式)、全(半)封闭式等(见图1)；按材质不同可分为混凝土结构、金属薄板复合吸声结构、非金属材料结构、砖石结构、复合结构等；按声学原理可分为吸声型、非吸声型、复合型等。且)直立式”折檐

4、式c)全封闭式上上图1声屏障类型不论何种类型的铁路声屏障，均应满足以下要求：(1)隔声性能的技术要求；(2)结构稳定性和不变形性；(3)耐久性、耐腐蚀性；(4)尺寸稳定性；(5)色调耐久性；(6)耐火性；(7)耐石击性；(8)便于维修；(9)造型适当；(10)更换损坏部件或整个结构不对运营产生较大影响，对其他相关结构不应有影响。其中声屏障结构稳定性和不变形性，成为高万方数据铁道劳动安全卫生与环保2009年第36卷1期r4“1辣磉i“矿一习醣环保(1r!j速铁路声屏障重点关注的问题之一。声屏障结构稳定性和不变形性可通过结构压力、位移、固有频率等参数作为评价指标。2国外高速铁路声屏障结构气动力测试

5、方法u1国外关于声屏障结构气动力指标采用风压、位移、固有频率等参数，其测量方法如下：2．1风压的测量对气动风压的测量不需要了解声屏障的材料、重量以及固有频率，因为声屏障本身不会对气动风压场产生任何影响，风力载荷与这些声屏障特征无关。需要测量并了解某一速度下声屏障垂直剖面气动风压随高度的变化情况，气动风压在声屏障纵断面不同测点的变化情况，气动风压在声屏障某一测点不同速度下的变化情况等等。测点位置和压力时间变化曲线示例分别如图2、3所示。通过对气动风压场的测量，可以直接计算声屏障动应力，而无需重复测试。此外，只要知道某种列车的特定的“特征气动风压场”，就可以在假设气动风压场的情况下研究所有类型列车

6、、各种速度和声屏障的特性。图2脉动风压测点位置图图3德国声屏障测量试验330km／h速度下纵断面不同测点脉动风压随时间变化曲线2．2位移的测量位移的测量是通过压电式加速度传感器两次积分得到的，因此必须使用高质量的传感器和放大器，放大器的放大范围必须具备很高的精度。与气动风压测点相似，位移的测量包括某一速度下声屏障垂直剖面位移随高度的变化情况，位移在声屏障纵断面不同测点的变化情况，位移在声屏障某一测点不同速度下的变化情况，不同构件之间的相对位移等等。通过对位移的测量，研究位移的激变情况，可以判断出声屏障是否发生共振，且声屏障结构在列车高速通过时是否处于安全状态。图4为位移随时间变化曲线示例图。2

7、3万方数据铁道劳动安全卫生与环保2009年第36卷1期r=环瘵丽r麓图4德国声屏障测量试验330km／h速度下纵断面不同测点位移随时问变化曲线2．3固有频率的测量采用锤击法，有节奏的推动或击打结构，由此产生振动。当激励停止时，振动就会减弱。通过衰减波形图，计算得到结构的固有频率。图5为利用锤击法得到的某处声屏障立柱测点振动衰减波形图。＼／A(i)_k／乡A(j+1)—s(t)。一exp誓I℃砌夕乃