CN111058391B - 一种含共振悬臂梁新型声屏障 - Google Patents

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Abstract

一种含共振悬臂梁新型声屏障，包括由组合式吸隔声屏障板组成的上部和下部结构以及由固定隔声框和透明板组成的中间结构。所述固定隔声框将透明板和上下组合式吸隔声屏障板连接为一体，透明板除可为行驶的交通车辆提供一定的观察视野外，还具有一定的隔声效果。本发明首次将共振悬臂梁这类共振吸声结构运用到声屏障中，可进一步增强声屏障的降噪效果，将交通噪声对人们生活的影响降到最低。

Description

一种含共振悬臂梁新型声屏障
技术领域
本发明涉及吸隔声声屏障技术领域，特别涉及一种含共振悬臂梁新型吸隔声声屏障。
背景技术
近年来随着我国公路、铁路、城市快速路及城市轨道交通等交通基础设施事业的迅速发展，虽然为人们的出行提供了便利，但随之而来的噪声问题也愈来愈突出，在一些地区，甚至出现了交通基础设施“便民也扰民”的现象。因此，解决噪声污染问题迫在眉睫。
目前，解决交通噪声污染问题最行之有效的方法就是在道路和铁路线路两旁安装声屏障。传统的声屏障工作方式比较单一：一种是以吸声为导向，即内部填充高分子多孔吸声材料来吸收声能；另一种是以隔声为导向，即利用金属、砖墙之类的厚重且密实无孔的材料来减弱透射声能，阻挡声音的传播。单独采用这两种工作方式的声屏障在实际的应用往往表现不佳，虽然当前有的声屏障也具备吸声和隔声的能力，但是大多数还是依赖材料本身的特性来吸隔声，很少会利用结构设计来降低噪声，比如共振吸声结构、多层隔声结构等。为突破现有声屏障设计理念的单一性，同时增强声屏障的降噪能力，因此，发明一种含共振悬臂梁新型声屏障是很有现实意义的。
发明内容
为了更好地解决上述问题，本发明对传统的声屏障进行了优化设计，将共振吸声结构和声屏障结合起来以提高对声音的屏蔽效果，即提供一种含共振悬臂梁的新型声屏障。
具体而言本发明提供了一种含共振悬臂梁新型声屏障，其特征在于，包含由组合式吸隔声屏障板组成的上部和下部结构，以及由固定隔声框和透明板组成的中间结构。
进一步地，其特征在于，组合式吸隔声屏障板包含了保护面板、吸声柱、共振悬臂梁和隔声背板这四部分。在本发明的含共振悬臂梁新型声屏障中，所述的共振悬臂梁从外观上来看，呈矩形薄片状结构，故其体积小、质量轻，并且其自振频率可与声屏障架设地区主要的环境噪声频率相同。当外部环境中的噪声声波传递至该声屏障中时，悬臂梁会与声波发生共振，从而产生最多的声能损耗，即在共振频率处吸声系数最大，进而削弱声波的能量，提高吸声降噪的效果。该共振悬臂梁通过悬臂梁固定支座和固定螺栓安装在隔声背板上，从空间位置角度看，位于相邻两根吸声柱所形成的空腔内，在高度方向上自上而下等间距布置，以保证吸声效果的均匀性和稳定性。通过更改悬臂梁的尺寸，例如改变长度，即调整其自振频率，这样可实现宽频吸声，增强声屏障的降噪能力。
进一步地，其特征在于，该悬臂梁位于相邻两吸声柱所形成的空腔内，并且自上而下等间距布置；通过悬臂梁固定支座和固定螺栓将其固定到隔声背板上。
进一步地，其特征在于：吸声柱包括外壳和多孔填充物，外壳与空腔接触面分布有吸声孔，其与隔声背板接触面设有凸榫，可固定到隔声背板上，内填多孔填充物为玻璃棉、矿棉、岩棉等无机纤维材料。
进一步地，其特征在于：所述隔声背板的内表面设有与吸声柱对接的凹槽，并且均匀分布着悬臂梁固定支座。
进一步地，其特征在于：中间结构包含了固定隔声框和透明板这两个部分。
进一步地，其特征在于：所述的透明板的材质为亚克力透明板。不仅能提供一定的视野，而且隔声效果不错。
进一步地，其特征在于：固定隔声框，将透明板和上下组合式吸隔声屏障板连接成为一个整体，形成完整声屏障结构单元。
进一步地，其特征在于：其两端由H型钢立柱进行安装固定。
进一步地，其特征在于：悬臂梁的共振频率按下式计算：
Figure BDA0002306351640000021
其中，f0为悬臂梁的固有频率(单位：Hz)；v空气为声音在空气中的传播速度(15℃时， v空气＝340m/s)；ρ1为空气的密度(0℃，1atm下为1.29kg/m3)；ρ2为悬臂梁的面密度(单位：kg/m2)；H为悬臂梁后空气层厚度(单位：m)。故上式可简写成：
Figure BDA0002306351640000022
该声屏障内部的吸声柱和隔声背板具有较好的吸隔声效果，在增设了共振悬臂梁之后，会进一步增加了声能损耗，提高了吸声效果，故而整体的噪声屏蔽效果较之传统的声屏障有了显著提高；若设置大小不同的悬臂梁，又可实现宽频带吸声；同时，由于保护面板使用铝合金钢材，可降低结构自身重量，减小体积，声屏障整体构造简单，实用性强。
附图说明
图1为本发明整体结构正视图。
图2为本发明屏体剖面图。
图3为本发明屏体剖面局部示意图。
图4为本发明悬臂梁布置示意图，其中A为主视图；B为侧视图。
图中：1、保护面板；2、固定隔声框；3、透明板；4、百叶孔；5、悬臂梁固定支座；6共振悬臂梁；7、固定螺栓；8、吸声柱；9、隔声背板；10、H型钢立柱。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。文中涉及的一些专业术语和技术用语与本申请所属技术领域的一般从业人员所理解的意义相同。
如图1-4所示，本发明的一种含共振悬臂梁的新型声屏障，包括上中下三部分结构。上部结构和下部结构相同，为组合式吸隔声屏障板；中间部分由固定隔声框2和一块透明板3构成。
其中，所述组合式吸隔声屏障板包括保护面板1、吸声柱8、共振悬臂梁6和隔声背板9。
所述保护面板1采用铝合金钢材制作，可节省材料和减轻结构自重；面板表面均匀地设置百叶孔4，既可以允许声音进入屏体内部，又有效地防止了雨水直接渗入结构内部。
所述的吸声柱8为组合结构，几何形状近似为直角梯形柱体，包括外壳和多孔填充物，所述外壳表面分布有孔洞，便于声波进入，同时外壳与隔声背板9 接触面设有凸榫，使得吸声柱8能够较方便安装并固定到隔声背板9上；所述多孔填充物可为玻璃棉、矿棉、岩棉等无机纤维材料。
其中，共振悬臂梁6的形状，需先调查声屏障架设地区主要环境噪声的频率分布情况；然后设计悬臂梁的尺寸大小，以确保悬臂梁的固有频率和噪声声波的频率相同，从而产生共振，最大限度地增加声能损耗；若想实现宽频吸声的效果，可更改悬臂梁的尺寸，如长度等。悬臂梁的固有频率按下式计算：
Figure BDA0002306351640000041
其中，f0为悬臂梁的固有频率(单位：Hz)；v空气为声音在空气中的传播速度(15℃时，v空气＝340m/s)；ρ1为空气的密度(0℃，1atm下为1.29kg/m3)；ρ2为悬臂梁的面密度(单位：kg/m2)；H为悬臂梁后空气层厚度(单位：m)。故上式可简写成：
Figure BDA0002306351640000042
据有关数据表明，交通噪声的频率分布范围大约为250～2000Hz，其中500Hz左右处噪声的能量最大。若要控制250～500Hz范围内噪声的传播，共振悬臂梁设计参数见下表1：
表1 250～500Hz频率段下共振悬臂梁设计参数
Figure BDA0002306351640000043
优选地，所述共振悬臂梁6为矩形薄片状结构(只要符合式(2)，梁的形状可任意，如圆形、三角形和波浪形等)，其面密度取1kg/m2，悬臂梁距离隔声背板的距离为 1.5～6cm，可抑制250～500Hz频率段内噪声的传播。它通过悬臂梁固定支座5和固定螺栓7安装在隔声背板9上。
从空间位置角度看，共振悬悬臂梁6位于相邻两根吸声柱8之间的空腔中，在高度方向上，自上而下等间距布置。所述悬臂梁固定支座5上留有螺栓孔，可与固定螺栓7一起固定悬臂梁，它等间距的分布在隔声背板9上，以保证共振悬臂梁均匀分布，提高吸声效果。所述固定螺栓7将悬臂梁板固定到悬臂梁固定支座上，从而在固定支座8两侧各分别形成一根共振悬臂梁。
优选地，如图4所示，为了达到宽频吸声的效果，优选的方案中，采用面密度为1kg/m2、梁后空气层厚度为1.5～6cm时的10种布局形式的的共振悬臂梁，可控制 250～500Hz频率段内噪声的传播。图4中，10个共振悬臂梁从上到下梁后空气层厚度逐渐变大，但是可以知道，所述也可以不按照上述顺序排布。此外，应当知道，也可以设计更多个共振悬臂梁，并且部分共振悬臂梁的梁后空气层厚度可以相同。
所述隔声背板9表面设有与吸声柱8对接的凹槽，同时等间距的分布着悬臂梁固定支座5，其材质为铝合金钢材。
所述的固定隔声框2主要用于连接上下组合式吸隔声屏障板和透明板3，使之形成完整的声屏障板单元。
所述的透明板3为亚克力透明板，在提供一定视野的同时也有不错的隔声效果。
优选地，通过H型钢立柱安装固定整个声屏障结构。
本发明的含共振悬臂梁的新型声屏障，其屏蔽噪声的能力要远高于一般的声屏障，故适用于对噪声控制较为严格的地区，它可布置在城市道路、城市高架桥和城市铁路线两旁，可有效地控制噪声传播。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含共振悬臂梁新型声屏障，其特征在于，包含由组合式吸隔声屏障板组成的上部和下部结构，以及由固定隔声框(2)和透明板(3)组成的中间结构；
所述组合式吸隔声屏障板包含了保护面板(1)、吸声柱(8)、共振悬臂梁(6)和隔声背板(9)这四部分；
该悬臂梁位于相邻两吸声柱所形成的空腔内，并且自上而下等间距布置；通过悬臂梁固定支座(5)和固定螺栓(7)将其固定到隔声背板(9)上，所述悬臂梁固定支座(5)上留有螺栓孔，每个所述固定螺栓(7)将一根悬臂梁(6)固定到悬臂梁固定支座(5)上；其中，所述吸声柱(8)包括外壳和多孔填充物，外壳与空腔接触面分布有吸声孔，其与隔声背板接触面设有凸榫，可固定到隔声背板上，内填多孔填充物为无机纤维材料；其中所述悬臂梁的尺寸大小确保悬臂梁的固有频率和噪声声波的频率相同，所述悬臂梁的固有频率按下式计算：
Figure FDA0003293533470000011
其中，f0为悬臂梁的固有频率(单位：Hz)；v空气为声音在空气中的传播速度(15℃时，v空气＝340m/s)；ρ1为空气的密度(0℃，1atm下为1.29kg/m3)；ρ2为悬臂梁的面密度(单位：kg/m2)；H为悬臂梁后空气层厚度(单位：m)；
其中，所述悬臂梁(6)为矩形薄片状结构，其面密度为1kg/m2，悬臂梁(6)为10个，其距离隔声背板(9)的距离为1.5～6cm，且10个共振悬臂梁从上到下梁后空气层厚度分别为1.5cm、2.0cm、2.5cm、3.0cm、3.5cm、4.0cm、4.5cm、5.0cm、5.5cm、6.0cm。
2.根据权利要求1所述一种含共振悬臂梁新型声屏障，其特征在于：所述保护面板(1)为铝合金钢材制作的薄板，其表面分布有百叶孔(4)。
3.根据权利要求1所述的一种含共振悬臂梁新型声屏障，其特征在于：所述隔声背板(9)的内表面设有与吸声柱对接的凹槽，并且均匀分布着悬臂梁固定支座。
4.根据权利要求1所述的一种含共振悬臂梁新型声屏障，其特征在于：中间结构包含了固定隔声框(2)和透明板(3)这两个部分。
5.根据权利要求4所述的一种含共振悬臂梁新型声屏障，其特征在于：所述的透明板(3)的材质为亚克力透明板。
6.根据权利要求5所述的一种含共振悬臂梁新型声屏障，其特征在于：固定隔声框(2)，将透明板和上下组合式吸隔声屏障板连接成为一个整体，形成完整声屏障结构单元。
7.根据权利要求1所述的一种含共振悬臂梁新型声屏障，其特征在于：其两端由H型钢立柱(10)进行安装固定。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111710324A (zh) * 2020-07-01 2020-09-25 李欣欣 宽频带吸声结构
CN111893908B (zh) * 2020-07-03 2022-12-02 华东交通大学 一种城市高架通风型组合式声屏障
CN111893909B (zh) * 2020-07-03 2022-12-02 华东交通大学 一种易维修通风型声屏障
CN112211123A (zh) * 2020-11-10 2021-01-12 广州地铁设计研究院股份有限公司 一种通风型声屏障
CN112227237B (zh) * 2020-11-10 2022-04-29 广州地铁设计研究院股份有限公司 一种含空气共振腔的声屏障
CN113066463B (zh) * 2021-03-23 2022-08-02 国网河北省电力有限公司沧州供电分公司 变压器油箱声振控制用吸隔声结构、变压器油箱及变压器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4821841A (en) * 1987-06-16 1989-04-18 Bruce Woodward Sound absorbing structures
US5854453A (en) * 1994-10-11 1998-12-29 Nitto Boseki Co., Ltd. Sound absorbing body, sound absorbing plate, and sound absorbing unit
JP2001249665A (ja) * 2000-03-07 2001-09-14 Tokyo Eruguude Kk 吸音材
CN101003989A (zh) * 2006-01-19 2007-07-25 陈吉轩 亥姆霍兹共振吸声板
KR20090010811A (ko) * 2007-07-24 2009-01-30 명성산업개발 주식회사 방음부재
CN102842303B (zh) * 2011-06-23 2015-01-21 中国电力科学研究院 一种微孔纤维复合吸声板
CN103046482A (zh) * 2011-10-11 2013-04-17 无锡市德林环保工程有限公司 铝穿孔吸隔声板
CN103046483A (zh) * 2011-10-11 2013-04-17 无锡市德林环保工程有限公司 百叶式铝穿孔透明吸声板
CN103046484A (zh) * 2011-10-11 2013-04-17 无锡市德林环保工程有限公司 百叶式穿孔吸声板
CN203531166U (zh) * 2013-09-23 2014-04-09 华中科技大学 一种复合型低频声屏障
CN103590501B (zh) * 2013-10-25 2015-09-30 国家电网公司 一种用于低频隔声的轻质组合式板结构及其设计方法
CN203855907U (zh) * 2014-06-03 2014-10-01 西安锦运泰声学环保科技有限公司 一种新型声屏障
CN104485096B (zh) * 2014-12-09 2018-03-30 国网浙江省电力公司 一种降噪吸声层
RU2592871C1 (ru) * 2015-08-19 2016-07-27 Олег Савельевич Кочетов Звукопоглощающее устройство кочетова для облицовки производственных помещений
CN106023975A (zh) * 2016-06-14 2016-10-12 国家电网公司 一种轻质低频宽带隔声组合结构
CN205680541U (zh) * 2016-06-17 2016-11-09 国家电网公司 一种基于局域共振板复合结构的变压器隔声罩
JPWO2018150972A1 (ja) * 2017-02-17 2019-12-19 富士フイルム株式会社 防音構造体
CN207714174U (zh) * 2017-12-22 2018-08-10 成都齐创友康环保科技有限公司 一种折叠型公路隔音壁
CN209053024U (zh) * 2018-11-16 2019-07-02 陕西一路彩虹环保工程设备制造有限公司 一种金属型透明复合声屏障

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